CN217406944U - 一种机柜冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机柜冷却装置，涉及空调技术领域，本实用新型包括第一外壳、机柜组、至少一个表冷盘管和至少一个循环风机。其中，第一外壳具有第一安装腔和第二安装腔，第二安装腔开设有与第二安装腔相连通的循环进风口和循环出风口。循环进风口和循环出风口均与第一安装腔相连通。机柜组安装于第一安装腔内，且位于循环进风口和循环出风口之间。至少一个表冷盘管安装于第一安装腔内，且位于循环出风口和机柜组之间。至少一个循环风机安装于第二安装腔内。本实用新型用于对边缘数据中心的机柜进行调温。

Description

一种机柜冷却装置

技术领域

本实用新型涉及空调系统，尤其涉及一种机柜冷却装置。

背景技术

随着5G技术的发展，数据中心在金融、医疗、交通、教育等垂直行业的应用快速增长期，边缘数据中心可提供超强的计算力和存储能力，为各行各业的发展赋能，然而边缘数据中心又是特殊的高能耗场所，其接近用户端可提供更便捷的服务而得以较快的发展。

目前，边缘数据中心建设尚在探索未形成标准模式，边缘数据中心的机柜冷却方案目前仍旧是传统制冷模式，如封闭冷热通道的列间空调模式、液冷模式和弥漫式机房空调等，而采用这些方案可能会面临建设成本高和制冷能效高的问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种机柜冷却装置，改善了边缘数据中心机柜冷却的成本高的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

本实用新型提供一种机柜冷却装置，包括第一外壳、机柜组、至少一个表冷盘管和至少一个循环风机。其中，第一外壳具有第一安装腔和第二安装腔，第二安装腔开设有与第二安装腔相连通的循环进风口和循环出风口。循环进风口和循环出风口均与第一安装腔相连通。机柜组安装于第一安装腔内，且位于循环进风口和循环出风口之间。至少一个表冷盘管安装于第一安装腔内，且位于循环出风口和机柜组之间。至少一个循环风机安装于第二安装腔内。

这样一来，机柜组安装在第一安装腔内，循环风机安装在第二安装腔内，且第一安装腔与第二安装腔可以通过循环进风口和循环出风口连通，安装在第一安装腔的表冷盘管表面温度较低。因此，当位于第二安装腔内的循环风机开启时，第二安装腔内具有负压，经过表冷盘管表面冷却后的低温气体会由循环出风口进入到第二安装腔内，而后经过循环风机后由循环进风口排入至第一安装腔内，进入第一安装腔内的低温气体对第二安装腔内的机柜组进行降温。由于机柜组内设备的运行，从而机柜组的温度较高。低温气体经过机柜组后，低温气体吸热形成高温气体，高温气体再次经过表冷盘管从而进行被降温形成低温气体，而后低温气体再次由循环出风口进入到第二安装腔内达到循环制冷的效果。

在此情况下，第一外壳为密闭的壳体，第一安装腔和第二安装腔内循环的气体不会与外界进行换热，因此，可以减少第一外壳内冷量的流失。此外，由于表冷盘管位于循环出风口和机柜组之间，因此，经过机柜组后升温的气体无需经过其它结构，可以直接经过表冷盘管进行降温，从而减少高温气体的行程，减少气体的散热，使得第一外壳内的温度不至于过高。

进一步地，第一外壳上还开设与第一安装腔相连通的新风进风口和新风出风口。其中，新风进风口位于机柜组远离表冷盘管一侧；新风出风口位于表冷盘管远离机柜组一侧。

机柜冷却装置还包括新风风机、第一电动风阀和第二电动风阀。其中，新风风机安装于新风进风口处。第一电动风阀安装于新风进风口处，且位于新风风机和新风进风口之间。第二电动风阀安装于新风出风口处。其中，第一电动风阀和第二电动风阀用于在同时打开状态下，将来自新风进风口处的气体经由机柜组后由新风出风口输出。

第一电动风阀和第二电动风阀还用于在同时关闭状态下，将第一外壳封闭。

进一步地，机柜冷却装置还包括过滤网，安装于新风进风口处，且位于第一电动风阀和新风风机之间。

进一步地，至少一个循环风机包括第一风机和第二风机，其中，第一风机具有第一风机进口和第一风机出口，第一风机出口与循环进风口相连通。第二风机具有第二风机进口和第二风机出口，其中，第二风机出口与第一风机进口相连通，第二风机进口与循环出风口相连通。

进一步地，表冷盘管具有换热面，换热面与机柜组靠近表冷盘管的一侧平行。

进一步地，机柜组包括一个电源柜和与电源柜并排设置的至少一个服务器柜。电源柜与服务器柜电连接。

进一步地，至少一个表冷盘管包括多个并排设置的表冷盘管，多个表冷盘管之间串联。

进一步地，第一外壳具有底壁，第二安装腔位于第一安装腔靠近底壁一侧。

进一步地，机柜冷却装置还包括第二外壳、压缩机、冷凝器和冷媒管。其中，第二外壳具有第三安装腔。压缩机安装于第三安装腔内。冷凝器安装于第三安装腔内。冷媒管用于流通冷媒，冷媒管将压缩机、冷凝器和表冷盘管相连通。

进一步地，机柜冷却装置还包括温度传感器、比较器和处理器，其中，温度传感器安装于第一安装腔内，温度传感器用于检测第一安装腔内的温度信息。比较器与温度传感器电连接，用于将温度信息与预设温度值进行比较，并在温度信息大于或等于预设温度值时，输出第一温度信号，以及在温度信息小于预设温度值时，输出第二温度信号。处理器与比较器电连接，用于接收第一温度信号时，控制循环风机开启；并在接收第二温度信号时，控制循环风机关闭。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种机柜冷却装置示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图3为本申请实施例提供的图2左视示意图；

图4为本申请实施例提供的图2中的A处放大示意图。

图5为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图10为本申请实施例提供图9中的B处放大示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种机柜冷却装置示意图；

图12为本申请实施例提供的温度传感器、比较器、处理器和循环风机示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

通常情况下，边缘数据中心中用于容纳设备的机柜在运行过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地进行降温，由于热量累积，很容易导致机柜内设备过热而死机，从而导致网络系统运行异常。目前，数据中心的机柜都是独立制冷，且机柜之间不连通的，当一台机柜的制冷损坏会造成该机柜的温度过高，而导致整个数据中心运行异常。

现有边缘数据中心采用封闭冷热通道的列间空调模式、液冷模式会面临投资成本和施工周期长的问题，而弥漫式机房空调无组织送风会降低空调制冷能效，本实用新型实施例提供一种机柜冷却装置100，该机柜冷却装置100可实现工厂模块预制化、减少空间占用，快速部署降低施工周期，相比于其他方案可显著减低投资成本。

如图1所示，该机柜冷却装置100可以包括第一外壳1、机柜组2、至少一个表冷盘管3和至少一个循环风机4。其中，第一外壳1具有第一安装腔11和第二安装腔12，第二安装腔12开设有与第二安装腔12相连通的循环进风口121和循环出风口122。循环进风口121和循环出风口122均与第一安装腔11相连通。机柜组2安装于第一安装腔11内，且位于循环进风口121和循环出风口122之间。至少一个表冷盘管3安装于第一安装腔11内，且位于循环出风口122和机柜组2之间。至少一个循环风机4安装于第二安装腔12内。

这样一来，如图2所示，机柜组2安装在第一安装腔11内，循环风机4安装在第二安装腔12内，且第一安装腔11与第二安装腔12可以通过循环进风口121和循环出风口122连通，安装在第一安装腔11的表冷盘管3表面温度较低。因此，当位于第二安装腔12内的循环风机4开启时，第二安装腔12内具有负压，如图2箭头所示，经过表冷盘管3表面冷却后的低温气体会由循环出风口122进入到第二安装腔12内，而后经过循环风机4后由循环进风口121排入至第一安装腔11内，进入第一安装腔11内的低温气体对第二安装腔12内的机柜组2进行降温。由于机柜组2内设备的运行，从而机柜组2的温度较高。低温气体经过机柜组2后，低温气体吸热形成高温气体，高温气体再次经过表冷盘管3从而进行被降温形成低温气体，而后低温气体再次由循环出风口122进入到第二安装腔12内达到循环制冷的效果。

在此情况下，第一外壳1为密闭的壳体，第一安装腔11和第二安装腔12内循环的气体不会与外界进行换热，因此，可以减少第一外壳1内冷量的流失。此外，由于表冷盘管3位于循环出风口122和机柜组2之间，因此，经过机柜组2后升温的气体无需经过其它结构，可以直接经过表冷盘管3进行降温，从而减少高温气体的行程，减少气体的散热，使得第一外壳1内的温度不至于过高。

以下对上述提及的机柜组2进行举例说明，在本申请的一些实施例中，如图3所示，机柜组2可以包括一个电源柜21和与电源柜21并排设置的至少一个服务器柜22(服务器柜22功率普遍在3kW～6kW)。且气体均可穿过电源柜21与服务器柜22。电源柜21与服务器柜22电连接，电源柜21用于为服务器柜22供电。

在此情况下，电源柜21用于对服务器柜22内的设备进行供电，从而保证服务器柜22内的设备正常运行。本申请中可以采用一个服务器柜22和一个电源柜21，也可以采用一个电源柜21和两个服务器柜22(如图3所示)，或三个服务器柜22和一个电源柜21。本申请对服务器柜22的数量不作限定，根据现场设备需求进行设定即可。

以下对上述提及的表冷盘管3进行举例说明，例如，在本申请的一些实施例中，如图4所示，该表冷盘管3具有换热面31，换热面31与机柜组2靠近表冷盘管3的一侧平行。即表冷盘管3整体式垂直安装。

这样一来，如图4所示，换热面31与机柜组2靠近表冷盘管3的一侧平行，当低温气体经过机柜组2后变成高温气体后，高温气体可以与表冷盘管3的换热面31进行最先接触，由于换热面31具有较大的换热面积，因此，在此情况下，单位时间内，经过换热面31的气体多于换热面31不与机柜组2平行的情况。从而最大化利用表冷盘管3的换热面31。

在本申请的一些实施例中，如图5所示，当服务器柜22数量为两个，且一个表冷盘管3足以供冷时，表冷盘管3可以设置在一个电源柜21和两个服务器柜22构成的机柜组2的中间，从而使得表冷盘管3对机柜组2的降温更加均衡，使得系统更加稳定。当两个服务器柜22中的某一个服务器柜22的能耗较大时，也可以将表冷盘管3设置在靠近能耗大的服务器柜22旁，本申请对表冷盘管3的设置位置不作限定，能够满足机柜组2的降温即可。

在本申请的另一些实施例中，如图6所示，当服务器柜22为两个，服务器柜22的能耗较大，且一个表冷盘管3不足以提供冷量时，至少一个表冷盘管3还可以包括多个并排设置的表冷盘管3，多个表冷盘管3之间串联，如图6所示，以并排设置的两个表冷盘管3进行举例说明。

在此情况下，两个并排设置的表冷盘管3具有更大的换热面积，这样一来，两个服务器柜22和电源柜21均可以被降温，从而不会由于表冷盘管3的冷量不够导致服务器柜22停止运行。

以下对上述提及的第一安装腔11和第二安装腔12位置进行说明，例如，在本申请的一些实施例中，如图7所示，第一外壳1具有底壁111，该底壁111为第一外壳1靠近地面的一侧。第二安装腔12位于第一安装腔11靠近底壁111一侧。

这样一来，由于冷气流下沉，热气流上升，如图7所示，经过表冷盘管3降温后的低温气体会自然的进行下降，在第二安装腔12内的循环风机4运行后，下降的低温气体开始进行循环。由于降温后的低温气体会以一定速率进行下降，因此，在气体流速一定的前提下，循环风机4的功率要小于低温气体不下降的情况，从而节省能耗。在本申请的另一些实施例中，若将第二安装腔12设置在第一安装腔11远离底壁111一侧，即设置在第一安装腔11的上方时，降温后的低温气体会向下移动，而循环风机4在第一安装腔11上部的第二安装腔12内，为克服低温气体向下移动的动能，循环风机4需要消耗较大的功率。因此，此时会增加循环风机4的能耗。

以下对上述提及的至少一个循环风机4进行举例说明，例如，在本申请的一些实施例中，至少一个循环风机4可以包括如图8所示的第一风机41和第二风机42，第一风机41具有第一风机41进口和第一风机41出口，第一风机41出口与循环进风口121相连通。第二风机具有第二风机进口和第二风机出口，其中，第二风机42出口与第一风机41进口相连通，第二风机42进口与循环出风口122相连通。

在此情况下，在第一风机41出现故障时另一个第二风机42可正常工作，降低了因为其中一个循环风机4故障造成空调停机的可能性，实现了循环风机4的冗余备份。第一风机41和第二风机42相对于只设计一个循环风机4的传统方案，可降低每台循环风机4的转速，有效降低了循环风机4的运行噪音，便于用户使用。

在本申请的一些实施例中，如图9和图10所示，第一外壳1上还可以开设与第一安装腔11相连通的新风进风口112和新风出风口113。其中，新风进风口112位于机柜组2远离表冷盘管3一侧。新风出风口113位于表冷盘管3远离机柜组2一侧。机柜冷却装置100还包括新风风机5、第一电动风阀6和第二电动风阀7。新风风机5安装于新风进风口112处。第一电动风阀6安装于新风进风口112处，且位于新风风机5和新风进风口112之间。第二电动风阀7安装于新风出风口113处。其中，第一电动风阀6和第二电动风阀7用于在同时打开状态下，将来自新风进风口112处的气体经由机柜组2后由新风出风口113输出。第一电动风阀6和第二电动风阀7还用于在同时关闭状态下，封闭第一外壳1。

这样一来，如图9和图10所示，当室外新风温度较低时，可以同时打开第一电动风阀6和第二电动风阀7，并启动新风风机5，在此情况下，室外新风可以由新风进风口112进入到第一安装腔11内，从而经过机柜组2对机柜组2进行降温，随着新风进风口112低温的气体不断进入，第一安装腔11内的压力增大，从而由新风出风口113溢出，使得室外新风可以对机柜组2进行降温。这样一来，节省了表冷盘管3运行的能耗。当室外新风的温度不足以对机柜组2进行冷却时，此时，可以关闭第一电动风阀6和第二电动风阀7，封闭第一外壳1，启动第一风机41和第二风机42中的一个或者两个，经过表冷盘管3降温后的气体在第一安装腔11和第二安装腔12内流动从而对机柜组2进行冷却。

由于气体可以穿过机柜组2从而对机柜组2进行降温，为避免室外气体中的杂质颗粒进入到机柜组2内，从而影响设备的运行。在本申请的一些实施例中，该机柜冷却装置100还可以包括如图10所示的过滤网8，安装于新风进风口112处，且位于第一电动风阀6和新风风机5之间。

在此情况下，过滤网8可以对进入新风进风口112处的室外新风进行过滤，从而保证进入第一安装腔11内的气体的清洁度，保证机柜组2内的设备正常的运行。

为使得上述提及的表冷盘管3达到低温的状态从而对经过表冷盘管3的气体进行降温，在本申请的一些实施例中，如图11所示，该机柜冷却装置100还可以包括外机9，该外机9可以包括第二外壳91、压缩机92、冷凝器93和冷媒管94，其中，第二外壳91具有第三安装腔911。压缩机92安装于第三安装腔911内。冷凝器93安装于第三安装腔911内。冷媒管94用于流通冷媒，冷媒管94将压缩机92、冷凝器93和表冷盘管3相连通。

这样一来，低压冷媒进入压缩机92增压形成高压冷媒，通过冷媒管94进入冷凝器93冷却，然后过滤掉冷媒中的微量水，通过冷媒管94进入表冷盘管3吸热后后适当调整膨胀阀，最后通过冷媒管94返回到压缩机92内形成循环。

为使得本申请机柜冷却装置100还包括如图12所示的温度传感器101、比较器102和处理器103，其中，温度传感器101安装于第一安装腔11内，温度传感器101用于检测第一安装腔11内的温度信息。比较器102与温度传感器101电连接，用于将温度信息与预设温度值进行比较，并在温度信息大于或等于预设温度值时(可根据现场设备需求进行设定，本申请对此不作限定)，输出第一温度信号，以及在温度信息小于预设温度值时，输出第二温度信号。处理器103与比较器102电连接，用于接收第一温度信号时，控制循环风机4开启；并在接收第二温度信号时，控制循环风机4关闭。在本申请的另一些实施例中，上述提及的第一电动风阀6、第二电动风阀7和新风风机5也可以与处理器103电连接，从而在相应的温度下进行控制，本申请对此不作限定。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机柜冷却装置，其特征在于，包括：

第一外壳，具有第一安装腔和第二安装腔，所述第二安装腔开设有与所述第二安装腔相连通的循环进风口和循环出风口；所述循环进风口和所述循环出风口均与所述第一安装腔相连通；

机柜组，安装于所述第一安装腔内，且位于所述循环进风口和所述循环出风口之间；

至少一个表冷盘管，安装于所述第一安装腔内，且位于所述循环出风口和所述机柜组之间；

至少一个循环风机，安装于所述第二安装腔内。

2.根据权利要求1所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述第一外壳上还开设与所述第一安装腔相连通的新风进风口和新风出风口；

其中，所述新风进风口位于所述机柜组远离所述表冷盘管一侧；所述新风出风口位于所述表冷盘管远离所述机柜组一侧；

所述机柜冷却装置还包括：

新风风机，安装于所述新风进风口处；

第一电动风阀，安装于所述新风进风口处，且位于所述新风风机和所述新风进风口之间；

第二电动风阀，安装于所述新风出风口处；其中，所述第一电动风阀和所述第二电动风阀用于在同时打开状态下，将来自新风进风口处的气体经由所述机柜组后由所述新风出风口输出；

所述第一电动风阀和所述第二电动风阀还用于在同时关闭状态下，将所述第一外壳封闭。

3.根据权利要求2所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述机柜冷却装置还包括过滤网，安装于所述新风进风口处，且位于所述第一电动风阀和所述新风风机之间。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述至少一个循环风机包括：

第一风机，具有第一风机进口和第一风机出口，所述第一风机出口与所述循环进风口相连通；

第二风机，具有第二风机进口和第二风机出口，其中，所述第二风机出口与所述第一风机进口相连通，所述第二风机进口与所述循环出风口相连通。

5.根据权利要求4所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述表冷盘管具有换热面，所述换热面与所述机柜组靠近所述表冷盘管的一侧平行。

6.根据权利要求1～3任一项所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述机柜组包括一个电源柜和与所述电源柜并排设置的至少一个服务器柜，所述电源柜与所述服务器柜电连接。

7.根据权利要求4所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述至少一个表冷盘管包括多个并排设置的表冷盘管，多个所述表冷盘管之间串联。

8.根据权利要求4所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述第一外壳具有底壁，所述第二安装腔位于所述第一安装腔靠近所述底壁一侧。

9.根据权利要求1～3任一项所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述机柜冷却装置还包括：

第二外壳，具有第三安装腔；

压缩机，安装于所述第三安装腔内；

冷凝器，安装于所述第三安装腔内；

冷媒管，用于流通冷媒，所述冷媒管将所述压缩机、所述冷凝器和所述表冷盘管相连通。

10.根据权利要求9所述的一种机柜冷却装置，其特征在于，所述机柜冷却装置还包括：

温度传感器，安装于所述第一安装腔内，所述温度传感器用于检测所述第一安装腔内的温度信息；

比较器，与所述温度传感器电连接，用于将所述温度信息与预设温度值进行比较，并在所述温度信息大于或等于预设温度值时，输出第一温度信号，以及在所述温度信息小于预设温度值时，输出第二温度信号；

处理器，与所述比较器电连接，用于接收所述第一温度信号时，控制所述循环风机开启；并在接收所述第二温度信号时，控制所述循环风机关闭。

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