CN112672619B - 一种集装箱式数据中心 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集装箱式数据中心，包括：间隔布置的多列设备组，其中每一列设备组均包括制冷设备、热量转换设备和多个机柜，其中第2n‑1列设备组的制冷设备与第2n列设备组的制冷设备构造为将冷空气吹向第2n‑1列设备组和第2n列设备组之间的冷风区；第一水环路组，第一水环路组构造为环绕多列设备组；冷却塔，冷却塔与第一水环路组连接以将第一水环路组中的热量进行散发；多个第二水环路组，每一个第二水环路组设置在其中一个冷风区中；其中，第二水环路组构造为分别吸收第2n‑1列设备组和第2n列设备组的多个机柜的热量并将吸收到的热量再分别通过第2n‑1列设备组和第2n列设备组的热量转换设备传输到第一水环路组。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心，具体涉及一种集装箱式数据中心。
背景技术
近年来，数据中心建设规模越来越大，单机柜密度增加，服务器设备芯片的发热量也不断增大，传统的风冷模式不但耗电量大而且已越来越不能满足IT设备的散热需求，对数据中心节能的诉求，也逐渐突显出来。于是出现了许多数据中心节能新技术，随着代表着业界领先水平，特别是采用液冷冷却方式，因其高可用性、高密度、超低PUE等优点，势必撼动业内对于数据中心节能降耗的技术认知，另外为适应数据中心绿色节能的趋势，利用自然冷源减少数据机房的能耗，由于华北、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。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提出一种集装箱式数据中心，包括：
间隔布置的多列设备组，其中每一列设备组均包括制冷设备、热量转换设备和多个机柜，其中第2n-1列设备组的制冷设备与第2n列设备组的制冷设备构造为将冷空气吹向所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组之间的冷风区；
第一水环路组，所述第一水环路组构造为环绕所述多列设备组；
冷却塔，所述冷却塔与所述第一水环路组连接以将所述第一水环路组中的热量进行散发；
多个第二水环路组，每一个所述第二水环路组设置在其中一个所述冷风区中；
其中，所述第二水环路组构造为分别吸收所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的所述多个机柜的热量并将吸收到的热量再分别通过所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的热量转换设备传输到所述第一水环路组。
在一些实施例中，所述第2n-1列与第2n列设备组的制冷设备构造为使冷空气经冷风区分别进入所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的多个机柜后再分别进入所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组另一侧的热风区；
所述第2n-1列设备组的制冷设备与所述第2n列设备组的制冷设备还构造为从所述热风区中获取热空气并降温得到所述冷空气以送入所述冷风区。
在一些实施例中，还包括第一冷凝器和第二冷凝器；
其中，所述第一冷凝器对应于所述第2n-1列设备组的制冷设备，所述第二冷凝器对应于所述第2n列设备组的制冷设备。
在一些实施例中，所述冷却塔构造为根据检测到的外界温度采用对应的降温方式。
在一些实施例中，冷却塔构造为响应于所述外界温度大于阈值，采用风机和喷淋降温，并根据所述外界温度动态调整所述风机的转速和所述喷淋的速度。
在一些实施例中，冷却塔构造为响应于所述外界温度小于阈值，采用风机降温，并根据所述外界温度动态调整所述风机的转速。
在一些实施例中，每一个所述冷风区和每一个所述热风区均设置有风雨密门。
在一些实施例中，所述冷风区和所述热风区设置风雨密门的位置相对。
在一些实施例中，每一个所述冷风区和每一个所述热风区均采用密封板进行冷热隔离。
在一些实施例中，还包括：
补水泵，所述补水泵构造为当所述冷却塔中的水量低于预设要求时，为所述冷却塔补水。
本发明具有以下有益技术效果之一：本发明提出的集装箱式数据中心，可以通过冷却塔利用室外冷风自然冷、液体冷却及整体集装箱架构优化设计等方式，达到提高数据中心高密度、高节能、高可靠的目的。
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他的实施例。
图1为本发明的实施例提供的集装箱式数据中心结构俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
根据本发明的一个方面，本发明的实施例提出一种集装箱式数据中心，如图1所示，其可以包括：
间隔布置的多列设备组(211、212、213、214)，其中每一列设备组均包括制冷设备、热量转换设备和多个机柜，其中第2n-1列设备组的制冷设备与第2n列设备组的制冷设备构造为将冷空气吹向所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组之间的冷风区；
第一水环路组(221、222)，所述第一水环路组(221、222)构造为环绕所述多列设备组；
冷却塔31，所述冷却塔31与所述第一水环路组(221、222)连接以将所述第一水环路组中的热量进行散发；
多个第二水环路组(231、232)，每一个所述第二水环路组(231、232)设置在其中一个所述冷风区中；
其中，所述第二水环路组构造为分别吸收所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的所述多个机柜的热量并将吸收到的热量再分别通过所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的热量转换设备传输到所述第一水环路组。
本发明提出的集装箱式数据中心，可以通过冷却塔利用室外冷风自然冷、液体冷却及整体集装箱架构优化设计等方式，达到提高数据中心高密度、高节能、高可靠的目的。
在一些实施例中，如图1所示，集装箱式数据中心为标准40尺集装箱，可以分为制冷设备的外机区域1、IT设备区域2以及液冷配套区域3三部分。
在一些实施例中，多列设备组可以在集装箱的设备区域间隔布置，并且每一列设备组的柜体高度、深度一致。每一列设备组均可以包括多个机柜、热量转换设备(CDU)以及制冷设备，其中若干列设备组还包括配电柜，每个机柜内部均安装有液冷服务器，CDU内部有板式换热器、第一水环路组水泵、第二水环路组水泵、流量、压力、温度等检测装置。例如，图1所示的4列设备组中，列211包括三个机柜、一个CDU和一个制冷设备；列212包括三个机柜，一个CDU和一个制冷设备；列213包括两个机柜、一个CDU、一个配电柜和一个制冷设备；列214包括三个机柜，一个CDU和一个制冷设备。
在一些实施例中，所述第2n-1列与第2n列设备组的制冷设备构造为使冷空气经冷风区分别进入所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的多个机柜后再分别进入所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组另一侧的热风区；其中，n为正整数。
所述第2n-1列设备组的制冷设备与所述第2n列设备组的制冷设备还构造为从所述热风区中获取热空气并降温得到所述冷空气以送入所述冷风区。
在一些实施例中，每一个所述冷风区和每一个所述热风区均采用密封板进行冷热隔离。
具体的，第2n-1列设备组和所述第2n列设备组可以看成一个组合，每一个组合均包括两列设备组，两列设备组之间的区域为冷风区，另一侧为热风区。例如，如图1所示，列211和列212可以看作一个组合，列213和列214可以看作一个组合，并且采用冷热隔离技术，即集装箱的箱体、列211、列212及其顶部密封挡板25构成冷风区，列211和列212的制冷设备将冷空气吹向冷风区，冷风区的冷空气分别进入列211和列212各自的机柜内带走除液冷无法带走的热量后进入列211和列212两侧的热风区，列211和列212的制冷设备再分别从两侧的热风区中获取热空气并处理降温得到所述冷空气以送入所述冷风区。
需要说明的是，如图1所示，热分区可以由不同的组合公用，例如，列212和列213共用同一个热风区。也即，单数列的设备组的左侧为热风区，右侧为冷风区，偶数列的设备组的左侧为冷风区，右侧为热风区。
在一些实施例中，图1示出的，第一水环路组包括第一供水环网221和第一回水环网222，第二水环路组包括第二供水环网231和第二回水环网232。其中，第二供水环网231和第二回水环网232设置在每一个冷风区内，用于带走机柜内液冷服务器的主要热量，并在CDU内进行换热，将热量传输到第一水环路组，第一水环路组通过室外封闭式冷却塔31在自然冷风及喷淋水作用下散发到外界，最大限度利用自然冷源。机柜的液冷系统、第一供水环网、第一回水环网、第二供水环网和第二回水环网均为环路设计，最大限度避免单点故障造成的全系统无法正常工作的情况。
在一些实施例中，还包括第一冷凝器11和第二冷凝器12；
其中，所述第一冷凝器对应于所述第2n-1列设备组的制冷设备，所述第二冷凝器对应于所述第2n列设备组的制冷设备。
具体的，可以在集装箱的外机放置区放置冷凝器，冷凝器采用顶部出风模式，在外机放置区的中间留有维护通道，方便对机组进行维护和安装。外机放置区与IT设备区设置有密封挡板，其他方向均设置有钢网，方便外机换热。为了防止一套冷凝器出现故障，整个组合无法工作的情况，可以使得组合内不同列设备组的制冷设备对应不同的冷凝器。例如，如图1所示，冷凝器11可以通过铜管连接制冷设备1和制冷设备2；冷凝器12可以通过铜管连接制冷设备3和制冷设备4。这样，液冷无法带走的热量通过制冷设备带走，列间空调近端冷却，提高对冷空气的利用效率，降低数据中心的制冷功耗。
在一些实施例中，所述冷却塔构造为根据检测到的外界温度采用对应的降温方式。
在一些实施例中，冷却塔构造为响应于所述外界温度大于阈值，采用风机和喷淋降温，并根据所述外界温度动态调整所述风机的转速和所述喷淋的速度。
在一些实施例中，冷却塔构造为响应于所述外界温度小于阈值，采用风机降温，并根据所述外界温度动态调整所述风机的转速。
在一些实施例中，还包括：
补水泵，所述补水泵构造为当所述冷却塔中的水量低于预设要求时，为所述冷却塔补水。
具体的，在液冷配套区，设置有闭式蒸发冷却塔31、补水箱32、净水器33、补水泵34等设备，闭式蒸发冷却塔采用顶部出风模式，在液冷配套区的中间留有维护通道，方便对机组进行维护和安装，仅设置小型补水泵；液冷配套区与IT设备区设置有密封挡板25，其他方向均设置有钢网，端部设置对开网孔门13，方便换热和维护。并且当室外温度大于阈值(例如25℃)时，风机和喷淋均开启，此时根据所述外界温度动态调整所述风机的转速和所述喷淋的速度；当室外温度低于阈值时，风机开启和喷淋关闭，风机转速动态调节，全年均可利用自然冷源。
需要说明的是，蒸发冷却塔采用闭式冷却塔31，可保证第一水环路组管路与冷却塔31之间的换热为间接换热，防止第一水环路组内部水被污染。净水器可以设置有自来水补水口35，接外部自来水管，通过净水器净化的水进入水箱储存，当闭式蒸发冷却塔水量低于要求时，开启补水泵为冷却塔补水。
在一些实施例中，每一个所述冷风区和每一个所述热风区均设置有风雨密门。
在一些实施例中，所述冷风区和所述热风区设置风雨密门的位置相对。
具体的，如图1所示，在IT设备区域2的冷风区的前侧均设置风雨密门24，所在的热风区后侧均设置风雨密门24，通过风雨密门24及冷热风区域的布局设计，既能保证每列设备前后区域均可满足维护空间需求，又方便设备安装和人员进出，前后方向均可实现进入。
本发明提出的集装箱式数据中心，可以通过冷却塔利用室外冷风自然冷、液体冷却及整体集装箱架构优化设计等方式，达到提高数据中心高密度、高节能、高可靠的目的。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集装箱式数据中心，其特征在于，包括：
间隔布置的多列设备组，其中每一列设备组均包括制冷设备、热量转换设备和多个机柜，其中第2n-1列设备组的制冷设备与第2n列设备组的制冷设备构造为将冷空气吹向所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组之间的冷风区；
第一水环路组，所述第一水环路组构造为环绕所述多列设备组；
冷却塔，所述冷却塔与所述第一水环路组连接以将所述第一水环路组中的热量进行散发；
多个第二水环路组，每一个所述第二水环路组设置在其中一个所述冷风区中；
其中，所述第二水环路组构造为分别吸收所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的所述多个机柜的热量并将吸收到的热量再分别通过所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的热量转换设备传输到所述第一水环路组。
2.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述第2n-1列与第2n列设备组的制冷设备构造为使冷空气经冷风区分别进入所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组的多个机柜后再分别进入所述第2n-1列设备组和所述第2n列设备组另一侧的热风区；
所述第2n-1列设备组的制冷设备与所述第2n列设备组的制冷设备还构造为从所述热风区中获取热空气并降温得到所述冷空气以送入所述冷风区。
3.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，还包括第一冷凝器和第二冷凝器；
其中，所述第一冷凝器对应于所述第2n-1列设备组的制冷设备，所述第二冷凝器对应于所述第2n列设备组的制冷设备。
4.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述冷却塔构造为根据检测到的外界温度采用对应的降温方式。
5.如权利要求4所述的数据中心，其特征在于，所述冷却塔构造为响应于所述外界温度大于阈值，采用风机和喷淋降温，并根据所述外界温度动态调整所述风机的转速和所述喷淋的速度。
6.如权利要求4所述的数据中心，其特征在于，所述冷却塔构造为响应于所述外界温度小于阈值，采用风机降温，并根据所述外界温度动态调整所述风机的转速。
7.如权利要求2所述的数据中心，其特征在于，每一个所述冷风区和每一个所述热风区均设置有风雨密门。
8.如权利要求7所述的数据中心，其特征在于，所述冷风区和所述热风区设置风雨密门的位置相对。
9.如权利要求2所述的数据中心，其特征在于，每一个所述冷风区和每一个所述热风区均采用密封板进行冷热隔离。
10.如权利要求1所述的数据中心，其特征在于，还包括：
补水泵，所述补水泵构造为当所述冷却塔中的水量低于预设要求时，为所述冷却塔补水。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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