模块化高层建筑数据中心及其方法技术

一种用于使用预制的多个模块建造多层数据中心的系统，所述多个模块既能肩并肩地并置也能垂直方向叠置，具有穿过所述层的流体连通以生产两路垂直空气流用于有效及经济的高密度热量管理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化高层建筑数据中心及其方法对相关申请的交叉引用本专利申请要求美国临时专利申请No.62/117,388的优先权，该临时专利申请名称为“用于多层建筑的垂直数据中心通风系统及方法”，并于2016年2月17日在美国专利商标局提交。
本专利技术通常涉及数据中心，并且尤其涉及用于建造结合有跨层垂直空气流动用于冷却计算基础设施的高密度的多层数据中心的数据中心模块。
技术介绍
近年来，大多数的模块化数据中心市场一直围绕着集装箱的形状因素。这种形状因素的主要益处是使自身配有电源和冷却子系统以及计算机的预制的数据中心模块易于运输。这种方法允许快速且经济地部署独立的计算基础设施。如果这种基础设施需要被多次重新部署，这将特别令人感兴趣并行之有效，例如在军事操作中。但是，不利之处在于标准集装箱的尺寸极大地限制了模块内的计算机的布局，并使进入各个计算舱室和子系统更加困难，这接下来影响到模块化数据中心的平常维护。在这些数据中心模块内，当计算舱室成列布置时，标准集装箱的宽度-典型为8英尺，允许单列上的典型42尺寸深的多个舱室肩并肩地并置。这种典型舱室尺寸仅在上述列每侧留出2英尺以形成进入设备的通道。避免这种限制的一种方法是将计算舱室放在滑轨上以前后移动这些计算舱室用于维护，这种方法即使可能，但却难以应用。另一种避免这种限制的方法是将两个集装箱肩并肩地并置，并将分隔所述两个集装箱的隔壁去除。在该方法中，可形成两个面对着的舱室列，其具有容纳三个3英尺宽的通道的足够空间，通常为两个旁侧冷通道和一个中央热通道。但接下来的问题是能够在较小的空间内安装全部的其他空气处理和空气调节子系统。并且由于这种小空间，许多更小的电源和冷却子系统必须被集成，这转而会使数据中心更昂贵、效率较低及较低的可靠性。另一流行的观点是将多个数据中心叠置于集装箱内，一个在另一个的顶上，以使每不动产单位的计算能力最大化。但是，这种方法掺入了进入性的问题，并且因此没办法减少组件的数量及可靠性的问题。冗余度虽好，但具有太多较小的组件而非较少数量的较大组件却对效率和可靠性不利。此外，制造大量的小型数据中心无法提供与大型数据中心具有同样的灵活性。最后，在高功率密度计算舱室方面，为了高性能计算，存在有关认为需要将水全程引入计算舱室的某种误解，即便某些时候对主板和处理器全程引入水。即使将热量携带进水中具有远大于将相同数量的热携带进空气中的能量效率，但用水为高性能计算进行冷却也具有其缺陷，主要是成本和泄漏的风险。
技术实现思路
根据本专利技术的原理的数据中心模块通常至少减轻了在先数据中心模块的某些缺点，这是通过将采用双向垂直空气流动的多个相同模块垂直叠置，并将多个这些模块化的叠置以肩并肩的并置来形成宽敞的、经济的、能量有效的、高密度的并且高弹性多层数据中心。本公开的某些方面中，根据本公开的数据中心模块可被预制并易于运输，非常象一个集装箱。所述数据中心模块可具有与集装箱的尺寸相类似的尺寸，但却不是一个独立完整的数据中心。至关重要的是使建筑具有全尺寸多层数据中心，具有宽敞的通道和高的天花板，能够适应任何尺寸的计算舱室以及任何能量分配及管理系统，这些常见于更传统的数据中心。本公开的某些方面中，数据中心模块的目标在于经济性，因为数据中心模块是使用普通可获得的金属梁和柱组装的一个承重结构。该数据中心模块的结构对所有模块是相同的或实质上相类似，并因此能系列化生产。数据中心模块包括HVAC组件，其具有简单的工业部件如冷却盘管、减振器、过滤器和格栅，作为例子，所有这些能够通过目录从许多不同制造商以低成本订购。数据中心模块的目标在于当与现有技术的系统和方法相比时降低能量消耗，因为使用高效和高容量可变驱动器工业风机，空气流被安排通过大的截面并移动。能量消耗可进一步降低，因为热量通过大型的多排、高效盘管被有效地从空气转移到水。数据中心模块进一步的目标在于支持高功率密度，因为数据中心可被配置用于大体积空气通过高容积风机以较低速度穿过大的截面被移动。数据中心模块可进一步被配置用于通过使用大截面的高效冷却盘管将大量的热量从模块移除。此外，通过将水引致计算舱室附近可实现更高的功率密度，但并非全程靠近计算舱室。数据中心模块的目标还在于改善弹性。弹性可被改善是通过将数据中心配置成用于具有充足的空间以使全部或大部分的HVAC组件在每个模块内成为冗余的并通过将临近的模块配置成与另一个模块流体连通。这种配置允许将一个模块的冗余容积去补偿邻近模块的部分缺乏。本专利技术的另一个方面是叠置多个多层模块化数据中心来产生高层建筑模块化数据中心以及并置的多个模块化高层建筑模块化数据中心来产生具有共享的基础设施的高层建筑模块化数据中心组合体。在本专利技术的一个方面中，提供数据中心模块用于接收包括至少一台计算机的多个计算舱室，数据中心模块包括包括A第一和第二内部部分，每个内部部分包括第一区域和第二区域：该第一区域被配置成允许空气沿基本向下的方向流动，并且该第二区域被配置成允许所述空气在计算舱室内流动。第一和第二部分进一步包括与所述第一区域和第二区域流体连通的热交换器单元，以及将空气从每个第一区域向所述热交换单元转移的装置。所述数据中心模块进一步包括第三内部部分，该第三内部部分被配置以将被所述计算舱室的所述至少一台计算机加热的空气以基本上升的空气流排出，以及支撑结构，该支撑结构适合来支撑多个模块的垂直叠置，所述支撑结构包括顶部分和底部分，所述支撑结构适合允许所述第一和第二内部部分的每个第一区域以及所述第三内部部分的空气流通过。在另一方面中，提供一种空气处理模块，其包括适合支撑多个模块的垂直叠置的支撑结构。该空气处理模块进一步包括第一和第二部分，每个部分被配置来允许空气在基本向下的方向流动；被配置成允许空气以基本上升的垂直空气流来流动的第三部分，将所述第三部分的上升的垂直空气流的一部分向所述第一部分转移的第一吹风装置，以及将所述第三部分的上升的垂直空气流的一部分向所述第二部分转移的第二吹风装置。在本专利技术的另一方面，提供一种进入如上文所描述的数据中心模块的进入模块。该进入模块通常包括适合进入所述数据中心模块的第一部分的第一区域的第一内部进入门，适合进入所述数据中心模块的第二部分的第一区域的第二内部进入门，适合进入所述数据中心模块的第三部分的第三内部进入门，适合进入所述数据中心模块的第一部分的第二区域的第四内部进入门以及适合进入所述数据中心模块的第二部分的第二区域的第五内部进入门。所述进入模块适合与数据中心模块并置。本专利技术还涉及提供进入如上文描述的空气处理模块的进入模块。该模块包括适合进入所述空气处理模块的第一部分的第一内部进入门，适合进入所述空气处理模块的第二部分的第二内部进入门，适合进入所述空气处理模块的第三部分的第三内部进入门。所述进入模块适合与所述空气处理模块并置。在本专利技术的另一方面中，公开了一种数据中心，该数据中心包括多个数据中心片件。每个数据中心片件包括如上文描述的多个在垂直方向叠置的数据中心模块以及至少一个如上文描述的空气处理模块，该至少一个空气处理模块被设置在空气处理顶层的顶上，其中所述多个数据片件的至少两个彼此并置。在本专利技术的另一方面中，公开了一种数据中心，该数据中心包括多个数据中心片件。每个数据中心片件包括：垂直方向叠置的多个如上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收包括至少一台计算机的多个计算舱室的数据中心模块，所述数据中心模块包括：第一和第二内部部分，每个内部部分包括一个第一区域和一个第二区域；所述第一区域被配置来允许空气以基本向下的方向流动；所述第二区域被配置来允许所述空气在所述计算舱室内流动；与所述第一区域和第二区域流体连通的热交换器单元；将空气从每个第一区域向所述热交换单元转移的装置；第三内部部分，其被配置以将被所述计算舱室的所述至少一台计算机加热的空气以基本上升的空气流排出；支撑结构，其适合来支撑多个模块的垂直叠置，所述支撑结构包括顶部分和底部分，所述支撑结构适合允许所述第一和第二内部部分的每个第一区域以及所述第三内部部分的空气流通过。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.17 US 62/117,3881.一种用于接收包括至少一台计算机的多个计算舱室的数据中心模块，所述数据中心模块包括：第一和第二内部部分，每个内部部分包括一个第一区域和一个第二区域；所述第一区域被配置来允许空气以基本向下的方向流动；所述第二区域被配置来允许所述空气在所述计算舱室内流动；与所述第一区域和第二区域流体连通的热交换器单元；将空气从每个第一区域向所述热交换单元转移的装置；第三内部部分，其被配置以将被所述计算舱室的所述至少一台计算机加热的空气以基本上升的空气流排出；支撑结构，其适合来支撑多个模块的垂直叠置，所述支撑结构包括顶部分和底部分，所述支撑结构适合允许所述第一和第二内部部分的每个第一区域以及所述第三内部部分的空气流通过。2.如权利要求1所述的数据中心模块，其中所述热交换器包括：多个盘管；多个气流调节器。3.如权利要求2所述的数据中心模块，其中用于转移空气的装置还包括至少一个过滤器。4.如权利要求1至3中任一项所述的数据中心模块，其中所述第一和第二部分分别设置在所述第三部分的左和右侧。5.如权利要求1至4中任一项所述的数据中心模块，其中所述数据中心模块具有普通集装箱的宽度。6.如权利要求1至5中任一项所述的数据中心模块，其中可变比例的所述空气流被转移到每个部分的所述第二区域以允许所述计算机在预定的温度范围内操作。7.如权利要求1至6中任一项所述的数据中心模块，其中所述数据中心模块被配置成与第二个如权利要求1至6中任一项所述的数据中心模块并置。8.如权利要求1至7中任一项所述的数据中心模块，其中所述数据中心模块被配置成设置在第二个如权利要求1至7中任一项所述的数据中心模块的下面或顶上。9.如权利要求1至8中任一项所述的数据中心模块，其中所述数据中心模块的底部分至少部分地由格栅制成以允许所述空气流通过。10.如权利要求1至9中任一项所述的数据中心模块，其中所述空气流在每个部分的所述第一区域为基本上升，并且在所述第三部分为基本下降。11.一种空气处理模块，包括：支撑结构，适合支撑多个模块的垂直叠置；第一和第二部分，每个部分被配置来允许空气在基本向下的方向流动；第三部分，被配置成允许空气以基本上升的垂直空气流来流动；第一吹风装置，其将所述第三部分的上升的垂直空气流的一部分向所述第一部分转移；第二吹风装置，其将所述第三部分的上升的垂直空气流的一部分向所述第二部分转移。12.如权利要求11所述的空气处理模块，其中每个吹风装置包括至少一个风扇单元和至少一个气流调节器。13.如权利要求11或12所述的空气处理模块，其中所述第一和第二部分分别设置在所述第三部分的左和右侧。14.如权利要求11至13任一项所述的空气处理模块，其中所述数据中心模块具有普通集装箱的宽度。15.如权利要求11至14任一项所述的空气处理模块，其中通过所述吹风装置将可变比例的空气从所述第三部分吹至所述第一或第二部分。16.如权利要求11至15任一项所述的空气处理模块，其中所述空气处理模块被配置成与第二个如权利要求11至15任一项所述的空气处理模块并置。17.如权利要求11至16任一项所述的空气处理模块，其中所述空气处理模块被配置成设置在如权利要求1至9中任一项所述的数据中心模块的顶上。18.如权利要求17所述的空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·帕里佐，埃里克·马特于翁，
申请(专利权)人：韦尔COM股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA