一种模块化零碳数据中心农业设施的制作方法

1.本发明涉及农业设施技术领域，尤其涉及一种模块化零碳数据中心农业设施。


背景技术：

2.随着数据机房向着超大型、超高密度发展，迫切需要解决能耗、碳排放、资源利用率等问题。数据中心采用冷通道封闭的常规设计中，冷通道内温度范围是18～27℃，热通道温度范围是30～40℃。也就是说数据中心需要为服务器设备提供18～27℃的冷空气，带走服务器热量之后，将30～40℃的热空气排到热通道，考虑数据机房全年制冷的特点，需要全年对外散发大量热量，而农产品温室全年需要200～400w/
㎡
的热量来解决生长的问题。
3.大部分蔬菜生长环境温度控制在25～30℃时会旺盛生长，环境温度低于10℃将生长缓慢不结果，环境温度低于5℃可能导致死亡。如果数据中心排出的30～40℃热空气直接导入到农产品温室，可以替代农产品温室需要消耗的大量煤炭、燃油、天然气等不可再生能源，而化石原料燃烧过程产生大量的co2是造成温室效应的主要原因，并且发电过程中粉尘和酸性气体等排放物严重污染环境，对人体健康造成损害。
4.因此使数据中心的现代农业生产场所，需要设置两套独立的散热和加热设备，农业建筑和数据中心无法有效的联合运营，导致数据中心的碳排放及农业产品生产能耗无法有效控制。
5.为此，我们提出一种模块化零碳数据中心农业设施来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的农业建筑和数据中心无法有效的联合运营，导致数据中心的碳排放及农业产品生产能耗无法有效控制问题，而提出的一种模块化零碳数据中心农业设施。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种模块化零碳数据中心农业设施，包括进风机构、专用空调、送风风道、封闭冷通道模块、排风机构、农产品区、屋顶a、屋顶b、门，所述进风机构与室外新风相连接，所述专用空调位于进风机构和送风风道之间，所述封闭冷通道模块内包括至少2只第一温度传感器，所述排风机构位于封闭冷通道模块的热通道和农产品区之间，且排风机构前端装有过滤装置，所述电动风门位于农产品区且与室外相连；
9.可以通过进风机构将外部空气吸入专用空调，搭配专用空调的自身降温能力进行服务器所处空间的降温，并将降温吸热后的热空气通过排风机构送入农产品区，对进行农产品区内部空间进行加热，进行设备发热的热量充分利用。
10.优选的，所述进风机构由进风风阀和过滤网组成，所述过滤网由初效和中效过滤网组成，所述进风机构布置至少2套；
11.进风通过过滤网净化，防止污染专用空调2和服务器机柜。
12.优选的，所述专用空调是一种机房专用空调，数量根据实际负荷进行n+1配置，支
持制冷、制热及加湿和除湿功能，可以是风冷型或水冷型空调，其制冷、制热量可以根据负荷0-100％自动调节；
13.风冷型空调优先选用间接蒸发冷型机房专用空调，增加全年自然冷源利用时间。
14.优选的，所述送风风道是一种机房地板静压箱，出风口位于封闭冷通道模块冷通道内的通风地板上，且通风地板的出风口大小可调；
15.通过连通的管道进行空气配送，保证冷气自下而上送出，进行有效散热。
16.优选的，所述封闭冷通道模块包括服务器机柜、第一温度传感器、第二温度传感器、压差传感器、一体化不间断电源，所述第一温度传感器至少包括2只，所述一体化不间断电源包括俩套，安装于每列服务器机柜的首端，所述封闭冷通道模块还包括电动推拉门和电动玻璃天窗及监控屏；
17.每个不间断电源模块自带整流模块及逆变模块并内置蓄电池，一体化不间断电源由若干个不间断电源模块组成，用于为服务器机柜提供不间断电源，同时每个不间断电源模块支持在线热插拔，节省了传统配电系统需要单独设置电池间的问题，当冷通道温度超过限制或冷热通道压差低于限值时通过监控屏自动控制玻璃天窗及推拉门自动开启。
18.优选的，所述农产品区包括第三温度传感器和电动风门，所述第三温度传感器是为电动风门的开启度控制提供反馈数据；
19.农产品区还包括农产品、农产品栽培架、自动喷淋装置等农产品栽培设施，保证种植所需。
20.优选的，所述屋顶a采用石棉纤维水泥平板，用来对专用空调的设备间及封闭冷通道模块的机房屋面进行隔热，所述屋顶b采用玻璃纤维采光板，透光率大于92％，玻璃纤维采光板形状采用波浪型，；
21.所述屋顶b用于提供农产品区内的农产品生长所需的阳光，所述门在不妨碍设备及人员进出的情况下，至少包括5个。
22.优选的，所述排风机构包括外壳，所述外壳中部贯穿安装有泵送器，所述泵送器左端安装有防堵器，所述防堵器下部安装有储灰盒，所述外壳前后两侧贯穿安装有均风器，所述泵送器包括泵送壳，所述泵送壳左端安装有滤板，所述泵送壳中部转动安装有中轴，所述中轴右部安装有叶片，所述中轴左端安装有和滤板配合的刮架；
23.泵送器将服务器机柜所处空间中气流吸引喷入均风器，再从农产品区上方将热空气送入，并且为保证供气洁净，气体通过滤板过滤，并通过刮架对滤板迎风面进行清洁，灰尘从防堵器位置进入储灰盒。
24.优选的，所述防堵器包括端套，所述端套左端安装有连杆，所述连杆左端安装有锥套，所述锥套内侧安装有等距排列的斜片；
25.连杆留出过灰空间，并且斜片的设置使得防堵器在泵送器外侧转动，得端套内壁的灰尘顺利进入储灰盒，锥套进行气流导向，防止进气吹入储灰盒发生二次扬尘。
26.优选的，所述均风器包括出风筒，所述出风筒出风端安装有缩径管，所述缩径管出风端安装有喇叭壳，所缩径管内侧中部安装有中间管，所述中间管底端贯穿安装有吸引管，所述吸引管底端安装有防尘套；
27.缩径管位置因为空气速大导致气压降低，进而通过吸引管将靠近地面的下沉冷空气吸入中间管，在喇叭壳位置降速混合，保证农产品区内部温度均匀。
28.与现有技术相比，本一种模块化零碳数据中心农业设施的优点在于：
29.1、本发明能够将室外新风经过进风机构和专用空调处理后通过送风通道送至机房封闭冷通道内，以满足服务器所需的环境温湿度，由于室外新风温度远低于热通道的温度，因此专用空调负荷变小，进而降低数据中心的碳排放。
30.2、本发明将数据中心服务器机柜热通道的热量用于农产品区内农作物的生长，将数据中心消耗的能源做二次回收利用，农产品温室可以不用再单独配置热源系统，可以替代农产品温室需要消耗的大量煤炭、燃油、天然气等不可再生能源，可降低社会生产总能耗。
31.3、本发明将数据中心与农产品温室联合运营，形成模块化产品，数据中心模块可进行模块垂直叠加布置，节省了占地空间，同时联合运营进一步降低数据中心与农产品温室的运行能耗，实现零碳数据中心；
32.4、本发明的排风机构，带有进气过滤和滤板自洁，并且刮下的灰尘被可靠的收集，防止第二次扬尘，且农产品区的出风位置带有低压吸引能力，使得下方的冷空气被吸引进入上方的均风器位置和流动的热空气混合，保证农产品区内部温度均匀。
附图说明
33.图1为本发明提出的一种模块化零碳数据中心农业设施的立体结构示意图；
34.图2为本发明提出的一种模块化零碳数据中心农业设施的局部俯视结构图；
35.图3为本发明提出的一种模块化零碳数据中心农业设施的排风机构的结构示意图；
36.图4为本发明提出的一种模块化零碳数据中心农业设施的排风机构的左视示意图；
37.图5为本发明提出的一种模块化零碳数据中心农业设施的排风机构的局部示意图；
38.图6为本发明提出的一种模块化零碳数据中心农业设施的排风机构的局部拆分示意图；
39.图7为图6中a处的结构关系图。
40.图中：进风机构1、进风风阀101、过滤网102、专用空调2、封闭冷通道模块3、服务器机柜301、第一温度传感器302、第二温度传感器303、压差传感器304、一体化不间断电源305、送风风道4、排风机构5、外壳51、泵送器52、防堵器53、均风器54、吸引管55、储灰盒56、泵送壳521、刮架522、叶片523、中轴524、滤板525、端套531、锥套532、斜片533、连杆534、出风筒541、缩径管542、喇叭壳543、中间管544、农产品区6、第三温度传感器601、电动风门602、屋顶a7、屋顶b8、门9。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
42.参照图1-7，本发明提供三种技术方案：
43.实施例一
44.本发明专利在夏季白天使用时，气流组织形式与工作模式2不同的是进风风阀101完全关闭，专用空调2的回风风阀全部开启，专用空调2的回风完全取自热通道内空气，并且排风机构5停止工作，电动风门602根据第三温度传感器601的反馈值控制电动风门602的开启度，以便维持农产品区6的室内温度。
45.实施例二
46.本发明专利在春秋季和夏季夜间使用时，气流组织形式与工作模式1不同的是专用空调2的回风不完全取自室外新风，进风风阀101未完全开启，同时回风风阀部分开启，将热通道空气部分回流至专用空调2的空调间内，以便维持农产品区内的室内温度，防止过度供热现象发生。
47.实施例三
48.本发明专利在冬季使用时，进风风阀101全部开启，例如室外0～15℃的新风经过进风机构1的过滤网102过滤后，通过专用空调2的处理后形成满足送风要求的空气，例如送风温度20℃，送风湿度50％，由专用空调2经过送风风道4均匀送至封闭冷通道模块3的冷通道内，此时冷通道内温度20～25℃左右的冷空气经服务器机柜301内it设备排至封闭冷通道模块3的热通道内，此时热通道空气温度30～40℃经过排风机构5，此时全部热通道空气被滤板525过滤，处理后的热通道空气温度在25～30℃，通过滤板525有效消除热通道空气中的杂质，由排风机构5将满足农产品温室的环境温度空气送至农产品区6内，同时第三温度传感器601实时采集农产品区内的温度值，并将此值传递给电动风门602，电动风门602根据第三温度传感器601的反馈值控制电动风门602的开启度，以便维持农产品区6的室内温度。
49.实施例四
50.一种模块化零碳数据中心农业设施，包括进风机构1、专用空调2、送风风道4、封闭冷通道模块3、排风机构5、农产品区6、屋顶a7、屋顶b8、门9，进风机构1与室外新风相连接，专用空调2位于进风机构1和送风风道4之间，封闭冷通道模块3内包括至少2只第一温度传感器302，排风机构5位于封闭冷通道模块3的热通道和农产品区6之间，且排风机构5前端带有进气过滤525和滤板自洁功能，电动风门602位于农产品区6且与室外相连。
51.具体的，进风机构1由进风风阀101和过滤网102组成，过滤网102由初效和中效过滤网组成，所述进风机构布置至少2套。
52.进一步的，专用空调2是一种机房专用空调，数量根据实际负荷进行n+1配置，支持制冷、制热及加湿和除湿功能，可以是风冷型或水冷型空调，其制冷、制热量可以根据负荷0-100％自动调节，其中风冷型空调优先选用间接蒸发冷型机房专用空调，增加全年自然冷源利用时间。
53.进一步的，送风风道4是一种机房地板静压箱，出风口位于封闭冷通道模块3冷通道内的通风地板上，且通风地板的出风口大小可调。
54.更进一步的，封闭冷通道模块3包括服务器机柜301、第一温度传感器302、第二温度传感器303、压差传感器304、一体化不间断电源305，第一温度传感器302至少包括2只，一体化不间断电源305包括俩套，用于为服务器机柜301提供不间断电源，安装于每列服务器机柜301的首端，由若干个不间断电源模块组成，每个不间断电源模块自带整流模块及逆变模块并内置蓄电池，同时每个不间断电源模块支持在线热插拔，节省了传统配电系统需要
单独设置电池间的问题，封闭冷通道模块3还包括电动推拉门和电动玻璃天窗及监控屏，当冷通道温度超过限制或冷热通道压差低于限值时通过监控屏自动控制玻璃天窗及推拉门自动开启。
55.值得说明的是，所述排风机构5包括外壳51，所述外壳51中部贯穿安装有泵送器52，所述泵送器52左端安装有防堵器53，所述防堵器53下部安装有储灰盒56，所述外壳51前后两侧贯穿安装有均风器54，所述泵送器52包括泵送壳521，所述泵送壳521左端安装有滤板525，所述泵送壳521中部转动安装有中轴524，所述中轴524右部安装有叶片523，所述中轴524左端安装有和滤板525配合的刮架522；
56.进一步的，所述防堵器53包括端套531，所述端套531左端安装有连杆534，所述连杆534左端安装有锥套532，所述锥套532内侧安装有等距排列的斜片533；
57.进一步的，所述均风器54包括出风筒541，所述出风筒541出风端安装有缩径管542，所述缩径管542出风端安装有喇叭壳543，所缩径管542内侧中部安装有中间管544，所述中间管544底端贯穿安装有吸引管55，所述吸引管55底端安装有防尘套；
58.更进一步的，农产品区6包括第三温度传感器601和电动风门602，还包括农产品、农产品栽培架、自动喷淋装置等农产品栽培设施。第三温度传感器601是为电动风门602的开启度控制提供反馈数据。
59.值得注意的是，屋顶a7采用石棉纤维水泥平板，用来对专用空调2的设备间及封闭冷通道模块3的机房屋面进行隔热，屋顶b8采用玻璃纤维采光板，透光率大于92％，玻璃纤维采光板形状采用波浪型，用于提供农产品区6内的农产品生长所需的阳光，所述门9在不妨碍设备及人员进出的情况下，至少包括5个。
60.以下举例说明本发明专利典型应用的3种不同工作场景，此3种工作场景中的温度数值举例并非本专利工作的必要条件，目的是举例说明本发明专利具备3种不同的气流组织形式。
61.举例模块配置计算及说明：
62.以一个封闭冷通道模块3内标准配置24个服务器机柜301，每个服务器机柜301额定功率5kw，每列服务器机柜301首端各配置一套150kw的一体化不间断电源305为例，封闭冷通道模块3的机房面积配置为长x宽＝6(m)x12(m)＝72
㎡
，专用空调2的房间面积配置为长x宽＝3(m)x12(m)＝36
㎡
,按以上配置条件计算可得，机房总冷负荷为qt＝q1+q2
63.其中，qt总制冷量(kw)
64.q1机房内设备负荷＝it功耗(kw)x0.8+ups实际功耗(kw)＝120x0.8+120x0.06＝103.2kw
65.q2环境冷负荷＝0.15kw/
㎡
x72
㎡
＝10.8kw
66.因此，机房总冷负荷qt＝103.2+10.8＝114kw，因此专用空调2选用显冷量150kw，配置台数1+1配置。其中热通道的热量利用系数取0.8，则热通道可利用的热量为114kwx0.8＝91.2kw，蔬菜生长所需热量按0.3kw/
㎡
计算则农产品区的尺寸应为长x宽＝25mx12m。因此举例模块的外形尺寸应为长x宽＝(3+6+25)mx12m,高度标准配置为3.5m。
67.本发明专利中，以上所述所有部件的安装方式、连接方式或设置方式均为常见机械方式，并且其所有部件的具体结构、型号和系数指标均为其自带技术，只要能够达成其有益效果的均可进行实施，故不在多加赘述。
68.本发明专利中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外以及垂直水平”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制，与此同时，“第一”、“第二”和“第三”等数列名词不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
69.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。