一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心散熱領(lǐng)域，尤其是涉及一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]全球數(shù)據(jù)中心總量超過300萬個，耗電量占到全球總電量的1.1%-1.5%，我國數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，總量已超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的1.5%，其中大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE仍普遍大于2.2，與國際先進水平相比有較大差距。數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備需要全天候進行散熱，通常機房內(nèi)采用精密空調(diào)或者冷水機組進行制冷。數(shù)據(jù)中心空調(diào)機組耗能占到了機房總耗能的35%-45%，僅次于數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的能耗，從而造成數(shù)據(jù)中心PUE(PowerUsage Effectiveness的簡寫，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比)值較高，能效利用率低。數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的冷卻方式通常為先冷卻環(huán)境再冷卻設(shè)備，如GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》中所述A、B類機房要求環(huán)境溫度23°C ±1°C，而實際IT設(shè)備中電子元器件的節(jié)點溫度可達(dá)50°C以上。
[0003]如采用直接冷卻設(shè)備的理念，可有效減少冷負(fù)荷浪費，并可充分利用室外自然冷源實現(xiàn)對IT設(shè)備的冷卻，實現(xiàn)完全替代空調(diào)機組，有效降低數(shù)據(jù)中心的PUE值，提高能效利用率，并解決由于空調(diào)機組氣流組織不合理造成局部熱點等問題；同時，通過空調(diào)機組的完全替代，有效提高機房空間利用率，可布置更多IT設(shè)備，從而可有效提高經(jīng)濟效益及節(jié)地的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的能效利用率低、且機房空間利用率低的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，包括室外換熱子系統(tǒng)、室內(nèi)換熱子系統(tǒng)及栗組子系統(tǒng)，所述室外換熱子系統(tǒng)、室內(nèi)換熱子系統(tǒng)及栗組子系統(tǒng)通過供回介質(zhì)管路連接形成循環(huán)回路，在所述栗組子系統(tǒng)作用下，介質(zhì)從所述室外換熱子系統(tǒng)流入所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)并與室內(nèi)的發(fā)熱元器件進行熱交換，所述發(fā)熱元器件將熱量傳遞給介質(zhì)，溫度升高后的介質(zhì)之后再從所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)流回所述室外換熱子系統(tǒng)進行冷卻。
[0006]作為優(yōu)選，所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)包括末端換熱單元、微熱管及熱沉換熱單元，所述微熱管的一端為蒸發(fā)段，布置于所述末端換熱單元內(nèi)，另一端為冷凝段，布置于所述熱沉換熱單元內(nèi)，所述發(fā)熱元器件產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱傳遞給所述末端換熱單元，所述微熱管的蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸熱相變隨著傳動的工質(zhì)將熱量帶到另一端的冷凝端，在所述栗組子系統(tǒng)作用下，介質(zhì)從所述室外換熱子系統(tǒng)流入所述熱沉換熱單元，通過所述熱沉換熱單元對所述微熱管中冷凝段的工質(zhì)進行冷卻。
[0007]作為優(yōu)選，所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)包括水冷換熱單元，在所述栗組子系統(tǒng)作用下，介質(zhì)從所述室外換熱子系統(tǒng)流入所述水冷換熱單元，所述發(fā)熱元器件產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱傳遞給所述水冷換熱單元，通過所述水冷換熱單元對所述發(fā)熱元器件進行冷卻。
[0008]作為優(yōu)選，所述室外換熱子系統(tǒng)采用閉式冷卻塔對介質(zhì)進行冷卻，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的布置地域及氣候變化控制所述閉式冷卻塔內(nèi)淋水裝置的啟閉。
[0009]作為優(yōu)選，所述室外換熱子系統(tǒng)采用風(fēng)冷冷凝器對介質(zhì)進行冷卻，在所述風(fēng)冷冷凝器外設(shè)置有潛熱裝置，所述潛熱裝置包括濕膜及循環(huán)水箱，所述濕膜設(shè)置于所述風(fēng)冷冷凝器下端，所述濕膜通過濕膜供水管與循環(huán)水箱的出水口連通，通過回水管與循環(huán)水箱的回水口連通，所述濕膜供水管上設(shè)置有循環(huán)栗，且所述循環(huán)水箱還與循環(huán)水箱補水管及循環(huán)水箱溢水排水管相連。
[0010]作為優(yōu)選，所述栗組子系統(tǒng)包括多級離心栗，所述多級離心栗串聯(lián)在所述室外換熱子系統(tǒng)及室內(nèi)換熱子系統(tǒng)之間的供回介質(zhì)管路上，所述多級離心栗前端的供回介質(zhì)管路上設(shè)置有引出線，所述引出線上串聯(lián)有過濾器、自動排氣閥、壓力表、儲液罐、安全閥、球閥及測試接頭。
[0011]作為優(yōu)選，所述引出線上還串聯(lián)有軟接頭；所述多級離心栗與所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)之間的供回介質(zhì)管路上設(shè)置有壓力傳感器、溫度傳感器、電動調(diào)節(jié)閥及測試接頭；所述室外換熱子系統(tǒng)與所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)之間的供回介質(zhì)管路上設(shè)置流量傳感器。
[0012]作為優(yōu)選，所述多級離心栗的每一級離心栗均采用變頻離心栗。
[0013]作為優(yōu)選，所述室外換熱子系統(tǒng)的循環(huán)栗為變頻循環(huán)栗。
[0014]作為優(yōu)選，所述介質(zhì)為乙二醇溶液。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果:
本發(fā)明的目的在于利用熱管技術(shù)及水冷技術(shù)，依賴于IT設(shè)備及室外溫差，實現(xiàn)利用室外全天候自然冷源對數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備進行散熱冷卻。
[0016]由于數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)包括室外換熱子系統(tǒng)、室內(nèi)換熱子系統(tǒng)及栗組子系統(tǒng)，所述室外換熱子系統(tǒng)、室內(nèi)換熱子系統(tǒng)及栗組子系統(tǒng)通過供回介質(zhì)管路連接形成循環(huán)回路，在所述栗組子系統(tǒng)作用下，介質(zhì)從所述室外換熱子系統(tǒng)流入所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)并與室內(nèi)的發(fā)熱元器件進行熱交換，所述發(fā)熱元器件將熱量傳遞給介質(zhì)，溫度升高后的介質(zhì)之后再從所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)流回所述室外換熱子系統(tǒng)進行冷卻。所以該裝置可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心空調(diào)機組的完全替代，有效降低PUE，有效提高能效利用率，實現(xiàn)節(jié)約數(shù)據(jù)中心能耗的目的；同時通過空調(diào)機組的完全替代，提高IT設(shè)備的布置空間，可布置更多IT設(shè)備，實現(xiàn)相應(yīng)的節(jié)地及經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0017]圖1為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)采用帶有潛熱裝置的風(fēng)冷凝器及二級冷卻系統(tǒng)時的示意圖；
圖2為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)采用閉式冷卻塔及二級冷卻系統(tǒng)時的示意圖；
圖3為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)采用潛熱裝置的風(fēng)冷凝器及一級冷卻系統(tǒng)時的示意圖；
圖4為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)采用閉式冷卻塔及一級冷卻系統(tǒng)時的示意圖；
圖5為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)所采用的二級冷冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為圖5中沿A-A向的剖視圖；
圖7為數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)所采用的一級冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為圖7中沿B-B向的剖視圖。
[0018]附圖標(biāo)記，1-室外換熱子系統(tǒng)，1-1-風(fēng)冷冷凝器，1-2-濕膜，1-3-循環(huán)水栗、1-4-循環(huán)水箱，1-5-濕膜回水管，1-6-濕膜供水管，1-7-循環(huán)水箱補水管，1-8-循環(huán)水箱溢水排水管，2-栗組子系統(tǒng)，2-1-多級離心栗，2-2-過濾器，2-3-自動排氣閥，2-4-壓力表，2-5-儲氣罐，2-6-安全閥，2-7-壓力開關(guān)，2-8-球閥，2_9_測試接頭，3-熱沉換熱單元，4-微熱管，5-末端換熱單元，6-軟接頭，7-測試接頭，8-壓力傳感器，9-溫度傳感器，10-電動調(diào)節(jié)閥，11-流量傳感器，12-排氣閥，13-供水管，14-回水管，15-水冷換熱單元，16-發(fā)熱元器件。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體的實施例子結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)描述。
[0020]實施例1
如圖1所示，本申請?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)包括室外換熱子系統(tǒng)1、室內(nèi)換熱子系統(tǒng)及栗組子系統(tǒng)2，所述室外換熱子系統(tǒng)1、室內(nèi)換熱子系統(tǒng)及栗組子系統(tǒng)2通過供回介質(zhì)管路連接形成循環(huán)回路。具體的，所述室外換熱子系統(tǒng)I的出口通過供水管13與室內(nèi)換熱子系統(tǒng)的入口連通，所述供水管13上串聯(lián)有所述栗組子系統(tǒng)2，所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)的出口通過回水管14與室外換熱子系統(tǒng)I的入口連通。在所述栗組子系統(tǒng)2作用下，介質(zhì)從所述室外換熱子系統(tǒng)I流入所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)并與室內(nèi)的發(fā)熱兀器件16進行熱交換，所述發(fā)熱元器件16將熱量傳遞給介質(zhì)，溫度升高后的介質(zhì)之后再從所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)流回所述室外換熱子系統(tǒng)I進行冷卻。
[0021]通過該裝置可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心空調(diào)機組的完全替代，有效降低PUE，有效提高能效利用率，實現(xiàn)節(jié)約數(shù)據(jù)中心能耗的目的；同時通過空調(diào)機組的完全替代，提高IT設(shè)備的布置空間，可布置更多IT設(shè)備，實現(xiàn)相應(yīng)的節(jié)地及經(jīng)濟效益。
[0022]于本實施例中，所述介質(zhì)優(yōu)選為乙二醇溶液，但并不局限于此。
[0023]于本實施例中，如圖5和圖6所示，所述室內(nèi)換熱子系統(tǒng)采用二級冷卻系統(tǒng)，包括末端換熱單元5、微熱管4及熱沉換熱單元3。所述熱沉換熱單元3內(nèi)設(shè)置有介質(zhì)管路，該介質(zhì)管路的入口與供水管13連通，介質(zhì)管路的出口與回水管14連通，在所述栗組子系統(tǒng)2作用下，乙二醇溶液從所述室外換熱子系統(tǒng)I沿著供水管13流入所述熱沉換熱單元3，通過所述熱沉換熱單元3對所述微熱管4中冷凝段的工質(zhì)進行冷卻。所述微熱管4的一端為蒸發(fā)段，布置于所述末端換熱單元5內(nèi)，另一端為冷凝段，布置于所述熱沉換熱單元3內(nèi)。IT設(shè)備的發(fā)熱電子元器件16通過導(dǎo)熱膠布置于末端換單元5上，所述發(fā)熱元器件16產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱傳遞給所述末端換熱單元5，微熱管4蒸發(fā)段在末端換熱單元5中受熱，所述微熱管4的蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸熱發(fā)生相變隨著傳動的工質(zhì)將熱量帶到另一端的冷凝段，進入冷凝段的氣態(tài)工質(zhì)在熱沉換熱單元3內(nèi)被冷卻發(fā)生相變變?yōu)橐簯B(tài)回到微熱管單元4蒸發(fā)段，實現(xiàn)IT發(fā)熱元器件16的循環(huán)冷卻與散熱。
[0024]具體的，微熱管4冷凝段內(nèi)工質(zhì)被乙二醇溶液冷卻后發(fā)生相變回到微熱管4的蒸發(fā)段，由于蒸發(fā)段位于末端換熱單元5內(nèi)，末端換熱單元5布置有IT設(shè)備的發(fā)熱元器件16，通過導(dǎo)熱，熱量傳遞給末端換熱單元5，布置于末端換熱單元5的微熱管4內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)段受熱，工質(zhì)發(fā)生相變蒸發(fā)至熱沉換熱單元3內(nèi)布置的冷凝段，工質(zhì)冷凝相變后再次回到蒸發(fā)段吸熱，實現(xiàn)微熱管4工質(zhì)循環(huán)冷卻與散熱。
[0025]于本實施例中，所述室外換熱子系統(tǒng)I采用風(fēng)冷冷凝器1-1對乙二醇溶液進行冷卻，為了降低進入風(fēng)冷冷凝器1-1的入口溫度，提高其內(nèi)外乙二醇溶液與環(huán)境溫度的溫差，提高換熱量，在所述風(fēng)冷冷凝器1-1外設(shè)置有潛熱裝置，通過等焓降溫過程達(dá)到環(huán)境空氣的預(yù)冷的效果。所述潛熱裝置包括濕膜1-2及循環(huán)水箱1-4，所述濕膜1-2設(shè)置于所述風(fēng)冷冷凝器1-1下端，所述濕膜1-2通過濕膜供水管1-6與循環(huán)水箱1-4的出水口連通，通過