一種太空數據中心的製作方法
2023-05-19 00:23:21
專利名稱：一種太空數據中心的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據中心技術領域，特別涉及一種太空數據中心。
背景技術：
當前，隨著信息大爆炸時代的來臨，人們對信息的需求在成倍增長，用於信息處理及存儲的數據中心越來越受到人們的關注。數據中心的集成度越來越高，而其引發的高能耗、散熱難及佔地空間大等問題，都給人們帶來了很大的麻煩。數據中心是由計算機系統、通訊存儲系統、數據通訊連接、環境控制設備、監控設備和各種安全裝置組成的一整套複雜的設施。2008年美國《商業周刊》報導，一次簡單的Google搜索消耗的電能就足以使一隻11瓦的節能燈點亮15分鐘到一個小時。事實上，Google數據中心的耗電量已佔到全美國耗電量的1.5%，為此，Google公司正考慮將其數據中心移到海上，以便利用海水波浪和潮汐的發電供給數據中心使用，另一方面則可利用海水的流動來冷卻數據中心，該公司並就此方案申請了專利。然而，由於受海洋惡劣環境及空間的限制以及海水腐蝕等自身問題的制約，此數據中心的容量和使用壽命有限。因此，為了克服當前數據中心能耗大、散熱難及佔地空間大的問題，還需要一些更加有效的解決方案。
發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是:如何提供一種太空數據中心，以克服當前數據中心能耗大、散熱難及佔地空間大的問題。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供一種太空數據中心，其包括:機櫃、機房、散熱設備和太陽能發電設備；所述機櫃用於實現數據的處理、存儲和傳輸；所述機櫃設置在所述機房內部，所述機房用於為所述機櫃提供適宜的工作環境；所述散熱設備設置在所述機房的外部，用於將所述太空數據中心產生的熱量釋放到太空中；所述太陽能發電設備連接所述散熱設備，用於為所述太空數據中心供電。優選地，所述太空數據中心還包括:姿態控制設備；所述姿態控制設備連接所述太陽能發電設備，用於控制所述太陽能發電設備始終朝向太陽。優選地，所述機櫃包括:伺服器、存儲器和通訊裝置；所述伺服器用於進行數據處理；所述存儲器用於進行數據存儲；所述通訊裝置用於進行數據傳輸。優選地，所述太空數據中心包括多個獨立設置的所述機櫃。優選地，所述散熱設備包括:陽熱沉、陰熱沉、主散熱器、管體和驅動泵；所述陽熱沉設置在所述機房的朝陽面；所述陰熱沉設置在所述機房的背陽面；所述主散熱器連接所述陰熱沉；所述管體連接所述陽熱沉和陰熱沉；所述驅動泵連接所述管體，並且設置在所述機房的上表面，用於驅動所述陽熱沉、陰熱沉和管體內部的導熱工質循環流動。
優選地，所述散熱設備還包括:兩個輔散熱器；所述兩個輔散熱器對稱設置在所述機房的兩個側表面，所述兩個側表面垂直於所述機房的朝陽面。優選地，所述太陽能發電設備包括設置在所述陽熱沉上的太陽能電池板。優選地，所述太陽能發電設備還包括設置在所述陽熱沉和太陽能電池板之間的太陽能熱發電裝置。優選地，所述太空數據中心位於太陽和地球的拉格朗日點處。優選地，所述太空數據中心為太空雲計算數據中心。(三)有益效果本發明的太空數據中心，位於太空中，利用太陽能發電供給自身的用電需求，同時利用太空的低溫環境輻射散熱，有效克服了當前數據中心能耗大、散熱難及佔地空間大的問題。並且，由於其具備雲計算的條件，特別適宜作為太空雲計算數據中心。
圖1是本發明第一實施例所述的機房內部結構示意圖；圖2是本發明第一實施例所述的機房外部結構示意圖；圖3是本發明第二實施例所述的機房外部結構示意圖；圖4是本發明第三實施例所述的機房外部結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例一圖1是本發明第一實施例所述的機房內部結構示意圖；圖2是本發明第一實施例所述的機房外部結構示意圖。如圖1和圖2所示,所述太空數據中心包括:機櫃100、機房200、散熱設備、太陽能發電設備和姿態控制設備500。所述太空數據中心包括多個所述機櫃100，並且所有所述機櫃100均彼此獨立地設置在所述機房200內部。所述機櫃100包括:用於進行數據處理的伺服器，用於進行數據存儲的存儲器，以及用於進行數據傳輸的通訊裝置。所述機櫃100是整個所述太空數據中心耗能和產熱最多的部件。所述機房200是用於容納所述機櫃100的矩形殼體，其在溫度、溼度、壓力等傳感器的監控下，為所述機櫃100提供適宜的工作環境。所述散熱設備包括:陽熱沉301、陰熱沉302、主散熱器303、管體304和驅動泵305。所述陽熱沉301設置在所述機房200的朝陽面(朝向太陽的一面)；所述陰熱沉302設置在所述機房200的背陽面(背向太陽的一面)。所述陽熱沉301和陰熱沉302均是直接與所述機房200接觸的導熱塊，其具有較高的導熱性並能承受較高的溫度，其材料可以是銅、金、銀等金屬材料，也可以是石墨、金剛石、碳納米管、矽等非金屬材料。所述主散熱器303連接所述陰熱沉302，即設置在所述機房200的背陽面，便於散熱。所述主散熱器303可以採用翅片散熱器或者板式散熱器等。
所述管體304包括設置在所述機房200上部的彎頭和設置在所述機房200下部的接管。所述彎頭在上部連通所述陽熱沉301和陰熱沉302內部的通孔，所述接管在下部連通所述陽熱沉301和陰熱沉302內部的通孔，以使導熱工質在所述陽熱沉301、陰熱沉302和管體304內部沿散熱迴路循環流動。所述導熱工質一般採用低熔點的液態金屬，比如水銀、鎵銦合金、鎵銦錫合金等。所述驅動泵305連接所述彎頭，並且設置在所述機房200的上表面，用於驅動所述陽熱沉301,陰熱沉302及管體304內部的導熱工質循環流動。所述驅動泵305應該與所述導熱工質相匹配，可以採用機械泵、電磁泵，以及電潤溼泵等。所述散熱設備的工作原理如下:所述機櫃100產生的熱量通過所述機房200傳導至所述陽熱沉301和陰熱沉302 ;所述陰熱沉302上的熱量通過所述主散熱器303直接釋放到太空中；所述陽熱沉301上的熱量通過所述導熱工質傳導至所述陰熱沉302上，進而通過所述主散熱器303釋放到太空中。由於宇宙背景溫度很低(如4K)，這種直接向太空排散熱量的輻射冷卻方式效率很高，無需如地面散熱系統那樣必須藉助高速運轉的風扇降溫，因而所述散熱設備更加緊湊，運行更穩定可靠，並可確保所述太空數據中心始終處於合適的工作溫度範圍。所述太陽能發電設備採用太陽能電池板401，其設置在所述陽熱沉301上，用於接收太陽光發電，以供給所述太空數據中心的所有用電需求。所述姿態控制器500成對設置在所述太陽能電池板的兩側，其與所述太陽能電池板401轉動連接，用於控制所述太陽能電池板401始終朝向太陽，同時所述主散熱器303始終背向太陽。從而，使所述太陽能電池板401最大限度的接收太陽光發電，使所述主散熱器303最高效地散熱。所述太空數據中心通過太空運載工具進入太空，與地球同步運行，長期位於太陽和地球的拉格朗日點處。地球大氣層外由於沒有大氣吸收、晝夜交替和雲層遮擋，因此在相同時間內，太空太陽能發電設備的發電量將是地球上相同面積太陽能發電設備產能的20倍。這就意味著在距地球3.6萬公裡的同步軌道上，每平方公裡面朝太陽的衛星都能不間斷地接收到1360瓦的太陽能；另一方面，太空中的溫度很低，可達攝氏零下200度以下，有的甚至在4K附近，如此低的溫度使得高效的輻射散熱極易實現。正是由於這些獨特因素，本實施例所述太空數據中心能自給自足運行，一方面就地獲取太陽能，另一反面可將所產生熱量高效地排散到太空中，這是地面數據中心所難以實現的。同時，由於太空數據中心的所有設備均放置在太空中，所以不會存在佔據地球空間的問題；並且，其高效的數據處理能力和海量的分布式存儲的特點，符合現代雲計算的特點，因此，所述太空數據中心可以成為具有廣泛應用前景的太空雲計算數據中心。實施例二圖3是本發明第二實施例所述的機房外部結構示意圖。如圖3所示，本實施例所述太空數據中心與實施例一所述太空數據中心基本相同，其不同之處僅在於，所述太陽能發電設備還增設了太陽能熱發電裝置402。所述太陽能熱發電裝置402設置在所述陽熱沉301和太陽能電池板401之間。通過設置所述太陽能熱發電裝置402，可以在將所述太空數據中心產生的熱量釋放到太空中之前，進行再次利用，即由所述太陽能熱發電裝置402利用該部分熱量進行發電，以供給所述太空數據中心的用電需求。對於那些未被所述太陽能熱發電裝置402利用的熱量繼續通過所述散熱設備釋放到太空中。實施例三圖4是本發明第三實施例所述的機房外部結構示意圖。如圖4所述，本實施例所述太空數據中心與實施例二所述太空數據中心基本相同，其不同之處僅在於，所述散熱設備還增設了兩個輔散熱器306。所述兩個輔散熱器306對稱設置在所述機房200的兩個側表面，所述兩個側表面垂直於所述機房的朝陽面。通過增設所述兩個輔散熱器306，可以進一步提高所述散熱設備的散熱效率，保證所述太空數據中心安全運行。本發明實施例所述太空數據中心，位於太空中，利用太陽能發電供給自身的用電需求，同時利用太空的低溫環境輻射散熱，有效克服了當前數據中心能耗大、散熱難及佔地空間大的問題。並且，由於其具備雲計算的條件，特別適宜作為太空雲計算數據中心。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種太空數據中心，其特徵在於，包括:機櫃、機房、散熱設備和太陽能發電設備；所述機櫃用於實現數據的處理、存儲和傳輸；所述機櫃設置在所述機房內部，所述機房用於為所述機櫃提供適宜的工作環境；所述散熱設備設置在所述機房的外部，用於將所述太空數據中心產生的熱量釋放到太空中；所述太陽能發電設備連接所述散熱設備，用於為所述太空數據中心供電。
2.如權利要求1所述的太空數據中心，其特徵在於，所述太空數據中心還包括:姿態控制設備；所述姿態控制設備連接所述太陽能發電設備，用於控制所述太陽能發電設備始終朝向太陽。
3.如權利要求1所述的太空數據中心，其特徵在於，所述機櫃包括:伺服器、存儲器和通訊裝置；所述伺服器用於進行數據處理；所述存儲器用於進行數據存儲；所述通訊裝置用於進行數據傳輸。
4.如權利要求1所述的太空數據中心，其特徵在於，所述太空數據中心包括多個獨立設置的所述機櫃。
5.如權利要求1所述的太空數據中心，其特徵在於，所述散熱設備包括:陽熱沉、陰熱沉、主散熱器、管體和驅動泵；所述陽熱沉設置在所述機房的朝陽面；所述陰熱沉設置在所述機房的背陽面；所述主散熱器連接所述陰熱沉；所述管體連接所述陽熱沉和陰熱沉；所述驅動泵連接所述管體，並且設置在所述機房的上表面，用於驅動所述陽熱沉、陰熱沉和管體內部的導熱工質循環流動。
6.如權利要求1所述的太空數據中心，其特徵在於，所述散熱設備還包括:兩個輔散熱器；所述兩個輔散熱器對稱設置在所述機房的兩個側表面，所述兩個側表面垂直於所述機房的朝陽面。
7.如權利要求5所述的太空數據中心，其特徵在於，所述太陽能發電設備包括設置在所述陽熱沉上的太陽能電池板。
8.如權利要求7所述的太空數據中心，其特徵在於，所述太陽能發電設備還包括設置在所述陽熱沉和太陽能電池板之間的太陽能熱發電裝置。
9.如權利要求1所述的太空數據中心，其特徵在於，所述太空數據中心位於太陽和地球的拉格朗日點處。
10.如權利要求1至9之一所述的太空數據中心，其特徵在於，所述太空數據中心為太空雲計算數據中心。
全文摘要
本發明公開了一種太空數據中心，涉及數據中心技術領域。所述太空數據中心包括機櫃、機房、散熱設備和太陽能發電設備；所述機櫃用於實現數據的處理、存儲和傳輸；所述機櫃設置在所述機房內部，所述機房用於為所述機櫃提供適宜的工作環境；所述散熱設備設置在所述機房的外部，用於將所述太空數據中心產生的熱量釋放到太空中；所述太陽能發電設備連接所述散熱設備，用於為所述太空數據中心供電。所述太空數據中心，位於太空中，利用太陽能發電供給自身的用電需求，同時利用太空的低溫環境輻射散熱，有效克服了當前數據中心能耗大、散熱難及佔地空間大的問題。並且，由於其具備雲計算的條件，特別適宜作為太空雲計算數據中心。
文檔編號G06F1/16GK103186179SQ20111045245
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者劉靜, 代丹 申請人:中國科學院理化技術研究所