[發明專利]基于熱管技術的數據中心節能冷卻系統

有效

• 申請號: 201410768307.6
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104470335A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 艾邦成;俞繼軍;薛志虎;陳思員;曲偉;謝銘慧;李煒
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發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據中心節能冷卻裝置及系統。

背景技術

IDC機房現已成為國民經濟發展中的重要組成部分，是推進國家科技工業信息化和數字化的主要支柱。隨著數據中心規模和集成度的發展，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熱而導致設備停機。

美國Lawrence?Berkeley國家實驗室調查顯示，一個典型的數據中心能耗比例為：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。

面對能源危機，現在所有數據中心都在采用新技術提高空調和數據中心的能效，對制冷系統進行精確控溫和氣流組織。這些新技術包括新風式節能系統、冷熱通道封閉、水冷空調系統以及熱管換熱器節能裝置等。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，它的優勢是無需消耗額外的能量就可以實現全自動的工作，并且有很高的傳熱效率，節能效果明顯。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的安裝；2)該系統的運行要求室內溫度高于室外溫度，因此該系統在夏季時完全失效；3)整個系統的結構較為龐大和復雜。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于熱管技術的數據中心節能冷卻裝置及系統，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，達到數據中心有效制冷和節能綠色運行的目的。

本發明的基于熱管技術的數據中心節能冷卻系統包括加裝熱柜、加裝冷柜、熱管系統、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，所述熱管系統包括多個熱管，每個所述熱管都包括蒸發段和冷卻段，所述蒸發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。

優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。

優選所述熱管的蒸發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。

優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段一端的方式傾斜配置。

本發明具有以下優點：

1)整個系統相比目前已有的熱管式機房散熱裝置，實現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摻混，提高了機房的整體散熱效率。

2)系統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。因此本發明可以避免冷熱通道封閉技術中機柜后部出現冷熱分層的現象，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，從而提高系統的降溫和散熱效果。

3)系統相比現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、不同地區全天候穩定運行，可以有效地避免因局部過熱問題而導致服務器的停機，提高了機房的整體運算能力。