RU2598355C2 - Modular data processing centre - Google Patents
Modular data processing centre Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598355C2 RU2598355C2 RU2014132120/07A RU2014132120A RU2598355C2 RU 2598355 C2 RU2598355 C2 RU 2598355C2 RU 2014132120/07 A RU2014132120/07 A RU 2014132120/07A RU 2014132120 A RU2014132120 A RU 2014132120A RU 2598355 C2 RU2598355 C2 RU 2598355C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- server
- modules
- addition
- data center
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Alarm Systems (AREA)
- Fire Alarms (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области программно-технических комплексов с использованием локальных и глобальных информационно-вычислительных сетей и предназначено для быстрого развертывания инфраструктуры центра обработки данных (ЦОД).The invention relates to the field of software and hardware systems using local and global computer networks and is intended for the rapid deployment of the data center infrastructure (DPC).
Основной проблемой, при масштабировании любого центра обработки данных, является масштабирование инженерной инфраструктуры. Концепция проектирования и развертывания модульных ЦОД основана на индустриальном подходе к формированию инженерной инфраструктуры и высоком уровне унификации компонентов. Она позволяет переместить строительные работы с объекта заказчика на завод производителя, что при повышении качества дает возможность ускорить развертывание ЦОД. Модульные решения обеспечивают хорошее масштабирование, а также существенное снижение капитальных и операционных затрат.The main problem when scaling any data center is scaling the engineering infrastructure. The concept of designing and deploying modular data centers is based on an industrial approach to the formation of engineering infrastructure and a high level of component unification. It allows you to move construction work from the customer’s facility to the manufacturer’s factory, which, with improved quality, makes it possible to accelerate the deployment of data centers. Modular solutions provide good scalability, as well as a significant reduction in capital and operating costs.
Известен модульный ЦОД (http://astmodular.com/solutions/product/non-iso-modular-data-center_2, 2014 г.) компании «Schneider Electric», содержащий контейнеры, формат которых не соответствует стандартному грузовому контейнеру, в которых размещены инженерные системы: система электроснабжения с источниками бесперебойного питания, система охлаждения, система охранной сигнализации и контроля доступа, система газового пожаротушения, кабельное и сетевое оборудование, стойки под серверы, системы хранения данных, телекоммуникационное оборудование и кабеленесущие конструкции.A well-known modular data center (http://astmodular.com/solutions/product/non-iso-modular-data-center_2, 2014) of the company "Schneider Electric", containing containers whose format does not match the standard cargo container in which they are located Engineering systems: power supply system with uninterruptible power supplies, cooling system, security alarm and access control system, gas fire extinguishing system, cable and network equipment, server racks, data storage systems, telecommunication equipment and cable support structures.
Недостатком такого технического решения является то, что модульный ЦОД масштабируется путем наращивания модулей только в горизонтальной плоскости, что приводит к значительному увеличению занимаемой площади. Также недостатком такого технического решения является то, что модули имеют нестандартные транспортные размеры, что затрудняет их доставку к месту сборки автомобильным, железнодорожным или воздушным транспортом.The disadvantage of this technical solution is that the modular data center is scaled by building modules only in the horizontal plane, which leads to a significant increase in the occupied area. Another drawback of such a technical solution is that the modules have non-standard transport dimensions, which makes it difficult to deliver them to the assembly place by road, rail or air.
Известен модульный ЦОД (Modular Computing Environments), патент США №7738251, от 15.06.2010 г., МПК Н05К 7/20, B60F 1/00, G06F 15/16, F25D 23/12, F28F 7/00, G06F 13/00, содержащий модули в формате контейнеров с серверами, системами хранения данных, телекоммуникационным оборудованием, с размещенным под полом теплообменным устройством. Система охлаждения подает охлажденную жидкость по трубопроводу к расположенным под полом теплообменным устройствам в модулях. Модули укомплектованы инженерными системами: системой электроснабжения, системой технологического кондиционирования, системой пожаротушения.Known modular data center (Modular Computing Environments), US patent No. 7738251, dated 15.06.2010, IPC
Недостатком такого технического решения является то, что модульный ЦОД имеет централизованную систему охлаждения, изначально спроектированную на максимальное количество модулей, предназначенную для переноса охлаждающей жидкости в теплообменные устройства всех серверных модулей. В случае работы не максимального количества модулей централизованная система охлаждения работает не на полную мощность. Такой способ организации системы охлаждения приводит к ее избыточности до момента физического ввода в эксплуатацию максимально возможного количества модулей.The disadvantage of this technical solution is that the modular data center has a centralized cooling system, originally designed for the maximum number of modules, designed to transfer coolant to the heat exchangers of all server modules. If the maximum number of modules is not working, the centralized cooling system does not work at full capacity. This method of organizing the cooling system leads to its redundancy until the physical commissioning of the maximum possible number of modules.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является модульный центр обработки данных (прототип - патент РФ №2444868, от 13.07.2010 г.), который содержит, по меньшей мере, одну серверную ячейку с установленными в ней стойками (серверными стойками) с серверами, системами хранения данных; по меньшей мере, одну тамбурную ячейку, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование. Серверная ячейка снабжена экраном, разделяющим потоки холодного и горячего воздуха, с организацией потока холодного воздуха через оборудование. Серверная ячейка выполнена в виде изолированного помещения, с возможностью соединения с аналогичной ячейкой серверной или с ячейкой другого функционального назначения, такой как: ячейкой воздуховодной серверной, ячейкой коридорной, ячейкой воздуховодной коридорной, ячейкой охлаждения, ячейкой тамбурной, ячейкой динамического источника бесперебойного питания, ячейкой комплектного распределительного устройства и ячейкой бытовой. Все вышеперечисленные ячейки конструктивно объединены в модуль размещения и обеспечения серверных ячеек (серверный модуль), совмещаемый с другим модулем или другими модулями размещения и обеспечения серверных ячеек и возможностью, по меньшей мере, электрического соединения с модулем генератора электрической энергии, также серверная ячейка содержит: кронштейны и отверстия для крепления и размещения стоек, стойки укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха в направлении «фронтальная-тыльная» или «тыльная-фронтальная» в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем, и устройствами, обеспечивающими прохождение холодного воздуха через охлаждаемое оборудование в направлении «снизу вверх» или «сверху вниз» при организации таких направлений охлаждения в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем; датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратной системой контроля климатических параметров серверной ячейки; датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, шторки и/или жалюзи для герметизации объема ячейки на случай возникновения пожара; автономную систему пожаротушения; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания стоек, серверов, систем хранения данных и оборудования телекоммуникационных систем, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания внутренних потребителей, например, пожарных клапанов, общего и аварийного освещения, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; оптоволоконную кабельную систему для подключения стоек и оборудования к системам связи; систему контроля и управления доступом; систему принудительного отвода горячего воздуха; систему дополнительного холодоснабжения; переходы для доступа к соседним ячейкам, кабельные энергетические и информационные каналы, соединяющие соседние ячейки; систему бесперебойного электропитания; системы непосредственного охлаждения жидким хладагентом; ячейка охлаждения содержит теплообменник с возможностью забора воздуха извне, охлаждения горячего воздуха, циркулирующего в модульном центре обработки данных, и выброса нагретого внешнего воздуха в окружающую среду, а также минимально достаточного для обеспечения вентиляции в процессе обмена воздуха из окружающей среды с воздухом, циркулирующим в модульном центре обработки данных; модуль размещения и обеспечения серверных ячеек содержит: по меньшей мере, одну зону доступа к ячейкам модуля, по меньшей мере, один переход, по меньшей мере, один коридор, систему электропитания с заданными параметрами качества электроэнергии, программно-аппаратную систему мониторинга контролируемых параметров ячеек, зон доступа к ячейкам модуля, переходов и коридоров, систему пожарной сигнализации, систему пожаротушения, шторки и/или жалюзи для герметизации объема модуля на случай возникновения пожара, систему освещения, систему контроля и управления доступом, по меньшей мере, один переход для перемещения в другой модуль; модуль генератора электрической энергии содержит: дизельный двигатель, систему охлаждения дизельного двигателя, генератор электрической энергии, вентиляционную камеру с электровентиляторами, градирню, электрощит, топливный бак, воздушный фильтр, расширительный бак, по меньшей мере, одну дверь; системы контроля и управления доступом модулей объединены в единую систему мониторинга, контроля и управления доступом, системы пожарной сигнализации модулей объединены в единую систему пожарной сигнализации.The closest analogue to the proposed device is a modular data center (prototype - RF patent No. 2444868, 07/13/2010), which contains at least one server cell with racks installed in it (server racks) with servers, systems data storage; at least one vestibule cell, power supply system, forced air cooling system, security alarm and access control system, fire extinguishing system, automated dispatch control system, cable and network equipment. The server cell is equipped with a screen separating the flows of cold and hot air, with the organization of the flow of cold air through the equipment. The server cell is made in the form of an isolated room, with the possibility of connecting to a similar server cell or with a cell of another functional purpose, such as: a server air duct, a corridor cell, an air duct corridor, a cooling cell, a tambour cell, a dynamic uninterruptible power supply cell, a complete cell switchgear and household cell. All of the above cells are structurally combined into a module for placing and providing server cells (server module), compatible with another module or other modules for placing and providing server cells and the possibility of at least electrical connection with the module of the electric power generator, also the server cell contains: brackets and holes for fastening and placing racks, racks are equipped with plugs for separating zones of cold and hot air in the direction of "front-rear" or "rear -frontal "in servers, data storage systems, equipment of telecommunication systems, and devices that ensure the passage of cold air through the cooled equipment in the direction" from bottom to top "or" top to bottom "when organizing such directions of cooling in servers, data storage systems, equipment of telecommunication systems ; temperature sensors and humidity sensors with a hardware-software system for monitoring the climatic parameters of the server cell; smoke sensors and / or gas analyzers with a hardware-software fire alarm system, curtains and / or blinds to seal the cell volume in case of fire; autonomous fire extinguishing system; at least one system for transmitting and distributing electricity to power racks, servers, data storage systems and telecommunication systems equipment, with ammeters and voltmeters with a hardware-software system for monitoring electrical parameters; at least one system for transmitting and distributing electricity to power internal consumers, for example, fire valves, general and emergency lighting, with ammeters and voltmeters with a hardware-software system for monitoring electrical parameters; fiber-optic cable system for connecting racks and equipment to communication systems; access control and management system; forced air exhaust system; additional cooling system; transitions for access to neighboring cells, cable energy and information channels connecting neighboring cells; uninterruptible power supply system; direct cooling systems with liquid refrigerant; the cooling cell contains a heat exchanger with the possibility of taking air from outside, cooling the hot air circulating in the modular data center, and discharging heated external air into the environment, as well as minimally sufficient to provide ventilation during the exchange of air from the environment with the air circulating in the modular data center; the module for hosting and providing server cells contains: at least one access zone to the cells of the module, at least one transition, at least one corridor, a power supply system with predetermined parameters of power quality, a hardware-software system for monitoring controlled parameters of cells, access zones for module cells, passages and corridors, fire alarm system, fire extinguishing system, curtains and / or blinds to seal the module volume in case of fire, lighting system, control system Proportion of access control to the at least one passage to move to another module; an electric energy generator module comprises: a diesel engine, a diesel engine cooling system, an electric energy generator, a ventilation chamber with electric fans, a cooling tower, an electrical panel, a fuel tank, an air filter, an expansion tank, at least one door; access control and management systems for modules are integrated into a single access monitoring, control and management system, module fire alarm systems are integrated into a single fire alarm system.
Недостатками такого технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:
- принцип функционирования «принудительной воздушной системы охлаждения» предполагает наличие большого количества ячеек, а именно «ячеек охлаждения», «ячеек воздуховодных серверных», «ячеек коридорных», «ячеек воздуховодных коридорных», что требует значительного времени на изготовление и развертывание модульного ЦОД, влечет дополнительные затраты;- the principle of functioning of a “forced air cooling system” implies the presence of a large number of cells, namely “cooling cells”, “server air duct cells”, “corridor cells”, “air duct corridor cells”, which requires considerable time for the manufacture and deployment of a modular data center, entails additional costs;
- при расположении модулей «вертикально относительно друг друга» нагретый воздух от «ячейки охлаждения», установленной ниже, поднимается вверх и поступает в воздухозабор «ячейки охлаждения», установленной выше, тем самым существенно снижая ее эффективность;- when the modules are arranged “vertically relative to each other”, heated air from the “cooling cell” installed below rises and enters the air intake of the “cooling cell” installed above, thereby significantly reducing its efficiency;
- длинные и объемные коридоры для протекания воздуха, образованные «ячейками воздуховодными серверными», «ячейками коридорными», «ячейками воздуховодными коридорными», способствуют потере эффективности системы охлаждения при движении воздушных масс от «ячейки охлаждения» к «серверной ячейке» и требуют дополнительно установки «системы принудительного отвода горячего воздуха»;- long and voluminous corridors for air flow formed by “server air duct cells”, “corridor cells”, “air duct corridor cells” contribute to the loss of cooling system efficiency when moving air masses from the “cooling cell” to the “server cell” and require additional installation “Forced air exhaust systems”;
- применение «принудительной воздушной системы охлаждения» с таким значительным количеством «воздуховодных», «коридорных ячеек» и «ячеек охлаждения», а также «ячеек тамбурных, ячеек динамического источника бесперебойного питания, ячеек комплектного распределительного устройства и ячеек бытовых» требует значительной площади для размещения и времени для развертывания возводимого ЦОД.- the use of a “forced air cooling system” with such a significant number of “air ducts”, “corridor cells” and “cooling cells”, as well as “vestibule cells, dynamic uninterruptible power supply cells, complete switchgear cells and household cells” requires a large area for location and time for the deployment of the data center being built.
Задачей изобретения является увеличение плотности размещения оборудования и инженерных систем с целью уменьшения площади, необходимой для размещения модульного ЦОД при сохранении его функциональности, эффективности, надежности, а также сокращение времени развертывания и масштабирования модульного ЦОД.The objective of the invention is to increase the density of equipment and engineering systems in order to reduce the area required to accommodate a modular data center while maintaining its functionality, efficiency, reliability, as well as reducing the deployment time and scaling of a modular data center.
Технический результат изобретения состоит в:The technical result of the invention consists in:
- оптимизации конструктивных решений, позволяющей уменьшить площадь, необходимую для размещения модульного ЦОД, не ухудшая его функциональности, эффективности и надежности;- optimization of design solutions, allowing to reduce the area required to accommodate a modular data center, without compromising its functionality, efficiency and reliability;
- унификации конструктивных решений и оптимизации взаимодействия инженерных систем, позволяющих существенно сократить время развертывания модульного ЦОД.- unification of design solutions and optimization of the interaction of engineering systems, which can significantly reduce the deployment time of a modular data center.
В наиболее близком к устройству аналоге термин «ячейка» подразумевает функциональный элемент, причем совокупность конструктивно связанных в единое целое как различных, так и совпадающих по выполняемым функциям ячеек образует модуль. При соединении модуля с другими как различными, так и совпадающими по выполняемым функциям модулями образуется модульный ЦОД.In the analogue closest to the device, the term “cell” means a functional element, and the set of cells structurally connected into a single unit, both different and matching in terms of the functions performed, forms a module. When the module is connected to other modules that are different or that match the functions performed, a modular data center is formed.
Для достижения заявленных технических результатов заявляемого изобретения целесообразно в качестве функциональных элементов использовать элементы заводской готовности, обозначаемые термином «модуль», причем внешние габаритные размеры этих модулей и конструктивы узловых соединений модулей друг с другом унифицированы. Совокупность конструктивно связанных в единое целое как различных, так и совпадающих по выполняемым функциям модулей образует модульный ЦОД.To achieve the claimed technical results of the claimed invention, it is advisable to use prefabricated elements designated by the term “module” as functional elements, the external overall dimensions of these modules and the constructs of the node connections of the modules to each other are unified. A set of structurally interconnected both different and matching modules in terms of their functions forms a modular data center.
Технический результат достигается тем, что модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, один серверный модуль 1, выполненный в виде помещения, с установленными в нем серверными стойками 5 (фиг. 2), включающими серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, и тепловыми экранами 22 (фиг. 3), позволяющими изолировать потоки холодного и горячего воздуха и разделяющими помещение на холодный 12 (фиг. 3) и горячий 11 (фиг. 3) воздушные коридоры с направлением потока холодного воздуха через охлаждаемое оборудование. Кроме того, серверные стойки 5 укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха; кроме того, серверный модуль 1 содержит датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратными средствами контроля климатических параметров, а также датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, автономную систему пожаротушения 9 (фиг. 2), систему передачи и распределения электроэнергии к стойкам с серверами, системами хранения данных и с оборудованием телекоммуникационных систем. Кроме того, в серверном модуле установлены система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом, автоматизированная система диспетчерского управления. Кроме того, модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, один модуль генератора электрической энергии 21 (фиг. 1), содержащий дизельный двигатель, генератор электрической энергии, систему пожарной сигнализации, автономную систему пожаротушения, систему контроля и управления доступом в модуль генератора электрической энергии, автоматизированную систему диспетчерского контроля. Серверный модуль снабжен дополнительными модулями, а именно вводно-распределительным модулем 2 (фиг. 1), тамбур-шлюз модулем 4 (фиг. 1) и энергетическим модулем 3 (фиг. 1), при этом модульный центр обработки данных на различных стадиях масштабирования может содержать один или более одного серверных модулей 1, причем соединенных непосредственно между собой; кроме того, модульный центр обработки данных на различных стадиях масштабирования может содержать один или более одного энергетических модулей 3, соединенных непосредственно между собой. Кроме того, серверный модуль 1 (фиг. 1) и все дополнительные модули выполнены в формате грузовых контейнеров и соединены в единый конструктив в горизонтальной плоскости таким образом, что тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 1) соединен с серверным модулем 1 (фиг. 1) или несколькими серверными модулями, соединенными с вводно-распределительным модулем 2 (фиг. 1), который в свою очередь соединен с одним или несколькими энергетическими модулями 3 (фиг. 1); при этом в тамбур-шлюз модуле 4 (фиг. 1), предназначенном, в случае потребности замены серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем, для их распаковки и предварительной подготовки к размещению в серверных стойках 5, установлены лестница, система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом. Кроме того, помещение серверного модуля 1 (фиг. 2) образовано из двух соединенных между собой грузовых контейнеров с отсутствием смежной стенки между ними, в каждом из которых установлен тепловой экран 22, один ряд серверных стоек 5 (фиг. 2) с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2) системы кондиционирования, между которыми установлены усиливающие элементы 7 (фиг. 2) для каркаса серверного модуля 1 (фиг. 2), представляющие собой конструкцию из соединенных профилей, которые позволяют устанавливать модули в два и более этажей (фиг. 4); кроме того, в одном из торцов каждого из двух соединенных между собой грузовых контейнеров серверного модуля выполнено тамбурное помещение с боковыми проемами, обусловленными отсутствием боковых стенок, и отгороженное от помещения с серверными стойками 5 перегородкой с дверями 8 (фиг. 2). Кроме того, при добавлении в модульный центр обработки данных двух и более серверных модулей 1 тамбурные помещения, расположенные в ряд, образуют общий коридор 10 (фиг. 3); кроме того, на торцах серверного модуля установлены наружные блоки 18 (фиг. 2) системы кондиционирования; кроме того, автоматизированная система диспетчерского управления серверного модуля дополнительно оснащена устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, вводно-распределительный модуль 2 (фиг. 2), предназначенный для присоединения модульного центра обработки данных к внешним электрическим сетям 13 (фиг. 5), к модулю генератора электрической энергии 21 (фиг. 1), а также для распределения электрической мощности посредством шинопровода 15 (фиг. 5) и кабельных соединений, на торцевой стороне имеет встроенные ворота, предназначенные для загрузки оборудования, и включает установленный в нем рядный щитовой массив 16 (фиг. 1) с автоматическими выключателями и системой автоматического ввода резерва. Кроме того, вводно-распределительный модуль 2 (фиг. 1) оборудован системой освещения, системой пожарной сигнализации, автономной системой пожаротушения, системой контроля и управления доступом и автоматизированной системой диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, энергетический модуль 3 (фиг. 1), предназначенный для обеспечения бесперебойного электроснабжения оборудования и инженерных систем, расположенных в серверном модуле 1 (фиг. 1), включает установленные в нем источники бесперебойного питания 17 (фиг. 1) с аккумуляторными батареями, электрические щиты 19 (фиг. 1), шинопроводы 15 (фиг. 5), систему кондиционирования 20 (фиг. 1), обеспечивающую необходимый температурный режим для оборудования энергетического модуля 3 (фиг. 1), систему вентиляции, систему освещения, систему пожарной сигнализации, систему контроля и управления доступом, автономную систему пожаротушения 9 (фиг. 1), автоматизированную систему диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, модуль генератора электрической энергии выполнен в виде дизель-генераторного модуля 21 (фиг. 1), установленного в непосредственной близости от вводно-распределительного модуля и предназначенного для обеспечения модульного ЦОД гарантированным электроснабжением, при этом в дизель-генераторном модуле 21 установлены система вентиляции, система освещения, автоматизированная система диспетчерского управления с устройствами для мониторинга состояния технологического оборудования по линиям беспроводной связи. Кроме того, каждый из вышеуказанных модулей выполнен в формате грузового контейнера заводской готовности с унифицированными узлами для механического соединения между собой через фитинги грузовых контейнеров, а система контроля и управления доступом, система пожарной сигнализации, автоматизированная система диспетчерского управления, установленные в модулях, объединены, соответственно, в единую систему контроля и управления доступом, единую систему пожарной сигнализации, единую автоматизированную систему диспетчерского управления для модульного центра обработки данных в целом.The technical result is achieved in that the modular data center includes at least one
Возможность практической реализации изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид модульного центра обработки данных (компоновочное решение минимальной конфигурации модульного ЦОД); на фигуре 2 - общий вид компоновочного решения серверного модуля; на фигуре 3 - вариант размещения серверных модулей в количестве свыше одного (4-е серверных модуля), вид сверху; на фигуре 4 - пространственная схема компоновочного решения трехэтажной конфигурации модульного ЦОД с вариантом размещения серверных и энергетических модулей в количестве свыше одного (5-ть серверных и 5-ть энергетических модулей на каждом этаже); на фигуре 5 - структурная схема электрических и информационных взаимосвязей модулей в модульном ЦОД в варианте 4-х серверных модулей.The possibility of practical implementation of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a modular data center (layout solution of the minimum configuration of a modular data center); figure 2 is a General view of the layout of the server module; figure 3 is a variant of the placement of server modules in an amount of more than one (4 server modules), top view; figure 4 is a spatial diagram of the layout solution of a three-story configuration of a modular data center with the option of placing server and power modules in an amount of more than one (5 server and 5 power modules on each floor); figure 5 is a structural diagram of the electrical and information interconnections of modules in a modular data center in the embodiment of 4 server modules.
Устройство работает следующим образом. Изготовленные на заводе в формате грузовых контейнеров модули ЦОД, с установленными в соответствии с заявляемым изобретением конструктивными элементами, доставляют на место сборки ЦОД любым доступным транспортом, пригодным для перевозки грузовых контейнеров, которые выполнены в стандартных типоразмерах в соответствии с требованиями Международной организации по стандартизации (ИСО). Преимуществом изготовления модульных компонентов в заводских условиях является осуществление более точного контроля над процессами производства, а также проведение тестирования и испытаний каждого из модулей со стороны опытного персонала, что позволяет избежать ошибок при соединении модулей, сокращает время настройки оборудования и ускоряет введение ЦОД в эксплуатацию. Кроме того, доставленные с завода на место сборки модули могут быть собраны быстро на минимальной площади с образованием всей необходимой инфраструктуры модульного ЦОД. За счет модульности ЦОД может легко масштабироваться, быть быстро демонтирован и перемещен на новое место.The device operates as follows. Manufactured in the factory in the format of freight containers, the data center modules, with the structural elements installed in accordance with the claimed invention, are delivered to the data center assembly site by any available transport suitable for the transport of cargo containers that are made in standard sizes in accordance with the requirements of the International Organization for Standardization (ISO ) The advantage of manufacturing modular components in the factory is more precise control over the production processes, as well as testing and testing of each module by experienced personnel, which helps to avoid errors when connecting the modules, reduces setup time of the equipment and speeds up the commissioning of the data center. In addition, modules delivered from the factory to the assembly site can be assembled quickly on a minimum area with the formation of all the necessary infrastructure of a modular data center. Due to its modularity, the data center can be easily scaled, quickly dismantled and moved to a new location.
На первом этапе развертывания собирают минимальную конфигурацию модульного ЦОД, состоящую из серверного модуля 1 (фиг. 1), вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1), энергетического модуля 3 (фиг. 1), тамбур-шлюз модуля 4 (фиг. 1) и дизель-генераторного модуля 21 (фиг. 1), которые соединяют друг с другом через фитинги грузовых контейнеров.At the first stage of deployment, the minimum configuration of a modular data center is assembled, consisting of a server module 1 (Fig. 1), an input-distribution module 2 (Fig. 1), an energy module 3 (Fig. 1), a vestibule gateway of module 4 (Fig. 1) ) and diesel generator module 21 (Fig. 1), which are connected to each other through fittings of cargo containers.
Сначала на площадку доставляют и устанавливают вводно-распределительный модуль 2 и дизель-генераторный модуль 21 (фиг. 1). Вводно-распределительный модуль 2 (фиг. 1), содержащий электрощитовой массив 16 (фиг. 1), присоединяют к внешней электрической сети 13 (фиг. 5), а также электрически присоединяют 14 (фиг. 5) к дизель-генераторному модулю 21 (фиг. 5) для обеспечения гарантированным электроснабжением. Торцевая сторона вводно-распределительного модуля 2 с расположенными на ней воротами является лицевой стороной модуля. Все остальные модули, в зависимости от функциональной принадлежности, устанавливаются и присоединяются механически друг к другу боковыми стенками слева или справа относительно лицевой стороны вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1). Установленные в модулях шинопроводы 15 (фиг. 5) обеспечивают передачу электрической мощности от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) к источникам бесперебойного питания 17 (фиг. 1), установленным в энергетических модулях 3 (фиг. 1).First, the input-
Энергетический модуль 3 (фиг. 1) устанавливают справа от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) по отношению к его лицевой стороне. Указанные модули 3 и 2 механически соединяют друг с другом через фитинги грузовых контейнеров, затем соединяют соответствующие шинопроводы 15 (фиг. 5) вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) и энергетического модуля 3 (фиг. 1), что обеспечивает работу установленных в энергетическом модуле 3 (фиг. 1) источников бесперебойного питания 17 (фиг. 1), системы кондиционирования 20 энергетического модуля 3 (фиг. 1), электрических щитов 19 (фиг. 1), системы освещения, системы контроля и управления доступом в помещение, системы пожарной сигнализации, автономной системы пожаротушения 9 (фиг. 1), при срабатывании которой перед процессом тушения происходит аварийное отключение источников бесперебойного питания 17 (фиг. 1), системы кондиционирования 20 энергетического модуля 3 (фиг. 1) и системы вентиляции. Огнетушащее вещество удаляется из помещения с помощью системы вентиляции энергетического модуля 3.The energy module 3 (Fig. 1) is installed to the right of the input-distribution module 2 (Fig. 1) with respect to its front side. The indicated
Следующим по порядку сборки устанавливают серверный модуль 1 (фиг. 1). Его располагают слева от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1) по отношению к его лицевой стороне. Серверный модуль 1 (фиг. 1) состоит из двух частей (фиг. 2), каждая из которых выполнена в формате грузового контейнера и доставляется к месту сборки модульного ЦОД в виде самостоятельного контейнера. Каждая из частей имеет один рядный массив серверных стоек 5 (фиг. 2) с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2). Одна боковая стенка каждой части, предназначенная для сопряжения этих контейнеров между собой для образования серверного модуля, в целях транспортировки выполнена в виде транспортировочной стенки (заглушки), которую в процессе сборки удаляют, соединяя эти контейнеры между собой. В каждой части установлен тепловой экран 22 (фиг. 3), разделяющий воздушные пространства в серверном модуле (фиг. 2) на «холодный коридор» 12 (фиг. 3) и «горячие коридоры» 11 (фиг. 3). Соединенные части серверного модуля (фиг. 2) образуют изолированное помещение с серверными стойками 5 (фиг. 2) и тамбурное помещение, отгороженное от серверного помещения перегородкой с дверями 8 (фиг. 2). Части серверного модуля (фиг. 2) выполнены таким образом, что при их соединении лицевые панели одного ряда серверных стоек 5 (фиг. 2) с размещенными между ними внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2) расположены напротив лицевых панелей другого ряда серверных стоек 5 с внутрирядными кондиционерами 6, при этом в сочетании с тепловыми экранами 22 (фиг. 3) между этими рядами образуется «холодный коридор» 12 (фиг. 3), а между тыльными сторонами рядов серверных стоек 5 и стенками серверного модуля образуются «горячие коридоры» 11 (фиг. 3). Принцип работы системы кондиционирования серверного модуля 1, образованной из внутрирядных кондиционеров 6, заключается в том, что воздух из «холодного коридора» 12 (фиг. 3) проходит через серверное оборудование в стойках 5, остужая его, и выбрасывается в «горячий коридор» 11 (фиг. 3). Нагретый воздух из «горячего коридора» 11 (фиг. 3) забирается внутрирядными кондиционерами 6 (фиг. 2) через их воздушные фильтры, остужается и снова подается в «холодный коридор» 12 (фиг. 3). Данные кондиционеры относятся к классу инверторных прецизионных кондиционеров, в которых применены компрессоры и вентиляторы, управляемые постоянным током, и электронные терморегулирующие вентили, не требующие периодической регулировки. Внутрирядными кондиционерами осуществляется контроль температуры не только приточного, но и охлажденного воздуха. Реализована функция адаптивного ограничения мощности, для предотвращения срабатывания защиты от высокого давления во фреоновом контуре, что обеспечивает работоспособность ЦОД в критических ситуациях, связанных с загрязнением наружных блоков системы кондиционирования 18 (фиг. 2) при высокой температуре наружного воздуха.The
Для усиления каркаса серверного модуля 1 между каждым внутрирядным кондиционером 6 и близстоящей серверной стойкой 5 установлены усиливающие элементы 7 (фиг. 2) из соединенных профилей, которые позволяют устанавливать модули в два и более этажей (фиг. 4). Усиливающие элементы 7 (фиг. 2) размещены таким образом, что они не мешают монтажу и обслуживанию установленного в серверных стойках 5 оборудования.To strengthen the frame of the
Вентиляционная система серверного модуля 1 предназначена для создания в помещении с серверными стойками избыточного давления воздуха по отношению к смежным помещениям с целью предотвращения попадания в него пыли и удаления из помещения остатков огнетушащего вещества и продуктов горения после срабатывания автономной системы пожаротушения 9 (фиг. 2). После установки и соединения серверного модуля 1 (фиг. 1) с уже установленными модулями в единый конструктив, через шинопроводы 15 (фиг. 5), установленные в модулях, выполняют электрическое присоединение серверного модуля к источникам бесперебойного питания 17 (фиг. 1), установленным в энергетическом модуле 3 (фиг. 1).The ventilation system of the
Тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 1) в процессе сборки минимальной конфигурации модульного центра обработки данных является завершающим модулем. Его присоединяют к боковой стороне серверного модуля 1 (фиг. 1), противоположной вводно-распределительному модулю 2 (фиг. 1). В тамбур-шлюз модуле 4 (фиг. 1) установлены система освещения, система пожарной сигнализации, система контроля и управления доступом. Его функциональное предназначение это: в случае потребности замены серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем служит местом для распаковки и предварительной подготовки этого оборудования к размещению в серверных стойках 5 (фиг. 2), а также используется как складское помещение. В тамбур-шлюз модуле 4 (фиг. 4) установлена лестница для перехода на верхние этажи. Тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 2) в совокупности с тамбурным помещением серверного модуля, отгороженным от помещения с серверными стойками 5 (фиг. 2) перегородкой с дверями 8 (фиг. 2), обеспечивает стабильный температурно-влажностный режим в помещении с серверными стойками, удобный эксплуатационный доступ в помещения с серверными стойками.Tambour-gateway module 4 (Fig. 1) in the process of assembling the minimum configuration of a modular data center is the final module. It is attached to the side of the server module 1 (Fig. 1), opposite the input-distribution module 2 (Fig. 1). In the vestibule gateway module 4 (Fig. 1), a lighting system, a fire alarm system, an access control and control system are installed. Its functional purpose is: in case of need to replace servers, data storage systems, equipment of telecommunication systems, it serves as a place for unpacking and preliminary preparation of this equipment for placement in server racks 5 (Fig. 2), and is also used as a warehouse. In the vestibule-gateway module 4 (Fig. 4) a ladder is installed to go to the upper floors. The tambour-gateway module 4 (Fig. 2), together with the vestibule room of the server module, fenced off from the room with server racks 5 (Fig. 2) by a partition with doors 8 (Fig. 2), provides a stable temperature and humidity regime in the room with server racks, convenient operational access to rooms with server racks.
В завершение сборки минимальной конфигурации модульного ЦОД, описанной выше, инженерные системы, такие как система контроля и управления доступом, система пожарной сигнализации, автоматизированная система диспетчерского управления, установленные в модулях, объединяют по линиям беспроводной связи, соответственно, в единую систему контроля и управления доступом, единую систему пожарной сигнализации, единую автоматизированную систему диспетчерского управления для модульного центра обработки данных в целом.To complete the assembly of the minimum configuration of the modular data center described above, engineering systems, such as access control and management systems, fire alarm systems, automated dispatch control systems installed in the modules, are combined over wireless lines, respectively, into a single access control and management system , a unified fire alarm system, a unified automated dispatch control system for a modular data center as a whole.
Модульный ЦОД обладает легкой масштабируемостью, т.е. возможностью увеличения количества размещаемого информационно-технологического оборудования пользователя путем наращивания числа модулей в условиях непрерывного функционирования. При этом, на различных стадиях масштабирования, согласно изобретению, он может содержать один или более одного серверных модулей, соединенных непосредственно между собой, и, кроме того, один или более одного энергетических модулей, соединенных непосредственно между собой.The modular data center has easy scalability, i.e. the ability to increase the number of hosted information technology equipment of the user by increasing the number of modules in continuous operation. Moreover, at various stages of scaling, according to the invention, it may contain one or more server modules connected directly to each other, and, in addition, one or more one energy modules connected directly to each other.
Масштабирование вышеописанной минимальной конфигурации модульного центра обработки данных в горизонтальной плоскости осуществляют следующим образом. Справа от энергетического модуля 3 (фиг. 1) к его боковой стороне поочередно устанавливают и соединяют между собой через фитинги грузовых контейнеров необходимое количество дополнительных энергетических модулей 3 (фиг. 4). Через шинопроводы 15 (фиг. 5) в данные энергетические модули 3 (фиг. 1) подают электроэнергию от вводно-распределительного модуля 2 (фиг. 1). Для установки необходимого количества дополнительных серверных модулей 1 (фиг. 1) предварительно демонтируют тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 1), отсоединяя его от серверного модуля 1 (фиг. 1). Слева от серверного модуля 1 (фиг. 4) по отношению к его лицевой стороне поочередно присоединяют через фитинги грузовых контейнеров необходимое количество дополнительных серверных модулей 1 (фиг. 1), затем тамбур-шлюз модуль 4 (фиг. 4) механически соединяют с последним добавленным серверным модулем 1 (фиг. 4). Дополнительно установленные серверные модули 1 (фиг. 1) присоединяют к источникам бесперебойного питания 17 (фиг. 1), установленным в энергетических модулях 3 (фиг. 1), через шинопроводы 15 (фиг. 5).The scaling of the above-described minimum configuration of a modular data center in the horizontal plane is as follows. To the right of the energy module 3 (Fig. 1) to its lateral side, the necessary number of
При соединении серверных модулей 1 их тамбурные помещения образуют общий коридор 10 (фиг. 3), расположенный перед входами в серверные помещения. Общий коридор 10 (фиг. 3) позволяет оптимально разместить шинопровод 15 (фиг. 5) системы электроснабжения и сократить время на электрическое присоединение добавляемых модулей, за счет удобного доступа к узлам соединения секций шинопровода 15 (фиг. 5).When connecting the
После завершения масштабирования на 1-ом этаже, развитие модульного центра обработки данных переходит на следующий этаж. Порядок масштабирования каждого из последующих этажей аналогичен порядку масштабирования первого этажа, при этом вводно-распределительный модуль 2 каждого этажа электрически присоединяют к отдельному дизель-генераторному модулю 21.After scaling is completed on the 1st floor, the development of a modular data center moves on to the next floor. The scaling order of each of the subsequent floors is similar to the scaling order of the first floor, while the input-
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что контейнерные решения модульных ЦОД, а также состав оборудования и систем, используемых в их инфраструктуре, широко известны. Однако перераспределение информационно-коммуникационного оборудования и обеспечивающей инфраструктуры в сравнении с известным уровнем техники в вышеописанных модулях и, кроме того, соединение этих модулей в указанной связи в заявляемую функционально-распределенную структуру модульного ЦОД проявляют новые свойства, которые приводят к возможности достижения технического результата - более быстрого развертывания и масштабирования модульного ЦОД на минимальной площади с сохранением его функциональности, эффективности, надежности. При этом разные по функциональности оборудование и системы ЦОД, требующие соблюдения различных условий эксплуатации (повышенной или пониженной рабочей температуры, влажности, степени огнестойкости, ограниченного количества передислокаций и т.п.), установлены в отдельных модулях с соблюдением требований к регламентированному микроклимату и исключением влияния различного по назначению оборудования друг на друга. Также обеспечено более быстрое присоединение оборудования и систем всех модулей к электрической сети и оптимизирован процесс интеграции инженерных систем.A comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the container solutions of modular data centers, as well as the composition of equipment and systems used in their infrastructure, are widely known. However, the redistribution of information and communication equipment and supporting infrastructure in comparison with the prior art in the above modules and, in addition, the connection of these modules in the indicated connection into the claimed functionally distributed structure of a modular data center exhibit new properties that lead to the possibility of achieving a technical result - more rapid deployment and scaling of a modular data center on a minimum area while maintaining its functionality, efficiency, reliability. At the same time, equipment and data center systems of different functionality, requiring the observance of various operating conditions (increased or decreased operating temperature, humidity, degree of fire resistance, a limited number of relocations, etc.), are installed in separate modules in compliance with the requirements for a regulated microclimate and excluding the impact different equipment for each other. Also, a faster connection of equipment and systems of all modules to the electric network was provided and the process of integrating engineering systems was optimized.
Заявляемое изобретение может быть реализовано с использованием существующей аппаратуры и оборудования, средств электросвязи и вычислительной техники и является промышленно применимым.The claimed invention can be implemented using existing apparatus and equipment, telecommunications and computer technology and is industrially applicable.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132120/07A RU2598355C2 (en) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | Modular data processing centre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132120/07A RU2598355C2 (en) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | Modular data processing centre |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014132120A RU2014132120A (en) | 2016-02-27 |
RU2598355C2 true RU2598355C2 (en) | 2016-09-20 |
Family
ID=55434783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014132120/07A RU2598355C2 (en) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | Modular data processing centre |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2598355C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023068960A1 (en) * | 2021-10-20 | 2023-04-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Технической Физики Имени Академика Е.И. Забабахина" | Compact supercomputer |
RU2817177C1 (en) * | 2021-10-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Compact supercomputer |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107027275B (en) * | 2017-05-26 | 2023-05-26 | 郑州云海信息技术有限公司 | Cluster container data center and heat dissipation method thereof |
CN108463080A (en) * | 2018-04-04 | 2018-08-28 | 郑州云海信息技术有限公司 | A kind of scuttle control device and implementation method based on MDC |
RU2719561C2 (en) * | 2018-08-09 | 2020-04-21 | Акционерное Общество "БЮРО ТЕХНИКИ" | Energy-efficient container-modular data processing centre |
RU2728293C1 (en) * | 2019-09-20 | 2020-07-29 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" | Kit for assembly of modular structure for construction or repair and restoration works |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444868C1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-03-10 | Эндал Инвестментс Лимитед | Modular processing centre and functioning thereof |
RU126357U1 (en) * | 2012-11-21 | 2013-03-27 | Закрытое акционерное общество "Астерос" | DATA PROCESSING CENTER |
US20130083476A1 (en) * | 2006-06-01 | 2013-04-04 | Google Inc. | Modular Computing Environments |
WO2013070104A1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | Andal Investments Limited | Modular data center and its operation method |
-
2014
- 2014-08-04 RU RU2014132120/07A patent/RU2598355C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130083476A1 (en) * | 2006-06-01 | 2013-04-04 | Google Inc. | Modular Computing Environments |
RU2444868C1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-03-10 | Эндал Инвестментс Лимитед | Modular processing centre and functioning thereof |
WO2013070104A1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | Andal Investments Limited | Modular data center and its operation method |
RU126357U1 (en) * | 2012-11-21 | 2013-03-27 | Закрытое акционерное общество "Астерос" | DATA PROCESSING CENTER |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023068960A1 (en) * | 2021-10-20 | 2023-04-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Технической Физики Имени Академика Е.И. Забабахина" | Compact supercomputer |
RU2817177C1 (en) * | 2021-10-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Compact supercomputer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014132120A (en) | 2016-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10477723B2 (en) | Side-cooled modular data center | |
RU2669368C1 (en) | Modular system for data processing center | |
US20220104409A1 (en) | Data center facility including external wall penetrating air handling units | |
US8469782B1 (en) | Data center air handling unit | |
RU2598355C2 (en) | Modular data processing centre | |
US20120147552A1 (en) | Data center | |
RU2444868C1 (en) | Modular processing centre and functioning thereof | |
US9414531B1 (en) | Modular data center without active cooling | |
US11622468B1 (en) | Modular data center | |
EP2567301A1 (en) | Modular data center | |
US20200084912A1 (en) | Modular Data Center | |
US20250048607A1 (en) | Tri-redundant data center power supply system | |
US20250081384A1 (en) | Multi-level modular datacenter electric infrastructure and layout configuration | |
US11889654B2 (en) | Security panels for use in data centers | |
AU2015203315B2 (en) | Modular system for data center | |
CA2764213A1 (en) | Modular data center | |
JP2020021386A (en) | Server room air conditioning systems and data centers |