[发明专利]数据中心冷却系统及其冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据中心冷却系统及其冷却方法。

背景技术

过去几十年来，数据中心服务器通常都是由非中央空调机组的方式来冷却，而是采用位于室内，或靠近数据中心的，称为计算机房间空气调节机组(CRAC)来冷却。

此外，按照摩尔定律，关联的计算机芯片密度增加，数据中心冷却荷载密度(W/m²)已经大大地增加。这已经导致数据中心有着非常高的能源需求，同样面积，大约比通常的办公室空调应用至少要大10倍。

认识到需要增加数据中心能源效率，改善空气管理。最佳空气管理需要物理分离冷气流和热气流，通过改变服务器要求的风量来动态配合制冷系统(CRAC机组，或AHUs)的送风量。

对于大型办公室空调应用，在变风量(VAV)空气处理机组(AHU)系统中采用新风制冷是标准的，但是数据中心却没有采用。

数据中心高密度需求已经认同传统数据中心设计缺乏效率：空气旁路和再循环。旁路是制冷机组送出的，又直接返回到制冷机组，没有冷却服务器的气流。再循环气流是从服务器排出的，直接送进同样的，或其他服务器的空气入口，而没有冷却的暖空气。

如果解决了再循环的空气管理问题，就可以送出比较高温的，即22℃到25℃空气，而不是大约12℃到15℃，即大约低于10K(即绝对温标)。当把制冷系统的蒸发温度设定高时，将会潜在的节省制冷系统能源，经验告诉我们，数据中心送风温度每增加1℃，就会节能4％。

如果解决了旁路的空气管理问题，就能供给比较少的空气，因此而节省风扇能源。现代服务器(即刀片形)已经可以通过各种各样的内部传感器来控制变风量。

设计ΔT(气流)，这儿T代表温度，典型的服务器是15K，但是最小荷载和流量小于ΔT，大约为7K。

结果，在服务器里的荷载密度，符合摩尔定律，制造商正在增加芯片上的荷载，采用同样的空气流量，预测将来会设计出25K的ΔT，甚至更大。在全荷载时，数据中心可以潜在的需要空气在25℃，并且排风大约在40℃到50℃(即25℃+15K或25K)。

在世界上很多地方，空气温度很少超过30℃，假如采用新风制冷，就有非常重大的能源节省。必须是室外条件达到设计送风条件，才能送冷风，否则就必须要机械制冷(附加制冷)，不然来自服务器的回风/换气温度就太高了。

如上所述，必须要克服一个，或一个以上缺点。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种数据中心冷却系统及其冷却方法，该发明采用空气处理机组来冷却数据中心，把数据大厅里的信息技术柜分隔成冷通道和热通道，再加上数据中心变风量系统，解决了再循环风、旁路和荷载平衡等空气处理问题。通过把信息技术柜上端围合起来来实现冷热空气分离。送风装置提供变风量到数据大厅(冷侧)，以满足服务器需求。空气处理机包括变风量风冷系统，由新风制冷提供冷空气，在暖季节由机械制冷提供补充。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

数据中心冷却系统，包括数据大厅、天花静压腔、架空的地板静压腔和设备间，所述数据大厅内设有多个带有服务器的信息技术柜，信息技术柜上端到天花静压腔之间由密封板围成围合，所述围合内部为冷通道，所述冷通道与地板静压腔之间为可移动的楼层格栅，两个围合之间为热通道，所述热通道的各端均设有一个入口门，热通道上端连接天花静压腔，所述天花静压腔两侧与室外连接处设有排风装置；所述设备间内设有空气处理机组、控制器和送风装置，所述送风装置包括风扇以及位于地板静压腔与外部之间的差压传感器，所述空气处理机组包括采用空气管道依次连接的两个制冷盘管、加湿器、袋式过滤器和板式过滤器，所述制冷盘管另一端连接风扇的进风口，所述风扇的出风口连接地板静压腔，所述制冷盘管与风扇之间的连接管为三通管，三通管另一端设有气阀并与天花静压腔连接，所述板式过滤器另一端连接三通管，三通管的另外两端各设一个气阀，其中一个气阀连接室外，另一个气阀连接天花静压腔。

所述排风装置为气阀或抽风变风量风扇。

本发明进一步包括在热通道上端与天花静压腔连接处设置的回风变风量风扇以及在热通道和冷通道之间的差压传感器，所述差压传感器连接回风变风量风扇。

所述风扇均为带有自动止回风阀的轴流扇。

本发明进一步包括声音衰减器，所述声音衰减器布置在送风装置和数据大厅之间，或者布置在抽风变风量风扇和室外环境之间。