CN111867317A - 一种数据中心及数据中心的制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据中心及数据中心的制冷方法，以提高数据中心内部的空间利用率。数据中心包括主体建筑、至少一个机房以及多个制冷单元，机房位于主体建筑内且包括多个微模块以及第一封闭通道和第二封闭通道；多个制冷单元位于主体建筑外；其中：每个微模块包括至少两层机柜组，每层机柜组包括相对设置的两列机柜；第一封闭通道包括每个微模块内每层机柜组的两列机柜之间形成的第一部分、用于将多个微模块的第一部分连通的第二部分，第二部分还与每个制冷单元的第一风口连通；第二封闭通道包括任意相邻的两个微模块之间形成的第三部分、多个微模块与机房的壁面之间形成的第四部分，第四部分分别与第三部分以及每个制冷单元的第二风口连通。

Description

一种数据中心及数据中心的制冷方法

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别是涉及一种数据中心及数据中心的制冷方法。

背景技术

模块化数据中心是基于云计算的新一代数据中心部署形式，数据中心内部署大量的微模块，每个微模块具备模块级别的供配电、制冷末端、监控、机柜和气流管理单元等设备，各设备在工厂预制并在数据中心搭建现场拼接。传统的数据中心多为钢混建筑物，这种数据中心仅主结构的建设就非常耗时耗力，随后大量的建筑原材料分散到货，涉及大量的工作量，且工程质量也因各个系统的复杂性而难以控制，工程进度也会因相互耦合的各系统部件进厂、施工时间不同而难以保证。

基于上述情况，业内逐渐开始尝试钢结构搭建的数据中心，这种模式一定程度上解决了钢混建筑物的建设复杂程度，但是数据中心内部依旧采用传统的双排机柜模式的微模块，无法充分利用数据中心内部的空间。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种数据中心及数据中心的制冷方法，以提高数据中心内部的空间利用率。

本发明实施例所提供的一种数据中心，包括主体建筑、至少一个机房以及对应每个所述机房的多个制冷单元，所述机房位于所述主体建筑内且包括并列设置的多个微模块以及第一封闭通道和第二封闭通道；多个所述制冷单元位于所述主体建筑外，每个所述制冷单元包括第一风口和第二风口，其中：

每个所述微模块包括至少两层机柜组，每层所述机柜组包括相对设置的两列机柜；

所述第一封闭通道包括每个所述微模块内每层所述机柜组的所述两列机柜之间形成的第一部分、以及用于将多个所述微模块的所述第一部分连通的第二部分，所述第二部分还与每个所述制冷单元的第一风口连通；

所述第二封闭通道包括任意相邻的两个所述微模块之间形成的第三部分、以及所述多个微模块与所述机房的壁面之间形成的第四部分，所述第四部分分别与所述第三部分以及每个所述制冷单元的所述第二风口连通。

在一个具体的实施方案中，所述第一封闭通道为热通道，所述第二封闭通道为冷通道，所述第一风口为所述制冷单元的热介质入口，所述第二风口为所述制冷单元的冷介质出口；或者，

所述第一封闭通道为冷通道，所述第二封闭通道为热通道，所述第一风口为所述制冷单元的冷介质出口，所述第二风口为所述制冷单元的热介质入口。

在一个具体的实施方案中，每个所述微模块包括两层所述机柜组。

在一个具体的实施方案中，所述第二部分包括每个微模块内的两层所述机柜组之间形成的纵向部分，以及将多个所述微模块的纵向部分连通的横向部分。

在一个具体的实施方案中，每个所述微模块包括由多根立柱与多根横梁搭建的下层框架和上层框架，两层所述机柜组分别设置于所述下层框架和所述上层框架，位于所述下层框架的所述机柜组的顶部设置有第一顶板，位于所述上层框架的所述机柜组的底部和顶部分别设置有底板和第二顶板。

在一个具体的实施方案中，所述第二部分形成于所述第一顶板和所述底板之间，且所述第一顶板上和所述底板上分别开设有通向所述第二部分的回风口。

在一个具体的实施方案中，每层所述机柜组的所述两列机柜的两端分别设置有通道端门。

在一个具体的实施方案中，所述通道端门为推拉门。

在一个具体的实施方案中，所述机房还包括对应每个所述微模块设置的不间断电源，每台所述机柜内设置有两个电源分配单元，所述不间断电源以双路供电形式向对应的微模块内的每台所述机柜的两个电源分配单元配电。

在一个具体的实施方案中，对于每个所述机房，若该机房所需求的制冷量与N个所述制冷单元所能提供的制冷量相当，则对应该机房设置的所述制冷单元的数量至少为N+1个。

在本发明实施例中，将每个微模块设置为至少两层机柜组，即相比现有技术该方案可以在相同体积的数据中心内布置更多的机柜，显著提高了数据中心内部的空间利用率；此外，采用本实施例中第一封闭通道和第二封闭通道的布置方式，使得微模块与制冷单元不再采用一对一的设置方式，每个机房内多个微模块可以共享由多个制冷单元提供的冷量，同时将多个微模块产生的热量输出给多个制冷单元，规避了由于个别制冷单元出现问题导致其对应的微模块运行异常的情况，提高了数据中心的运行可靠性。

本申请实施例还提供了一种应用于前述的数据中心的制冷方法，当所述第一封闭通道为热通道，所述第二封闭通道为冷通道，以及所述第一风口为所述制冷单元的热介质入口，所述第二风口为所述制冷单元的冷介质出口时，所述制冷方法包括：

多个所述制冷单元输出的冷介质由各自的所述第二风口输出到所述第二封闭通道的第四部分，并由所述第二封闭通道的第四部分分流至所述第二封闭通道的多个第三部分，之后由所述第二封闭通道的多个第三部分进入多个所述微模块的机柜并与机柜内的设备换热，以对多个所述微模块进行制冷；

冷介质与机柜内的设备换热后升温为热介质，之后由多个所述微模块的机柜排至对应的所述第一封闭通道的第一部分，并由所述第一封闭通道的多个第一部分汇流至所述第一封闭通道的第二部分，最后由所述第一封闭通道的第二部分经过多个所述制冷单元的第一风口回到多个所述制冷单元内，并在多个所述制冷单元内完成制冷循环。

附图说明

图1为本发明一实施例数据中心的侧视图；

图2为本发明一实施例数据中心的主视图；

图3为本发明另一实施例数据中心的侧视图；

图4为本发明另一实施例数据中心的主视图；

图5为本发明一实施例数据中心的俯视图。

附图标记：

10-主体建筑 20-机房 30-制冷单元 21-微模块

31-第一风口 32-第二风口 22-机柜组 23-立柱

24-横梁 25-第一顶板 26-底板 27-第二顶板

261-回风口 28-通道端门 29-线槽 100-监控主机

具体实施方式

为了提高数据中心内部的空间利用率，本发明实施例提供了一种数据中心及数据中心的制冷方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图5所示，本发明实施例提供的数据中心，包括主体建筑10、至少一个机房20以及对应每个机房20的多个制冷单元30，机房20位于主体建筑10内且包括并列设置的多个微模块21以及第一封闭通道和第二封闭通道；多个制冷单元30位于主体建筑10外，每个制冷单元30包括第一风口31和第二风口32，其中：

每个微模块21包括至少两层机柜组22，每层机柜组22包括相对设置的两列机柜；

第一封闭通道包括每个微模块21内每层机柜组22的两列机柜之间形成的第一部分A、以及用于将多个微模块21的第一部分A连通的第二部分B，第二部分B还与每个制冷单元30的第一风口31连通；

第二封闭通道包括任意相邻的两个微模块21之间形成的第三部分C、以及多个微模块21与机房20的壁面之间形成的第四部分D，第四部分D分别与第三部分C以及每个制冷单元30的第二风口32连通。

在本发明实施例中，数据中心的主体建筑10优选采用钢结构搭建，并且在主体建筑10的钢结构框架上覆盖有能够实现气候隔离及安全防护功能的板层。相应地，主体结构10内的机房20也可以采用钢结构搭建，从而可以提高数据中心的标准化、预制化建设以及数据中心的规格一致性。优选的，在机房20的钢结构框架上覆盖有保温隔板，以避免机房20内的冷量向外扩散，提高数据中心的能效。数据中心内机房20的具体数量不限，可根据数据中心的规格以及用户需求进行设置。此外，在每个机房20内还集成有消防系统，以保证各个微模块21以及封闭通道区域的消防检测和灭火需求。

参考图4所示，每台机柜上部设置有由于走线的线槽29，优选的，线槽29的数量为两条，该两条线槽29分别用于走强电线缆和弱电线缆。机房内对应每个微模块还设置有不间断电源，用于向机柜内的PDU(Power Distribution Unit，电源分配单元)配电。较佳的，每台机柜内设置有两个PDU，不间断电源通过双路供电形式向对应的微模块内的每台机柜的两个PDU配电，机柜内的IT设备可同时向两个PDU取电，以避免由于其中一个PDU出现故障致使IT设备无法工作，从而提高数据中心的运行可靠性。

如图5所示，制冷单元30优选为既可以采用压缩机制冷、又可以利用自然冷源制冷的空调设备，这样，可以根据外界环境温度等因素及时调整制冷单元的制冷工况，充分利用自然冷源，以降低数据中心的整体能耗。并且，在本发明实施例中，制冷单元30可以采用N+1或者2N等配置形式，即对于每个机房，若该机房所需求的制冷量与N个制冷单元所能提供的制冷量相当，则对应该机房设置的制冷单元的数量至少为N+1个，这样，当其中个别制冷单元30出现问题时，为保证机房20内的冷量需求，可开启其他冗余的制冷单元30对机房内进行制冷。更优的，多个制冷单元30可组成群组，并采用监控主机100群控，监控主机100用于根据机房20内的实际热负荷调整各个制冷单元30的运行状态，避免各制冷单元出现竞争运行、过渡制冷等情况，从而进一步降低数据中心的整体能耗。

具体设置时，第一封闭通道和第二封闭通道可分别为热通道和冷通道，此时，制冷单元的第一风口为其热介质入口，制冷单元的第二风口为其冷介质出口；或者，第一封闭通道和第二封闭通道分别为冷通道和热通道，此时，制冷单元的第一风口为其冷介质出口，制冷单元的第二风口为其热介质入口。制冷单元在运行时，通过其冷介质出口向机房的冷通道内提供低温冷介质，冷介质与机柜内的设备换热后进入热通道，由热通道经过制冷单元的热介质入口回到制冷单元内进行制冷循环。

如图1、图2和图5所示，在本发明实施例中，将每个微模块21设置为至少两层机柜组22，即相比现有技术该方案可以在相同体积的数据中心内布置更多的机柜，显著提高了数据中心内部的空间利用率；此外，采用本实施例中第一封闭通道和第二封闭通道的布置方式，使得微模块21与制冷单元30不再采用一对一的设置方式，每个机房20内多个微模块21可以共享由多个制冷单元30提供的冷量，同时将多个微模块21产生的热量输出给多个制冷单元30，规避了由于个别制冷单元30出现问题导致其对应的微模块21运行异常的情况，提高了数据中心的运行可靠性。

如图2和图3所示，在本发明的优选实施例中，每个微模块21包括两层机柜组22，此时，第二部分B包括每个微模块内的两层机柜组22之间形成的纵向部分B1，以及将多个微模块21的纵向部分连通的横向部分B2，在与制冷单元30连接时，制冷单元30的第一风口31既可以与纵向部分B1连通，也可以与横向部分B2连通，本申请对此不做限制。

如图2、图3和图4所示，每个微模块21还包括由多根立柱23与多根横梁24搭建的上层框架和下层框架，两层机柜组22分别设置于上层框架和下层框架内，并且位于下层框架的机柜组22的顶部设置有第一顶板25，位于下层框架的机柜组22的底部和顶部分别设置有底板26和第二顶板27。这样，在下层框架内，下层机柜组22的两列机柜与主体建筑的地板以及第一顶板25形成了第一部分A；在上层框架内，上层机柜组22的两列机柜与底板26和第二顶板27形成了第一部分A；在上层机柜组与下层机柜组之间，第一顶板25和底板26形成了第二部分的纵向部分B1。其中，第一顶板25开设有由位于下层框架内的第一部分A通向纵向部分B1的回风口261，同理，底板26也开设有由位于上层框架内的第一部分A通向纵向部分B1的回风口261。同时，结合图1所示，第二顶板27优选采用保温隔板，以减少位于上层框架的第一部分A与位于微模块21上部的第四部分D之间的热交换。

参考图3和图4所示，每层机柜组22的两列机柜的两端分别设置有通道端门28，以将第一部分封闭。具体设置时，通道端门28的具体形式不限，例如可以为平开门或者推拉门，本实施例中优选使用推拉门，以减小维护面积。

本申请实施例还提供了一种数据中心的制冷方法，参考图1、图2和图5所示，当第一封闭通道为热通道，第二封闭通道为冷通道，以及第一风口31为制冷单元30的热介质入口，第二风口32为制冷单元30的冷介质出口时，制冷方法包括：

多个制冷单元30输出的冷介质由各自的第二风口32输出到第二封闭通道的第四部分D，并由第二封闭通道的第四部分D分流至第二封闭通道的多个第三部分C，之后由第二封闭通道的多个第三部分C进入多个微模块21的机柜并与机柜内的设备换热，以对多个微模块21进行制冷；

冷介质与机柜内的设备换热后升温为热介质，之后由多个微模块21的机柜排至对应的第一封闭通道的第一部分A，并由第一封闭通道的多个第一部分A汇流至第一封闭通道的第二部分B，最后由第一封闭通道的第二部分B经过多个制冷单元30的第一风口31回到多个制冷单元30内，并在多个制冷单元30内完成制冷循环。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种数据中心，其特征在于，包括主体建筑、至少一个机房以及对应每个所述机房的多个制冷单元，所述机房位于所述主体建筑内且包括并列设置的多个微模块以及第一封闭通道和第二封闭通道；多个所述制冷单元位于所述主体建筑外，每个所述制冷单元包括第一风口和第二风口，其中：

每个所述微模块包括至少两层机柜组，每层所述机柜组包括相对设置的两列机柜；

所述第一封闭通道包括每个所述微模块内每层所述机柜组的所述两列机柜之间形成的第一部分、以及用于将多个所述微模块的所述第一部分连通的第二部分，所述第二部分还与每个所述制冷单元的第一风口连通；

所述第二封闭通道包括任意相邻的两个所述微模块之间形成的第三部分、以及所述多个微模块与所述机房的壁面之间形成的第四部分，所述第四部分分别与所述第三部分以及每个所述制冷单元的所述第二风口连通。

2.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述第一封闭通道为热通道，所述第二封闭通道为冷通道，所述第一风口为所述制冷单元的热介质入口，所述第二风口为所述制冷单元的冷介质出口；或者，

所述第一封闭通道为冷通道，所述第二封闭通道为热通道，所述第一风口为所述制冷单元的冷介质出口，所述第二风口为所述制冷单元的热介质入口。

3.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，每个所述微模块包括两层所述机柜组。

4.如权利要求3所述的数据中心，其特征在于，所述第二部分包括每个微模块内的两层所述机柜组之间形成的纵向部分，以及将多个所述微模块的纵向部分连通的横向部分。

5.如权利要求4所述的数据中心，其特征在于，每个所述微模块包括由多根立柱与多根横梁搭建的下层框架和上层框架，两层所述机柜组分别设置于所述下层框架和所述上层框架，位于所述下层框架的所述机柜组的顶部设置有第一顶板，位于所述上层框架的所述机柜组的底部和顶部分别设置有底板和第二顶板。

6.如权利要求5所述的数据中心，其特征在于，所述纵向部分形成于所述第一顶板和所述底板之间，且所述第一顶板上和所述底板上分别开设有通向所述纵向部分的回风口。

7.如权利要求5所述的数据中心，其特征在于，每层所述机柜组的所述两列机柜的两端分别设置有通道端门。

8.如权利要求7所述的数据中心，其特征在于，所述通道端门为推拉门。

9.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述机房还包括对应每个所述微模块设置的不间断电源，每台所述机柜内设置有两个电源分配单元，所述不间断电源以双路供电形式向对应的微模块内的每台所述机柜的两个电源分配单元配电。

10.如权利要求1～9任一项所述的数据中心，其特征在于，对于每个所述机房，若该机房所需求的制冷量与N个所述制冷单元所能提供的制冷量相当，则对应该机房设置的所述制冷单元的数量至少为N+1个。

11.一种应用于权利要求1所述的数据中心的制冷方法，其特征在于，当所述第一封闭通道为热通道，所述第二封闭通道为冷通道，以及所述第一风口为所述制冷单元的热介质入口，所述第二风口为所述制冷单元的冷介质出口时，所述制冷方法包括：

多个所述制冷单元输出的冷介质由各自的所述第二风口输出到所述第二封闭通道的第四部分，并由所述第二封闭通道的第四部分分流至所述第二封闭通道的多个第三部分，之后由所述第二封闭通道的多个第三部分进入多个所述微模块的机柜并与机柜内的设备换热，以对多个所述微模块进行制冷；

冷介质与机柜内的设备换热后升温为热介质，之后由多个所述微模块的机柜排至对应的所述第一封闭通道的第一部分，并由所述第一封闭通道的多个第一部分汇流至所述第一封闭通道的第二部分，最后由所述第一封闭通道的第二部分经过多个所述制冷单元的第一风口回到多个所述制冷单元内，并在多个所述制冷单元内完成制冷循环。

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