CN105611788A - 用于整机柜的冷却装置、***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于整机柜的冷却装置、***及方法。所述冷却装置包括：固定框架，固定于整机柜背板的边框上；旋转框架，与所述固定框架转动连接；换热器，设置于所述旋转框架上，用于为所述整机柜降温。通过在整机柜的背面安装冷却装置，实现了提高冷却效率的目的。

Description

用于整机柜的冷却装置、***及方法

技术领域

本申请涉及终端技术领域，具体涉及终端散热技术领域，尤其涉及用于整机柜的冷却装置、***及方法。

背景技术

整机柜服务器打破了传统机架式服务器的设计标准，在提高服务器密度的同时，也提升了服务器节点的灵活性。并且，整机柜服务器拥有更显著的TCO(TotalCostofOwnership，总拥有成本)优势，在能耗、采购和运维等方面能够大幅降低***开支。因此，现代数据中心都更倾向于配置整机柜服务器。

整机柜服务器通常采用模块化设计方案，一般可以涵盖机柜子***、网络子***、供电子***、服务器节点子***、集中散热子***和集中管理子***。其中，集中散热子***主要指整机柜背部独有的风扇模块，可实现机柜内服务器的强制对流换热。但是，集中散热子***的散热能力有限，并不能实现对整机柜的完全散热。现有技术中还需要在整机柜周围设置额外的冷却***，如集中式冷水分配单元(CRAH***)，以确保整机柜服务器能够正常运行，

现有技术中的整机柜冷却***，通常采用冷冻水循环加风机送风的模式进行降温。由于这种模式的送风距离较远，因此冷却效率较低，并会造成电力能源的过度消耗。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望能够提供一种应用于整机柜的冷却效率高、能耗少的方案。为了实现上述一个或多个目的，本申请提供了一种用于整机柜的冷却装置、***及方法。

第一方面，本申请提供了一种用于整机柜的冷却装置，包括：固定框架，固定于整机柜背板的边框上；旋转框架，与所述固定框架转动连接；换热器，设置于所述旋转框架上，用于为所述整机柜降温。

第二方面，本申请提供了一种用于整机柜的冷却***，包括上述第一方面所提供的冷却装置。

第三方面，本申请提供了一种用于整机柜的冷却方法，包括：采集冷却装置的出风温度，其中，所述冷却装置为上述第一方面所提供的冷却装置；确定所述出风温度与温度阈值的差值；基于所述差值调节主供路中冷冻液的流量。

本申请提供的用于整机柜的冷却装置、***及方法，可以在整机柜的背板上安装冷却装置，使得冷却装置可以依靠整机柜自身的背部风扇所形成的气流场实现送风。由于不需要配置额外的风机，并大幅减少了送风距离，因此可以明显提高冷却效率，并同时减少能源消耗。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请用于整机柜的冷却装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本申请用于整机柜的冷却装置的另一个实施例的结构示意图；

图3是本申请用于整机柜的冷却***的一个实施例的***架构示意图；

图4A和图4B分别示出了本申请整机柜的一个实施例的正面和背面结构示意图；

图5是本申请用于整机柜的冷却方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本申请用于整机柜的冷却装置的一个实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例中的冷却装置100，包括：固定框架101、旋转框架102和换热器103。固定框架101可以固定于整机柜背板的边框上，从而能够将整个冷却装置100固定于其要冷却的整机柜的背面。可选地，固定框架101可以通过设置于其上的连接部件，将冷却装置100固定在整机柜上。例如，固定框架101可以通过在其左右两侧对称设置的螺丝孔，与整机柜背板边框上的并柜孔配合，实现固定框架101的固定，从而确保冷却装置100被安装于整机柜的背面。

旋转框架102可以与固定框架101转动连接。具体地，旋转框架102的一条侧边可以与固定框架101的一条侧边连接，以实现二者之间的转动连接。可选地，如图1所示，旋转框架102的左侧边可以被结构紧固件104固定于固定框架101的右侧边上。这样，旋转框架102可以以其左侧边为轴进行转动，从而使得旋转框架102能够相对于固定框架101打开或闭合。

换热器103可以设置于旋转框架102上，具体可以设置于旋转框架102的内部。当旋转框架102相对于固定框架101闭合时，换热器103可以紧邻整机柜的背部，因此可以与整机柜的散热器件进行热交换，从而能够为整机柜降温。当旋转框架102相对于固定框架101打开时，可以将整机柜的背面暴露出来，以方便维护或修理。

在本实施例的一个可选实现方式中，换热器103内部可以设置有液冷盘管。冷却装置100还可以包括：设置于旋转框架102顶部的主供路接头105和回管路接头106。主供路接头105可以连接液冷盘管与主供路，回管路接头106可以连接液冷盘管与回管路。由于主供路可以由于在整个冷却***中提供冷冻液，而回管路可以回收换热后的冷冻液，因此通过将二者与液冷盘管连接，可以在***管路与换热器103之间形成冷冻液循环，从而实现冷却功能。可选地，本实施例中的冷冻液可以是冷冻水，也可以其它有机或无机的冷冻液。

通常情况下，整机柜的背部设置有整机柜本身的散热子***即风扇模块。由于本实施例提供的用于整机柜的冷却装置，可以在整机柜的背板上安装冷却装置，因此冷却装置可以依靠整机柜自身的背部风扇所形成的气流场实现送风。由于不需要配置额外的风机，并大幅减少了送风距离，因此可以明显提高冷却效率，并同时减少能源消耗。

图2是本申请用于整机柜的冷却装置的另一个实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例中的冷却装置200可以包括：固定框架201、旋转框架202、上部换热器203、下部换热器204、结构紧固件205、主供路接头206和回管路接头207。固定框架201可以固定于整机柜背板的边框上。设置于旋转框架202上的换热器可以包括上部换热器203和下部换热器204。其中，上部换热器203和下部换热器204可以分别设置于旋转框架202的上部和下部。结构紧固件205可以将旋转框架202的左侧固定于固定框架201上，以便其能够与固定框架201转动连接。主供路接头206和回管路接头207均设置于旋转框架202的顶部，并分别与主供路和回管路连接，使得***管路能够与上部换热器203和下部换热器204中的液冷盘管之间形成冷冻液循环。

通常情况下，整机柜的中部都用于设置供电模块，而整机柜的风扇模块主要用于为服务器散热。因此，整机柜的背部的中间位置通常不会设置风扇模块。也就是说，风扇模块可以被分隔为上下两个部分。当旋转框架202相对于固定框架201闭合时，上部换热器203和下部换热器204都可以紧邻整机柜的背部。此时，上部换热器203可以覆盖位于整机柜上部的风扇模块，而下部换热器204可以覆盖位于整机柜下部的风扇模块，即二者能够共同覆盖整机柜中的风扇模块。

在本实施例的一个可选实现方式中，冷却装置200还可以包括设置于旋转框架202中部的第一冷凝水盘208；以及设置于旋转框架202底部的第二冷凝水盘209。第一冷凝水盘208和第二冷凝水盘209可以分别用于收集上部换热器203和下部换热器204在换热过程中产生的冷凝水，从而避免冷凝水溅出对整机柜产生的不利影响。

在本实施例的一个可选实现方式中，冷却装置200还可以包括：设置于固定框架201和旋转框架202之间的可伸缩横架210。可伸缩横架210可以在一定范围内伸缩。当旋转框架202相对于固定框架201关闭时，可伸缩横架210可以完全收缩起来，不影响旋转框架202的闭合。而当旋转框架202相对于固定框架201打开时，可伸缩横架210的伸展长度有限，从而可以控制旋转框架202的转动角度。可选地，可伸缩横架210可以将旋转框架202的转动角度控制在90°内。

与图1中所提供的冷却装置相比，本实施例提供的用于整机柜的冷却装置，可以将换热器分为上下两个部分，使其仅覆盖整机柜中最需要散热的器件即风扇模块，避免了对其他非必要部分的冷却，从而进一步提高了冷却效率。

图3是本申请用于整机柜的冷却***的一个实施例的***架构示意图。如图3所示，本实施例中的用于整机柜的冷却***300可以包括如图1或图2中所提供的冷却装置310。

在本实施例的一个可选实现方式中，如图3所示，冷却***300还可以包括温度传感器320、流量调节阀330和处理器340。

温度传感器320，用于采集冷却装置310的出风温度。在本实施例中，冷却装置310可以依靠整机柜自身的风扇模块所形成气流场实现送风。这样，可以在冷却装置310的出风位置放置一个温度传感器320，以便于采集冷却装置310的出风温度。在得到出风温度后，可以经该温度发送给处理器340。

流量调节阀330，用于调节主供路中冷冻液的流量。在冷却***300中，可以通过主供路来提供用于降温的冷冻液。在主供路的管路中，可以设置一个流量调节阀330，用于调节主供路中冷冻液的流量。具体地，流量调节阀330可以将主供路中冷冻液的流量调大或调小。

处理器340，用于根据出风温度与温度阈值的差值控制流量调节阀330。处理器340在得到温度传感器320采集的出风温度后，可以将该温度与预设的温度阈值进行比较，并根据二者的差值来确定冷冻液的流量。具体地，出风温度是冷却装置310的送风温度，其可以用于表征当前的冷却效果。而温度阈值可以是用户根据使用需求预先设定的出风温度，其可以代表用户所期望的冷却效果。根据这二者的差值，可以确定出实际的冷却效果与期望的冷却效果之间的差值，并据此来控制流量调节阀330，以改变主供路中冷冻液的流量。例如，若出风温度高于预设温度，则当前由于出风过热而无法达到预设的冷却效果，因此可以通过调节流量调节阀330来增加主供路中冷冻液的流量；若出风温度低于预设温度，则可能由于当前出风温度过低而造成不必要的能源消耗，因此可以通过调节流量调节阀330来减少主供路中冷冻液的流量。具体流量调节阀330的调节量，即冷冻液流量的增加量或减少量，可以根据出风温度与温度阈值的差值来计算确定。

在本实施例的一个可选实现方式中，冷却***300中可以同时包括多个冷却装置310。也就是说，冷却***300可以控制多个冷却装置310，从而为一个整机柜集合进行降温。可选地，本实施例中的整机柜集合可以是数据中心中的一列整机柜。在本实施例中，温度传感器320可以进一步采集每个冷却装置310的出风温度，然后将得到的多个出风温度都发送给处理器340。

处理器340在得到每个冷却装置310的出风温度后，可以进一步根据每个出风温度与温度阈值的差值，确定每个整机柜的需冷量；基于每个整机柜的需冷量确定***需冷量；基于***需冷量控制流量调节阀330。具体地，对于一个冷却装置310来说，处理器340可以根据其出风温度与温度阈值的差值，来计算其实际需冷量，也就是其所需要的实际制冷量。在得到每个冷却装置310的需冷量后，可以进一步计算***需冷量。例如，可以将每个冷却装置310的需冷量进行加权平均作为***需冷量。之后，处理器340可以进一步基于***需冷量控制流量调节阀330。例如，可以使用PID[(比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation)]算法控制电动调节阀330进行流量调节。

可选地，如果某一个冷却装置310的出风温度过高，成为局部热点，造成制冷需求明显变大，则处理器340可以控制电动调节阀330的开度持续加大，以持续增加冷冻液流量，从而确保所有冷却装置310的送风温度在设定范围内。

可选地，本实施例中的整机柜可以包括服务器、交换机、供电模块和风扇模块。图4A和图4B分别示出了本申请整机柜的一个实施例的正面和背面结构示意图。如图4A所示，从整机柜400的正面来看，交换机410可以设置于整机柜400的顶部，供电模块420可以设置于整机柜400的中部。除了交换机410和供电模块420之外的部分，可以用于设置服务器430。如图4B所示，从整机柜400的背面来看，风扇模块440可以设置于整机柜400的背部。由于风扇模块440主要用于为服务器430散热，因此其可以被设置为上下两个部分。上述冷却***300中的冷却装置310，可以被固定于整机柜400的背板边框450上，以用于为整机柜400降温。

本实施例提供的用于整机柜的冷却***，可以将冷却装置设置于在整机柜的背板上，使得冷却装置可以依靠整机柜自身的背部风扇所形成的气流场实现送风。由于不需要配置额外的风机，并大幅减少了送风距离，因此可以明显提高冷却效率，并同时减少能源消耗。并且可以基于冷却装置的出风温度与温度阈值的差值，来调整冷冻液的流量，从而在确保冷却效果的同时，进一步减少了能源消耗。

图5示出了根据本申请一个实施例的用于整机柜的冷却方法的流程图500。

如图5所示，在步骤501中，采集冷却装置的出风温度。

本实施例中的冷却装置上述图1或图2中所提供的冷却装置。

在本实施例的一个可选实现方式中，可以采集多个冷却装置的出风温度。

继而，在步骤502中，确定出风温度与温度阈值的差值。

在本实施例的一个可选实现方式中，可以确定每个冷却装置的出风温度与温度阈值的差值。

最后，在步骤503中，基于差值调节主供路中冷冻液的流量。

在本实施例的一个可选实现方式中，可以根据每个冷却装置的出风温度与温度阈值的差值，确定每个冷却装置的需冷量；基于每个冷却装置的需冷量确定***需冷量；基于***需冷量调节所述主供路中冷冻液的流量。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

通过以上示例性的步骤，可以基于冷却装置的出风温度与温度阈值的差值，来调整冷冻液的流量，从而在确保冷却效果的同时，进一步减少了能源消耗。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种用于整机柜的冷却装置，其特征在于，包括：

固定框架，固定于整机柜背板的边框上；

旋转框架，与所述固定框架转动连接；

换热器，设置于所述旋转框架上，用于为所述整机柜降温。

2.根据1所述的冷却装置，其特征在于，

所述换热器内部设置有液冷盘管；

所述冷却装置还包括：

设置于所述旋转框架顶部的主供路接头和回管路接头，用于分别连接所述液冷盘管与主供路和回管路。

3.根据2所述的冷却装置，其特征在于，所述冷冻液包括冷冻水。

4.根据2所述的冷却装置，其特征在于，

所述换热器包括上部换热器和下部换热器；

所述上部换热器和所述下部换热器分别设置于所述旋转框架的上部和下部，并共同覆盖所述整机柜中的风扇模块。

5.根据4所述的冷却装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置于所述旋转框架中部的第一冷凝水盘；以及

设置于所述旋转框架底部的第二冷凝水盘；

所述第一冷凝水盘和所述第二冷凝水盘用于防止冷凝水溅出。

6.根据1至5任一项所述的冷却装置，其特征在于，还包括：

设置于所述固定框架和所述旋转框架之间的可伸缩横架，所述可伸缩横架用于控制所述旋转框架的转动角度。

7.一种用于整机柜的冷却***，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的冷却装置。

8.根据权利要求7所述的冷却***，其特征在于，还包括：

温度传感器，用于采集所述冷却装置的出风温度；

流量调节阀，用于调节主供路中冷冻液的流量；

处理器，用于根据所述出风温度与温度阈值的差值控制所述流量调节阀。

9.根据权利要求8所述的冷却***，其特征在于，若所述冷却***中包括多个所述冷却装置，则：

所述温度传感器进一步用于采集每个所述冷却装置的出风温度；

所述处理器进一步用于分别根据每个所述冷却装置的出风温度与所述温度阈值的差值，确定每个冷却装置的需冷量；基于所述每个冷却装置的需冷量确定***需冷量；基于所述***需冷量控制所述流量调节阀。

10.根据权利要求7至9任一项所述的冷却***，其特征在于，所述整机柜包括服务器、交换机、供电模块和风扇模块，其中，

所述交换机设置于所述整机柜的顶部；

所述供电模块设置于所述整机柜的中部；

所述风扇模块设置于所述整机柜的背部。

11.一种用于整机柜的冷却方法，其特征在于，包括：

采集冷却装置的出风温度，其中，所述冷却装置为权利要求1至6任一项所述的冷却装置；

确定所述出风温度与温度阈值的差值；

基于所述差值调节主供路中冷冻液的流量。

12.根据权利要求11所述的冷却方法，其特征在于，

所述采集冷却装置的出风温度包括：采集多个所述冷却装置的出风温度；

确定所述出风温度与温度阈值的差值包括：确定每个所述冷却装置的出风温度与所述温度阈值的差值；

所述基于所述差值调节主供路中冷冻液的流量包括：根据每个所述冷却装置的出风温度与所述温度阈值的差值，确定每个冷却装置的需冷量；基于所述每个冷却装置的需冷量确定***需冷量；基于所述***需冷量调节所述主供路中冷冻液的流量。