CN110173778A - 基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构，包括：控制器、第一机房和第二机房，所述第一机房包括热通道房、机柜安装房和冷通道房，所述第二机房一端设置有与外部连通的新风阀，所述风机阵列组件的出风口与冷通道房直接或者间接连通，所述第二机房内设置有位于新风阀与风机阵列组件之间的加湿器，所述第二机房中设置有与热通道房直接或者间接连通的混风阀，所述热通道房或者第二机房上设置有出风阀进行热风的排出控制。通过上述方式，本发明所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，分体叠加结构，方便运输和组合，充分利用新风和热风的控制，并通过加湿器与气流的配合，进行机柜安装房内温湿度的控制。

Description

基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构
技术领域
本发明涉及数据中心技术领域，特别是涉及一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构。
背景技术
传统数据中心，大多是把服务器放在一个密闭环境，用空调进行制冷，采用换热方式来解决数据中心的散热问题。空调制冷的方案电量消耗大，而且存在施工时间长、运维成本高和故障点多等问题。
实际上，空调制冷会使得机房内部空气较为干燥，难以进行湿度的调节，而数据中心的稳定运行对温度和湿度都有一定的要求，现有的空调系统显然难以满足使用要求。
另外，部分底部送风的数据中心虽然可以减少占地面积，但现有蒸发制冷数据中心的机房多为整体式结构，运输和搬运多有不便，影响了机房的体积。为了方便搬运，数据中心设计较小，导致服务器安装容量小，而且无法扩容，需要改进。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构，降低能耗，减少占地面积，提升运输、搬运和扩容便利性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，包括：控制器、第一机房和第二机房，所述第一机房叠加设置在第二机房的上方或者下方，所述第一机房包括热通道房、机柜安装房和冷通道房，所述热通道房、机柜安装房和冷通道房依次排列连接并相互连通，所述第二机房一端设置有与外部连通的新风阀，所述第二机房内设置有风机阵列组件，所述风机阵列组件的出风口与冷通道房直接或者间接连通，所述第二机房内设置有位于新风阀与风机阵列组件之间的加湿器，所述第二机房中设置有与热通道房直接或者间接连通的混风阀，所述热通道房或者第二机房上设置有出风阀进行热风的排出控制，所述控制器设置在第一机房或者第二机房的外侧且分别与新风阀、混风阀和出风阀相连接进行开闭控制。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一机房叠加设置在第二机房的上方时，所述第二机房包括第一混风房、过滤房和风机房，所述第一混风房、过滤房和风机房依次排列连接并相互连通，所述新风阀位于第一混风房前端，所述混风阀设置在第一混风房上部且有与热通道房底部连通，所述风机阵列组件设置在风机房中，所述风机房末端顶部与冷通道房底部相连通，所述过滤房中设置有中效过滤器，所述加湿器设置在过滤房或者风机房中且位于中效过滤器与风机阵列组件之间，所述出风阀设置在热通道房顶部且有与外部连通，所述第一混风房中设置有位于新风阀出风口的初效过滤器。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一机房叠加设置在第二机房的下方时，所述第二机房包括第二混风房、风机安装箱和分流机房，所述分流机房设置在第二混风房的末端，所述分流机房底部与热通道房相连通，所述出风阀设置在分流机房上部，所述混风阀设置在分流机房和第二混风房的连接处，所述风机安装箱设置在第二混风房中，所述风机阵列组件设置在风机安装箱中，所述风机安装箱的出风口与冷通道房相连通，所述新风阀位于第二混风房的前端，所述新风阀的进风口设置有初效过滤器，所述加湿器设置在第二混风房中且位于新风阀的出风口，所述第二混风房中设置有位于加湿器后方的中效过滤器。
在本发明一个较佳实施例中，所述机柜安装房中设置有机柜及位于机柜一侧的PDU。
在本发明一个较佳实施例中，所述加湿器后端设置有一排或数排挡水板，所述加湿器和挡水板的下方设置有接水盘，所述挡水板为V形或者W形弯板，相邻挡水板之间形成V形或者W形气流通道。
在本发明一个较佳实施例中，所述加湿器为湿膜加湿器，所述控制器为自带触摸屏的PLC控制器。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一机房和第二机房的一侧分别设置有活动门板，所述活动门板上设置有门锁。
在本发明一个较佳实施例中，所述第二机房中设置有对初效过滤器两侧进行气压检测的初效过滤器压差开关以及对中效过滤器两侧进行气压检测的中效过滤器压差开关，所述初效过滤器压差开关和中效过滤器压差开关分别与控制器相连接进行信号传输，所述冷通道房中设置有送风温湿度传感器，所述热通道房或者分流机房中设置有回风温湿度传感器，所述送风温湿度传感器和回风温湿度传感器分别与控制器相连接进行信号传输。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构，包括高架地板、热空气排风管和数个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其中，所述第一机房叠加设置在第二机房的上方，第二机房位于高架地板内，第一机房位于高架地板上方，且每2个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心的冷通道房对接，所述热空气排风管位于第一机房的上方且分别与出风阀相连通。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构，包括数个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其中，所述第一机房叠加设置在第二机房的下方，每2个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心的热通道房对接，且共用分流机房。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构，摒弃了现有的空调系统，充分利用新风和热风的控制，实现第一机房内服务器的散热，多种气流模式切换灵活，能耗低，并通过加湿器与气流的配合，进行机柜安装房内温湿度的控制，确保服务器工作稳定性，气流经过湿膜加湿器时，实现蒸发制冷和加湿，利用新风和湿膜加湿器实现内部的降温和增湿，加湿器关闭后，利用服务器的热空气进行升温和降湿，通过PLC控制器进行自动切换运行，实现无人化管理，第一机房和第二机房采用分体叠加的结构，方便运输和搬运，组装便利，结构紧凑，减少了占地面积，而且机柜安装房和过滤房的数量可以增减，有利于服务器的扩容。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图，其中：
图1是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1中第一机房和第二机房的分体结构图；
图3是图1的立体图，为了显示内部结构，去除了外侧部分挡板；
图4是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心新风单向工作一较佳实施例的结构示意图；
图5是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心气流内循环工作一较佳实施例的结构示意图；
图6是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心新风和部分热风混合循环工作一较佳实施例的结构示意图；
图7是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心另一较佳实施例的结构示意图（新风和部分热风混合循环工作）；
图8是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心另一较佳实施例的结构示意图（内循环）；
图9是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心另一较佳实施例的结构示意图（新风单向工作）；
图10是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构一较佳实施例的结构示意图（新风单向工作）；
图11是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构一较佳实施例的结构示意图（新风和部分热风混合循环工作）；
图12是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构一较佳实施例的结构示意图（内循环）；
图13是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构另一较佳实施例的结构示意图（新风和部分热风混合循环工作）；
图14是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构另一较佳实施例的结构示意图（新风单向工作）；
图15是本发明一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构另一较佳实施例的结构示意图（内循环）。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图9，本发明实施例包括：
实施例1：
如图1所示的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，包括：控制器23、第一机房和第二机房，所述第一机房叠加设置在第二机房的上方，叠加结构，有利于缩小占地面积，适合室内使用。
如图2所示，所述第一机房包括热通道房1、机柜安装房2和冷通道房3，所述热通道房1、机柜安装房2和冷通道房3依次排列连接并相互连通，连接处采用密封圈避免漏气的问题。所述第二机房包括第一混风房4、过滤房5和风机房6，所述第一混风房4、过滤房5和风机房6依次排列连接并相互连通，可以采用螺栓和定位件进行连接，确保安装精度，而且方便拆卸。
所述机柜安装房2中设置有机柜9及位于机柜9一侧的PDU8，方便服务器的安装和供电，通过机柜安装房2的增加或者减少，可以改变服务器的容量，方便扩容。所述第一机房和第二机房的一侧分别设置有活动门板12，方便进行维护，所述活动门板12上设置有门锁14，安全性高。
所述第一混风房4前端设置有与外部连通的新风阀16，所述第一混风房4上部设置有与热通道房1底部连通的混风阀17，热通道房1顶部设置有与外部连通的出风阀7。所述控制器23设置在第一机房或者第二机房的外侧且分别与新风阀16、混风阀17和出风阀7相连接进行开闭控制，实现多种气流模式的运行，所述风机房6末端顶部与冷通道房3底部相连通，如附图4~6所示，充分利用新风进行机柜安装房2的冷却，降低能耗。所述控制器23为自带触摸屏的PLC控制器，可以设定工作模式，根据温湿度检测实现手动和自动运行。
所述第一混风房4中设置有位于新风阀16出风口的初效过滤器13，进行外入新风的过滤，所述过滤房5中设置有中效过滤器19，进一步进行气流的过滤，减少进入机柜安装房2中的颗粒物。
所述风机房6中设置有风机阵列组件22，多个风机同步工作，确保气流的均匀性，减少单个风机的负荷，并利用冷通道房3进行冷风的缓冲，使得向机柜安装房2的送风更加均匀。
所述过滤房5或者风机房6中设置有位于中效过滤器19与风机阵列组件22之间的加湿器20，所述加湿器20为湿膜加湿器，需要外接供水管路的布水器进行加湿器20的供水，布水器上设置有电磁阀，方便控制器23的自动化加湿控制。气流经过湿膜加湿器时，实现蒸发制冷，利用新风和湿膜加湿器实现内部的降温和增湿，加湿器关闭后，利用服务器产生的热空气进行升温和降湿，功能的切换通过PLC控制器进行自动运行，实现无人化管理。
为了减少气流中的水雾，在加湿器20后方设置有一排或数排挡水板21，所述加湿器20和挡水板21的下方设置有接水盘，接水盘一侧设置有延伸至外部的排水管，方便进行排水。所述挡水板21为V形或者W形弯板，相邻挡水板之间形成V形或者W形气流通道，水雾经过V形或者W形气流通道时，与挡水板21表面撞击，并向下流入接水盘。
所述第一混风房4中设置有对初效过滤器13两侧进行气压检测的初效过滤器压差开关15，所述过滤房5或者第一混风房4中设置有对中效过滤器19两侧进行气压检测的中效过滤器压差开关18，所述初效过滤器压差开关15和中效过滤器压差开关18分别与控制器23相连接进行压力信号传输。所述冷通道房3中设置有送风温湿度传感器10，所述热通道房1中设置有回风温湿度传感器11，所述送风温湿度传感器10和回风温湿度传感器11分别与控制器23相连接进行温湿度信号传输，控制器23根据各点温湿度及压力，进行各阀门、加湿器和风机阵列组件的控制，实现内部温湿度自动调节。
实施例2：
如图7~9所示，一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，包括：控制器23、第一机房和第二机房，第一机房叠加设置在第二机房的下方，适合室外使用，所述第二机房包括第二混风房24、风机安装箱25和分流机房26，分体结构，拆装灵活，运输方便。
所述分流机房26设置在第二混风房24的末端，所述分流机房26底部与热通道房相连通，像烟囱一样进行热风的引导，所述出风阀7设置在分流机房26上部，进行热风排放控制。所述混风阀17设置在分流机房26和第二混风房24的连接处，混风阀17开启后可以使得部分热风进入第二混风房24。
所述风机安装箱25设置在第二混风房24中，所述风机阵列组件设置在风机安装箱25中，所述风机安装箱的出风口与冷通道房3相连通，风机阵列组件吸走第二混风房24的新风或者混合风，送入冷通道房3。
所述新风阀16位于第二混风房24的前端，所述新风阀16的进风口设置有初效过滤器13，使得外部的新风过滤后进入新风阀16，所述加湿器20设置在第二混风房24中且位于新风阀16的出风口，必要时进行新风的加湿，所述第二混风房24中设置有位于加湿器20后方的中效过滤器19，实现气流的中效过滤。控制原理与实施例1相同，在此不做赘述。
实施例3：
如图10~12所示，一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构，包括高架地板28、热空气排风管27和数个图1基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其中，第二机房位于高架地板28内，利用高架地板28内的框架结构形成新风通道，降低装置的高度，第一机房位于高架地板28上方，且每2个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心的冷通道房对接，冷通道房可以共用部分板材，减低成本，冷热通道隔离，隔音效果好。
所述热空气排风管27位于第一机房的上方且分别与出风阀7相连通，实现热风的集中外排，适合室内使用，充分利用了高架地板机房的结构，方便进行传统机房的改造，相互之间留有通道，方便行走和维护，高架地板28和热空气排风管27使得机房内的新风和热风进行封闭传输，降低了噪音，利用高架地板连通外界进行送风的管理，降低了成本，静音效果好。
实施例4：
如图13~15所示，一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构，包括数个图7所示基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，每2个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心的热通道房对接，热通道房可以共用部分板材，减少热通道房的板材成本，且共用分流机房，进一步降低成本和地面，适合室外使用。
综上所述，本发明指出的一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心及其组合结构，上下叠加的设计，结构更加紧凑，占地面积小，可以分体进行运输和组装，降低对运输和使用场地的要求，充分利用自然新风进行内部空间的温度调节，降低了能耗，有效维持适宜服务器工作的温湿度环境。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，包括：控制器、第一机房和第二机房，所述第一机房叠加设置在第二机房的上方或者下方，所述第一机房包括热通道房、机柜安装房和冷通道房，所述热通道房、机柜安装房和冷通道房依次排列连接并相互连通，所述第二机房一端设置有与外部连通的新风阀，所述第二机房内设置有风机阵列组件，所述风机阵列组件的出风口与冷通道房直接或者间接连通，所述第二机房内设置有位于新风阀与风机阵列组件之间的加湿器，所述第二机房中设置有与热通道房直接或者间接连通的混风阀，所述热通道房或者第二机房上设置有出风阀进行热风的排出控制，所述控制器设置在第一机房或者第二机房的外侧且分别与新风阀、混风阀和出风阀相连接进行开闭控制。
2.根据权利要求1所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述第一机房叠加设置在第二机房的上方时，所述第二机房包括第一混风房、过滤房和风机房，所述第一混风房、过滤房和风机房依次排列连接并相互连通，所述新风阀位于第一混风房前端，所述混风阀设置在第一混风房上部且有与热通道房底部连通，所述风机阵列组件设置在风机房中，所述风机房末端顶部与冷通道房底部相连通，所述过滤房中设置有中效过滤器，所述加湿器设置在过滤房或者风机房中且位于中效过滤器与风机阵列组件之间，所述出风阀设置在热通道房顶部且有与外部连通，所述第一混风房中设置有位于新风阀出风口的初效过滤器。
3.根据权利要求1所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述第一机房叠加设置在第二机房的下方时，所述第二机房包括第二混风房、风机安装箱和分流机房，所述分流机房设置在第二混风房的末端，所述分流机房底部与热通道房相连通，所述出风阀设置在分流机房上部，所述混风阀设置在分流机房和第二混风房的连接处，所述风机安装箱设置在第二混风房中，所述风机阵列组件设置在风机安装箱中，所述风机安装箱的出风口与冷通道房相连通，所述新风阀位于第二混风房的前端，所述新风阀的进风口设置有初效过滤器，所述加湿器设置在第二混风房中且位于新风阀的出风口，所述第二混风房中设置有位于加湿器后方的中效过滤器。
4.根据权利要求1所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述机柜安装房中设置有机柜及位于机柜一侧的PDU。
5.根据权利要求1所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述加湿器后端设置有一排或数排挡水板，所述加湿器和挡水板的下方设置有接水盘，所述挡水板为V形或者W形弯板，相邻挡水板之间形成V形或者W形气流通道。
6.根据权利要求1所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述加湿器为湿膜加湿器，所述控制器为自带触摸屏的PLC控制器。
7.根据权利要求1所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述第一机房和第二机房的一侧分别设置有活动门板，所述活动门板上设置有门锁。
8.根据权利要求2或3所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其特征在于，所述第二机房中设置有对初效过滤器两侧进行气压检测的初效过滤器压差开关以及对中效过滤器两侧进行气压检测的中效过滤器压差开关，所述初效过滤器压差开关和中效过滤器压差开关分别与控制器相连接进行信号传输，所述冷通道房中设置有送风温湿度传感器，所述热通道房或者分流机房中设置有回风温湿度传感器，所述送风温湿度传感器和回风温湿度传感器分别与控制器相连接进行信号传输。
9.一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构，包括高架地板、热空气排风管和数个权利要求2所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其中，第二机房位于高架地板内，第一机房位于高架地板上方，且每2个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心的冷通道房对接，所述热空气排风管位于第一机房的上方且分别与出风阀相连通。
10.一种基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心组合结构，包括数个权利要求3所述的基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心，其中，每2个基于新风及蒸发制冷的紧凑化叠加数据中心的热通道房对接，且共用分流机房。
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