一種數據中心冷卻系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數據中心散熱領域，尤其是涉及一種數據中心冷卻系統。
【背景技術】
[0002]全球數據中心總量超過300萬個，耗電量占到全球總電量的1.1%-1.5%，我國數據中心發展迅猛，總量已超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的1.5%，其中大多數數據中心的PUE仍普遍大于2.2，與國際先進水平相比有較大差距。數據中心IT設備需要全天候進行散熱，通常機房內采用精密空調或者冷水機組進行制冷。數據中心空調機組耗能占到了機房總耗能的35%-45%，僅次于數據中心IT設備的能耗，從而造成數據中心PUE(PowerUsage Effectiveness的簡寫，是評價數據中心能源效率的指標，是數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比)值較高，能效利用率低。數據中心現有的冷卻方式通常為先冷卻環境再冷卻設備，如GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》中所述A、B類機房要求環境溫度23°C ±1°C，而實際IT設備中電子元器件的節點溫度可達50°C以上。
[0003]如采用直接冷卻設備的理念，可有效減少冷負荷浪費，并可充分利用室外自然冷源實現對IT設備的冷卻，實現完全替代空調機組，有效降低數據中心的PUE值，提高能效利用率，并解決由于空調機組氣流組織不合理造成局部熱點等問題；同時，通過空調機組的完全替代，有效提高機房空間利用率，可布置更多IT設備，從而可有效提高經濟效益及節地的效果。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種數據中心冷卻系統，以解決現有數據中心的能效利用率低、且機房空間利用率低的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種數據中心冷卻系統，包括室外換熱子系統、室內換熱子系統及栗組子系統，所述室外換熱子系統、室內換熱子系統及栗組子系統通過供回介質管路連接形成循環回路，在所述栗組子系統作用下，介質從所述室外換熱子系統流入所述室內換熱子系統并與室內的發熱元器件進行熱交換，所述發熱元器件將熱量傳遞給介質，溫度升高后的介質之后再從所述室內換熱子系統流回所述室外換熱子系統進行冷卻。
[0006]作為優選，所述室內換熱子系統包括末端換熱單元、微熱管及熱沉換熱單元，所述微熱管的一端為蒸發段，布置于所述末端換熱單元內，另一端為冷凝段，布置于所述熱沉換熱單元內，所述發熱元器件產生的熱量通過導熱傳遞給所述末端換熱單元，所述微熱管的蒸發段內的工質吸熱相變隨著傳動的工質將熱量帶到另一端的冷凝端，在所述栗組子系統作用下，介質從所述室外換熱子系統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進行冷卻。
[0007]作為優選，所述室內換熱子系統包括水冷換熱單元，在所述栗組子系統作用下，介質從所述室外換熱子系統流入所述水冷換熱單元，所述發熱元器件產生的熱量通過導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熱元器件進行冷卻。
[0008]作為優選，所述室外換熱子系統采用閉式冷卻塔對介質進行冷卻，根據數據中心的布置地域及氣候變化控制所述閉式冷卻塔內淋水裝置的啟閉。
[0009]作為優選，所述室外換熱子系統采用風冷冷凝器對介質進行冷卻，在所述風冷冷凝器外設置有潛熱裝置，所述潛熱裝置包括濕膜及循環水箱，所述濕膜設置于所述風冷冷凝器下端，所述濕膜通過濕膜供水管與循環水箱的出水口連通，通過回水管與循環水箱的回水口連通，所述濕膜供水管上設置有循環栗，且所述循環水箱還與循環水箱補水管及循環水箱溢水排水管相連。
[0010]作為優選，所述栗組子系統包括多級離心栗，所述多級離心栗串聯在所述室外換熱子系統及室內換熱子系統之間的供回介質管路上，所述多級離心栗前端的供回介質管路上設置有引出線，所述引出線上串聯有過濾器、自動排氣閥、壓力表、儲液罐、安全閥、球閥及測試接頭。
[0011]作為優選，所述引出線上還串聯有軟接頭；所述多級離心栗與所述室內換熱子系統之間的供回介質管路上設置有壓力傳感器、溫度傳感器、電動調節閥及測試接頭；所述室外換熱子系統與所述室內換熱子系統之間的供回介質管路上設置流量傳感器。
[0012]作為優選，所述多級離心栗的每一級離心栗均采用變頻離心栗。
[0013]作為優選，所述室外換熱子系統的循環栗為變頻循環栗。
[0014]作為優選，所述介質為乙二醇溶液。
[0015]與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果:
本發明的目的在于利用熱管技術及水冷技術，依賴于IT設備及室外溫差，實現利用室外全天候自然冷源對數據中心的IT設備進行散熱冷卻。
[0016]由于數據中心冷卻系統包括室外換熱子系統、室內換熱子系統及栗組子系統，所述室外換熱子系統、室內換熱子系統及栗組子系統通過供回介質管路連接形成循環回路，在所述栗組子系統作用下，介質從所述室外換熱子系統流入所述室內換熱子系統并與室內的發熱元器件進行熱交換，所述發熱元器件將熱量傳遞給介質，溫度升高后的介質之后再從所述室內換熱子系統流回所述室外換熱子系統進行冷卻。所以該裝置可以實現對數據中心空調機組的完全替代，有效降低PUE，有效提高能效利用率，實現節約數據中心能耗的目的；同時通過空調機組的完全替代，提高IT設備的布置空間，可布置更多IT設備，實現相應的節地及經濟效益。
【附圖說明】
[0017]圖1為數據中心冷卻系統采用帶有潛熱裝置的風冷凝器及二級冷卻系統時的示意圖；
圖2為數據中心冷卻系統采用閉式冷卻塔及二級冷卻系統時的示意圖；
圖3為數據中心冷卻系統采用潛熱裝置的風冷凝器及一級冷卻系統時的示意圖；
圖4為數據中心冷卻系統采用閉式冷卻塔及一級冷卻系統時的示意圖；
圖5為數據中心冷卻系統所采用的二級冷冷系統的結構示意圖；
圖6為圖5中沿A-A向的剖視圖；
圖7為數據中心冷卻系統所采用的一級冷系統的結構示意圖； 圖8為圖7中沿B-B向的剖視圖。
[0018]附圖標記，1-室外換熱子系統，1-1-風冷冷凝器，1-2-濕膜，1-3-循環水栗、1-4-循環水箱，1-5-濕膜回水管，1-6-濕膜供水管，1-7-循環水箱補水管，1-8-循環水箱溢水排水管，2-栗組子系統，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，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-電動調節閥，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-發熱元器件。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體的實施例子結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0020]實施例1
如圖1所示，本申請提供的數據中心冷卻系統包括室外換熱子系統1、室內換熱子系統及栗組子系統2，所述室外換熱子系統1、室內換熱子系統及栗組子系統2通過供回介質管路連接形成循環回路。具體的，所述室外換熱子系統I的出口通過供水管13與室內換熱子系統的入口連通，所述供水管13上串聯有所述栗組子系統2，所述室內換熱子系統的出口通過回水管14與室外換熱子系統I的入口連通。在所述栗組子系統2作用下，介質從所述室外換熱子系統I流入所述室內換熱子系統并與室內的發熱兀器件16進行熱交換，所述發熱元器件16將熱量傳遞給介質，溫度升高后的介質之后再從所述室內換熱子系統流回所述室外換熱子系統I進行冷卻。
[0021]通過該裝置可以實現對數據中心空調機組的完全替代，有效降低PUE，有效提高能效利用率，實現節約數據中心能耗的目的；同時通過空調機組的完全替代，提高IT設備的布置空間，可布置更多IT設備，實現相應的節地及經濟效益。
[0022]于本實施例中，所述介質優選為乙二醇溶液，但并不局限于此。
[0023]于本實施例中，如圖5和圖6所示，所述室內換熱子系統采用二級冷卻系統，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內設置有介質管路，該介質管路的入口與供水管13連通，介質管路的出口與回水管14連通，在所述栗組子系統2作用下，乙二醇溶液從所述室外換熱子系統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中冷凝段的工質進行冷卻。所述微熱管4的一端為蒸發段，布置于所述末端換熱單元5內，另一端為冷凝段，布置于所述熱沉換熱單元3內。IT設備的發熱電子元器件16通過導熱膠布置于末端換單元5上，所述發熱元器件16產生的熱量通過導熱傳遞給所述末端換熱單元5，微熱管4蒸發段在末端換熱單元5中受熱，所述微熱管4的蒸發段內的工質吸熱發生相變隨著傳動的工質將熱量帶到另一端的冷凝段，進入冷凝段的氣態工質在熱沉換熱單元3內被冷卻發生相變變為液態回到微熱管單元4蒸發段，實現IT發熱元器件16的循環冷卻與散熱。
[0024]具體的，微熱管4冷凝段內工質被乙二醇溶液冷卻后發生相變回到微熱管4的蒸發段，由于蒸發段位于末端換熱單元5內，末端換熱單元5布置有IT設備的發熱元器件16，通過導熱，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內工質蒸發段受熱，工質發生相變蒸發至熱沉換熱單元3內布置的冷凝段，工質冷凝相變后再次回到蒸發段吸熱，實現微熱管4工質循環冷卻與散熱。
[0025]于本實施例中，所述室外換熱子系統I采用風冷冷凝器1-1對乙二醇溶液進行冷卻，為了降低進入風冷冷凝器1-1的入口溫度，提高其內外乙二醇溶液與環境溫度的溫差，提高換熱量，在所述風冷冷凝器1-1外設置有潛熱裝置，通過等焓降溫過程達到環境空氣的預冷的效果。所述潛熱裝置包括濕膜1-2及循環水箱1-4，所述濕膜1-2設置于所述風冷冷凝器1-1下端，所述濕膜1-2通過濕膜供水管1-6與循環水箱1-4的出水口連通，通過