CN210840456U - 一种多层数据中心机房 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多层数据中心机房，该多层数据中心机房包括至少两层机房，各层所述机房以层叠形式构建形成所述多层数据中心机房；每层所述机房中包括机柜和空气处理机组，所述机柜工作时产生热量，使所述机房中的空气转变为内循环热空气；每层所述机房中均设置有若干个所述空气处理机组，所述空气处理机组被配置为对内循环热空气进行间接蒸发冷却；每层所述机房均设置有所述排风通道，每层所述机房的排风通道贯通连接且与外部大气相连通，所述排风通道被配置为用于将外循环热空气排出数据中心机房。

Description

一种多层数据中心机房

技术领域

本实用新型涉及室内空气冷却技术领域，更具体地，涉及一种多层数据中心机房。

背景技术

数据机房设备运行时发热量巨大，为了保证设备的正常运行，需要对数据机房进行降温，使其保持在稳定的温度和湿度下。现有技术中，传统的数据中心机房中的冷却系统普遍采用的是普通空调制冷，也就是例如氟利昂空调等制冷设备对机房进行降温，这种制冷系统功率消耗极大，对于大型数据中心机房来说，成本很高，并且制冷效果也不好。并且，传统的数据机房结构设计中，经过空调机组排出的外循环热空气很容易与外循环冷空气进行能量传递，从而使本应温度较低的外循环冷空气的温度上升，造成空调制冷效果的下降，这样不仅浪费能源并且制冷效果较差。

有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种多层数据中心机房的新技术方案。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种多层数据中心机房，所述多层数据中心机房包括：

至少两层机房，各层所述机房以层叠形式构建形成所述多层数据中心机房；

每层所述机房中包括机柜和空气处理机组，所述机柜工作时产生热量，使所述机房中的空气转变为内循环热空气；

每层所述机房中均设置有若干个所述空气处理机组，所述空气处理机组被配置为对内循环热空气进行间接蒸发冷却，所述间接蒸发冷却为采用数据中心机房室外的外循环冷空气对内循环热空气进行冷量传递，经过冷量传递后，所述内循环热空气转变为内循环冷空气，所述外循环冷空气转变为外循环热空气，所述空气处理机组将内循环冷空气输送回所述机房中并且将外循环热空气排出；

排风通道，每层所述机房均设置有所述排风通道，每层所述机房的排风通道贯通连接且与外部大气相连通，所述排风通道被配置为用于将外循环热空气排出数据中心机房。

可选地，所述多层数据中心机房还包括架空地板和封闭冷通道；

所述架空地板设置在每层所述机房的底部，所述机柜设置在所述架空地板的上方，所述架空地板的下方空间与所述空气处理机组连通，所述封闭冷通道设置在架空地板上并延伸至所述机柜所在的区域，所述架空地板开设有送风口，所述封闭冷通道通过送风口与架空地板的下方空间连通；所述内循环冷空气经由所述架空地板的下方空间流入封闭冷通道中对所述机房内的机柜进行冷却。

可选地，每层所述机房中设置有喷淋设备，所述喷淋设备设置在所述空气处理机组的侧部，所述喷淋设备被配置为对所述机房中的内循环热空气进行喷淋冷却；

当所述机房的室外温度低于第一阈值时，所述空气处理机组单独对内循环热空气进行间接蒸发冷却；

当所述机房的室外温度高于第一阈值低于第二阈值时，所述喷淋设备先对内循环热空气进行喷淋冷却，然后空气处理机组对经过喷淋冷却后的内循环热空气进行间接蒸发冷却。

可选地，每层所述机房中设置有辅助空调设备，所述辅助空调设备设置在每层所述机房的侧部，所述辅助空调设备被配置为对所述机房中的内循环热空气进行辅助冷却；

当所述机房的室外温度高于第二阈值时，所述辅助空调设备先对内循环热空气进行辅助冷却，然后所述喷淋设备对经过辅助冷却后的内循环热空气进行喷淋冷却，最后所述空气处理机组对经过喷淋冷却后的内循环热空气进行间接蒸发冷却。

可选地，所述排风通道的一端具有排风口，所述排风口中设置有百叶结构。

可选地，所述百叶结构占排风口面积的80％-90％。

可选地，所述百叶结构水平向上倾斜45°-60°设置，以使所述外循环热空气从下向上排出数据中心机房。

可选地，所述排风通道的一端具有排风口，所述排风口设置有导风槽，所述导风槽水平向上倾斜设置，所述导风槽被配置为使所述外循环热空气从下向上排出数据中心机房。

可选地，所述排风口处设置有防水顶。

可选地，所述排风口中设置有百叶结构且排风口设置有防水顶，所述百叶结构位于排风口的四周。

本实用新型的多层数据中心机房，通过在每层机房均设置排风通道，每层机房的排风通道贯通连接且与外部大气相连通，使得所有楼层中同样位置的空气处理机组在间接蒸发冷却后形成的外循环热空气可以沿同一排风通道从下向上排出数据中心机房，从而很好地避免了外循环热空气与外循环冷空气接触的问题。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一种多层数据中心机房的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的空气流动示意图；

图3为本实用新型另一种实施例的空气流动示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型实施例提供了一种多层数据中心机房，如图1、图2所示，该多层数据中心机房包括至少两层机房，各层所述机房以层叠形式构建形成所述多层数据中心机房；每层所述机房中包括空气处理机组1(即AHU 空调机组)和机柜7，所述机柜7工作时产生热量，使所述机房中的空气转变为内循环热空气b；每层所述机房中均设置有若干个所述空气处理机组1，所述空气处理机组1被配置为对内循环热空气b进行间接蒸发冷却，所述间接蒸发冷却为采用数据中心机房室外的外循环冷空气c对内循环热空气b进行冷量传递，经过冷量传递后，所述内循环热空气b转变为内循环冷空气a，所述外循环冷空气c转变为外循环热空气d，所述空气处理机组将内循环冷空气a输送回所述机房中并且将外循环热空气d排出；所谓间接蒸发冷却，即室外温度较低的外循环冷空气c在对数据中心机房所产生的内循环热空气b进行冷量传递以给内循环热空气b降温时，外循环冷空气c与内循环热空气b并不直接接触。具体的制冷原理后面将会进行详细的说明。该多层数据中心机房还包括排风通道4，每层所述机房均设置有所述排风通道4，每层所述机房的排风通道4贯通连接且与外部大气相连通，所述排风通道4被配置为用于将外循环热空气d排出数据中心机房。

现有技术中，空调机组中的外循环热空气是通过设置在每层的空调机组中的热通道排出的，这样会造成外循环空间较小，使得外循环热空气极其容易与外循环冷空气进行能量传递，从而增加本应温度较低的外循环冷空气的温度，外循环冷空气的温度上升后，空调机组的制冷效果也就下降了。在本实用新型的实施例中，由于单独设置了贯穿于数据中心机房所有楼层的排风通道4，使得所有楼层中同样位置的空气处理机组1在间接蒸发冷却后形成的外循环热空气d可以沿同一排风通道4从下向上排出数据中心机房，从而很好地避免了外循环热空气d与外循环冷空气c接触的问题，解决了本应低温的外循环冷空气c温度因被外循环热空气d混合而升高的问题。所述排风通道4设置的个数根据空气处理机组1的个数而定，具体地，设置在数据中心机房两侧的空气处理机组1对应一个单独的排风通道4，其余每两个空气处理机组1公用一个排风通道4。

在一个实施例中，所述排风通道4的一端具有排风口41，在一个实施例中，所述排风口41的尺寸为5m*0.6m左右，所述排风口41具有百叶结构。在一个实施例中，所述百叶结构占排风口41面积的80％-90％，所述百叶结构水平向上倾斜45°-60°设置，以保证外循环热空气d从下向上排出数据中心机房的顶部进入大气中。

在其他实施例中，所述排风通道4的一端具有排风口41，所述排风口 41设置有导风槽，所述导风槽水平向上倾斜设置，导风槽的作用与百叶结构相同，也是为了保证外循环热空气d从下向上排出数据中心机房。在一个实施例中，数据中心机房的第一层的导风槽长5m、宽1.5m、高0.6m，使出风方向为向上90度；其余楼层的导风槽长5m、宽0.6m、高0.6m。

无论是采用百叶结构还是导风槽结构，排风口41均可以设置防水顶，防水顶的高度优选为3m左右。在一个实施例中，当所述排风口41具有百叶结构且排风口41设置有防水顶时，所述百叶结构设置在排风口41的四周，此时，一个优选的实施例是百叶结构的开孔面积为70％，向四周出风。

在一个实施例中，所述排风通道4在数据中心机房的顶层位置处可以不设置排风口41，而是采取顶层向上直排室外的方式排出外循环热空气d。

参考图2所示，在一个实施例中，所述多层数据中心机房还包括架空地板6和封闭冷通道5；所述架空地板6设置在每层所述机房的底部，所述机柜7设置在所述架空地板6的上方，所述架空地板6的下方空间与所述空气处理机组1连通，所述封闭冷通道5设置在架空地板6上并延伸至所述机柜7所在的区域，所述架空地板6开设有送风口，所述封闭冷通道 5通过送风口与架空地板6的下方空间连通；所述内循环冷空气a经由所述架空地板6的下方空间流入封闭冷通道5中对所述机房内的机柜7进行冷却。在本实施例中，所述冷却系统还包括用于输送数据中心机房所产生的内循环热空气b的内循环热通风口，所述数据中心机房的内部还设置有内循环冷通道；当前楼层中的数据中心机房所产生的内循环热空气b直接通过内循环热通风口流向当前楼层中的空气处理机组1；并且，当前楼层中的空气处理机组1所产生的内循环冷空气a通过内循环冷通道回流至当前楼层中的数据中心机房中的架空地板6中，再由架空地板6流入封闭冷通道5中对当前楼层中的数据机房进行机房冷却。

参考图3所示，在另一个实施例中，所述冷却系统还包括用于输送数据中心机房所产生的内循环热空气b的封闭热通道，所述数据中心机房的内部还设置有内循环冷通道。在本实施例中，当前楼层中的数据中心机房所产生的内循环热空气b通过当前楼层中的数据中心机房内的封闭热通道流入当前楼层中的空气处理机组1；并且，当前楼层中的空气处理机组1 所产生的内循环冷空气a通过内循环冷通道直接对当前楼层中的数据中心机房进行冷却。

在一个实施例中，每层所述机房中设置有喷淋设备2，所述喷淋设备2 设置在所述空气处理机组1的侧部，所述喷淋设备2被配置为对所述机房中的内循环热空气b进行喷淋冷却；当所述机房的室外温度低于第一阈值时，所述空气处理机组1单独对内循环热空气进行间接蒸发冷却；此种情况为当天气比较寒冷时，室内外空气温度相差较大，因此单独利用空气处理机组1就足够为机房内的内循环热空气b提供冷量从而进行降温，此种情况称为干模式运行。所述的间接蒸发冷却具体为：数据中心机房室外的外循环冷空气c通过空气处理机组1的外循环冷通道进入到空气处理机组1 所在的空间，并通过空气处理机组1的换热器芯体11对外循环冷空气c和数据中心机房所产生的内循环热空气b进行冷量传递，对内循环热空气b 进行制冷，使得内循环热空气b变为内循环冷空气a且外循环冷空气c变为外循环热空气d，其中，内循环冷空气a通过内循环冷通道回流至数据中心机房中对数据中心机房进行制冷，外循环热空气d通过排风通道4排出数据中心机房。上述空气处理机组1的换热器芯体优选为蜂窝状，其表面积较大、热传递效果好。

当所述机房的室外温度高于第一阈值低于第二阈值时，所述喷淋设备 2先对内循环热空气b进行喷淋冷却，然后空气处理机组1对经过喷淋冷却后的内循环热空气b进行间接蒸发冷却。此种情况为当天气凉爽，但是室内外空气的温度差已经不足以提供足够的自然冷却冷量，即单独利用空气处理机组1已经不足以对数据中心机房所产生的内循环热空气b进行冷却降温时，则首先采用喷淋设备2对内循环热空气b进行喷淋冷却，使得内循环热空气b得到一次降温，然后再通过空气处理机组1对经过喷淋冷却降温后的内循环热空气b进行间接蒸发冷却，此种情况称为湿模式运行。当然，喷淋设备2也可以首先对室外的外循环冷空气c进行喷淋降温，通过水在空气中的蒸发降低室外空气的温度，使冷却系统提供足够冷量。

在一个实施例中，每层所述机房中设置有辅助空调设备3，所述辅助空调设备3设置在每层所述机房的侧部，所述辅助空调设备3被配置为对所述机房中的内循环热空气b进行辅助冷却；当所述机房的室外温度高于第二阈值时，所述辅助空调设备3先对内循环热空气b进行辅助冷却，然后所述喷淋设备2对经过辅助冷却后的内循环热空气b进行喷淋冷却，最后所述空气处理机组1对经过喷淋冷却后的内循环热空气b进行间接蒸发冷却。此种情况为天气较为炎热时，室外空气温度较高，利用自然冷却已经无法满足制冷需求，所以开启变频压缩制冷系统补充不足的部分。即首先采用辅助空调设备3对内循环热空气b进行辅助冷却，使内循环热空气 b得到一次降温，然后对一次降温后的内循环热空气b进行喷淋冷却，使内循环热空气b得到二次降温，最后再采用空气处理机组1进行间接蒸发冷却，此种情况称为混合模式运行。

现有技术中，数据机房都是采用单一的空调制冷对机房内的空气进行降温，这样不仅制冷效果非常有限，并且电能消耗较大。本实用新型采用空气处理机组1、喷淋设备2以及辅助空调设备3组合的方式，根据实际情况选择开启上述不同的制冷设备，能够充分利用空气处理机组1，并且在耗能较少的同时取得良好的制冷效果。

本实用新型基于AHU的间接蒸发冷却原理，将室外来的温度较低的外循环冷空气c与数据中心机房室内较高温度的内循环热空气b通过非直接接触式换热器进行冷量传递，从而实现数据中心机房内较热空气降温的过程，也就是从自然环境中获取冷量，利用室外冷空气对数据中心机房进行降温。并且，本实用新型根据室外温度的不同采用不同的降温模式，将空气处理机组1、喷淋设备2以及辅助空调设备3三种制冷设备进行组合，能够灵活适应不同天气下的制冷，根据室外温度的实际情况选择开启上述不同的制冷设备，能够充分利用空气处理机组1，并且在耗能较少的同时取得良好的制冷效果。

本实用新型的数据中心机房的冷却系统中还包括配电设备模块，配电设备模块用于为数据中心机房的整体结构提供电能；通常，数据中心机房中的配电设备所产生的热能只占数据中心机房所有热能的5％左右，因此配电设备层设置有专用的空调制冷设备。配电设备模块包括但不限于：变电所、电池室、并机室、VIP机房及电信接入间，采用风冷直膨精密空调进行制冷。空气处理机组1在安装时要注意对设备进行减震处理。为了保证数据中心机房的湿度以免容易产生静电，本数据中心机房及配电设备模块在冬季需要进行加湿处理，加湿处理采用机房专用的柜式湿膜加湿器。湿膜加湿为等焓加湿，而且湿膜加湿后空气的温度能降低3～4℃。所以，湿膜加湿不仅能耗低，而且对于同时需要制冷和加湿的场所有很好的节能效果。所有加湿用水源均为软化水。当数据中心机房构造为冷通道封闭模式时，架空地板6层优选设置有静压箱。内循环热空气b经空气处理机组1 冷却后变为内循环冷空气a并由内循环冷通送入数据中心机房的架空地板 6层下的静压箱中。

可以理解的是，间接蒸发冷却的空气处理机组1通过空调器中的换热器芯体把数据中心机房内的余热转移给室外空气，但室外空气不进入数据中心机房的内部，也就是不进行气流融合，所以称为间接蒸发冷却，这样可以排除室外硫化物、氮氧化物污染室内服务器的隐患。

在一个实施例中，单层数据中心机房采用间接蒸发冷却空调，为保证服务器进口温度在65℉到93℉(18.3℃到33.9℃)，间接蒸发冷却制冷空调按照送风温度26℃、回风温度38℃(温差ΔT＝12℃)进行选型计算。每个机房配置18台空气处理机组1，其中16台为常用，另外2台为备用，单台制冷量为220KW。空气处理机组1的运行条件如下表：

按照服务器进口温度在80℉运行时，即空气处理机组1的送风温度 26℃、回风温度38℃且全年运行时，其能耗详见下表：

项目	单位	数据
			主设备全年总能耗	kW·h	1927200
制冷系统全年总能耗	kW·h	187929.6
			CLF	kW/kW	0.098
全年总耗水量	Ton	487
			WUE	L/h.kW	0.253

当服务器的进口温度在80℉至93℉之间且运行的时间全年不超过40％，即回风温度40℃、送风温度28℃且全年40％时间运行，剩余60％的时间在回风温度36℃、送风温度24℃运行，其制冷系统全年的能耗详见下表：

项目	单位	数据
			主设备全年总能耗	kW·h	1927200
制冷系统全年总能耗	kW·h	177004.1
			CLF	kW/kW	0.092
全年总耗水量	Ton	585.8
			WUE	L/h.kW	0.304

通过对上述两个表格的对比分析得出，干模式、湿模式两种运行工况下空气处理机组1全年运行功耗一致，压缩机全年运行能耗不同，提高送风温度可减少压缩机耗电量。本实用新型的数据中心机房的冷却系统的空气处理机组1为两路供电，一路为市电供电，另一路为UPS供电；当市电断电时由UPS供电，待柴油发电机启动后由柴油发电机进行供电，从而保证机房的不间断制冷。

本实用新型的数据中心机房的冷却系统的空气处理机组1内部具有容错设计，容错设计配置个数根据需要而定。空气处理机组1的内部还具有冗余设计，冗余设计配置个数根据需要而定。本实用新型的数据中心机房的冷却系统还设置有冷源独立新风系统，新风系统按换气次数根据需要而定。本实用新型的数据中心机房的冷却系统还设置机械消防排烟系统，具体包括走道设置机械排烟系统和模块机房设置机械排烟系统。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种多层数据中心机房，其特征在于，包括至少两层机房，各层所述机房以层叠形式构建形成所述多层数据中心机房；

每层所述机房中包括机柜和空气处理机组，所述机柜工作时产生热量，使所述机房中的空气转变为内循环热空气；

每层所述机房中均设置有若干个所述空气处理机组，所述空气处理机组被配置为对内循环热空气进行间接蒸发冷却，所述间接蒸发冷却为采用数据中心机房室外的外循环冷空气对内循环热空气进行冷量传递，经过冷量传递后，所述内循环热空气转变为内循环冷空气，所述外循环冷空气转变为外循环热空气，所述空气处理机组将内循环冷空气输送回所述机房中并且将外循环热空气排出；

排风通道，每层所述机房均设置有所述排风通道，每层所述机房的排风通道贯通连接且与外部大气相连通，所述排风通道被配置为用于将外循环热空气排出数据中心机房。

2.根据权利要求1所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述多层数据中心机房还包括架空地板和封闭冷通道；

所述架空地板设置在每层所述机房的底部，所述机柜设置在所述架空地板的上方，所述架空地板的下方空间与所述空气处理机组连通，所述封闭冷通道设置在架空地板上并延伸至所述机柜所在的区域，所述架空地板开设有送风口，所述封闭冷通道通过送风口与架空地板的下方空间连通；所述内循环冷空气经由所述架空地板的下方空间流入封闭冷通道中对所述机房内的机柜进行冷却。

3.根据权利要求1所述的多层数据中心机房，其特征在于，每层所述机房中设置有喷淋设备，所述喷淋设备设置在所述空气处理机组的侧部，所述喷淋设备被配置为对所述机房中的内循环热空气进行喷淋冷却；

当所述机房的室外温度低于第一阈值时，所述空气处理机组单独对内循环热空气进行间接蒸发冷却；

当所述机房的室外温度高于第一阈值低于第二阈值时，所述喷淋设备先对内循环热空气进行喷淋冷却，然后空气处理机组对经过喷淋冷却后的内循环热空气进行间接蒸发冷却。

4.根据权利要求3所述的多层数据中心机房，其特征在于，每层所述机房中设置有辅助空调设备，所述辅助空调设备设置在每层所述机房的侧部，所述辅助空调设备被配置为对所述机房中的内循环热空气进行辅助冷却；

当所述机房的室外温度高于第二阈值时，所述辅助空调设备先对内循环热空气进行辅助冷却，然后所述喷淋设备对经过辅助冷却后的内循环热空气进行喷淋冷却，最后所述空气处理机组对经过喷淋冷却后的内循环热空气进行间接蒸发冷却。

5.根据权利要求1所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述排风通道的一端具有排风口，所述排风口中设置有百叶结构。

6.根据权利要求5所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述百叶结构占排风口面积的80％-90％。

7.根据权利要求5所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述百叶结构水平向上倾斜45°-60°设置，以使所述外循环热空气从下向上排出数据中心机房。

8.根据权利要求1所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述排风通道的一端具有排风口，所述排风口设置有导风槽，所述导风槽水平向上倾斜设置，所述导风槽被配置为使所述外循环热空气从下向上排出数据中心机房。

9.根据权利要求8所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述排风口处设置有防水顶。

10.根据权利要求5所述的多层数据中心机房，其特征在于，所述排风口中设置有百叶结构且排风口设置有防水顶，所述百叶结构位于排风口的四周。

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