數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)，尤其涉及能夠明顯降低耗電量的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于設(shè)置有許多服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等IT設(shè)備(散熱設(shè)備)的數(shù)據(jù)中心，為了穩(wěn)定地運用IT設(shè)備，必須使用用于進行冷卻的冷卻機構(gòu)，以使該數(shù)據(jù)中心的溫度不會為規(guī)定的溫度(27°C?30°C左右)以上。
[0003]在這樣的數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)空間，除維護時之外，有人的時間非常短，換氣量也較少，因此潛熱負荷較低，另一方面，來自散熱設(shè)備的散熱量很大，因此顯熱負荷較高，并且成為在室內(nèi)整個范圍內(nèi)存在有負荷的狀態(tài)。
[0004]于是，在現(xiàn)狀下，作為所述冷卻機構(gòu)，利用鼓風(fēng)裝置將由冷卻裝置生成的冷氣輸送至散熱設(shè)備這樣的結(jié)構(gòu)成為主流(參照例如專利文獻I)。
[0005]然而，這樣的方式的冷卻機構(gòu)存在如下的問題:鼓風(fēng)量龐大，鼓風(fēng)距離較長，因此鼓風(fēng)機的耗電量很大；需要供鼓風(fēng)所用的較大的空間；以及由于要將較寬廣的空間全部冷卻，因此會出現(xiàn)溫度不均勻，等等。
[0006]另外，除所述那樣的方式以外，還實際存在以圍繞散熱設(shè)備的方式形成循環(huán)路徑并且使冷卻介質(zhì)在該循環(huán)路徑內(nèi)循環(huán)的水冷式冷卻機構(gòu)，但對于這樣的水冷式冷卻機構(gòu)，無法徹底排除在發(fā)生液體泄漏的情況下導(dǎo)致IT設(shè)備損傷這樣的風(fēng)險，因此不一定適合要求穩(wěn)定性、可靠性的數(shù)據(jù)中心。
[0007]如所述那樣，在現(xiàn)狀下，為了穩(wěn)定地運用數(shù)據(jù)中心，還沒有找到充分滿足以下兩個條件的冷卻機構(gòu)，即:防止粉塵的進入、水滴的產(chǎn)生、水的泄漏；以及降低電力等的運行成本。
[0008]另外，在因漏電等而在數(shù)據(jù)中心發(fā)生火災(zāi)時，會利用噴水滅火裝置等進行放水，因此還存在這樣的問題:不僅起火附近的設(shè)備無法使用，連其他的設(shè)備也無法使用，導(dǎo)致龐大的數(shù)據(jù)消失。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開2011 — 242077公報

【發(fā)明內(nèi)容】

_2] 發(fā)明要解決的問題
[0013]本發(fā)明是考慮到這樣的背景而做成的，綜合性地考察如下狀況，即涉及需要的冷卻溫度比較高、潛熱負荷較少、而顯熱負荷較大且產(chǎn)生源影響范圍較廣的狀況等，其結(jié)果，在想要更積極有效地利用外部空氣條件的想法下，以開發(fā)一種新穎的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)為技術(shù)課題，該冷卻機構(gòu)能夠以低運行成本運用，能夠排除粉塵的進入、水滴的產(chǎn)生、水的泄漏，減輕室內(nèi)空間的溫度不均勻，而且即使在發(fā)生火災(zāi)的情況下也能夠迅速且損失較少地進行滅火。
_4] 用于解決問題的方案
[0015]S卩，技術(shù)方案I所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，該數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)構(gòu)成為:在數(shù)據(jù)中心室外配置有蒸發(fā)式冷凝器和液體接收器，另一方面，在數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)空間配置有蒸發(fā)器，利用所述蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑的蒸發(fā)進行對室內(nèi)空間的冷卻，并且利用所述蒸發(fā)式冷凝器進行對制冷劑的冷凝。
[0016]并且，在以上所述技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案2所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，該數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)是通過將第一冷卻循環(huán)流路和第二冷卻循環(huán)流路配置為并列狀態(tài)而成的，該第一冷卻循環(huán)流路包括所述蒸發(fā)式冷凝器、液體接收器和蒸發(fā)器，該第二冷卻循環(huán)流路包括壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器。
[0017]而且，在所述技術(shù)方案I所述的技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案3所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，該數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)構(gòu)成為:配置有第一冷卻循環(huán)流路和第二冷卻循環(huán)流路，第一冷卻循環(huán)流路被配置在數(shù)據(jù)中心室外，該第一冷卻循環(huán)流路包括可變速渦輪式壓縮機、蒸發(fā)式冷凝器、高壓液體接收器、液面控制機構(gòu)、低壓液體接收器和級聯(lián)冷凝器(日文:力只少一卜''3 >r y-t),在第二冷卻循環(huán)流路中，利用配管將液體接收器、液栗與配置在數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)空間的蒸發(fā)器連接起來而形成環(huán)形回路，并在蒸發(fā)器的下游且是在所述級聯(lián)冷凝器內(nèi)使作為二次制冷劑的二氧化碳冷凝，在所述一次冷卻循環(huán)流路中，在蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度為規(guī)定溫度以下時，在不使所述壓縮機工作的前提下使一次制冷劑循環(huán)，利用二次冷卻循環(huán)流路中的在級聯(lián)冷凝器內(nèi)冷凝后的二次制冷劑進行對室內(nèi)空間的冷卻。
[0018]而且，在所述技術(shù)方案I所述的技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案4所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，該數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)構(gòu)成為:配置有第一冷卻循環(huán)流路和第二冷卻循環(huán)流路，第一冷卻循環(huán)流路配置在數(shù)據(jù)中心室外，該第一冷卻循環(huán)流路包括容積式壓縮機、蒸發(fā)式冷凝器、高壓液體接收器、液面控制機構(gòu)、低壓液體接收器和級聯(lián)冷凝器，并且設(shè)有繞過所述壓縮機的旁通管路，在第二冷卻循環(huán)流路中，利用配管將液體接收器、液栗與配置在數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)空間的蒸發(fā)器連接起來而形成環(huán)形回路，并在蒸發(fā)器的下游且是在所述級聯(lián)冷凝器內(nèi)使作為二次制冷劑的二氧化碳冷凝，在所述一次冷卻循環(huán)流路中，在蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度為規(guī)定溫度以下時，使壓縮機停止并且將避開該壓縮機的旁通管路打開，從而在不使所述壓縮機工作的前提下使一次制冷劑循環(huán)，利用二次冷卻循環(huán)流路中的在級聯(lián)冷凝器內(nèi)冷凝后的二次制冷劑進行對室內(nèi)空間的冷卻。
[0019]而且，在所述技術(shù)方案3或4所述的技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案5所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，在所述二次冷卻循環(huán)流路中的液體接收器上連接蒸發(fā)式冷凝器。
[0020]而且，在所述技術(shù)方案5所述的技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案6所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，將所述二次冷卻循環(huán)流路中的級聯(lián)冷凝器內(nèi)置于液體接收器中。
[0021]而且，在以上所述技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案7所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，該數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)構(gòu)成為能夠向室內(nèi)空間噴出所述制冷劑。
[0022]而且，在以上所述技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案8所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，該數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)具有這樣的構(gòu)造:所述蒸發(fā)器由能發(fā)揮逆煙囪效應(yīng)的形態(tài)的立式分隔壁包圍起來，將蒸發(fā)器附近的空氣冷卻，從而能夠在不使用風(fēng)扇的前提下將位于數(shù)據(jù)中心室內(nèi)空間的上部的高溫空氣高效地向蒸發(fā)器吸引，該高溫空氣在被冷卻后，被向下方排出。
[0023]而且，在所述技術(shù)方案8所述的技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，技術(shù)方案9所述的數(shù)據(jù)中心的冷卻機構(gòu)的特征在于，在所述分隔壁的下部具有伸縮部。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]首先，采用技術(shù)方案I所述的發(fā)明，能夠在一年內(nèi)的較長的時間內(nèi)，利用蒸發(fā)式冷凝器以足夠低的溫度進行對制冷劑的冷凝，因此能夠以耗電量得到抑制的低成本運用冷卻機構(gòu)，并且能夠降低初始成本。
[0026]并且，采用技術(shù)方案2所述的發(fā)明，通常，僅利用第一冷卻循環(huán)流路進行運轉(zhuǎn)，在僅通過第一冷卻循環(huán)流路無法維持冷卻時，使具有壓縮機的第二冷卻循環(huán)流路運轉(zhuǎn)，從而能夠可靠地防止室內(nèi)空間內(nèi)的溫度上升。而且，通過使第一冷卻循環(huán)流路與第二冷卻循環(huán)流路同時運轉(zhuǎn)，能夠減輕壓縮機的負荷，實現(xiàn)削減耗電量。
[0027]并且，采用技術(shù)方案3所述的發(fā)明，在蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度低于規(guī)定溫度的情況下，在不使可變速渦輪式壓縮機工作的前提下進行使制冷劑循環(huán)的運轉(zhuǎn)，從而能夠在不產(chǎn)生可變速渦輪式壓縮機的耗電量的前提下在冷凝器內(nèi)充分進行來自制冷劑的散熱和制冷劑的冷凝。其結(jié)果，能夠顯著降低運行成本。
[0028]并且，在蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度高于規(guī)定溫度的情況下，能夠控制可變速渦輪式壓縮機而高效地運轉(zhuǎn)，以使室內(nèi)空間的溫度成為規(guī)定溫度。并且，與氣冷式冷凝器、使用經(jīng)冷卻塔冷卻了的冷卻水進行冷凝的管殼式冷凝器相比，蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度能夠分別降低5°C左右和10°C左右。這不僅能夠減少制冷機消耗的電力而且還能夠縮短制冷機運轉(zhuǎn)的時間，是非常大的節(jié)能要素。
[0029]并且，即使可變速渦輪式壓縮機停止運轉(zhuǎn)，制冷劑氣體也能夠自由地經(jīng)過壓縮機內(nèi)，因此基于冷凝溫度的與運轉(zhuǎn)、停止相關(guān)的其他控制變得簡單。
[0030]并且，能夠在不導(dǎo)入外部空氣的前提下利用配管內(nèi)的制冷劑有效地將數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)空間內(nèi)的熱量排出到外部，因此能夠有效地防止粉塵進入室內(nèi)空間內(nèi)、在室內(nèi)空間內(nèi)產(chǎn)生水滴。
[0031]另外，在級聯(lián)冷凝器之后的二次冷卻循環(huán)流路利用價格便宜、穩(wěn)定、容易買到、熱輸送性能高、對自然溫和的二氧化碳作為二次制冷劑，從而能夠降低設(shè)備成本，實現(xiàn)高效的冷卻機構(gòu)。
[0032]并且，采用技術(shù)方案4所述的發(fā)明，即使在采用容積式壓縮機作為壓縮機的情況下，也能夠與技術(shù)方案I同樣地在不使壓縮機工作的前提下進行使制冷劑循環(huán)的運轉(zhuǎn)。
[0033]另外，在級聯(lián)冷凝器之后的二次冷卻循環(huán)流路利用價格便宜、穩(wěn)定、容易買到、熱輸送性能高、對自然溫和的二氧化碳作為二次制冷劑，從而能夠降低設(shè)備成本，實現(xiàn)高效的冷卻機構(gòu)。
[0034]而且，采用技術(shù)方案5所述的發(fā)明，通常，使一次冷卻循環(huán)流路停止，僅利用與二次冷卻循環(huán)流路的液體接收器連接的蒸發(fā)式冷凝器進行對制冷劑的冷凝，在僅通過該蒸發(fā)式冷凝器無法維持冷卻時，使具有壓縮機的一次冷卻循環(huán)流路運轉(zhuǎn)，從而能夠可靠地防止室內(nèi)空間內(nèi)的溫度上升。而且，通過使蒸發(fā)式冷凝器與一次冷卻循環(huán)流路同時運轉(zhuǎn)，能夠減輕壓縮機的負荷，實現(xiàn)削減耗電量。
[0035]而且，采用技術(shù)方案6所述的發(fā)明，將蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)置于液體接收器，因此，在使用二氧化碳作為二次制冷劑的情況下，即使在作為級聯(lián)冷凝器的構(gòu)成要素的板式冷卻器(日文—卜夕一歹)的耐壓性較低的情況下，也由于二次制冷劑的