CN209390598U - 集装箱数据中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的集装箱数据中心，涉及集装箱数据中心技术领域。该集装箱数据中心包括箱体和设于箱体内的冷却机组。冷却机组包括换热器，换热器设于箱体内，箱体上设有与外界连通的进风口和出风口，空气从进风口进入箱体内，经换热器后，从出风口排出，形成第一循环风道。箱体内设有第二循环风道，第二循环风道内的气流与第一循环风道内的气流在换热器处进行热交换。该集装箱数据中心结构简单，冷却机组与数据中心采用工厂预制化生产，免去现场安装调试的步骤，安装方便，结构紧凑，制冷效率高。

Description

集装箱数据中心

技术领域

本实用新型涉及集装箱数据中心技术领域，具体而言，涉及一种集装箱数据中心。

背景技术

集装箱数据中心是一个可作为数据中心构建的标准模块，将计算、存储、网络资源等IT设施都设计到一个集装箱中。随着电子信息行业的飞速发展，集装箱数据中心的发展也进入到一个新的阶段，目前为了集装箱数据中心能正常稳定运行，需对集装箱数据中心室内进行全年降温。

传统使用的集装箱数据中心，大多采用在集装箱内安装空调等制冷设备，以达到降温目的。但是，这种方式会在现场安装调试空调，安装操作麻烦，费时费力。

有鉴于此，设计制造出一种集装箱数据中心，能够克服现有技术中的缺陷，便于安装，是目前集装箱数据中心技术领域中急需改善的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的包括提供一种集装箱数据中心，采用冷却机组和集装箱一体化生产，采用工厂预制化，无需在现场再连接风管、安装、调试等，大大缩短现场施工时间，提高安装效率。

本实用新型改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本实用新型提供的一种集装箱数据中心，包括箱体和预先设于所述箱体内的冷却机组。

所述冷却机组包括换热器，所述换热器设于所述箱体内；所述箱体上设有与外界连通的进风口和出风口，空气从所述进风口进入所述箱体内，经所述换热器后，从所述出风口排出，形成第一循环风道。

所述箱体内设有第二循环风道，所述第二循环风道内的气流与所述第一循环风道内的气流在所述换热器处进行热交换。

进一步地，所述冷却机组还包括室内风机，所述室内风机靠近所述换热器设置，使经所述换热器换热后的气流在所述第二循环风道内流动。

进一步地，所述第二循环风道包括相互连通的冷通道和热通道，所述冷通道和所述热通道分别位于所述箱体相对的两侧，且所述热通道靠近所述室内风机的进风侧，所述冷通道靠近所述室内风机的出风侧。

进一步地，所述箱体内还设有室外风机，所述室外风机靠近所述出风口设置。

进一步地，所述冷却机组还包括蒸发器、冷凝器和压缩机；所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述蒸发器连接；所述蒸发器靠近所述室内风机设置，所述冷凝器靠近所述室外风机设置。

进一步地，所述蒸发器设于所述换热器和所述室内风机之间；所述冷凝器设于所述换热器和所述室外风机之间。

进一步地，所述箱体内还设有蒸发冷却元件，所述蒸发冷却元件靠近所述进风口设置。

进一步地，所述蒸发冷却元件采用湿膜或微雾。

进一步地，所述箱体包括相对设置的第一端部和第二端部，所述换热器设于所述第一端部或所述第二端部。

进一步地，所述换热器采用显热交换器。

本实用新型提供的集装箱数据中心具有以下几个方面的有益效果：

本实用新型提供的集装箱数据中心，采用冷却机组和集装箱一体化生产，做成整体。即采用工厂预制化，在工厂就实现了冷却机组的调试安装，无需在现场再连接风管等，大大缩短现场施工时间，提高安装效率以及整机质量。该集装箱数据中心安装效率高，运输方便，换热效率高，具有极大的推广应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心的整体结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心的第一视角的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心的第二视角的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心的第二循环风道的气流流向结构示意图；

图5为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心的第一循环风道和第二循环风道的气流流向示意图。

图标：10-集装箱数据中心；100-冷却机组；1-蒸发冷却元件；2-换热器；3-蒸发器；4-室内风机；5-室外风机；6-压缩机；7-发热源；8-箱体；9-冷凝器；11-第一循环风道；12-第二循环风道；13-进风口；14-出风口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心10的整体结构示意图，请参照图1。

本实施例提供的一种集装箱数据中心10，包括箱体8和预先设于箱体8内的冷却机组100。箱体8和冷却机组100做成整体，即采用工厂完全预制化，在工厂就实现了冷却机组100的调试安装，无需在现场再连接风管、铜管等，大大缩短现场施工时间，提高了可靠性和快速部署的效率，使得安装效率以及整机质量明显提高。

图2为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心10的第一视角的结构示意图，图3为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心10的第二视角的结构示意图，请参照图2和图3。

具体的，冷却机组100包括换热器2、室内风机4、室外风机5、蒸发冷却元件1、蒸发器3、冷凝器9和压缩机6。换热器2、室内风机4、室外风机5、蒸发冷却元件1、蒸发器3、冷凝器9和压缩机6均设于箱体8内。箱体8上设有与外界连通的进风口13和出风口14，空气从进风口13进入箱体8内，经换热器2后，从出风口14排出，形成第一循环风道11，即室外循环风道。箱体8内设有第二循环风道12，即室内循环风道。第二循环风道12内的气流与第一循环风道11内的气流在换热器2处进行热交换。

本实施例中，箱体8呈矩形框体，箱体8内还安装有负载，如机柜等，负载作为箱体8内的发热源7。第二循环风道12包括相互连通的冷通道和热通道，冷通道和热通道分别位于箱体8相对的两侧，且热通道靠近室内风机4的进风侧，冷通道靠近室内风机4的出风侧。

可选地，箱体8包括相对设置的顶部和底部、相对设置的第一端部和第二端部、相对设置的第一侧壁和第二侧壁，顶部、底部、第一端部、第二端部、第一侧壁和第二侧壁围合形成框体结构。优选地，箱体8为长方体结构，第一侧壁和第二侧壁作为箱体8的长边，第一端部和第二端部作为箱体8的短边。第一侧壁和第二侧壁之间设置发热源7。换热器2可以设于第一端部或第二端部。本实施例中，换热器2设于第一端部，进风口13设在第一端部上且靠近箱体8底部的位置；出风口14设在第一侧壁上、且同时靠近第一端部和顶部的位置。这样设置使得冷通道和热通道中的气流弯道更少，阻力更小，可加快气体流动速度，提高换热效率。室内风机4靠近换热器2设置，使经换热器2换热后的气流在第二循环风道12内流动。室外风机5靠近出风口14设置，将室外空气经换热器2换热后，排出箱体8外。

可选地，冷通道和热通道分别位于发热源7的两侧。冷通道中的气流在室内风机4的带动下，依次经过第二端部、热通道到达第一端部，在第一端部通过换热器2与室外流进的气流进行热交换，换热后的室内气流在室内风机4的带动下进入冷通道，形成室内气流的循环，实现对发热源7的降温。需要说明的是，本实施例中示出的箱体8形状为矩形框体，但并不仅限于此，还可以是圆柱体、椭圆体、棱柱体等，这里不作具体限定。

第一循环风道11的气流与第二循环风道12的气流完全隔离，室内气流不会受到室外气流的污染，避免集装箱数据中心10的相关负载长期运行而腐蚀，安全性能大大提高，使用寿命延长。

换热器2为高效空-空换热器，优选采用显热交换器，使得室外空气冷源与室内空气只在空-空换热器进行一次换热，避免多次换热降低效率，增加自然运行时间，充分利用自然冷源。

箱体8内还设有蒸发冷却元件1，蒸发冷却元件1靠近进风口13设置。优选地，蒸发冷却元件1采用湿膜或微雾。当空气经过湿膜或微雾后，由于湿膜或微雾中水分的蒸发，达到间接蒸发冷却的效果，使得室外流经换热器2的空气进一步降温，提高换热效果。本实施例中，湿膜或微雾的数量为多个，均匀间隔布设于箱体8的第一端部，优选地，设于换热器2的底部，以增加进风口13处间接蒸发冷却的效果。

压缩机6与冷凝器9连接，冷凝器9与蒸发器3连接。蒸发器3靠近室内风机4设置，冷凝器9靠近室外风机5设置。压缩机6将制冷剂转换为高温高压气态，制冷剂经过冷凝器9后，由气态变为液态，放出的热量由室外风机5排出箱体8。液态制冷剂到达蒸发器3后，由液态蒸发为气态，使得蒸发器3周围成为冷空气，冷空气由室内风机4驱动在第二循环风道12内流动，对箱体8内的发热源7降温。优选地，蒸发器3设于换热器2和室内风机4之间，冷凝器9设于换热器2和室外风机5之间，以提高换热效率。

可选地，在本实施例中，冷凝器9设于换热器2的顶部，紧挨换热器2设置，以便于室外的空气在经换热器2时，一并对冷凝器9进行冷却，实现蒸发冷却一体化。室内风机4和室外风机5的数量至少一个，本实施例中，室内风机4和室外风机5的数量均为多个，加快气流的流动，提高换热效率。

图4为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心10的第二循环风道12的气流流向结构示意图，图5为本实用新型具体实施例提供的集装箱数据中心10的第一循环风道11和第二循环风道12的气流流向示意图，请参照图4和图5。其中，图4中实心箭头代表室内气流的循环路径，图5中，空心箭头代表室外气流的循环路径，实心箭头代表室内气流的循环路径。

本实用新型提供的集装箱数据中心10，其工作原理如下：

该集装箱数据中心10的室内气流通过室内风机4驱动，在第二循环风道12内循环，室外气流通过室外风机5驱动，在第一循环风道11内循环。该集装箱数据中心10可以根据室内外不同的温差情况，进行多种运行模式的切换。比如：

冬季时，室外气温很低，自然冷源充足。这时可以仅通过换热器2进行室内气流与室外气流的一次热交换，满足降温需求。具体的，箱体8内机柜/负载的热源通过第二循环风道12，即室内循环的气流在室内风机4的驱动下，从冷通道汇集至热通道，再到达第一端部的冷却机组100，室内气流和室外气流在高效的空-空换热器处进行显热交换，此处实现了自然冷源与室内气流一次换热，且室内外气流进行了隔绝。室内气流在空-空换热器换热后，冷气进入冷通道，在第二循环风道12内继续循环，对机柜/负载降温。室外气流在空-空换热器处换热后，通过室外风机5从出风口14排出箱体8，即在第一循环风道11循环。

春季和秋季时：室外气温较低，自然冷源不是特别充足，仅通过自然冷源的换热方式可能不足以满足箱体8内的制冷需求。此时，需要开启蒸发冷却元件1，即开启湿膜或微雾，当然也可以同时开启湿膜和微雾。室外气流从进风口13进入箱体8，经过湿膜和/或微雾进行蒸发冷却，进一步对室外空气降温，集装箱数据中心10内的机柜/负载的热源通过室内循环的气流从冷通道汇集在热通道，到达第一端部的冷却机组100，室内气流和室外蒸发冷却的空气在高效空-空换热器处进行显热交换，对室内循环气流进行冷却降温，冷却后的室内气流继续在第二循环风道12内循环。这种情况由于采用湿膜和/或微雾进行蒸发冷却，实现了利用水的潜热对集装箱数据中心10进行冷却。

夏季时：室外气温较高，室外空气经过湿膜和/或微雾进行蒸发冷却后的制冷量不满足箱体8内制冷需求时，需开启压缩机6、蒸发器3、冷凝器9，进行机械制冷。这种情况下，室内气流通过高效空-空换热器与室外气流换热，换热冷却后的室内气流通过蒸发器3进一步的冷却，之后再通过室内风机4送入冷通道，进行室内气流循环制冷。室外气流经换热器2换热后，可以继续对冷凝器9进行冷却，实现冷蒸发冷却机组100一体化。需要说明的是，机械制冷只是对整个制冷***进行补充，减小了压机***的容量。

综上所述，本实用新型提供的集装箱数据中心10具有以下几个方面的有益效果：

第一，冷却机组100和集装箱做成整体，冷却机组100和数据中心的外壳为同一个集装箱，整个产品可以实现在工厂完全预制化，现场无需连接风管和铜管等，缩短现场施工时间，提高了可靠性和快速部署的效率。

第二，室内气流与室外气流完全隔离，室内气流不会受到室外气流的污染，避免集装箱数据中心10的相关负载或机柜等长期运行而受到腐蚀。

第三，空调***中，压缩机6的能耗占整个空调能耗的70％至80％，本申请充分利用自然冷源和水的潜热，减少压缩机6制冷时间。室外空气冷源与室内空气只在空-空换热器进行一次换热，避免多次换热降低效率，增加自然运行时间。

第四，利用水的潜热后，压缩机6作为补充制冷的容量大大降低，降低了机组运行能耗，同时降低了数据中心配电容量。并且，室外空气在换热器2换热后，还可以继续对冷凝器9进行冷却，实现蒸发冷却机组100一体化，提高换热效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集装箱数据中心，其特征在于，包括箱体和预先设于所述箱体内的冷却机组；

所述冷却机组包括换热器，所述换热器设于所述箱体内；所述箱体上设有与外界连通的进风口和出风口，空气从所述进风口进入所述箱体内，经所述换热器后，从所述出风口排出，形成第一循环风道；

所述箱体内设有第二循环风道，所述第二循环风道内的气流与所述第一循环风道内的气流在所述换热器处进行热交换。

2.根据权利要求1所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述冷却机组还包括室内风机，所述室内风机靠近所述换热器设置，使经所述换热器换热后的气流在所述第二循环风道内流动。

3.根据权利要求2所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述第二循环风道包括相互连通的冷通道和热通道，所述冷通道和所述热通道分别位于所述箱体相对的两侧，且所述热通道靠近所述室内风机的进风侧，所述冷通道靠近所述室内风机的出风侧。

4.根据权利要求2所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述箱体内还设有室外风机，所述室外风机靠近所述出风口设置。

5.根据权利要求4所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述冷却机组还包括蒸发器、冷凝器和压缩机；所述压缩机与所述冷凝器连接，所述冷凝器与所述蒸发器连接；所述蒸发器靠近所述室内风机设置，所述冷凝器靠近所述室外风机设置。

6.根据权利要求5所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述蒸发器设于所述换热器和所述室内风机之间；所述冷凝器设于所述换热器和所述室外风机之间。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述箱体内还设有蒸发冷却元件，所述蒸发冷却元件靠近所述进风口设置。

8.根据权利要求7所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述蒸发冷却元件采用湿膜或微雾。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述箱体包括相对设置的第一端部和第二端部，所述换热器设于所述第一端部或所述第二端部。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的集装箱数据中心，其特征在于，所述换热器采用显热交换器。