CN201812243U - 一种集装箱式服务器系统及其集装箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集装箱，用于安装服务器集群，所述集装箱设有辅助散热系统，该辅助散热系统包括温度检测元件、控制元件、温度调整窗口及温度调整风扇。该集装箱在其箱体上设有温度调整窗口以及温度调整风扇，能够根据环境温度变化打开或关闭温度调整窗口，同时启动或关停温度调整风扇，使集装箱能够利用/抑制外界温度对集装箱内的设备进行散热/加热，可充分利用外界温度或将外界温度对集装箱散热系统的影响降至最低程度，从而显著提升散热效率、降低散热能耗。本实用新型还公开了一种包括上述集装箱的集装箱式服务器系统。

Description

一种集装箱式服务器系统及其集装箱

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，特别是涉及一种用于部署服务器集群的集装箱。本实用新型还涉及包括上述集装箱的集装箱式服务器系统。

背景技术

集装箱式服务器系统是一种将服务器、存储系统和网络设备等计算机硬件装入金属集装箱并连接到数据中心集群的部署方法，其内部往往配置有电源系统、制冷系统、紧急发电设备以及其他辅助设备，并留有供系统管理员进行容身和工作的空间，每个数据中心一般拥有多个集装箱式服务器系统。

使用集装箱容纳服务器集群是云计算硬件部署的一个重要发展方向，相比传统标准机房部署服务器的方式，用集装箱分箱容纳服务器具有如下技术优势。

其一，集装箱是用在航运和货运业务上的商品，与构建同等占地面积的数据中心相比，其价格较为低廉，可以节约成本，可以将部署云计算书数据中心的时间缩减至正规IDC机房的一半，并且大大减少建设成本，在不增大前期投资的情况下可提供更大的发展空间。

其二，集装箱式服务器系统能速增加更多存储和计算能力，而无须投资兴建新的数据中或者扩展现有场所，能快速方便地扩充新的容量，而且封闭式的设计也可获得较高的能源效率。

其三，其集装箱单元可以部署在普通仓库甚至直接部署在外界环境中，还可以布置在任何有电源、制冷系统和通讯的地方。此外，使用集装箱可以在企业主数据中心之外建立独立的备份站点，或者用于军队、油气公司等的野外作业。

其四，使用集装箱分箱容纳服务器在安装、供电、布线等方面都更加方便，其搭建十分简单，除了底部的混凝土垫层需要就地建设以外，其它所有设备都存放在一个已经制造好的集装箱单元中，一个人只需四天就可以完成一个普通集装箱单元的部署。

目前，单个集装箱可容纳400至2500台服务器，功耗在200千瓦到600千瓦之间，由于服务器使用的CPU的频率通常较高，加上高转速的硬盘和大功率电源等等，这些部件发出的热量通常很大，因此在相对封闭的集装内空气会很快变热，能否尽快有效地排出这些热空气将是服务器稳定工作的前提条件。

为了达到较佳的散热效果，集装箱内都设有散热系统，以便针对系统不同的发热源进行散热。然而，在四季分明或昼夜温差较大的地区，传统集装箱的散热系统会受到天气温度的严重影响。

例如，在夏天(或白天)环境温度较高的情况下，受外界温度的影响，集装箱内的温度也相对较高，对散热系统的散热系统会提出较高的要求，往往需要更多的制冷能耗，才能满足正常运转的要求，而在冬天(或夜间)环境温度较低的情况下，虽然所需的制冷能耗较低，但集装箱内、外的空气仍存在较大温差，外部冷空气不能直接参与散热，未能很好地利用这一有助于提高散热性能的自然条件。

因此，如何有效利用/抑制外界温度对集装箱散热系统的影响，降低散热能耗，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于部署服务器集群的集装箱。该集装箱在其箱体上设有温度调整窗口以及温度调整风扇，能够根据环境温度变化打开或关闭温度调整窗口，同时启动或关停温度调整风扇，使集装箱能够利用/抑制外界温度对集装箱内的设备进行散热/加热，可将外界温度对集装箱散热系统的影响降至最低程度，从而显著提升散热效率、降低散热能耗。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述集装箱的集装箱式服务器系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种集装箱，用于安装服务器集群，所述集装箱设有辅助散热系统，该辅助散热系统包括温度检测元件、控制元件、温度调整窗口及温度调整风扇；

所述温度检测元件，用于实时检测所述集装箱的外部温度，并发出外部温度信号；

所述控制元件，用于接收所述外部温度信号，并根据所述外部温度信号控制所述温度调整风扇进行相应动作；

所述温度调整窗口，位于所述集装箱的箱体上，并设有窗口开合机构，所述窗口开合机构用于在所述控制元件的控制下执行打开或关闭所述温度调整窗口的动作；

所述温度调整风扇，设于所述温度调整窗口处，用于在所述控制元件的控制下从所述温度调整窗口向所述集装箱内送入外部空气进行协助散热。

优选地，所述温度调整风扇的进风方向与所述集装箱的主散热系统的气流方向相一致。

优选地，进一步包括湿度检测元件，用于实时检测所述集装箱的外部湿度，并发出外部湿度信号，所述控制元件接收所述外部湿度信号，并根据所述外部湿度信号控制所述窗口开合机构和温度调整风扇是否动作。

优选地，所述集装箱的箱体为具有夹层的双层结构。

优选地，所述集装箱的夹层中设有隔热材料。

优选地，所述温度调整窗口的进风路径上设有空气过滤装置。

优选地，所述温度调整窗口具体位于所述集装箱长度方向的箱体壁上。

优选地，所述温度调整窗口的数量为多个，多个所述温度调整窗口设有整体式窗口开合机构。

优选地，所述温度调整窗口的数量为多个，各所述温度调整窗口分别设有独立的窗口开合机构。

本实用新型还提供一种集装箱式服务器系统，包括集装箱及其内部的服务器集群，所述集装箱具体为上述任一项所述的集装箱。

本实用新型所提供的集装箱设有辅助散热系统，该辅助散热系统包括温度检测元件、控制元件、温度调整窗口及温度调整风扇，所述集装箱能够根据环境温度变化打开或关闭温度调整窗口，同时启动或关停温度调整风扇。当所述温度检测元件检测到的外界温度高于预设值时，由控制元件控制所述窗口开合机构将所述温度调整窗口关闭，同时关停温度调整风扇，将所述集装箱内部空气与外界空气隔绝，避免外界高温空气通过温度调整窗口进入集装箱内部；当所述温度检测元件检测到的外界温度低于预设值时，由控制元件控制所述窗口开合机构将所述温度调整窗口打开，同时开启温度调整风扇，将外界冷空气送入所述集装箱内部，进行协助散热。使集装箱能够利用/抑制外界温度对集装箱内的设备进行散热/加热，可充分利用外界温度或将外界温度对集装箱散热系统的影响降至最低程度，从而显著提升散热效率、降低散热能耗。

在一种具体实施方式中，进一步包括湿度检测元件，用于实时检测所述集装箱的外部湿度，并发出外部湿度信号，所述控制元件接收所述外部温度信号，并根据所述外部湿度信号控制所述窗口开合机构和温度调整风扇是否动作。这里，温度检测元件的控制级别要高于温度检测元件，当集装箱布置在室外时，在雨、雪、雾等天气条件下，若开启所述温度调节窗口，所述温度调整风扇会将湿度较大的空气送入所述集装箱内部，甚至有雨水或雪直接进入所述集装箱内部，显然，这是不允许的，通过湿度检测元件，可准确地检测到外界环境是否处于湿度较大的天气条件，从而避免在这些天气条件下，打开所述温度调整窗口。

在另一种具体实施方式中，所述集装箱的箱体为具有夹层的双层结构。当所述温度调整窗口处于关闭状态时，所述集装箱夹层中的空气能起到隔热作用，防止所述集装箱的内部温度随外界温度的升高而升高，将所述集装箱的内部温度保持在较低状态，可进一步提升散热效率、降低散热能耗。

本实用新型所提供的集装箱式服务器系统包括上述集装箱，由于上述集装箱具有上述技术效果，具有该集装箱的集装箱式服务器系统也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型所提供集装箱的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示集装箱的温度调整窗口处于打开状态时的结构示意图；

图3为图1所示集装箱的箱体为双层结构的透视示意图；

图4为本实用新型所提供集装箱的辅助散热系统的控制原理示意图；

图5为设有湿度传感器的辅助散热系统的控制原理示意图。

图中数字编号所对应的设备或部件名称如下：

10.集装箱    10-1.温度检测元件    10-2.温度调整窗口    10-3.温度调整风扇    10-4.挡板    10-5.湿度检测元件    10-6.内层    10-7.外层

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种用于部署服务器集群的集装箱。该集装箱可将外界温度对集装箱散热系统的影响降至最低程度，从而显著提升散热效率、降低散热能耗。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述集装箱的集装箱式服务器系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1、图2，图1为本实用新型所提供集装箱的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1所示集装箱的温度调整窗口处于打开状态时的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的集装箱10，用于安装服务器集群，其内部配置有电源系统、制冷系统、紧急发电设备以及其他辅助设备(图中未示出)，并留有供系统管理员进行容身和工作的空间，为提高其散热性能，在主散热系统的基础上，进一步增设有辅助散热系统，该辅助散热系统包括温度检测元件10-1、控制元件、温度调整窗口10-2及温度调整风扇10-3。

温度检测元件10-1具体可以是温度传感器，安装在集装箱10的箱体上，其探测端外露，与外界空气相接触，以便实时检测集装箱10的外部温度，并发出外部温度信号，既可以就近布置在温度调整窗口10-2的旁边，也可以布置在集装箱10的其它位置，以能够准确测量外界环境温度并兼顾整体布局为宜。

控制元件设置在集装箱10内部，用于接收由温度检测元件10-1发出的外部温度信号，并根据温度检测元件10-1所测得的外部温度信号控制温度调整风扇10-3等其它设备进行相应动作。

温度调整窗口10-2位于集装箱10长度方向的侧壁上，其数量为八个，以分成两列的形式分布在靠近集装箱10左侧的位置，每一个温度调整窗口10-2中均设有温度调整风扇10-3，即温度调整风扇10-3的数量也为八个，温度调整风扇10-3可采用变速风扇，其风扇速度可根据集装箱10的实际温度进行调节。

当然，温度调整窗口10-2的数量和位置可根据集装箱10的体积及其内部格局进行调整，并不局限于图中所示的方式，温度调整风扇10-3既可以设置在温度调整窗口10-2的内部，也可以设置在温度调整窗口10-2的内侧或外侧，视具体情况而定。

为控制温度调整窗口10-2的开启和关闭，进一步设有窗口开合机构，该窗口开合机构主要包括驱动装置、传动装置以及执行装置，驱动装置可接收控制元件的指令，在控制元件的控制下输出动力，并通过传动装置驱动执行装置以设定方式运行，从而达到开启或关闭温度调整窗口的目的。

如图所示，温度调整窗口10-2的外侧设有一整块挡板10-4，集装箱10上设有轨道，此挡板由电机通过齿轮、齿条机构驱动，能够在轨道上横向移动，当挡板10-4运行至温度调整窗口10-2所在的位置时，温度调整窗口10-2被完全遮蔽，处于关闭状态，当挡板10-4运行至温度调整窗口10-2的一侧时，将让开温度调整窗口10-2，使温度调整窗口10-2处于开启状态。

上述窗口开合机构可以有很多种形式。例如，挡板可以设计成两部分，其移动方向相反，当两块挡板对合在一起时可将温度调整窗口关闭，当两块挡板分离时可将温度调整窗口打开，又或者在各温度调整窗口分别设置独立的窗口开合机构，这样，可控制温度调整窗口的开启数量。由于可实现的方式较多，为节约篇幅，本文不再一一列举。

以下介绍本实用新型所提供的集装箱的工作原理及优点。

请参考图4，图4为本实用新型所提供集装箱的辅助散热系统的控制原理示意图。

当所述温度检测元件10-1检测到的外界温度高于预设值(例如30℃)时，由控制元件控制窗口开合机构将温度调整窗口10-2关闭，同时关停温度调整风扇10-3，将集装箱10的内部与外界隔绝，避免外界高温空气通过温度调整窗口10-2进入集装箱10的内部；当温度检测元件10-1检测到的外界温度低于预设值(例如20℃)时，由控制元件控制窗口开合机构将温度调整窗口10-2打开，同时开启温度调整风扇10-3，将外界冷空气送入集装箱10的内部，进行协助散热。

也就是说，当外界环境处于高温状态时，集装箱10能够抑制外界温度对集装箱内的设备进行加热，当外界环境处于低温状态时，集装箱10又可利用外界温度对集装箱内的设备进行散热，可充分利用外界温度或将外界温度对集装箱散热系统的影响降至最低程度，显著提升散热效率、降低散热能耗。

由于在大多数情况下，集装箱式服务器系统需布置在室外，而室外环境具有不可预料的复杂性，若控制元件仅根据外部温度信号控制温度调整窗口和温度调整风扇，在雨、雪、雾等天气条件下，温度调整风扇会将湿度较大的空气送入集装箱内部，甚至有雨水或雪直接进入集装箱内部，显然，这是绝对不允许的。

请参考图5，图5为设有湿度传感器的辅助散热系统的控制原理示意图。

对此，可进一步增设湿度检测元件10-5，该湿度检测元件10-5安装在集装箱10的箱体上，具体可以是湿度传感器，其探测端外露，与外界空气相接触，以便实时检测集装箱10的外部湿度，并发出外部湿度信号至控制元件，由控制元件根据外部湿度信号判断外界环境是否处于湿度较大的天气条件，进而控制窗口开合机构和温度调整风扇10-3是否动作，其控制级别高于温度检测元件10-1。当外界湿度不允许开启时，即使环境温度满足开启条件，窗口开合机构和温度调整风扇10-3也不会执行开启、运转指令，从而避免在恶劣天气条件下打开温度调整窗口10-2。

请参考图3，图3为图1所示集装箱的箱体为双层结构的透视示意图。

这里将集装箱10的箱体设计为双层结构，包括内层10-6和外层10-7，两层之间为中空的夹层，当温度调整窗口处于关闭状态时，集装箱夹层中的空气能起到隔热作用，防止集装箱10的内部温度随外界温度的升高而升高，将集装箱10的内部温度保持在较低状态，可进一步提升散热效率、降低散热能耗。

若夹层中填充隔热材料，可起到更好的隔热作用，能有效降低高温对集装箱内部温度的影响，但是在低温环境下，隔热材料会影响集装箱自身向外散发热量的性能，存在一定的负面效应，因此夹层中是否填充隔热材料要根据实际应用环境而定。

集装箱式服务器系统对内部空气的洁净程度具有一定要求，而辅助散热系统主要以送入外界空气的方式协助散热，为避免不符合要求的空气进入集装箱内部，可以在温度调整窗口的进风路径上设置空气过滤装置，以便在送风过程中截留空气中的灰尘等杂质。

这里需要说明的是，以上所述辅助散热系统并不是集装箱的主散热系统，在整个散热系统中只起辅助作用，其温度调整风扇的进风方向需要与集装箱的主散热系统的气流方向相一致，这样才能起到辅助作用，避免冷热气流在集装箱内部形成混流，保证集装箱具有较高的散热效率。

除上述集装箱之外，本实用新型还提供一种集装箱式服务器系统，包括集装箱及其内部的服务器集群，集装箱具体为上文所述的集装箱，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本实用新型所提供的集装箱式服务器系统及其集装箱进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集装箱，用于安装服务器集群，其特征在于，所述集装箱设有辅助散热系统，该辅助散热系统包括温度检测元件、控制元件、温度调整窗口及温度调整风扇；

所述温度检测元件，用于实时检测所述集装箱的外部温度，并发出外部温度信号；

所述控制元件，用于接收所述外部温度信号，并根据所述外部温度信号控制所述温度调整风扇进行相应动作；

所述温度调整窗口，位于所述集装箱的箱体上，并设有窗口开合机构，所述窗口开合机构用于在所述控制元件的控制下执行打开或关闭所述温度调整窗口的动作；

所述温度调整风扇，设于所述温度调整窗口处，用于在所述控制元件的控制下从所述温度调整窗口向所述集装箱内送入外部空气进行协助散热。

2.根据权利要求1所述的集装箱，其特征在于，所述温度调整风扇的进风方向与所述集装箱的主散热系统的气流方向相一致。

3.根据权利要求1所述的集装箱，其特征在于，进一步包括湿度检测元件，用于实时检测所述集装箱的外部湿度，并发出外部湿度信号，所述控制元件接收所述外部湿度信号，并根据所述外部湿度信号控制所述窗口开合机构和温度调整风扇是否动作。

4.根据权利要求1所述的集装箱，其特征在于，所述集装箱的箱体为具有夹层的双层结构。

5.根据权利要求4所述的集装箱，其特征在于，所述集装箱的夹层中设有隔热材料。

6.根据权利要求1至5任一项所述的集装箱，其特征在于，所述温度调整窗口的进风路径上设有空气过滤装置。

7.根据权利要求1至5任一项所述的集装箱，其特征在于，所述温度调整窗口具体位于所述集装箱长度方向的箱体壁上。

8.根据权利要求1至5任一项所述的集装箱，其特征在于，所述温度调整窗口的数量为多个，多个所述温度调整窗口设有整体式窗口开合机构。

9.根据权利要求1至5任一项所述的集装箱，其特征在于，所述温度调整窗口的数量为多个，各所述温度调整窗口分别设有独立的窗口开合机构。

10.一种集装箱式服务器系统，包括集装箱及其内部的服务器集群，其特征在于，所述集装箱具体为上述权利要求1至9任一项所述的集装箱。

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