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CN110173875A - 一种新风温湿度控制的模块化数据中心 - Google Patents

一种新风温湿度控制的模块化数据中心 Download PDF

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CN110173875A
CN110173875A CN201910436735.1A CN201910436735A CN110173875A CN 110173875 A CN110173875 A CN 110173875A CN 201910436735 A CN201910436735 A CN 201910436735A CN 110173875 A CN110173875 A CN 110173875A
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room
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air
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丁志永
徐智伟
顾遵正
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Suzhou Anrui Credible Information Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种新风温湿度控制的模块化数据中心，包括：模块化机房、加湿器、离心风机、IT机架、排风阀和回流通道，回流通道独立连通在模块化机房的前端和后端之间，所述回流通道中设置有回风阀，所述回风阀与控制模块相连接，控制回风阀的开度以进行热风回流控制。通过上述方式，本发明所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，模块化设计，搬运和组装比较方便，通过导入外部的自然新风，配合加湿器，实现IT机架区域的温湿度调节，满足服务器的稳定使用条件，降低了能耗和运维成本，智能化程度高，有利于实现无人化管理。

Description

一种新风温湿度控制的模块化数据中心
技术领域
本发明涉及数据中心温湿度控制技术领域，特别是涉及一种新风温湿度控制的模块化数据中心。
背景技术
传统数据中心，大多是把服务器放在一个密闭环境，用空调进行制冷，采用换热方式来解决数据中心的散热问题。空调制冷的方案电量消耗大，而且存在施工时间长、运维成本高和故障点多等问题。
实际上，空调制冷会使得机房内部空气较为干燥，难以进行湿度的调节，而数据中心的稳定运行对温度和湿度都有一定的要求，现有的空调系统显然难以满足使用要求。
另外，现有蒸发制冷数据中心的机房多为整体式结构，占地面积大，运输和搬运多有不便，影响了机房的体积，容量较小，而且无法扩容。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种新风温湿度控制的模块化数据中心，实现温湿度的调节，降低能耗，提升组装和扩容的便利性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新风温湿度控制的模块化数据中心，包括：模块化机房，包括数间子机房；
控制模块，设置在模块化机房内侧或者外侧；
加湿器，位于模块化机房中，与控制模块相连接而被控制，模块化机房前端设置有新风阀，所述加湿器位于新风阀的后方，所述新风阀与控制模块相连接，控制新风阀的开度以进行外部新风的导入；
离心风机，阵列设置在模块化机房中且位于加湿器的后方，与控制模块相连接；
IT机架，设置在模块化机房中且位于离心风机的后方，用于服务器的放置；
排风阀，设置在模块化机房末端，并与控制模块相连接，控制排风阀的开度实现热风的排出；
回流通道，独立连通在模块化机房的前端和后端之间，所述回流通道中设置有回风阀，所述回风阀与控制模块相连接，控制回风阀的开度以进行热风回流控制。
在本发明一个较佳实施例中，所述数间子机房包括依次拼装连通的第一子机房、第二子机房和第三子机房，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房一侧分别设置有门板，所述门板上设置有门锁。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房上部分别设置有隔板而在内腔顶部形成回流通道。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房上方分别设置有回流机房，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房上方的回流机房相连通而形成回流通道。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一子机房前端设置有位于新风阀外侧的百叶窗，所述加湿器位于第一子机房中，所述第一子机房中设置有位于新风阀后方的初效过滤器以及位于加湿器前方的中效过滤器。
在本发明一个较佳实施例中，所述加湿器包括多个依次排列的湿膜加湿模块，所述第一子机房中设置有供水管、减压阀、分水器和电磁阀，所述减压阀串联在供水管与分水器的进口之间，所述分水器的数个出口上分别设置有延伸至湿膜加湿模块上的加水管，所述电磁阀设置在加水管上，所述电磁阀与控制模块线性连接，所述第一子机房底部设置有位于湿膜加湿模块下方的接水盘，所述第一子机房外侧设置有与接水盘相连接的排水管，所述第一子机房中设置有竖直排布在加湿器后方的挡水板，所述挡水板位于接水盘的上方。
在本发明一个较佳实施例中，所述IT机架位于第三子机房中，所述第三子机房中设置有与IT机架上的服务器对应的PDU及与PDU对应的母线。
在本发明一个较佳实施例中，所述模块化机房中设置有辅助机械制冷装置，所述辅助机械制冷装置包括压缩机、蒸发器和冷凝器，所述压缩机和蒸发器设置在第一子机房中，且蒸发器位于加湿器与挡水板之间，所述冷凝器设置在排风阀上，所述蒸发器、压缩机和冷凝器采用管路连接而成闭环的辅助机械制冷装置。
在本发明一个较佳实施例中，所述离心风机位于第二子机房中，所述第二子机房中设置有与离心风机一一对应的风机压差变送器以及位于离心风机后方的送风温湿度传感器，所述风机压差变送器和送风温湿度传感器分别与控制模块相连接，所述控制模块控制离心风机的转速而实现目标压差。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一子机房外侧设置有与控制模块相连接的新风温湿度传感器，所述第三子机房中设置有位于IT机架后方的回风温湿度传感器，所述回风温湿度传感器与控制模块相连接，所述第一子机房中设置有与初效过滤器对应的初效过滤器压差开关，所述第一子机房中设置有与中效过滤器对应的中效过滤器压差开关，所述回流通道的前端开口位于初效过滤器与中效过滤器之间，所述第三子机房中设置有对第三子机房及回流通道进行监测的冷热通道压差变送器，所述冷热通道压差变送器、初效过滤器压差开关和中效过滤器压差开关分别与控制模块相连接。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种新风温湿度控制的模块化数据中心，模块化设计，搬运和组装比较方便，有利于服务器的扩容，避免了空调的使用，减低能耗，通过导入外部的自然新风，配合加湿器，实现IT机架区域的温湿度调节，满足服务器的稳定使用条件，降低了能耗和运维成本，并通过温湿度的监测，进行新风阀、排风阀和回风阀的开度调节，实现新风和热风的多种模式综合利用，智能化程度高，有利于实现无人化管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图，其中：
图1是本发明一种新风温湿度控制的模块化数据中心一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1的爆炸图；
图3是本发明一种新风温湿度控制的模块化数据中心混风状态一较佳实施例的结构示意图；
图4是本发明一种新风温湿度控制的模块化数据中心内循环状态一较佳实施例的结构示意图；
图5是本发明一种新风温湿度控制的模块化数据中心新风状态一较佳实施例的结构示意图。
图6是本发明一种新风温湿度控制的模块化数据中心又一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图6，本发明实施例包括：
如图1所示的新风温湿度控制的模块化数据中心，包括：离心风机12、模块化机房18、加湿器10、回流通道185和控制模块13，模块化机房18内部设置配电柜4，方便供电连接。
模块化机房18由数间子机房组成，所述数间子机房包括依次拼装连通的第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183，形成各个单独的模块，方便运输和组装，还有利于扩容，降低扩容成本。
第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183采用扣板进行定位和连接，并通过密封垫实现连接处的密封，避免漏气问题。第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183内壁中可以填入隔热板，减少外界高温的不良影响。
所述第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183一侧分别设置有门板，方便进行维护，所述门板14上设置有门锁15，提升安全性。
回流通道185，独立连通在模块化机房18的前端和后端之间，所述回流通道185中设置有回风阀21，所述回风阀21与控制模块13相连接，控制回风阀21的开度以进行热风回流控制。
回流通道185的结构分两种：
第一种，所述第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183上部分别设置有隔板而在内腔顶部形成回流通道185，结构简洁，但是增加了第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183的高度，对运输和搬运有不良影响；
第二种，如图2所示，所述第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183上方分别设置有回流机房184，所述第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183上方的回流机房184相连通而形成回流通道，采用分体结构的回流机房184，有效控制第一子机房181、第二子机房182和第三子机房183的高度，减少了对运输和搬运的不良影响。
控制模块13设置在模块化机房18内侧或者外侧，采用PLC控制模块，带有触摸屏，方便进行具体的操作、设定和运行状态显示，控制新风导入量，利用新风及加湿器10进行服务器使用环境的加湿和降温，又可以利用回流的热风混合新风，提升送风温度，降低湿度，在加湿降温和升温降湿间切换，使得服务器使用环境的温度和湿度在一个合适的范围。
所述加湿器10位于第一子机房181中，所述加湿器10包括多个依次排列的湿膜加湿模块，所述第一子机房181中设置有供水管5、减压阀6、分水器7和电磁阀8，所述减压阀6串联在供水管5与分水器7的进口之间，供水管5外接水泵或者自来水管道，进行分水器7的供水，所述分水器7的8个出口上分别设置有延伸至湿膜加湿模块上的加水管，所述电磁阀8设置在加水管上，所述电磁阀8与控制模块13线性连接，控制模块13根据气流湿度情况进行电磁阀8的控制，维持内部湿度的稳定。
所述第一子机房181底部设置有位于湿膜加湿模块下方的接水盘，用于湿膜加湿模块上水流的汇集，方便重复利用，所述第一子机房181外侧设置有与接水盘相连接的排水管，方便进行循环使用或者排放。
所述第一子机房181中设置有竖直排布在加湿器10后方的挡水板11，挡水板11为曲面结构，相邻挡水板11之间形成曲面风道，增加与气流的接触面，使得气流中的水分与挡水板11接触而被阻挡，所述挡水板11位于接水盘的上方，利用接水盘承接挡水板11下滴的水流。
所述第一子机房181前端设置有新风阀2及位于新风阀2外侧的百叶窗1，所述第一子机房181中设置有位于新风阀后方的初效过滤器3以及位于加湿器10前方的中效过滤器9。所述新风阀2与控制模块13相连接，控制新风阀2的开度以进行外部新风的导入控制，实现气流模式的切换。新风阀2打开后，外部的自然吸风，通过百叶窗1和初效过滤器3进入第一子机房181，实现初效过滤，然后再通过中效过滤器9进行进一步过滤，减少气流中的粉尘，降低对服务器的不良影响。
如图1所示，离心风机12阵列设置在第二子机房182中，且位于加湿器10的后方，形成风墙，使得服务器进风均衡，降低气流误差，减少服务器热岛的存在，离心风机12与控制模块13相连接，通过控制模块13进行自动控制，确保降温效果的基础上，有利于降低转速和能耗，离心风机12工作后在第一子机房181内形成负压，引导气流通过加湿器而进入第二子机房182。
所述第二子机房182中设置有与离心风机12一一对应的风机压差变送器28以及位于离心风机12后方的送风温湿度传感器22，所述风机压差变送器28和送风温湿度传感器22分别与控制模块13相连接，所述控制模块13控制离心风机12的转速而实现目标压差，并实现均匀送风。所述控制模块13可以根据送风温湿度传感器22的数据调整电磁阀8的开度，有利于控制送风湿度。
IT机架16设置在第三子机房183中，且位于离心风机12的后方，用于服务器的放置，并利用气流进行服务器的散热，使得气流温度上升。所述第三子机房183中设置有与IT机架16上的服务器对应的PDU17及与PDU17对应的母线19，有利于服务器的安装和供电。
排风阀20设置在第三子机房183末端，并与控制模块13相连接，控制模块13控制排风阀20的开度实现热风的排出，智能化程度高。
所述第一子机房181外侧设置有与控制模块13相连接的新风温湿度传感器23，进行新风温湿度检测。所述第三子机房183中设置有位于IT机架16后方的回风温湿度传感器24，所述回风温湿度传感器与控制模块相连接，进行回风温湿度的检测，方便控制模块13根据设定的温湿度进行对应的调节。
所述第一子机房181中设置有与初效过滤器3对应的初效过滤器压差开关25，进行初效过滤器前后压差的监测，所述第一子机房181中设置有与中效过滤器9对应的中效过滤器压差开关26，实现中效过滤器前后压差的监测。所述第三子机房183中设置有对第三子机房183及回流通道185进行监测的冷热通道压差变送器27，所述冷热通道压差变送器27、初效过滤器压差开关25和中效过滤器压差开关26分别与控制模块相连接，有利于各部分气压的监测和自动化控制。
所述回流通道185的前端开口位于初效过滤器3与中效过滤器9之间，回流通道185导入的气流再次经过中效过滤器9的过滤后才能送入第二子机房182和第三子机房183。
当第三子机房183中温度不高时，内部循环就可以完成散热，如图4所示，新风阀2和排风阀20关闭，回风阀21开启，进行气流的内部循环即可；
当第三子机房183中的温度无法通过内部循环进行降低时，如图3所示，新风阀2、回风阀21和排风阀20开启，进行气流的混合循环即可；
当第三子机房183中的温度较高而通过混合循环无法进行降低时，如图5所示，新风阀2和排风阀20开启，回风阀21关闭，进行气流的新风送入，进行快速散热，并根据湿度情况进行加湿器10的工作调节。
此外，为了应对极端炎热的气候或者使用环境，可以在模块化机房18中设置辅助机械制冷装置，如图6所示，所述辅助机械制冷装置包括压缩机29、蒸发器30和冷凝器31，所述压缩机29和蒸发器30设置在第一子机房181中，且蒸发器30位于加湿器10与挡水板11之间，吸收气流中的热量，为气流降温，而且压缩机29和蒸发器30随第一子机房181一起安装和运输，提升了现场组装的便利性。
所述冷凝器31可以设置在排风阀20上，利用排风阀20的气流进行放热，降低能耗，所述蒸发器30、压缩机29和冷凝器31采用管路32连接而成闭环的辅助机械制冷装置。冷凝器31随第三子机房183进行模块化组装，安装和运输比较方便。
综上所述，本发明指出的一种新风温湿度控制的模块化数据中心，可以模块化定制，设计和搭建速度快，降低了生产和运输的难度，从分利用了外部自然新风进行内部的散热降温，降低了能耗，并利用加湿器进行湿度的调节，达到服务器理想的运行环境。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，包括：
模块化机房，包括数间子机房；
控制模块，设置在模块化机房内侧或者外侧；
加湿器，位于模块化机房中，与控制模块相连接而被控制，模块化机房前端设置有新风阀，所述加湿器位于新风阀的后方，所述新风阀与控制模块相连接，控制新风阀的开度以进行外部新风的导入；
离心风机，阵列设置在模块化机房中且位于加湿器的后方，与控制模块相连接；
IT机架，设置在模块化机房中且位于离心风机的后方，用于服务器的放置；
排风阀，设置在模块化机房末端，并与控制模块相连接，控制排风阀的开度实现热风的排出；
回流通道，独立连通在模块化机房的前端和后端之间，所述回流通道中设置有回风阀，所述回风阀与控制模块相连接，控制回风阀的开度以进行热风回流控制。
2.根据权利要求1所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述数间子机房包括依次拼装连通的第一子机房、第二子机房和第三子机房，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房一侧分别设置有门板，所述门板上设置有门锁。
3.根据权利要求2所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房上部分别设置有隔板而在内腔顶部形成回流通道。
4.根据权利要求2所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房上方分别设置有回流机房，所述第一子机房、第二子机房和第三子机房上方的回流机房相连通而形成回流通道。
5.根据权利要求2所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述第一子机房前端设置有位于新风阀外侧的百叶窗，所述加湿器位于第一子机房中，所述第一子机房中设置有位于新风阀后方的初效过滤器以及位于加湿器前方的中效过滤器。
6.根据权利要求2所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述加湿器包括多个依次排列的湿膜加湿模块，所述第一子机房中设置有供水管、减压阀、分水器和电磁阀，所述减压阀串联在供水管与分水器的进口之间，所述分水器的数个出口上分别设置有延伸至湿膜加湿模块上的加水管，所述电磁阀设置在加水管上，所述电磁阀与控制模块线性连接，所述第一子机房底部设置有位于湿膜加湿模块下方的接水盘，所述第一子机房外侧设置有与接水盘相连接的排水管，所述第一子机房中设置有竖直排布在加湿器后方的挡水板，所述挡水板位于接水盘的上方。
7.根据权利要求2所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述IT机架位于第三子机房中，所述第三子机房中设置有与IT机架上的服务器对应的PDU及与PDU对应的母线。
8.根据权利要求6所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述模块化机房中设置有辅助机械制冷装置，所述辅助机械制冷装置包括压缩机、蒸发器和冷凝器，所述压缩机和蒸发器设置在第一子机房中，且蒸发器位于加湿器与挡水板之间，所述冷凝器设置在排风阀上，所述蒸发器、压缩机和冷凝器采用管路连接而成闭环的辅助机械制冷装置。
9.根据权利要求2所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述离心风机位于第二子机房中，所述第二子机房中设置有与离心风机一一对应的风机压差变送器以及位于离心风机后方的送风温湿度传感器，所述风机压差变送器和送风温湿度传感器分别与控制模块相连接，所述控制模块控制离心风机的转速而实现目标压差。
10.根据权利要求5所述的新风温湿度控制的模块化数据中心，其特征在于，所述第一子机房外侧设置有与控制模块相连接的新风温湿度传感器，所述第三子机房中设置有位于IT机架后方的回风温湿度传感器，所述回风温湿度传感器与控制模块相连接，所述第一子机房中设置有与初效过滤器对应的初效过滤器压差开关，所述第一子机房中设置有与中效过滤器对应的中效过滤器压差开关，所述回流通道的前端开口位于初效过滤器与中效过滤器之间，所述第三子机房中设置有对第三子机房及回流通道进行监测的冷热通道压差变送器，所述冷热通道压差变送器、初效过滤器压差开关和中效过滤器压差开关分别与控制模块相连接。
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