CN108463096A - 一种数据中心及其制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据中心及其制冷方法，该数据中心包括：至少一个机柜沿数据中心的墙体方向紧密排列，墙体与至少一个机柜形成冷通道；至少一个自然进风口设置在墙体上；控制装置，用于采集外部空气的实时温度值，当实时温度值小于预设的温度阈值时，控制自然进风口的风阀开启；否则，控制自然进风口的风阀关闭，并控制空调开启；每一个自然进风口，用于在对应的风阀开启时，将外部的冷空气送入冷通道；空调，用于当开启时，将自身产生的冷空气送入冷通道；每一个机柜，用于利用冷通道中的冷空气带走自身产生的热量；排风管道，用于排出与至少一个机柜进行热交换后的热空气。本方案能最大限度利用建筑空间，并能减少数据中心的耗电量。

Description

一种数据中心及其制冷方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种数据中心及其制冷方法。

背景技术

随着信息系统应用的发展与普及，数据中心的规模正在高速发展，数据中心机房内的服务器等设备也越来越密集，各个设备几乎全年不间断向外部排热，为确保各个设备稳定可靠的运行，数据中心机房需采取有效的散热措施。

目前，主要利用空调系统对数据中心机房进行散热，为了确保数据中心机房能保持恒定温度，空调系统需要全年不间断的运行，这使空调系统成为数据中心机房的主要耗电设备，耗电量较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据中心及其制冷方法，能减少耗电量。

第一方面，本发明实施例提供了一种数据中心，包括：至少一个机柜、控制装置、至少一个自然进风口、空调和排风管道；其中，

所述至少一个机柜沿所述数据中心的墙体方向紧密排列，所述墙体与所述至少一个机柜形成冷通道；

所述至少一个自然进风口设置在所述墙体上；

所述控制装置，用于采集外部空气的实时温度值，当所述实时温度值小于预设的温度阈值时，控制所述自然进风口的风阀开启；当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，控制所述自然进风口的风阀关闭，并控制所述空调开启；

每一个所述自然进风口，用于在对应的风阀开启时，将外部的冷空气送入所述冷通道；

所述空调，用于当开启时，将自身产生的冷空气送入所述冷通道；

每一个所述机柜，用于利用所述冷通道中的冷空气带走自身产生的热量；

所述排风管道，用于排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气。

优选地，

所述数据中心部署在圆形建筑物内；

所述至少一个机柜沿所述圆形建筑物的墙体紧密排列成圆环；

所述圆环将所述圆形建筑物分为所述冷通道和热通道两部分；

所述排风管道设置在所述热通道顶部；

所述排风管道，用于排出热通道中的所述热空气。

优选地，

进一步包括：至少一个密封件；其中，

所述至少一个密封件与所述至少一个机柜一一对应；

每一个所述密封件的高度与对应的所述机柜与所述数据中心顶部的距离相等；

所述密封件设置在对应的所述机柜的顶部；

所述密封件，用于隔离所述冷通道和所述热通道。

优选地，

所述排风管道的直径由进口到出口的方向呈连续减小的趋势。

优选地，

进一步包括：排风机；其中，

所述排风机设置在所述排风管道中；

所述控制装置，进一步用于当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，控制所述排风机开启；

所述排风机，用于当开启时，驱动所述热空气从所述排风管道排出。

优选地，

所述空调包括：制冷部件、主风管和至少一个分风管；其中，

所述数据中心的墙体上设置有至少一个送风口；

所述至少一个分风管与所述至少一个送风口一一对应；

每一个所述分风管的一端与所述主风管相连，另一端与对应的所述送风口相连；

所述制冷部件，用于当开启时，将外部的热空气转化为冷空气，并将转化出的冷空气输送给所述主风管；

所述主风管，用于将所述冷空气输送给连接的各个所述分风管；

每一个所述分风管，用于将冷空气通过对应的所述送风口输送至所述冷通道。

优选地，

当所述冷通道的数量为至少两个时，

所述分风管的数量为至少两个，且每一个所述冷通道对应有至少一个分风管。

第二方面，本发明实施例提供了上述任一实施例提供的数据中心的制冷方法，包括：

利用控制装置采集外部空气的实时温度值；

当所述实时温度值小于预设的温度阈值时，利用所述控制装置控制自然进风口的风阀开启；

利用自然进风口在风阀开启时，将外部的冷空气送入冷通道；

当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，利用所述控制装置控制空调开启；

利用开启的所述空调将自身产生的冷空气送入所述冷通道；

利用所述冷通道中的冷空气带走至少一个机柜产生的热量；

利用排风管道排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气。

优选地，

当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，进一步包括：

利用所述控制装置控制排风机开启；

所述利用排风管道排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气，包括：

利用开启的排风机驱动所述热空气从所述排风管道排出。

优选地，

所述利用开启的所述空调将自身产生的冷空气送入所述冷通道，包括：

利用开启的制冷部件将外部的热空气转化为冷空气，并将转化出的冷空气输送给主风管；

利用所述主风管将所述冷空气输送给连接的各个分风管；

利用每一个分风管通过对应的送风口将所述冷空气输送至所述冷通道。

本发明实施例提供了一种数据中心及其制冷方法，各个机柜沿墙体紧密排列形成冷通道，其中，墙体与排列的机柜为冷通道的两侧，数据中心顶部的天花板为冷通道的顶部。当室外温度低于温度阈值时，开启自然进风口的风阀，使得室外冷空气可通过墙体上的室外进风口进入冷通道，冷空气在冷通道中流动，以与机柜进行热交换，带走机柜产生的热量，以达到为机柜散热的目的。当室外温度高于温度阈值时才开启空调，同时关闭自然进风口的风阀，以利用空调产生的冷空气为机柜散热。由此，当室外温度较低时，不需要运行空调也能实现数据中心的制冷，使得空调不必全年不间断的运行，从而减少了数据中心的耗电量。

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简单地介绍，显而易见地，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是本发明一个实施例提供的一种数据中心的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的一种数据中心的俯视图；

图3是本发明一个实施例提供的一种包括密封件的数据中心的结构示意图；

图4是本发明另一个实施例提供的一种数据中心的俯视图；

图5是本发明又一个实施例提供的一种数据中心的俯视图；

图6是本发明一个实施例提供的一种数据中心的主视图；

图7是本发明一个实施例提供的一种数据中心的制冷方法。

具体实施方式

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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种数据中心，该数据中心可以包括：至少一个机柜101、控制装置102、至少一个自然进风口103、空调104和排风管道105；其中，

所述至少一个机柜101沿所述数据中心的墙体方向紧密排列，所述墙体与所述至少一个机柜形成冷通道；

所述至少一个自然进风口103设置在所述墙体上；

所述控制装置102，用于采集外部空气的实时温度值，当所述实时温度值小于预设的温度阈值时，控制所述自然进风口103的风阀开启；当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，控制所述自然进风口的风阀关闭，并控制所述空调104开启；

每一个所述自然进风口103，用于在对应的风阀开启时，将外部的冷空气送入所述冷通道；

所述空调104，用于当开启时，将自身产生的冷空气送入所述冷通道；

每一个所述机柜101，用于利用所述冷通道中的冷空气带走自身产生的热量；

所述排风管道105，用于排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气。

上述实施例中，数据中心的各个机柜沿墙体紧密排列形成冷通道，其中，墙体与排列的机柜为冷通道的两侧，数据中心顶部的天花板为冷通道的顶部。当室外温度低于温度阈值时，开启自然进风口的风阀，使得室外冷空气可通过墙体上的室外进风口进入冷通道，冷空气在冷通道中流动，以与机柜进行热交换，带走机柜产生的热量，以达到为机柜散热的目的。当室外温度高于温度阈值时才开启空调，同时关闭自然进风口的风阀，以利用空调产生的冷空气为机柜散热。由此，当室外温度较低时，不需要运行空调也能实现数据中心的制冷，使得空调不必全年不间断的运行，从而减少了数据中心的耗电量。

其中，机柜可为一般的服务器机柜、配电柜、消防柜或监控柜等。服务器机柜内部配置有服务器模块，配电柜内部配合设置有配电模块，监控柜内配合设置有监控主机和信息交换设备。各种机柜的规格大小相同，以便于各个机柜的紧密排列。

如图2所示，本发明一个实施例中，所述数据中心部署在圆形建筑物内；

所述至少一个机柜101沿所述圆形建筑物的墙体紧密排列成圆环；

所述圆环将所述圆形建筑物分为所述冷通道和热通道两部分；

所述排风管道105设置在所述热通道顶部；

所述排风管道105，用于排出热通道中的所述热空气。

对于圆形建筑物，若仍按照传统的微模块数据中心排列，即按照规则的行列形式进行排列，则圆形建筑物的边角难以摆放机柜，因此容易造成空间浪费。因此，对于圆形建筑物来说，可按其墙体走向排列各个柜体，即将各个柜体排列成圆环形，以最大限度利用建筑空间。排列好的柜体将圆形建筑物分成冷通道和热通道两部分，靠近墙体一侧的为冷通道，靠近圆形建筑物中心的为热通道。排风管道设置在热通道的顶部，当室外的温度低于温度阈值时，由于冷通道和热通道中空气的温度和密度有所不同，利用空气密度差和排风管道与自然进风口的高度差可形成自然对流的动力，因此热通道中的热空气可自动从顶部的排风管道中排出。由此，排风管道无需其他动力驱动即可自动排出热空气，从而进一步降低了数据中心的能耗。

其中，数据中心的两侧可以分别设置滑动门，起到密封冷热通道、方便人员进入和机柜等设备进出的作用。可以理解的是，滑动门的数量可根据实际需要进行设置，例如，当数据中心规模较大时，也可以设置四个或更多个。

另外，当数据中心部署在常规的方形建筑物中时，可按照传统的微模块数据中心进行排列，根据墙体走向，各个机柜可紧密连接成“口”字型，与墙体形成“回”字型，靠近墙体一侧为冷通道，中心部分为热通道。也可以按照常规行列式进行排列，与墙体形成“目”字形或“罒”字型，靠近墙体一侧仍未冷通道，中间部分为热通道。

为了提高数据中心的散热效果，如图3所示，本发明一个实施例中，该数据中心可以进一步包括：至少一个密封件301；其中，

所述至少一个密封件301与所述至少一个机柜101一一对应；

每一个所述密封件301的高度与对应的所述机柜101与所述数据中心顶部的距离相等；

所述密封件301设置在对应的所述机柜101的顶部；

所述密封件301，用于隔离所述冷通道和所述热通道。

一般情况下，为了便于机柜的挪动或安装，机柜的高度小于数据中心所处建筑物的高度，即机柜的顶部与数据中心顶部(建筑物天花板)之间存在一定距离。则冷通道内的冷风可直接越过机柜顶部运动到热通道中，继而从排风通道排出，从而不经过机柜主体，由此导致机柜的散热效果较差。在这里，通过在机柜顶部设置密封件，其中，密封件可为玻璃或金属材质的箱体，该密封件的高度与机柜顶部到数据中心顶部的距离相等，由此可将冷通道和热通道隔离开来，使得冷通道中的冷风与机柜充分进行热交换之后，才从热通道顶部的排风管道排出，从而提高了数据中心的散热效果。

本发明一个实施例中，所述排风管道105的直径由进口到出口的方向呈连续减小的趋势。排风管道为下宽上窄的烟囱模式，便于利用空气的密度差形成自然对流的动力，从而便于热空气自动从排风管道中排出，而无须其他动力驱动，由此有利于进一步降低数据中心的能耗。

如图4所示，本发明一个实施例中，该数据中心可以进一步包括：排风机401；其中，

所述排风机401设置在所述排风管道105中；

所述控制装置102，进一步用于当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，控制所述排风机401开启；

所述排风机401，用于当开启时，驱动所述热空气从所述排风管道排出。

当室外的温度较高时，例如，高于25℃时，自然进风口关闭，数据中心主要依靠空调输送的冷风进行散热。数据中心热通道中的热空气与室外空气的温度差不大，难以利用空气密度差形成自然对流的动力，则此时可利用排风管道中的排风机驱动热通道中的热空气排出，保证数据中心的气压处于稳定状态，从而有利于数据中心内各个机柜的正常运行。

如图6和图7所示，本发明一个实施例中，所述空调104包括：制冷部件1041、主风管1042和至少一个分风管1043；其中，

所述数据中心的墙体上设置有至少一个送风口；

所述至少一个分风管1043与所述至少一个送风口一一对应；

每一个所述分风管1043的一端与所述主风管1042相连，另一端与对应的所述送风口相连；

所述制冷部件1041，用于当开启时，将外部的热空气转化为冷空气，并将转化出的冷空气输送给所述主风管1042；

所述主风管1042，用于将所述冷空气输送给连接的各个所述分风管1043；

每一个所述分风管1043，用于将冷空气通过对应的所述送风口输送至所述冷通道。

自然进风口一般设置在冷通道内的墙体下部，空调的送风口一般设置在冷通道内的墙体上部。当空调开启时，其制冷部件将热空气转换为冷空气之后，将冷空气通过主风管输送至各个分风管，分风管则可将冷空气通过对应的送风口送入冷通道中。并且，当冷通道的数量为至少两个时，则分风管的数量也为至少两个，且每一个冷通道对应有至少一个分风管。例如，各个机柜紧密连接成两个圆环时，则会出现两个冷通道A和B，其中，A为靠近热通道一侧的冷通道，B为靠近墙体一侧的冷通道。此时冷通道A和B均有对应的分风管，使得制冷部件输出的冷空气可通过分风管直接输送至对应的冷通道中，避免A中的空气为已与A和B之间的机柜进行热交换之后的热空气，而影响A与热通道之间的机柜的散热效果，由此提高数据中心的散热效果。

如图7所示，本发明实施例还提供了一种本发明上述任一实施例提供的的数据中心的制冷方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤701：利用控制装置采集外部空气的实时温度值；

步骤702：判断所述实时温度值是否小于预设的温度阈值，如果是，执行步骤703，否则执行步骤705；

步骤703：利用所述控制装置控制自然进风口的风阀开启，并执行步骤704；

步骤704：利用风阀开启的自然进风口，将外部的冷空气送入冷通道，并执行步骤707；

步骤705：利用所述控制装置控制空调开启，并执行步骤706；

步骤706：利用开启的所述空调将自身产生的冷空气送入所述冷通道；

步骤707：利用所述冷通道中的冷空气带走至少一个机柜产生的热量；

步骤708：利用排风管道排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气。

本发明一个实施例中，当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，该方法可以进一步包括：

利用所述控制装置控制排风机开启；

所述利用排风管道排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气，包括：

利用开启的排风机驱动所述热空气从所述排风管道排出。

本发明一个实施例中，步骤706的具体实施方式，可以包括：

利用开启的制冷部件将外部的热空气转化为冷空气，并将转化出的冷空气输送给主风管；

利用所述主风管将所述冷空气输送给连接的各个分风管；

利用每一个分风管通过对应的送风口将所述冷空气输送至所述冷通道。

上述方法中的各步骤之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明系统实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明系统实施例中的叙述，此处不再赘述。

综上所述，本发明各个实施例至少具有如下效果：

1、在本发明实施例中，数据中心的各个机柜沿墙体紧密排列形成冷通道，其中，墙体与排列的机柜为冷通道的两侧，数据中心顶部的天花板为冷通道的顶部。当室外温度低于温度阈值时，开启自然进风口的风阀，使得室外冷空气可通过墙体上的室外进风口进入冷通道，冷空气在冷通道中流动，以与机柜进行热交换，带走机柜产生的热量，以达到为机柜散热的目的。当室外温度高于温度阈值时才开启空调，同时关闭自然进风口的风阀，以利用空调产生的冷空气为机柜散热。由此，当室外温度较低时，不需要运行空调也能实现数据中心的制冷，使得空调不必全年不间断的运行，从而减少了数据中心的耗电量。

2、在本发明实施例中，数据中心设置在圆形建筑物中，各个机柜沿原型建筑物的墙体紧密排列成圆环，有利于最大限度的利用建筑空间。

3、在本发明实施例中，排风管道设置在热通道的顶部，由于冷通道和热通道中空气的温度和密度有所不同，利用空气密度差和排风管道与自然进风口的高度差可形成自然对流的动力，因此热通道中的热空气可自动从顶部的排风管道中排出。由此，排风管道无需其他动力驱动即可自动排出热空气，从而进一步降低了数据中心的能耗。

4、在本发明实施例中，每个机柜设置有密封件，以隔离冷通道和热通道，使得冷通道中的冷风与机柜充分进行热交换之后，才从热通道顶部的排风管道排出，从而提高了数据中心的散热效果。

5、在本发明实施例中，排风管道的直径由进口到出口的方向呈连续减小的趋势，便于利用空气的密度差形成自然对流的动力，从而便于热空气自动从排风管道中排出，而无须其他动力驱动，由此有利于进一步降低数据中心的能耗。

6、在本发明实施例中，排风管道中设置有排风机，当室外温度较高时，可利用排风管道中的排风机驱动热通道中的热空气排出，保证数据中心的气压处于稳定状态，从而有利于数据中心内各个机柜的正常运行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数据中心，其特征在于，包括：至少一个机柜、控制装置、至少一个自然进风口、空调和排风管道；其中，

所述至少一个机柜沿所述数据中心的墙体方向紧密排列，所述墙体与所述至少一个机柜形成冷通道；

所述至少一个自然进风口设置在所述墙体上；

所述控制装置，用于采集外部空气的实时温度值，当所述实时温度值小于预设的温度阈值时，控制所述自然进风口的风阀开启；当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，控制所述自然进风口的风阀关闭，并控制所述空调开启；

每一个所述自然进风口，用于在对应的风阀开启时，将外部的冷空气送入所述冷通道；

所述空调，用于当开启时，将自身产生的冷空气送入所述冷通道；

每一个所述机柜，用于利用所述冷通道中的冷空气带走自身产生的热量；

所述排风管道，用于排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气。

2.根据权利要求1所述的数据中心，其特征在于，

所述数据中心部署在圆形建筑物内；

所述至少一个机柜沿所述圆形建筑物的墙体紧密排列成圆环；

所述圆环将所述圆形建筑物分为所述冷通道和热通道两部分；

所述排风管道设置在所述热通道顶部；

所述排风管道，用于排出热通道中的所述热空气。

3.根据权利要求2所述的数据中心，其特征在于，

进一步包括：至少一个密封件；其中，

所述至少一个密封件与所述至少一个机柜一一对应；

每一个所述密封件的高度与对应的所述机柜与所述数据中心顶部的距离相等；

所述密封件设置在对应的所述机柜的顶部；

所述密封件，用于隔离所述冷通道和所述热通道。

4.根据权利要求2所述的数据中心，其特征在于，

所述排风管道的直径由进口到出口的方向呈连续减小的趋势。

5.根据权利要求4所述的数据中心，其特征在于，

进一步包括：排风机；其中，

所述排风机设置在所述排风管道中；

所述控制装置，进一步用于当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，控制所述排风机开启；

所述排风机，用于当开启时，驱动所述热空气从所述排风管道排出。

6.根据权利要求1至5任一所述的数据中心，其特征在于，

所述空调包括：制冷部件、主风管和至少一个分风管；其中，

所述数据中心的墙体上设置有至少一个送风口；

所述至少一个分风管与所述至少一个送风口一一对应；

每一个所述分风管的一端与所述主风管相连，另一端与对应的所述送风口相连；

所述制冷部件，用于当开启时，将外部的热空气转化为冷空气，并将转化出的冷空气输送给所述主风管；

所述主风管，用于将所述冷空气输送给连接的各个所述分风管；

每一个所述分风管，用于将冷空气通过对应的所述送风口输送至所述冷通道。

7.根据权利要求6所述的数据中心，其特征在于，

当所述冷通道的数量为至少两个时，

所述分风管的数量为至少两个，且每一个所述冷通道对应有至少一个分风管。

8.一种权利要求1至7任一所述的数据中心的制冷方法，其特征在于，包括：

利用控制装置采集外部空气的实时温度值；

当所述实时温度值小于预设的温度阈值时，利用所述控制装置控制自然进风口的风阀开启；

利用自然进风口在风阀开启时，将外部的冷空气送入冷通道；

当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，利用所述控制装置控制空调开启；

利用开启的所述空调将自身产生的冷空气送入所述冷通道；

利用所述冷通道中的冷空气带走至少一个机柜产生的热量；

利用排风管道排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气。

9.根据权利要求8所述的制冷方法，其特征在于，

当所述实时温度值不小于预设的温度阈值时，进一步包括：

利用所述控制装置控制排风机开启；

所述利用排风管道排出与所述至少一个机柜进行热交换后的热空气，包括：

利用开启的排风机驱动所述热空气从所述排风管道排出。

10.根据权利要求8所述的制冷方法，其特征在于，

所述利用开启的所述空调将自身产生的冷空气送入所述冷通道，包括：

利用开启的制冷部件将外部的热空气转化为冷空气，并将转化出的冷空气输送给主风管；

利用所述主风管将所述冷空气输送给连接的各个分风管；

利用每一个分风管通过对应的送风口将所述冷空气输送至所述冷通道。