CN213955501U - 一种多级控制的数据中心用空调及一种数据中心机房 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级控制的数据中心用空调及一种数据中心机房。一种多级控制的数据中心用空调，包括空调组，空调组包括若干微型单体机，微型单体机包括壳体，壳体分为分别设有冷凝器和蒸发器的冷凝区和蒸发区；在蒸发区对应的壳体上设有蒸发区进风口，蒸发区进风口依次挨着蒸发器、冷风风机；蒸发区对应的壳体上还设有冷风出风口；在冷凝区对应的壳体上设有冷凝区进风口；冷凝区进风口依次挨着冷凝器，暖风风机，冷凝区对应的壳体上设有暖风出风口；若干个微型单体机的暖风出风口通过汇风管道连接，且汇风管道一端设有暖风集成出风口。

Description

一种多级控制的数据中心用空调及一种数据中心机房

技术领域

本实用新型涉及数据中心机房冷却技术，具体涉及一种多级控制的数据中心用空调及一种数据中心机房。

背景技术

随着互联网+、大数据、云计算、分布式应用及人工职能技术的快速发展，以信息技术为代表的新一轮科技和产业革命正在萌发，为经济社会发展注入强劲动力。随着建设网络强国、数字中国、智慧社会以及互联网、大数据、人工智能和实体经济的深度融合，数据的产生、存储、计算技术推陈出新，必将实现海量数据之间和设备之间的互联互通。数据中心机房是承载数据的基础物理单元，装载有大量的IT设备，IT设备产生大量的热负荷。

数据中心空调主要应用于数据中心机房中机柜服务器的冷却，为机房内的IT设备提供一个适宜的运行环境。现有数据中心空调有精密空调和列间空调等，他们都具有单柜功率小，设备采购成本高，造成数据中心中空调设备的冗余（N+1）成本也高。

现有数据中心空调一旦安装完成，数据中心投入使用后，数据中心内空调的维修和更换复杂且困难。特别是现在去中心化的思维下，集装箱数据中心的广泛应用，由于集装箱的内部尺寸恒定，在有限的空间内尽可能多的设计机柜数量而其他附属设施的占用的空间愈小愈好。在附属设施中空调所占空间最大，故在同等占地面积下空调设备的功率越大越好。集装箱数据中心的工厂化预制，快速部署，快速安装特点，造成集装箱数据中心的安全可靠显得尤为重要，现有数据中心空调室内/外机多为管路连接，无论是运输或者使用中，管路破损后，管路内的制冷剂和冷凝水会对集装箱数据中心内人员和设备造成极大伤害和损失。

实用新型内容

本实用新型目的第一目的在于提供一种多级控制的数据中心用空调，为模块化微型空调单机，解决现有数据中心空调维修和更换困难且复杂的问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种数据中心机房，采用上述多级控制的数据中心用空调，解决现有数据中心空调冗余成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种多级控制的数据中心用空调，包括空调组，空调组包括若干微型单体机，微型单体机包括壳体，壳体分为分别设有冷凝器和蒸发器的冷凝区和蒸发区；冷凝器一端通过铜管与压缩机一端连通，压缩机另一端通过铜管与蒸发器一端连通，蒸发器另一端依次通过铜管、毛细铜管、铜管连接到冷凝器另一端；

在蒸发区对应的壳体上设有蒸发区进风口，蒸发区进风口依次挨着蒸发器、冷风风机；蒸发区对应的壳体上还设有冷风出风口；

在冷凝区对应的壳体上设有冷凝区进风口；冷凝区进风口依次挨着冷凝器，暖风风机，冷凝区对应的壳体上设有暖风出风口；

若干个微型单体机的暖风出风口通过汇风管道连接，且汇风管道一端设有暖风集成出风口。

作为一种优选技术方案，若干微型单体机通过机架设置在机房内；机架分为若干格间，每个格间安装一个微型单体机；微型单体机可快速与机架安装与分离。

作为一种优选技术方案，机架每个格间内设有滑轨，微型单体机底部设有滑块，微型单体机可通过滑轨在格间内滑出；微型单体机和格间采用搭扣快速固定连接。

作为一种优选技术方案，所述微型单体机壳体上还设有金手指，机架上设有对应的金手指接口；金手指负责微型单体机与控制单元之间的电力连接和通讯传输。

作为一种优选技术方案，微型单体机与机架之间留有进风通道，便于冷凝区进风及蒸发区进风。

作为一种优选技术方案，汇风管道是机架的一部分，机架上设有暖风接口，与汇风管道一体；当微型单体机放置在格间内后，微型单体机的暖风出风口与暖风接口密封连通，使得微型单体机与汇风管道连通。

作为一种优选技术方案，还包括冷凝区进气风道、冷凝区进气风道接口、冷凝区进气风罩；冷凝区进气风罩将冷凝区进风口完全罩住，冷凝区进气风罩与冷凝区进气风道接口相连，若干冷凝区进气风道接口汇流后通过冷凝区进气风道从机房外抽取空气。

一种数据中心机房，包括空调组、暖风风道、数据中心区、非数据中心区；

机房内设有数据中心区和非数据中心区；数据中心区和非数据中心区通过保温墙分隔；数据中心区用于放置IT电脑；数据中心区还放置有所述的空调组，空调组的暖风集成出风口与暖风风道的一端连通，暖风风道的另一端穿过保温墙伸入非数据中心区内；机房的出风口位于非数据中心区内。

作为一种优选技术方案，暖风风道另一端连接有抽风风机。

作为一种优选技术方案，机房内还设有控制单元，控制单元包括温湿度传感器和控制器，温湿度传感器将检测到的环境数据反馈给控制器，控制器控制微型单体机工作。

附图说明

图1为数据中心机房的结构示意图。

图2为微型单体机的工作原理示意图。

图3为实施例1中空调组的正视图。

图4为实施例1中空调组的侧视图。

图5为实施例1中微型单体机的三视图1。

图6为实施例1中微型单体机的三视图2。

图7为实施例2中空调组的二视图。

图8为实施例2中微型单体机的外部结构三视图及内部结构三视图。

图9为实施例3中微型单体机的三视图。

图10为实施例4中微型单体机的三视图。

其中，附图标记如下所示：

1-微型单体机，2-暖风风道，3-抽风风机，4-数据中心区，5-非数据中心区，6-冷凝器，7-蒸发器，8-压缩机，9-冷风风机，10-暖风风机，11-进风通道，12-状态显示器，13-汇风管道、14-暖风接口、15-金手指接口、16-机架，17-冷凝区进气风道、18-冷凝区进气风道接口，19-冷凝区进气风罩，20-毛细铜管，21-铜管，22-冷风出风口，23-冷凝区进风口，24-蒸发器进风口，25-暖风出风口，26-金手指。

具体实施方式

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种多级控制的数据中心用空调及一种数据中心机房，下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种数据中心机房，包括空调组、暖风风道2、数据中心区4、非数据中心区5。

机房内设有数据中心区4和非数据中心区5；数据中心区4和非数据中心区5通过保温墙分隔。数据中心区4用于放置IT电脑。

数据中心区4还放置有空调组，空调组的暖风集成出风口与暖风风道2的一端连通，暖风风道2的另一端穿过保温墙伸入非数据中心区5内。机房的出风口位于非数据中心区5内。

作为一种优选方式，暖风风道2另一端连接有抽风风机3，风机根据空调组功率大小和暖风风道2管道长度走势，决定是否安装。当空调组的功率偏大或者暖风管道管道长度过长又或者暖风管道安装弯道过多，需安装有抽风风机3，能更有效的排出暖风管道的热风。

本实施例中，所述空调组包括若干微型单体机1，

如图3~4所示，微型单体机1包括壳体和壳体内部设置的冷凝器6、蒸发器7、压缩机8、冷风风机9、暖风风机10。具体的说，壳体内设有隔板，将壳体分为上下两个部分，上部为蒸发区、下部为冷凝区。

在蒸发区对应的壳体上设有蒸发区进风口，蒸发区进风口依次挨着蒸发器7、冷风风机9；蒸发区对应的壳体上还设有冷风出风口22。

在冷凝区对应的壳体上设有冷凝区进风口23，冷凝区进风口23依次挨着冷凝器6，暖风风机10，冷凝区对应的壳体上设有暖风出风口25。

若干个微型单体机1的暖风出风口25通过汇风管道13连接，且汇风管道13上设有上述暖风集成出风口。

冷凝器6一端通过铜管21与压缩机8一端连通，压缩机8另一端通过铜管21与蒸发器7一端连通，蒸发器7另一端依次通过铜管21、毛细铜管20、铜管21连接到冷凝器6另一端。

本实施例中，微型单体机1的工作原理为：通过压缩机8将铜管21里由蒸发器7过来的低压气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂，高压气态制冷剂通过冷凝器6时将内部热量散发出来，变成液态制冷剂，通过压缩机8功率匹配的毛细铜管21将液态制冷剂控制在合适的流速。低速的液态制冷剂通过蒸发器7时吸热，从而降低所在区域的温度，在蒸发器7吸热后变成低压气态制冷剂，在通过铜管21将低压气态制冷剂输送到压缩机8，依次循环。

冷风风机9将空气由蒸发区进风口吸入，空气经过蒸发器7时，蒸发器7内的低速液态制冷剂变成低压气态制冷剂过程中，吸收大量的热量，使得经过的空气温度变低，低温的空气再由冷风风机9辅助下，通过冷风出风口22排到环境中。

暖风风机10将空气由冷凝器6进风口空气经过冷凝器6时，高压气态制冷剂变成液态制冷剂过程中散发大量的热量。该热量的主要由蒸发器7内的低速液态制冷剂变成低压气态制冷剂过程中吸收的大量热量组成。散发出的热量使得经过的空气温度升高，高温的空气再由暖风风机10辅助下，由暖风出风口25输送至汇风管道13，依次通过汇风管道13、暖风风道2和抽风风机3排出机房。如此循环往复将机房内的热量置换至机房外。

本实施例中，机房内还设有控制单元，控制单元包括温湿度传感器和控制器，温湿度传感器将检测到的环境数据反馈给控制器，控制器控制微型单体机1工作。

依照机房内温度的情况，该控制单元可实时多级控制微型单体机1的关停。如机房内配置有N个微型单体机1，可根据当时温度情况只是启用N-1个或者N-X个微型单体机1，无须每次同时全部启用，达到节能的目的。也可以根据机房内实时设备功率的大小适当的调节机房内微型单体机1个体的数量，无须根据机房设计功率进行配置空调，从而达到减资节能的目的，当机房内设备功率上升时可以再进行添加微型单体机1个体数量。

本实施例中，冷凝器6、蒸发器7形成的冷凝水，冷凝器6、蒸发器7上的翅片捕水后形成水滴，由水滴的自重滴入冷凝器6下部的接水盘中（本实施例隔板起到支撑上部的蒸发器7的作用，蒸发器7的水可以穿过隔板落到接水盘），在接水盘中汇集，再由安装在暖风风机10内部的打水电机，将积水雾化后，再由暖风风机10依次输送至暖风出风口25、汇风管道13、暖风管道和抽风风机3排出机房。

进一步的，所述微型单体机1壳体上还设有金手指26，机架16上设有对应的金手指接口15；金手指26负责微型单体机1与控制单元之间的电力连接和通讯传输。

进一步的，微型单体机1与机架16之间留有进风通道11，便于冷凝区进风及蒸发区进风。

进一步的，微型单体机1还设有状态显示器12，状态显示器12将微型单体机1的工作状态依灯光或者其他可视界面展现出来，实时显示微型单体机1单体的工作状态。

作为一种优选方式，上述汇风管道13是机架16的一部分，机架16上设有暖风接口14，与汇风管道13一体，当微型单体机1放置在格间内后，微型单体机1的暖风出风口25与暖风接口14密封连通，使得微型单体机1与汇风管道13连通。

本实用新型有利于机房空调的冗余设计，常规设计中，单个空调的功率在30KW以上，市面上30KW的精密空调采购成本基本上都是在10万上下，按照常规的冗余设计为N+1或者N+2设计，需要在机房建设初期多投入10万或者20万做空调的冗余设计，且需要在机房中占用2到3个机柜的位置。本实用新型中微型单体机1是设计功率普遍在6KW-7KW左右，采购成本不到30KW的精密空调的1/10，本实用新型的冗余设计为微型单体机1单个个体的N+1或者N+2设计，该微型单体机1个体可放置在库房或者其他仓储空间，无须放置占用机房机柜的位置，且前期机房的空调冗余投入不到常规空调的1/10。

本实用新型有利于机房空调的维修和更换。常规采用精密空调的设计，当空调出现故障或者需要更换时，需得在机房内拆除空调，或者直接在机房内维修，维修过程耗时很长，一般情况下需要1-2天才可以完成，也可能需要更长时间完成维修和更换，且维修过程会产生烟雾或其他污染。采用本实用新型设计的空调，当空调发生故障时，只需把微型单体机1快速与框架16分离后，在快速换上备份的微型单体机1即可，整个过程全程不超过5分钟，且不会产生任何污染。需要维修的微型单体机1可在车间或者其他场地进行维修和更换，无须占用机房内的空间。

本实用新型占地面积小，如一个100KW的机房，在常规设计中需布置120KW的空调，按每台30KW的常规空调设计需要4台，加上冗余设计，至少需要5台常规空调，5台常规空调占地面积至少需要4.5m²,而采用本设计，每台微型单体机1的功率为6KW。100KW的机房仅需20台微型单体机1，冗余设计在其他仓储空间，无须在此次占用机房空间。一般机房的高度为3.5米。按照微型单体机1的高度设计，只需要4×5的阵列设计，高度为5，横向阵列为4，占用面积只需要1.6 m²，相比而已本设计在同等机房功率情况下占地不到常规设计的一半。

实施例2

如图7、如图8所示，为实施例1一种变形设计，在实施例1的基础上增加冷凝区进气风道17、冷凝区进气风道接口18、冷凝区进气风罩19。本实施例中冷凝区进气风罩19将冷凝区进风口23完全罩住，冷凝区进气风罩19与冷凝区进气风道接口18相连，若干冷凝区进气风道接口18汇流后通过冷凝区进气风道17从机房外抽取空气，不必抽取机房内通过制冷后的冷空气。从而达到提高部分效率的目的。

实施例3

如图9所示，为实施例1的一种变形设计，将实施例1中的冷凝器6、蒸发器7呈上下布置的整体结构改为呈前后布置，其余设计和原理不变。

实施例4

如图10所示，为实施例3的一种变形设计，在实施例3的设计不变的情况下增加冷凝区进气风道17、冷凝区进气风道接口18、冷凝区进气风罩19。本实施例中，冷凝区进气风罩19将冷凝区进风口23完全罩住，冷凝区进气风罩19与冷凝区进气风道接口18相连，若干冷凝区进气风道接口18汇流后通过冷凝区进气风道17从机房外抽取空气，不必抽取机房内通过制冷后的冷空气。从而达到提高部分效率的目的。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多级控制的数据中心用空调，包括空调组，其特征在于，空调组包括若干微型单体机，微型单体机包括壳体，壳体分为分别设有冷凝器和蒸发器的冷凝区和蒸发区；冷凝器一端通过铜管与压缩机一端连通，压缩机另一端通过铜管与蒸发器一端连通，蒸发器另一端依次通过铜管、毛细铜管、铜管连接到冷凝器另一端；

在蒸发区对应的壳体上设有蒸发区进风口，蒸发区进风口依次挨着蒸发器、冷风风机；蒸发区对应的壳体上还设有冷风出风口；

在冷凝区对应的壳体上设有冷凝区进风口；冷凝区进风口依次挨着冷凝器，暖风风机，冷凝区对应的壳体上设有暖风出风口；

若干个微型单体机的暖风出风口通过汇风管道连接，且汇风管道一端设有暖风集成出风口。

2.根据权利要求1所述的一种多级控制的数据中心用空调，其特征在于，若干微型单体机通过机架设置在机房内；机架分为若干格间，每个格间安装一个微型单体机；微型单体机可快速与机架安装与分离。

3.根据权利要求2所述的一种多级控制的数据中心用空调，其特征在于，机架每个格间内设有滑轨，微型单体机底部设有滑块，微型单体机可通过滑轨在格间内滑出；微型单体机和格间采用搭扣快速固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种多级控制的数据中心用空调，其特征在于，所述微型单体机壳体上还设有金手指，机架上设有对应的金手指接口；金手指负责微型单体机与控制单元之间的电力连接和通讯传输。

5.根据权利要求1所述的一种多级控制的数据中心用空调，其特征在于，微型单体机与机架之间留有进风通道，便于冷凝区进风及蒸发区进风。

6.根据权利要求2所述的一种多级控制的数据中心用空调，其特征在于，汇风管道是机架的一部分，机架上设有暖风接口，与汇风管道一体；当微型单体机放置在格间内后，微型单体机的暖风出风口与暖风接口密封连通，使得微型单体机与汇风管道连通。

7.根据权利要求1所述的一种多级控制的数据中心用空调，其特征在于，还包括冷凝区进气风道、冷凝区进气风道接口、冷凝区进气风罩；冷凝区进气风罩将冷凝区进风口完全罩住，冷凝区进气风罩与冷凝区进气风道接口相连，若干冷凝区进气风道接口汇流后通过冷凝区进气风道从机房外抽取空气。

8.一种数据中心机房，其特征在于，包括空调组、暖风风道、数据中心区、非数据中心区；

机房内设有数据中心区和非数据中心区；数据中心区和非数据中心区通过保温墙分隔；数据中心区用于放置IT电脑；数据中心区还放置有权利要求1~7任一项所述的空调组，空调组的暖风集成出风口与暖风风道的一端连通，暖风风道的另一端穿过保温墙伸入非数据中心区内；机房的出风口位于非数据中心区内。

9.根据权利要求8所述的一种数据中心机房，其特征在于，暖风风道另一端连接有抽风风机。

10.根据权利要求8所述的一种数据中心机房，其特征在于，机房内还设有控制单元，控制单元包括温湿度传感器和控制器，温湿度传感器将检测到的环境数据反馈给控制器，控制器控制微型单体机工作。

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