一种具有魟鱼构型和余热回收功能的高原数据中心的制作方法

1.本发明涉及仿生建筑设计技术领域，具体涉及是一种具有魟鱼构型和余热回收功能的高原数据中心。


背景技术：

2.高原数据中心主要依托高原环境对存储介质及其机组产生的热量进行快速降低，现有的建筑设计虽可以经过良好的运营满足数据中心的功能性要求，然而，现有的数据中心能源损耗率高、运营成本高，不能充分利用建筑空间，造成严重的建筑空间浪费，导致建筑成本大幅度增加。


技术实现要素：

3.本发明针对以上问题，提供一种具有魟鱼构型和余热回收功能的高原数据中心。
4.采用的技术方案是，一种具有魟鱼构型和余热回收功能的高原数据中心，包括绿色工厂、计算机机房和余热回收系统，计算机机房内部件呈魟鱼构型排布，计算机机房产生的空气热能通过余热回收系统输送至绿色工厂。
5.可选的，计算机机房内设置有机房模组、组合式热回收型蒸发冷却空调机组和走廊，且机房模组分别设于走廊两侧，组合式热回收型蒸发冷却空调机组设于机房模组远离走廊的一侧。
6.进一步的，机房模组包含计算机和存储器等发热部件。
7.可选的，计算机机房为两层结构，第一层结构中还设置有电池室和变电器，变电器设于计算机机房第一层机构的中部，电池室设于变电器两侧，且电池室通过电缆将变电器与机房模组连通。
8.进一步的，电缆设置于电缆桥架内，且电缆桥架悬挂于计算机机房外墙上。
9.可选的，机房模组靠近组合式热回收型蒸发冷却空调机组的墙面上设置有单层直片百叶风口和回风洞口，且组合式热回收型蒸发冷却空调机组位于回风洞口的另一侧。
10.进一步的，组合式热回收型蒸发冷却空调机组通过设于计算机机房外墙上的组合式热回收型蒸发冷却空调机组基础与余热回收系统连通。
11.可选的，组合式热回收型蒸发冷却空调机组包含加湿冷却结构、温湿度敏感元件、温湿度测量元件、热通道和冷通道，空气经由组合式热回收型蒸发冷却空调机组的新风送入口进入加湿冷却结构，然后通过冷通道进入机房模组，同时温湿度测量元件对其测温，热通道将机房模组内的热空气经由排风口排出，同时温湿度敏感元件对其测温。
12.进一步的，绿色工厂包括风机房、循环水养殖装置、水处理装置、水质在线检测装置、尾水收集池和无土栽培装置。
13.可选的，余热回收系统包括蒸发器、水源热泵机组、风机、冷凝器、热回收盘管、蒸发冷却结构和空气过滤器。
14.本发明的有益效果至少包括以下之一；
1、通过仿生魟鱼骨骼构造进行高原数据中心计算机机房部分设计，有效的避免了现有高原数据中心建筑设计的诸多弊病，同时将计算机机房与绿色工厂相联系组成新的高原数据中心，利用计算机机房余热回用技术，发展高标准设施种养，将高新数字产业与绿色工业、现代服务产业有机结合，利用余热回收体系，使计算机机房散热及回冷有效的循环进行，达到能源的最大程度利用，进一步降低建筑成本、后期维护成本，提高建筑空间利用率，为高原数据中心设计提供新的方向。
15.2、魟鱼构型和余热回收型高原数据中心设计方案大大缩短了设计及建筑周期，高原数据中心的快速投入运营导致成本大幅降低。现有高原数据中心没有相应或相类似的建筑形式以供参考，只能依据专业人士进行经验分析，在设计阶段需花费大量时间与精力进行研究，设计阶段的不确定性，导致建筑周期受到影响，无法将高原数据中心尽快投入使用，时间成本导致相对于的建筑成本及生活成本的显著增加。通过设备位置摆放的研究，增加机房制冷量或提高机房制冷效果，达到节能目的。
16.3、将计算机机房所使用的电力管线以电缆桥架的方式悬挂在计算机机房外墙上，避免了建筑物内管线错综复杂、维修困难、存在大量安全隐患及占用有限的计算机机房内部空间等弊端，使计算机机房电力管线如同魟鱼神经网络一般，将计算机机房有序连接在一起，避免了因电力问题导致的高原数据中心停运。
附图说明
17.图1为计算机机房一层平面布置图；图2为计算机机房二层平面布置图；图3为计算机机房一、二层组合式热回收型蒸发冷却空调机组运行示意图；图4为利用魟鱼构型排布电力网络示意图；图5为魟鱼骨骼造型示意图；图6为组合式热回收型蒸发冷却空调机组结构示意图；图7为绿色工厂示意图；图8为余热回收功能的高原数据中心示意图；其中附图标记：1为机房模组、2为组合式热回收型蒸发冷却空调机组、3为走廊、4为电池室、5为变电所、6为单层直片百叶风口、7为回风洞口、8为电缆桥架、9为电缆、10为配电柜、11为组合式热回收型蒸发冷却空调机组基础、12为走廊吊顶、13为魟鱼头部、14为魟鱼胸鳍、15为魟鱼尾鳍、16为魟鱼尾部、17为排风口、18为新风送入口、19为加湿冷却系统、20为温湿度敏感元件、21为温湿度测量元件、22为热通道、23为冷通道、24为风机房、25为循环水养殖系统、26为水处理系统、27水质在线检测系统、28为尾水收集池、29为货架式无土栽培系统、30为绿色工厂、31为数据中心、32为蒸发器、33为水源热泵机组、34为风机、35为冷凝器、36为热回收盘管、37为蒸发冷却段、38为空气过滤器。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护内容。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，可能使用到的术语
ꢀ“
上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制；可能使用到的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，可能使用到的术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
20.如图1至图8所示，一种具有魟鱼构型和余热回收功能的高原数据中心，包括绿色工厂30、计算机机房31和余热回收系统，计算机机房31内部件呈魟鱼构型排布，计算机机房31产生的空气热能通过余热回收系统输送至绿色工厂30。
21.这样设计的目的在于，通过仿生魟鱼骨骼构造进行高原数据中心计算机机房部分设计，有效的避免了现有高原数据中心建筑设计的诸多弊病，同时将计算机机房与绿色工厂相联系组成新的高原数据中心，利用计算机机房余热回用技术，发展高标准设施种养，将高新数字产业与绿色工业、现代服务产业有机结合，利用余热回收体系，使计算机机房散热及回冷有效的循环进行，达到能源的最大程度利用，进一步降低建筑成本、后期维护成本，提高建筑空间利用率，为高原数据中心设计提供新的方向。
22.同时，需要指出的是，高原数据中心计算机机房部分空调系统能耗比重大，空调机布置优化方案应结合高原气候和能源特点，从系统选择、自然冷源利用、设备的配置与现有数据中心构型优化等多方面降低空调系统能耗，按照魟鱼骨骼构型的布置空调机组，完全可以从多方面降低空调系统能耗，从而优化机房的 pue。
23.pue是国内外数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的指标，其计算公式为:pue=数据中心总能耗*通信设备 空调 电源 建筑照明等/it设备用电pue的含义，是计算在提供给数据中心的总电能中，有多少电能是真正应用到 it 设备上。
24.pue定义简单，易于操作，pue越低，说明数据中心的电能利用效率越高。数据中心重点应从降低冷源、空调末端等能耗，提升电源转换效率等着手降低pue。
25.本实施例中，计算机机房31内设置有机房模组1、组合式热回收型蒸发冷却空调机组2和走廊3，且机房模组1分别设于走廊3两侧，组合式热回收型蒸发冷却空调机组2设于机房模组1远离走廊3的一侧，机房模组1包含计算机和存储器等发热部件。
26.同时，计算机机房31为两层结构，第一层结构中还设置有电池室4和变电器5，变电器5设于计算机机房31第一层机构的中部，电池室4设于变电器5两侧，且电池室4通过电缆9将变电器5与机房模组1连通。电缆9设置于电缆桥架8内，且电缆桥架8悬挂于计算机机房31外墙上。
27.再则，机房模组1靠近组合式热回收型蒸发冷却空调机组2的墙面上设置有单层直片百叶风口6和回风洞口7，且组合式热回收型蒸发冷却空调机组2位于回风洞口7的另一侧。
28.同时，组合式热回收型蒸发冷却空调机组2通过设于计算机机房31外墙上的组合式热回收型蒸发冷却空调机组基础11与余热回收系统连通。
29.接着，组合式热回收型蒸发冷却空调机组2包含加湿冷却结构19、温湿度敏感元件20、温湿度测量元件21、热通道22和冷通道23，空气经由组合式热回收型蒸发冷却空调机组2的新风送入口18进入加湿冷却结构19，然后通过冷通道23进入机房模组1，同时温湿度测量元件21对其测温，热通道22将机房模组1内的热空气经由排风口17排出，同时温湿度敏感元件20对其测温，绿色工厂30包括风机房24、循环水养殖装置25、水处理装置26、水质在线检测装置27、尾水收集池28和无土栽培装置29，余热回收系统包括蒸发器32、水源热泵机组33、风机34、冷凝器35、热回收盘管36、蒸发冷却结构37和空气过滤器38。
30.这样设计的目的在于，现有数据中心的计算机机房存在着建筑空间利用率低、热气流流动速度慢、温度控制不稳定及室外粉尘、硫化物及氮氧化物严重污染数据中心等诸多问题，综合考虑高原数据中心的建设等级、机房楼面积、设备负荷等因素，结合高原地区空气全年温度较低的特点之后，利用组合式热回收型蒸发冷却空调机组，将其对称分布在数据中心两侧，像魟鱼胸鳍一样，联合机房模组形成采用室外空气作为冷源的蒸发空气冷却系统。室外空气通过余热回收系统独有的空气过滤器38可以去除空气中所含的粉尘、硫化物及氮氧化物，输送干净无污染的空气进入蒸发冷却结构37，附着在蒸发冷却结构的热交换管表面的水膜吸热蒸发迅速为空气降温，将冷却后的室外空气通过vfd控制的排风风扇送入机房模组，形成室内冷通道。当系统运行在较高的室外温湿度下，制冷压缩机会联合喷淋系统一同开启以保证送风温度。保证进入机房模块温度恒定。
31.同时，室外空气从组合式热回收型蒸发冷却空调机组下方进入机房模组，形成室内冷通道，机房模组设备产生的热能被送入的冷空气所吸收，变成热空气，并随着气流到达吊顶回风层，通过组合式热回收型蒸发冷却空调机组上层的热回收盘管，将盘管内的水温进行加热，充分利用机房模块设备产生的热能，将14℃的水加热至20℃，再通过水源热泵机组将水温进行二次加热，达到适宜水产品养殖温度，供给绿色工厂。
32.再则，魟鱼构型来建造高原数据中心的计算机机房，使计算机机房内部布局更为合理，空间利用率高、利用合理，如同魟鱼表面皮肤一般，在每个机房模组设置2台机房专用的柜式湿膜加湿器，互为备用。而机房回风区温度一般较高，采用湿膜加湿方式不需要额外加热，而且湿膜加湿后空气温度能降低3~4℃。所以，湿膜加湿不仅能耗低，而且对于同时需要制冷和加湿的场所有很好的节能效果。
33.计算机机房一、二层机房模组的组合式热回收型蒸发冷却空调机组放置在侧墙外，其送风风管直接接至数据中心内下送风，回风通过封闭的热通道及热回风夹层直接回至空调设备内。气流组织为下送上回。室外布置组合式热回收型蒸发冷却空调机组不占用建筑内部空间，结合高原地区空气全年温度较低的特点，将计算机机房产生的热量迅速降温，成为回风余热回收体系中重要的一环。
34.魟鱼构型的计算机机房，两侧对称分布组合式热回收型蒸发冷却空调机组，形成冷机群控系统，利用冷机群控系统，实现设备管理自动化魟鱼构型的计算机机房，两侧对称分布组合式热回收型蒸发冷却空调机组，冷机群控系统如同魟鱼大脑一样，有效控制着组合式热回收型蒸发冷却空调机组，实现了对空调系统集中监视和管理，通过优化控制提高管理水平，达到节约能源和人工成本，并能地实现设备管理自动化，采用组合式热回收型蒸
发冷却空调机组作为冷源提供全年空调的制冷需要。
35.同时，为达到节省能源的目的，在满足末端空调系统要求的前提下，使整个系统在最低能耗状态下运行，维持设备最小运行数量和运行时间。提高系统的自动化水平，提高系统的管理效率和降低管理劳动强度。保证整个控制系统的先进性，可靠性，完善性，可扩展性和系统的快速响应性。
36.现有数据中心电力管线排布在建筑物内部，与暖风管道、消防管道及排烟管道一起布置，不仅导致建筑物内部空间拥挤堵塞、后续利用空间及维修空间狭窄，还导致建筑物内部管线错综复杂、维修困难、安全隐患大等一系列问题出现，所以优化电力网络成为数据中心设计中不可避免的重要一环，现通过仿生魟鱼神经网络和魟鱼胸鳍构造，将数据中心的计算机机房电力管线用电缆桥架的方式分布在计算机机房外墙周围，通过电缆桥架附着在计算机机房外墙、挑檐下，既能满足给组合式热回收型蒸发冷却空调机组与机房模组供电，又能节约建筑物内部空间。因为电力故障导致数据中心的计算机机房中机房模组停电是目前存在的重大问题，利用魟鱼构型来布置电力网络，可以在短时间查找到电力故障的根源进行维修。维修空间大、故障率低及维修方便导致以魟鱼构型的数据中心在电力控制方便有着先天的优势。
37.数据中心的建筑维护结构与办公、住宅等用房不同，现有的数据中心无论冬季或夏季均需进行外墙保温措施；夏季需要做好保温措施，避免外部了的高温进入机房，增加了空调机组的制冷负荷，而冬季则希望能将外部较低的温度引入机房，又无法将其引入机房，导致空调机组长期大负荷运转，故障率及维护成本大大增加。然而魟鱼构型数据中心的计算机机房，无需做建筑内外墙保温，有利于机房模组迅速与外界温度相联系，达到快速降温的目的，大大降低了空调机组的制冷负荷，节约大量电力。因此数据中心建筑的节能措施可以归结为建筑围护结构的节能设计，包括外墙保温及节能设计、外门窗保温及节能设计、屋面保温及节能设计等，所以魟鱼构型的数据中心满足数据中心建筑节能的各种要求，是高原数据中心建筑设计的未来趋势。
38.高原数据中心与绿色工厂相结合，形成高原数据中心余热回收体系。现有的高原数据中心因为没有形成相应循环体系，导致在能源使用中，形成了大量的浪费；数据中心散热与回冷的延缓性，导致数据中心设备寿命严重降低，导致后期维护成本增加；高原数据中心通过组合式热回收型蒸发冷却空调机组将产生的空气热能输送至绿色工厂，余热回用形成低热水能，再将低热水能加温调控，利用循坏水进行水产品静养和暂养，已达到节能减排的目的。
39.最后通过绿色工厂将低热水能进行加温调控，在高海拔实现高品质水产品精养和暂养，以达到节能减排，能源再利用增效；同时结合高原地区日照长，湿度低的特点，进行鱼菜共生和水肥一体化无土栽培，兼顾生产和科普教育、休闲观赏，达到零排放、无污染，切实做到绿色生态，形成整个魟鱼构型和余热回收型高原数据中心。
40.以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。