本實用新型涉及數(shù)據(jù)機房散熱系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種機組頂置式的機房散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著機房IT設(shè)備高密度的集成化，設(shè)備的散熱量日漸趨高的現(xiàn)象受到了各界的強烈關(guān)注。根據(jù)研究顯示，IT/電信領(lǐng)域目前相關(guān)的碳排放已經(jīng)成為了最大的溫室氣體排放源之一，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心的冷卻能耗占機房總功耗的40％左右。目前機房冷卻主要依靠空調(diào)，因此降低機房空調(diào)的耗電量是有效降低機房的PUE值的手段之一。PUE(Power Usage Effectiveness，電源使用效率)值是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源的比值，為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)。當(dāng)前，國外先進的數(shù)據(jù)中心機房的PUE值通常小于2，而我國大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE值在2-3之間，所以在保證數(shù)據(jù)中心安全可靠運行的同時，通過合理設(shè)計降低空調(diào)能耗，降低機房PUE值刻不容緩。

為了解決機房內(nèi)的散熱問題，業(yè)內(nèi)設(shè)計了多種機房送風(fēng)系統(tǒng)配合機房內(nèi)的風(fēng)道對機房內(nèi)部環(huán)境進行散熱，例如專利號為201520050095.8的中國實用新型專利、專利號為201520049747.6的中國實用新型專利以及專利號為201310084125.2的中國實用新型專利所公開的機房送風(fēng)系統(tǒng)或機房，通過在機房內(nèi)設(shè)置風(fēng)道以及空調(diào)，空調(diào)產(chǎn)生的冷空氣進入靜壓箱，然后通過送風(fēng)通道進入機房內(nèi)，對機房內(nèi)環(huán)境進行降溫。專利號為201420713841.2的中國實用新型專利公開的一種機房送風(fēng)系統(tǒng)，機房內(nèi)設(shè)置送風(fēng)裝置，在機房地板設(shè)置封閉的送風(fēng)通道，送風(fēng)通道的頂板為地板，在送風(fēng)通道的頂板上設(shè)置出風(fēng)口，由送風(fēng)裝置送入送風(fēng)通道的冷風(fēng)由出風(fēng)口排出，從而對機房內(nèi)環(huán)境進行降溫。為了實現(xiàn)大的制冷量，意味著機組的體積也越大，當(dāng)空調(diào)機組設(shè)置于機房內(nèi)時，就會占用更多的機房內(nèi)空間，而且受限于機房內(nèi)部空間，空調(diào)機組擴展性差，無法 應(yīng)對更高的散熱需求，空調(diào)機組只能全天候運行，不利于節(jié)能降耗。

專利號為200920105584.3的中國實用新型專利公開了一種機房空調(diào)，該機房空調(diào)包括設(shè)置于機房外并與機房內(nèi)導(dǎo)通連接的室內(nèi)空氣循環(huán)風(fēng)道以及設(shè)置于機房外并與所述室內(nèi)空氣循環(huán)風(fēng)道連接的、利用室外自然能源與室內(nèi)空氣循環(huán)風(fēng)道內(nèi)空氣進行非接觸熱交換的至少一個室外熱交換機，該機房空調(diào)將室內(nèi)空氣循環(huán)風(fēng)道和室外熱交換機等主體設(shè)于機房外部，利用室外自然能源進行制冷或制熱處理，減少占用機房內(nèi)空間，方便調(diào)節(jié)空調(diào)單機制冷量或制熱量，而且實現(xiàn)了室內(nèi)空氣與室外空氣換熱不換氣。申請?zhí)枮?00910078498.2的中國實用新型專利申請公開了一種散熱系統(tǒng)，該散熱系統(tǒng)設(shè)置于機房外，其包括濕膜和熱交換器，濕膜與熱交換器之間的風(fēng)管內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機，風(fēng)機將經(jīng)過濕膜后的濕空氣從熱交換器的進風(fēng)口吹送入熱交換器，熱交換器具有進/出濕空氣的進風(fēng)口、出風(fēng)口以及與機房或設(shè)備機柜連通的熱風(fēng)進口和冷風(fēng)出口，進風(fēng)口和出風(fēng)口之間形成第一風(fēng)道，熱風(fēng)進口和冷風(fēng)出口之間形成第二風(fēng)道，第一風(fēng)道和第二風(fēng)道相隔離。以上兩種散熱系統(tǒng)雖然解決了內(nèi)置式機組占用機房空間體積的問題，但現(xiàn)有散熱系統(tǒng)的冷卻方案沒有充分利用熱空氣上升、冷空氣下降的有利氣流組織，導(dǎo)致風(fēng)機功率較高；而且部分冷卻方案中送回風(fēng)的路程通常較遠，也會造成額外的風(fēng)阻，造成風(fēng)機功率高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種合理規(guī)劃氣流組織、可降低空調(diào)能耗的機組頂置式的機房散熱系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案：

一種機房散熱系統(tǒng)，包括：設(shè)置于機房頂部外的散熱機組，所述散熱機組包括自然冷源冷卻模塊和機械制冷模塊，并具有與機房內(nèi)連通的進風(fēng)口和與機房內(nèi)連通的送風(fēng)口，以及與室外環(huán)境連通的室外進風(fēng)口和室外出風(fēng)口；所述進風(fēng)口和送風(fēng)口之間在散熱機組內(nèi)形成室內(nèi)空氣流道，所述室外進風(fēng)口和室外出風(fēng)口之間在散熱機組內(nèi)形成室外空氣流道，室外空氣流道和室內(nèi)空氣流道相互隔離，室內(nèi)空氣和室外空氣在散熱機組內(nèi)進行熱交換。

進一步的，所述機房內(nèi)設(shè)置有與散熱機組的進風(fēng)口連通的封閉熱通道，或設(shè)置有與散熱機組的送風(fēng)口連通的封閉冷通道。

進一步的，所述自然冷源冷卻模塊包括室內(nèi)空氣過濾器、蒸發(fā)冷卻換熱器及室外循環(huán)風(fēng)機；所述機械制冷模塊包括冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機，所述冷凝器和蒸發(fā)器、壓縮機通過制冷劑管道循環(huán)連通；所述室內(nèi)空氣流道具有與蒸發(fā)冷卻換熱器的室內(nèi)空氣進氣端連通的室內(nèi)空氣流入通道以及與蒸發(fā)冷卻換熱器的室內(nèi)空氣出氣端連通的室內(nèi)空氣流出通道，所述室外空氣流道具有與蒸發(fā)冷卻換熱器的室外空氣進氣端連通的室外空氣流入通道以及與蒸發(fā)冷卻換熱器的室外空氣出氣端連通的室外空氣流出通道，室外空氣和室內(nèi)空氣在蒸發(fā)冷卻換熱器處進行熱交換，所述蒸發(fā)器位于室內(nèi)空氣流出通道上。

進一步的，所述散熱機組包括相互獨立組合使用的第一模塊柜和第二模塊柜；所述自然冷源冷卻模塊及所述機械制冷模塊中的冷凝器設(shè)置于第一模塊柜中，所述機械制冷模塊中的蒸發(fā)器、壓縮機及室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機設(shè)置于第二模塊柜中。

進一步的，所述室內(nèi)空氣過濾器位于進風(fēng)口之后，所述蒸發(fā)冷卻換熱器設(shè)置于室內(nèi)空氣流通路徑上室內(nèi)空氣過濾器之后，所述室外循環(huán)風(fēng)機位于室外空氣流道上。

進一步的，所述冷凝器位于室外空氣流出通道上，所述室外循環(huán)風(fēng)機設(shè)置于室外出風(fēng)口處。

進一步的，所述室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機設(shè)置于送風(fēng)口處。

進一步的，所述自然冷源冷卻模塊還包括向所述蒸發(fā)冷卻換熱器噴水的噴淋裝置，所述噴淋裝置通過管道與噴淋水循環(huán)系統(tǒng)相連。

進一步的，所述噴淋裝置設(shè)置于所述蒸發(fā)冷卻換熱器的上方，所述冷凝器設(shè)置于所述噴淋裝置上方，所述室外循環(huán)風(fēng)機位于所述冷凝器上方。

進一步的，所述室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機設(shè)置于第二模塊柜的下部。

由以上技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的散熱系統(tǒng)將散熱機組頂置，充分利用了冷、熱氣流的流動趨勢，風(fēng)阻小，減少了風(fēng)機能耗；同時節(jié)省機房內(nèi)部空間，可根據(jù)冷量需求設(shè)置散熱機組的數(shù)量，具有較好的可擴容性，可根據(jù)外部空間限制靈活布置機組。進一步的，采用模塊化的散熱機組，可以有效利用自然冷源，減少能耗，實現(xiàn)了節(jié)省空間、快速可擴展性、送回風(fēng)設(shè)計合理性和節(jié)能高效性的有機結(jié)合。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為實施例1散熱機組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為實施例1蒸發(fā)冷卻換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型散熱機組另一種組合方式的示意圖；

圖8為本實用新型實施例3散熱機組的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1和圖2所示，本實施例的機房散熱系統(tǒng)包括設(shè)置于機房4頂部外的多組散熱機組3，為了簡要顯示，圖1中只示出了一組散熱機組3。散熱機組3具有與機房內(nèi)連通的進風(fēng)口以及與機房內(nèi)連通的送風(fēng)口，所述進風(fēng)口和送風(fēng)口位于散熱機組底部，散熱機組3還具有與室外環(huán)境連通的室外進風(fēng)口及室外出風(fēng)口，室外進風(fēng)口和室外出風(fēng)口之間在散熱機組內(nèi)形成室外空氣流道，進風(fēng)口和送風(fēng)口之間在散熱機組內(nèi)形成室內(nèi)空氣流道，室外空氣流道和室內(nèi)空氣流道相互隔離。

本實施例的機房內(nèi)設(shè)置有封閉熱通道1，散熱機組的進風(fēng)口與封閉熱通道1連通，室內(nèi)熱空氣經(jīng)封閉熱通道1從散熱機組底部的進風(fēng)口進入散熱機組內(nèi)，熱交換后從散熱機組底部兩側(cè)的送風(fēng)口從機房頂部吹回機房4中。當(dāng)機房內(nèi)設(shè)置有封閉熱通道時，則機房內(nèi)除封閉熱通道之外的其它空間即形成冷通道。

參照圖3和圖4，本實施例的散熱機組3包括室內(nèi)空氣過濾器3-1、蒸發(fā)冷卻換熱器3-2、室外循環(huán)風(fēng)機3-3、冷凝器3-5、蒸發(fā)器3-6、壓縮機3-7、 室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機3-8及機柜3-9，機柜3-9包括第一模塊柜3-9a和第二模塊柜3-9b。其中，室內(nèi)空氣過濾器3-1、蒸發(fā)冷卻換熱器3-2、室外循環(huán)風(fēng)機3-3構(gòu)成自然冷源冷卻模塊，冷凝器3-5、蒸發(fā)器3-6、壓縮機3-7、室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機3-8構(gòu)成機械制冷模塊。采用獨立的模塊柜，可以根據(jù)機房冷量需求、空間需求以及自然環(huán)境冷源情況進行不同數(shù)量和位置的組合，形成散熱機組。

以下描述中出現(xiàn)的方向前、后是以空氣流通的方向進行定義的，例如當(dāng)空氣沿水平方向流動時，前、后位置也是在水平方向上，當(dāng)空氣沿豎直方向流動時，前、后位置則相應(yīng)變?yōu)樨Q直方向上的上、下位置。附圖中空心箭頭表示室內(nèi)空氣流動方向，填充了陰影線的箭頭表示室外空氣流動方向。室內(nèi)空氣過濾器3-1設(shè)置于第一模塊柜3-9a內(nèi)，位于散熱機組的進風(fēng)口之后，蒸發(fā)冷卻換熱器3-2位于室內(nèi)空氣過濾器3-1的下游，即蒸發(fā)冷卻換熱器3-2設(shè)置于室內(nèi)空氣流通路徑上室內(nèi)空氣過濾器3-1之后。室內(nèi)空氣流道具有與蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的室內(nèi)空氣進氣端連通的室內(nèi)空氣流入通道以及與蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的室內(nèi)空氣出氣端連通的室內(nèi)空氣流出通道，室外空氣流道具有與蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的室外空氣進氣端連通的室外空氣流入通道以及與蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的室外空氣出氣端連通的室外空氣流出通道。

圖5所示為本實施例蒸發(fā)冷卻換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，蒸發(fā)冷卻換熱器包括若干間隔設(shè)置的換熱管3-2a，換熱管3-2a設(shè)置于一對端板3-2b之間，端板3-2b與一對相對設(shè)置的側(cè)板3-2c相連。室內(nèi)空氣經(jīng)室內(nèi)空氣流入通道從蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的一端進入換熱管3-2a中，在換熱管3-2a內(nèi)流通，然后從蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的另一端流出，進入室內(nèi)空氣流出通道；室外空氣經(jīng)室外空氣流入通道從蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的上側(cè)或下側(cè)進入蒸發(fā)冷卻換熱器3-2內(nèi)，在換熱管3-2a外流通，然后從蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的下側(cè)或上側(cè)流出，進入室外空氣流出通道。室外空氣和室內(nèi)空氣在蒸發(fā)冷卻換熱器3-2處進行熱交換后，冷卻后的室內(nèi)空氣從室內(nèi)空氣流出通道經(jīng)散熱機組3的送風(fēng)口流入送風(fēng)風(fēng)道2，并送入機房4中，室外空氣從室外空氣流出通道排放到室外環(huán)境中。本實用新型散熱機組的蒸發(fā)冷卻換熱器也可以采用市場上銷售的通用換熱器。

冷凝器3-5設(shè)置于第一模塊柜3-9a內(nèi)、位于室外空氣流道上，本實施例中的冷凝器3-5位于蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的上方，散熱機組的室外出風(fēng)口位于 冷凝器3-5上方，室外循環(huán)風(fēng)機3-3設(shè)置于室外出風(fēng)口處。蒸發(fā)器3-6、壓縮機3-7、室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機3-8設(shè)置于第二模塊柜3-9b中。壓縮機3-7、蒸發(fā)器3-6及冷凝器3-5通過制冷劑循環(huán)管道循環(huán)相連，蒸發(fā)器3-6位于室內(nèi)空氣流出通道上，本實施例的蒸發(fā)器3-6設(shè)置于室內(nèi)空氣流出通道的入口處，室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機3-8設(shè)置于第二模塊柜3-9b的下部的送風(fēng)口處，冷卻后的空氣從機柜下部向外送出。

本實施例的散熱系統(tǒng)的工作原理為：機房內(nèi)的熱空氣通過封閉熱通道1進入散熱機組3中，散熱機組3由兩個模塊組合后實現(xiàn)空氣處理功能，室內(nèi)空氣首先通過自然冷源冷卻模塊利用外界空氣進行第一階段處理，盡可能地利用自然冷源進行冷卻處理，最大程度地減小能耗，然后再通過機械制冷模塊中對室內(nèi)空氣進行第二階段處理，最終達到使用要求。

散熱機組的兩個模塊可以根據(jù)需要以不同數(shù)量、不同方式的進行組合，且可以隨著數(shù)據(jù)中心散熱量的增大而模塊化并聯(lián)擴展。散熱機組中的兩個模塊看共用室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機和室外循環(huán)風(fēng)機。自然冷源冷卻模塊可以是新風(fēng)冷卻系統(tǒng)或者直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)或者間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)或者空氣-空氣熱交換冷卻系統(tǒng)或者乙二醇冷卻系統(tǒng)或者熱管冷卻系統(tǒng)等利用自然冷源冷卻的節(jié)能制冷系統(tǒng)，壓縮機可采用定頻或變頻壓縮機。

當(dāng)機房內(nèi)設(shè)置封閉熱通道式時，機房內(nèi)的熱回風(fēng)通過封閉熱通道1向上進入機房頂部散熱機組中，充分利用了熱流體上升的優(yōu)勢，風(fēng)路近，風(fēng)阻小，節(jié)能了風(fēng)機耗電能，而且減少了熱回風(fēng)向機房內(nèi)其他區(qū)域傳熱，使冷卻更加高效；室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)過散熱機組冷卻后從散熱機組的送風(fēng)口向下彌散送入機房內(nèi)，此時送風(fēng)溫度較低，向下的氣流組織充分利用了冷流體下降的優(yōu)勢，進一步節(jié)約風(fēng)機耗電，有效降低了機房的PUE，無風(fēng)管的設(shè)計不僅減少了初投資，而且大大減小了風(fēng)阻，降低了能耗。

實施例2

如圖6所示，本實施例與實施例1不同的地方在于：該實施例為散熱機組應(yīng)用于封閉冷通道的系統(tǒng)，實施例1為散熱機組應(yīng)用于封閉熱通道的系統(tǒng)。經(jīng)過散熱機組3冷卻后的室內(nèi)空氣從散熱機組3下部的送風(fēng)口排出至封閉冷通道2中。散熱機組3可以左右排列(圖4)，也可以前后排列(圖7)。

當(dāng)機房內(nèi)設(shè)置封閉冷通道式時，經(jīng)散熱機組冷卻后的空氣從散熱機組的送風(fēng)口經(jīng)封閉冷通道進入機房內(nèi)，為服務(wù)器等設(shè)備降溫；設(shè)備產(chǎn)生的熱回風(fēng)彌散進入散熱機組內(nèi)，進行冷卻處理。同樣，下送上回的有利氣流組織和無風(fēng)管的設(shè)計可以降低風(fēng)機的功率，降低機房的PUE。

實施例3

如圖8所示，本實施例與實施例1不同的地方在于：自然冷源冷卻模塊還包括噴淋裝置3-4，通過噴淋裝置加強換熱冷卻效果，本實施例的噴淋裝置3-4設(shè)置于蒸發(fā)冷卻換熱器3-2的上方，噴淋裝置3-4通過管道與噴淋水循環(huán)系統(tǒng)(未圖示)相連，由噴淋水循環(huán)系統(tǒng)向其提供冷卻水，并將水噴淋到蒸發(fā)冷卻換熱器3-2上。噴淋水循環(huán)系統(tǒng)包括由管道相連的水泵、接水盤及外部補給水源，接水盤位于蒸發(fā)冷卻換熱器3-2下方。

本實用新型的散熱系統(tǒng)可應(yīng)用于具有封閉熱通道和/或封閉冷通道的數(shù)據(jù)機房，例如機房內(nèi)每兩列服務(wù)器的熱回風(fēng)可以彌散進入散熱機組，或者通過封閉熱通道進入散熱機組中，多個模塊可共用送風(fēng)風(fēng)道；或者散熱機組的送風(fēng)直接彌散送入機房中，也可以送入兩列服務(wù)器之間的封閉冷通道中。本實用新型將散熱機組設(shè)置于機房頂部外，不受機房內(nèi)空間的限制，不僅減少占用機房內(nèi)部空間，也便于根據(jù)制冷需要快速并聯(lián)擴展，而且充分利用了冷、熱氣流的流動趨勢，風(fēng)阻小，減少了風(fēng)機能耗；同時采用模塊化的散熱機組，機械制冷模塊和自然冷源冷卻模塊可以根據(jù)風(fēng)道布置需要和外部空間條件而靈活組合和放置。

本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其它部分的不同之處，各個部分之間相同或相似部分互相參見即可。這些零部件之間的組合關(guān)系并不只是實施例所公開的形式，對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。