CN111669953A - 一种节能型集装箱式数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能型集装箱式数据中心，采用一体化空调系统，一体化空调系统可沿集装箱式数据中心的安装底座前、后滑动，该一体化空调系统的蒸发器、冷凝器、压缩机以及室内风机、室外风机集成在一体式物理框架内。其中所述的室外风机采用EC风机。集装箱式数据中心的箱体内设置气流管理系统，所述气流管理系统将箱体内的冷、热气流进行隔离。本发明提高了一体化空调系统的安装时间，安装便捷高效。本发明可根据室外环境温度按需调节室外风机速率输出，实现节能。本发明在在室外温度较低时只需较小功率即可对集装箱式数据中心进行制冷。气流管理系统使得箱体内形成相对隔离的冷通道、热通道，减少冷、热气流混合带来的能耗损失。

Description

一种节能型集装箱式数据中心

技术领域

本发明属于电子信息领域，尤其涉及一种集装箱式数据中心。

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。未来边缘数据中心是数据的第一入口，负责实时性业务决策和大量个人隐私数据的短周期存储，可能部署在无线基站、楼顶、仓库或其他恶劣工作环境，其部署数量庞大，对节能性、兼容性要求将越来越苛刻。集装箱式边缘数据中心是一个作为数据中心整体构建的标准模块，将电力、制冷、机柜、计算、存储、网络资源等设施都安装到一个集装箱中，实现产品化设计、标准化生产和去工程化部署。目前集装箱式数据中心在加强基础管理的同时，为维持理想的运行环境需要全年为IT设备降温，由此带来巨额的耗电量及庞大的电费支出，现有的集装箱式数据中心的降温方式主要采用常规的压缩机式机械制冷，其空调系统的室内风机与室外分机分开在不同的安装空间，其空调系统需全年运行，能源消耗大，因此需要设计一种能够降低能耗的集装箱式数据中心。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够降低能耗的节能型集装箱式数据中心。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种节能型集装箱式数据中心，采用一体化空调系统，所述的一体化空调系统可沿集装箱式数据中心的安装底座前、后滑动，该一体化空调系统的室内风机、室外风机集成在一体式物理框架内。

优选的，所述的一体化空调系统可沿安装底座前、后滑动的距离不少于200mm，该一体化空调系统的蒸发器、冷凝器、压缩机以及所述的室内风机、室外风机集成在一体式物理框架内，其中所述的室外风机采用EC风机。

优选的，所述的一体化空调系统具有可切换的三种运行模式，模式一：压缩机与冷凝器、蒸发器形成循环通路；模式二：压缩机、冷凝器、氟泵、蒸发器形成循环通路；模式三：冷凝器、氟泵、蒸发器形成循环通路。

优选的，运输状态时，一体化空调系统可拆卸安装在安装底座上，一体化空调系统与安装底座位于集装箱式数据中心的箱体内，安装底座与箱体可拆卸固定，集装箱式数据中心的箱体的侧壁在对应一体化空调系统的位置处开设有空调滑出口，运输状态时空调滑出口处由封板封住。

使用状态时，空调滑出口处的封板拆除，空调滑出口处下部可拆卸安装外部安装底座，所述外部安装底座的运输台面与箱体内的安装底座的运输台面接应，推动一体化空调系统使其从箱体内的安装底座的运输台面滑动至外部安装底座的运输台面。

优选的，所述集装箱式数据中心的箱体的空间内集成至少机架系统、不间断供配电系统、电池系统、消防系统、门禁安防系统、动力环境监控系统、视频监控系统、综合布线系统、网络通讯系统、IT设备系统中的一种系统。

优选的，所述集装箱式数据中心包含机柜，所述机柜可在集装箱式数据中心的箱体内前、后移动距离不低于100mm。

优选的，所述集装箱式数据中心的箱体内设置气流管理系统，所述气流管理系统将箱体内的冷、热气流进行隔离。

优选的，所述的一体化空调系统的送风型式为下部送风、上部回风，所述的气流管理系统将下部送风的送风口与上部回风的回风口进行隔离，并将冷气流封闭于机柜前部的空间内，热气流从机柜后方经过机柜上方回到回风口。

优选的，所述的一体化空调系统的送风型式为下部送风、上部回风，所述的气流管理系统包括安装于机柜后部的热通道腔体、机柜上方的回风通道以及与上部回风的回风口对接的气流组件，机柜后部的热气流经过机柜上方送入回风口。

优选的，所述的一体化空调系统的送风型式为上部送风、下部回风，所述的气流管理系统将下部回风的回风口与上部送风的送风口形成隔离，并将热气流封闭于机柜后部的空间内，热气流从机柜后方进入回风口，送风口的送风冷气流经过机柜上方进入机柜前部。

优选的，所述的一体化空调系统的送风型式为上部送风、下部回风，所述的气流管理系统包括安装于机柜前部的冷通道腔体、机柜上方的送风通道以及与上部送风的送风口对接的气流组件，送风口的送风冷气流经过机柜上方送入机柜前部。

本发明的有益效果是：本发明采用一体化空调系统，安装更为方便，更优的，一体化空调系统为可滑动式，安装便捷高效。本发明的室外风机采用EC风机，可根据室外环境温度按需调节室外风机速率输出，实现节能。本发明在室外温度较低一体化空调系统可利用外部环境的天然冷源，在室外温度较低时只需较小功率即可对集装箱式数据中心进行制冷。所述集装箱式数据中心的箱体内设置气流管理系统，气流管理系统使得箱体内形成相对隔离的冷通道、热通道，减少冷、热气流混合带来的能耗损失。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明中的一体化空调系统的连接原理图；

图2是空调系统的送风型式为下部送风、上部回风时的冷通道被隔示意图；

图3是空调系统的送风型式为下部送风、上部回风时的热通道被隔示意图；

图4是空调系统的送风型式为上部送风、下部回风时的冷通道被隔示意图；

图5是空调系统的送风型式为上部送风、下部回风时的热通道被隔示意图；

图6是运输状态时一体化空调系统位于箱体内的结构示意图；

其中：501、一体化空调系统，502、箱体，503、机柜；504、安装底座，

101、压缩机，102、冷凝器，103、蒸发器，104、氟泵，105、储液罐，201、第一单向阀，202、第二单向阀，203、第三单向阀，303、电子膨胀阀。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图2、图3、图4、图5所示，一种节能型集装箱式数据中心，采用一体化空调系统501，所述的一体化空调系统501可沿集装箱式数据中心的安装底座前、后滑动。优选的，所述的一体化空调系统501可沿安装底座前、后滑动的距离不少于200mm。优选的，该一体化空调系统501的蒸发器、冷凝器、压缩机以及室内风机、室外风机集成在一体式物理框架内。优选的，其中所述的室外风机采用EC风机。采用EC风机，可根据室外环境温度按需调节室外风机速率输出，实现节能。

如图6所示，运输状态时，一体化空调系统501可拆卸安装在安装底座504上，一体化空调系统501与安装底座504位于集装箱式数据中心的箱体502内，安装底座504与箱体502可拆卸固定，优选的，安装底座504还可以通过支撑架支撑在箱体502内；集装箱式数据中心的箱体502的侧壁在对应一体化空调系统501的位置处开设有空调滑出口，运输状态时空调滑出口处由封板封住。

使用状态时，空调滑出口处的封板拆除，空调滑出口处下部可拆卸安装外部安装底座，所述外部安装底座的运输台面与箱体502内的安装底座504的运输台面接应，推动一体化空调系统501使其从箱体502内的安装底座504的运输台面滑动至外部安装底座的运输台面。然后，一体化空调系统501再与箱体502固定安装，拆除外部安装底座和箱体502内的安装底座504及支撑架。更为优选的，外部安装底座的运输台面和/或箱体502内的安装底座504的运输台面上可铺设滑行软垫更便于推动一体化空调系统501滑动。

因此一体化空调系统从运输位置到使用位置只需简易推动使其滑到使用位置固定即可，提高了一体化空调系统的安装时间，安装便捷高效。

所述集装箱式数据中心的箱体502的空间内集成至少机架系统、不间断供配电系统、电池系统、消防系统、门禁安防系统、动力环境监控系统、视频监控系统、综合布线系统、网络通讯系统、IT设备系统中的一种系统。

所述数据中心包含机柜503，优选的，机柜503为可移动式。优选的，所述机柜503可在箱体502内前、后移动距离不低于100mm。优选的，机柜503放置在导轨上，机柜503在导轨上可以前、后滑动，所述导轨处于减震塑胶带上。机柜503为可移动式使得机柜503可以在箱体502内部腾挪出操作空间。所述集装箱式数据中心包含能耗监测与管理系统，可监测机柜中的数据中心的能耗数据，所述能耗监测与管理系统可对一体化空调系统501进行管理与调节，优化一体化空调系统501的运行能耗。

所述的一体化空调系统501具有可切换的三种运行模式，模式一：压缩机101与冷凝器102、蒸发器103形成循环通路；模式二：压缩机101、冷凝器102、氟泵104、蒸发器103形成循环通路；模式三：冷凝器102、氟泵104、蒸发器103形成循环通路。

所述的一体化空调系统501包括压缩机101、冷凝器102、蒸发器103、氟泵104、第一单向阀201、第二单向阀202、第三单向阀203、储液罐105，所述第一单向阀201的进口连至压缩机101的出口，所述第一单向阀201的出口连至冷凝器102的进口，所述第一单向阀201的流通方向为压缩机101的出口流至冷凝器102的进口；所述第二单向阀202的进口连至蒸发器103的出口，所述第二单向阀202的出口连至冷凝器102的进口，所述第二单向阀202的流通方向为蒸发器103的出口流至冷凝器102的进口；所述第三单向阀203的进口连至储液罐105的出口，所述第三单向阀203的出口连至蒸发器103的进口，所述第三单向阀203的流通方向为储液罐105的出口流至蒸发器103的进口；所述储液罐105的出口连至氟泵104的进口，所述氟泵104的出口连至蒸发器103的进口；所述冷凝器102的出口连至储液罐105的进口，所述压缩机101的进口连至蒸发器103的出口。所述蒸发器103的进口处还设置用于调节制冷剂流量的电子膨胀阀303。

模式一是蒸汽压缩制冷工作模式，在模式一状态时，第一单向阀201、第三单向阀203打开，第二单向阀202关闭，蒸汽压缩制冷的制冷工质流通通路为：过热气态制冷工质从蒸发器103的出口至压缩机101，压缩后至冷凝器102，冷凝器102的出口所出的液态制冷工质进入储液罐105，再进入蒸发器103的进口，实现制冷工质的循环流动。此种模式为常规的蒸汽压缩制冷方式，适用于室外温度较高时，比如室外温度高于预设的模式温度一，例如优选的，室外温度大于等于20℃时，所述的一体化空调系统501进入模式一进行工作。

当室外温度低于预设的模式温度一，例如优选的，室外温度小于20℃时，所述的一体化空调系统501进入模式二进行工作，即蒸汽压缩制冷与氟泵自然冷同时启用，第一单向阀201打开，第二单向阀202关闭，第三单向阀203关闭，压缩机101、冷凝器102、储液罐105、氟泵104、蒸发器103形成循环通路，蒸汽压缩制冷和氟泵自然冷同时启用，氟泵104的运行功率比较小，压缩机101也可以低频运行，能够有效降低压缩机101的运行负荷，提高能效系数，达到节能目的。

当室外温度更加降低，室外温度低于预设的模式温度二，例如优选的，室外温度小于10℃时，所述的一体化空调系统501进入模式三进行工作，此时为氟泵自然冷工作模式，第一单向阀201关闭，第三单向阀203关闭，第二单向阀202打开，氟泵自然冷的制冷工质流通通路为：过冷液态制冷工质从冷凝器102的出口进入储液罐105，再经氟泵104后进入蒸发器103中进行吸热蒸发，从蒸发器103的出口出来的制冷工质经第二单向阀202后进入冷凝器102的进口，实现制冷工质的循环流动，从而实现空调系统的制冷功能。此种模式由氟泵104提供动力，氟泵104的运行功率远小于压缩机101，尤其是在冬季，室外温度较低，利用外部环境的天然冷源，只需较小功率的氟泵104启动进行制冷工质的循环，即可实现对集装箱式数据中心的循环制冷。

优选的，所述集装箱式数据中心的箱体502内设置气流管理系统，所述气流管理系统将箱体502内的冷、热气流进行隔离。气流管理系统使得箱体502内形成相对隔离的冷通道、热通道，减少冷、热气流混合带来的能耗损失。

如图2所示，图2、图3、图4、图5中的空心箭头方向为气流方向。所述的一体化空调系统501的送风型式为下部送风、上部回风，所述的气流管理系统将下部送风的送风口与上部回风的回风口进行隔离，并将冷气流封闭于机柜503前部的空间内，热气流从机柜503后方经过机柜503上方回到回风口。

如图3所示，所述的一体化空调系统501的送风型式为下部送风、上部回风，所述的气流管理系统包括安装于机柜503后部的热通道腔体、机柜503上方的回风通道以及与上部回风的回风口对接的气流组件，机柜503后部的热气流经过机柜503上方送入回风口。

如图4所示，所述的一体化空调系统501的送风型式为上部送风、下部回风，所述的气流管理系统将下部回风的回风口与上部送风的送风口形成隔离，并将热气流封闭于机柜503后部的空间内，热气流从机柜503后方进入回风口，送风口的送风冷气流经过机柜503上方进入机柜前部。

如图5所示，所述的一体化空调系统501的送风型式为上部送风、下部回风，所述的气流管理系统包括安装于机柜503前部的冷通道腔体、机柜503上方的送风通道以及与上部送风的送风口对接的气流组件，送风口的送风冷气流经过机柜503上方送入机柜503前部。

优选的，箱体502内设置气流隔板，机柜503前部对应的箱体内壁开设回风口及出风口。回风口位于上部以及出风口位于下部，或者，回风口位于下部以及出风口位于上部。所述气流隔板将送风口与回风口进行隔离。所述机柜503的前部增设前部气流挡板。所述气流隔板架设于前部气流挡板的顶部与机柜前部对应的箱体内壁之间。回风口位于上部以及出风口位于下部时，所述气流隔板下方与前部气流挡板前方形成冷通道，减少冷、热气流混合。回风口位于下部以及出风口位于上部时，所述气流隔板下方与前部气流挡板前方形成热通道，减少冷、热气流混合。

优选的，所述机柜503的后部增设后部气流挡板，所述后部气流挡板置于机柜后部的边缘与机柜后部对应的箱体内壁之间，优选的，气流隔板为L形隔板。回风口位于上部以及出风口位于下部时，气流隔板上方形成热通道，减少冷、热气流混合。回风口位于下部以及出风口位于上部时，气流隔板上方形成冷通道，减少冷、热气流混合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (11)

1.一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：采用一体化空调系统，所述的一体化空调系统可沿集装箱式数据中心的安装底座前、后滑动，该一体化空调系统的室内风机、室外风机集成在一体式物理框架内。

2.根据权利要求1所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述的一体化空调系统可沿安装底座前、后滑动的距离不少于200mm，该一体化空调系统的蒸发器、冷凝器、压缩机以及所述的室内风机、室外风机集成在一体式物理框架内，其中所述的室外风机采用EC风机。

3.根据权利要求1所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述的一体化空调系统具有可切换的三种运行模式，模式一：压缩机与冷凝器、蒸发器形成循环通路；模式二：压缩机、冷凝器、氟泵、蒸发器形成循环通路；模式三：冷凝器、氟泵、蒸发器形成循环通路。

4.根据权利要求1所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：运输状态时，一体化空调系统可拆卸安装在安装底座上，一体化空调系统与安装底座位于集装箱式数据中心的箱体内，安装底座与箱体可拆卸固定，集装箱式数据中心的箱体的侧壁在对应一体化空调系统的位置处开设有空调滑出口，运输状态时空调滑出口处由封板封住；

使用状态时，空调滑出口处的封板拆除，空调滑出口处下部可拆卸安装外部安装底座，所述外部安装底座的运输台面与箱体内的安装底座的运输台面接应，推动一体化空调系统使其从箱体内的安装底座的运输台面滑动至外部安装底座的运输台面。

5.根据权利要求1所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述集装箱式数据中心的箱体的空间内集成至少机架系统、不间断供配电系统、电池系统、消防系统、门禁安防系统、动力环境监控系统、视频监控系统、综合布线系统、网络通讯系统、IT设备系统中的一种系统。

6.根据权利要求1所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述集装箱式数据中心包含机柜，所述机柜可在集装箱式数据中心的箱体内前、后移动距离不低于100mm。

7.根据权利要求1所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述集装箱式数据中心的箱体内设置气流管理系统，所述气流管理系统将箱体内的冷、热气流进行隔离。

8.根据权利要求7所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述的一体化空调系统的送风型式为下部送风、上部回风，所述的气流管理系统将下部送风的送风口与上部回风的回风口进行隔离，并将冷气流封闭于机柜前部的空间内，热气流从机柜后方经过机柜上方回到回风口。

9.根据权利要求7所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述的一体化空调系统的送风型式为下部送风、上部回风，所述的气流管理系统包括安装于机柜后部的热通道腔体、机柜上方的回风通道以及与上部回风的回风口对接的气流组件，机柜后部的热气流经过机柜上方送入回风口。

10.根据权利要求7所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述的一体化空调系统的送风型式为上部送风、下部回风，所述的气流管理系统将下部回风的回风口与上部送风的送风口形成隔离，并将热气流封闭于机柜后部的空间内，热气流从机柜后方进入回风口，送风口的送风冷气流经过机柜上方进入机柜前部。

11.根据权利要求7所述的一种节能型集装箱式数据中心，其特征在于：所述的一体化空调系统的送风型式为上部送风、下部回风，所述的气流管理系统包括安装于机柜前部的冷通道腔体、机柜上方的送风通道以及与上部送风的送风口对接的气流组件，送风口的送风冷气流经过机柜上方送入机柜前部。

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