基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，其包括加裝熱柜、加裝冷柜、熱管系統(tǒng)、抽氣風扇和封閉管路，加裝熱柜連接在機柜的后部，加裝冷柜連接在加裝熱柜的后部，封閉管路的一端與加裝冷柜的上端連通，其另一端與空調系統(tǒng)連通，抽氣風扇安裝在加裝冷柜和封閉管路的連接處，加裝冷柜的底部開設有通氣孔，用于連通地板送風系統(tǒng)，熱管系統(tǒng)包括多個熱管，每個熱管都包括蒸發(fā)段和冷卻段，蒸發(fā)段位于加裝熱柜中，冷卻段位于加裝冷柜中，熱管的一端與機柜的后壁連接。本發(fā)明能夠進一步降低機柜后部出口處排出的熱空氣團的溫度，提高機房的整體散熱效率，減少機房用于服務器降溫的制冷設備的耗電量。
【專利說明】基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機房散熱和熱管【技術領域】，涉及一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻裝置及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]IDC機房現(xiàn)已成為國民經濟發(fā)展中的重要組成部分，是推進國家科技工業(yè)信息化和數(shù)字化的主要支柱。隨著數(shù)據中心規(guī)模和集成度的發(fā)展，服務器中IT設備功率密度與日俱增，熱密度急劇增長，一方面，制冷設備所消耗的電功率快速增大，機房的能耗問題越來越受到關注；另一方面，服務器散熱問題會變得越來越嚴重，甚至可能在消耗大量能源和運營成本的代價下還會因為設備發(fā)熱而導致設備停機。
[0003]美國Lawrence Berkeley國家實驗室調查顯不,一個典型的數(shù)據中心能耗比例為:1)IT設備(服務器、交換機、路由器等)占44% ；2)制冷設備(機房精密空調、風機)占38% ；3)電源設備(UPS、SPM等)占15% ；4)照明占3%。從中不難看出制冷設備的耗電量僅次于IT主設備的耗電量。
[0004]面對能源危機，現(xiàn)在所有數(shù)據中心都在采用新技術提高空調和數(shù)據中心的能效，對制冷系統(tǒng)進行精確控溫和氣流組織。這些新技術包括新風式節(jié)能系統(tǒng)、冷熱通道封閉、水冷空調系統(tǒng)以及熱管換熱器節(jié)能裝置等。熱管是一種高效的傳熱部件，被稱為熱的“超導體”。熱管已成功地應用于航天器熱控制、電子設備冷卻、余熱回收、太陽能熱水器、永久凍土層的穩(wěn)定以及地熱利用等具有傳熱需求的所有方面。熱管換熱器結構簡單、無動力部件，它通過管內工作介質的相變所產生的潛熱來傳遞熱量，因此相比其他新技術而言，它的優(yōu)勢是無需消耗額外的能量就可以實現(xiàn)全自動的工作，并且有很高的傳熱效率，節(jié)能效果明顯。中國專利CN201093658和CN101398271A公開了一種分離式熱管的機房散熱裝置，都是采用強迫對流的分離式熱管換熱，將機房內的熱量排到機房外，區(qū)別在于單組和多組結構的不同。但它們存在以下不足和缺陷:1)分離式熱管的蒸發(fā)段在機房內，而冷卻段布置在機房外，因此其安裝和對機房的位置都有一定的限制，需要機房位于建筑的頂層或者機房四周墻壁外側存在開闊位置供系統(tǒng)的安裝；2)該系統(tǒng)的運行要求室內溫度高于室外溫度，因此該系統(tǒng)在夏季時完全失效；3)整個系統(tǒng)的結構較為龐大和復雜。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的是提出一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻裝置及系統(tǒng)，降低機柜后部出口處排出的熱空氣的溫度，間接降低服務器內部發(fā)熱部件的表面溫度，提高機房整體的散熱效率，減少機房用于服務器降溫的制冷設備的耗電量，達到數(shù)據中心有效制冷和節(jié)能綠色運行的目的。
[0006]本發(fā)明的基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)包括加裝熱柜、加裝冷柜、熱管系統(tǒng)、抽氣風扇和封閉管路，所述加裝熱柜連接在機柜的后部，所述加裝冷柜連接在加裝熱柜的后部，所述封閉管路的一端與所述加裝冷柜的上端連通，其另一端與空調系統(tǒng)連通，所述抽氣風扇安裝在所述加裝冷柜和所述封閉管路的連接處，所述加裝冷柜的底部開設有通氣孔，用于連通地板送風系統(tǒng)，所述熱管系統(tǒng)包括多個熱管，每個所述熱管都包括蒸發(fā)段和冷卻段，所述蒸發(fā)段位于所述加裝熱柜中，所述冷卻段位于所述加裝冷柜中，所述熱管的一端與所述機柜的后壁連接。
[0007]優(yōu)選所述加裝熱柜和加裝冷柜之間開設有很多條狀方形槽，供所述熱管穿過和氣流流通。
[0008]優(yōu)選所述熱管的蒸發(fā)段上具有與熱氣流同向的橫向翅片，所述熱管的冷卻段上具有與冷氣流同向的縱向翅片所述熱管和所述翅片的制備和連接能夠采用一體成形或擠壓或冷脹或螺釘緊固的方式。
[0009]優(yōu)選所述熱管采用高性能的鋁氨槽道熱管，并以其冷卻段一端高于其蒸發(fā)段一端的方式傾斜配置。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0011]1)整個系統(tǒng)相比目前已有的熱管式機房散熱裝置，實現(xiàn)了機房內冷熱通道的封閉，將機柜排出的熱空氣與機房內的冷空氣進行了完全隔離，有效避免了機房內冷熱空氣流的相互慘混，提聞了機房的整體散熱效率。
[0012]2)系統(tǒng)中熱管的作用是將機柜出口處熱氣團的熱量快速從加裝熱柜輸送到加裝冷柜中，然后由冷氣流帶走。因此本發(fā)明可以避免冷熱通道封閉技術中機柜后部出現(xiàn)冷熱分層的現(xiàn)象，使熱氣團和高溫溫度層遠離機柜出口，進一步降低機柜出口處的溫度，從而提高系統(tǒng)的降溫和散熱效果。
[0013]3)系統(tǒng)相比現(xiàn)有的機房散熱裝置能夠更加有效地將熱量從機柜后帶走，并且可以在不同季節(jié)、不同地區(qū)全天候穩(wěn)定運行，可以有效地避免因局部過熱問題而導致服務器的停機，提聞了機房的整體運算能力。
[0014]4)系統(tǒng)有效地避免了機房內冷熱氣流的摻混，降低了機柜內服務器的工作溫度，提高了機房的整體散熱效率，也就是說制冷設備的輸出溫度可以相應地提高，從而機房所消耗的電力就會大幅度下降，從而降低機房的運營成本，達到了節(jié)能低碳和綠色環(huán)保的目的。
[0015]5)系統(tǒng)結構簡單，便于安裝和維護，對機房所處位置和安裝條件的要求都很低，適應性和通用性很強，熱管能夠自動啟動和運行，無需額外動力和功率消耗，能耗低但換熱效率高，因此該節(jié)能冷卻系統(tǒng)可以在不同類型和大小的數(shù)據中心進行應用和推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)結構原理示意圖；
[0017]圖2為熱管系統(tǒng)的結構原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。
[0019]如圖1所示，一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，包括加裝熱柜2、加裝冷柜3、熱管系統(tǒng)4、抽氣風扇5和封閉管路6等組成。加裝熱柜2連接機柜1的后部，加裝冷柜3連接加裝熱柜2的后部，抽氣風扇5布置在加裝冷柜3和封閉管路6的連接處，封閉管路6將加裝冷柜3與機房空調7連接起來。熱管系統(tǒng)4包括熱管4-1和翅片兩部分，翅片分為前排翅片4-2和后排翅片4-3。熱管4-1的前半段和前排翅片4-2構成熱管系統(tǒng)4的蒸發(fā)段，位于加裝熱柜2中，熱管4-1的后半段和后排翅片4-3構成熱管系統(tǒng)4的冷卻段，位于加裝冷柜3中。熱管4-1采用高性能的鋁氨槽道熱管，以一定的傾斜角度布置，使熱管系統(tǒng)4冷卻段的垂直高度高于蒸發(fā)段，保證熱管4-1中氨工質的回流。熱管4-1的一端與機柜1的后壁連接。熱管4-1和前排翅片4-2、后排翅片4-3的制備和連接可以采取一體成形或擠壓或冷脹或螺釘緊固的方式來實現(xiàn)。為了保證整個系統(tǒng)中氣流流動的通暢性，翅片的布置方向需要與氣流流動方向一致。因此，前排翅片4-2為橫向布置，與機柜1排出的熱氣流13方向一致，后排翅片4-3為豎向布置，與加裝冷柜入口冷氣流11方向一致。在加裝熱柜2和加裝冷柜3之間開有很多條狀方形槽，供長條狀的熱管4-1穿過和氣流流通，而加裝冷柜3的底部開有通氣孔供地板冷氣流進入，頂部開有通氣孔供混合熱氣流流出。加裝熱柜2、加裝冷柜3和封閉管路6構成一個冷熱通道封閉系統(tǒng)，它們與機房空調7、地板送風系統(tǒng)構成一個完整的氣流封閉循環(huán)回路。
[0020]本發(fā)明的一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)的工作過程如下:
[0021]1)機房空調7制冷后的冷空氣經地板送風系統(tǒng)送到機柜1的前部形成機柜入口冷氣流9。機柜1中服務器8產生的大量熱量經冷氣流9帶走，從機柜后部排出，在沒有采用本發(fā)明的節(jié)能冷卻系統(tǒng)的情況下，會形成許多高溫的熱氣團10。這些熱氣團10緊貼機柜后部，形成一個高溫帶，并且存在溫度分層現(xiàn)象，嚴重影響服務器8的工作性能。
[0022]2)本發(fā)明的目的是將這些熱氣團10快速帶走，并且使其遠離機柜1的出口，從而降低服務器8的工作溫度。加裝熱柜2中熱管系統(tǒng)4的前排翅片4-2與熱氣團10大面積接觸，前排翅片4-2升溫，而熱氣團10則明顯降溫，從而熱管4-1的前半段升溫，熱管4-1實現(xiàn)自動啟動運行。由于熱管的傳熱能力很強，熱量從熱管4-1的前半段快速向熱管4-1的后半段傳遞。
[0023]3)加裝冷柜3底部通氣孔中由地板送風系統(tǒng)送入的冷氣流11與加裝冷柜3中熱管系統(tǒng)4的后排翅片4-3大面積接觸，熱量從熱管4-1的后半段經后排翅片4-3傳遞到冷氣流11中，從而熱管4-1的后半段降溫，冷氣流11流過后排翅片4-3后升溫。
[0024]4)熱氣團10將熱量傳遞給熱管系統(tǒng)4后，會沿著前排翅片4-2的方向經過加裝熱管2和加裝冷柜3之間的條狀方形槽流入加裝冷柜3中，并與升溫后的冷氣流11混合形成混合熱氣流14?；旌蠠釟饬?4被抽氣風扇5抽走進入封閉管路6中，形成熱氣流回風12,送回機房空調7中冷卻處理。
[0025]以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實施例。對本領域的技術人員來說，在權利要求書所記載的范疇內，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當然也屬于本發(fā)明的技術范疇。
【權利要求】
1.一種基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，其特征在于:包括加裝熱柜、加裝冷柜、熱管系統(tǒng)、抽氣風扇和封閉管路，所述加裝熱柜連接在機柜的后部，所述加裝冷柜連接在加裝熱柜的后部，所述封閉管路的一端與所述加裝冷柜的上端連通，其另一端與空調系統(tǒng)連通，所述抽氣風扇安裝在所述加裝冷柜和所述封閉管路的連接處，所述加裝冷柜的底部開設有通氣孔，用于連通地板送風系統(tǒng)，所述熱管系統(tǒng)包括多個熱管，每個所述熱管都包括蒸發(fā)段和冷卻段，所述蒸發(fā)段位于所述加裝熱柜中，所述冷卻段位于所述加裝冷柜中，所述熱管的一端與所述機柜的后壁連接。
2.根據權利要求1所述的基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述加裝熱柜和加裝冷柜之間開設有很多條狀方形槽，供所述熱管穿過和氣流流通。
3.根據權利要求1所述的基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述熱管的蒸發(fā)段上具有與熱氣流同向的橫向翅片，所述熱管的冷卻段上具有與冷氣流同向的縱向翅片所述熱管和所述翅片的制備和連接能夠采用一體成形或擠壓或冷脹或螺釘緊固的方式。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的基于熱管技術的數(shù)據中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述熱管采用高性能的鋁氨槽道熱管，并以其冷卻段一端高于其蒸發(fā)段一端的方式傾斜配置。
【文檔編號】H05K7/20GK104470335SQ201410768307
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】艾邦成, 俞繼軍, 薛志虎, 陳思員, 曲偉, 謝銘慧, 李煒 申請人:中國航天空氣動力技術研究院