模块化数据中心的制作方法
【专利说明】模块化数据中心
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求提交于2013年1月28日、名称为“模块化数据中心”的美国专利申请13/751，568号的利益以及优先权，其内容以其整体通过援引加入本文。
[0002]提交于2009年11月25日、名称为“提供计算机资源的系统和方法”的美国专利申请12/626，278号，其要求了提交于2008年12月4日的美国临时专利申请61/119，980号的利益以及优先权，每个申请的内容以其整体通过援引加入本文。
[0003]提交于2009年11月25日、名称为“用于电子装备的环境条件管理的装置和方法”的美国专利申请12/626，299号，以及提交于2009年11月25日、名称为“用于电子装备的热管理机柜”的美国专利申请12/626，114号的内容以其整体通过援引加入本文。
技术领域
[0004]本技术涉及模块化数据中心，尤其涉及用于提供电子或者IT装备的期望资源、环境条件以及基础结构的模块化数据中心系统。
【背景技术】
[0005]数据中心是用于容纳电子装备(诸如服务器)的设施。数据中心可能占据建筑物的一个房间、一个或多个楼层或者整个建筑物。由于需要各种部件(包括冷却装备)维护设施，这些设施通常具有大的占地面积。大多数装备通常呈服务器的形式，安装在19英寸的机架式机柜中，它们通常放置成单个的排，在它们之间形成走廊。这允许人们接近每个机柜的前面和后面。服务器的尺寸极大不同，从1U服务器至占据底板上许多瓷砖的大型立式存储仓。一些电子装备(诸如大型计算机以及存储设备)通常像机架一样大，并沿着机架放置。本地建筑法规可能影响设施的占地面积，因而影响维护电子装备的总体成本。
[0006]冷却设施中的服务器机架以及机柜可能成问题，尤其因为处理器通常地产生大量热。已经发现的是，对于用于信息技术的每1瓦功率，要使用0.5瓦至2瓦功率来冷却电子部件，因而非常高百分比的总IT功率消耗需要用于冷却。
[0007]高性能CPU处理器的功率损耗在不久的将来预计超过150W。服务器的高密度存放和对更低CPU结温以实现更高部件可靠性的需要意味着服务器机架的热管理正持续受到更多关注。已经提出了各种方案，其中的许多方案涉及大量的风扇以保持持续的气流流过电子部件。但是，这些方案的缺陷是关于给风扇供能所需的电力供给以及这种风扇的可靠性。而且，这些风扇通常位于大型设施中，这进一步加重了缺陷。
[0008]在很多方案中，服务器机柜放置在夹层底板上，来自HVAC系统的冷空气通过夹层底板供给至机柜前面的通风口。然后使用风扇从前往后抽吸冷空气流通过机柜，并且排到机柜的后面。利用这种布置，需要使用“热通道/冷通道”布置使得服务器的前面面向彼此布置，使得两个通道能够从单个通风口区域抽吸冷空气，并且使得服务器的后面也彼此面对。从而允许热空气通风至天花板中的空气返回单元。但是，这会导致服务器房间中存在“热点”，很多热空气还将与房间中循环的冷空气混合。解决这种问题的各种方案涉及使用从服务器机柜的顶部延伸至天花板的挡板以尝试防止热空气以及冷空气的一些混合。
[0009]数据中心中服务器的最大允许温度范围通常是华氏59度至90度，而推荐温度通常在华氏68度至77度之间。因为现有数据中心存储方案通常允许在空气达到电子部件之前进行一些空气混合，所以数据中心通常栗送在华氏55度至60度之间的冷空气，以考虑到空气在其能够作用以冷却各部件之前的温度增加。
【发明内容】
[0010]因此，需要有效的数据中心，其能够提供支持IT装备所需的功率以及环境管理。而且，需要高度可伸缩和可快速部署的数据中心。
[0011 ] 在一个方面，提供一种数据中心，其可以包括一个或多个数据模块。所述数据中心可以包括连接至所述一个或多个数据模块的网络模块，所述网络模块包含辅助所述一个或多个数据模块进行数据通信的装备。所述数据中心可以包括连接至所述一个或多个数据模块和所述网络模块的功率模块，所述功率模块包含电子装备，所述电子装备用于调控和分配功率至所述一个或多个数据模块中的至少一个数据模块和所述网络模块。所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的每个模块可以包括:外壳，其限定出内部空间；所述外壳内的底板，其将所述内部空间分隔成底板上空间以及底板下空间；以及底板下空间中的多个隔间，所述多个隔间中的每个隔间构造为包含现场可替换的环境管理部件。
[0012]在一些实施例中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块的外壳具有大致相同的尺寸。
[0013]在一些实施例中，所述数据中心可以包括热交换器，其位于所述一个或多个数据模块中的第一数据模块的所述多个隔间中的第二隔间中，所述热交换器构造为移除所述第一数据模块的外壳内的空气中的热。
[0014]在一些实施例中，所述数据中心可以包括:布置在所述一个或多个数据模块中的第一数据模块的底板上空间中的结构，该结构将底板上空间分隔成第一通道和第二通道；以及热交换器，其布置在在所述第一数据模块的所述底板下空间中，构造为移除从所述第一通道流过的空气中的热。在一些实施例中，布置在底板上空间中的所述结构包括计算装备。
[0015]在一些实施例中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的第一模块包括布置在所述第一模块中的控制器以及布置在所述第一模块中并且与所述控制器通信的一个或多个传感器，其中，所述控制器基于与所述一个或多个传感器关联的一个或多个信号来调节所述第一模块的环境参数。
[0016]在一些实施例中，所述环境参数是以下之一:所述外壳内的温度，所述外壳内的压力，所述外壳内的湿度或者所述外壳内的空气流动速度。在一些实施例中，所述一个或多个传感器是以下之一:温度传感器，压力传感器，湿度传感器，风扇转速传感器或者阀位置传感器。
[0017]在一些实施例中，所述数据中心可以包括数据中心控制系统，其中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的第一模块进一步包括布置在所述第一模块中的一个或多个传感器，并且其中所述数据中心控制系统构造为接收与所述第一模块的所述一个或多个传感器关联的信号。在一些实施例中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的每个模块进一步包括一个或多个传感器，其中，数据中心控制系统构造为接收与所述一个或多个传感器关联的信号。
[0018]在一些实施例中，所述数据中心可以包括加湿器，加湿器位于所述一个或多个数据模块中的第一数据模块的所述多个隔间中的第二隔间中。在一些实施例中，所述数据中心可以包括网络操作中心，网络操作中心位于所述一个或多个数据模块中的至少一个数据模块中。
[0019]在另一方面，提供一种部署数据中心的方法。所述方法可以包括提供一个或多个数据模块。所述方法可以包括将网络模块连接至所述一个或多个数据模块，所述网络模块包含辅助所述一个或多个数据模块进行数据通信的装备。所述方法可以包括将功率模块连接至所述一个或多个数据模块和所述网络模块，所述功率模块包含电子装备，所述电子装备用于调控和分配功率至所述一个或多个数据模块中的至少一个数据模块和所述网络模块。在所述方法中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的每个模块可以包括:外壳，其限定出内部空间；所述外壳内的底板，其将所述内部空间分隔成底板上空间以及底板下空间；以及底板下空间中的多个隔间，所述多个隔间的第一隔间构造为包含现场可替换的环境管理部件。
[0020]所述方法可以包括在所述一个或多个数据模块中的第一数据模块的所述多个隔间中的第二隔间中布置热交换器，所述热交换器构造为移除所述第一数据模块的外壳内的空气中的热。
[0021]所述方法可以包括在所述一个或多个数据模块中的第一数据模块的底板上空间中布置结构，以将底板上空间分隔成第一通道和第二通道；以及在所述第一数据模块的底板下空间中布置热交换器以移除从所述第一通道流过的空气中的热。
[0022]在一些实施例中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的第一模块可以包括控制器，所述控制器布置在所述第一模块中并且与布置在所述第一模块中的一个或多个传感器通信，其中，所述控制器基于与所述一个或多个传感器关联的一个或多个信号来调节所述第一模块的环境参数。
[0023]在一些实施例中，所述环境参数是以下之一:所述外壳内的温度，所述外壳内的压力，所述外壳内的湿度或者所述外壳内的空气流动速度。在一些实施例中，所述一个或多个传感器是以下之一:温度传感器，压力传感器，湿度传感器，风扇转速传感器或者阀位置传感器。
[0024]所述方法可以包括提供数据中心控制系统，其中，所述一个或多个数据模块、所述网络模块和所述功率模块中的第一模块进一步包括布置在所述第一模块中的一个或多个传感器，其中，所述数据中心控制系统构造为接收与所述第一模块的所述一个或多个传感器关联的信号。
[0025]所述方法可以包括在所述一个或多个数据模块中的第一数据模块的所述多个隔间中的第二隔间中布置加湿器。所述方法可以包括在所述一个或多个数据模块中的至少一个数据模块中布置网络操作中心。
[0026]在另一方面，提供一种提供数据中心的方法。所述方法可以包括基于计算容量参数提供一个或多个数据模块。所述方法可以包括基于所述计算容量参数以及冗余参数将一个或多个网络模块连接至所述一个或多个数据模块，所述一个或多个网络模块包含装备，所述装备辅助所述数据模块进行数据通信。所述方法可以包括基于所述计算容量参数和所述冗余参数将一个或多个功率模块连接至所述一个或多个数据模块和所述一个或多个网络模块，所述一个或多个功率模块包含电子装备，所述电子装备用于调控和分配功率至所述一个或多个数据模块和所述一个或多个网络模块，其中，所述一个或多个数据模块、所述一个或多个网络模块和所述一个或多个功率模块中的每个模块包括:外壳，其限定出内部空间；所述外壳内的底板，其将所述内部空间分隔成底板上空间以及底板下空间；以及底板下空间中的多个隔间，所述多个隔间中的每个隔间构造为包含现场可替换的环境管理部件。
[0027]在一些实施例中，所述计算容量参数是以下之一:功率容量，处理容量或者存储容量。在一些实施例中，所述一个或多个数据模块、所述一个或多个网络模块和所述一个或多个功率模块的外壳具有大致相同的尺寸。所述方法可以包括基于所述计算容量参数以及冗余参数布置一个或多个热交换器于一个或多个数据模块中的多个隔间中。
[0028]