一种数据中心的四位一体散热系统技术方案

一种数据中心的四位一体散热系统，包括封闭热柜(3)、地底送风通道(5)、第一热管(6)、热风管路(7)、热管式空调(8)、回风管路(9)、机房空调(10)和送风管路(11)；第一热管(6)的蒸发段与机柜(1)中的服务器(4)贴合，第一热管(6)的冷却段位于封闭热柜(3)中；热风管路(7)的一端与机柜(1)和封闭热柜(3)连接，另一端与热管式空调(8)连接，回风管路(9)连接在热管式空调(8)和机房空调(10)之间，送风管路(11)连接在机房空调(10)和地底送风通道(5)之间；地底送风通道(5)设有与封闭热柜(3)相连通的第二送风口。本实用新型专利技术的数据中心散热系统将热量集中，散热效果好、能耗低。

Four in one heat radiation system for data center

\u4e00\u79cd\u6570\u636e\u4e2d\u5fc3\u7684\u56db\u4f4d\u4e00\u4f53\u6563\u70ed\u7cfb\u7edf\uff0c\u5305\u62ec\u5c01\u95ed\u70ed\u67dc(3)\u3001\u5730\u5e95\u9001\u98ce\u901a\u9053(5)\u3001\u7b2c\u4e00\u70ed\u7ba1(6)\u3001\u70ed\u98ce\u7ba1\u8def(7)\u3001\u70ed\u7ba1\u5f0f\u7a7a\u8c03(8)\u3001\u56de\u98ce\u7ba1\u8def(9)\u3001\u673a\u623f\u7a7a\u8c03(10)\u548c\u9001\u98ce\u7ba1\u8def(11)\uff1b\u7b2c\u4e00\u70ed\u7ba1(6)\u7684\u84b8\u53d1\u6bb5\u4e0e\u673a\u67dc(1)\u4e2d\u7684\u670d\u52a1\u5668(4)\u8d34\u5408\uff0c\u7b2c\u4e00\u70ed\u7ba1(6)\u7684\u51b7\u5374\u6bb5\u4f4d\u4e8e\u5c01\u95ed\u70ed\u67dc(3)\u4e2d\uff1b\u70ed\u98ce\u7ba1\u8def(7)\u7684\u4e00\u7aef\u4e0e\u673a\u67dc(1)\u548c\u5c01\u95ed\u70ed\u67dc(3)\u8fde\u63a5\uff0c\u53e6\u4e00\u7aef\u4e0e\u70ed\u7ba1\u5f0f\u7a7a\u8c03(8)\u8fde\u63a5\uff0c\u56de\u98ce\u7ba1\u8def(9)\u8fde\u63a5\u5728\u70ed\u7ba1\u5f0f\u7a7a\u8c03(8)\u548c\u673a\u623f\u7a7a\u8c03(10)\u4e4b\u95f4\uff0c\u9001\u98ce\u7ba1\u8def(11)\u8fde\u63a5\u5728\u673a\u623f\u7a7a\u8c03(10)\u548c\u5730\u5e95\u9001\u98ce\u901a\u9053(5)\u4e4b\u95f4\uff1b\u5730\u5e95\u9001\u98ce\u901a\u9053(5)\u8bbe\u6709\u4e0e\u5c01\u95ed\u70ed\u67dc(3)\u76f8\u8fde\u901a\u7684\u7b2c\u4e8c\u9001\u98ce\u53e3\u3002 The heat dissipation system of the data center of the utility model has the advantages of high heat concentration, good heat dissipation effect and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种散热系统，特别涉及一种数据中心的散热系统，属于机房散热和热管

技术介绍
数据中心(又称机房)现已成为国民经济发展中的重要组成部分，是推进国家科技工业信息化和数字化的主要支柱。随着数据中心规模和集成度的发展，服务器中IT设备功率密度与日俱增，热密度急剧增长，数据中心的散热问题和能耗问题越来越受到关注。以100个插满机架服务器的机柜为例，其总耗电可达50千瓦，加上散热冷却系统也需要等同于计算机硬件自身的耗电量，以每度工业用电0.64元计算，一年无故障运营这个机架服务器将花费大约55万元电费。数据中心的电力消耗正以每年15％～20％的速度增长。当前，中国面临着经济快速增长和环境资源承载能力的矛盾，节能和环保成为我国许多经济支柱产业发展和升级的主题。数据中心的建设和发展也需要向更加节能、环保和绿色化运行的方向前进。数据中心传统的热管理技术如空气强制对流换热、单相液冷等，由于换热能力不足或是条件制约等原因，导致效果不理想和成本过高。热管作为一种新型的热管理技术，已经在国民经济生活上尤其是电子信息领域有着其独特而广泛的应用。热管是一种通过相变传热、具有超导热性能的传热元件，它通过管内工作介质的相变所产生的潜热来传递热量，其等效导热系数是一般金属材料导热系数的数百倍甚至上千倍，被誉为热的“超导体”。中国专利(申请号201410768307.6)公开了一种基于热管技术的数据中心节能冷却系统，避免了机房内的冷热气流掺混，能够降低机柜后部出口处排出的热空气团的温度，提高机房的整体散热效率，系统结构简单，安装和
维护方便。但由于热管是布置在机柜后部的热风中，没有与服务器发热源直接接触，散热效果有待进一步提升。此外该系统由于没有利用外界冷源，主要靠机房空调系统来制冷，因此该专利的能耗PUE(Power Usage Efficiency)指标降低有限，还有进一步提升和改进的地方。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：克服现有技术不足，本技术将热管嵌入到服务器内部，直接与服务器的发热源相接触，并结合热管式空调技术、冷通道封闭技术和地底优化送风技术，构成了一个完整的热量集中和密闭的内部循环回路系统，提供了一种散热效果更好、能耗更低的数据中心散热系统。本技术所采用的技术方案是：一种数据中心的四位一体散热系统，包括封闭热柜、地底送风通道、第一热管、热风管路、热管式空调、回风管路、机房空调和送风管路；封闭热柜、地底送风通道、第一热管、热风管路、热管式空调、回风管路、机房空调和送风管路均不与数据中心中的环境空气连通；封闭热柜在机柜一侧，并且不与机柜连通，第一热管的蒸发段与机柜中的服务器贴合，第一热管的冷却段位于封闭热柜中；热风管路的一端与机柜的出风口和封闭热柜的出风口连接，另一端与热管式空调热风侧的入风口连接，回风管路连接在热管式空调热风侧的出风口和机房空调的入风口之间，送风管路的一端与机房空调的出风口连接，另一端与地底送风通道连通；地底送风通道设有与封闭热柜底部相连通的第二送风口。所述散热系统还包括封闭冷柜，所述封闭冷柜在机柜一侧，并与机柜相连通，所述地底送风通道设有与封闭冷柜底部相连通的第一送风口，封闭冷柜不与数据中心中的环境空气连通。所述封闭冷柜的宽度大于机柜的宽度5～10mm，封闭冷柜的高度与机柜中的位置最高的服务器的高度齐平。所述送风管路在地底送风通道中，包括主管和支管，主管与机房空调的出风口连接，支管的一端与主管连接，支管的另一端为支管出风口，支管朝不同的方位延伸，并向地底送风通道送风。所述支管出风口位于第一送风口处或第二送风口处。所述送风管路的支管出风口在距离主管较远的第一送风口处的数量多于在距离主管较近的第一送风口处的数量，在距离主管较远的第二送风口处的数量多于在距离主管较近的第二送风口处的数量。所述第一送风口与地面的连接处设有第一送风口孔板，第二送风口处与地面的连接处设有第二送口风孔板，第一送风口孔板的孔洞和第二送风口孔板的孔洞均是离送风管路的支管出风口越近，孔径越小。所述机柜、封闭热柜和热风管路为两个或两个以上，机柜和封闭热柜通过热风管路以并联的方式连接到热管式空调的热风侧入口。所述热管式空调包括第二热管，第二热管的蒸发段位于热管式空调的热风侧，冷却段位于热管式空调的冷风侧，第二热管相对水平方向逆时针倾斜5～15度。所述第一热管的冷却段相对蒸发段向上弯折5～15度。本技术与现有技术相比的优点在于：1)本技术的第一热管直接与服务器的发热部位接触，相比热管与热空气接触，可以大大提高热管的传热量和传热效率，热管冷却段放置于封闭热柜中，将机柜后部和封闭热柜完全隔离密封，热管的加热段和冷却段间完全隔离密封，可以进一步提高热管的传热效率，从而提高系统的降温和散热效果。2)本技术中第一热管的设置使机柜中服务器发热部件产生的热量主要通过热管直接向热管的冷凝段进行输送，如果热管性能优异传热量大，那么可能发热部件的散热完全不需要冷气流的风冷方式，那么一方面就可以去掉服务器内部的多个风扇部件，降低服务器的运行噪声，减少数据中心的
巨大噪声污染，提高数据中心工作人员的整体舒适性，另一方面可以去掉目前的机柜前部第一送风口送风系统，去掉封闭冷柜，只需保留本技术设计的第二送风口和封闭热柜，从而可以完全改变目前数据中心的整体散热方式。3)本技术中热管式空调与机房空调在整个循环回路中是串联的耦合结构关系，并且热管式空调位于机房空调的前端，这样从多个机柜服务器排出的热量经过对应的多路管道后首先汇聚到热管式空调，热管式空调成为了换热降温的主力军。经过热管式空调降温后的热气流继续流入机房空调，空调只需对剩下的一部分热量进行制冷，当机房外面大气温度较低(比如冬季)时，机房空调无需启动制冷功能，当机房外面大气温度很高(比如酷热夏季)时，热管式空调完全不工作，但它不影响气流的流过，机房空调成为换热降温的主力军。两者这种串联耦合结构关系，相比现有最新专利提出设计的并联结构关系，热管式空调发挥的作用更大，工作的时间更长，因此机房空调制冷相对就更少，整个数据中心的节能效果更加明显。4)本技术中的系统对机柜的前部和后部分别进行了冷通道和热通道的封闭。冷通道封闭可以将冷气直接地百分之百地送入机柜服务器中，热通道封闭一方面可以避免热气流排到机房中形成机房冷热气流的掺混，另一方面可以将热气流聚集起来，为后面耦合的热管式空调的集中排热创造了条件。冷热通道的双封闭提高了机房的整体散热效率，减小了空调制冷所需的制冷量。5)本技术中的热管式空调可以集中处理机柜服务器排放的热量，并且它将这些热量的大部分以热管换热的形式直接排放到机房外面，并没有引入机房外的湿空气。热管式空调的散热是单方向的，工作时能够将热量从机房排放到机房外，不工作时热量无法从机房外传入机房内，并且封闭的热量集中循环系统能够使热管式空调在全年大部分时间运行，从而可以大大减轻空调制冷的负担，减小空调制冷所消耗的电力，降低机房的运营成本，达
到了节能低碳和绿色环保的目的。6)本技术中的散热系统在目前已有的冷热通道封闭技术的基础上，首次提出了对地底送风方式和出风方式进行优化，防止封闭冷柜中的气流出现风量不相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据中心的四位一体散热系统，其特征在于，包括封闭热柜(3)、地底送风通道(5)、第一热管(6)、热风管路(7)、热管式空调(8)、回风管路(9)、机房空调(10)和送风管路(11)；封闭热柜(3)、地底送风通道(5)、第一热管(6)、热风管路(7)、热管式空调(8)、回风管路(9)、机房空调(10)和送风管路(11)均不与数据中心中的环境空气连通；封闭热柜(3)在机柜(1)一侧，并且不与机柜(1)连通，第一热管(6)的蒸发段与机柜(1)中的服务器(4)贴合，第一热管(6)的冷却段位于封闭热柜(3)中；热风管路(7)的一端与机柜(1)的出风口和封闭热柜(3)的出风口连接，另一端与热管式空调(8)热风侧的入风口连接，回风管路(9)连接在热管式空调(8)热风侧的出风口和机房空调(10)的入风口之间，送风管路(11)的一端与机房空调(10)的出风口连接，另一端与地底送风通道(5)连通；地底送风通道(5)设有与封闭热柜(3)底部相连通的第二送风口。

【技术特征摘要】
1.一种数据中心的四位一体散热系统，其特征在于，包括封闭热柜(3)、地底送风通道(5)、第一热管(6)、热风管路(7)、热管式空调(8)、回风管路(9)、机房空调(10)和送风管路(11)；封闭热柜(3)、地底送风通道(5)、第一热管(6)、热风管路(7)、热管式空调(8)、回风管路(9)、机房空调(10)和送风管路(11)均不与数据中心中的环境空气连通；封闭热柜(3)在机柜(1)一侧，并且不与机柜(1)连通，第一热管(6)的蒸发段与机柜(1)中的服务器(4)贴合，第一热管(6)的冷却段位于封闭热柜(3)中；热风管路(7)的一端与机柜(1)的出风口和封闭热柜(3)的出风口连接，另一端与热管式空调(8)热风侧的入风口连接，回风管路(9)连接在热管式空调(8)热风侧的出风口和机房空调(10)的入风口之间，送风管路(11)的一端与机房空调(10)的出风口连接，另一端与地底送风通道(5)连通；地底送风通道(5)设有与封闭热柜(3)底部相连通的第二送风口。2.一种如权利要求1所述的数据中心的四位一体散热系统，其特征在于，所述散热系统还包括封闭冷柜(2)，所述封闭冷柜(2)在机柜(1)一侧，并与机柜(1)相连通，所述地底送风通道(5)设有与封闭冷柜(2)底部相连通的第一送风口，封闭冷柜(2)不与数据中心中的环境空气连通。3.一种如权利要求2所述的数据中心的四位一体散热系统，其特征在于，所述封闭冷柜(2)的宽度大于机柜(1)的宽度5～10mm，封闭冷柜(2)的高度与机柜(1)中的位置最高的服务器(4)的高度齐平。4.一种如权利要求2所述的数据中心的四位一体散热系统，其特征在于，所述送风管路(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思员，薛志虎，谢铭慧，曲伟，艾邦成，俞继军，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11