CN216700800U - 一种数据中心的散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据中心的散热技术领域，公开了一种数据中心的散热系统，用以解决现有技术中存在的数据中心的散热耗电量大，导致运营成本高，同时也不利于节能减排的问题。该散热系统包括换热装置、太阳能吸收式制冷装置、自然冷源制冷装置；太阳能吸收式制冷装置与换热装置通过管路连通形成循环回路，自然冷源制冷装置与换热装置通过管路连通形成循环回路；换热装置用于与数据中心的机柜进行热交换；太阳能吸收式制冷装置和自然冷源制冷装置分别用于为换热装置提供冷量。

Description

一种数据中心的散热系统

技术领域

本实用新型涉及数据中心的散热技术领域，尤其涉及一种数据中心的散热系统。

背景技术

近年来，随着社会数字化程度的不断提高，数据中心的运营和建设越来越受到重视。其中，由于数据中心的规模不断扩大，数据中心产生的热量也随之增多，为解决数据中心的散热问题，需要耗费大量电力，这样，增加了数据中心的运营成本，同时也不利于节能减排。

实用新型内容

本实用新型提供一种数据中心的散热系统，用以解决现有技术中存在的数据中心的散热耗电量大，导致运营成本高，同时也不利于节能减排的问题。

本实用新型实施例提供一种数据中心的散热系统，该散热系统包括换热装置、太阳能吸收式制冷装置、自然冷源制冷装置；

所述太阳能吸收式制冷装置与所述换热装置通过管路连通形成循环回路，所述自然冷源制冷装置与所述换热装置通过管路连通形成循环回路；

所述换热装置用于与所述数据中心的机柜进行热交换；

所述太阳能吸收式制冷装置和所述自然冷源制冷装置分别用于为所述换热装置提供冷量。

上述实施例中，太阳能吸收式制冷装置和自然冷源制冷装置分别可以为换热装置提供冷量，其中，在温度较高的季节，由于太阳能比较充沛，因此可以采用太阳能吸收式制冷装置为换热装置提供冷量，而在温度较低的季节，由于自然冷源比较充沛，因此，可以利用自然冷源制冷装置为换热装置提供冷量，两者也可以混合使用，该散热系统中，太阳能和自然冷源均为清洁能源，避免了采用机械压缩制冷，节约了数据中心的用电量，同时也降低了数据中心的 PUE值。

可选的，所述散热系统包括出液总管、回液总管、第一出液支管、第二出液支管、第一回液支管、第二回液支管；

所述出液总管和所述回液总管分别与所述换热装置连通；

所述太阳能吸收式制冷装置通过所述第一出液支管与所述出液总管连通，并通过所述第一回液支管与所述回液总管连通，且所述第一出液支管上设置有第一阀门；

所述自然冷源制冷装置通过所述第二出液支管与所述出液总管连通，并通过所述第二回液支管和所述回液总管连通，且所述第二出液支管上设置有第二阀门。

上述可选的实施方式中，根据外界环境温度的不同，可以控制第一阀门与第二阀门的开闭状态，使得在对应环境温度下所具有的自然能源能够得到充分利用。

可选的，所述散热系统还包括温度监测装置、控制装置；

所述温度监测装置用于监测室内外的温差；

所述控制装置与所述温度监测装置连接，所述控制装置用于当所述温度监测装置测量的室内外的温差介于第一温度区间时，控制所述第二阀门开启；当所述温度监测装置测量的室内外的温差小于第二阈值时，控制所述第一阀门打开、所述第二阀门关闭；当所述温度监测装置测量的室内外的温差介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时，控制所述第一阀门打开、所述第二阀门打开。

可选的，所述回液总管上设置有储液罐、循环泵、节流阀；

所述储液罐分别与所述第一回液支管和所述第二回液支管连通；

所述循环泵和所述节流阀位于所述储液罐与所述换热装置之间。

可选的，所述换热装置和所述自然冷源制冷装置分别为热管背板空调系统中的热端和冷端。

可选的，所述自然冷源制冷装置包括冷凝器和设置在所述冷凝器上的风扇。

上述可选的实施方式中，风扇可以加快冷凝器周围的空气流动，提高制冷剂与冷空气的换热效率。

可选的，所述太阳能吸收式制冷装置包括吸收式制冷模块、太阳能集热模块；

所述吸收式制冷模块与所述太阳能集热模块通过管路连通形成循环回路；

所述吸收式制冷模块与所述换热装置通过管路连通形成循环回路。

可选的，所述太阳能集热模块包括太阳能集热器、蓄热水箱；

所述太阳能集热器与所述蓄热水箱通过管路连通形成循环回路；

所述蓄热水箱与所述吸收式制冷模块通过管路连通形成循环回路。

可选的，所述蓄热水箱内设置有辅助加热装置。

可选的，所述蓄热水箱设置有供暖接口。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的散热系统的原理示意图；

图2为图1中所示出的散热系统的具体组成示意图。

附图标记：

10-换热装置；20-太阳能吸收式制冷装置；21-吸收式制冷模块；211-发生器；212-冷凝器；213-蒸发换热器；214-吸收器；215-中间换热器；22-太阳能集热模块；221-太阳能集热器；222-蓄热水箱；

30-自然冷源制冷装置；31-冷凝器；32-风扇；

40a-出液总管；40b-回液总管；50a-第一出液支管；50b-第二出液支管；60a- 第一回液支管；60b-第二回液支管；

70a-第一阀门；70b-第二阀门；

80-储液罐；90-循环泵；100-节流阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种数据中心的散热系统，用以解决现有技术中存在的数据中心的散热耗电量大，导致运营成本高，同时也不利于节能减排的问题。

如图1、图2所示，该散热系统包括换热装置10、太阳能吸收式制冷装置 20、自然冷源制冷装置30；

太阳能吸收式制冷装置20与换热装置10通过管路连通形成循环回路，自然冷源制冷装置30与换热装置10通过管路连通形成循环回路；

换热装置10用于与数据中心的机柜进行热交换；

太阳能吸收式制冷装置20和自然冷源制冷装置30分别用于为换热装置10 提供冷量。

继续参考图1、图2，该散热系统中，太阳能吸收式制冷装置20与换热装置10通过管路连通后形成循环回路，该循环回路中有制冷剂循环，制冷剂在换热装置10中吸收服务器产生的热量，并沿管路流向太阳能吸收式制冷装置 20，制冷剂在太阳能吸收式制冷装置20中放热后重新回到换热装置10中，完成一个循环。

同理，自然冷源制冷装置30与换热装置10通过管路连通后形成循环回路，该循环回路中也有制冷剂循环，制冷剂在换热装置10中吸收服务器产生的热量，并沿管路流向自然冷源制冷装置30，制冷剂在自然冷源制冷装置30中放热后重新回到换热装置10中，完成一个循环。

太阳能吸收式制冷装置20与自然冷源制冷装置30可以独立运行，就太阳能吸收式制冷装置20而言，如图2所示，包括太阳能集热模块22和吸收式制冷模块21，太阳能集热模块22可以通过太阳能集热器221将太阳能存储在蓄热水箱222中，蓄热水箱222为吸收式制冷模块21提供热能，吸收式制冷模块21包括发生器211、冷凝器212、蒸发换热器213、吸收器214，以采用溴化锂-水工质为例，在一定的工作压力下，发生器211中的溴化锂稀溶液从来自蓄热水箱222的热水中吸收热量，吸热后溶液中的水不断蒸发变为水蒸气，随着水分的不断蒸发，发生器211内的溶液浓度不断升高，浓溶液则进入吸收器 214，而水蒸气则进入冷凝器212，水蒸气在冷凝器212中放热液化变为冷却水，在一定的工作压力下，冷却水在蒸发换热器213中与从换热装置10内流出的高温制冷剂进行热交换，吸热后变为水蒸气，低温水蒸气进入吸收器214并被吸收器214内的浓溶液吸收，随着吸收器214内的溶液浓度逐步降低，稀溶液则由溶液泵送回发生器211。

在吸收式制冷循环中，以可再生的太阳能替代压缩机极大的节约了电力资源，降低了数据中心的PUE值。

就自然冷源制冷装置30而言，如图2所示，自然冷源制冷装置30包括冷凝器31等部件，采用风冷形式或水冷形式冷却从换热装置10内流出的高温制冷剂。

由太阳能吸收式制冷装置20和自然冷源制冷装置30的工作原理可知，这两种制冷模式中均可以避免压缩机的使用，从而节省了用电量，有利于降低数据中心的PUE值，并且，这两种制冷模式的结合，还具有以下优点：

(1)在太阳能资源充足而自然冷源不足的情况下，可以采用太阳能吸收式制冷装置20为换热装置10提供冷量；而在自然冷源充足而太阳能资源不足的情况下，可以利用自然冷源制冷装置30为换热装置10提供冷量；在太阳能资源与自然冷源均可用的情况下，可以采用太阳能吸收式制冷装置20和自然冷源制冷装置30同时为换热装置10提供冷量，从而提高制冷效率，如此，可以根据季节的变化使两者独立运行或同时运行，最大化的利用自然冷源和太阳能这两种可再生的自然能源，实现了全年可用；

(2)由于不使用压缩机部件，因此有效降低了环境噪音污染；

(3)避免了大型数据中心空调系统冷凝器安装过于密集，造成高温季节空调外机冷凝器散热不足产生高压告警，影响运维安全；

(4)蓄热水箱222在存储太阳能的同时可以提供恒温热水。

为了更加清楚的了解本实用新型实施例提供的散热系统的组成，现结合附图进行详细的描述。

在一些实施例中，如图1所示，该散热系统包括出液总管40a、回液总管 40b、第一出液支管50a、第二出液支管50b、第一回液支管60a、第二回液支管60b，其中：

出液总管40a和回液总管40b分别与换热装置10连通；

太阳能吸收式制冷装置20通过第一出液支管50a与出液总管40a连通，并通过第一回液支管60a与回液总管40b连通，且第一出液支管50a上设置有第一阀门70a；

自然冷源制冷装置30通过第二出液支管50b与出液总管40a连通，并通过第二回液支管60b和回液总管40b连通，且第二出液支管50b上设置有第二阀门70b。

具体的，太阳能吸收式制冷装置20通过出液总管40a、回液总管40b、第一出液支管50a、第一回液支管60a与换热装置10连通形成循环回路，自然冷源制冷装置30通过出液总管40a、回液总管40b、第二出液支管50b、第二回液支管60b与换热装置10连通形成循环回路，这两个循环中共同出液总管40a、回液总管40b以及换热装置10，这样整体结构较简单。

第一出液支管50a上设置有第一阀门70a，第二出液支管50b上设置有第二阀门70b，在应用过程中，可以根据外界环境的变化来控制第一阀门70a与第二阀门70b的开闭状态，使得在对应环境下所具有的自然能源能够得到充分利用。例如，在太阳能资源充足而自然冷源不足的情况下，可以打开第一阀门 70a，关闭第二阀门70b，采用太阳能吸收式制冷装置20冷却从换热装置10 内流出的高温制冷剂，而在自然冷源充足而太阳能资源不足的情况下，则可以关闭第一阀门70a，打开第二阀门70b，利用风冷或水冷形式冷却从换热装置10内流出的高温制冷剂，当然，也可以同时打开第一阀门70a和第二阀门70b，使得太阳能吸收式制冷装置20和自然冷源制冷装置30同时为换热装置10提供冷量。

第一阀门70a和第二阀门70b可以为机械阀门，也可以为电动阀门，针对后者而言，该散热系统还包括温度监测装置(未示出)、控制装置(未示出)，其中，温度监测装置用于监测室内外的温度；控制装置与温度监测装置连接，控制装置用于当温度监测装置测量的室内外的温差大于第一阈值时，控制第二阀门70b开启；当温度监测装置测量的室内外的温差小于第二阈值时，控制第一阀门70a打开、第二阀门70b关闭；当温度监测装置测量的室内外的温差介于第一阈值与第二阈值之间时，控制第一阀门70a打开、第二阀门70b打开。

该散热系统中，当室内外的温差大于第一阈值时，室外的自然冷源充足，例如，在冬季环境中，此时，可以打开第二阀门70b，采用自然冷源制冷装置 30冷却从换热装置10内流出的高温制冷剂，若太阳能也比较充足，则也可以同时打开第一阀门70a，加快散热效率；当室内外的温差小于第二阈值时，自然冷源制冷装置30无法使用，例如，在夏季环境中，此时，可以打开第一阀门70a，关闭第二阀门70b，采用太阳能吸收式制冷装置20冷却从换热装置10 内流出的高温制冷剂；当室内外的温差介于第一阈值与第二阈值之间时，自然冷源制冷装置30可用，但是不能满足换热装置10所需要的制冷量，则可以同时打开第一阀门70a和第二阀门70b，使得太阳能吸收式制冷装置20和自然冷源制冷装置30同时为换热装置10提供冷量。

值得说明的是，第一阈值和第二阈值的选择可以根据不同地区的地理条件差异以及选择的换热装置10的效率差异等情况进行取值。

可选的，第一阀门70a和第二阀门70b为单向阀，单向阀的设置允许出液总管40a中的流体向第一出液支管50a和第二出液支管50b流动，而不允许反向流动。

继续参考图1，回液总管40b上设置有储液罐80、循环泵90、节流阀100，第一回液支管60a和第二回液支管60b分别与储液罐80连通，循环泵90和节流阀100位于储液罐80与换热装置10之间。

制冷剂在太阳能吸收式制冷装置20或自然冷源制冷装置30中放热后首先流向储液罐80，并在储液罐80充存储，从储液罐80流出的制冷剂再在循环泵 90的驱动下流向换热装置10，节流阀100可以调节制冷剂的流量，如此，在应用过程中可以根据服务器对冷量的需求调节各个循环回路中制冷剂的流通量。

在一些实施例中，换热装置10和自然冷源制冷装置30分别为热管背板空调系统中的热端和冷端。

换热装置10位于机房内，包括热管背板，热管背板设置在服务器机柜的背部，可以对服务器进行精准散热，避免局部热点的出现；自然冷源制冷装置 30位于机房外，可以采用风冷形式或水冷形式制取冷量。

具体的，热管背板空调系统为分布式热管系统，在安装时，储液罐80距离地面的高度低于自然冷源制冷装置30中冷凝器距离地面的高度，从而使得从自然冷源制冷装置30回流的制冷剂可以在重力作用下进入储液罐80中。

可选的，如图2所示，自然冷源制冷装置30包括冷凝器31和设置在冷凝器31上的风扇32，风扇32可以加快冷凝器31周围的空气流动，提高制冷剂与冷空气的换热效率。

继续参考图2，太阳能吸收式制冷装置20包括吸收式制冷模块21、太阳能集热模块22，其中，吸收式制冷模块21与太阳能集热模块22通过管路连通形成循环回路，吸收式制冷模块21与换热装置10通过管路连通形成循环回路。

具体的，吸收式制冷模块21包括发生器211、冷凝器212、蒸发换热器213、吸收器214，上述部件通过管路连通形成循环回路，发生器211与吸收器214 之间设置有中间换热器215，这是因为，由吸收式制冷模块21的制冷原理可知，溶液在发生器211中吸热，发生器211需要维持一个相对热的环境以有利于水分的蒸发，水蒸气在吸收器214中放热，吸收器214需要维持一个相对冷的环境以更好的吸收水蒸汽，从而有利于稀溶液的形成，因此，在两者管路之间布置中间换热器215，可以使得由吸收器214流向发生器211的稀溶液和由发生器211流向吸收器214的浓溶液可以发生热交换，这样，稀溶液可以得到加热，浓溶液可以得到冷却。

蒸发换热器213与换热装置10通过管路连通形成循环回路，如图2所示，第一出液支管50a和第一回液支管60a分别与蒸发换热器213连通，制冷剂在换热装置10中吸收服务器产生的热量后，经出液总管40a、第一出液支管50a 流向蒸发换热器213，在蒸发换热器213中，制冷剂放热后温度降低，低温的制冷剂经第一回液支管60a、回液总管40b返回换热装置10中。

太阳能集热模块22包括太阳能集热器221和蓄热水箱222，太阳能集热器 221和蓄热水箱222通过管路连通形成循环回路，蓄热水箱222与发生器211 通过管路连通形成循环回路，蓄热水箱222中的热水在流过发生器211时，可以加热发生器211中的稀溶液。

可选的，蓄热水箱222内设置有辅助加热装置，当因为太阳能资源不足，例如在夜晚，导致蓄热水箱222中的水温较低，且不足以为吸收式制冷模块21 提供充足的热量时，可以通过辅助加热装置加热蓄热水箱222中的水，使水温维持在正常水平。

蓄热水箱222设置有供暖接口，蓄热水箱222通过供暖接口可对数据中心周边配套设置提供生活热水，清洁无污染，能耗较低。

可以理解的是，吸收式制冷模块21与太阳能集热模块22中，均包括泵体，通过泵体驱动流体在管路内流动，还包括阀门等部件，在此不进行具体介绍。

通过描述可以看出，本实用新型实施例中提供的散热系统中，包括由太阳能吸收式制冷装置与换热装置形成的制冷模式以及由自然冷源制冷装置和换热装置形成的制冷模式，这两种制冷模式能够代替传统的机械压缩制冷模式，有效节约电力，降低噪音，并且，在太阳能比较充沛的季节可以充分利用太阳能，在比较寒冷的季节可以充分利用风冷或水冷形式制冷，两者可以单独使用，也可以混合使用，能够最大化的利用自然冷源和太阳能这两种可再生的自然能源，实现全年可用。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种数据中心的散热系统，其特征在于，包括换热装置、太阳能吸收式制冷装置、自然冷源制冷装置；

所述太阳能吸收式制冷装置与所述换热装置通过管路连通形成循环回路，所述自然冷源制冷装置与所述换热装置通过管路连通形成循环回路；

所述换热装置用于与所述数据中心的机柜进行热交换；

所述太阳能吸收式制冷装置和所述自然冷源制冷装置分别用于为所述换热装置提供冷量。

2.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统包括出液总管、回液总管、第一出液支管、第二出液支管、第一回液支管、第二回液支管；

所述出液总管和所述回液总管分别与所述换热装置连通；

所述太阳能吸收式制冷装置通过所述第一出液支管与所述出液总管连通，并通过所述第一回液支管与所述回液总管连通，且所述第一出液支管上设置有第一阀门；

所述自然冷源制冷装置通过所述第二出液支管与所述出液总管连通，并通过所述第二回液支管和所述回液总管连通，且所述第二出液支管上设置有第二阀门。

3.如权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统还包括温度监测装置、控制装置；

所述温度监测装置用于监测室内外的温差；

所述控制装置与所述温度监测装置连接，所述控制装置用于当所述温度监测装置测量的室内外的温差大于第一阈值时，控制所述第二阀门开启；当所述温度监测装置测量的室内外的温差小于第二阈值时，控制所述第一阀门打开、所述第二阀门关闭；当所述温度监测装置测量的室内外的温差介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时，控制所述第一阀门打开、所述第二阀门打开。

4.如权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述回液总管上设置有储液罐、循环泵、节流阀；

所述储液罐分别与所述第一回液支管和所述第二回液支管连通；

所述循环泵和所述节流阀位于所述储液罐与所述换热装置之间。

5.如权利要求1～4任一项所述的散热系统，其特征在于，所述换热装置和所述自然冷源制冷装置分别为热管背板空调系统中的热端和冷端。

6.如权利要求1～4任一项所述的散热系统，其特征在于，所述自然冷源制冷装置包括冷凝器和设置在所述冷凝器上的风扇。

7.如权利要求1～4任一项所述的散热系统，其特征在于，所述太阳能吸收式制冷装置包括吸收式制冷模块、太阳能集热模块；

所述吸收式制冷模块与所述太阳能集热模块通过管路连通形成循环回路；

所述吸收式制冷模块与所述换热装置通过管路连通形成循环回路。

8.如权利要求7所述的散热系统，其特征在于，所述太阳能集热模块包括太阳能集热器、蓄热水箱；

所述太阳能集热器与所述蓄热水箱通过管路连通形成循环回路；

所述蓄热水箱与所述吸收式制冷模块通过管路连通形成循环回路。

9.如权利要求8所述的散热系统，其特征在于，所述蓄热水箱内设置有辅助加热装置。

10.如权利要求8所述的散热系统，其特征在于，所述蓄热水箱设置有供暖接口。

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