本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心制冷領(lǐng)域，具體地說是一種泵式自然冷卻系統(tǒng)及具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心。

背景技術(shù)：

隨著電子信息行業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展也進(jìn)入到一個(gè)新的階段。集裝箱數(shù)據(jù)中心是一個(gè)可作為數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)模塊，將計(jì)算，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)資源等IT設(shè)施都設(shè)計(jì)到一個(gè)集裝箱中。目前數(shù)據(jù)中心在加強(qiáng)基礎(chǔ)管理的同時(shí)，為維持恒定的室內(nèi)溫度需要全年為之降溫，由此帶來的巨額的耗電量及電費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中制冷空調(diào)設(shè)備的耗能約占總體耗能的40％，數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

我國華北、西北及東北等地區(qū)，室外氣溫低于0℃的天數(shù)占全年的百分比相當(dāng)可觀，利用這一自然冷源成為節(jié)能的首要措施。如何利用自熱冷源為數(shù)據(jù)中心降溫，是需有解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種泵式自然冷卻系統(tǒng)及具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，來解決如何利用自熱冷源為數(shù)據(jù)中心降溫的問題。

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的：

泵式自然冷卻系統(tǒng)，包括空調(diào)、熱交換器、干冷器、制冷劑、冷卻液和控制器，制冷劑為低沸點(diǎn)的制冷劑，空調(diào)包括蒸發(fā)器和設(shè)置在蒸發(fā)器處的風(fēng)扇，熱交換器包括進(jìn)液口Ⅰ、出液口Ⅰ、進(jìn)液口Ⅱ和出液口Ⅱ，熱交換器的出液口Ⅱ、蒸發(fā)器、熱交換器的進(jìn)液口Ⅱ通過管道依次連通組成泵式制冷回路，熱交換器的出液口Ⅰ、干冷器的入口、干冷器的出口和熱交換器的進(jìn)液口Ⅰ通過管道依次連通組成干冷器制冷回路，制冷劑流動(dòng)在泵式制冷回路內(nèi)，冷卻液流動(dòng)在干冷器制冷回路內(nèi)；熱交換器和蒸發(fā)器之間連通有制冷劑循環(huán)泵，熱交換器和干冷器之間連通有冷卻液循環(huán)泵；蒸發(fā)器、風(fēng)扇、熱交換器、干冷器、制冷劑循環(huán)泵和冷卻液循環(huán)泵均與控制器連接。該泵式自然冷卻系統(tǒng)可用于集裝箱數(shù)據(jù)中心，空調(diào)放置在服務(wù)器設(shè)備放置區(qū)間內(nèi)，干冷器和熱交換器位于在服務(wù)器放置區(qū)間外，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑吸收服務(wù)器設(shè)備放置區(qū)間內(nèi)熱空氣的熱量為服務(wù)器散熱，制冷劑吸熱后升溫并流動(dòng)到熱交換器內(nèi)，在熱交換器內(nèi)制冷劑和冷卻液進(jìn)行熱交換，降溫后的制冷劑循環(huán)入空調(diào)內(nèi)為服務(wù)器內(nèi)降溫，進(jìn)行熱交換后的冷卻液進(jìn)入到干冷器內(nèi)，在干冷器內(nèi)冷卻液和外部冷空氣進(jìn)行熱交換，冷卻液降溫后回流到熱交換器內(nèi)為制冷劑降溫，從而可通過自然冷卻的方式為服務(wù)器設(shè)備制冷。

優(yōu)選地，熱交換器的出液口Ⅱ和蒸發(fā)器之間還連通有儲(chǔ)液器，儲(chǔ)液器用于存放冷卻液，冷卻液循環(huán)泵連通在儲(chǔ)液器和蒸發(fā)器之間。

進(jìn)一步地，冷卻液循環(huán)泵共兩個(gè)，兩個(gè)冷卻液循環(huán)泵并連在儲(chǔ)液器和蒸發(fā)器之間。兩個(gè)冷卻液循環(huán)泵可互為備用的冷卻液循環(huán)泵，一個(gè)冷卻液循環(huán)泵出現(xiàn)故障時(shí)，可更換另一個(gè)冷卻液循環(huán)泵。

進(jìn)一步地，冷卻液循環(huán)泵的出口和蒸發(fā)器之間設(shè)置有單向閥。單向閥限制冷卻液流向蒸發(fā)器，防止蒸發(fā)器內(nèi)吸熱后的冷卻液未降溫逆流回儲(chǔ)液器或熱交換器。

進(jìn)一步地，風(fēng)扇與控制器之間連接有變頻器。通過變頻器可改變風(fēng)扇的送風(fēng)量和風(fēng)速。

進(jìn)一步地，蒸發(fā)器的進(jìn)液口上依次連通有節(jié)流閥和電磁閥，節(jié)流閥和電磁閥均位于蒸發(fā)器和冷卻液循環(huán)泵之間，節(jié)流閥和電磁閥均與控制器連接。

進(jìn)一步地，蒸發(fā)器與熱交換器的進(jìn)液口Ⅱ之間的管道為銅管。

具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，包括集裝箱以及位于集裝箱內(nèi)的服務(wù)器機(jī)柜、配電柜、不間斷電源柜以及網(wǎng)絡(luò)柜，還包括如上述任一項(xiàng)所述的泵式自然冷卻系統(tǒng)，集裝箱的內(nèi)部通過腔室隔板分隔為左右排布的制冷腔室和數(shù)據(jù)腔室，集裝箱的頂壁以及集裝箱的側(cè)壁上組成數(shù)據(jù)腔室的端部上開設(shè)有通風(fēng)孔；熱交換器、干冷器、制冷劑循環(huán)泵和冷卻液循環(huán)泵均位于制冷腔室內(nèi)，服務(wù)器機(jī)柜、配電柜、不間斷電源柜、網(wǎng)絡(luò)柜以及空調(diào)均位于數(shù)據(jù)腔室內(nèi)，且所述空調(diào)為列間空調(diào)；數(shù)據(jù)腔室內(nèi)設(shè)置有熱通道和冷通道，熱通道和冷通道均為主要由集裝箱的頂壁、集裝箱的底壁、集裝箱的側(cè)壁、腔室隔板以及密封隔板組成的相互隔離的風(fēng)通道，服務(wù)器機(jī)柜、配電柜、不間斷電源柜、網(wǎng)絡(luò)電源柜和空調(diào)均位于熱通道和冷通道之間。數(shù)據(jù)腔室內(nèi)，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑吸收熱量為服務(wù)器散熱，升溫后的制冷劑流動(dòng)到熱交換器內(nèi)，在熱交換器內(nèi)制冷劑與冷卻液進(jìn)行熱交換，降溫后的制冷劑循環(huán)到蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)為設(shè)備散熱；外部的冷空氣經(jīng)通風(fēng)孔進(jìn)入到設(shè)備腔室內(nèi)，升溫后的冷卻液進(jìn)入到干冷器內(nèi)，在干冷器內(nèi)升溫后的冷卻液與冷空氣進(jìn)行熱交換，降溫后的冷卻液循環(huán)到熱交換器內(nèi)繼續(xù)為制冷劑降溫。

進(jìn)一步地，儲(chǔ)液器和單向閥均位于設(shè)備腔室內(nèi)。

進(jìn)一步地，服務(wù)器機(jī)柜和空調(diào)均有多個(gè)，服務(wù)器機(jī)柜和空調(diào)相間放置。

本發(fā)明的泵式自然冷卻系統(tǒng)及具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明使用時(shí)將干冷器和熱交換器設(shè)置在服務(wù)器設(shè)備放置區(qū)間外部，將蒸發(fā)器設(shè)置在服務(wù)器設(shè)備放置區(qū)間內(nèi)，制冷劑為低沸點(diǎn)的制冷劑，制冷劑流過蒸發(fā)器與服務(wù)器設(shè)備放置區(qū)間內(nèi)熱空氣進(jìn)行熱交換，制冷劑吸熱且少部分制冷劑吸熱氣化，帶氣泡的制冷劑循環(huán)到熱交換器內(nèi)，在熱交換器內(nèi)與冷卻液熱交換，制冷劑放熱后變?yōu)槔涞闹评鋭?，冷的制冷劑循環(huán)到蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)為服務(wù)器設(shè)備散熱，在不與外冷空氣直接接觸的情況下可利用外部冷空氣冷卻室服務(wù)器設(shè)備放置區(qū)間內(nèi)熱空氣，實(shí)現(xiàn)了利用自然冷源為數(shù)據(jù)中心制冷的效果，節(jié)省了能源，降低了耗能；

2、本發(fā)明干冷器、冷卻液循環(huán)泵和熱交換器均設(shè)置在服務(wù)器放置區(qū)間外，減少了外部環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響，且無需重新設(shè)計(jì)空調(diào)室外機(jī)的安裝環(huán)境；

3、本發(fā)明集裝箱內(nèi)熱通道和冷通道隔離，實(shí)現(xiàn)了列間空調(diào)近端冷卻，提高了對(duì)冷空氣的利用效率，降低了集裝箱內(nèi)制冷的功耗，降低了PUE（英文全稱為：Power Usage Effectiveness ，中文翻譯為：評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，計(jì)算方式為：數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗）。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖1為實(shí)施例1泵式自然冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為實(shí)施例1泵式自然冷卻系統(tǒng)的的控制原理框圖；

附圖3為實(shí)施例2泵式自然冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為實(shí)施例3具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、干冷器，2、冷卻液循環(huán)泵，3、熱交換器，4、制冷劑循環(huán)泵，5、單向閥，6、蒸發(fā)器，7、風(fēng)扇，8、節(jié)流閥，9、電磁閥，10、控制器，11、變頻器，12、儲(chǔ)液器，13、集裝箱，14、熱通道，15、冷通道，16、服務(wù)器機(jī)柜，17、空調(diào)，18、不間斷電源柜，19、配電柜，20、網(wǎng)絡(luò)柜；

圖中，實(shí)心箭頭表示冷卻液及制冷劑的流動(dòng)方向，空心箭頭表示空氣的流動(dòng)方向。

具體實(shí)施方式

參照說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的泵式自然冷卻系統(tǒng)及具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心作以下詳細(xì)地說明。

實(shí)施例：

附附圖1和附圖2所示，本發(fā)明的泵式自然冷卻系統(tǒng)，包括空調(diào)17、熱交換器3、干冷器1、制冷劑、冷卻液和控制器10，空調(diào)17包括蒸發(fā)器5和設(shè)置在蒸發(fā)器5處的風(fēng)扇6，熱交換器3包括進(jìn)液口Ⅰ、出液口Ⅰ、進(jìn)液口Ⅱ和出液口Ⅱ，熱交換器3的出液口Ⅱ、蒸發(fā)器5、熱交換器3的進(jìn)液口Ⅱ通過管道依次連通組成泵式制冷回路，熱交換器3的出液口Ⅰ、干冷器1的入口、干冷器1的出口和熱交換器3的進(jìn)液口Ⅰ通過管道依次連通組成干冷器制冷回路，制冷劑流動(dòng)在泵式制冷回路內(nèi)，冷卻液流動(dòng)在干冷器制冷回路內(nèi)；熱交換器3和蒸發(fā)器5之間連通有制冷劑循環(huán)泵4，熱交換器3和干冷器1之間連通有冷卻液循環(huán)泵2；蒸發(fā)器5、風(fēng)扇6、熱交換器3、干冷器1、制冷劑循環(huán)泵4和冷卻液循環(huán)泵2均與控制器10連接。

其中，冷卻液循環(huán)泵2共兩個(gè)，兩個(gè)冷卻液循環(huán)泵2并連在儲(chǔ)液器12和蒸發(fā)器5之間，每個(gè)冷卻液循環(huán)泵2和蒸發(fā)器5之間均連通有一個(gè)單向閥5，單向閥5使得制冷劑單向流動(dòng)至蒸發(fā)器5，防止蒸發(fā)器5內(nèi)升溫后的制冷劑未降溫回流到熱交換器3內(nèi)。

風(fēng)扇6與控制器10之間連接有變頻器11，可根據(jù)需求控制風(fēng)扇6的風(fēng)速和風(fēng)量。

蒸發(fā)器5的進(jìn)液口上依次連通有節(jié)流閥8和電磁閥9，節(jié)流閥8和電磁閥9均位于蒸發(fā)器5和冷卻液循環(huán)泵2之間，節(jié)流閥8和電磁閥9均與控制器10連接，便于控制制冷劑的流量和流速。

蒸發(fā)器5與熱交換器3的進(jìn)液口Ⅱ之間的管道為銅管。

低沸點(diǎn)的制冷劑為液體氟。在實(shí)際應(yīng)用中，制冷劑可選用三氟乙烷水合物、一氟二氯乙烷水合物、Na2HPO4·10H2O、LiNO3·3H2O、 K2HPO4·6H2O 中的一種或幾種混合。

本發(fā)明的泵式自然冷卻系統(tǒng)可用于為集裝箱數(shù)據(jù)中心散熱，使用方法為：空調(diào)17位于放置服務(wù)器設(shè)備的區(qū)間內(nèi)，干冷器1位于放置設(shè)備的區(qū)間外部，液體氟在泵式制冷回路內(nèi)流動(dòng)，液體氟流經(jīng)蒸發(fā)器5時(shí)，與空調(diào)17所在空間內(nèi)的熱空氣進(jìn)行熱交換，為空調(diào)17所在環(huán)境散熱，升溫后的液體氟產(chǎn)生一定氟氣，氟氣隨著液體氟流動(dòng)到熱交換器3內(nèi)，在熱交換器3內(nèi)液體氟與冷卻液進(jìn)行熱交換，降溫后的液體氟回流到蒸發(fā)器5內(nèi)。同時(shí)，冷卻液在干冷器制冷回路內(nèi)流動(dòng)，在熱交換器3內(nèi)升溫后的冷卻液流動(dòng)到干冷器1內(nèi)，在干冷器1內(nèi)冷卻液與外部冷空氣進(jìn)行熱交換降溫，降溫后的冷卻液回流到熱交換器3內(nèi)為液體氟降溫。

實(shí)施例2：

如附圖3所示，本實(shí)施例為在實(shí)施例1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別為：熱交換器3的出液口Ⅱ和蒸發(fā)器5之間還連通有儲(chǔ)液器12，儲(chǔ)液器12用于存放冷卻液，冷卻液循環(huán)泵2連通在儲(chǔ)液器12和蒸發(fā)器5之間；當(dāng)集裝箱13內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量較小時(shí)，多余的制冷劑被儲(chǔ)存于儲(chǔ)液器12內(nèi)，以維持泵式制冷回路的平衡。

本實(shí)施例泵式自然冷卻系統(tǒng)的使用方法與實(shí)施例1一致。

實(shí)施例3：

如附圖4所示，具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，包括集裝箱13以及位于集裝箱13內(nèi)的服務(wù)器機(jī)柜16、配電柜19、不間斷電源柜18以及網(wǎng)絡(luò)柜20，還包括實(shí)施例2中的泵式自然冷卻系統(tǒng)，集裝箱13的內(nèi)部通過腔室隔板分隔為左右排布的制冷腔室和數(shù)據(jù)腔室，集裝箱13的頂壁以及集裝箱13的側(cè)壁上組成數(shù)據(jù)腔室的端部上開設(shè)有通風(fēng)孔，外部的冷空氣通過通風(fēng)孔進(jìn)入到制冷腔室內(nèi)；熱交換器3、干冷器1、制冷劑循環(huán)泵4、冷卻液循環(huán)泵2、儲(chǔ)液器12和單向閥5均位于制冷腔室內(nèi)，服務(wù)器機(jī)柜16、配電柜19、不間斷電源柜18、網(wǎng)絡(luò)柜20以及空調(diào)17均位于數(shù)據(jù)腔室內(nèi)，且所述空調(diào)17為列間空調(diào)17；數(shù)據(jù)腔室內(nèi)設(shè)置有熱通道14和冷通道15，熱通道14和冷通道15均為主要由集裝箱13的頂壁、集裝箱13的底壁、集裝箱13的側(cè)壁、腔室隔板以及密封隔板組成的相互隔離的風(fēng)通道，服務(wù)器機(jī)柜16、配電柜19、不間斷電源柜18、網(wǎng)絡(luò)電源柜和空調(diào)17均位于熱通道14和冷通道15之間。

其中，四個(gè)服務(wù)器機(jī)柜16依次緊密排列，兩個(gè)空調(diào)17排布在服務(wù)器機(jī)柜16之間，且空調(diào)17與服務(wù)器機(jī)柜16相間排布。

本發(fā)明具有泵式自然冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的工作方法為：數(shù)據(jù)腔室內(nèi)，蒸發(fā)器5內(nèi)制冷劑吸收數(shù)據(jù)腔室內(nèi)熱空氣為服務(wù)器等設(shè)備降溫，升溫后的液體氟以及部分氣化的氣體氟流動(dòng)到熱交換器3內(nèi)，熱交換器3內(nèi)液體氟與冷卻液進(jìn)行熱交換，降溫后的液體氟循環(huán)至蒸發(fā)器5內(nèi)繼續(xù)為服務(wù)器等設(shè)備降溫；同時(shí)升溫后的冷卻液流動(dòng)到干冷器1內(nèi)，在干冷器1內(nèi)冷卻液與設(shè)備腔室內(nèi)的冷空氣進(jìn)行熱交換，降溫后的冷卻液循環(huán)至熱交換器3內(nèi)繼續(xù)為制冷劑降溫，從而實(shí)現(xiàn)了制冷劑的自熱冷卻。

通過上面具體實(shí)施方式，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于上述公開的具體實(shí)施方式。在公開的實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可任意組合不同的技術(shù)特征，從而實(shí)現(xiàn)不同的技術(shù)方案。

除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。