CN217721826U - 一种用于数据中心的自然冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种用于数据中心的自然冷却系统，包括冷却单元、风冷系统、水冷系统，还包括辅助制冷系统、应急蓄冷系统，所述应急蓄冷系统分别与所述冷却单元、所述辅助制冷系统通过管件连通设置，所述应急蓄冷系统用于对所述冷却单元、所述辅助制冷系统产生的冷源进行储存，所述应急蓄冷系统包括第一蓄冷箱、第二蓄冷箱，所述第一蓄冷箱与所述冷却单元连通设置，所述第二蓄冷箱与所述辅助制冷系统连通设置，所述第一蓄冷箱与所述第二蓄冷箱之间通过连接管件连通设置，且所述连接管件固定设置有启闭阀体，本实用新型具有应急冷却功能、节省能源消耗，提升数据中心机房冷却效果的效果。

Description

一种用于数据中心的自然冷却系统

技术领域

本实用新型涉及及数据中心自然冷却的技术领域，尤其是涉及一种用于数据中心的自然冷却系统。

背景技术

常用的数据中心服务器散热系统中，服务器CPU等高密度热源采用液冷通道散热，即液态流体通过与服务器主要发热芯片隔离接触吸热，带走了服务器总发热量70％～80％，而剩下的20％～30％的服务器热量则通过风冷通道带走。由于液冷通道散热效率高，因此采用自然冷却即可满足散热需求，无需压缩机参与制备冷源，整体能耗低，而风冷通道还是有压缩机参与制冷，所以风冷通道的压缩机能耗成为最新散热系统主要能耗设备。

而在风冷通道使用过程中，需要时常对机械制冷中的压缩机等部件进行维护，在维护过程中，需要对压缩机进行短暂的停机处理，这样处理会影响整个数据中心机房的稳定运行，因此，为保障数据中心安全可靠稳定运行，急需一种应急冷却装置来解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目是提供一种用于数据中心的自然冷却系统，具有应急冷却功能、节省能源消耗，提升数据中心机房冷却效果的优点。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于数据中心的自然冷却系统，包括冷却单元、风冷系统、水冷系统，还包括辅助制冷系统、应急蓄冷系统，所述应急蓄冷系统分别与所述冷却单元、所述辅助制冷系统通过管件连通设置，所述应急蓄冷系统用于对所述冷却单元、所述辅助制冷系统产生的冷源进行储存，所述应急蓄冷系统包括第一蓄冷箱、第二蓄冷箱，所述第一蓄冷箱与所述冷却单元连通设置，所述第二蓄冷箱与所述辅助制冷系统连通设置，所述第一蓄冷箱与所述第二蓄冷箱之间通过连接管件连通设置，且所述连接管件固定设置有启闭阀体。

优选地，所述辅助制冷系统包括太阳能集热板、蓄热箱、制冷机，所述太阳能集热板、蓄热箱、制冷机、第二蓄冷箱通过辅助管件连接形成循环回路，且所述制冷机与所述风冷系统连通设置。

优选地，还包括换热器，所述冷却单元设置于所述换热器的冷却侧形成循环冷却回路，所述风冷系统、水冷系统设置于所述换热器的换热侧形成循环换热回路。

优选地，所述风冷系统与所述水冷系统并联设置于所述换热器的换热侧。

优选地，所述换热器换热侧的进口或出口上设置有第一循环泵，所述第一循环泵上设置有用于调节所述第一循环泵输出功率的第一变频器。

优选地，所述风冷系统包括冷却盘管、风机组、风机箱，所述冷却盘管与所述风机组固定设置于所述风机箱内，且所述冷却盘管位于所述风机组出风口端。

优选地，所述辅助制冷系统分别与所述风冷系统、所述水冷系统通过管件形成循环回路，所述辅助制冷系统产生的冷源一部用于所述风冷系统和所述水冷系统冷却，一部分储存于所述应急蓄冷系统。

优选地，所述应急蓄冷系统和所述辅助制冷系统共用一个管件与所述风冷系统连通设置，且管件上固定设置有第二循环泵。

优选地，所述冷却单元进口或出口上固定设置有第三循环泵，所述第三循环泵上设置有用于调节所述第三循环泵输出功率的第二变频器。

优选地，所述风冷系统与所述水冷系统的输入端和输出端均固定设置有温度检测装置，所述温度检测装置用于检测循环换热回路中换热介质的温度。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1、本实用新型通过设置辅助制冷系统和应急蓄冷系统，通过冷却单元和辅助制冷系统产生的冷源储存至应急蓄冷系统，当压缩机维护时，可通过开启应急蓄冷系统对风冷系统和水冷系统进行持续的冷却作用，并且在本实用新型中，辅助制冷系统是通过吸收太阳能进行制冷工作，减少了机械制冷中压缩机等部件的运行和维护成本，极大地降低了能耗，节省了能源能够节省能源的消耗，并且通过辅助制冷系统对风冷系统和水冷系统中的循环水进行进一步的降温处理，从而实现了对循环水进行多级的降温处理，提升冷却系统的冷却效果。

2、本实用新型通过在换热器换热侧的进口或出口上设置有第一循环泵，并且在第一循环泵上设置第一变频器，通过控制第一变频器的频率，从而改变第一循环泵的输出功率，从而改变换热介质的流速，从而加快对热量的输送，实现高速率降温。

3、本实用新型通过在冷却单元进口或出口上固定设置有第三循环泵，并且在第三循环泵上设置有第二变频器，通过控制第二变频器的频率用于改变第三循环泵的输出功率，从而改变冷却介质的流速，以实现换热器换热速率的提升。

4、本实用新型通过在风冷系统与水冷系统的输入端和输出端均固定设置有温度检测装置，通过温度检测装置能够很精确的检测到换热介质的温度，传统的机房冷冻水空调系统末端送风温度约为15℃～16℃，在新版GB 50174《数据中心设计规范》中，服务器允许进风温度提高到32℃，即表明提高后的服务器允许进风温度也可满足服务器散热要求，通过温度检测装置能够很好的检测进入风冷系统和水冷系统的换热介质的温度，可及时对换热介质的温度及时警示。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记：1、冷却单元；2、风冷系统；21、却盘管；22、风机组；23、风机箱；3、水冷系统；4、辅助制冷系统；41、太阳能集热板；42、蓄热箱；43、制冷机；5、应急蓄冷系统；6、换热器；7、换热管件；71、换热输入管；72、换热输出管；8、冷却管件；81、冷却输入管；82、冷却输出管；9、第三循环泵；9a、第二变频器；10、第一循环泵；10a、第一变频器；11、第一蓄冷箱；12、第二蓄冷箱；13、蓄冷管件；131、蓄冷输入管；132、蓄冷输出管；14、辅助蓄冷管件；141、辅助蓄冷输入管；142、辅助蓄冷输出管；15、启闭阀体；16、循环管件；161、循环输出管；162、循环输入管；17、第二循环泵；18、温度检测装置；19、警示灯；20、辅助管件；201、辅助输出管；202、辅助输入管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语，不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，术语“上”、“下”、“水平”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本申请的限制。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1示出了本实用新型用于数据中心的自然冷却系统的一种具体实施例，其包括冷却单元1、风冷系统2、水冷系统3、辅助制冷系统4、应急蓄冷系统5、换热器6，风冷系统2与水冷系统3并联设置于换热器6的换热侧，并通过换热管件7连接形成循环换热回路，具体的，换热管件7包括换热输入管71、换热输出管72，换热输入管71的一端与换热器6换热侧的输出口连接，另一端形成两个输入支路，其中，两个输入支路分别与水冷系统3和风冷系统2的输入口连接，换热输出管72的一端与换热器6换热侧的输入口连接，另一端形成两个输出支路，其中，两个输出支路分别与水冷系统3和风冷系统2的输出口连接，因此，在本实施例中，水冷系统3与风冷系统2之间共用一个换热器6，结构简单，成本较低。

另外，在本实施例中，冷却单元1设置于换热器6的冷却侧，并通过冷却管件8连接形成循环冷却回路，具体的，冷却管件8包括冷却输入管81、冷却输出管82，冷却输入管81的一端与冷却单元1的输出端连接，另一端与换热器6冷却侧的输入口连接，冷却输出管82的一端与冷却单元1的输入端连接，另一端与换热器6冷却侧的输出口连接。

并且，在本实用新型中，为了提高换热器6的换热效率，因此，在冷却单元1进口或出口上固定设置有第三循环泵9，第三循环泵9上设置有用于调节第三循环泵9输出功率的第二变频器9a，通过控制第二变频器9a的频率用于改变第三循环泵9的输出功率，从而改变冷却介质的流速，以实现换热器6换热速率的提升，提升对数据中心的降温效果。

在本实施例中，为了进一步提升对数据中心降温效果，因此，在换热器6换热侧的进口或出口上设置有第一循环泵10，第一循环泵10上设置有用于调节第一循环泵10输出功率的第一变频器10a，通过控制第一变频器10a的频率用于改变第一循环泵10的输出功率，从而改变换热介质的流速，加快对热量的输送，以实现进一步高速率降温。

应急蓄冷系统5分别与冷却单元1、辅助制冷系统4通过管件连通设置，应急蓄冷系统5用于对冷却单元1、辅助制冷系统4产生的冷源进行储存，其中，应急蓄冷系统5包括第一蓄冷箱11、第二蓄冷箱12，第一蓄冷箱11与冷却单元1通过蓄冷管件13连通设置，具体的，蓄冷管件13包括蓄冷输入管131、蓄冷输出管132，蓄冷输入管131的一端与冷却输入管81连通设置，其另一端与第一蓄冷箱11的输入口连通设置，蓄冷输出管132的一端与冷却输出管82连通设置，其另一端与第一蓄冷箱11的输出口连通设置，并且，在本实施例中，为了控制第一蓄冷箱11的蓄冷工序的启停，因此，在蓄冷管件13上固定设置有电动二通阀，当然，电动二通阀可设置于蓄冷输入管131与蓄冷输出管132中任意一项或两者同时设置，当冷却系统的冷却强度低于设定阈值时，为了避免能源的浪费，可打开电动二通阀，实现对冷源的收集，便于应急利用。

第二蓄冷箱12与辅助制冷系统4通过辅助蓄冷管件14连通设置，具体的，辅助蓄冷管件14包括辅助蓄冷输入管141、辅助蓄冷输出管142，其中，辅助蓄冷输入管141的一端与第二蓄冷箱12的输入口连通设置，另一端与辅助制冷系统4的输出端连通设置，辅助蓄冷输出管142的一端与第二蓄冷箱12的输出口连通设置，另一端与辅助制冷系统4的输入端连通，并且，在本实施例中，为了控制第二蓄冷箱12的蓄冷工序的启停，因此，在辅助蓄冷管件14固定设置有电动二通阀，当然电动二通阀可设置于辅助蓄冷输入管141与辅助蓄冷输出管142中任意一项或两者同时设置，当冷却系统的冷却强度低于设定阈值时，为了避免能源的浪费，可打开电动二通阀，实现对冷源的收集，便于应急利用。

本实施例中，为了实现第一蓄冷箱11与第二蓄冷箱12之间的冷源储存的共享，因此，第一蓄冷箱11与第二蓄冷箱12之间通过连接管件连通设置，且连接管件上固定设置有启闭阀体15，通过启闭阀体15进行控制第一蓄冷箱11与第二蓄冷箱12之间的连通。

在本实施例中，辅助制冷系统4分别与风冷系统2、水冷系统3通过管件形成循环回路，辅助制冷系统4产生的冷源一部用于风冷系统2和水冷系统3冷却，一部分储存于应急蓄冷系统5，辅助制冷系统4包括太阳能集热板41、蓄热箱42、制冷机43，其中，太阳能集热板41、蓄热箱42、制冷机43、第二蓄冷箱12依次通过辅助管件连接形成循环回路，具体的，辅助管件20包括辅助输出管201、辅助输入管202，辅助输出管201的一端与制冷机43的输出端连通设置，另一端与换热输入管71连通设置，且该端与辅助蓄冷输入管141连通设置，辅助输入管202的一端与制冷机43的输入端连通设置，另一端与换热输出管72连通设置，且该端与辅助蓄冷输出管142连通设置，在本实施例中，为了控制对辅助制冷系统4的启闭，因此，在辅助输出管201或/和辅助输入管202中固定设置有电动二通阀，通过控制电动二通阀，以实现对辅助制冷系统4的启闭。

并且，在本实施例中，为了便于制冷机43的正常工作，因此，制冷机43与冷却单元1之间通过循环管件16连通设置，具体的，循环管件16包括循环输出管161、循环输入管162，其中，循环输出管161的一端与制冷机43的输出口连通，另一端通过电动三通阀分别与两段冷却输出管82连通设置，循环输入管162的一端与制冷机43的输入口连通，另一端通过电动三通阀分别与两段冷却输入管81连通设置，通过冷却单元1为制冷机43提供冷源，从而实现对太阳能的转化。

当冷却单元1中的压缩机等机械需要维修时，通过关闭靠近换热器6一端的电动三通阀接口，使靠近换热器6一侧的冷却管件8与第一蓄冷箱11之间连通，形成循环回路，再通过打开设置于蓄冷管件13上的电动二通阀，从而实现换热器6的正常工作，当然，还可以通过打开设置于第一蓄冷箱11与第二蓄冷箱12之间启闭阀体15，通过辅助制冷系统4对第一蓄冷箱11进行持续的供冷，保证第一蓄冷箱11内冷源充足性，而且在本实施例中，还可以通过开启设置于辅助蓄冷管件14上设置的电动二通阀，从而实现将第二蓄冷箱12内的冷源输送至风冷系统2和水冷系统3，进行混合型降温冷却，降温更迅速，而且，在本实施例中，当第一蓄冷箱11和第二蓄冷箱12之间同时工作时，使整个数据中心的降温更加稳定，而且辅助制冷能够持续性提供冷源，使数据中心的冷却能够维持更长的时间。

风冷系统2包括冷却盘管21、风机组22、风机箱23，冷却盘管21与风机组22固定设置于风机箱23内，且冷却盘管21位于风机组22出风口端，具体的，冷却盘管21的进口和出口分别与换热管件7的输入管和输出管之间连通设置，通过换热器6保证冷却盘管21处于低温状态，并通过风机组22朝冷却盘管21吹风，使风机箱23输出的为低温风，对数据中心进行降温处理。

本实施例中，为了调控辅助制冷系统4冷却效果，因此，辅助管件20上固定设置有第二循环泵17，通过开启第二循环泵17，从而提高辅助管件20内的冷却介质的输送速率，保证对数据中心的稳定降温。

本实施例中，为了能够实时对风冷系统2和水冷系统3进行监控，因此，风冷系统2与水冷系统3的输入端和输出端均固定设置有温度检测装置18，通过温度检测装置18检测循环换热回路中换热介质的温度，以实现对换热介质温度的监控，保证数据中心的稳定降温。

另外，为了能够直观的看到换热介质的温度，因此，在本实施例中，在温度检测装置18上电连接有警示灯19，通过上位机预先输入温度阈值，当温度检测装置18检测到的温度值大于等于设定的温度阈值时，通过警示灯19发出报警灯光，提醒相关的工作人员进行检修。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于数据中心的自然冷却系统，包括冷却单元、风冷系统、水冷系统，其特征在于，还包括辅助制冷系统、应急蓄冷系统，所述应急蓄冷系统分别与所述冷却单元、所述辅助制冷系统通过管件连通设置，所述应急蓄冷系统用于对所述冷却单元、所述辅助制冷系统产生的冷源进行储存，所述应急蓄冷系统包括第一蓄冷箱、第二蓄冷箱，所述第一蓄冷箱与所述冷却单元连通设置，所述第二蓄冷箱与所述辅助制冷系统连通设置，所述第一蓄冷箱与所述第二蓄冷箱之间通过连接管件连通设置，且所述连接管件固定设置有启闭阀体。

2.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述辅助制冷系统包括太阳能集热板、蓄热箱、制冷机，所述太阳能集热板、蓄热箱、制冷机、第二蓄冷箱通过辅助管件连接形成循环回路，且所述制冷机与所述风冷系统连通设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，还包括换热器，所述冷却单元设置于所述换热器的冷却侧形成循环冷却回路，所述风冷系统、水冷系统设置于所述换热器的换热侧形成循环换热回路。

4.根据权利要求3所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述风冷系统与所述水冷系统并联设置于所述换热器的换热侧。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述换热器换热侧的进口或出口上设置有第一循环泵，所述第一循环泵上设置有用于调节所述第一循环泵输出功率的第一变频器。

6.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述风冷系统包括冷却盘管、风机组、风机箱，所述冷却盘管与所述风机组固定设置于所述风机箱内，且所述冷却盘管位于所述风机组出风口端。

7.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述辅助制冷系统分别与所述风冷系统、所述水冷系统通过管件形成循环回路，所述辅助制冷系统产生的冷源一部用于所述风冷系统和所述水冷系统冷却，一部分储存于所述应急蓄冷系统。

8.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述应急蓄冷系统和所述辅助制冷系统共用一个管件与所述风冷系统连通设置，且管件上固定设置有第二循环泵。

9.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述冷却单元进口或出口上固定设置有第三循环泵，所述第三循环泵上设置有用于调节所述第三循环泵输出功率的第二变频器。

10.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的自然冷却系统，其特征在于，所述风冷系统与所述水冷系统的输入端和输出端均固定设置有温度检测装置，所述温度检测装置用于检测循环换热回路中换热介质的温度。

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