数据中心机柜控制系统及方法与流程

本发明涉及数据中心机柜，具体为数据中心机柜控制系统及方法。

背景技术：

1、随着信息技术的飞速发展，数据中心作为支撑云计算、大数据、物联网等新兴技术的重要基础设施，其规模和复杂性日益增长。数据中心内部的核心设备——服务器，承担着数据处理和信息存储的关键任务，其高效运行对数据中心的整体性能至关重要。然而，服务器在高速运算过程中会产生大量热量，若散热管理不当，会导致设备过热，不仅影响服务器的稳定性和寿命，还会增加能耗，降低数据中心的能效比。

2、传统的数据中心机柜散热设计通常依赖于热通道/冷通道布局，即将服务器机架按照一定排列方式组织，冷通道供冷空气通过，直接冷却服务器，而热通道则收集服务器散发的热空气，再通过空调系统进行冷却后重新循环利用。尽管这种设计在一定程度上解决了散热问题，但在实际操作中，由于气流管理不善，冷热空气容易发生混合，降低了散热效率，增加了能耗，同时也可能加速服务器老化，影响数据中心的正常运行和服务质量。

3、针对这一问题，业界已提出多种解决方案，例如采用智能温湿度控制系统、改进的风道设计、以及更高效的热交换设备等，旨在提高冷却效率并减少能源消耗。然而，这些解决方案往往侧重于单一技术点的优化，缺乏系统性的整体考量，难以从根本上解决冷热气流混合导致的散热效率低下问题。

4、因此，迫切需要一种数据中心机柜控制系统，该系统不仅能够有效隔绝冷热气流，避免混合现象，而且能根据服务器的实际热负荷动态调节冷却资源分配，确保散热效果的同时，实现能效的最大化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供数据中心机柜控制系统及方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

2、数据中心机柜控制系统，包括柜体，所述柜体内部后端固定有隔板，所述隔板上端安装有服务器，所述柜体内部且位于隔板左侧设有冷通道，所述柜体内部且位于隔板右侧设有热通道，所述柜体内部后端且位于最上方的所述隔板上方固定有载板，所述载板上端安装有阻隔罩，所述冷通道内部设有分流管，所述分流管右端垂直距连接有一排出气管，所述分流管上端贯穿柜体并连接有冷气进入管，所述热通道内部上端贯穿固定有热气排出管。

3、优选地，所述分流管与冷气进入管之间连接有电动t型三通阀，所述载板上端中间安装有二氧化碳灭火器，所述二氧化碳灭火器的排出端连接有连通管，所述连通管末端贯穿柜体顶端，所述连通管末端与电动t型三通阀连接。

4、优选地，所述载板下端一侧嵌入安装有烟感传感器，所述载板上端一侧固定安装有控制器，所述烟感传感器与控制器信号连接，所述控制器与电动t型三通阀信号连接。

5、优选地，所述载板上端左右两侧均固定有导轨，所述阻隔罩下端左右两侧均开有导槽，所述导轨与导槽滑动连接。

6、优选地，所述阻隔罩上下两端和后端的左右两侧均嵌入固定有密封垫，后端的所述密封垫与柜体内壁后端紧贴，上端的所述密封垫与柜体内壁上端紧贴，下端的所述密封垫与载板上端紧贴。

7、优选地，所述载板前端转动连接有t型转轴，所述t型转轴前端面与载板前端面位于同一平面，所述t型转轴前端固定有旋钮，所述旋钮前端设有凸条，所述旋钮表面固定有阻挡条，所述阻挡条位于阻隔罩前方并与阻隔罩紧贴。

8、优选地，所述t型转轴左右两侧设有开设在载板中的弹簧槽，所述弹簧槽槽底固定有弹簧，所述弹簧另一端固定有阻尼块，所述阻尼块与t型转轴表面紧贴。

9、优选地，设定冷气进入管与热气排出管的截面积比为a_cold:a_hot，以确保冷热气流的流动速度比与服务器的散热需求相匹配；可以通过计算服务器的热负荷q_server、冷通道的空气流量v_cold与热通道的空气流量v_hot，以及空气的比热容cp和温度差δt，建立数学模型优化气流比，来设定冷气进入管与热气排出管的截面积比为a_cold:a_hot。

10、优选地，通过计算服务器的热负荷q_server、冷通道的空气流量v_cold与热通道的空气流量v_hot，以及空气的比热容cp和温度差δt，建立数学模型优化气流比，来设定冷气进入管(8)与热气排出管(10)的截面积比为a_cold:a_hot，具体包括：

11、首先，基于服务器的实际功率p_server和设备效率η，计算服务器的热负荷q_server，公式为qserver＝pserver×(1-η)，热负荷评估包括服务器的平均功率消耗及峰值功率波动；

12、依据冷通道与热通道的设计，通过伯努利方程结合连续性方程，确定冷气进入管和热气排出管的空气流量；

13、空气的比热容取值为1.005kj/(kg·k)；

14、计算冷热通道之间的平均温差，作为评估热交换效率的关键参数，确定δt；构建数学模型以优化冷热气流比例，如下公式：

15、其中，qhot为服务器产生的总热量，thot和tcold分别为热通道出口和冷通道入口的温度，acold和ahot分别为冷气进入管和热气排出管的有效截面积；基于上述数学模型，调整冷气进入管(8)和热气排出管(10)的实际尺寸，以实现计算得出的最优截面积比。

16、本技术还公开数据中心机柜控制方法，包括：

17、组装柜体(1)，固定隔板(2)，并在隔板(2)上端安装服务器(3)；

18、设置冷通道与热通道，确保隔板(2)左侧为冷通道，右侧为热通道，且在最上方的隔板(2)上方固定载板(4)；

19、在载板(4)上安装阻隔罩(11)，冷通道内部安装分流管(5)，并将分流管(5)右端连接到排出气管(6)；

20、连接冷气进入管(8)与热气排出管(10)，确保冷气进入系统与热气排出系统的通畅；

21、安装电动t型三通阀(7)、二氧化碳灭火器(15)、烟感传感器(16)、控制器(17)完成系统硬件安装；

22、收集服务器(3)在不同工作状态下的热负荷数据，基于热负荷、冷通道与热通道的设计参数，以及空气比热容和预期温差，利用伯努利方程和连续性方程计算冷气进入管(8)和热气排出管(10)的最佳截面积比；

23、根据计算结果，调整冷气进入管(8)与热气排出管(10)的实际尺寸，以达到最优的冷热气流比例，确保高效散热。

24、有益效果：该数据中心机柜控制系统，通过在柜体内部上方设置阻隔罩，可以起到冷通道上方进气侧与热通道上方出气侧之间的隔断作用，这样冷空气从冷通道上方进入柜体内部后，需要经过服务器才能进入热通道，最后从热通道上方排出，这样就可防止冷通道中热通道的热气进入出现冷热空气混合的情况，提高了对服务器的散热性，另外通过在载板上方且位于阻隔罩内侧设置二氧化碳灭火器，可以当柜体内部着火的时候，通过烟感传感器感应到着火产生的烟雾，之后控制器控制电动t型三通阀使分流管与连通管相通，这样二氧化碳灭火器内的二氧化碳就可沿着连通管进入分流管，最后从出气管喷入柜体内部进行自动灭火，从而提高了安全性，高效散热性能：通过在柜体上方设置阻隔罩，有效隔绝冷热气流，避免了冷热空气混合，确保冷空气必须经过服务器进行热交换后才进入热通道，从而最大化服务器的散热效果，减少了服务器过热的风险，延长了设备使用寿命，同时降低了能耗，提高了数据中心的整体能效。智能化气流管理：通过动态计算服务器热负荷、冷热通道气流特性，并基于物理模型优化冷气进入管与热气排出管的截面积比，实现了冷热气流的精准控制，确保了气流比例与服务器散热需求的精确匹配，提升了散热系统的智能化水平和自适应能力。