[發(fā)明專利]基于風(fēng)冷和水冷復(fù)合單元的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111295085A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃翔;金洋帆;田振武
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;F24F5/00;F24F3/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發(fā)明公開的基于風(fēng)冷和水冷復(fù)合單元的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，包括有水側(cè)蒸發(fā)冷卻單元、風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻單元及與風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻單元連通的數(shù)據(jù)中心機(jī)房單元，數(shù)據(jù)中心機(jī)房單元通過二次側(cè)供液管及二次側(cè)回液管與水側(cè)蒸發(fā)冷卻單元連接，二次側(cè)供液管上設(shè)置有二次側(cè)循環(huán)水泵。本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)，將風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻技術(shù)和水側(cè)蒸發(fā)冷卻技術(shù)有效的結(jié)合在一起，以風(fēng)冷的形式對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行房間級冷卻降溫，以水冷的形式對服務(wù)器的芯片進(jìn)行芯片級冷卻，從而降低數(shù)據(jù)中心的能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于風(fēng)冷和水冷復(fù)合單元的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、5G等新技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)據(jù)信息集中處理、傳輸、存儲、交換等業(yè)務(wù)的服務(wù)平臺。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)數(shù)量呈指數(shù)級爆炸式增長，同時基于市場的激增需求，IT算力持續(xù)演進(jìn)，CPU和服務(wù)器功率持續(xù)提升，數(shù)據(jù)中心必將向高密化發(fā)展，當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心單柜平均功率6～8KW，預(yù)計將來15～20KW/柜會成為主流，因此數(shù)據(jù)中心的電能消耗是巨大的，其中空調(diào)系統(tǒng)的能耗占總能耗的40％左右。

面對數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)高能耗問題，現(xiàn)有的冷卻方式有風(fēng)冷和水冷，而傳統(tǒng)風(fēng)冷冷卻方式的缺點是空氣比熱容小、導(dǎo)熱系數(shù)小，導(dǎo)致了輸送能耗高并且傳熱溫差大，不利于熱量被及時帶走，已經(jīng)逐漸無法滿足計算機(jī)設(shè)備的散熱冷卻需求，并且空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備在“寸土寸金”的數(shù)據(jù)中心占據(jù)了大量的空間；而當(dāng)采用傳統(tǒng)的冷水系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心降溫的方案，其管路龐大復(fù)雜，也不利于自然冷源的利用，后期運(yùn)維難度也大，且都需要消耗大量的電能。因此，優(yōu)化改善數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于風(fēng)冷和水冷復(fù)合單元的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，將風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻技術(shù)和水側(cè)蒸發(fā)冷卻技術(shù)有效的結(jié)合在一起，以風(fēng)冷的形式對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行房間級冷卻降溫，以水冷的形式對服務(wù)器的芯片進(jìn)行芯片級冷卻，從而降低數(shù)據(jù)中心的能耗。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于風(fēng)冷和水冷復(fù)合單元的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，包括有水側(cè)蒸發(fā)冷卻單元、風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻單元及與風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻單元連通的數(shù)據(jù)中心機(jī)房單元，數(shù)據(jù)中心機(jī)房單元通過二次側(cè)供液管及二次側(cè)回液管與水側(cè)蒸發(fā)冷卻單元連接，二次側(cè)供液管上設(shè)置有二次側(cè)循環(huán)水泵。

本發(fā)明的特征還在于，

風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻單元包括有間接蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)合的空調(diào)機(jī)組、送風(fēng)管及回風(fēng)管；間接蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)合的空調(diào)機(jī)組通過送風(fēng)管及回風(fēng)管與數(shù)據(jù)中心機(jī)房單元連通。

間接蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)合的空調(diào)機(jī)組包括有機(jī)組殼體a，機(jī)組殼體a兩相對側(cè)壁上分別設(shè)置有一次空氣進(jìn)風(fēng)口及一次空氣送風(fēng)口，機(jī)組殼體a內(nèi)按照一次空氣進(jìn)入后的流動方向依次設(shè)置有空氣過濾器a、間接蒸發(fā)冷卻段、加濕段、蒸發(fā)器及一次空氣送風(fēng)機(jī)；間接蒸發(fā)冷卻段上方設(shè)置有冷凝器，冷凝器上方對應(yīng)的機(jī)組殼體a的頂壁上設(shè)置有二次空氣排風(fēng)口，二次空氣排風(fēng)口處設(shè)置有二次空氣排風(fēng)機(jī)，間接蒸發(fā)冷卻段相對兩側(cè)所對應(yīng)的機(jī)組殼體a側(cè)壁上均設(shè)置有二次空氣進(jìn)風(fēng)口，二次空氣進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置有空氣過濾器b；蒸發(fā)器下方還設(shè)置有膨脹閥及壓縮機(jī)，冷凝器、膨脹閥、壓縮機(jī)及蒸發(fā)器通過管道連接并形成閉合回路。

間接蒸發(fā)冷卻段包括有由上至下依次設(shè)置的間接蒸發(fā)冷卻器a、高壓噴霧布水器及集水箱a，高壓噴霧布水器上的噴嘴朝向間接蒸發(fā)冷卻器a，高壓噴霧布水器通過供水管a與集水箱a相連；供水管a上還設(shè)置有循環(huán)水泵a，高壓噴霧布水器與集水箱a之間所對應(yīng)的機(jī)組殼體a的兩相對側(cè)壁上均設(shè)置有二次空氣進(jìn)風(fēng)口。

加濕段包括由上至下依次設(shè)置的布水器a、填料a及集水箱c，布水器a通過第一水管與集水箱c相連；第一水管上還設(shè)置有循環(huán)水泵c。