设备散热系统及设备散热方法与流程

1.本发明涉及设备散热技术领域，尤其涉及一种设备散热系统及设备散热方法。


背景技术：

2.it设备运行过程中需要散热，为便于it设备散热，数据机房内布局有冷、热通道，通常it设备的进风口朝向冷通道，出风口朝向热通道，it设备从冷通道吸入冷空气，冷空气对it设备内部元器件冷却后温度升高成为热空气，热空气通过出风口排至热通道。但实际应用过程中，由于it设备、机柜等的设计和安装等原因，常常出现it设备气流反向的情况，也就是进风口朝向热通道，出风口朝向冷通道，it设备从热通道内吸入热空气，再将更热的空气排至冷通道，这样it设备的散热就会出现问题，出现“出风温度过高”报警，it设备可能宕机，it设备可以是待散热设备。因此，如何在待散热设备出现气流反向的情况时，有效地对待散热设备进行散热，成为一个亟待解决的问题。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供了一种设备散热系统及设备散热方法，旨在解决如何在it设备出现气流反向的情况时，有效地对it设备进行散热的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种设备散热系统，所述设备散热系统包括：主风管和若干个支风管；
6.所述主风管，用于基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动；
7.所述支风管，用于将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对所述待散热设备进行散热。
8.可选地，所述设备散热系统还包括：手动调节阀；
9.所述手动调节阀位于所述支风管上；
10.所述手动调节阀，用于调节所述支风管对应的风量。
11.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种设备散热方法，所述设备散热方法包括以下步骤：
12.确定所述支风管对应的支风管风量和支风管尺寸；
13.确定所述主风管对应的主风管风量和主风管尺寸；
14.根据所述支风管风量、所述支风管尺寸、所述主风管风量以及所述主风管尺寸对所述待散热设备进行散热。
15.可选地，所述确定所述支风管对应的支风管风量的步骤，具体包括：
16.获取所述支风管对应的待散热设备的运行功率，并获取所述待散热设备的进风口和出风口之间的温度差；
17.根据所述运行功率和所述温度差确定所述支风管对应的支风管风量。
18.可选地，所述确定所述主风管对应的主风管风量的步骤，具体包括：
19.获取各支风管对应的支风管风量；
20.根据所述各支风管对应的支风管风量确定所述主风管对应的主风管风量。
21.可选地，所述确定所述支风管对应的支风管尺寸的步骤，具体包括：
22.获取所述支风管对应的支风管风量和所述支风管对应的送风口风速；
23.根据所述支风管风量和所述送风口风速确定所述支风管对应的截面积；
24.根据所述截面积确定所述支风管对应的支风管尺寸。
25.可选地，所述确定所述主风管对应的主风管尺寸的步骤，具体包括：
26.获取所述主风管对应的主风管风速和主风管风量；
27.根据所述主风管风速和所述主风管风量确定所述主风管对应的当量直径；
28.根据所述当量直径确定所述主风管对应的主风管尺寸。
29.可选地，所述根据所述当量直径确定所述主风管对应的主风管尺寸的步骤之后，还包括：
30.根据所述主风管风速和所述主风管风量确定单位长度摩擦压力损失；
31.根据所述单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失；
32.根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失确定目标压力损失，并根据所述目标压力损失判断所述主风管尺寸是否合适。
33.可选地，所述根据所述单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失的步骤，具体包括：
34.确定所述主风管与各支风管之间的距离集合，并确定所述距离集合中的最远距离；
35.确定摩擦压力损失和局部压力损失之间的损失比值；
36.根据所述最远距离、所述单位长度摩擦压力损失以及所述损失比值确定所述摩擦压力损失和所述局部压力损失。
37.可选地，所述根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失确定目标压力损失，并根据所述目标压力损失判断所述主风管尺寸是否合适的步骤，具体包括：
38.根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失之和确定目标压力损失；
39.在所述目标压力损失小于或等于所述地板下静压时，判定所述主风管尺寸合适；
40.在所述目标压力损失大于所述地板下静压时，判定所述主风管尺寸不合适。
41.在本发明中，设备散热系统包括：主风管和若干个支风管，本发明通过主风管基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动，然后通过支风管将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热。本发明通过主风管基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动，利用地板下静压作为冷空气流动的动力，无需风机驱动，无需额外的制冷能耗，然后通过支风管将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热，从而能够在待散热设备出现气流反向的情况时，有效地对待散热设备进行散热，并且通过支风管直接将冷空气送入对应的待散热设备的进风口，运行稳定可靠。
附图说明
42.图1是本发明设备散热系统的结构示意图；
43.图2为本发明设备散热方法的流程示意图。
44.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
45.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
46.参照图1，图1为本发明设备散热系统的结构示意图。
47.在本实施例中，所述设备散热系统包括：主风管和若干个支风管；
48.可理解的是，本实施例中的设备散热系统可包括主风管和若干个支风管，支风管数量可根据需要解决散热问题的设备分布的机柜数量来决定，例如，机柜数量为5时，支风管的数量也可为5，每一个机柜可对应多台待散热设备，本实施例可应用于it设备的散热，图1以5个支风管为例进行说明。
49.所述主风管，用于基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动；
50.应理解的是，主风管的进风口可伸入地板下，从地板下引风，利用地板下空气的静压提供的动力驱动冷空气在主风管内流动。地板下静压可设置为15帕、16帕等，具体可根据实际情况进行设置，本实施例对此不做具体限制。
51.所述支风管，用于将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对所述待散热设备进行散热。
52.可理解的是，在主风管内进行冷空气的流动时，可通过支风管将冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热。
53.进一步地，为了有效地对支风管风量进行调节，在本实施例中，所述设备散热系统还包括：手动调节阀；所述手动调节阀位于所述支风管上；所述手动调节阀，用于调节所述支风管对应的风量。
54.应理解的是，每个支风管上可设置一个手动调节阀，用于调节支风管对应的风量，即支风管向待散热设备的进风口的送风量，还可以关闭对应的支风管。对于主风管前端的支风管，由于风阻较小，可以获得更多的风量，而对于主风管末端的支风管，由于风阻较大，获得的风量相对较少，这时可以通过调小前端的支风管风阀开度、调大末端的支风管风阀开度来保证末端支风管的风量。
55.在本实施例中，设备散热系统包括：主风管和若干个支风管，本发明通过主风管基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动，然后通过支风管将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热。本实施例通过主风管基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动，利用地板下静压作为冷空气流动的动力，无需风机驱动，无需额外的制冷能耗，然后通过支风管将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热，从而能够在待散热设备出现气流反向的情况时，有效地对待散热设备进行散热，并且通过支风管直接将冷空气送入对应的待散热设备的进风口，运行稳定可靠。
56.基于上述设备散热系统，本发明实施例提供了一种设备散热方法，参照图2，图2为本发明设备散热方法的流程示意图。
57.本实施例中，所述设备散热方法包括以下步骤：
58.步骤s10：确定所述支风管对应的支风管风量和支风管尺寸；
59.应理解的是，支风管风量是指支风管向待散热设备的进风口送入的风量，支风管
尺寸是指支风管对应的截面尺寸，本实施例中的支风管可为矩形，支风管尺寸可以包括支风管的长和宽。
60.进一步地，为了精确确定支风管风量，在本实施例中，所述确定所述支风管对应的支风管风量的步骤，具体包括：获取所述支风管对应的待散热设备的运行功率，并获取所述待散热设备的进风口和出风口之间的温度差；根据所述运行功率和所述温度差确定所述支风管对应的支风管风量。
61.可理解的是，每一支风管可对应一台机柜，每一机柜可对应多台待散热设备，可确定支风管对应的多台待散热设备的运行功率，还可确定待散热设备的进风口和出风口之间的温度差，并根据运行功率之和以及温度差确定支风管对应的支风管风量，具体可通过以下公式确定支风管风量：式中，m表示支风管风量，q表示支风管对应的待散热设备的运行功率之和，δt表示待散热设备的进风口和出风口之间的温度差，c为空气的比热容。
62.在具体实现中，例如，一支风管对应一台机柜，该机柜有3台待散热设备需要进行散热，每台待散热设备的运行功率为0.22kw，3台待散热设备的运行功率之和为0.66kw，即q＝0.66kw，假设待散热设备的进风口和出风口之间的温度差δt＝12℃，可算出m＝0.054kg/s，转换为体积流量是152m3/h。
63.进一步地，为了精确确定支风管尺寸，在本实施例中，所述确定所述支风管对应的支风管尺寸的步骤，具体包括：获取所述支风管对应的支风管风量和所述支风管对应的送风口风速；根据所述支风管风量和所述送风口风速确定所述支风管对应的截面积；根据所述截面积确定所述支风管对应的支风管尺寸。
64.应理解的是，可通过以下公式确定支风管对应的截面积：s＝m/v，式中，s表示支风管对应的截面积，m表示支风管风量，v表示支风管对应的送风口风速。
65.可理解的是，可根据截面积确定支风管对应的支风管尺寸，具体地，支风管风量和送风口风速可能在一个范围内变化，得到的支风管对应的截面积也是一个范围内的值，可确定得到的所有截面积的中间值，然后根据该中间值确定支风管尺寸。例如，计算的截面积在0.017-0.021平方米的范围内，可以取该范围内的中间值0.019，然后从常用风管尺寸中选取支风管尺寸，支风管尺寸对应的支风管面积需要接近上述截面积，得到支风管尺寸为200*100mm、100*200mm等，本实施例对此不做具体限制。
66.在具体实现中，支风管送风直接送至对应待散热设备的进风口，一般待散热设备对进风口风速没有特殊要求，送风口风速主要考虑对本机柜其他服务器散热的影响。送风口冷气流速度是垂直向下的，其他服务器散热气流是水平向外的，如果垂直向下的风速太大，会影响其他服务器热空气的散发，一般要求支风管送风口出来的气流速度到达其他服务器时不大于服务器的出风风速，根据这个条件，通过测试来确定送风口风速，例如，本实施例实测服务器散热出风风速为2.5～4m/s，则支风管送风口风速可以在2.0～2.5m/s。
67.步骤s20：确定所述主风管对应的主风管风量和主风管尺寸；
68.应理解的是，主风管风量是指主风管向各支风管送入的风量之和，主风管尺寸是指主风管对应的截面尺寸，本实施例中的主风管可为矩形，主风管尺寸可以包括主风管的长和宽。
69.进一步地，为了精确确定主风管风量，在本实施例中，所述确定所述主风管对应的主风管风量的步骤，具体包括：获取各支风管对应的支风管风量；根据所述各支风管对应的支风管风量确定所述主风管对应的主风管风量。
70.可理解的是，主风管风量为各支风管风量之和，例如，一主风管对应5个支风管，每个支风管风量均为0.054kg/s，则主风管风量为0.27kg/s，转换为体积流量为760m3/h。
71.进一步地，为了精确确定主风管尺寸，在本实施例中，所述确定所述主风管对应的主风管尺寸的步骤，具体包括：获取所述主风管对应的主风管风速和主风管风量；根据所述主风管风速和所述主风管风量确定所述主风管对应的当量直径；根据所述当量直径确定所述主风管对应的主风管尺寸。
72.应理解的是，主风管风量可根据上述方式获得，然后根据主风管风速和主风管风量确定主风管对应的当量直径，具体可预先设置主风管风速、主风管风量、当量直径之间的映射关系，因此可通过映射关系查找到主风管风速和主风管风量对应的当量直径，例如，主风管风速为4m/s，风量为760m3/h，可根据映射关系确定对应的当量直径为260mm。
73.在具体实现中，可根据当量直径确定主风管对应的主风管尺寸，具体可通过以下公式确定主风管尺寸：
[0074][0075]
式中，d表示当量直径，a、b表示主风管的长和宽，从常用风管尺寸中选取主风管尺寸，代入上述公式中，计算得到的当量直径和查找到的当量直径接近即可。例如，当量直径为260mm，主风管尺寸可以是300*200mm。
[0076]
进一步地，为了有效地判断主风管尺寸是否合适，在本实施例中，所述根据所述当量直径确定所述主风管对应的主风管尺寸的步骤之后，还包括：根据所述主风管风速和所述主风管风量确定单位长度摩擦压力损失；根据所述单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失；根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失确定目标压力损失，并根据所述目标压力损失判断所述主风管尺寸是否合适。
[0077]
可理解的是，可预先设置主风管风速、主风管风量以及单位长度摩擦压力损失之间的映射关系，即可在已知主风管风速和主风管风量时，根据该映射关系确定单位长度摩擦压力损失，例如，主风管为4m/s，风量为760m3/h，可根据映射关系确定对应的单位长度摩擦压力损失为0.8pa/m。
[0078]
应理解的是，摩擦压力损失是指空气在风管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，局部压力损失是指空气流经如阀口、弯道、通流截面积变化等局部阻力处所引起的压力损失，具体可根据单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失，摩擦压力损失和局部压力损失之和为目标压力损失，然后根据目标压力损失判断主风管尺寸是否合适，即上述根据当量直径计算得到的主风管尺寸是否合适。
[0079]
进一步地，为了精确确定摩擦压力损失和局部压力损失，在本实施例中，所述根据所述单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失的步骤，具体包括：确定所述主风管与各支风管之间的距离集合，并确定所述距离集合中的最远距离；确定摩擦压力损失和局部压力损失之间的损失比值；根据所述最远距离、所述单位长度摩擦压力损失以及所述损失比值确定所述摩擦压力损失和所述局部压力损失。
[0080]
可理解的是，距离集合中可包括主风管的起始处与各支风管之间的距离，例如图1中的主风管的最底端可作为主风管的起始处。最远距离为距离集合中的最大值，损失比值是指摩擦压力损失和局部压力损失之间的比值，在已知摩擦压力损失和损失比值时，可得到局部压力损失。
[0081]
在具体实现中，可根据最远距离和单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失，再根据摩擦压力损失和损失比值确定局部压力损失。例如，单位长度摩擦压力损失为0.8pa/m，最远距离为9.7米，则摩擦压力损失为9.7*0.8＝7.76，假设损失比值为1:1，则局部压力损失也为7.76。
[0082]
进一步地，为了有效地判断主风管尺寸是否合适，在本实施例中，所述根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失确定目标压力损失，并根据所述目标压力损失判断所述主风管尺寸是否合适的步骤，具体包括：根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失之和确定目标压力损失；在所述目标压力损失小于或等于所述地板下静压时，判定所述主风管尺寸合适；在所述目标压力损失大于所述地板下静压时，判定所述主风管尺寸不合适。
[0083]
可理解的是，目标压力损失为摩擦压力损失和局部压力损失之和，然后根据目标压力损失和地板下静压判断主风管尺寸是否合适，在目标压力损失小于或等于地板下静压时，判定主风管尺寸合适；在目标压力损失大于地板下静压时，判定主风管尺寸不合适，例如，地板下静压为16pa，目标压力损失为7.76+7.76＝15.52pa，则判定上述得到的主风管尺寸300*200mm是合适的。
[0084]
步骤s30：根据所述支风管风量、所述支风管尺寸、所述主风管风量以及所述主风管尺寸对所述待散热设备进行散热。
[0085]
在具体实现中，可根据支风管风量和支风管尺寸对各个支风管进行设置，并根据主风管风量和主风管尺寸对主风管进行设置，从而通过主风管和若干个支风管对待散热设备进行散热。
[0086]
具体地，参照表1，表1为通过上述设备散热方法进行待散热设备的散热前后出风温度，可见，待散热设备的出风温度下降的较明显。
[0087]
表1：
[0088]
设备编号散热前出风温度(℃)散热后出风温度(℃)温降(℃)a58508b56488c57489d57489e584711f564610g58499
[0089]
本实施例通过确定支风管对应的支风管风量和支风管尺寸，然后确定主风管对应的主风管风量和主风管尺寸，再根据支风管风量、支风管尺寸、主风管风量以及主风管尺寸对待散热设备进行散热。本实施例能够根据支风管风量和支风管尺寸对各支风管进行设置，并根据主风管风量和主风管尺寸对主风管进行设置，从而通过设置完成的主风管和若干个支风管对待散热设备进行散热，从而能够在待散热设备出现气流反向的情况时，有效
地对待散热设备进行散热。
[0090]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0091]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0092]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0093]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种设备散热系统，其特征在于，所述设备散热系统包括：主风管和若干个支风管；所述主风管，用于基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动；所述支风管，用于将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对所述待散热设备进行散热。2.如权利要求1所述的设备散热系统，其特征在于，所述设备散热系统还包括：手动调节阀；所述手动调节阀位于所述支风管上；所述手动调节阀，用于调节所述支风管对应的风量。3.一种设备散热方法，其特征在于，所述设备散热方法应用于如权利要求1或2所述的设备散热系统，所述设备散热方法包括以下步骤：确定所述支风管对应的支风管风量和支风管尺寸；确定所述主风管对应的主风管风量和主风管尺寸；根据所述支风管风量、所述支风管尺寸、所述主风管风量以及所述主风管尺寸对所述待散热设备进行散热。4.如权利要求3所述的设备散热方法，其特征在于，所述确定所述支风管对应的支风管风量的步骤，具体包括：获取所述支风管对应的待散热设备的运行功率，并获取所述待散热设备的进风口和出风口之间的温度差；根据所述运行功率和所述温度差确定所述支风管对应的支风管风量。5.如权利要求4所述的设备散热方法，其特征在于，所述确定所述主风管对应的主风管风量的步骤，具体包括：获取各支风管对应的支风管风量；根据所述各支风管对应的支风管风量确定所述主风管对应的主风管风量。6.如权利要求3所述的设备散热方法，其特征在于，所述确定所述支风管对应的支风管尺寸的步骤，具体包括：获取所述支风管对应的支风管风量和所述支风管对应的送风口风速；根据所述支风管风量和所述送风口风速确定所述支风管对应的截面积；根据所述截面积确定所述支风管对应的支风管尺寸。7.如权利要求3所述的设备散热方法，其特征在于，所述确定所述主风管对应的主风管尺寸的步骤，具体包括：获取所述主风管对应的主风管风速和主风管风量；根据所述主风管风速和所述主风管风量确定所述主风管对应的当量直径；根据所述当量直径确定所述主风管对应的主风管尺寸。8.如权利要求7所述的设备散热方法，其特征在于，所述根据所述当量直径确定所述主风管对应的主风管尺寸的步骤之后，还包括：根据所述主风管风速和所述主风管风量确定单位长度摩擦压力损失；根据所述单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失；根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失确定目标压力损失，并根据所述目标压力损失判断所述主风管尺寸是否合适。
9.如权利要求8所述的设备散热方法，其特征在于，所述根据所述单位长度摩擦压力损失确定摩擦压力损失和局部压力损失的步骤，具体包括：确定所述主风管与各支风管之间的距离集合，并确定所述距离集合中的最远距离；确定摩擦压力损失和局部压力损失之间的损失比值；根据所述最远距离、所述单位长度摩擦压力损失以及所述损失比值确定所述摩擦压力损失和所述局部压力损失。10.如权利要求8所述的设备散热方法，其特征在于，所述根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失确定目标压力损失，并根据所述目标压力损失判断所述主风管尺寸是否合适的步骤，具体包括：根据所述摩擦压力损失和所述局部压力损失之和确定目标压力损失；在所述目标压力损失小于或等于所述地板下静压时，判定所述主风管尺寸合适；在所述目标压力损失大于所述地板下静压时，判定所述主风管尺寸不合适。

技术总结
本发明公开了一种设备散热系统及设备散热方法。在本发明中，设备散热系统包括：主风管和若干个支风管，本发明通过主风管基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动，然后通过支风管将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热。本发明通过主风管基于地板下静压提供的动力进行冷空气的流动，利用地板下静压作为冷空气流动的动力，无需风机驱动，无需额外的制冷能耗，然后通过支风管将所述冷空气送入对应的待散热设备的进风口，以对待散热设备进行散热，从而能够在待散热设备出现气流反向的情况时，有效地对待散热设备进行散热，并且通过支风管直接将冷空气送入对应的待散热设备的进风口，运行稳定可靠。靠。靠。


技术研发人员：吴浩 钟祝君 李志成 张彦军
受保护的技术使用者：招商银行股份有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/10/19