微模块的制作方法

1.本发明涉及信息通信设备技术领域，尤其涉及一种微模块。


背景技术：

2.微模块是为it机柜和应用服务提供可拼装组合、可更换，并能实现一定独立运营功能的标准化功能单元。微模块由机柜系统、电源系统、配电系统、空调系统、综合布线系统、消防系统、监控管理系统等组成，可实现工厂生产、现场组装、模块化部署。其中机柜系统包括走线架、封闭框架等。微模块产品是相对于传统数据中心机房方案的创新。
3.目前，微模块产品一般占地面积大，没有采用标准化、模块化和预制化设计，多采用列间空调和热管空调，制冷效率低，不符合微模块概念，大多数的产品均还属于数据中心范畴。现有的热管背板微模块产品，难以匹配通信建设需求，配置不完善，不具备智能管控和独立防火设施等模块，且各个模块安装程度较低；不具有可靠外壳保护，独立安防、管控、气密性、水密性、防尘、防水、防潮、防噪音、保温、隔热等效果不佳，防护等级低。


技术实现要素：

4.本发明提供一种微模块，用以解决现有技术中微模块产品不具有可靠外壳，密封性和防护等级较差的缺陷。
5.本发明提供一种微模块，包括：围护结构系统和空调系统，所述空调系统置于所述围护结构系统内部；其中，
6.所述空调系统包括热管背板空调、冷媒液管和冷媒气管，所述冷媒液管、所述热管背板空调和所述冷媒气管依次连接；
7.所述围护结构系统包括蒙皮结构和主体框架，所述蒙皮结构密封包裹于所述主体框架的外侧，所述热管背板空调的末端安装于机柜的出风侧。
8.其中，所述主体框架包括冷池区域和机柜区域，所述冷池区域布置于所述微模块的两侧和中间区域，所述机柜区域布置于两侧和中间的所述冷池区域之间，所述冷媒液管设置于所述冷池区域，所述机柜区域用于安装机柜。
9.其中，所述空调系统还包括冷凝排水管和加湿补水管，所述主体框架将所述微模块沿高度方向划分为顶部区域、中间区域和底部区域，所述机柜安装于所述中间区域，所述顶部区域用于安装所述冷媒气管，所述冷凝排水管和所述加湿补水管均设置于所述底部区域。
10.其中，所述蒙皮结构由多块蒙板拼接而成；
11.其中，位于屋顶的所述蒙板包括屋顶蒙皮、加强肋和z型构件，所述加强肋支撑于所述屋顶蒙皮，所述屋顶蒙皮通过所述z型构件支撑于所述主体框架；
12.位于屋底和侧面的所述蒙板包括外蒙皮，所述外蒙皮固定于所述主体框架的外侧。
13.其中，所述蒙皮结构还包括防水胶条和u型导水槽，所述防水胶条粘贴于所述屋顶
蒙皮的交接处和/或所述外蒙皮的交接处，所述u型导水槽设置于相邻所述屋顶蒙皮的连接处的下方。
14.其中，所述蒙皮结构还包括橡塑保温件和防火密封条，所述橡塑保温件固定于所述屋顶蒙皮的内侧和/或外蒙皮的内侧，所述防火密封条粘贴于所述主体框架。
15.其中，还包括电源系统，所述电源系统包括用于信息通信设备和所述空调系统供电的主备供电通道；其中，第一列供电通道布置配电柜、ups一体机柜和电池柜，用于信息通信设备的供电和备电，第二列供电通道布置管控柜和电池柜，用于所述空调系统备电，所述ups一体机柜内配置电压转换模块。
16.其中，还包括新风系统，所述新风系统包括通风柜和恒湿机，所述通风柜和所述恒湿机设置于所述微模块的一端，所述通风柜设有新风管和排风管，在所述围护结构系统相应设置新风口和排尾气口。
17.其中，还包括消防系统，所述消防系统包括灭火柜，所述灭火柜采用单喷嘴设计。
18.其中，还包括电气系统，所述电气系统包括管控柜，所述管控柜正面设置触控屏，背面设置供电单元。
19.本发明提供的一种微模块，通过蒙皮结构包裹使得微模块整体实现封闭设计，与外界环境隔离，产品部署灵活，安全可靠运营；采用热管背板空调对微模块内部的机柜进行冷却降温，就近制冷，降低能耗，同时不占用机柜位置，同等安装条件下可增加装机数量。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
21.图1是本发明提供的一种微模块的俯视结构示意图；
22.图2是本发明提供的一种微模块的右视图；
23.图3是本发明提供的一种微模块的左视图；
24.图4是本发明提供的一种微模块的前视图；
25.图5是本发明提供的一种微模块的后视图；
26.图6是本发明提供的一种微模块的横截面剖视图；
27.图7是本发明提供的屋顶蒙板的结构示意图；
28.图8是本发明提供的檐口蒙板的结构示意图；
29.图9是本发明提供的屋底蒙板的结构示意图；
30.图10是本发明提供的转角处蒙板的结构示意图；
31.图11是本发明提供的屋底蒙板与地面交接处的结构示意图；
32.图12是本发明提供的电源系统ups n 1构架图；
33.图13是本发明提供的电源系统ups 2n构架图；
34.图14是本发明提供的一种微模块的气流组织图；
35.图15是本发明提供的消防系统构架图；
36.图16是本发明提供的电器系统构架图。
37.附图标记：
38.101：热管背板空调；
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102：冷凝排水管；
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103：加湿补水管；
39.104：泄压阀；
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105：进风门；
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106：出风门；
40.107：封闭通道门；
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108：检修门；
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109：线缆紧固器；
41.110：触控屏；
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111：门禁；
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112：集气管；
42.113：冷媒集液管；
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114：线缆桥架；
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201：冷池区域；
43.202：机柜区域；
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301：屋顶蒙皮；
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302：加强肋；
44.303：z型构件；
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304：l型角件；
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401：外蒙皮；
45.501：防水胶条；
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502：u型导水槽；
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601：橡塑保温件；
46.7：主体框架；
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701：主立柱；
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8：通风柜；
47.9：恒湿机；
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10：灭火柜；
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11：管控柜；
48.12：电池柜；
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13：整流柜；
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14：配电柜；
49.15：服务器机柜；
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16：卡型密封胶条封堵。
具体实施方式
50.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
51.下面结合图1-图16描述本发明的一种微模块，包括：围护结构系统和空调系统，空调系统置于围护结构系统内部；其中，
52.空调系统包括热管背板空调101、冷媒液管和冷媒气管，冷媒液管、热管背板空调101和冷媒气管依次连接；
53.围护结构系统包括蒙皮结构和主体框架7，蒙皮结构密封包裹于主体框架7的外侧，热管背板空调101的末端安装于机柜的出风侧。
54.具体地，本实施例的微模块由围护结构系统、工艺系统、电源系统、空调系统、消防系统、电气系统六大系统组成。微模块内部设置服务器机柜15，通风柜8，恒湿机9，配电柜14，ups主机(或高压直流整流柜13)，电池柜12，管控柜11和主体框架7等。
55.工艺系统：未来数据中心将向“高密度、高效率、高弹性、高智能”方向发展，随着nfv等技术应用、资源池逐步建设，通信设备标准化提升较大，云计算及互联网的快速变化，要求数据中心机房能够弹性扩展，能够灵活适应不同客户的个性化需求，机柜功率从传统低密度向高密度发展：2～3kw/机柜
→
4.5～10kw/机柜及以上。
56.具体地，在本实施例中采用热管背板空调101对微模块内部的机柜进行冷却降温。单个微模块采用独立冷池概念，采用整体封闭设计，与外界环境隔离，冷池区域201通过蒙皮实现完全封闭。微模块由主体框架7构建通道，主体框架7由多根立柱构成，通道两端设置出入口，水管、风道接口侧设定为主出入口，电力、信号电缆接口侧设定为次出入口。
57.进一步地，本实施例采用重力型热管背板空调101方式，在微模块内所有的服务器机柜15、配电柜14、整流柜13和管控柜11的出风侧均安装热管背板空调101末端。热管背板空调101末端的高度、宽度与机柜的高度、宽度一致，两者能够完全贴合安装，气流组织合
理。
58.进一步地，蒙皮结构由前、后、左、右、上、下六面封闭，六面内侧均粘贴保温、隔热材料，所有主体框架7均粘贴防火密封条。整体设计方案满足防火、防水、防尘、保温、隔热、防噪音、防鼠虫的要求，整体达到ip44的防护标准。
59.本发明提供的一种微模块，通过蒙皮结构包裹使得微模块整体实现封闭设计，与外界环境隔离，满足防火、防水、防尘、保温、隔热、防噪音、防鼠虫的要求，整体达到ip44的防护标准，产品部署灵活，安全可靠运营；采用热管背板空调101对微模块内部的机柜进行冷却降温，就近制冷，降低能耗，同时不占用机柜位置，同等安装条件下可增加装机数量。
60.在其中一个实施例中，如图1所示，主体框架7包括冷池区域201和机柜区域202，冷池区域201布置于微模块的两侧和中间区域，冷池区域201形成冷通道，机柜区域202布置于两侧和中间的冷池区域201之间，冷媒液管设置于冷池区域201，机柜区域202用于安装机柜。在本实施例中，通过合理设计主体框架7结构，实现三个冷池区域201之间设置两列机柜，提高冷却效率和机柜布置数量。进一步地，所有横向的冷媒液管在地板下便于维护的位置安装，竖向冷媒液管沿微模块内壁竖向安装，并做好装饰，所有的冷媒气管在微模块顶部，靠近背板的位置吊装。每列热管背板空调101对应两台水氟换热单元，在微模块外顶部或室内环境安装。空调负荷＝it设备散热冷负荷 电源设备散热冷负荷 其它冷负荷(包括维护结构负荷、照明负荷、新风负荷、人体散热负荷、管道温升附加负荷等)，采用重力型热管背板的空调末端，每列机柜配置有两个cdu(冷液分配单元)，相邻两个机架连接不同的cdu。如图2所示，在微模块的冷池区域201的一端开设有封闭通道门107，顶部设置进风门105、出风门106和泄压阀104，底部设置冷凝排水管102和加湿补水管103，如图3所示，在微模块的冷池区域201的另一端开设有封闭通道门107，机柜区域202开设检修门108，顶部设置线缆紧固器109。
61.如图14所示，冷媒液体由中间的冷池区域201通过冷媒液管输送到两侧的机柜区域202，通过热管背板空调101的末端对微模块内所有的服务器机柜15、配电柜14、整流柜13和管控柜11进行冷却降温，预热升温的冷媒由液体蒸发为气体，排至两侧的冷池区域201遇冷，进而重新液化为液态回流至热管背板空调101中，实现冷媒循环。
62.在其中一个实施例中，如图6所示，空调系统还包括冷凝排水管102和加湿补水管103，主体框架7将微模块沿高度方向划分为顶部区域、中间区域和底部区域，机柜安装于中间区域，顶部区域用于安装冷媒气管，冷凝排水管102和加湿补水管103均设置于底部区域。应当理解的是，冷凝排水管102用于收集冷凝水，加湿补水管103用于对冷媒循环中进行补水。进一步地，微模块顶部区域内还设有集气管112、冷媒集液管113和线缆桥架114等，底部区域为架空，布置冷凝排水管102和加湿补水管103。
63.在其中一个实施例中，蒙皮结构由多块蒙板拼接而成，具体可采用螺栓连接的方式。位于屋顶的蒙板包括屋顶蒙皮301、加强肋302和z型构件303，加强肋302支撑于屋顶蒙皮301，屋顶蒙皮301通过z型构件303支撑于主体框架7。如图7所示，本实施例通过加强肋302和z型构件303起到加强屋顶蒙皮301的强度作用，加强稳定性，z型构件303通过螺栓连接于主体框架7，同时起到找坡作用。位于屋底和侧面的蒙板包括外蒙皮401，外蒙皮401固定于主体框架7的外侧。如图9所示，外蒙皮401无需加强肋302和z型构件303的支撑作用，在主立柱701下方或侧面固定外蒙皮401。
64.在其中一个实施例中，蒙皮结构还包括防水胶条501和u型导水槽502，防水胶条501粘贴于屋顶蒙皮301的交接处和/或外蒙皮401的交接处，u型导水槽502设置于相邻屋顶蒙皮301的连接处的下方。如图7-图11所示，在本实施例中，无论是屋顶、屋底、檐口还是转角处，蒙皮的交接处均需要粘贴防水胶条501，已达到防水的目的。具体地，蒙皮的交接处包括相邻蒙皮的连接处，蒙皮在转角和檐口处，还包括蒙皮与其他结构(例如门板等)的交接处，如图8所示，在檐口搭接部位粘贴防水胶条501，如图11所示，门板与蒙皮的交接处也需要粘贴防水胶条501。u型导水槽502则仅需要设置在屋顶蒙皮301的交接处即可，其可以承接由顶部渗透的水，避免进入微模块内部。本实施例通过防水胶条501和u型导水槽502实现双效防水。
65.在其中一个实施例中，蒙皮结构还包括橡塑保温件601和防火密封条，橡塑保温件601固定于屋顶蒙皮301的内侧和/或外蒙皮401的内侧，防火密封条粘贴于主体框架7。如图7-图11所示，橡塑保温件601设置于屋顶蒙皮301和外蒙皮401的内侧，在u型导水槽502内也粘贴橡塑保温件601。如图8和图11所示，在檐口搭接处和地面交接处，通过l型角件304粘贴橡塑保温件601实现蒙皮和主体框架7(主立柱701)保温措施交圈，门板内填充岩棉。进一步地，外蒙皮401与地面连接处设置卡型密封胶条封堵16。结构构件通过断桥、保温措施，最大限度保证产品密封、保温性能。
66.在其中一个实施例中，如图12和图13所示，微模块还包括电源系统，电源系统包括用于信息通信设备和空调系统供电的主备供电通道；其中，第一列供电通道布置配电柜14、ups一体机柜和电池柜12，用于信息通信设备的供电和备电，第二列供电通道布置管控柜11和电池柜12，用于空调系统备电。具体地，在本实施例中，可采用一路市电 一路ups/高压直流(如图12所示)、ups/高压直流2n(如图13所示)等方案，由一主一备两路电源保障信息通信设备和空调设备供电路。图中，通道内的ab两列信息通信设备，a列布置配电柜14、ups一体机柜、电池柜12用于信息通信设备的供电及备电，b列布置管控柜11及相应电池柜12用于空调备电。电池后备时间可根据需求灵活配置。ups一体机柜内配置48v转换模块，实现微模块内ict设备等其他设备融合。
67.在其中一个实施例中，微模块还包括新风系统，新风系统包括通风柜8和恒湿机9，通风柜8和恒湿机9设置于微模块的一端，通风柜8设有新风管和排风管，在围护结构系统相应设置新风口和排尾气口。具体地，排尾气口设置于通风柜8冷通道一侧柜门下部，新风口设置于热通道一侧柜门上部，满足微模块的正压和事故排尾气的需求，恒湿机9保证微模块内的湿度均衡。
68.在其中一个实施例中，微模块还包括消防系统，消防系统包括灭火柜10，该灭火柜10采用七氟丙烷气灭柜，采用单喷嘴设计，向微模块冷通道内喷放。配置末端信号采集探头、短路间隔装置、放气显示装置、声光告警装置、应急停止按钮、输入监视模块、控制模块，消防系统的构架图具体如图15所示。
69.在其中一个实施例中，微模块还包括电气系统，电气系统包括管控柜11，管控柜11正面设置触控屏110，背面设置供电单元。如图16所示，管控柜11具体包括：1、正面设置触控一体屏，通过触控屏110监测和管理空调末端、恒湿机9、照明及智能化设备的供电；管理微模块动力环境系统、能耗系统及安防系统等；2、管控柜11正面排布设备包括交换机、门禁111、采集服务器、气体灭火控制盘、小型消防报警主机、吸气式烟雾探测器主机等相关设
备，使利用空间达到最优化；3、管控柜11背面设置配电用ats、微型断路器、ups及对应电池等，实现微模块内不间断电源系统供电的空调设备和电子信息设备由不间断电源供电，合理的设备排布使空间利用率及使用便利性最大化。
70.基于以上实施例，本发明提供的一种微模块，具有以下有益效果：
71.1、本发明实施例由围护结构系统、工艺系统、电源系统、空调系统、消防系统、电气系统等系统组成。采用热管背板空调101对微模块内部的机柜进行冷却降温，就近制冷，降低能耗，同时不占用机柜位置，同等安装条件下可增加装机数量。通过合理设计主体框架7结构，实现三个冷池区域201之间设置两列机柜，提高冷却效率和机柜布置数量。
72.2、本发明实施例采用整体封闭设计，与外界环境隔离。冷池通过模块底座和顶面实现完全封闭。通道两端设置出入口，水管、风道接口侧设定为主出入口，电力、信号电缆接口侧设定为次出入口。拼装方案：蒙皮外壳由前、后、左、右、上、下六面封闭，六面内侧均粘贴保温、隔热材料，所有主体框架7部位均粘贴防火密封条。整个外壳设计方案满足防风、防水、防尘、防鼠虫的要求，整体达到不低于ip44的防护标准。
73.3、本发明实施例内竖向分为三层区域。框架底层区域架空，布置冷凝排水管102，加湿补水管103；中间区域布置机柜、空调等设备；顶层区域布置集气管112、冷媒集液管113、线缆桥架16等。
74.4、本发明实施例蒙皮结构由多块蒙板组成，蒙板与蒙板之间通过螺栓连接。位于屋顶的蒙板包括屋顶蒙皮301，加劲肋，z型构件303，附加件包含防水胶条501，橡塑保温件601，u型导水槽502。加劲肋与z型构件303起到加强构件强度作用，z型构件303同主体框架7通过螺栓连接，同时起到找坡作用。蒙皮内侧周圈粘贴橡塑保温棉，交缝处粘贴防水胶条501，设置u型导水槽502，槽内粘贴橡塑保温棉。蒙板檐口搭接部位，通过l型角件304粘贴橡塑保温板实现蒙板与主体框架7保温措施交圈。外扣檐口板的交接处粘贴防水胶条501，保证交接处气密性。结构构件通过断桥、保温措施，最大限度保证产品密闭、保温性能。
75.5、本发明实施例屋底和侧面蒙板包括外蒙皮401，附加件包含防水胶条501，橡塑保温棉等。外蒙皮401内侧周圈粘贴橡塑保温棉，蒙板折弯设计，交接处粘贴防水胶条501。外门内填塞岩棉，与蒙板连接处粘贴防水胶条501；外蒙皮401与地面连接处设置卡型密封胶条封堵16。围护结构系统通过断桥、保温，粘贴防水胶条501等措施最大限度保证产品密闭、保温性能。
76.6、本发明实施例采用ups或高压直流市电混供供电方式，从机房低压柜侧引入市电分别接入ups一体机柜(或高压直流机柜)、配电柜14和管控柜11，保障信息通信设备和空调设备供电路由一主一备。通道内的ab两列信息通信设备，a列布置配电柜14、ups一体机柜、电池柜12用于信息通信设备的供电及备电，b列布置管控柜11及相应电池柜12用于空调备电。ups一体柜内配置48v转换模块，实现模块内ict设备融合。
77.7、本发明实施例还包含有通风系统，满足平时微模块的新风需求，还能满足数据中心事故通风的需求。
78.8、本发明实施例采用重力型热管背板空调101方式，在模块内所有的服务器机柜15、配电柜14、整流柜13和管控柜11的出风侧均安装热管背板空调101末端，所有横向的冷媒液管在地板下便于维护的位置安装，竖向冷媒液管沿微模块内壁安装，并做好装饰，所有的冷媒气管在微模块顶部，靠近背板的位置吊装。每列热管背板空调101对应两台水氟换热
单元，在微模块外顶部一侧安装，水氟换热单元的固定支撑结构和微模块整体框架结构一体化设计，并做整体的外观的遮挡设计。且该空调系统中还配置氟泵节能模块，充分利用自然冷源，降低能耗。
79.9、本发明实施例根据《气体灭火系统设计规范》gb50370-2005及平面布局设备确定气体消防形式及布置。微模块内设置预制七氟丙烷气灭柜。气灭柜采用单喷嘴设计，向微模块冷通道内喷放。配置末端信号采集探头、短路间隔装置、放气显示装置、声光告警装置、应急停止按钮、输入监视模块、控制模块。
80.10、本发明实施例的管控柜11包含正面设置lcd触控一体屏，通过触控屏110监测和管理空调末端、恒湿机9、照明及智能化设备的供电；管理微模块动力环境系统、能耗系统及安防系统等。管控柜11正面排布设备包括poe交换机、门禁111、采集服务器、气体灭火控制盘、小型消防报警主机、吸气式烟雾探测器主机等相关设备，使利用空间达到最优化。管控柜11背面设置配电用ats、微型断路器、ups及对应电池等，实现微模块内不间断电源系统供电的空调设备和电子信息设备由不同不间断电源供电，合理的设备排布使空间利用率及使用便利性最大化。
81.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。