[发明专利]基于热管技术的数据中心节能冷却系统

说明书

技术领域

本发明属于机房散热和热管技术领域，涉及一种基于热管技术的数据中心节能冷却装置及系统。

背景技术

IDC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，一方面，制冷设备所消耗的电功率快速增大，机房的能耗问题越来越受到关注；另一方面，服务器散热问题会变得越来越严重，甚至可能在消耗大量能源和运营成本的代价下还会因为设备发热而导致设备停机。

美国Lawrence Berkeley国家实验室调查显示，一个典型的数据中心能耗比例为：1)IT设备(服务器、交换机、路由器等)占44％；2)制冷设备(机房精密空调、风机)占38％；3)电源设备(UPS、SPM等)占15％；4)照明占3％。从中不难看出制冷设备的耗电量仅次于IT主设备的耗电量。

面对能源危机，现在所有数据中心都在采用新技术提高空调和数据中心的能效，对制冷系统进行精确控温和气流组织。这些新技术包括新风式节能系统、冷热通道封闭、水冷空调系统以及热管换热器节能装置等。热管是一种高效的传热部件，被称为热的“超导体”。热管已成功地应用于航天器热控制、电子设备冷却、余热回收、太阳能热水器、永久冻土层的稳定以及地热利用等具有传热需求的所有方面。热管换热器结构简单、无动力部件，它通过管内工作介质的相变所产生的潜热来传递热量，因此相比其他新技术而言，它的优势是无需消耗额外的能量就可以实现全自动的工作，并且有很高的传热效率，节能效果明显。中国专利CN201093658和CN101398271A公开了一种分离式热管的机房散热装置，都是采用强迫对流的分离式热管换热，将机房内的热量排到机房外，区别在于单组和多组结构的不同。但它们存在以下不足和缺陷：1)分离式热管的蒸发段在机房内，而冷却段布置在机房外，因此其安装和对机房的位置都有一定的限制，需要机房位于建筑的顶层或者机房四周墙壁外侧存在开阔位置供系统的安装；2)该系统的运行要求室内温度高于室外温度，因此该系统在夏季时完全失效；3)整个系统的结构较为庞大和复杂。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于热管技术的数据中心节能冷却装置及系统，降低机柜后部出口处排出的热空气的温度，间接降低服务器内部发热部件的表面温度，提高机房整体的散热效率，减少机房用于服务器降温的制冷设备的耗电量，达到数据中心有效制冷和节能绿色运行的目的。

本发明的基于热管技术的数据中心节能冷却系统包括加装热柜、加装冷柜、热管系统、抽气风扇和封闭管路，所述加装热柜连接在机柜的后部，所述加装冷柜连接在加装热柜的后部，所述封闭管路的一端与所述加装冷柜的上端连通，其另一端与空调系统连通，所述抽气风扇安装在所述加装冷柜和所述封闭管路的连接处，所述加装冷柜的底部开设有通气孔，用于连通地板送风系统，所述热管系统包括多个热管，每个所述热管都包括蒸发段和冷却段，所述蒸发段位于所述加装热柜中，所述冷却段位于所述加装冷柜中，所述热管的一端与所述机柜的后壁连接。

优选所述加装热柜和加装冷柜之间开设有很多条状方形槽，供所述热管穿过和气流流通。

优选所述热管的蒸发段上具有与热气流同向的横向翅片，所述热管的冷却段上具有与冷气流同向的纵向翅片所述热管和所述翅片的制备和连接能够采用一体成形或挤压或冷胀或螺钉紧固的方式。

优选所述热管采用高性能的铝氨槽道热管，并以其冷却段一端高于其蒸发段一端的方式倾斜配置。

本发明具有以下优点：

1)整个系统相比目前已有的热管式机房散热装置，实现了机房内冷热通道的封闭，将机柜排出的热空气与机房内的冷空气进行了完全隔离，有效避免了机房内冷热空气流的相互掺混，提高了机房的整体散热效率。

2)系统中热管的作用是将机柜出口处热气团的热量快速从加装热柜输送到加装冷柜中，然后由冷气流带走。因此本发明可以避免冷热通道封闭技术中机柜后部出现冷热分层的现象，使热气团和高温温度层远离机柜出口，进一步降低机柜出口处的温度，从而提高系统的降温和散热效果。

3)系统相比现有的机房散热装置能够更加有效地将热量从机柜后带走，并且可以在不同季节、不同地区全天候稳定运行，可以有效地避免因局部过热问题而导致服务器的停机，提高了机房的整体运算能力。