一种洞库式数据中心组合式生态建筑群

技术领域

本发明涉及一种洞库式数据中心组合式生态建筑群，属于洞库式数据中心建设技术领域。

背景技术

贵州结合自身的地理优势，提出并修建了一批洞库式数据中心，具体工程包括腾讯七星数据中心和中国人民银行贵安数据中心。修建在山体内部的洞库式数据中心有着“低碳节能”和“结构高防护”两大典型特点，已经成为数据中心的一大组成类型。为了促进洞库式数据中心的发展，在研究腾讯七星数据中心和中国人民银行贵安数据中心的基础上，发现现有结构方案存在着通风竖井易受空中火力打击的缺陷，且现有的数据中心结构、功能单一，运营模式未考虑数据中心机房热量的回收利用，节能方面也存在着改进优化的空间。

为了进一步提升洞库式数据中心在“低碳节能”和“结构高防护”两方面的优势，研究一种洞库式数据中心组合式生态建筑群具有重大的实际意义。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种洞库式数据中心组合式生态建筑群，以至少解决背景技术提到的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种洞库式数据中心组合式生态建筑群，包括纵向联络通道及有序布置在纵向联络通道两侧的横向数据中心洞室，在所述横向数据中心洞室上方设有山顶建筑物，所述横向数据中心洞室通过折线型通风竖井与山顶建筑物相连。

进一步地，还包括用于实现横向数据中心洞室内热量回收的热量交换装置，所述热量交换装置设置在折线型通风竖井内。

进一步地，所述折线型通风竖井设有多个能提高竖井空中火力打击性能的结构拐角。

进一步地，所述的折线型通风竖井包括从下至上依次相连通的山体内部竖井直线段、基坑内竖井折线段和建筑物竖井立柱段，所述建筑物竖井立柱段为山顶建筑物的承重受力结构，在建筑物竖井立柱段外侧设置有立柱外饰面。

进一步地，所述热量交换装置包括第一热量交换机、第二热量交换机、热量传输通道、第一热能收发管道、第二热能收发管道及填充在各管道内的热交换介质，所述第一热量交换机和第二热量交换机通过热量传输通道相互连接，第一热量交换机设置在折线型通风竖井下端且与延伸至横向数据中心洞室内的第一热能收发管道连接，第二热能收发管道设置在折线型通风竖井上端且与设置在山顶建筑物内的第二热能收发管道连接。

进一步地，所述的热量传输通道包括热风上升通道和冷风下沉通道，所述的第一热量交换机和第二热量交换机通过热风上升通道和冷风下沉通道相互串联。

进一步地，所述的第一热能收发管道包括热风输送管和冷风输送管，所述热风输送管一端与第一热量交换机相连接，另一端延伸布置在横向数据中心洞室顶部中间位置，且在热风输送管的管道之间间隔设置若干顶棚吸风机；所述冷风输送管一端与第一热量交换机相连接，另一端延伸布置在横向数据中心洞室的两侧边墙，且在冷风输送管的管道之间等间距布置若干侧立式送风机。

进一步地，所述的山顶建筑物为温室、桑拿房、澡堂或任一种热量需求量较大的建筑物。

进一步地，当山顶建筑物为温室或桑拿房，所述第二热能收发管道包括热风输送管和冷风输送管，所述热风输送管一端与第二热量交换机相连接，另一端布置在山顶建筑物内，并沿热风输送管的管道间断设置若干暖气送风机；所述冷风输送管一端与第二热量交换机相连接，另一端布置在山顶建筑物内，并沿冷风输送管的管道间断设置吸风机。

进一步地，当山顶建筑物为淋浴房，所述第二热能收发管道包括热水输送管和冷水泵吸管，所述热水输送管一端与第二热量交换机相连接，另一端布置在山顶建筑物内，并沿管道间断设置淋雨喷头；冷水泵吸管一端与第二热量交换机相连接，另一端与蓄水池相连。

与现有技术比较，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过在接近山顶地面的位置开挖基坑，进而利用基坑在通风竖井的上端头增设结构拐角，并将高出地面的竖井结构作为立柱融入构筑物中，可有效增加通风竖井的隐蔽性和抗打击性；

（2）本发明通过在山脚洞库式数据中心和山顶构筑物之间建立热量传输通道，可将数据中心机房工作时产生的热能转用到山顶房屋供暖等方面，通过热能的充分利用有效提高洞库式数据中心组合式生态建筑群的低碳节能指标；

（3）本发明的热量传输通道利用“高温气体上升运动，低温气体下沉运动”的物理特性，热量传输过程本身不需要太多的外部动力，热能传输效率高，节能性强；

（4）本发明的热量传输通道与通风竖井协同设计，利用通风竖井的空间布置热量传输通道基本不增加土建工程量，且两者所发挥的功能互补，当山顶房屋需要热能时可利用热量传输通道进行热能交换，当山顶房屋不需要热能时则使用通风竖井进行热能释放，运营模式调整灵活。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例1提供的洞库式数据中心组合式生态建筑群的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的洞库式数据中心组合式生态建筑群的结构示意图；

图3为横向数据中心洞室的俯视图；

图4为山顶建筑物的俯视图；

图5为第一热量交换机和第二热量交换机热量传送通道示意图；

图6为第一热量交换机管道布置图；

图7为横向数据中心洞室风循环系统横断面图；

图8为山顶建筑物为温室或桑拿房时第二热量交换机管道布置图；

图9为山顶建筑物为淋浴房时第二热量交换机管道布置图。

图中：1、纵向联络通道；2、横向数据中心洞室；3、折线型通风竖井；4、竖井连通道；5、存放室；6、山顶建筑物；7、立柱外饰面；8、第一热量交换机；9、第二热量交换机；10、热量传输通道；10.1、热风上升通道；10.2、冷风下沉通道；11、第一热能收发管道；11.1、热风输送管；11.2、冷风输送管；12.3、热水输送管；12.4、冷水泵吸管；12、第二热能收发管道；13、顶棚吸风机；14、侧立式送风机；15、暖气送风机；16、吸风机；17、淋雨喷头；18、蓄水池。

具体实施方式

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的部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种洞库式数据中心组合式生态建筑群，包括纵向联络通道1、横向数据中心洞室2、折线型通风竖井3、竖井连通道4和山顶建筑物6，横向数据中心洞室2有序布置在纵向联络通道1的两侧，折线型通风竖井3下端通过竖井连通道4与横向数据中心洞室2相连接，上端与山顶建筑物6相连。

所述的折线型通风竖井3设有多个能提高竖井空中火力打击性能的结构拐角。

具体地，所述的折线型通风竖井3包括从下至上依次相连通的山体内部竖井直线段3.1、基坑内竖井折线段3.2和建筑物竖井立柱段3.3。所述基坑内竖井折线段3.2为利用在接近山顶地面位置开挖的基坑而设计的拐角结构，其施工便携性高，且可有效增加通风竖井的抗打击性能。所述建筑物竖井立柱段3.3的结构进行适当加强，以作为山顶建筑物6的承重受力结构，在建筑物竖井立柱段3.3外侧设置有立柱外饰面7，使所述建筑物竖井立柱段3.3可作为立柱融入山顶构筑物中，可有效增加通风竖井的抗打击性和隐蔽性。

所述的山顶建筑物6为由桑拿房、澡堂等构建的大型度假中心或其他热量需求量较大的建筑物。

实施例2

如图2-9所示，在实施例1的基础上，本实施例提供的一种洞库式数据中心组合式生态建筑群，还包括用于实现横向数据中心洞室2内热量回收的热量交换装置，所述热量交换装置设置在折线型通风竖井3内。

具体地，所述热量交换装置包括第一热量交换机8、第二热量交换机9、热量传输通道10、第一热能收发管道11、第二热能收发管道12及填充在各管道内的热交换介质。第一热量交换机8和第二热量交换机9通过热量传输通道10相互连接，第一热量交换机8设置在折线型通风竖井3下端且与延伸至横向数据中心洞室2内的第一热能收发管道11连接，第二热量交换机9设置在折线型通风竖井3上端且与设置在山顶建筑物6内的第二热能收发管道12连接。其工作模式为：第一热量交换机8通过第一热能收发管道11吸收横向数据中心洞室2内的热量，经过热量传输通道10传送至第二热量交换机9时气体释放热量，通过第二热能收发管道12为山顶建筑物6内供热。

在折线型通风竖井3下端远离横向数据中心洞室2一侧设有存放室5，存放室5设置在远离横向数据中心洞室2一侧并与竖井连通道4设置位置呈180度，第一热量交换机8设置在存放室5内。设置存放室5可防止第一热量交换机存放室5的存放侵占正常的通风排烟通道。

所述热交换介质宜选择比热容相对较大的气体，比如二氧化碳、氧化亚氮等。

所述的热量传输通道10包括热风上升通道10.1和冷风下沉通道10.2。所述的第一热量交换机8和第二热量交换机9通过热风上升通道10.1和冷风下沉通道10.2相互串联。其中第一热量交换机8与第一热能收发管道11相连，通过第一热能收发管道11吸收横向数据中心洞室2中气体的热能，进而将从冷风下沉通道10.2流入的低温气体加热为高温气体，其后高温气体沿着热风上升通道10.1向上流动；第二热量交换机9吸收热风上升通道10.1流入的高温气体，吸收其热量后将其转化为低温气体，进而通过冷风下沉通道10.2向下流动；第二热量交换机9吸收的热量通过与其连接的山顶建筑物热能收发管道12向山顶建筑物6扩散，而冷风下沉通道10.2的低温气体下沉后经过第一热量交换机8再次变为高温气体，继而形成温度传递的循环回路。

所述的第一热能收发管道11包括热风输送管11.1和冷风输送管11.2，其中，热风输送管11.1一端与第一热量交换机8相连接，另一端延伸布置在横向数据中心洞室2顶部中间位置，且在热风输送管11.1的管道之间间隔设置若干顶棚吸风机13；冷风输送管11.2一端与第一热量交换机8相连接，另一端延伸布置在横向数据中心洞室2的两侧边墙，且在冷风输送管11.2的管道之间等间距布置若干侧立式送风机14。其工作模式为：顶棚吸风机13吸收聚集在横向数据中心洞室2断面顶部的热空气，并通过热风输送管11.1传输至第一热量交换机8，第一热量交换机8通过吸热处理将热空气转变为冷空气，并通过冷风输送管11.2向外传输，并通过布置在横向数据中心洞室2侧墙位置的侧立式送风机14相对均匀的扩散至横向数据中心洞室2内。

所述的第二热能收发管道12根据山顶建筑物6情况灵活设置，典型情况如下：

当山顶建筑物6为温室或桑拿房，第二热能收发管道12包括热风输送管12.1和冷风输送管12.2，其中热风输送管12.1一端与第二热量交换机9相连接，另一端布置在山顶建筑物6内，并沿热风输送管12.1的管道间断设置若干暖气送风机15；冷风输送管12.2一端与第二热量交换机9相连接，另一端布置在山顶建筑物6内，并沿冷风输送管12.2的管道间断设置若干吸风机16。其工作模式为：布置在山顶建筑物6内部的吸风机16吸收室内冷空气，并通过冷风输送管12.2传输至第二热量交换机9，冷风经过加热变为热风后再从热风输送管12.1内输出，并继而通过暖气送风机15扩散至山顶建筑物6。

当山顶建筑物6为淋浴房，第二热能收发管道12包括热水输送管12.3和冷水泵吸管12.4，其中热水输送管12.3一端与第二热量交换机9相连接，另一端布置在山顶建筑物6内，并沿管道间断设置淋雨喷头17；冷水泵吸管12.4一端与第二热量交换机9相连接，另一端放置在蓄水池18内。其工作模式为：冷水泵吸管12.4从蓄水池18内吸取冷水进入第二热量交换机9，冷水经过加热后再从热水输送管12.3内输出，并继而通过淋雨喷头17为洗浴提供热水。

具体实施过程

施工模块：

s1、按多隧洞同步施工方式修建纵向联络通道1和横向数据中心洞室2；并修建竖井连通道4和第一热量交换机存放室5；

s2、开挖山顶建筑物6基坑，进而修建折线型通风竖井3，保证山体内部竖井直线段3.1底部通过竖井连通道4与横向数据中心洞室2连通，基坑内竖井折线段3.2浇筑于基坑内，建筑物竖井立柱段3.3按设计高度高于基坑；

s3、以建筑物竖井立柱段3.3为立柱，修建山顶建筑物6；

s4、在第一热量交换机存放室5内布置第一热量交换机8，在山体内部竖井直线段3.1正上方的地面上布置第二热量交换机9，并将热风上升通道10.1和冷风下沉通道10.2的两端分别连接第一热量交换机8和第二热量交换机9，形成第一热量交换机8和第二热量交换机9的串联回路；

s5、在横向数据中心洞室2）内布置第一热能收发管道11、顶棚吸风机13和侧立式送风机14，并将第一热能收发管道11与第一热量交换机8连接，形成顶棚吸风机13、热风输送管11.1、第一热量交换机8、冷风输送管11.2和侧立式送风机14的线路连接；

s6、在山顶建筑物6内布置第二热能收发管道12和其他相关设施：

当山顶建筑物6为温室或桑拿房时，第二热能收发管道12包括热风输送管12.1和冷风输送管12.2，其施工如下：在山顶建筑物6内布置热风输送管12.1、冷风输送管12.2、暖气送风机15和吸风机16，形成吸风机16、冷风输送管12.2、第二热量交换机9、热风输送管12.1和暖气送风机15的线路连接；

当山顶建筑物6为淋浴房时，第二热能收发管道12包括热水输送管12.3和冷水泵吸管12.4，其施工如下：在山顶建筑物6内布置热水输送管12.3、冷水泵吸管12.4、淋雨喷头17和蓄水池18，形成蓄水池18、冷水泵吸管12.4、第二热量交换机9、热水输送管12.3和淋雨喷头17的线路连接；

运营模块：

在正常运营状态下，横向数据中心洞室2应处于相对封闭状态，即与纵向联络通道1和折线型通风竖井3均相对封闭；

1）横向数据中心洞室2内部的计算机工作时不断产生热量，导致空气稳定上升并聚集在横向数据中心洞室2拱部，此时通过顶棚吸风机13吸收聚集在横向数据中心洞室2断面顶部的热空气，并通过热风输送管11.1传输至第一热量交换机8，第一热量交换机8通过吸热处理将热空气转变为冷空气，并通过冷风输送管11.2向外传输，并进而通过布置在横向数据中心洞室2侧墙位置的侧立式送风机14相对均匀的扩散至横向数据中心洞室2内，从而实现横向数据中心洞室2的控温调节；

2）第一热量交换机8吸收的热量通过冷风下沉通道10.2内的低温气体吸收，低温气体转变为高温气体后通过热风上升通道10.1到达第二热量交换机9；第二热量交换机9将高温气体中的热量吸收，气体温度降低后又沿着冷风下沉通道10.2下沉到第一热量交换机8，形成温度传递的循环回路；

3）当山顶建筑物6为温室或桑拿房，第二热能收发管道12包括热风输送管12.1和冷风输送管12.2时，其工作模式为：布置在山顶建筑物6内部的吸风机16吸收室内冷空气，并通过冷风输送管12.2传输至第二热量交换机9；第二热量交换机9对冷空气进行加热，其后将加热后的热风通过热风输送管12.1和暖气送风机15扩散到山顶建筑物6内部；

4）当山顶建筑物6为淋浴房，第二热能收发管道12为热水输送管12.3和冷水泵吸管12.4时，其工作模式为：冷水泵吸管12.4从蓄水池18内吸取冷水进入第二热量交换机9，冷水经过加热后再从热水输送管12.3内输出，并继而通过淋雨喷头17为洗浴提供热水。

在通风排烟状态下，打开竖井连通道4的排烟门，使横向数据中心洞室2与折线型通风竖井3连通，同时打开布置在折线型通风竖井3内部的排烟风机，将横向数据中心洞室2内部的烟气通过折线型通风竖井3快速排出。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式保密的限制，任何未脱离本发明技术方案内容、依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。