CN211152609U - 一种数据机房用的多冷源高效冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，包括有机柜，所述机柜设有多个，每个所述机柜的一侧均固定有水冷板，每个所述水冷板的入水口均通过管道与一级水冷管路的出水口相连接，每个所述二级水冷管路的入水口均通过管道与一级水冷管路相连接，每个所述一级水冷管路的入水口均与供水干管相连接，每个所述供水干管的入水口均与冷冻水泵的出水口相连接，所述冷冻水泵通过回水干管与多个所述水冷板的出水口相连接，每个所述水冷板远离同一侧所述机柜的一侧表面均固定有风机。本实用新型通过水冷板和机柜的配合，从而结合机柜级级别散热与服务器级别散热于一体，近端制冷，缩短传热路径，实现数据中心的高效冷却。

Description

一种数据机房用的多冷源高效冷却装置

技术领域

本实用新型主要涉及冷却装置的技术领域，具体涉及一种数据机房用的多冷源高效冷却装置。

背景技术

当前信息化的高速发展，对数据中心的需求不断增大，使得互联网数据中心的规模急剧地扩充，与此同时，其能耗也是非常惊人的上升。另一方面，目前大部分数据中心广泛采用的冷却系统主要是风冷空调系统和水冷空调系统，将数据机房当作一个均匀空间从而忽略机房各个部分对热量需求不同，导致制冷效率低下。

目前数据中心主要的散热方式可根据散热对象分为四类：房间级、机柜级、服务器级以及芯片级。目前大部分数据中心广泛采用的冷却系统主要是房间级的风冷空调系统，少数大型数据中心也有采用液冷技术，比如采用水冷背板、浸没式制冷等。

根据授权公告号为CN 103697555 A的专利文献所记载的一种数据中心机房冷却结构可知，该产品将空调的管道间与数据机房隔离，空调放置在数据机房内，使专用空调与数据设备共用搬运通道，减小了空调机房宽度，从而有效增加了数据机房使用面积，在最大限度地隔离供回水管、控制水淹风险的同时，有效地提高了数据机房内的可使用面积，但该产品制冷效率低。

传统的风冷空调系统和水冷空调系统，将数据机房当作一个均匀空间从而忽略机房各个部分对热量需求不同，导致制冷效率低下，为满足目前数据机房节能环保和降低能耗成本的需求，需要近端制冷，缩短传热路径。

实用新型内容

本实用新型主要提供了一种数据机房用的多冷源高效冷却装置用以解决上述背景技术中提出的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，包括有机柜，所述机柜设有多个，每个所述机柜的一侧均固定有水冷板，每个所述水冷板的入水口均通过管道与一级水冷管路的出水口相连接，每个所述一级水冷管路的一侧均通过管道连接有水冷盘管，每个所述二级水冷管路均固定于所述水冷板远离同一侧所述机柜的一侧表面，每个所述二级水冷管路的入水口均通过管道与一级水冷管路相连接，每个所述一级水冷管路均固定于同一侧所述机柜的壳体上，每个所述一级水冷管路的入水口均与供水干管相连接，每个所述供水干管的入水口均与冷冻水泵的出水口相连接，所述冷冻水泵通过回水干管与多个所述水冷板的出水口相连接，每个所述水冷板远离同一侧所述机柜的一侧表面均固定有风机，每个所述风机为水冷盘管(12)吹送机柜外的空气，通过强制对流的方式加快水冷盘管与机柜余热的热量交换。水冷盘管(12)的入水口均通过水冷盘管与供水干管相连接，所述冷冻水泵通过管道分别连接有板式换热器、蒸发器和蓄冷装置。

进一步的，所述蒸发器远离所述冷冻水泵的一端通过管道连接有冷凝器。

进一步的，所述冷凝器、板式换热器和蓄冷装置均通过管道与冷却塔相连接。

进一步的，所述二级水冷管路为蛇形管道。

进一步的，所述冷却塔与所述板式换热器之间的管道上固定有单向阀。

进一步的，所述冷凝器与所述蒸发器之间的管道上固定有节流阀。

进一步的，每个所述机柜的壳体上均固定有百叶风口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

其一，本实用新型能够结合服务器级别散热与芯片级别散热于一体，近端制冷，缩短传热路径，实现数据中心的高效冷却，通过每层水冷板和服务器的配合，机柜通过水冷板内嵌入的热管吸收服务器内CPU所散发的热量。

其二，一级水冷管路与二级水冷管路为并联关系，从而获得冷量梯级利用的效果。通过风冷和水冷热管两种形式，通过风冷和水冷热管两种形式，制取的低温冷水，一部分先用于通过热管的水冷端带走一部分热量，再与另一部分旁通的低温冷水混合，用于通过风冷的冷水盘管，带走其余设备的热量。

其三，该装置利用冷却塔配合板式换热器、蒸气压缩式制冷等多种方式制取冷水。机柜房通过冷冻水泵将其内的冷水输送到蒸发器、板式换热器或者蓄冷装置进行热交换。在外界环境温度低于10～16℃的时候，采用自然冷源(即与板式换热器换热)；在外界环境温度高于此温度范围时采用蒸气压缩式制冷(即与蒸发器换热)；在出现断电情况时与蓄冷装置换热，从而保证数据中心的正常制冷。

其四，本实用新型采用水冷热板加风冷的结合形式，使得冷却装置得以应对机房内不同的环境温度，进而提高了冷却装置的使用性，通过风机、水冷盘管、水冷板、热管等的配合，使得每个机柜均能够作为一个独立的末端散热装置。

以下将结合附图与具体的实施例对本实用新型进行详细的解释说明。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型机柜的结构示意图；

图3为本实用新型二级水冷管路的结构示意图；

图4为本实用新型风机的结构示意图；

图5为本实用新型风水冷板的结构示意图。

图中：1、机柜；11、水冷板；12、水冷盘管；13、一级水冷管路；14、供水干管；15、回水干管；16、风机；17、二级水冷管路；18、百叶风口；2、冷冻水泵；3、冷却塔；4、板式换热器；41、单向阀；5、冷凝器；51、节流阀；52、压缩机；6、蒸发器；7、蓄冷装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更加全面的描述，附图中给出了本实用新型的若干实施例，但是本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本实用新型公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请着重参照附图1-5，一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，包括有机柜1，所述机柜1设有多个，每个所述机柜1的一侧均固定有水冷板11，每个所述水冷板11的入水口均通过管道与一级水冷管路13的出水口相连接，每个所述水冷盘管12均固定于所述水冷板11远离同一侧所述机柜1的一侧表面，每个所述水冷盘管12的入水口均通过管道与一级水冷管路13相连接，每个所述一级水冷管路13均固定于同一侧所述机柜1的壳体上，每个所述一级水冷管路13的入水口均与供水干管14相连接，每个所述供水干管14的入水口均与冷冻水泵2的出水口相连接，所述冷冻水泵2通过回水干管15与多个所述水冷板11的出水口相连接，每个所述水冷板11远离同一侧所述机柜1的一侧表面均固定有风机16，每个所述风机16为水冷盘管12吹送机柜外的空气，通过强制对流的方式加快水冷盘管与机柜余热的热量交换。水冷盘管12的入水口均通过二级水冷管路17与供水干管14相连接，所述冷冻水泵2通过管道分别连接有板式换热器4、蒸发器6和蓄冷装置7。

请参照附图1，所述蒸发器6远离所述冷冻水泵2的一端通过管道连接有冷凝器5，所述冷凝器5与所述蒸发器6之间的管道上固定有节流阀51、压缩机52。在本实施例中，通过蒸发器6和冷凝器5的配合，使得冷凝器5得以将从压缩机52出来的高温高压气体转变为中温高压的液体后，经其上的节流阀51后转变为低温低压的液体并通过管道输送至蒸发器6内并转变为低温低压的的蒸汽。

请着重参照附图1，所述冷凝器5、板式换热器4均通过管道与冷却塔3相连接。在本实施例中，通过冷凝器5、板式换热器4和冷却塔3的配合，使得冷却塔3利用与冷凝器5、板式换热器4相连接的管道内的冷凝水，使得冷凝水吸收热量排放至大气中，从而获得温度较低的冷水。在外界环境温度低于10～16℃的时候，冷水作为自然冷源与板式换热器4换热；高于此温度范围的时候，冷水作为冷却水与冷凝器5换热。

请再次参照附图1，所述水冷盘管12为蛇形管道。在本实施例中，由于水冷盘管12为蛇形管道，从而在增加水冷盘管12长度的同时减小了水冷盘管12所占用面积，从而提高了水冷盘管12的换热效率。

请再次着重参照附图1，所述冷却塔3与所述板式换热器4之间的管道上固定有单向阀41。在本实施例中，通过冷却塔3、板式换热器4和单向阀41的配合，从而利用单向阀41控制冷却塔3与板式换热器4之间的液体流动。

请参照附图4，每个所述机柜1的壳体上均固定有百叶风口18。在本实施例中，通过百叶风口18和机柜1的配合，使得机柜1利用其上的百叶风口18进行自身机体的散热。

本实用新型的具体操作方式如下：

在数据机房利用冷却装置进行降温时，首先机柜1通过水冷板11上的冷头吸收机柜1内服务器中CPU所散发的热量，机柜1上的水冷板11中的冷冻水是通过冷冻水泵2从蒸发器6(或者板式换热器4、蓄冷装置7)沿着冷水管道输送而来的。另外一部分冷冻水也沿着冷冻水管路、供水干管14进入二级水冷管路17、水冷盘管12，并最后与水冷板的回水汇合，沿着回水干管15、冷冻水管路输送回蒸发器6(或者板式换热器4、蓄冷装置7)，完成冷水循环。

另一种流动的设计方式则是：水冷盘管与水冷板中的冷冻水串联输送。即供水干管14中的冷冻水先进入机柜1中的水冷板11，再从水冷板11的回水端直接依次送入二级水冷管17的供水端、水冷盘管12。水冷盘管12的回水通过二级水冷管17的回水端，直接沿着回水干管15、冷冻水管路输送回蒸发器6(或者板式换热器4、蓄冷装置7)，完成冷水循环。

上述结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，包括有机柜(1)，其特征在于，所述机柜(1)设有多个，每个所述机柜(1)的一侧均固定有水冷板(11)，每个所述水冷板(11)的入水口均通过管道与一级水冷管路(13)的出水口相连接，每个所述一级水冷管路(13)的一侧均通过管道连接有水冷盘管(12)，每个所述水冷盘管(12)均固定于所述水冷板(11)远离同一侧所述机柜(1)的一侧表面，且每个所述一级水冷管路(13)均固定于同一侧所述机柜(1)的壳体上，每个所述一级水冷管路(13)的入水口均与供水干管(14)相连接，每个所述供水干管(14)的入水口均与冷冻水泵(2)的出水口相连接，所述冷冻水泵(2)通过回水干管(15)与多个所述水冷板(11)的出水口相连接；

每个所述水冷板(11)远离同一侧所述机柜(1)的一侧表面均固定有风机(16)，每个所述风机(16)为水冷盘管(12)吹送机柜外的空气，通过强制对流的方式加快水冷盘管与机柜余热的热量交换，水冷盘管(12)的入水口均通过二级水冷管路(17)与供水干管(14)相连接；

所述冷冻水泵(2)通过管道分别连接有板式换热器(4)、蒸发器(6)和蓄冷装置(7)。

2.根据权利要求1所述的一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，其特征在于，所述蒸发器(6)远离所述冷冻水泵(2)的一端通过管道连接有冷凝器(5)。

3.根据权利要求2所述的一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，其特征在于，所述冷凝器(5)、板式换热器(4)和蓄冷装置(7)均通过管道与冷却塔(3)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，其特征在于，所述水冷盘管(12)为蛇形管道。

5.根据权利要求3所述的一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，其特征在于，所述冷却塔(3)与所述板式换热器(4)之间的管道上固定有单向阀(41)。

6.根据权利要求2所述的一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，其特征在于，所述冷凝器(5)与所述蒸发器(6)之间的两根管道上分别固定有节流阀(51)、压缩机(52)。

7.根据权利要求1所述的一种数据机房用的多冷源高效冷却装置，其特征在于，每个所述机柜(1)的壳体上均固定有百叶风口(18)，用于调节风量、风向。

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