專利名稱：一種數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空調與制冷領域，特別是數據中心熱點位置的空氣降溫用的一種數據 中心熱點空調制冷系統(tǒng)。
背景技術：
數據中心內安裝了大量的電子設備機柜，這些機柜的結構已經標準化，可以隨時 在其內添加新的電子設備，就像我們日常見到的PC(個人計算機)一樣可以隨時在其內添 加一些硬件設備(例如硬盤、光盤驅動器)等，只要其中還有安裝空間。這些電子設備在工作時會產生熱量，并且隨著電子集成技術發(fā)展，這種熱量越來 越集中而且越來越大，就是說在單位體積或單位面積之內所散發(fā)的熱量越來越多，“刀片式 服務器”的出現更加速了這種發(fā)展趨勢。2000年前后，一個19英寸服務器機柜的發(fā)熱量只有0. 5kW_2kW，目前這樣的一個 服務器機柜內部的總發(fā)熱量已經達到3kW-7kW，少數機柜的發(fā)熱量還要大很多。不過，并不是每個機柜的發(fā)熱量都達到了較大的數值，而是只有其中的少量機柜 內部的發(fā)熱量增加到較大的數值。當數據中心的某個或某幾個機柜的發(fā)熱量過大，引起其 附近的空氣溫度過高時，就形成了所述的“熱點”。這是由于機柜發(fā)熱量大所造成的熱點。另外，如果原有空調系統(tǒng)的氣流組織不好，冷空氣不能送達某些局部區(qū)域，也會在 這個區(qū)域形成熱點。處于熱點位置的發(fā)熱量較大的機柜得不到良好的冷卻，這就是所謂的數據中心機 房熱點問題。目前解決熱點問題的方案有如下一些A將機柜的面板拆開，利用風扇直吹機柜內部電子設備或器件。這種方案對發(fā)熱量 較小的機柜(發(fā)熱量2kW以下的機柜)，有一定效果，但發(fā)熱量更高的機柜，采用這種方法就 不行了。另外，如果機柜內部的電子設備分布不均勻時，其效果也會打折扣。盡管這種方案 很直接，也節(jié)省成本，然而其能力與應用范圍有明顯的局限性。B將發(fā)熱量較大的機柜集中放到一起，并為這些機柜重新配置空調系統(tǒng)?？梢岳?解這種方案會引起較大的工作量、較大的投資、較長時間的安裝周期。實際上，很多情況 下，還不具備重新調整機房布局的可行性。C為熱點位置安裝常規(guī)空調機由于常規(guī)空調機對機房的適應性不好，安裝不方 便，所以應用難度大。顯然，要實施這種安裝，不但空調機的投資較高，安裝費用也非常高， 也需要較長的安裝時間，還需要專業(yè)人員的介入。D接風管定點送風從現有機房空調機的送風位置，接一根風管將冷風直接送到 熱點位置，并在風管上安裝風機。這種方法需要進行現場考察，根據現場的情況進行風管設 計。因此，這種方案也需要專業(yè)人員介入，有較大的現場風管及風機安裝工作量，需要對風 機進行控制，投資也相對較高，實施時間也較長，很多情況下，還不具備風管安裝可行性。E接風管定點抽風在過熱機柜的出風口安裝抽風機及抽風管，增強機柜內部的
3通風，加大通風量，降低機柜的出風量。這種方案也有一定局限性，因為有些機柜的出風口 不便于安裝風管或者說機房不便于安裝風管。也需要專業(yè)人員介入，實施過程時間也較長， 費用也可能比較高。F局部空氣循環(huán)在熱點附近的高架地板上安裝一個循環(huán)風機，將地板下的冷風 更多地抽到熱點位置。然而由于機房地板上的風口較多，容易造成氣流短路現象，這種方案 效果大打折扣。G行業(yè)主流企業(yè)美國Libert公司提供了 “eXetreme”解決方案這是一種復雜的 解決方案，也具備一些特點。然而，系統(tǒng)非常復雜，成本非常高，并且主要只適應在有安裝空 間的機房，對于舊機房適應性不好。還有其它一些方案，在此不再羅列?？傊?，這些方案都有一些缺點，甚至是很大的 缺陷。經過對熱點問題的本質原因分析，經過對機房實際情況的全面了解，這里提供一 種熱點解決方案，可以非常有效地解決數據中心熱點問題，并且具有初投資低、運行費用 低、節(jié)能、使用靈活方便、不需要專業(yè)人員介入、即插即用等一系列特點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供解決數據中心熱點問題的一種數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)， 解決了目前數據中心熱點解決方案所存在的投資高、需要專業(yè)人員介入、實施周期長、使 用不靈活、系統(tǒng)復雜等問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現一種數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，通過放置在機柜進風口一側的熱點空調機降低 熱點位置機柜的進風溫度，進而實現冷卻機柜內部的電子設備；所述熱點空調機是一臺特 別設計的冷風機，其主要結構包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器，膨脹閥，所述蒸發(fā)器、冷凝器之 間通過制冷管路連接形成回路，蒸發(fā)器通向冷凝器的制冷管路上設有壓縮機，冷凝器通向 蒸發(fā)器的制冷管路上設有膨脹閥；所述蒸發(fā)器靠近機柜的一側設有蒸發(fā)器風機，冷凝器一 側設有冷凝風機；通過熱點空調機內的蒸發(fā)器吸收熱量，使得通過蒸發(fā)器的空氣降溫，并 通過蒸發(fā)器風機將降溫后的空氣送到機柜進風位置，對機柜內的電子設備進行更有效的降 溫；同時，蒸發(fā)器吸收的熱量在壓縮機的作用下輸送到冷凝器，到達冷凝器的熱量通過冷凝 器排氣空氣之中，形成一個制冷循環(huán)，吸收冷凝器內熱量的空氣在風機作用下，以較高的速 度排出，排向離熱點較遠的地方。所述熱點空調機內的蒸發(fā)器風機安裝在靠近機柜進風的側面，并且從上到下均勻 分布，使得該空調機所送出的冷風與機柜的進風面相協調，實現更好的冷卻效果。所述熱點空調機內配置一個控制器，全面控制空調機的運行并對空調機進行保 護。所述熱點空調機內還設有冷凝水處理系統(tǒng)，冷凝水處理系統(tǒng)主要包括接水盤、水 泵和冷凝水分配器，所述接水盤設置在蒸發(fā)器下側，接水盤內設置水位開關，接水盤的底部 連接水管一端，水管另一端連接到水泵的進水口，水泵的出水口接一根水管，所述水管的另 一端連接到冷凝器上側的冷凝水分配器內；所述蒸發(fā)器在吸收空氣中熱量時產生的冷凝水 落入接水盤內，接水盤中的水在水泵作用下被抽到冷凝水分配器中，通過冷凝水分配器將冷凝水均勻分散到冷凝器的傳熱表面，并在冷凝器的傳熱表面蒸發(fā)，通過冷凝水的蒸發(fā)吸 收冷凝器內的熱量，不但回收了蒸發(fā)器使空氣中的水凝結時消耗的制冷量，而且還可起到 降低冷凝溫度提升空調機效率的作用。該空調機帶有一個溫度傳感器，溫度傳感器安放到機柜的出風口位置。所述熱點空調機底部還安裝移動腳輪。所述熱點空調機安裝于機柜的門上，所述熱點空調機內的蒸發(fā)器與冷凝器可以做 成圓弧形。所述熱點空調機安裝在高架地板下，所述熱點空調機下部安裝高度調節(jié)螺釘。所述熱點空調機放置在機柜的頂部。本發(fā)明所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的有益效果為結構設計合理、簡單，不 需內、外管路，可有針對性的隨時安裝使用，使用方便，節(jié)約成本；冷凝水處理系統(tǒng)的結構設 計簡單，提高了冷卻效率，并降低整個冷卻裝置的能量消耗，提升能效比；多種熱點空調機 的安裝結構設計，進一步適應了不同的數據中心安裝情況，有利于產品的推廣。


圖1是本發(fā)明實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的原理圖；圖3是本發(fā)明實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的熱點空調機的結構示 意圖；圖4是本發(fā)明第二實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的結構示意圖；圖5是本發(fā)明第三實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的結構示意圖；圖6是本發(fā)明第四實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)的結構示意圖。圖中1、壓縮機；2、風冷冷凝器；3、膨脹閥；4、蒸發(fā)器；5、蒸發(fā)器風機；6、水位開關；7、 接水盤；8、水泵；9、冷凝水分配器；10、冷凝風機；11、機柜；12、控制器；13、高度調節(jié)螺釘； 14、移動腳輪。
具體實施例方式如圖1-3所示，本發(fā)明實施例所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，是通過放置在 機柜11 一側的熱點空調機，將房間空氣(溫度24°c左右)預先冷卻到一個較低的溫度(例 如14-16°C )，然后再送入機柜11，進而冷卻機柜11內部的電子設備，而機柜11的出風口 溫度也隨之降低(例如降低到28-30°C )，從而解決了熱點位置機柜11的“熱問題”。所述的熱點空調機是一臺特別設計的冷風機，其主要結構包括壓縮機1、風冷冷凝 器2、膨脹閥3和蒸發(fā)器4，所述蒸發(fā)器4、壓縮機1、風冷冷凝器2、膨脹閥3之間通過制冷 管路連接形成回路。蒸發(fā)器4通向風冷冷凝器2的制冷管路上設有壓縮機1，風冷冷凝器2 通向蒸發(fā)器4的制冷管路上設有膨脹閥3 ；所述蒸發(fā)器4靠近機柜11的一側設有蒸發(fā)器風 機5，風冷冷凝器2 —側設有冷凝風機10，在使用時，啟動蒸發(fā)器風機5，在蒸發(fā)器風機5帶 動下，室內空氣穿過蒸發(fā)器4進入機柜11，當空氣穿過蒸發(fā)器4時，蒸發(fā)器4吸收空氣中的 熱量，使得進入機柜11的空氣降溫并對機柜11內的電子設備進行冷卻；蒸發(fā)器4吸收的熱
5量在壓縮機1的作用下沿制冷管路被輸送到風冷冷凝器2，熱量在風冷冷凝器2中再釋放到 空氣之中，這樣形成一個制冷循環(huán)。吸收風冷冷凝器2內熱量的空氣在冷凝風機10作用下 以較高的速度排出到離熱點位置較遠的地方，甚至送到機房現有空調機的旁邊。所述熱點空調機內的蒸發(fā)器風機5安裝在靠近機柜11的進風口的側面，并且從上 到下均勻分布，使得熱點該空調機所送出的冷風與機柜11的進風面相協調，實現更好的冷 卻效果。所述熱點空調機內配置一個控制器12，全面控制熱點空調機的運行并對其進行保 護。所述熱點空調機內還設有冷凝水處理系統(tǒng)，冷凝水處理系統(tǒng)主要包括接水盤7、水 泵8和冷凝水分配器9，所述接水盤7設置在蒸發(fā)器4下側，接水盤7內設置水位開關6，接 水盤7的底部連接水管一端，水管另一端連接到水泵8的進水口，水泵8的出水口接一根水 管，該水管的另一端連接到冷凝器2上側的冷凝水分配器9內；所述水泵8受水位開關6控 制，當使用時，蒸發(fā)器4在吸收空氣中熱量時產生的冷凝水落入接水盤7內，接水盤7中的 水位上升到水位開關6動作的時候，水泵8啟動，將水抽到冷凝水分配器9中，通過冷凝水 分配器9將冷凝水均勻分散到到冷凝器2的傳熱表面，并在冷凝器2的傳熱表面蒸發(fā)，通過 冷凝水的蒸發(fā)吸收冷凝器2內的熱量，不但回收了蒸發(fā)器4使空氣中的水凝結時消耗的制 冷量，而且還可起到降低冷凝溫度提升空調機效率的作用，當接水盤7中的水抽干后，水泵 8停止工作。所述熱點空調機帶有一個溫度傳感器，溫度傳感器安放到機柜11的出風口位置， 感受機柜11的出風溫度；當機柜11出風溫度較高時，起動熱點空調機，出風溫度降低到合 適的數值后，停止熱點空調機的運行。所述熱點空調機為整體式機組，不需要分體式機組所需要的室內外機之間的管路 連接。所述熱點空調機底部還安裝了移動腳輪14，以方便該機器的使用。在不使用時，熱 點空調機放置在數據中心機房的某個空位(例如角落)，放置數臺備用熱點空調機，當出現 熱點時，只需要將其中一臺熱點空調機移動到相應機柜11位置，插上電源后，熱點空調機 就可以自動運轉，沒有其它任何安裝工作(例如空調機安裝時常有的風管連接、水管連接、 制冷劑管路連接)。上面是本發(fā)明的第1種結構實施方案，命名為移動式落地安裝熱點空調機，這種 結構方案可以滿足大多數數據中心機房的需要。為了使用戶有更多的選擇，實際產品開發(fā) 之時，還可以采用下述幾種結構方案。結構實施方案2 機柜門式熱點空調機如圖4所示，所述熱點空調機安裝于機柜的門上，所述機柜門式熱點空調機主要 由壓縮機1、冷凝器2、蒸發(fā)器4、蒸發(fā)器風機5、接水盤7、水泵8和冷凝風機10組成，所述 冷凝風機10設置在機柜門式熱點空調機一側(實際安裝時遠離機柜門的側面)，蒸發(fā)器風 機5設置在機柜門式熱點空調機的另一側(實際安裝時，靠近機柜門的一側)，冷凝器2，蒸 發(fā)器4安裝在機柜門式熱點空調機中部，所述壓縮機1、接水盤7及水泵8放置在機柜門式 熱點空調機的下部；所述蒸發(fā)器與冷凝器的進風在機器的上面、側面或底面。為了氣流更順 暢，蒸發(fā)器與冷凝器可以做成圓弧形。
結構實施方案3 高架地板式熱點空調機如圖5所示，所述熱點空調機安裝在高架地板下，所述高架地板式熱點空調機主 要由壓縮機1、冷凝器2、蒸發(fā)器4、蒸發(fā)器風機5、接水盤7、水泵8和冷凝風機10組成，所述 冷凝風機10安裝在高架地板式熱點空調機左部，冷凝風機10右側設置冷凝器2，所述冷凝 器2進風口設置在冷凝器2右側下方；所述冷凝器2進風口右側設有壓縮機1，壓縮機1上 側設有與機柜11的進風口相對的蒸發(fā)器風機5，蒸發(fā)器風機5與冷凝器2進風口隔開，所述 壓縮機1右側設有蒸發(fā)器4，蒸發(fā)器4下部設有接水盤7和水泵8，這種結構的熱點空調機 可節(jié)約高架地板上的空間，特別適合于地板下遠離機房專用空調機的位置，在這個位置，原 有機房空調機的送風量較小，空氣溫度較高，不利于機柜的冷卻。所述高架地板式熱點空調機下部安裝高度調節(jié)螺釘13，通過高度調節(jié)螺釘13可 調節(jié)高架地板式熱點空調機的安裝高度，使空調機的上部與高架地板貼合。實施方案4 機頂式熱點空調機如圖6所示，所述熱點空調機放置在機柜11的頂部形成機頂式熱點空調機，機頂 式熱點空調機主要由壓縮機1、冷凝器2、蒸發(fā)器4、蒸發(fā)器風機5、接水盤7、水泵8和冷凝風 機10組成，所述機柜11頂部安裝冷凝風機10，冷凝風機10出風口與機柜11出風口在同一 側(右側)，冷凝風機10左側設置冷凝器2，所述冷凝器2左側上方設有冷凝器2進風口， 冷凝器2左側下方設有蒸發(fā)器風機5，所述蒸發(fā)器風機5與冷凝器2進風口隔開，蒸發(fā)器風 機5與機柜11的進風口相對，蒸發(fā)器風機5左側設有接水盤7、水泵8，接水盤7上方設置 蒸發(fā)器4，這種結構的熱點空調機可以起到節(jié)省機房空間的作用，適合于機房樓層較高的場
I=I O以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
的一部份，還可以按照本 發(fā)明的方法，設計出其它類型的結構與安裝方式。本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案范 圍內進行的通常變化和替換，例如將機器設計成吊天花安裝的方式、各零部件相對位置進 行其它變化等等，都應包含在本發(fā)明技術方案的保護范圍內。
權利要求
一種數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于通過放置在機柜進風口一側的熱點空調機降低熱點位置機柜的進風溫度，進而實現冷卻機柜內部的電子設備；具體是通過熱點空調機內的蒸發(fā)器吸收熱量，使得通過蒸發(fā)器的空氣降溫，并通過蒸發(fā)器風機將降溫后的空氣送到機柜進風口，從而降低機柜的進風溫度，實現對機柜內的電子設備進行降溫；同時，蒸發(fā)器吸收的熱量在壓縮機的作用下輸送到冷凝器，到達冷凝器的熱量通過冷凝器排向空氣之中，形成一個制冷循環(huán)，吸收冷凝器內熱量的空氣在風機作用下以較高風速排出，并送到離熱點位置較遠的地方。
2.根據權利要求1所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述蒸發(fā)器靠近 機柜進風的一側設有蒸發(fā)器風機，冷凝器一側設有冷凝風機，所述熱點空調機內的蒸發(fā)器 風機安裝在靠近機柜進風的側面，并且從上到下均勻分布。
3.根據權利要求1或2所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱點空 調機內還設有冷凝水處理系統(tǒng)，冷凝水處理系統(tǒng)主要包括接水盤、水泵和冷凝水分配器，所 述接水盤設置在蒸發(fā)器下側，接水盤內設置水位開關，冷凝水分配器設置在冷凝器上側，接 水盤與冷凝水分配器之間的水管上設置水泵；
4.根據權利要求1或3所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述蒸發(fā)器 在吸收空氣中熱量時產生的冷凝水落入接水盤內，接水盤中的水在水泵作用下被抽到冷凝 水分配器中，通過冷凝水分配器將冷凝水均勻分散到到冷凝器的傳熱表面，并在冷凝器的 傳熱表面蒸發(fā)。
5.根據權利要求2所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱點空調機 底部設有移動腳輪。
6.根據權利要求1所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱點空調機 安裝于機柜的門上，所述熱點空調機內的蒸發(fā)器與冷凝器為圓弧形。
7.根據權利要求1所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱點空調機 安裝在機柜下部的高架地板下，所述熱點空調機下部安裝高度調節(jié)螺釘。
8.根據權利要求1所述的數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱點空調機 放置在機柜的頂部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數據中心熱點空調制冷系統(tǒng)，通過放置在機柜進風口一側的熱點空調機降低熱點位置機柜的進風溫度，進而實現冷卻機柜內部的電子設備的方法來消除機房的熱點或消除機柜內部的過熱；所述熱點空調機具體結構包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器風機、冷凝風機及控制器，所述熱點空調機內還設有冷凝水處理系統(tǒng)，冷凝水處理系統(tǒng)由接水盤、水泵和冷凝水分配器組成，所述接水盤與冷凝水分配器之間的水管上設置水泵，通過水泵將蒸發(fā)器在吸收空氣中熱量時產生的冷凝水抽到冷凝水分配器中，再通過冷凝水分配器將冷凝水均勻分散到冷凝器的傳熱表面，并在冷凝器的傳熱表面蒸發(fā)。
文檔編號F24F12/00GK101963378SQ20091023693
公開日2011年2月2日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權日2009年11月4日
發(fā)明者劉安全, 陳云水 申請人:阿爾西制冷工程技術(北京)有限公司