技术领域
[0001] 本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种分布式变容冷却系统及模块化数据中心。
背景技术
[0002] 传统数据中心建设过程是一个漫长、复杂的过程，涉及到建筑、暖通、消防、
水电、照明、监控、机房装修等一系列的繁杂过程。在这一系列繁杂过程结束之后还有数据中心内部的机房供电、机房冷却、机房监控等一系列的专业工程建设。传统数据中心一般都是在建设初期就开始规划和建设，历时至少一到两年。因为建设周期长，过程复杂等原因，传统数据中心的建设投资巨大，且因为需要超期考虑未来若干年的营运需求，过容量设计和欠容量设计两种极端不合理现象频频出现。下面具体描述传统数据中心在建设、运营维护方面的
缺陷：
[0003] 一、建设周期长，投入较大
[0004] 传统的数据中心都是按照原有的通信机房的规格规划和建设，需要经过立项、规划、验收等十多个环节，手续繁琐，从而导致整体建设周期过长，最短不会少于1年，一般都要数年时间，而且工程投入大、技术复杂。
[0005] 二、建成后弹性差
[0006] 机房建设完成后，设备部署也十分原始，传统模式是以单台产品为单位，上架、上线等部署工作繁琐，部署速度受限。如果遇到突发需求，特别是当出现新的商业契机时，其扩容能
力就成为数据中心的巨大挑战。
[0008] 产品已
机架为主，集成度低，电源等辅助模块占用大量的物理空间，使得传统数据中心的部署密度受到限制，从而限制了数据中心固定投资的使用效率。
[0009]
云计算时代的到来给数据中心带来了规模、成本、弹性三大挑战，粗放的数据中心建设模式具体表现为建设周期长、弹性差、管理手工化、部署项目化、资源利用率低能耗高等诸多问题，数据中心未来将逐渐向集约型的模块化数据中心转型。实用新型内容
[0010] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种分布式变容冷却系统及模块化数据中心，可根据数据中心的制冷需求实时调节制冷量，同时，还可根据数据中心的制冷需求实现快捷的制冷容量调节。
[0011] 本实用新型提供的分布式变容冷却系统包括：制冷分配单元及与该制冷分配单元连接的若干终端制冷单元；
[0012] 所述制冷分配单元包括第一柜体，第一
风机，变容
压缩机、第一换热器、节流机构、第一
控制器，所述终端制冷单元包括第二柜体、第二风机、第二换热器、
温度传感器；
[0013] 所述第一换热器设置在所述第一柜体内部，所述第一风机设置在所述第一柜体上；所述第二换热器设置在所述第二柜体内部，所述第二风机设置在所述第二柜体上；所述第一换热器的一端与所述变容压缩机的出气口连接，另一端与所述节流机构连接；所述第二换热器的一端通过第一管路与所述变容压缩机的进气口连接，另一端通过第二管路与所述节流机构连接；
[0014] 所述温度传感器与所述第一控制器连接，用于检测所述终端制冷单元附近的
环境温度，所述第一控制器与所述变容压缩机连接，用于根据各终端制冷单元附近的环境
温度控制所述变容压缩机输出相应的制冷量。
[0015] 进一步地，所述第一控制器还与所述第一风机连接，该第一风机为变速风机。
[0016] 进一步地，所述终端制冷单元还还包括与所述温度传感器连接的第二控制器，该第二控制器还与所述第二风机连接，该第二风机为变速风机。
[0017] 进一步地，所述变容压缩机前后级分别设置有与所述第一控制器连接的
压力传感器。
[0018] 进一步地，所述变容压缩机为数码
涡旋压缩机或变频压缩机。
[0019] 进一步地，所述节流机构为
电子膨胀
阀。
[0020] 进一步地，所述第一换热器为冷凝式换热器。
[0021] 进一步地，所述第二换热器为
翅片式换热器或微通道式换热器。
[0022] 本实用新型提供的模块化数据中心包括机房以及设置于该机房内的若干
服务器机柜，所述服务器机柜用于放置服务器，其特征在于，还包括如上所述的任意一种分布式变容冷却系统，所述分布式变容冷却系统的各终端制冷单元分布设置于所述若干服务器机柜之间，各服务器的进气口与各终端制冷单元的出气口对应相同空间，各服务器的出气口与各终端制冷单元的进气口对应相同空间，上述两个空间相互隔离。
[0023] 进一步地，所述模块化数据中心还包括管理机柜或配
电机柜；所述管理机柜或配电机柜的进气口与各终端制冷单元的出气口对应相同空间，所述管理机柜或配电机柜的出气口与各终端制冷单元的进气口对应相同空间。
[0024] 本实用新型提供的分布式变容冷却系统将与制冷分配单元连接的各终端制冷单元分布设置于数据中心机房内各服务器机柜之间，并在各终端制冷单元设置温度传感器检测各终端制冷单元附近的环境温度，制冷分配单元根据各终端制冷单元附近的环境
温度计算机房的制冷需求，并根据该制冷需求调节自身的制冷量输出，实现了机房制冷需求与本系统制冷量输出的一致性。同时，由于每个终端制冷单元，其与制冷分配单元的结合都相当于一套完整的冷却系统，因此，当数据中心的制冷需求发生变化时，只需调节终端制冷单元的数量即可实现本系统制冷容量的扩容或减容，使本系统的制冷容量与数据中心的制冷需求相适应。
附图说明
[0025] 图1：本实用新型提供的分布式变容冷却系统结构示意图；
[0026] 图2：本实用新型提供的分布式变容冷却系统中终端制冷单元结构示意图；
[0027] 图3：本实用新型提供的模块化数据中心设置方式1；
[0028] 图4：本实用新型提供的模块化数据中心设置方式2。
具体实施方式
[0029] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030] 本实用新型提供的分布式变容冷却系统可用于机房制冷。如图1所示，本实用新型提供的分布式冷却系统包括：制冷分配单元1、以及与制冷分配单元1连接的若干终端制冷单元2。每一个终端制冷单元2与制冷分配单元1的结合都相当于一个完整的冷却系统，终端制冷单元2用于对各终端进行制冷，所述终端包括一切发热终端,如各种服务器、
配电柜等。
[0031] 制冷分配单元1包括第一柜体101、变容压缩机102、第一换热器103、节流机构104、第一风机105。第一风机105设置在第一柜体101上，用于制冷分配单元1与其外部的空气循环，其数量可根据制冷需要设置一个或者多个。第一换热器103设置在第一柜体
101的内部，用于
对流过该第一换热器103的制冷剂进行制冷，第一换热器103可采用冷凝式换热器。如图2所示，终端制冷单元2包括第二柜体201、第二风机202、第二换热器203，第二换热器203可采用翅片式换热器或微通道式换热器。第二风机202设置在第二柜体
201上，用于终端制冷单元2与其外部的空气循环，其数量也可根据制冷需求设置一个或者多个。第二换热器203设置在第二柜体201内部，用于对终端制冷单元2内部的空气进行制冷。第一换热器103的一端与变容压缩机102的出气口连接，另一端与节流机构104连接，第二换热器203的一端通过第一管路3与变容压缩机102的进气口连接，另一端通过第二管路4与节流机构104连接。节流机构104可采用电子膨胀阀。变容压缩机102可采用数码涡旋压缩机或变频压缩机。
[0032] 制冷剂在本系统中的制冷过程为：变容压缩机102将低温低压的制冷剂
蒸汽压缩成为高温高压的制冷剂蒸汽，并通过排气口将其输送到第一换热器103。高温高压的制冷剂蒸汽经过第一换热器103时，热量经由第一换热器103散发到附近的空气中。由于第一风机105使得制冷分配单元1与其外部进行着空气循环，因此，散发的热量被不断排出制冷分配单元1，从而实现对高温高压的制冷剂蒸汽的冷却。高温高压的制冷剂蒸汽经第一换热器103冷却后变成温度及压力均有所降低的液态制冷剂，该液态制冷剂经过节流机构104后再变为低温低压的液态制冷剂，该低温低压的液态制冷剂由第二管路4分流后进入各终端制冷单元2的第二换热器203以对各终端制冷单元2内部的空气进行制冷。由于第二风机
202使得终端制冷单元2与其外部进行着空气循环，因此，制冷后的空气被不断排出终端制冷单元2，从而实现对各终端制冷单元2附近的发热终端进行降温的目的。低温低压的液态制冷剂流经第二换热器203后，由于吸收了第二换热器203附近空气的热量，经
相变换热变成了低温低压的制冷剂蒸汽，该低温低压的制冷剂蒸汽经第一管路3汇流后返回变容压缩机102进入下一个循环。
[0033] 为使本系统可以根据机房内的制冷需求自动控制制冷分配单元1的制冷量，制冷分配单元1设置有与变容压缩机102连接的第一控制器。与此同时，各终端制冷单元2上设置有与该第一控制器连接的温度传感器，用于检测各终端制冷单元2附近的环境温度。终端制冷单元2附近的环境温度代表该终端制冷单元2附近的发热终端的负荷情况，也反映了该终端制冷单元2附近的发热终端的制冷需求，因此，第一控制器可综合各终端制冷单元2附近的环境温度，根据设定的计算规则（比如取各温度传感器检测值的平均值或最大值）确定出机房实时的制冷需求，并根据该制冷需求实时调节变容压缩机102的制冷量，从而实现对制冷分配单元1的制冷量的调节。
[0034] 进一步地，第一风机105可采用变速风机，此时，第一风机105与第一控制器连接，第一控制器可根据上述实时的制冷需求实时调节第一风机105的转速，从而实现从第一风机105的
角度调节制冷分配单元1的制冷量。与此同时，第一控制器还可以与节流机构104连接，第一控制也可根据上述实时的制冷需求调节节流机构104的开度，以控制各终端制冷单元2的制冷剂供液量。这样，本系统可利用第一控制器根据机房实时的制冷需求从变容压缩机102、第一风机105、节流机构104三个方面综合调节制冷分配单元1的制冷量，从而更加灵活地控制输送到各终端制冷单元2的制冷量。
[0035] 更进一步地，各终端制冷单元2上还可设置一个与各自终端制冷单元2上的温度传感器及第二风机202连接的第二控制器，与此同时，第二风机202采用变速风机，各终端制冷单元2上的第二控制器可根据各自终端制冷单元2附近的温度值实时调节各自终端制冷单元2上的第二风机202的转速，从而实现在制冷分配单元1的总体调节下对各终端制冷单元2的制冷量进行独立调节。这样，各终端制冷单元2可根据各自附近的环境温度实现有区别的制冷量输出，以实现对局部热点进行针对性降温的目的。
[0036] 为实时掌握变容压缩机102的前后级压力，变容压缩机102的前后级还设置有与第一控制器连接的压力传感器。第一控制器可通过控制第一风机105的转速及节流机构104的开度使变容压缩机102的前后级的压力保持在预设范围内。
[0037] 本实用新型还提供了一种采用上述冷却系统的模块化数据中心。该数据中心设置在机房8内，包括若干服务器机柜5及终端制冷单元2。服务器机柜5用于放置服务器等发热终端。根据上述冷却系统的工作原理，各终端制冷单元2分布设置于各服务器机柜5之间，各终端制冷单元2可对其附近的服务器机柜5进行制冷。为提高制冷效率，具体在设置时，该数据中心可采用图3或图4两种设置方式。图3及图4中各箭头的方向代表空气流向。
[0038] 方式1：如图3所示，设置时，使各服务器机柜5上的服务器的进气口与各终端制冷单元2的出气口对应第一空间801，各服务器机柜5上的服务器的出气口与各终端制冷单元2的进气口对应第二空间802，第一空间801与第二空间802相互隔离，这样，第一空间801与第二空间802之间的空气交换必须经过各终端制冷单元2及服务器机柜5。第一空间801中的温度较低的空气通过各服务器的进气口进入各服务器，对各服务器进行降温后变为温度较高的空气从各服务器的出气口排出，进入到第二空间802，第二空间802中温度较高的空气再由各终端制冷单元2的进气口进入各终端制冷单元2进行降温，重新变成温度较低的空气，由各终端制冷单元2的出气口排出到第一空间801，进入下一个制冷循环。
[0039] 方式2如图4所示，方式2与方式1的区别在于，将各终端制冷单元2及各服务器的进气口与出气口的设置方向都进行了对调，使得各服务器机柜5上的服务器的出气口与各终端制冷单元2的进气口对应第一空间801，各服务器机柜5上的服务器的进气口与各终端制冷单元2的出气口对应第二空间802。这样，第二空间802中的温度较低的空气通过各服务器的进气口进入各服务器，对各服务器进行降温后变为温度较高的空气从各服务器的出气口排出，进入到第一空间801，第一空间801中温度较高的空气再由各终端制冷单元2的进气口进入各终端制冷单元2进行降温，重新变成温度较低的空气，由各终端制冷单元2的出气口排出到第二空间802，进入下一个制冷循环。
[0040] 进一步地，该数据中心还包括管理机柜6及配电机柜7。管理机柜6可采集整个数据中心运行温度、供电参数、视频数据等常规数据，并提供
门禁，消防、照明等管理功能，同时还可以与监控中心进行数据交互。管理机柜6为模块化数据中心提供集约化的、
可视化的数据监控和管理。配电机柜7为模块化数据中心的所有发热终端提供多路智能配电功能，多路配电保证数据中心供电的安全性、可用性，智能配电为数据中心提供参数可视化的监控管理。需要注意的是，由于各管理机柜6及配电机柜7也属于发热终端，也是被制冷的对象，因此，管理机柜6及配电机柜7的进气口需要与各服务器的进气口所对应的空间相同。
[0041] 本实用新型提供的分布式变容冷却系统中，由于每个终端制冷单元2与制冷分配单元1的结合都等效于一个完整的制冷系统，因此，将终端制冷单元2与制冷分配单元1分开使得我们可以根据实际需要，像增减功能模块一样调节终端制冷单元2的数量，从而实现对整个分布式变容冷却系统的制冷容量的调节。当数据中心的制冷需求发生变化时，我们可以快捷、灵活地调节终端制冷单元2的数量从而使分布式变容冷却系统的制冷容量适应数据中心的制冷需求。
[0042] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
