CN103535122A - 一种集装箱数据中心系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供集装箱数据中心系统，包括：盛液设备柜、热交换器、管道；盛液设备柜用于存放不导电工质和浸没于不导电工质中的电子设备，不导电工质用于吸收电子设备的热量，管道用于把不导电工质输送到热交换器，热交换器用于使用气体或液体对不导电工质冷却，管道还用于把冷却后的不导电工质从热交换器输送到盛液设备柜。本发明降低了现有数据中心冷却系统的冷却能耗；采用不导电工质冷却电子设备，提高了冷却系统的冷却效果。

Description

技术领域

本发明涉及通信领域， 具体涉及一种集装箱数据中心系统和冷却方法。 背景技术

近年来随着通信和信息产业的大力发展， 尤其是云计算的出现， 数据中 心呈现出大规模发展的态势。 集装箱式数据中心的出现， 正适应了市场对 于数据中心的需求， 近几年使用的越来越多。 与传统数据中心不同， 集装 箱数据中心采用工厂预安装制冷、 供电等基础设备， 现场免调试， 上电即 用； 可以在需要的地方快捷部署， 建设成本显著降低， 部署建设周期也大 幅缩短。

目前的集装箱数据中心多采用拒级液冷技术。 设备机拒内的信息与通信 技术 ( information and communication technology , ICT )设备产生大量的热 量， 冷空气吸收 ICT设备产生的热量后温度升高成为热空气， 热空气进入热 通道。 随后， 热通道内的热空气进入侧装的液冷拒， 在液冷拒内， 热空气 与冷水（或者其它液体冷源）进行热交换， 热空气的温度降低成为冷空气， 冷空气随后进入冷通道。 还有一些模块化数据中心所采用的拒级液冷形式 可能不同， 但是原理上都一样， 服务器等 ICT设备采用空气冷却， 冷空气吸 收 ICT设备产生的热量后成为热空气， 热空气由空气-液热交换器进行冷却 后温度降低成为冷空气。

空气-液热交换器中的液体通常有冷水系统提供， 冷水系统通常由冷水 机组（chiller ), 泵、 必要的热交换器、 管路和控制系统等组成。 冷水系统 可以是传统的大型冷冻水系统， 也可以是单独的一个集装箱， 甚至可以与 ICT设备置于同一集装箱内。

在现有的集装箱数据中心中， 空气冷却的热密度低； 而且为了驱动空 气通常需要安装风扇， 风扇的能耗高， 且会带来噪音等一系列问题。 另外 现有的集装箱数据中心需要冷水系统或者空调系统提供冷源， 冷源系统中 的冷水机 ( chiller )或者空调需要消耗大量的电能。 发明内容

本发明实施例提供了一种集装箱数据系统和冷却方法。

本发明实施例提供的集装箱数据中心系统包括：盛液设备拒、热交换器、 管道； 所述盛液设备拒用于存放不导电工质以及浸没于所述不导电工质中 的电子设备， 所述不导电工质用于吸收所述电子设备的热量， 所述管道用 于把吸收电子设备的热量后的不导电工质从所述盛液设备拒输送到所述热 交换器， 所述热交换器用于使用气体或液体对所述不导电工质冷却， 所述 管道还用于把冷却后的不导电工质从所述热交换器输送到所述盛液设备 拒。

本发明实施例提供的集装箱数据中心冷却方法， 用于对集装箱数据中心 的电子设备冷却， 所述方法包括： 使用不导电工质吸收电子设备的热量， 所述电子设备浸没于盛液设备拒中的不导电工质中； 通过管道把吸收电子 设备的热量后的不导电工质盛液输送到热交换器； 使用气体在热交换器对 所述不导电工质冷却； 通过管道把冷却后的不导电工质输送到盛液设备拒。

本发明实施例提供了一种集装箱数据中心系统和冷却方法， 减少了现 有系统中通过使用气体冷却设备的设备拒中放置的风扇， 降低了数据中心 冷却系统的冷却能耗； 采用不导电工质冷却电子设备， 提高了冷却系统的 冷却效果。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一筒单地介绍， 显而易见， 下面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明集装箱数据中心系统一个实施例的结构图；

图 2为本发明集装箱数据中心的冷却方法一个实施例的流程图。 具体实 式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本 发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描 述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前 提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种数据中心集装箱 109的冷却系统。 请参考图 1 , 图 1提供了本发明的一个实施例结构示意图。所述系统包括：盛液设备拒 101 ( Tank ), 热交换器 103 ( Liquid-air heat exchanger ), 管道 105; 所述盛液设 备拒 101用于存放不导电工质以及浸没于不导电工质中的电子设备， 所述不 导电工质用于吸收电子设备的热量， 所述管道用于把吸收电子设备的热量 后的不导电工质从所述盛液设备拒 101输送到所述热交换器 103 , 所述热交 换器 103用于使用气体或液体对所述不导电工质冷却， 所述管道 105还用于 把冷却后的不导电工质从所述热交换器 103输送到所述盛液设备拒 101。

本实施例中，盛液设备拒 101为 2000(W)*600(D)*1100(H)的箱体，所述箱 体的盖子被打开后， 电子设备可以直接从下往上被拔出来。 为了操作方便， 盛液设备拒 101的上部预留一定的操作空间。 盛液设备拒的尺寸和形式可以 多种多样， 维护时电子设备从盛液设备拒 101内取出或者放入的方式也可以 多种多样。

在本发明的实施例中， 电子设备部分或者全部浸没于盛液设备拒 101内， 由盛液设备拒内的不导电工质对电子设备进行散热。 被加热的液体通过管 道 105输送到热交换器 103进行降温， 降温后再通过所述管道返回盛液设备 拒 101。

本发明实施例所述的不导电工质有多种选择， 包括变压器油、 硅油等液 体。

在本发明的一个实施例中， 热交换器 103中的冷源 （air ) 为外界空气， 外界空气流经热交换器 103后成为热空气， 热空气被全部或者部分排到大气 中。 热交换器侧面还设有一排风扇 107 , 用于驱动空气进入所述热交换器； 所述热交换器用于使用气体或液体对所述不导电工质冷却包括： 用于使用 所述风扇驱动的空气对所述不导电工质冷却。 所述空气可以是外界空气。

本实施例中， 在集装箱 109两个侧壁的相应部分设有开孔（未标号）， 外 界空气通过所述开孔后由风扇驱动进入热交换器 103 , 在热交换器 103内空 气温度升高成为热空气， 热空气被部分或者全部通过开孔排到大气环境中。 空气的流动阻力通过风机进行克服。

对于温度酷热地区或者夏季炎热时间， 可以采用辅助冷源系统。 在本发 明的另一个实施例中， 热交换器 103侧面还设有空调， 用于生成冷气进入所 述热交换器； 所述热交换器 103用于使用气体或液体对所述不导电工质冷却 包括： 用于使用所述空调生成的冷气对所述不导电工质冷却。 所述空调的 安装位置不限于热交换器侧面， 可以安装于其他位置再通过管道把冷气输 送到热交换器 103。

在本发明的又一个实施例中， 热交换器 103侧面还设有冷水机， 用于产 生冷冻水进入所述热交换器； 所述热交换器 103用于使用气体或液体对所述 不导电工质冷却包括： 用于使用所述风扇产生的冷冻水对所述不导电工质 冷却。 所述冷水机的安装位置不限于热交换器侧面， 可以安装于其他位置 再通过管道把冷气输送到热交换器 103。

为了保持热交换器的清洁并保证换热效率， 本发明的一个实施例还安装 空气过滤装置和除尘装置， 对进入热交换器 103的外界空气分别进行过滤与 除尘处理。 本发明的另一个实施例安装了空气含尘检测系统和自动除尘系 统。

在本发明的一个实施例中， 空气的流向为从集装箱宽度方向相同的方向 的一侧到另一侧。 因此在多个集装箱同时使用时， 空气流向能够形成冷热 通道。 在上述情况中， 若一个集装箱放在另外一个集装箱的上面， 不会影 响空气的流动， 集装箱可以堆叠使用。 空气的流向也可以采用其它的形式， 比如从集装箱长度方向相同的方向的一侧到另一侧。

所述盛液设备拒分两排放置在所述集装箱 109内， 两排盛液设备拒之间 有用于设备安装和维护的过道， 所述热交换器位于所述集装箱上部。

在本发明的实施例中， 盛液设备拒 101在集装箱内纵向排成两排， 两排 盛液设备拒之间是过道， 方便安装和维护。 盛液设备拒紧贴集装箱的侧壁， 或距离集装箱的侧壁间预留了一段用于管道的距离。 在本发明的一个集装 箱实施例中， 盛液设备拒与集装箱的侧壁距离为 150mm , 盛液设备拒深 600mm, 过道宽度 900mm。 对于大多数情况， 900mm的维护空间已经够用。 当然， 盛液设备拒在集装箱内的布局可以有多种方式， 比如横向排列， 比 如纵向单排， 再比如盛液设备拒堆叠。

热交换器的布置形式可以多种多样， 在本发明的另一个实施例中， 热交 换器位于集装箱的底部， 而盛液设备拒位于集装箱的上部， 盛液设备拒的 支撑可以采用类似于传统数据中心的架空地板的支撑系统。 此外， 盛液设 备拒和热交换器的对应关系可以是一对一， 也可以是一对多或者多对一。

上述实施例中的所述管道 105也可以有多种布置方式， 比如各盛液设备 拒的支路汇总到集液器（manifold )后再分支到各热交换器， 在此不——列 举。 若盛液设备拒的数目为 N, 管道可以采用 N + 1备份的方式， 对于某些 不导电液体， 在集装箱数据中心生命周期内可能需要更换， 所以管路内可 以预留有更换不导电液体所需要的备份管路。

本发明实施例还包括泵（pump ), 用于克服不导电液体的流动阻力。 本发明提供了一种数据中心集装箱的冷却方法， 其特征在于， 所述方法 包括：

S201使用不导电工质吸收电子设备的热量， 所述电子设备浸没于盛液设 备拒中的不导电工质中；

S203通过管道把吸收电子设备的热量后的不导电工质从盛液设备拒输 送到热交换器；

S205使用气体或液体在热交换器对所述不导电工质冷却；

S207通过管道^ 冷却后的不导电工质输送到盛液设备拒。

所述集装箱数据中心包括： 盛液设备拒、 热交换器、 管道。

所述使用气体或液体在热交换器对所述不导电工质冷却包括： 使用风扇 驱动的空气、 空调产生的冷气、 或冷冻水在热交换器对所述不导电工质冷 却。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图， 附图中 的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描 述进行分布于实施例的装置中， 也可以进行相应变化位于不同于本实施例 的一个或多个装置中。 上述实施例的模块可以合并为一个模块， 也可以进 一步拆分成多个子模块。 最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对 其限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通 技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1. 权利要求

   1. 一种集装箱数据中心系统， 其特征在于， 所述系统包括： 盛液设备拒、 热交换器、 管道； 所述盛液设备拒用于存放不导电工质以及浸没于所 述不导电工质中的电子设备， 所述不导电工质用于吸收所述电子设备 的热量， 所述管道用于把吸收电子设备的热量后的不导电工质从所述 盛液设备拒输送到所述热交换器， 所述热交换器用于使用气体或液体 对所述不导电工质冷却， 所述管道还用于^ 冷却后的不导电工质从所 述热交换器输送到所述盛液设备拒。

   2. 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述盛液设备拒分两排放置 在所述集装箱内， 两排盛液设备拒之间有用于安装和维护的过道， 所 述热交换器位于所述集装箱上部。

   3. 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述热交换器侧面还设有一 排风扇， 用于驱动空气进入所述热交换器； 所述热交换器用于使用所 述风扇驱动的空气对所述不导电工质冷却。

   4. 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述热交换器侧面还设有一 排空调， 用于生成冷气进入所述热交换器； 所述热交换器用于使用所 述空调生成的冷气对所述不导电工质冷却。

   5. 根据权利要求 1所述的系统， 其特征在于， 所述热交换器侧面还设有一 排冷水机， 用于产生冷冻水进入所述热交换器； 所述热交换器用于使 用所述冷水机产生的冷冻水对所述不导电工质冷却。

   6. 根据权利要求 1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述不导电工质包括 变压器油或硅油。

   7. 一种集装箱数据中心的冷却方法， 用于对集装箱数据中心的电子设备冷 却， 其特征在于， 所述方法包括： 使用不导电工质吸收电子设备的热量， 所述电子设备浸没于盛液设备 拒中的不导电工质中；

   通过管道把吸收电子设备的热量后的不导电工质从盛液设备拒输送 到热交换器；

   使用气体或液体在热交换器对所述不导电工质冷却；

   通过管道^ 冷却后的不导电工质输送到盛液设备拒。

   8. 根据权利要求 7所述的方法， 其特征在于， 所述不导电工质包括变压器 油或石圭油。

   9. 根据权利要求 7或 8所述的方法， 其特征在于， 所述使用气体或液体在 热交换器对所述不导电工质冷却包括： 使用风扇驱动的空气、 空调产 生的冷气、 或冷水机产生的冷冻水在热交换器对所述不导电工质冷 却。

   10.根据权利要求 7或 8所述的方法， 其特征在于， 所述热交换器安装于集装 箱内的顶部区域， 所述盛液设备拒安放于集装箱内的底部区域。