CN204047015U - 一种模块化数据中心的模块单元及模块化数据中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机房制冷技术领域，公开了一种模块化数据中心的模块单元及模块化数据中心。该模块化数据中心的模块单元包括：相对设置的两排机柜，所述两排机柜之间形成通道；位于所述通道至少一端的空调机组，所述空调机组包括一组模块空调，每个所述模块空调包括外壳和设置于所述外壳上的至少一个风机，每个所述风机的出风侧朝向所述通道。采用本实用新型的技术方案，可以提高空调安装的便利性，也可以提高模块化数据中心的空间利用率。

Description

一种模块化数据中心的模块单元及模块化数据中心

技术领域

本实用新型涉及机房制冷技术领域，特别是涉及一种模块化数据中心的模块单元及模块化数据中心。

背景技术

模块化数据中心是一种新型的数据中心模式，因具有易于扩展、易于标准化、施工简单、占地面积小等优点，该部署方式越来越受欢迎。模块化数据中心是在每个模块单元内部将IT设备(例如服务器)、供电电源、机柜、制冷、综合布线、安防和消防设备等集成在一起，形成相对独立的数据中心。

模块化数据中心是将大量的电子设备集中在一较小的区域内，以节省数据中心的占地面积，但是随着IT设备的功率越来越大，模块化数据中心的散热成为难题。

如图1所示，图1为现有的一种模块化数据中心的结构示意图，该模块化数据中心1包括多个模块单元2，每个模块单元2内有其相应的制冷设备。目前模块化数据中心大多数采用机架间空调作为制冷设备，图1所示的即采用机架间空调4作为制冷设备，机架间空调4间隔排布于多个机柜3中，如图2所示，图2为图1所示的模块化数据中心的模块单元的结构示意图，可以看到在机柜3之间设置了数台机架间空调4，机架间空调4制冷形成冷气流，流入机柜3，降低机柜3内IT设备的温度。机架间空调4属于近热源空调，相对于传统的机房空调缩短了送风距离(即空调送风口与机架IT设备之间的距离)，制冷设备的冷却效率明显提高，并具有控制精确、冷却速度快等优点。但是在该方案中，由于机架间空调4与机柜一起安装，因此需要限定机架间空调4的宽度和高度，机架间空调4的宽度尺寸设计为半机柜宽度或全机柜宽度；另外，由于机架间空调4的尺寸受限制，因此机架间空调4内部的风速偏高，造成机架间空调4的风机的功耗上升，而随着机柜3内IT设备发热量的增大，机架间空调4需要提供的冷量和风量都需要增多，风机功耗的问题将会越来越突出。

如图3所示，图3为现有的另一种模块化数据中心的结构示意图，该模块化数据中心1包括多个模块单元2，每个模块单元2包括多个机柜3，该模块化数据中心1需要采用传统的机房空调5对模块单元2进行冷却，这就需要给机房空调5设置独立的空调间或专门的区域，机房空调5通过架高地板或者在墙壁开孔来将冷却气流送入模块单元中。每个模块单元2内未集成空调，而机房空调5是与建筑部分一起建造和部署的。这种采用专门的机房空调进行冷却的优点是机房空调5及管路与模块单元2完全解耦，且机房空调5不需占用模块单元内部的空间(而空调间的装修等级可以低一些)，因此，每个模块单元内可以放置更多的机柜，进而提高模块单元内部利用率，但是整个建筑的空间利用率较低。另外，机房空调这种冷却方式要么采用架高地板送风，要么采用吊顶回风，对建筑的层高要求比较高，且地板下或吊顶内往往有很多复杂的线缆会增大气流的阻力，降低气流的冷却效率。这种冷却方式由于送风距离长，为了降低送风气流的阻力，减少风机的功耗，需要将机房内部的气流速度尽量减小，造成这种冷却方式不能满足更高的发热密度机柜的冷却要求。

现有技术存在的缺陷在于，随着模块化数据中心功率的不断增大，发热密度越来越高，需要根据数据中心的热负荷的增加随时增加机架间空调或机房空调，特别是机架间空调，需要在机柜间安装，造成安装不便，工程量较大；另外，随着热负荷的增大，机架间空调数量或机房空调所占用的空间也会增加，这样就会导致模块化数据中心的占地面积越来越大，也造成模块化数据中心的空间利用率降低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种模块化数据中心的模块单元及模块化数据中心，用以提高空调安装的便利性，且提高模块化数据中心的空间利用率。

本实用新型实施例首先提供一种模块化数据中心的模块单元，所述模块单元包括：

相对设置的两排机柜，所述两排机柜之间形成通道；

位于所述通道一端的空调机组，所述空调机组包括一组模块空调，每个所述模块空调包括外壳和设置于所述外壳上的至少一个风机，每个所述风机的出风侧朝向所述通道。

在本实用新型技术方案中，空调机组采用模块空调，这样就可以根据模块单元的规模和散热量需求，设置相应的模块空调的个数，当模块单元内热负荷增加时，由于每个模块空调是独立的，只需在通道一端增加模块空调的个数即可，大大提高了安装的便利性，大大减少了安装工程量；另外，空调机组并不占用机柜的位置，可以在模块单元有限的面积内放置更多的机柜，提高了模块化数据中心内的空间利用率；此外，空调机组的内部尺寸较大，内部气流流速较低，因此，风机功耗也较低，大大降低制冷能耗；而且，由于模块空调集成在模块单元内部，与机柜的距离很近，因此送风气流较短，可以提高冷却效率，也可以满足更高的机柜发热密度的要求。

空调机组的一组模块空调的排布方式有多种，以下列举两种排布方式，一种方式为：所述一组模块空调为沿通道高度方向设置的多个模块空调。

另一种方式为：所述一组模块空调为沿通道宽度方向设置的多个模块空调。

优选的，所述模块空调还包括位于所述外壳内的通过管路依次连接形成闭路循环的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述管路内为制冷剂。

优选的，所述蒸发器为盘管。

优选的，所述模块空调还包括位于每个所述风机出风侧的风阀。在风机的出风侧采用风阀，当风机出现故障时，可以关闭相应的风阀。

风阀的形式不限，可以采用人工手动调节的风阀，当然优选的，所述风阀为电动风阀，所述模块空调还包括控制所述电动风阀开启或关闭的控制器。当风阀为电动风阀时，当风阀所对应的风机出现故障停止运行时，控制器可以自动关闭该风阀，使得气流不通过该风机运行，而其它风机正常运行，可以降低了气流短路的可能性，进而减小制冷能耗。

优选的，所述模块空调还包括位于所述外壳上与所述风机相对设置的过滤网。由于模块化数据中心对空气清洁度要求较高，因此，在模块空调的外壳上设计过滤网，可以进一步提高模块化数据中心的空气清洁度。

优选的，所述模块空调为冷冻水空调。冷冻水空调可以不采用压缩机。

本实用新型实施例还提供一种模块化数据中心，包括多个上述任一种模块化数据中心的模块单元。

优选的，所述多个模块单元均匀分布。模块单元均匀分布，可以使得相邻两个模块单元之间的气流形成热通道，提高气流的流通性，降低气流的流动阻力，进而降低风机的能耗。

附图说明

图1为现有的一种模块化数据中心的结构示意图；

图2为图1所示的模块化数据中心的模块单元的结构示意图；

图3为现有的另一种模块化数据中心的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的模块化数据中心的结构示意图；

图5为图4所示的模块化数据中心的模块空调的侧视结构示意图；

图6为图5所示的模块空调的前视结构示意图；

图7为图5所示的模块空调的俯视结构示意图；

图8为图6所示的模块空调的拼接方式的结构示意图；

图9为图4所示的模块化数据中心的一种模块单元的俯视结构示意图；

图10为图9所示的模块单元的侧视结构示意图；

图11为四个图6所示的模块空调拼接的空调机组的结构示意图；

图12为六个图6所示的模块空调拼接的空调机组的结构示意图；

图13为包括图12所示的空调机组的模块单元的俯视结构示意图；

图14为图13所示的模块单元的侧视结构示意图。

附图标记：

1-模块化数据中心    2-模块单元(现有技术)  3-机柜   4-机架间空调

5-机房空调        6-模块单元(本实用新型)       7-空调机组    8-通道

11-外壳              12-风机               13-压缩机     14-风阀

15-控制器            16-过滤网             71-模块空调

具体实施方式

为了提高空调安装的便利性，且提高模块化数据中心的空间利用率，本实用新型提供了一种模块化数据中心的模块单元及模块化数据中心，在该技术方案中，空调机组采用模块空调，这样就可以根据模块单元的规模和散热量需求，设置相应的模块空调的个数，当模块单元内热负荷增加时，由于每个模块空调是独立的，只需在通道一端增加模块空调的个数即可，大大提高了安装的便利性，大大减少了安装工程量；另外，空调机组并不占用机柜的位置，可以在模块单元有限的面积内放置更多的机柜，提高了模块化数据中心内的空间利用率。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型实施例首先提供一种模块化数据中心的模块单元，如图4所示，图4为本实用新型一实施例提供的模块化数据中心的结构示意图，该模块化数据中心包括多个模块单元6，每个模块单元6包括：

相对设置的两排机柜3，两排机柜3之间形成通道8；

位于通道8至少一端的空调机组7，空调机组7包括一组模块空调71(模块空调的结构可以参照图5至图7)，每个模块空调71包括外壳11和设置于外壳11上的至少一个风机12，每个风机12的出风侧朝向通道8。

在本实用新型技术方案中，空调机组7采用模块空调，这样就可以根据模块单元6的规模和散热量需求，设置相应的模块空调的个数，当模块单元6内热负荷增加时，由于每个模块空调是独立的，只需在通道8一端增加模块空调的个数即可，大大提高了安装的便利性，大大减少了安装工程量；另外，空调机组7并不占用机柜的位置，可以在模块单元6有限的面积内放置更多的机柜，提高了模块化数据中心内的空间利用率；此外，空调机组7的内部尺寸较大，内部气流流速较低，因此，风机功耗也较低，大大降低制冷能耗；而且，由于空调机组7集成在模块单元6内部，与机柜3的距离很近，因此送风气流较短，可以提高冷却效率，也可以满足更高的机柜发热密度的要求。在本实用新型技术方案中，可以在通道8的两端分别设置空调机组7，也可以在通道8的其中一端设置空调机组7，优选在通道8的一端设置空调机组7，另一端可以设置为门，这样在保证制冷量的同时，还可以方便机柜3和空调机组7的检修。

请继续参照图4所示，在该实施例中，由于通道8位于风机12的出风侧，因此，通道8内为冷气流，通道8可以称为冷通道。从风机12送出的冷气流进入通道8，再进入机柜3中，实现给机柜3内的IT设备降温，从机柜3出来的气流温度升高，再进入空调机组7内降温，图4中的箭头方向为气流流动方向。通道8的一端设置为空调机组7，另一端为模块单元的门，方便工作人员对机柜3和空调机组7进行检修，在空调机组7工作时，可将门关闭，形成封闭冷通道。

上述实施例中的模块空调的结构可以有多种形式，只要实现模块化的功能即可，以下采用模块空调的一种结构为例进行说明，当然本实用新型并不限于下述结构，如图5至图7所示，图5为图4所示的模块化数据中心的模块空调的侧视结构示意图，图6为图5所示的模块空调的前视结构示意图，图7为图5所示的模块空调的俯视结构示意图，优选的，模块空调71还包括位于外壳11内的通过管路依次连接形成闭路循环的压缩机13、冷凝器、节流元件和蒸发器(图5至图7中未示出)，管路内为制冷剂。该模块空调的工作方式可以采用本领域常用空调的工作方式。例如，在模块空调工作时，通过风机12的作用使得蒸发器内的低温制冷剂与模块单元内的热空气进行热交换，低温制冷剂形成蒸汽，蒸汽再进入压缩机13进行压缩形成高温高压蒸汽，从压缩机13流出的高温高压蒸汽进入冷凝器变为液体，经过节流元件节流降压后进入蒸发器，完成一个制冷循环。图5所示的模块空调71包括一个压缩机13和两个风机12，本实用新型的模块空调71的结构还可以包括一个压缩机和三个风机，或一个压缩机和四个风机，也可以为一个压缩机和一个风机，在此，优选采用图5所示的一个压缩机和两个风机的结构，这是由于压缩机13产生的制冷量相对风机12的转速来说较多，因此可以通过两个风机12传递，另外，这种长方体外壳11的模块空调71易于拼接，方便空调机组模块化。

请继续参照图5至图7，蒸发器的结构也可以有多种，优选的，蒸发器为盘管。采用盘管型的蒸发器，可以方便在外壳11有限的空间内进行蒸发器的布局，提高了模块空调内部结构的紧密度。

请继续参照图5至图7，优选的，模块空调还包括位于每个风机12出风侧的风阀14。在风机12的出风侧采用风阀14，当风机12出现故障时，可以关闭相应的风阀14，对其它风机的运行不产生影响。

请继续参照图5至图7，风阀14的形式不限，可以采用人工手动调节的风阀，当然优选的，风阀14为电动风阀，模块空调还包括控制电动风阀开启或关闭的控制器15。当风阀14为电动风阀时，当风阀14所对应的风机12出现故障停止运行时，控制器15可以自动关闭该风阀，使得气流不通过该风机运行，而其它风机正常运行，可以降低气流短路的可能性，进而减小制冷能耗。

请继续参照图5至图7，优选的，模块空调71还包括位于外壳11上与风机12相对设置的过滤网16。由于模块化数据中心对空气清洁度要求较高，因此，在模块空调71的外壳11上设计过滤网16，可以进一步提高模块化数据中心的空气清洁度。可以每隔一定时间清洗一次过滤网16，以提高过滤网16的过滤效果。

以图5至图7所示的模块空调为例，来说明本实用新型包括多个模块空调的空调机组，如图8所示，图8为图6所示的模块空调的拼接方式的结构示意图，位于图8中间的模块空调71可以在其宽度方向和高度方向分别拼接其它的模块空调71，以形成空调机组。

请继续参照图4和图6所示，空调机组7中模块空调71的个数可以根据模块单元散热量的需求，并结合通道8的宽度和高度来设置，可以将多个模块空调71拼接起来以组成不同大小和制冷量的空调机组7。

请继续参照图4和图6所示，空调机组的一组模块空调的排布方式有多种，以下列举两种排布方式，一种方式为：所述一组模块空调为沿通道8高度方向设置的多个模块空调71。

另一种方式为：所述一组模块空调为沿通道8宽度方向设置的多个模块空调71。

以下列举几种应用于模块化数据中心的模块单元内的空调机组的安装形式，这几种安装形式对应不同规模的模块单元，如图9和图10所示，图9为图4所示的模块化数据中心的一种模块单元的俯视结构示意图，图10为图9所示的模块单元的侧视结构示意图，在该实施例中，可以看到两排机柜3之间，在通道8宽度方向放置了两个模块空调71，在高度方向上未叠加模块空调71。

如图11所示，图11为四个图6所示的模块空调拼接的空调机组的结构示意图，当模块单元内所需的制冷量较大时，可以采用图11所示的四个模块空调拼接形成的空调机组，将该空调机组置于通道的一端。

如图12至图14所示，图12为六个图6所示的模块空调拼接的空调机组的结构示意图，图13为包括图12所示的空调机组的模块单元的俯视结构示意图，图14为图13所示的模块单元的侧视结构示意图，当模块单元内所需的制冷量进一步增大时，可以采用图12所示的六个模块空调拼接形成的空调机组，将该空调机组置于通道的一端。

请继续参照图5所示，优选的，模块空调71为冷冻水空调。冷冻水空调可以不采用压缩机。

请继续参照图4所示，本实用新型实施例还提供一种模块化数据中心，包括多个上述任一种模块化数据中心的模块单元6。

请继续参照图4所示，优选的，多个模块单元6均匀分布。模块单元6均匀分布，可以使得相邻两个模块单元6之间的气流形成热通道，提高气流的流通性，降低气流的流动阻力，进而降低风机的能耗。

通过以上阐述，可知本实用新型提供的模块化数据中心，采用模块化的空调机组，至少具有以下优点：

空调机组以模块化设计，可以从宽度和高度方向进行拼接，可适用不同规模和容量(即散热量)需求的模块化数据中心的模块单元；

空调机组采用多风机的矩阵形式的送风方式，送风气流更加均匀，可以减少模块单元内的气流湍流等无效损失，因此可以获得更好的冷却效果，可以提高冷却效率；

模块空调的每个风机的出风侧均安装有电动风阀，如一些风机出现故障可以自动关闭故障风机的空气流路，对其它风机的运行不产生影响；

空调机组的内部尺寸较大，内部气流流速较低，风机耗功更低；

空调机组仅从正面和后面进行维护即可，不需要侧面维护；

每个模块空调的尺寸较小，可在工厂预制装配完成，运输到模块化数据中心现场时只需要简单拼接就可完成空调机组的安装，工程安装便捷。

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

Claims (10)

1.一种模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述模块单元包括：

相对设置的两排机柜，所述两排机柜之间形成通道；

位于所述通道至少一端的空调机组，所述空调机组包括一组模块空调，每个所述模块空调包括外壳和设置于所述外壳上的至少一个风机，每个所述风机的出风侧朝向所述通道。

2.如权利要求1所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述一组模块空调为沿通道高度方向设置的多个模块空调。

3.如权利要求1所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述一组模块空调为沿通道宽度方向设置的多个模块空调。

4.如权利要求1所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述模块空调还包括位于所述外壳内的通过管路依次连接形成闭路循环的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述管路内为制冷剂。

5.如权利要求4所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述蒸发器为盘管。

6.如权利要求1所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述模块空调还包括位于每个所述风机出风侧的风阀。

7.如权利要求6所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述风阀为电动风阀，所述模块空调还包括控制所述电动风阀开启或关闭的控制器。

8.如权利要求1所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述模块空调还包括位于所述外壳上与所述风机相对设置的过滤网。

9.如权利要求1所述的模块化数据中心的模块单元，其特征在于，所述模块空调为冷冻水空调。

10.一种模块化数据中心，其特征在于，包括多个如权利要求1～9任一项所述的模块化数据中心的模块单元。