CN219587303U - 数据中心 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种数据中心，包括建筑结构及IT设备，建筑结构包括框架主体，框架主体上设置有至少一层楼层地板，框架主体的顶部盖设有顶盖，框架主体、楼层地板以及顶盖共同构造成四面通透的主体结构，IT设备设置在楼层地板上，以通过自然风穿透于主体结构内部对IT设备进行散热。主体结构在水平方向上与外界连通，自然风大量汇入主体结构内部，将IT设备产生的热量通过自然风快速带走。使得无需额外建造冷却系统，借助自然风即可实现零成本高效散热，降低了数据中心的电能消耗，减少了建设成本和维护成本，实现了节能减排。

Description

数据中心

技术领域

本公开涉及数据中心技术领域，尤其涉及一种通过自然散热方式进行散热的数据中心。

背景技术

随着我国数据中心产业技术发展的突飞猛进，数据中心和计算服务器的水平也在不断提升。数据中心在运行过程中会产生大量的热量，传统的数据中心的散热方式主要有两种，一种是风冷散热，一种是液冷散热。风冷散热由空调系统内机为数据中心室内提供冷风，冷风用对电子设备进行降温并形成内部散热的循环风。液冷散热主要是将电子设备产生的热量传导至冷板，冷板内嵌入有液冷管路，通过液冷管路中的冷却液进行散热。

上述的两种散热方式均为主动热控措施，其应用于数据中心系统中产生的能耗较高，并且冷却系统以及配合冷却系统的楼房等基础设施的建设成本较高，后期的维护成本也较大，能源浪费严重。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种数据中心。

为实现上述目的，本公开提供了一种数据中心，包括建筑结构及IT设备；所述建筑结构包括框架主体，所述框架主体上设置有至少一层楼层地板，所述框架主体的顶部盖设有顶盖，所述框架主体、所述楼层地板以及所述顶盖共同构造成四面通透的主体结构，所述IT设备设置在所述楼层地板上，以通过自然风穿透于所述主体结构内部对所述IT设备进行散热。

在一些实施例中，所述楼层地板为一层，所述楼层地板和所述顶盖之间形成楼层空间；

或，所述楼层地板为多层，多层所述楼层地板沿所述框架主体的高度方向依次间隔设置，相邻层所述楼层地板之间、以及位于顶层的所述楼层地板和所述顶盖之间形成楼层空间。

在一些实施例中，所述楼层地板上设置有通风结构，所述顶盖上设置有与所述主体结构的内部连通的通风装置，以使气流能够从下向上经由所述通风结构并从所述通风装置排出。

在一些实施例中，所述楼层地板采用通风地板，或者，所述楼层地板上设置有间隔分布或连续分布的多个通风格栅。

在一些实施例中，位于底层的所述楼层地板支撑在地面上，或者，位于底层的所述楼层地板与地面之间形成有过风间隙。

在一些实施例中，所述通风装置为自然通风器，所述自然通风器包括外壳和电动阀片，所述电动阀片可活动地安装在所述外壳的内部，用于调节所述顶盖的通透率。

在一些实施例中，所述主体结构整体呈长方体结构，所述主体结构的宽度设置在预设宽度范围内，且所述主体结构的宽度方向沿主风向设置，所述主体结构的长度用于增加面宽。

在一些实施例中，所述框架主体的外围形成为通透的通风口，且所述框架主体的外围设置有用于封闭或打开所述通风口的遮挡结构。

在一些实施例中，所述框架主体包括多根支撑纵梁和多根支撑横梁；

多根所述支撑纵梁沿周向间隔设置于所述楼层地板的外围，所述支撑横梁连接于相邻所述支撑纵梁之间，且多根所述支撑横梁分成沿所述支撑纵梁的高度方向依次间隔设置的多组，多组所述支撑横梁在高度方向上分别与所述楼层地板及所述顶盖一一对应设置。

在一些实施例中，上下相邻的两组所述支撑横梁之间形成为所述通风口，上下相邻的两组所述支撑横梁之间设置有所述遮挡结构，所述遮挡结构为卷帘门结构、卷帘膜结构、窗户结构、折叠屏障、推拉屏障中的任意一种，所述遮挡结构能够封闭或打开所述通风口。

在一些实施例中，所述遮挡结构为天窗结构，所述天窗结构可翻转地连接在上下相邻的两组所述支撑横梁位于上方的所述支撑横梁上；

所述天窗结构能够向下翻转并与上下相邻的两组所述支撑横梁位于下方的所述支撑横梁抵接配合，以封闭所述通风口；

所述天窗结构能够向上翻转并保持在水平状态，或保持在与水平状态呈预设夹角的倾斜状态，以形成挡雨的屋檐结构。

在一些实施例中，所述IT设备的数量为多个，多个所述IT设备间隔分布在所述楼层地板上。

在一些实施例中，多个所述IT设备包括计算服务器，所述计算服务器放置在所述楼层地板上，所述计算服务器的底部与所述楼层地板贴合设置，所述计算服务器的顶部设置有第一散热器。

在一些实施例中，所述第一散热器包括基板以及设置在所述基板上的第一翅片组，所述基板与所述计算服务器的顶部贴合设置并覆盖所述计算服务器的顶部，所述第一翅片组包括多个间隔设置的散热翅片。

在一些实施例中，所述楼层地板为导热地板，所述楼层地板上与所述计算服务器对应的位置铺设有热管；

和/或，所述楼层地板背向所述计算服务器的一侧板面与所述计算服务器对应的位置设置有第二翅片组，所述第二翅片组包括多个间隔设置的散热翅片。

在一些实施例中，多个所述IT设备包括数据存储系统，所述数据存储系统放置在所述楼层地板上，所述数据存储系统包括机架以及容置在所述机架内部的数据存储服务器，所述机架上设置有连通所述机架的内外部的通风结构，所述楼层地板上与所述机架对应的位置设置有第一通风格栅。

在一些实施例中，所述数据存储服务器上设置有第二散热器，所述第二散热器包括多个间隔设置的散热翅片；

和/或，所述数据存储服务器上附设有散热涂层。

在一些实施例中，所述楼层地板上设置有与多个所述IT设备错开设置的第二通风格栅。

在一些实施例中，还包括电梯或楼梯结构，所述电梯或楼梯结构设置在所述框架主体的外侧，相邻层所述楼层地板之间、以及位于顶层的所述楼层地板和所述顶盖之间形成有与所述电梯或楼梯结构对应的进出口。

本公开实施例提供的数据中心，包括建筑结构及IT设备，建筑结构包括框架主体，框架主体上设置有至少一层楼层地板，框架主体的顶部盖设有顶盖，框架主体、楼层地板以及顶盖共同构造成四面通透的主体结构，使得主体结构能够在水平方向上与外界连通，周围环境的自然风可以大量地汇入主体结构内部，IT设备设置在楼层地板上，主体结构内部的自然风能够进行自然对流的高效散热，从而将IT设备在运行过程中产生的热量通过自然风进行快速散热。相比于传统的数据中心，本公开提供的数据中心本身为四面通透的框架主体，无需额外建造冷却系统，能够借助自然风实现零成本高效散热，降低了数据中心的电能消耗，降低了PUE值，减少了建设成本和维护成本，实现了节能减排的效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一种实施例中数据中心的结构示意图；

图2为本公开一种实施例中数据中心的正面示意图；

图3为本公开一种实施例中计算服务器的装配示意图；

图4为本公开一种实施例中数据存储系统的装配示意图。

附图标记：

1、框架主体；10、天窗结构；11、支撑纵梁；12、支撑横梁；13、支撑斜梁；14、加强梁；2、楼层地板；20、过风间隙；21、第二通风格栅；22、第二翅片组；3、顶盖；4、自然通风器；41、外壳；42、通风口；5、计算服务器；6、第一散热器；61、基板；62、第一翅片组；7、数据存储系统；71、机架；73、第三翅片组；8、电梯。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至图4所示，本公开的一些实施例提供了一种数据中心，包括建筑结构及IT设备，其中，建筑结构包括框架主体1、多层楼层地板2及顶盖3。框架主体1为具有一定高度的型材结构，其中，多层楼层地板2沿框架主体1的高度方向依次间隔设置，顶盖3盖设于框架主体1的顶部，相邻层楼层地板2之间、以及位于顶层的楼层地板2和顶盖3之间形成楼层空间，框架主体1、多层楼层地板2以及顶盖3固定连接以共同构造成四面通透的主体结构，IT设备设置在楼层地板2上，以通过自然风穿透于主体结构内部对IT设备进行散热。

本公开实施例提供的数据中心，通过将多层楼层地板2沿框架主体1的高度方向依次间隔设置，框架主体1、多层楼层地板2以及顶盖3共同构造成四面通透的主体结构，使得主体结构能够在水平方向上与外界连通，周围环境的自然风可以大量地汇入主体结构内部，IT设备设置在楼层地板2上，主体结构内部的自然风能够进行自然对流的高效散热，从而将IT设备在运行过程中产生的热量通过自然风进行快速散热。相比于传统的数据中心，本公开提供的数据中心本身为四面通透的框架主体，无需额外建造冷却系统，能够借助自然风实现零成本高效散热，降低了数据中心的电能消耗，降低了PUE值，减少了建设成本和维护成本，实现了节能减排的效果。

需要说明的是，为了实现对多个IT设备的分散布置，并提高自然风对流的效果，建筑结构一般设置为多楼层结构，当然，根据需要设置一层楼层结构也是可行的。具体地，当楼层地板2为一层时，楼层地板2和顶盖3之间形成楼层空间，框架主体1、楼层地板2以及顶盖3共同构造成四面通透的主体结构，从而构成一栋独立的单层房屋，楼层地板2和顶盖3之间形成楼层空间，即该栋单层房屋的屋内空间，楼层地板2作为该栋单层房屋的屋内地板，IT设备设置在楼层地板2上，以通过自然风穿透于主体结构内部对IT设备进行散热。此外，建筑结构的框架主体1具体可以为钢架结构、铝合金型材结构等结构，也可以是普通建筑结构等，对于框架主体1的具体材质在此不做具体限定。

此外，需要说明的是，IT设备可以直接放置在楼层地板2上，也可以根据实际需求间接放置在楼层地板2上，例如，在楼层地板2上设置安装架等安装支撑结构，将IT设备放置在安装架等安装支撑结构上，实现IT设备在楼层地板2上的间接放置，只要不脱离本公开的发明构思，均应在本公开的保护范围内。

对于该数据中心的地域选择，优选风资源相对比较充沛的地区，如“三北”(东北、华北、西北)地区，一方面有风力发电这种低成本的绿电可以选择；另一方面，天然的风资源是免费的风冷散热系统，可以直接利用。比如中国的百里风区，新疆达坂城，甘肃酒泉等地都建设了大规模的风电基地，对于这种低成本的绿电，可以就近利用，受到政策的影响，大城市比如北上广深不允许建设数据中心这种高能耗工程，数据中心的选址只能到考虑更偏远的地区，此时，靠近绿色的能源基地是优势比较突出的选择，同时可以优先考虑Ⅰ级风能区域存在峡谷效应的地区(峡谷效应是当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大)，这种地区风力资源相对更丰富，风力大，持续时间长，每年风速在3m/s以上的时间大于5000h。

需要说明的是，由于本公开实施例提供的数据中心，其建筑结构的主体结构为四面通透结构，使得主体结构的内部空间与外界空间连通，因此在无风的环境下，由于热空气比冷空气密度小，IT设备工作中产生的热量向外辐射蔓延将其周围的空气加热，被加热的热空气向上蔓延上升，IT设备周围的空气持续补入，并且热空气也会与周围的冷空气自然对流换热，从而在无风的环境下也可以通过自然对流和辐射对IT设备进行有效散热。

进一步地，楼层地板2上设置有通风结构，顶盖3上设置有与主体结构的内部连通的通风装置，以使气流能够从下向上经由通风结构并从通风装置排出。本公开数据中心的建筑结构，采用四面通透的主体结构，使得气流能够沿水平方向对流，并且通过楼层地板2上的通风结构以及顶盖3上的通风装置的设置，使得气流能够沿从下向上的方向流动，从而保证数据中心的热空气通过自然对流的方式直接排出到大气环境中。主要运行原理是IT设备的热量通过被动散热的方式进入建筑结构内部的空气中，热空气自然上浮，逐层穿过高通风率的楼层地板，到达顶盖，通过顶盖的通风装置排出至建筑结构外，同时冷空气从建筑底面(当建筑底面与地面之间具有一定的过风间隙时)和四周补入，散热效果更好情况是外部的自然风直接穿透建筑物内部，带走建筑内部的热空气。

在实际的应用中，通风装置可以采用通风器或者无动力风帽等结构。在本实施例中，通风装置为自然通风器4，自然通风器4无需电力驱动，依靠自然风力进行排风，广泛应用于大型厂方屋顶。参照图1和图2所示，自然通风器4包括外壳41、通风口42和骨架，通风口42形成在外壳41的顶部，通风口42与主体结构的内部连通设置，以使气流能够从下向上经由通风结构并从通风口42排出，从而对IT设备进行有效散热。骨架固定在外壳41的内部，用于支撑自然通风器4，保证自然通风器4在顶盖3上的结构稳定性。自然散热器的内部设置有两个电动阀片，两个电动阀片可以开闭，可以调节屋顶的通透率。

在一些具体的实施方式中，楼层地板2可以为金属地板，参照图4所示，楼层地板2可以采用通风地板，提高主体结构的通透率，降低了风场的阻力，从而实现自然风在主体结构内部的快速对流，使得当IT设备放置在每层楼层地板2上时，IT设备产生的热量能够通过通风地板快速地扩散至主体结构的内部，并且外界的自然风能够快速地穿透每层楼层地板2来对IT设备进行散热，从而保证IT设备的散热效果。由于通风地板上的通风区域较大，为了避免楼层地板2的强度不够，还可以在楼层地板2的底部设置有间隔分布或连续分布的多个通风格栅，通风格栅能够对通风地板起到一定的支撑作用，并且通风格栅还可以隔绝体积较大的垃圾或者杂物在风力作用下进入上一层楼层地板2。需要说明的是，楼层地板2的通风率可以根据实际的通风需求进行灵活地调节，例如，可以在楼层地板2不同的位置处使用不同通风率的通风地板，或者在实际应用过程中，楼层地板2还可以采用全封闭的金属地板结构，仅在放置IT设备的位置设置通风格栅也能够实现主体结构内自然风的快速对流，再或者，可以将楼层地板2设置成可推拉式的通风地板，当需要对IT设备通风散热时，将通风地板推拉至打开状态，以允许气流进入楼层空间内，当无需对IT设备通风散热时，可将通风地板推拉至关闭状态，以免楼层空间内进入过多的灰尘。

参照图2所示，位于建筑结构底层的楼层地板2与地面之间形成有过风间隙20，使得外界的自然风不仅能够从框架主体1的四面进入主体结构内部，还可以通过底层的过风间隙20进入到主体结构内部，进一步扩大自然风的通风量，提高建筑结构的散热效率。或者，还可以将位于建筑结构底层的楼层地板2直接支撑在地面上，以提高建筑结构整体的支撑强度。

在一个具体实施例中，主体结构整体呈长方体结构，参照图1所示，主体结构的宽度设置在预设宽度范围内，且主体结构的宽度方向沿主风向设置，使得外界的自然风能够顺着主体结构的短边方向吹入，主体结构的长度用于增加面宽，从而提高建筑结构的通风面积，保证进风量，深度方向适当控制，减小风场的进深。

本实施例采用的建筑结构，四面开放，提升建筑内部的通风效果，利用自然风对IT设备进行散热。要提升建筑物内部的通风效果主要手段包括：提高建筑通风面积、增加面宽、缩小进深，因此设计采用四面通透，各个方向均可以形成穿堂风，建筑为长方形，长度方向用于增加面宽，深度方向适当控制，减小风场的进深，气流最优顺着建筑的短边方向吹入。

在一些实施例中，参照图1和图2所示，框架主体1的外围形成为通透的通风口，且框架主体1的外围设置有用于封闭或打开通风口的遮挡结构，以根据外界环境及实际需求封闭或打开遮挡结构。

具体地，框架主体1包括多根支撑纵梁11和多根支撑横梁12。多根支撑纵梁11沿周向间隔设置于楼层地板2的外围，支撑横梁12连接于相邻支撑纵梁11之间，且多根支撑横梁12分成多组沿支撑纵梁11的高度方向依次间隔设置，多组支撑横梁12在高度方向上分别与楼层地板2及顶盖3一一对应设置。具体地，当楼层地板2为一层时，多根支撑横梁12分成两组，位于下方的一组支撑横梁12与楼层地板2对应设置，位于上方的一组支撑横梁12与顶盖3对应设置；当楼层地板2为多层时，多根支撑横梁12分成多组，且支撑横梁12的组数比楼层地板2的数量多，多组支撑横梁12在高度方向上分别与多层楼层地板2及顶盖3一一对应设置。并且，框架主体1还包括多根支撑斜梁13，多根支撑斜梁13交叉地支撑在支撑横梁12上，提高主体结构的结构稳定性，使得框架主体1能够形成一套受力平衡的钢架楼，避免框架主体1的高度过高，导致其结构不稳的情况出现。

更进一步地，本实施例提供的上下相邻的两组支撑横梁12之间形成为通风口，上下相邻的两组支撑横梁12之间设置有可开合的遮挡结构，遮挡结构能够封闭或打开通风口。在实际的使用过程中，遮挡结构可以采用卷帘门结构、卷帘膜结构、窗户结构、折叠屏障、推拉屏障中的任意一种。

在一个具体实施例中，遮挡结构为天窗结构10，天窗结构10可翻转地连接在上下相邻的两组支撑横梁12中位于上方的支撑横梁12上，且天窗结构10的开合角度可调，从而调节通风口的进风量。具体地，天窗结构10能够向下翻转并与上下相邻的两组支撑横梁12中位于下方的支撑横梁12抵接配合，以封闭通风口。当主体结构无需散热时，可以向下翻转天窗结构10，将天窗结构10完全关闭并抵接在支撑横梁12时，可以作为主体结构的外墙，实现框架主体1的完全封闭，其主要的功能是热时通风降温，冷时封闭保暖，同时防止雨雪或者风沙进入框架主体1的内部，影响IT设备的正常运行。当主体结构内部的热量过多，导致其内温度过高时，可以打开天窗结构10进行通风降温，将天窗结构10向上翻转并保持在水平状态，或保持在与水平状态呈预设夹角的倾斜状态，以形成挡雨的屋檐结构，屋檐结构能够起到挡雨的作用，防止雨水从通风口进入主体结构内部，导致影响IT设备的正常运行。

需要说明的是，通透的建筑结构，主要包括四面立墙(也即框架主体外围的支撑纵梁及支撑横梁相连接形成的类似于立墙形式的结构)、楼层地板以及顶盖，通过多种建筑结构形式可以灵活调整建筑结构的通透率，用以进行温度调节。比如立墙，通透率可以在完全封闭和完全敞开之间进行调节，形式可以是卷帘门结构、卷帘膜结构、大面积的窗户结构、折叠屏障、推拉屏障或者其它结构形式。同时，楼层地板可以使用不同通风率的通风地板，同时配合遮挡结构可以实现通风率实时调整。

在一些实施例中，IT设备的数量为多个，多个IT设备间隔分布在楼层地板2上。具体地，多个IT设备一定要分散布局，降低热流密度，避免热源集中，一方面有利于自然散热，另一方面降低风场的阻力，建筑外的自然风可以更高效地带走建筑内部的热空气。建筑设计方面可以采用多层建筑，增加设备的布局空间，提高设备的布局面积，利于设备的分散布局。

参照图3和图4所示，多个IT设备包括计算服务器5，计算服务器5放置在楼层地板2上，计算服务器5的底部和顶部均为平面结构，将计算服务器5的底部与楼层地板2贴合设置，在计算服务器5的顶部设置有第一散热器6，来对计算服务器5进行散热。第一散热器6可以是散热风扇或者散热片等结构。

具体地，第一散热器6包括基板61以及设置在基板61上的第一翅片组62，基板61与计算服务器5的顶部贴合设置并覆盖计算服务器5的顶部，基板61的面积可以大于或者等于计算服务器5的顶部面积。在本实施例中，基板61的面积设置成大于计算服务器5的顶部面积，从而增加基板61的吸热和散热区域。第一翅片组62包括多个间隔设置的散热翅片，散热翅片与基板61相互垂直。这样，则使得气流的流通通道较为顺畅，能够提升热空气的流速，提高对流换热系数。计算服务器5在运行过程中热耦合至基板61，基板61将热量均匀地分散至第一翅片组62上，第一翅片组62通过自然对流和辐射的方式将热量耗散到周围空气中。需要说明的是，上述实施例中对于第一散热器6的具体结构仅为示例性地设置方式，在实际的应用过程中，在基板61的内部还可以内嵌有热管进行散热，或者将基板61设置成均温板结构，同样能够对计算服务器5进行有效散热。

并且，楼层地板2还可以设置成导热地板，在楼层地板2上与计算服务器5对应的位置铺设有热管，从而在设置第一散热器6的基础上，配合楼层地板2上的热管对计算服务器5进行快速散热，进一步提高计算服务器5热耦合速度。或者，还可以在楼层地板2背向计算服务器5的一侧板面与计算服务器5对应的位置设置有第二翅片组22，第二翅片组22包括多个间隔设置的散热翅片，从而进一步加快计算服务器5的热量扩散速度。

在一个具体实施例中，计算服务器5是一个矩形盒体结构，顶部为平面结构，安装一块大面积的第一散热器6，第一散热器6的基板内嵌热管，或者做成均温板结构，用于将计算服务器5顶面的热量快速扩展到整个散热器基板上，再由基板传导至散热翅片，最后通过自然对流和辐射的方式将热量耗散到周围空气中，计算服务器5底面同样是平面结构，直接安装于金属地板上，金属地板设置有扩热的热管，热管迅速将计算服务器的热量扩展到整个金属地板上，整个楼层的金属地板相互是连通的，热量可以通过热传导的方式传向整个金属楼板，通过金属楼板巨大的散热面积实现自然散热，为进一步增大金属楼板的散热面积，金属楼板同样可以做成带散热翅片的结构。

参照图4所示，多个IT设备还包括数据存储系统7，数据存储系统7放置在楼层地板2上，在实际设置时，楼层地板2上还可以放置IT设备的其他部件，例如网络设备等。具体地，数据存储系统7包括机架71以及容置在机架71内部的数据存储服务器(图中未示出)，机架71上设置有连通机架71的内外部的通风结构，楼层地板2上与机架71对应的位置设置有第一通风格栅，用来对数据存储服务器进行高效散热。具体地，数据存储系统7是一套开放的机架结构，此结构特点同样是用于强化自然散热，机架71上有多台数据存储服务器，通过自身大面积的散热翅片和高发射率的热控涂层实现被动散热。

在一个具体实施例中，数据存储服务器上设置有第二散热器，第二散热器包括多个间隔设置的散热翅片进行散热，或者还可以在数据存储服务器上附设有散热涂层，例如，散热涂层可以采用石墨烯散热涂料等。在实际的应用过程中，机架71的外表面上设置有与机架71外表面接触的第三翅片组73进行散热，第三翅片组73包括多个间隔设置的散热翅片，散热翅片与楼层地板2相互垂直。进一步地，还可以在机架上附设有散热涂层，例如，散热涂层可以采用石墨烯散热涂料等。

需要说明的是，上述的散热翅片可以采用导热率较高的金属材料，例如是铝合金，在此，对散热翅片的材料不作限制；而散热翅片间的间距、散热翅片的厚度和长度等物理参数可以通过软件进行多目标仿真优化，以使得散热翅片的散热性能较好。在此，不作详细介绍。

在一些实施例中，楼层地板2上还可以设置有与多个IT设备错开设置的第二通风格栅21。多个IT设备成排地设置在楼层地板2上，多个第二通风格栅21均匀地分布在相邻的两排IT设备之间，以加快IT设备的散热效率。

也就是说，IT设备同建筑结构进行热耦合设计，其中，计算服务器5的铝合金散热器同金属楼板接触安装，计算服务器5的热量进而传导至金属楼板和框架主体上，大幅增加散热面积，由于吸收了大量的设备热量，整个建筑结构成为一个巨型的散热器，实现对计算服务器5的高效散热。数据存储系统7是机架结构，在其底部楼层地板上设置高通风率的通风格栅(如第一通风格栅)，保证机架顶底气流的通透和顺畅，同时在楼层地板上设置大面积的高通透率通风格栅(如第二通风格栅)，通过热空气上浮的原理在各楼层之间形成大量的自然对流的气流，增强巨型散热器自然对流散热能力，实现对数据存储系统7的高效散热。

在一些实施例中，建筑结构还包括电梯或楼梯结构，在本实施例中，参照图1所示，框架主体1的外侧设置有电梯8，电梯8位于主体结构的宽度方向的外侧，相邻层楼层地板2之间、以及位于顶层的楼层地板2和顶盖3之间形成有与电梯8对应的进出口。由于框架主体1的外侧设置有电梯8，需要保证该侧框架主体1的结构强度，因此在设置电梯8的框架主体1的一侧的支撑纵梁11和支撑横梁12之间还设置有加强梁14，加强梁14的数量可以根据实际需求进行灵活应用，本实施例中，加强梁14的数量为两个，能够在一定程度上提高框架主体1的结构稳定性。

本公开实施例提供的数据中心，取消了传统数据中心散热使用的空调系统和液冷系统，通过被动散热的方法实现数据中心的散热，被动散热主要通过自然对流和辐射散热实现，因此，数据中心的散热能耗基本可以忽略，实现数据中心低能耗。具体的技术方案包括三个方面，第一是建筑设计对被动散热的强化；第二是IT设备的被动散热的实现；第三是IT设备同建筑结构的热耦合设计。本技术方案中的IT设备主要包括计算服务器和数据存储系统。当然，IT设备具体也可以为其它需要散热的设备，对于IT设备的具体形式在此不做具体限定。

其中，关于建筑设计对被动散热的强化。首先是地域选择，优选风资源相对比较充沛的地区，如“三北”(东北、华北、西北)地区；一方面有风力发电这种低成本的绿电可以选择；另一方面，天然的风资源是免费的风冷散热系统，可以直接利用。

其次是数据中心的整体构型，必须是通透的建筑，最重要的特征在于保证数据中心的热空气通过自然对流的方式直接排出到大气环境中；主要运行原理是IT设备的热量通过被动散热的方式进入建筑内部的空气中，热空气自然上浮，逐层穿过高通风率的楼层地板，到达顶盖，通过顶盖的自然通风器排出建筑物外，同时冷空气从建筑底面和四周补入，散热效果更好情况是外部的自然风直接穿透建筑物内部，带走建筑内部的热空气。建筑结构可以是钢结构楼，或者其它金属型材结构楼，也可以是板楼，可以是一层也可以是多层；通透主要包括四面立墙、楼板以及顶盖，通过多种建筑结构形式可以灵活调整建筑结构的通透率，用以进行温度调节。比如立墙，通透率可以在完全封闭和完全敞开之间进行调节，形式可以是卷帘门结构、卷帘膜结构、大面积的窗户结构、折叠屏障、推拉屏障或者其它结构形式,本例采用侧开天窗，天窗开启角度可控，进而控制进入建筑内部的风量，实现温度的调节，当天窗完全打开时其外形类似于挡雨的屋檐，当天窗完全关闭时，如同建筑的外墙，实现完全封闭，其主要的功能是热时通风降温，冷时封闭保暖，同时防雨防雪，防风沙；楼板可以使用不同通风率的通风地板，同时配合遮挡结构可以实现通风率实时调整；顶盖可以采用屋顶自然通风器或者无动力风帽。实现建筑内部的热空气自动排出，排风防雨雪，各种天气情况下均能实现正常排风，自然通风器主要原理是空气动力学风载体型理论中“风作用于物体时，迎风面为压力，背风面及顺风向的侧面为吸力”展开。本实施例采用钢架楼结构，四面开放，提升建筑内部的通风效果，利用自然风对设备进行散热。要提升建筑物内部的通风效果主要手段包括：提高建筑通风面积、增加面宽、缩小进深，因此设计采用四面通透，各个方向均可以形成穿堂风，建筑为长方形，长度方向用于增加面宽，深度方向适当控制，减小风场的进深，气流最优顺着建筑的短边方向吹入。

最后是IT设备的布局。一定要分散布局，降低热流密度，避免热源集中，一方面有利于自然散热，另一方面降低风场的阻力，建筑外的自然风可以更高效地带走建筑内部的热空气。建筑设计方面可以采用多层建筑，增加设备的布局空间，提高设备的布局面积，利于设备的分散布局。

本公开实施例提供的数据中心，相比传统的数据中心，主要优势如下：

1、低能耗。取消了传统数据中心的空调冷却系统或液冷冷却系统，仅依靠被动散热的方式实现IT设备散热，能耗指标PUE值接近理论极限1.00；

2、低建设成本。采用钢架结构，建筑无墙体无内部装饰，同时取消了空调系统或液冷系统，数据中心的建设成本大幅降低；

3、低维护成本。取消了主动散热系统，无运动部件，散热系统可靠性大幅提升，降低了后期的维护成本；

4、更好抵御自然灾难。本公开的数据中心可以更好抵御自然灾难，包括火灾、水灾、地震，钢架结构建筑加铝合金IT设备，数据中心现场没有可燃物，不用担心火灾问题，IT设备的设计是全封闭式的加固结构，满足设备级防水功能，同时加固结构有较好的抵抗振动的能力。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (19)

1.一种数据中心，其特征在于，包括建筑结构及IT设备；

所述建筑结构包括框架主体，所述框架主体上设置有至少一层楼层地板，所述框架主体的顶部盖设有顶盖，所述框架主体、所述楼层地板以及所述顶盖共同构造成四面通透的主体结构，所述IT设备设置在所述楼层地板上，以通过自然风穿透于所述主体结构内部对所述IT设备进行散热。

2.根据权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述楼层地板为一层，所述楼层地板和所述顶盖之间形成楼层空间；

或，所述楼层地板为多层，多层所述楼层地板沿所述框架主体的高度方向依次间隔设置，相邻层所述楼层地板之间、以及位于顶层的所述楼层地板和所述顶盖之间形成楼层空间。

3.根据权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述楼层地板上设置有通风结构，所述顶盖上设置有与所述主体结构的内部连通的通风装置，以使气流能够从下向上经由所述通风结构并从所述通风装置排出。

4.根据权利要求3所述的数据中心，其特征在于，所述楼层地板采用通风地板，或者，所述楼层地板上设置有间隔分布或连续分布的多个通风格栅。

5.根据权利要求3所述的数据中心，其特征在于，位于底层的所述楼层地板支撑在地面上，或者，位于底层的所述楼层地板与地面之间形成有过风间隙。

6.根据权利要求3所述的数据中心，其特征在于，所述通风装置为自然通风器，所述自然通风器包括外壳和电动阀片，所述电动阀片可活动地安装在所述外壳的内部，用于调节所述顶盖的通透率。

7.根据权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述主体结构整体呈长方体结构，所述主体结构的宽度设置在预设宽度范围内，且所述主体结构的宽度方向沿主风向设置，所述主体结构的长度用于增加面宽。

8.根据权利要求1所述的数据中心，其特征在于，所述框架主体的外围形成为通透的通风口，且所述框架主体的外围设置有用于封闭或打开所述通风口的遮挡结构。

9.根据权利要求8所述的数据中心，其特征在于，所述框架主体包括多根支撑纵梁和多根支撑横梁；

多根所述支撑纵梁沿周向间隔设置于所述楼层地板的外围，所述支撑横梁连接于相邻所述支撑纵梁之间，且多根所述支撑横梁分成沿所述支撑纵梁的高度方向依次间隔设置的多组，多组所述支撑横梁在高度方向上分别与所述楼层地板及所述顶盖一一对应设置。

10.根据权利要求9所述的数据中心，其特征在于，上下相邻的两组所述支撑横梁之间形成为所述通风口，上下相邻的两组所述支撑横梁之间设置有所述遮挡结构，所述遮挡结构为卷帘门结构、卷帘膜结构、窗户结构、折叠屏障、推拉屏障中的任意一种，所述遮挡结构能够封闭或打开所述通风口。

11.根据权利要求10所述的数据中心，其特征在于，所述遮挡结构为天窗结构，所述天窗结构可翻转地连接在上下相邻的两组所述支撑横梁位于上方的所述支撑横梁上；

所述天窗结构能够向下翻转并与上下相邻的两组所述支撑横梁位于下方的所述支撑横梁抵接配合，以封闭所述通风口；

所述天窗结构能够向上翻转并保持在水平状态，或保持在与水平状态呈预设夹角的倾斜状态，以形成挡雨的屋檐结构。

12.根据权利要求1至11任一项所述的数据中心，其特征在于，所述IT设备的数量为多个，多个所述IT设备间隔分布在所述楼层地板上。

13.根据权利要求12所述的数据中心，其特征在于，多个所述IT设备包括计算服务器，所述计算服务器放置在所述楼层地板上，所述计算服务器的底部与所述楼层地板贴合设置，所述计算服务器的顶部设置有第一散热器。

14.根据权利要求13所述的数据中心，其特征在于，所述第一散热器包括基板以及设置在所述基板上的第一翅片组，所述基板与所述计算服务器的顶部贴合设置并覆盖所述计算服务器的顶部，所述第一翅片组包括多个间隔设置的散热翅片。

15.根据权利要求13所述的数据中心，其特征在于，所述楼层地板为导热地板，所述楼层地板上与所述计算服务器对应的位置铺设有热管；

和/或，所述楼层地板背向所述计算服务器的一侧板面与所述计算服务器对应的位置设置有第二翅片组，所述第二翅片组包括多个间隔设置的散热翅片。

16.根据权利要求12所述的数据中心，其特征在于，多个所述IT设备包括数据存储系统，所述数据存储系统放置在所述楼层地板上，所述数据存储系统包括机架以及容置在所述机架内部的数据存储服务器，所述机架上设置有连通所述机架的内外部的通风结构，所述楼层地板上与所述机架对应的位置设置有第一通风格栅。

17.根据权利要求16所述的数据中心，其特征在于，所述数据存储服务器上设置有第二散热器，所述第二散热器包括多个间隔设置的散热翅片；

和/或，所述数据存储服务器上附设有散热涂层；

和/或，所述机架的外表面上设置有与所述机架外表面接触的第三翅片组，所述第三翅片组包括多个间隔设置的散热翅片。

18.根据权利要求12所述的数据中心，其特征在于，所述楼层地板上设置有与多个所述IT设备错开设置的第二通风格栅。

19.根据权利要求1至11任一项所述的数据中心，其特征在于，所述建筑结构还包括电梯或楼梯结构，所述电梯或楼梯结构设置在所述框架主体的外侧，相邻层所述楼层地板之间、以及位于顶层的所述楼层地板和所述顶盖之间形成有与所述电梯或楼梯结构对应的进出口。