CN108513513A - 一种双层集装箱数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层集装箱数据中心，包括外壳、服务器机柜、配电柜、电池柜和制冷系统，外壳由上下两层集装箱构成，同一层集装箱内通过隔板分为外机区和设备区两部分，制冷系统包括电空调机构和热管空调机构，电空调机构包括电空调外机和列间空调，电空调外机设置在外机区，所述热管空调机构包括热管空调外机和热管空调内机，热管空调外机设置在外壳上方，列间空调、热管空调内机与服务器机柜交错布置在设备区，所述列间空调与电空调外机、热管空调内机与热管空调内机分别对应并各自形成散热环路。本发明采用双层集装箱式结构，叠放安装方式，减小占地空间；节省能源从而能大幅降低能耗，节省设备投资和运行费用。

Description

一种双层集装箱数据中心

技术领域

本发明涉及服务器机房，属于数据设备领域，尤其涉及节能降耗的一种双层集装箱数据中心。

背景技术

随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段。其中集装箱数据中心Container Data Center成为一种发展趋势，集装箱数据中心一般为单箱集装箱设置且通常部署在室外，在需求较高的情况下，也常见多箱合并使用，单个集装箱数据中心包括了配电、制冷、监控等数据中心重要设备，解决室外环境下高等级的数据中心建设的问题。

集装箱数据中心将服务器、存储系统和网络设备等多种设备集合，从而形成一个便于扩展、移动和组装的标准模块，这种标准模块将计算、存储、网络资源等IT设施都配置在集装箱中，因其占地小、易于部署，应用越来越广泛。

但现有的集装箱数据中心普遍存在能耗较高的问题，尤其是内部温控的要求方面，而在我国华北、西北及东北等地区，室外气温较低的天数占全年的百分比相当可观，利用这一自然冷源成为节能的首要措施，以实现绿色节能运行。

如中国专利(授权公告号CN202661924U)公开了“一种集装箱式数据中心系统”，所述系统包括：至少一个用于提供数据服务的数据集装箱，且每个数据集装箱的箱体为温度可调节的集装箱；以及用于为每个数据集装箱提供电力的动力集装箱，与每个数据集装箱相连，且动力集装箱的箱体为温度可调节的集装箱。根据本实用新型的系统，集装箱式数据中心的动力部分和数据机柜部分开，设计为动力集装箱和数据集装箱，一方面无需在一个集装箱内同时设计动力部分和数据机柜部分，降低集装箱式数据中心的设计难度，另一方面使得集装箱式数据中心系统扩展容易，缩短了建设周期和成本，降低了能耗，同时可根据实际需要调节每个数据集装箱和动力集装箱的箱体内温度以便于散热。

如中国专利(授权公告号CN103246313B)公开了“一种集装箱式数据中心”，包括一货柜及一导风罩，该货柜包括设有一开口的一端壁，该导风罩装于该端壁并包括一遮盖于该开口外侧的板体，该板体设有一通风口，该板体的内侧环绕该通风口凸设有一圈伸向该货柜内的导风部。该货柜内的热风可穿过该导风罩的导风部而由通风口排出货柜，该导风部可将热风有效导出货柜，从而避免热风回流。

上述集装箱数据中心，依然存在能耗较高的问题。

发明内容

本发明提供一种双层集装箱数据中心，用于解决现有技的集装箱数据中心能耗较高的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种双层集装箱数据中心，包括外壳、服务器机柜、配电柜、电池柜和制冷系统，所述外壳由上下叠放的两层集装箱构成，同一层集装箱内通过隔板将集装箱分为外机区和设备区两部分，所述制冷系统包括电空调机构和热管空调机构，电空调机构包括电空调外机和列间空调，所述电空调外机设置在外机区，所述热管空调机构包括热管空调外机和热管空调内机，热管空调外机设置在外壳上方，列间空调、热管空调内机与服务器机柜交错布置在设备区，所述列间空调与电空调外机、热管空调内机与热管空调内机分别对应并各自形成散热环路；所述热管空调内机设有蒸发器和内风机，热管空调外机设有冷凝器和外风机，蒸发器与冷凝器之间通过散热热管连接，散热热管内填充有制冷剂；所述散热热管在壳体外侧部分设有增强散热结构，所述增强散热结构包括直角弯管，直角弯管一端与冷凝器内腔连通，直角弯管另一端与第一斜管连接，第一斜管通过弯头连接第二斜管一端，第二斜管另一端通过弯头连接第三斜管一端，第一斜管的另一端与蒸发器内腔连通，第一斜管、第二斜管、第三斜管外周分别安装有第一散热翅片组、第二散热翅片组、第三散热翅片组。

如上所述的一种双层集装箱数据中心，所述外壳为标准40寸集装箱结构。

如上所述的一种双层集装箱数据中心，所述外机区共设有4台电空调外机，分别对应4台列间空调，电空调外通过支架上下垂直侧吹放置；所述壳体顶部设有间隔4台热管空调外机，分别对应4台热管空调。

如上所述的一种双层集装箱数据中心，所述外机区与设备区的隔板为密封挡板。

如上所述的一种双层集装箱数据中心，所述第一斜管中心线与水平面的夹角A、第二斜管中心线与水平面的夹角B以及第三向管中心线与水平面的夹角C的角度均为8～20°。

如上所述的一种双层集装箱数据中心，所述第一散热翅片组、第二散热翅片组和第三散热翅片组各由3个散热翅片组成。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明采用双层集装箱式结构，叠放安装方式，减小占地空间；另外，热管空调机构利用室外冷风制冷带走电子设备热量，又不需要消耗动力，降低列间空调的运行时间，节省能源从而能大幅降低能耗，节省设备投资和运行费用。

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简单地介绍。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中所述增强散热结构示意图；

图3是图2的右视图。

附图标记：1-外壳，11-外机区，12-设备区，13-隔板，2-服务器机柜，3-配电柜，4-电池柜，5-电空调外机，6-列间空调，7-热管空调外机，8-热管空调内机，9-增强散热结构，91-第一斜管，92-第二斜管，93-第三斜管，94-第一散热翅片组，95-第二散热翅片组，96-第三散热翅片组，97-弯头。

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。

如图1-图3所示，本实施例公开了一种双层集装箱数据中心，包括外壳1、服务器机柜2、配电柜3、电池柜4和制冷系统，外壳1由上下两层集装箱构成，同一层集装箱内通过隔板13分为外机区11和设备区12两部分。

制冷系统包括电空调机构和热管空调机构，电空调机构包括电空调外机5和列间空调6，电空调外机5设置在外机区11，热管空调机构包括热管空调外机7和热管空调内机8，热管空调外机7设置在外壳1上方，列间空调6、热管空调内机8与服务器机柜2交错布置在设备区12，列间空调6与电空调外机5、热管空调内机8与热管空调内机8分别对应并各自形成散热环路。

如图1所示，外机区11与设备区12的隔板13为密封挡板，外机区11其他方向外壳1均设为钢网结构，方便电空调外机换热。

外壳1采用标准40尺集装箱规格，上下叠放，内部架构、设备规格、布置方式相同，采用隔板13将集装箱分为外机区11和设备区12两部分；在外机区11，共有4台空调外机，4台空调外机侧吹放置，上下叠放支架安装，分别对应4台列间空调6。

热管空调内机8设有蒸发器和内风机，热管空调外机7设有冷凝器和外风机，蒸发器与冷凝器之间通过散热热管连接，散热热管内填充有制冷剂。

在上层集装箱顶部设置有4台热管空调外机7，分别对应4台热管空调；在外机区11与设备区12设置有密封挡板，其他方向均设置有钢网，方便外机换热；一种双层集装箱数据中心每个集装箱在设备区12设置有2台列间空调6、2台热管空调，8台服务器机柜2、1台配电柜3、2台电池柜4等，各柜体高度、深度一致，通过推拉门形成冷热通道隔离；其中2台列间空调6与外机区11的2台侧放点空调外机一一对应，系统各自独立；2台热管空调与上层集装箱顶部安装的热管空调外机7一一对应；

如图2、图3所示，本实施例在散热热管在壳体外侧部分设有增强散热结构9，增强散热结构9包括直角弯管，直角弯管一端与冷凝器内腔连通，直角弯管另一端与第一斜管91连接，第一斜管91通过弯头97连接第二斜管92一端，第二斜管92另一端通过弯头97连接第三斜管93一端，第一斜管91的另一端与蒸发器内腔连通，第一斜管91、第二斜管92、第三斜管93外周分别安装有第一散热翅片组94、第二散热翅片组95、第三散热翅片组96。

具体而言，本实施例如上的一种双层集装箱数据中心，列间空调6内集成压缩机、蒸发器、风机、膨胀阀等部件，电空调外机5集成了冷凝器和风机等设备，为传统的机械制冷循环；热管空调机构分为热管空调外机7和热管空调内机8两部分，热管空调外机7设置有冷凝器和风机，热管空调内机8安装有蒸发器和风机等；当热管空调内的蒸发器制冷剂吸收电子设备热量时汽化，汽化后制冷剂气体流向顶部热管空调外机7冷凝器流动，在冷凝器内与室外空气在风机作用下强化换热后凝结。冷凝后的制冷剂在重力作用下，再经过散热热管流向热管空调蒸发器侧后继续受热汽化，如此循环换热。

如图2、图3所示，本实施例第一斜管91中心线与水平面的夹角A、第二斜管92中心线与水平面的夹角B以及第三向管中心线与水平面的夹角C的角度均为8～20°。第一散热翅片组94、第二散热翅片组95和第三散热翅片组96各由3个散热翅片组成。

散热热管和增强散热结构9配合，可大幅减少热管空调外机7和热管空调内机8之间的连通管路，提高集装箱数据中心设备区12的利用空间，降低热管空调外机7的风机负载，减少设备功耗。

为了方便制冷剂在散热热管内的流动，第一斜管91中心线与水平面的夹角A、第二斜管92中心线与水平面的夹角B、第三斜管93中心线与水平面的夹角C的角度均设置为8～20°。将各斜管设置为倾斜8～20°，保证制冷剂在散热热管内的流动性，降低助力，同时兼顾换热效果。

本发明的制冷系统可按以下运行模式进行，并结合温控模块，以实现自动调节和控制：

1、在室外温度大于25℃时，热管空调机构关闭，电空调机构工作，列间空调6为本集装箱数据中心设备区提供冷风，热通道的回风经空调处理后送入冷通道，为柜体内的电子设备降温冷却。

2、在室外温度低于5℃-25℃时，热管空调机构和电空调机构均工作，热管空调承担设备区12电子设备的部分冷量，不足冷量由列间空调6补充。

3、在室外温度低于5℃时，热管空调机构开启，电空调机构停止工作，完全采用热管空调制冷，为设备区12电子设备散热冷却。

另外，结合各地区的温度、环境条件，可在温控模块中对上述温度区间和运行模式进行设定，以最大幅度的降低能耗。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (6)

1.一种双层集装箱数据中心，包括外壳、服务器机柜、配电柜、电池柜和制冷系统，所述外壳由上下两层集装箱构成，同一层集装箱内通过隔板分为外机区和设备区两部分，其特征在于，所述制冷系统包括电空调机构和热管空调机构，电空调机构包括电空调外机和列间空调，所述电空调外机设置在外机区，所述热管空调机构包括热管空调外机和热管空调内机，热管空调外机设置在外壳上方，列间空调、热管空调内机与服务器机柜交错布置在设备区，所述列间空调与电空调外机、热管空调内机与热管空调内机分别对应并各自形成散热环路；所述热管空调内机设有蒸发器和内风机，热管空调外机设有冷凝器和外风机，蒸发器与冷凝器之间通过散热热管连接，散热热管内填充有制冷剂；所述散热热管在壳体外侧部分设有增强散热结构，所述增强散热结构包括直角弯管，直角弯管一端与冷凝器内腔连通，直角弯管另一端与第一斜管连接，第一斜管通过弯头连接第二斜管一端，第二斜管另一端通过弯头连接第三斜管一端，第一斜管的另一端与蒸发器内腔连通，第一斜管、第二斜管、第三斜管外周分别安装有第一散热翅片组、第二散热翅片组、第三散热翅片组。

2.根据权利要求1所述的一种双层集装箱数据中心，其特征在于，所述外壳为标准40寸集装箱结构。

3.根据权利要求1所述的一种双层集装箱数据中心，其特征在于，所述外机区共设有4台电空调外机，分别对应4台列间空调，电空调外通过支架上下垂直侧吹放置；所述壳体顶部设有间隔4台热管空调外机，分别对应4台热管空调。

4.根据权利要求1所述的一种双层集装箱数据中心，其特征在于，所述外机区与设备区的隔板为密封挡板。

5.根据权利要求1所述的一种双层集装箱数据中心，其特征在于，所述第一斜管中心线与水平面的夹角A、第二斜管中心线与水平面的夹角B以及第三向管中心线与水平面的夹角C的角度均为8～20°。

6.根据权利要求1所述的一种双层集装箱数据中心，其特征在于，所述第一散热翅片组、第二散热翅片组和第三散热翅片组各由3个散热翅片组成。