CN106358419A - 模块化数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模块化数据中心，该模块化数据中心包括并行间隔设置的两主框架、成列嵌设在两主框架内的多个服务器机柜、设置在主框架的顶部的制冷设备、设于两列服务器机柜之间的通道组件；通道组件用于与两列服务器机柜配合围设形成换热通道；通道组件包括门体及顶棚；门体设于换热通道的两头与且两主框架的端部相连；顶棚设于换热通道的上方；制冷设备的风道与换热通道相通。本发明模块化数据中心的服务器机柜的安装及制冷设备之间的安装相对独立，两者的替换互不影响，由此，简化了模块化数据中心的维护工作。

Description

模块化数据中心

技术领域

本发明涉及电子、电信机房或数据中心基础设施领域，尤其是一种适用于大、中、小各种规模需求、可以快速部署的模块化数据中心。

背景技术

传统机房、数据中心存在建设周期长、冷却效率低等问题，从而导致普遍存在以下两个问题：(1)从需求到建设完毕时间过长，满足不了客户应用需求。(2)数据中心/机房普遍存在回流等冷却效率低下的情况，导致数据中心能耗过高。

模块化数据中心/机房的模式就是一种可以同时满足快速部署和高效冷却效率的数据中心形式。它通过模块化的拼装形式，通过现场模块拼装可以快速实现各种规模数据中心的搭建。它通过冷、热通道分别封闭或全部封闭的形式，避免了回流现象，提升了冷却效率。

但是现有的模块化数据中心各功能单元之间的连接，仅考虑了安装的快速化，却未考虑日后各功能单元替换的快速化。例如，制冷设备直接设置在服务器机柜上，如此，替换服务器机柜时则必须首先拆卸制冷设备。因此，现有的模块化数据中心存在维护不方便的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种模块化数据中心，旨在解决现有的模块化数据中心在维护过程中各功能单元难以拆卸或替换的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的模块化数据中心，该模块化数据中心包括并行间隔设置的两主框架、成列嵌设在两所述主框架内的多个服务器机柜、设置在所述主框架顶部的制冷设备、设于两列所述服务器机柜之间的通道组件；所述通道组件用于与两列所述服务器机柜配合围设形成换热通道；所述通道组件包括门体及顶棚；所述门体设于所述换热通道的两头且与两所述主 框架的端部相连；所述顶棚设于所述换热通道的上方；所述制冷设备的风道与所述换热通道相通。

优选地，所述主框架包括成列设置的立框及将所述立框的顶部固定连接的横梁；所述服务器机柜嵌设在两相邻的立框之间。

优选地，所述立框包括设于上端的顶梁、设于下端的底梁以及设于所述顶梁、底梁之间的立柱。

优选地，所述主框架还包括设于端部的所述立框上的盖板；所述盖板与所述顶梁、底梁及立柱均连接以盖设所述立框。

优选地，所述主框架还包括连接所述底梁的朝向所述换热通道的一端的挡条，所述挡条用于定位所述服务器机柜。

优选地，所述模块化数据中心还包括并列设于所述换热通道上方的两条母线排及用于架设所述母线排的跨梁；所述母线排沿所述换热通道的长度方向延伸设置，两条所述母线排中的一条用于传输直流电，另一条用于传输交流电；所述跨梁跨设在两所述主框架的顶部且内设有强电连接线；所述强电连接线与所述服务器机柜及所述母线排电连接。

优选地，所述模块化数据中心还包括嵌设在所述主框架内的直流供电柜及电池柜；所述电池柜与所述直流供电柜电连接，所述直流供电柜与两条所述母线排中的一条所述母线排电连接。

优选地，所述模块化数据中心还包括设于所述主框架顶部的走线架组件；所述走线架组件包括弱电走线架及光纤走线架；所述弱电走线架及光纤走线架均沿所述主框架顶部的外侧边缘延伸设置。

优选地，所述模块化数据中心还包括冷冻水分配柜及用于连接所述冷冻水分配柜及制冷设备的管路；所述冷冻水分配柜用于将冷冻水输出至各所述制冷设备；所述管路用于冷冻水的循环。

优选地，两列所述服务器机柜的正面相对设置，所述换热通道为冷通道；所述顶棚相对凸出所述主框架的顶部设置；所述制冷设备邻近所述顶棚的侧面设置；所述制冷设备的出风口朝向所述换热通道，用于将制冷后的气流送入所述换热通道。

本发明模块化数据中心通过采用将服务器机柜嵌设于主框架中，制冷设 备置于主框架的顶部，功能单元如服务器机柜及制冷设备围绕主框架搭建，如此，可以进一步地提高各功能单元安装的快速化。同时，由于服务器机柜的安装及制冷设备之间的安装相对独立，两者的替换互不影响，由此，简化了模块化数据中心的维护工作。

附图说明

图1为本发明提供的模块化数据中心一实施例的结构示意图；

图2为图1模块化数据中心去除顶棚、制冷设备及及管路后的结构示意图；

图3为图2中的模块化数据中心部分结构去除母线排、跨梁及交换机柜后的结构示意图；

图4为图3中的模块化数据中心部分结构的俯视示意图；

图5为本发明提供的模块化数据中心的主框架的结构示意图；

图6为另一实施例的主框架添加档条且与盖板、门体组装后的结构示意图；

图7为图6中结构增加跨梁、弱电走线架后的结构示意图；

图8为图7中结构组装光纤走线架及母线排后的结构示意图；、

图9为图8中结构组装顶棚后的结构示意图；

图10为图9中结构组装制冷设备、管路、冷冻水分配柜、直流供电柜及电池柜后的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						1	主框架	15	跨梁	45	管路
11	立框	2	服务器机柜	51	母线排
						111	顶梁	3	交换机柜	53	直流供电柜
112	底梁	41	制冷设备	54	电池柜
						113	立柱	42	换热通道	561	弱电走线架
12	横梁	431	门体	562	光纤走线架
						13	盖板	432	顶棚
14	挡条	44	冷冻水分配柜

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

下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本文中，为便于描述具体实施例中各功能单元的大致尺寸，将与换热通道42的长度方向平行的尺寸定义为宽度，与换热通道42的长度方向垂直的尺寸定义为深度。

本发明提出的模块化数据中心，请参照图1至图4，在一实施例中，该模块化数据中心包括并行间隔设置的两主框架1、成列嵌设在两主框架1内的多个服务器机柜2、设置在主框架1的顶部的制冷设备41、设于两列服务器机柜2之间的通道组件；通道组件用于与两列服务器机柜2配合围设形成换热通道42；通道组件包括门体431及顶棚432；门体431设于换热通道42的两头与且两主框架1的端部相连；顶棚432设于换热通道42的上方。制冷设备41的风道与换热通道42相通。

在本实施例中，请一并参照图5，主框架1对于嵌设其中的服务器机柜2起着防倾倒支撑及安装定位作用，而对于置于其顶部的制冷设备41起支撑作用，并将制冷设备41与服务器机柜2在连接关系上隔离。主框架1可以由钢制型材或钢板焊接支撑，以降低生产成本及保证足够的支撑强度。具体地，主框架1主要适用于高度为2米至2.5米系列的服务器机柜2。在服务器机柜2的高度低于主框架1的高度时，模块化数据中心还包括交换机柜3及挡板(图未示)，交换机柜3设于服务器机柜2的顶部与主框架1的顶部之间的空间；挡板设于主框架1朝向换热通道42的一侧，用于密封服务器机柜2的顶部与主框架1的顶部之间的空间朝向换热通道42的一侧。

服务器机柜2内设多个服务器以及其他必要的配件设施，如统一的用于连接各服务器的总线接口。服务器机柜2的数量可以根据需要灵活设置，并相应地，调整主框架1的大小。为了提高服务器机柜2的散热效率其前后门可以选用高开孔率的通风门，或为了便于检视，服务器机柜2的前后门可设 为密封玻璃门。

请一并参照图10，制冷设备41设于主框架1的顶部，其实同时也位于服务器机柜2的顶部且靠近服务器机柜2设置，如此，热源服务器机柜2产生的热气流可以快速动过制冷设备41快速换热，如此可以支撑更高密度的服务器机柜2功率。在具体的实施例中，制冷设备41于两主框架1上各设有三台，且制冷设备41的宽度为1.2米，深度为0.6米，如此，可以在主框架1顶部靠外侧的边缘腾出安置其他功能单元的空间。

请一并参照图7，换热通道42可以为冷通道或热通道，其主要作用为防止冷气流或热气流回流或泄露，以确保其中的气流形成单一循环，避免气流损失，从而提高制冷设备41的冷却效率。设置门体431主要为方便工作人员进入模块化数据中心进行维护工作，而顶棚432主要用于将制冷设备41的换热后的气流引入换热通道42以及将模块化数据中心外的光线引入换热通道42。为保证冷却效率，门体431及顶棚432的材质应该为具有一定隔热功能的材质制成。此外，门体431还可以设置声光报警器及门禁等部件。

本发明模块化数据中心通过采用将服务器机柜2嵌设于主框架1中，制冷设备41置于主框架1的顶部，功能单元如服务器机柜2及制冷设备41围绕主框架1搭建，如此，可以进一步地提高各功能单元安装的快速化。同时，由于服务器机柜2的安装及制冷设备41之间的安装相对独立，两者的替换互不影响，由此，简化了模块化数据中心的维护工作。

进一步地，请参照图5至图10，在一实施例中，主框架1包括成列设置的立框11及将立框11的顶部固定连接的横梁12；服务器机柜2嵌设在两相邻的立框11之间。两相邻的立框11形成容置功能单元柜体如服务器机柜2的格间。主框架1由多个重复立框11单元构成，用材少，成本低且制作效率高。在主框架1中，立框11主要起竖向支撑作用及左右横向限位作用。可以理解的是，立框11也可以用板体件替代，只要能实现竖向支撑及左右横向限位作用即可。横梁12用于保证立框11之间的连接强度。

进一步地，立框11包括设于上端的顶梁111、设于下端的底梁112以及设于顶梁111、底梁112之间的立柱113。在本实施例中，立柱113连接顶梁111、底梁112朝向同一侧的端部。为加强立框11的强度，还可以在立框11的中部设置横跨两立柱113的且与立柱113连接的加强梁。底梁112用于与地面固定连接， 例如，在底梁112及地面钻设通孔，再通过膨胀螺栓将底梁112与地面固定。顶梁111用于架设设于主框架1顶部的部件。

进一步地，主框架1还包括设于端部的立框11上的盖板13；盖板13与顶梁111、底梁112及立柱113均连接以盖设立框11。设置盖板13用于在主框架1的端部密封换热通道42，防止换热气流的泄漏。

进一步地，主框架1还包括连接底梁112的朝向换热通道42的一端的挡条14，挡条14用于定位服务器机柜2。在具体装配时，服务器机柜2由外向内推入两相邻立框11形成的格间，档条用于在格间靠近换热通道42的一端限位服务器机柜2。

进一步地，模块化数据中心还包括并列设于换热通道42上方的两条母线排51及用于架设母线排51的跨梁15；母线排51沿换热通道42的长度方向延伸设置，两条母线排51中的一条用于传输直流电，另一条用于传输交流电；跨梁15跨设在两主框架1的顶部且内设有强电连接线(图未示)；强电连接线与服务器机柜2及母线排51电连接。

在本实施例中，相比现有的配电柜星式集中地通过线缆连接服务器机柜2，通过母线排51与各分服务器机柜2实现电连接，各服务器机柜2至母线排51的直线距离相等，配电更方便。为方便与强电连接线可拆卸连接，母线排51上对应个服务器机柜2设有接口；为方便给换热通道42照明，跨梁15上设有照明装置，如LED灯具。

进一步地，模块化数据中心还包括嵌设在主框架1内的直流供电柜53及电池柜54；电池柜54与直流供电柜53电连接，直流供电柜53与两条母线排51中的一条母线排51电连接。在本实例中，直流供电柜53用于给服务器机柜2供应240V的直流电，电池柜54用于在电流供电柜断电时继续为服务器机柜2供应相应的直流电。具体地，电池柜54的数量为两个，且分设与两主框架1中；直流供电柜53设于左侧主框架1的列头位置，一电池柜54紧邻直流供电柜53设置，另一电池柜54设于右侧主框架1的列头位置；直流供电柜53及电池柜54的宽度均为0.6米，深度均为1.2米。

进一步地，模块化数据中心还包括设于主框架1顶部的走线架组件；走线架组件包括弱电走线架561及光纤走线架562；弱电走线架561及光纤走线架562均沿主框架1顶部的外侧边缘延伸设置。在本实施例中，弱电走线架561用 于架设弱电连接线，光纤走线架562用于架设光纤。弱电走线架561与光纤走线架562分别设置便于维护与更替。

进一步地，模块化数据中心还包括冷冻水分配柜44及用于连接冷冻水分配柜44及制冷设备41的管路45；冷冻水分配柜44用于将冷冻水输出至各制冷设备41；管路45用于冷冻水的循环。具体地，冷冻水分配柜44的数量为一台且设于右侧主框架1的列尾，且冷冻水分配柜44的宽度为0.6米，深度为1.2米。设置冷冻水分配柜44可以提供制冷设备41的换热器的换热效率。

进一步地，两列服务器机柜2中的任一列具有正面及背面；两列服务器机柜2的正面相对设置，换热通道42为冷通道；顶棚432相对凸出主框架1的顶部设置；制冷设备41邻近顶棚432的侧面设置，且制冷设备41的出风口朝向换热通道42，用于将制冷后的气流送入换热通道42。在本实施例中，具体地，换热通道42为冷通道，该换热通道42内的气流流向为热升冷降模式，与自然的冷热对流中气流的流向一致，如此，可以进一步地提升散热效率。可以理解的是在变形的实施例中，两列服务器机柜2的背面相对设置，而换热通道42为热通道即制冷设备41的进风口朝向换热通道42。

请参照图1以及图5至图10，本模块化数据中心在搭建时，大致步骤如下：

步骤1：安装主框架1，首先将主框架1按照虚线的布局，将主框架1固定安装在地面上。具体地，先将立框11通过膨胀螺旋固定在地面上，然后通过横梁12连接所有的立框11，接着将挡条14连接底梁112朝向换热通道42的一端，最后将盖板13固定在位于列头及列尾的立框11；

步骤2：安装走线组件、照明装置及门体431；首先将跨梁15连接两相对主框架1的顶部的内侧边缘，然后将母线排51沿换热通道42的长度方向架设在跨梁15上同时在跨梁15上安装LED灯，接着将弱电走线架561及光纤走线架562设置在主框架1顶部外侧边缘，最后将门体431与主框架1的端部连接，密封换热通道42的两头；

步骤3：安装顶棚432、制冷设备41；

步骤4：安装直流供电柜53、电池柜54及冷冻水分配柜44及管路45；

步骤5：安装服务器机柜2；

在本安装步骤中，顺序并非绝对，可以根据具体情况调整。在发明的模 块化数据中心，在安装服务器机柜2是，仅需将服务器机柜2推入相应的机柜位，连接强弱电即可，而无需与其他设备进行固定，当需要维护或将服务器机柜2整体进行替换时，断开相应的强弱电连接，将服务器机柜2拉出机柜位替换即可。当主框架1由空缺机柜位时，可以设置挡板封闭相应的机柜位。

应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述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。

Claims (10)

1.一种模块化数据中心，其特征在于，包括并行间隔设置的两主框架、成列嵌设在两所述主框架内的多个服务器机柜、设置在所述主框架的顶部的制冷设备、设于两列所述服务器机柜之间的通道组件；所述通道组件用于与两列所述服务器机柜配合围设形成换热通道；所述通道组件包括门体及顶棚；所述门体设于所述换热通道的两头且与两所述主框架的端部相连；所述顶棚设于所述换热通道的上方；所述制冷设备的风道与所述换热通道相通。

2.如权利要求1所述的模块化数据中心，其特征在于，所述主框架包括成列设置的立框及将所述立框的顶部固定连接的横梁；所述服务器机柜嵌设在两相邻的立框之间。

3.如权利要求2所述的模块化数据中心，其特征在于，所述立框包括设于上端的顶梁、设于下端的底梁以及设于所述顶梁、底梁之间的立柱。

4.如权利要求3所述的模块化数据中心，其特征在于，所述主框架还包括设于端部的所述立框上的盖板；所述盖板与所述顶梁、底梁及立柱均连接以盖设所述立框。

5.如权利要求3所述的模块化数据中心，其特征在于，所述主框架还包还包括连接所述底梁的朝向所述换热通道的一端的挡条，所述挡条用于定位所述服务器机柜。

6.如权利要求1所述的模块化数据中心，其特征在于，还包括并列设于所述换热通道上方的两条母线排及用于架设所述母线排的跨梁；所述母线排沿所述换热通道的长度方向延伸设置，两条所述母线排中的一条用于传输直流电，另一条用于传输交流电；所述跨梁跨设在两所述主框架的顶部且内设有强电连接线；所述强电连接线与所述服务器机柜及所述母线排电连接。

7.如权利要求6所述的模块化数据中心，其特征在于，还包括嵌设在所述主框架内的直流供电柜及电池柜；所述电池柜与所述直流供电柜电连接，所述直流供电柜与两条所述母线排中的一条所述母线排电连接。

8.如权利要求6所述的模块化数据中心，其特征在于，还包括设于所述主框架顶部的走线架组件；所述走线架组件包括弱电走线架及光纤走线架；所述弱电走线架及光纤走线架均沿所述主框架顶部的外侧边缘延伸设置。

9.如权利要求1所述的模块化数据中心，其特征在于，还包括冷冻水分配柜及用于连接所述冷冻水分配柜及制冷设备的管路；所述冷冻水分配柜用于将冷冻水输出至各所述制冷设备；所述管路用于冷冻水的循环。

10.如权利要求1所述的模块化数据中心，其特征在于，两列所述服务器机柜的正面相对设置，所述换热通道为冷通道；所述顶棚相对凸出所述主框架的顶部设置；所述制冷设备邻近所述顶棚的侧面设置；所述制冷设备的出风口朝向所述换热通道，用于将制冷后的气流送入所述换热通道。