УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ В ПРИБОРНЫХ И СЕТЕВЫХ ШКАФАХ Российский патент 2008 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к устройству для охлаждения электронных модулей в приборных и сетевых шкафах, в частности серверных шкафах, в установочном помещении, согласно ограничительной части п.1 формулы.

Из DE 19515121 С2 известна конструкция корпуса для устанавливаемых под открытым небом электрических и/или электронных приборов. Открытая конструкция корпуса состоит из внутреннего и расположенного на расстоянии от него внешнего шкафов. Расположенный со стороны пола во внешнем шкафу вентилятор охлаждающего воздуха всасывает поток охлаждающего воздуха из окружающего пространства во внешний шкаф, имеющий верхние выходные отверстия. Воздушный теплообменник во внутреннем шкафу, к которому охлаждающий воздух подается из внешнего шкафа, и циркуляционные вентиляторы обеспечивают направляемый в контуре внутренний воздушный поток. Кроме того, электрические и электронные приборы расположены на радиаторах, которые установлены в проемах стенок внутреннего шкафа и связаны с его внутренним пространством.

В DE 10210418 А1 описан распределительный шкаф с выполненным в виде задней стенки охлаждающим устройством, которое содержит воздушно-водяной теплообменник и вентилятор. Частичные потоки теплого воздуха из внутреннего пространства распределительного шкафа всасываются и в виде охлаждающего воздуха через расположенный под внутренним пространством вентиляционный канал и воздухоподпорную камеру на передней стороне подается к внутреннему пространству шкафа.

Модульная система распределительного шкафа в DE 19825602 С2 снабжена комплектом дверей, содержащих соответственно, по меньшей мере, один вентилятор и выполненных с возможностью замены и для размещения охлаждающего модуля, например компрессорного охлаждающего прибора, воздушно-воздушного теплообменника или воздушно-водяного теплообменника в соответствии с требованиями.

Из DE 202004006552.5 U1 известен приборно-сетевой шкаф, в частности серверный шкаф, с расположенными во внутреннем пространстве электронными модулями, в частности серверами, и расположенным в нижней части шкафа воздушно-водяным теплообменником, который присоединен к системе холодного водоснабжения здания.

За счет воздуховода с воздушными путями одинаковой длины и, тем самым, одинаковыми аэродинамическими сопротивлениями для отдельных модулей и за счет воздушно-технического разделения между холодным приточным воздухом и нагретым вытяжным воздухом холодный приточный воздух может подаваться к отдельным модулям почти с одинаковой температурой. Отвод тепла потерь от электронных модулей, размещенных в корпусе с вентилятором, происходит посредством замкнутого контура охлаждающего воздуха, который содержит проходящий по расположению электронных модулей, в частности передний, приточный канал для охлажденного в воздушно-водяном теплообменнике со стороны пола приточного воздуха и вытяжной канал, который за электронными модулями имеет первый участок для восходящего и второй участок для нисходящего потоков вытяжного воздуха, расположенный в задней двери шкафа. Отклонение потока вытяжного воздуха происходит с помощью вентиляторов в верхней части задней двери, причем предпочтительно в задней двери предусмотрены правый и левый поднимающиеся вытяжные каналы, по которым вытяжной воздух подается к воздушно-водяному теплообменнику.

Из US 6819563 В1 известен устанавливаемый в помещении приборный шкаф для расположенных друг над другом и снабженных вентилятором электронных приборов или элементов. У этого закрытого приборного шкафа для охлаждения электронных элементов подается кондиционированный воздух помещения. Этот воздух помещения посредством расположенного в приборном шкафу входного теплообменника, к которому подается охлаждающая вода, охлаждается, после чего он поступает в установленные друг над другом электронные приборы и возвращается в виде нагретого вытяжного воздуха в установочное помещение. Дополнительно в приборном шкафу может быть расположен выходной теплообменник, который охлаждает нагретый вытяжной воздух, прежде чем он будет отдан окружающему воздуху.

У приборного шкафа из US 2004/0100770 А1 тепло потерь от установленных друг над другом электронных элементов отводится с помощью вентиляторов и комбинированного воздушно-жидкостного охлаждения. По меньшей мере, на одной стороне шкафа в особом корпусе смонтированы воздушно-жидкостный теплообменник и вентиляторы, связанные с монтажным пространством. Как альтернатива в качестве передней и задней дверей могут быть расположены воздушно-жидкостные теплообменные блоки. Замкнутый контур охлаждающего воздуха обеспечивается за счет выполнения подающей и отводящей камер в дверях, а также соединительной камеры под и/или над штабелем, причем в подающей и отводящей камерах могут быть расположены дополнительные вентиляторы. Для доступа к монтажному пространству и электронным элементам и приборам теплообменные двери могут быть сочленены с корпусом шкафа.

В DE 10210417 В4 описано устройство для охлаждения распределительного шкафа, у которого тепло потерь от расположенных друг над другом, вырабатывающих тепло встроенных элементов отводится с помощью теплообменной задней стенки или задней стенки теплообменного шкафа, а также потока охлаждающего воздуха центральной системы охлаждения. Поток охлаждающего воздуха центральной системы охлаждения поступает из двойного пола под распределительным шкафом в выполненную, в частности, с передней стороны приточную шахту, а нагретый вытяжной воздух охлаждается с помощью подключенных вентиляторов в теплообменной задней стенке или задней стенке теплообменного шкафа и либо возвращается в двойной пол под распределительным шкафом, либо отдается окружающему распределительный шкаф воздуху. Центральная система охлаждения снабжает как окружающий распределительный шкаф воздух, так и двойной пол и, тем самым, внутреннее пространство распределительного шкафа охлаждающим воздухом, поэтому требуется относительно сложное регулирование для достижения соответственно необходимой охлаждающей мощности.

Из WO 01/77099 А2 и US 2001/0042616 A1 известна система охлаждения для приборных и сетевых шкафов, которая гибко и эффективно должна отводить тепло потерь от силовых, плотно упакованных электронных модулей в большом числе шкафов, установленных в ряд в установочном помещении. Система охлаждения должна дополнять и более экономично осуществлять кондиционирование помещения за счет подачи нагретого в шкафу вытяжного воздуха посредством вентиляторов к воздушно-жидкостному теплообменнику, охлаждения до комнатной температуры и отдачи окружающему воздуху. Вентиляторы и теплообменник размещены в дополнительном корпусе, закрепляемом на задней стороне шкафа. Вытяжной воздух из шкафа поступает через отверстие в задней стенке шкафа или задней двери шкафа и соответствующее отверстие в прилегающем корпусе теплообменника и вентиляторов во внутреннее пространство этого корпуса, направляется при этом через расположенный близко к отверстию корпуса воздушно-жидкостный теплообменник посредством расположенных за ним вентиляторов и через внешнюю стенку корпуса отдается в окружающее пространство.

Согласно техническому паспорту заявителя WO 01/77099 А2 и US 2001/0042616 А1, фирма «Либерт», США, Коламбус, шт.Огайо, 43229: RackCooler, System Configuration Guide, Drawing Number 171439, Rev. 07, 6/12/2002, стр.1-8 и соответствующей инструкции Installation Manual, SL-16810 (9/01), стр.1-10, так называемый "RackCooler", т.е. корпусной блок с воздушно-водяным теплообменником и расположенными друг над другом вентиляторами, закрепляют с внешней стороны на задней двери шкафов, и охлаждающая вода, которая отдает поглощенное тепло потерь за пределы установочного помещения, подается к каждому RackCooler через уложенную на полу систему труб и соединительные шланги между этой системой труб и каждым RackCooler. Недостатками этого дооборудования существующих дверей является время простоя системы при дооборудовании, возможные перегрузки имеющихся запорных и шарнирных элементов, меньшая производительность по отношению к потребности в помещении из-за ограничения имеющихся в распоряжении для охлаждения пространств вследствие принятия во внимание имеющихся запорного и шарнирного устройств и относительно маленький угол открывания дооборудованной двери.

Соединительные шланги, доходящие от мест присоединения со стороны пола до присоединений к каждому RackCooler, должны быть выполнены относительно гибкими из-за расположения RackCooler на задних дверях и должны следовать за движением поворота дверей. С этим связаны те недостатки, что соединительные шланги обладают лишь недостаточной механической стабильностью и прочностью, а, кроме того, не имеют требуемой газонепроницаемости, так что из-за диффузии газа может возникнуть коррозия труб теплообменника.

В основе изобретения лежит задача создания устройства для охлаждения электронных модулей в приборных и сетевых шкафах, в частности рядах шкафов, в установочном помещении, которое при простой конструкции и стабильном выполнении обеспечивало бы требуемую доступность к монтажному пространству и чрезвычайно эффективный отвод тепла потерь от электронных модулей.

Согласно изобретению, эта задача решается посредством признаков п.1 формулы. Целесообразные и предпочтительные варианты приведены в зависимых пунктах и описании фигур.

Основную идею изобретения можно усматривать в выполнении заднего охлаждающего устройства с воздушно-жидкостным теплообменником и вентиляторами таким образом, что могут отпасть движение поворота теплообменника или теплообменного блока и, тем самым, необходимость гибких соединительных шлангов и одновременно обеспечена зона доступа с задней стороны двери.

Согласно изобретению, устройство с воздушно-жидкостным теплообменником, в частности воздушно-водяным теплообменником, присоединенным к системе холодного водоснабжения здания и отводящим тепло потерь наружу монтажного пространства шкафа, конструктивно отделяют от вентиляторного устройства, которое подает к воздушно-жидкостному теплообменнику вытяжной воздух электронных модулей шкафа. Согласно изобретению, вентиляторы интегрированы в дверь и преимущественно в заднюю дверь шкафа. Выполненная подобным образом вентиляторная дверь проходит предпочтительно по всей высоте шкафа, по меньшей мере, по высоте монтажного пространства для электронных модулей, например серверов, и обеспечивает доступ к серверам также с задней стороны. Подобный доступ с задней стороны особенно предпочтителен при расположении серверов-лезвий, которые, как правило, размещены в штабеле с возможностью извлечения не вперед, а назад.

Согласно изобретению, воздушно-жидкостный теплообменник неподвижно расположен, будучи конструктивно отделен от вентиляторной двери, на задней стороне шкафа, закрывая оставшийся участок задней стороны шкафа, т.е., по меньшей мере, участок, не закрытый вентиляторной дверью.

Преимущество неподвижного, целесообразно демонтируемого расположения воздушно-жидкостного теплообменника с продольной стороны и преимущественно вертикально рядом с вентиляторной дверью с примыканием к ней и соединением преимущественно посредством петель состоит в том, что жесткие трубы для соединения проложенной под полом системы труб для охлаждающей жидкости могут быть расположены с любым воздушно-жидкостным теплообменником шкафа. Не требуется использовать гибкие соединительные шланги, поскольку воздушно-жидкостный теплообменник закреплен на задней стороне шкафа неподвижно и без возможности поворота. Жесткие трубы могут быть изготовлены из герметичного к диффузии газа материала, известного, в принципе, из техники отопления. За счет того, что диффузия газа в зоне соединительных труб исключена, не возникает или возникает лишь значительно уменьшенная опасность коррозии в зоне теплообменника. С этим связан более длительный срок службы.

Предпочтительно, что вентиляторная дверь и примыкающий с продольной стороны воздушно-жидкостный теплообменник выполнены в виде блока для дооборудования и могут заменить традиционную заднюю стенку шкафа или его заднюю дверь, если возникнет необходимость существенно более эффективного отвода тепла потерь.

Возможное дооборудование открывает, кроме того, предпочтительную возможность с относительно низкими инвестиционными и эксплуатационными расходами на высокопроизводительное охлаждение, в частности в коммерческих вычислительных центрах с числом шкафов до 100, снабдить отдельные шкафы целенаправленно вентиляторной дверью, согласно изобретению, и примыкающим неподвижно расположенным воздушно-жидкостным теплообменником. За счет этого можно оптимизировать оснащение шкафов и загруженность помещения подобными шкафами при одновременном снижении расходов на кондиционирование помещения.

Целесообразно в вентиляторной двери с равными промежутками и, в частности друг над другом, расположены вентиляторы, преимущественно центробежные вентиляторы, которые непосредственно или косвенно закреплены на внутренней и внешней сторонах корпусообразной вентиляторной двери. На внутренней стороне вентиляторной двери выполнены соответствующие отверстия для отвода вытяжного воздуха из монтажного пространства шкафа, и после отклонения примерно на 90° воздух попадает через воздухопроницаемую, по меньшей мере, местами соединительную сторону вентиляторной двери в примыкающий воздушно-жидкостный теплообменник. Входная сторона корпуса теплообменника может быть выполнена воздухопроницаемой или перфорированной целесообразно так же, как и соединительная сторона вентиляторной двери, а параллельная воздухопроницаемая выходная сторона корпуса теплообменника обеспечивает выход охлажденного воздуха в окружающее шкаф пространство.

Подача охлаждающего воздуха из окружающего шкафы пространства в монтажное пространство происходит, как правило, в зоне передней двери шкафа, и расположенные, в частности, штабелем электронные модули могут содержать соответственно один вентилятор в своих корпусах.

Вентиляторная дверь сочленена с теплообменником целесообразно посредством петель и может поворачиваться из закрытого положения в открытое. Особенно предпочтительно открытое на 180° положение, поскольку оно обеспечивает предпочтительный доступ к электронным модулям и зоне кабельной разводки на задней стороне шкафа. Целесообразно в зоне задней стороны шкафа и/или примыкающей вентиляторной двери, а также между вентиляторной дверью и корпусом теплообменника расположены соответствующие уплотнения, чтобы в рабочем положении, т.е. при закрытой вентиляторной двери, обеспечить эффективный отвод нагретого вытяжного воздуха, его охлаждение и отдачу окружающему воздуху.

Предпочтительно, что вентиляторная дверь и/или воздушно-жидкостный теплообменник могут быть выполнены для разных по ширине шкафов и разных по ширине зон доступа с задней стороны. Для шкафов шириной около 750 мм и с теплообменным блоком шириной около 210 мм за счет выступающего вбок расположения теплообменника может быть достигнута зона доступа шириной около 665 мм. Если, примыкая к запорной стороне вентиляторной двери, внешняя сторона вентиляторной двери выполнена скошенной, то обеспечивается предпочтительное поворотное движение задней вентиляторной двери соседнего шкафа.

Предпочтительно далее, что для шкафа, имеющего ширину, например, 600 мм и предусмотренного предпочтительно для серверов-лезвий, такой же теплообменный блок может быть закреплен на задней стороне шкафа и, в частности, с совпадением с одной боковой стенкой. Вентиляторная дверь имеет тогда меньшую ширину, например 350-400 мм, которой, однако, достаточно для приведения в действие серверов-лезвий с задней стороны. Вентиляторная дверь может быть сочленена с теплообменником посредством петель на внешней стенке и посредством вертикальной оси поворота поворачиваться на 180° в открытое положение. Расположенные друг над другом вентиляторы закреплены в зоне, например, соплообразных вводных отверстий на внутренней стороне двери и доходят предпочтительно до внешней стенки вентиляторной двери, причем здесь может быть предусмотрен распорный держатель. Запорное устройство вентиляторной двери целесообразно согласовано с ее выполнением и предусмотрено на противоположной стороне теплообменника запорной стороне вентиляторной двери.

В рамках изобретения предусмотрены другие варианты расположения неподвижно закрепленного воздушно-жидкостного теплообменника и выполненного в виде вентиляторной двери вентиляторного устройства. Например, вентиляторная дверь может быть сочленена с задней стенкой шкафа на своей противоположной теплообменнику стороне. Запорная сторона двери была бы тогда на стороне теплообменника. Преимущества подобного выполнения состоят в том, что вентиляторная дверь не должна удерживаться теплообменным блоком, а нагрузки распределяются по дооборудуемому шкафу симметрично. Далее можно ожидать, что герметизация в месте соединения вентиляторной двери и теплообменного модуля может быть осуществлена лучше за счет того, что герметичность при ослаблении натяжения уплотнения не зависит от угла вращения, а, кроме того, на давление прижима можно повлиять посредством запорного устройства. Далее предпочтительно, что при подобном конструктивном выполнении свободное проходное сечение между вентиляторной дверью и теплообменным блоком может быть выполнено бульшим, что связано с меньшими потерями давления.

В одной модификации шарнирный механизм вентиляторной двери может быть расположен на дополнительной конструкции, так что ось поворота расположена на расстоянии от задней стороны шкафа. За счет того, что центр вращения вентиляторной двери установлен на расстоянии от задней стороны шкафа, возникают большие степени свободы в отношении угла открывания вентиляторной двери.

В одном усовершенствовании изобретения может быть предусмотрено, что теплообменник расположен неподвижно, однако его корпус, по меньшей мере, частично выполнен с возможностью поворота. Этим можно избежать недостатков поворотного расположения теплообменника. В то же время теплообменный модуль может быть снабжен теплообменной дверью, которая сочленена с вертикальной осью поворота и обеспечивает доступ к теплообменнику. Разделительная плоскость между вентиляторной и теплообменной дверями определяется расположением и занимаемой вентиляторами и теплообменником площадью. За счет того, что обе двери выполнены с возможностью поворота вокруг боковых и противоположных осей вращения, может быть осуществлена предпочтительная герметизация в зоне граничащих между собой разделительной и уплотнительной плоскостей. Кроме того, возможен предпочтительный больший доступ к шкафу с задней стороны, когда обе двери открыты.

Неподвижное расположение, по меньшей мере, одного теплообменника и поворотная вентиляторная дверь могут быть достигнуты в другом варианте за счет того, что задняя сторона шкафа содержит две створки и в каждой створке находятся вентиляторы и один теплообменник. Каждый теплообменник расположен при этом, согласно изобретению, неподвижно, а каждая дверь или створка с вентиляторами, например двумя, сочленена с возможностью поворота вокруг оси, например в зоне теплообменника. Также этот конструктивный вариант обеспечивает хороший доступ к шкафу. Кроме того, в запасе имеется то, что разделительная плоскость между створками свободна, так что вентиляторы могут воздействовать на оба теплообменника. Достигается равномерный теплоотвод на задней стороне расположенных электронных модулей при открытых дверях.

В одном варианте, по меньшей мере, один теплообменник и вентиляторы могут быть расположены в одной створке, которая закрывает, в основном, всю заднюю сторону шкафа. Теплообменник неподвижно закреплен, а вентиляторная дверь расположена с возможностью поворота вокруг продольной оси. Существенными дополнительными преимуществами этого расположения являются хороший доступ с задней стороны шкафа и охлаждающая способность даже при открытых дверях.

Охлаждающее устройство, согласно изобретению, предусмотрено предпочтительно для ведения воздуха, при котором вытяжной воздух поступает из монтажного пространства шкафа в вентиляторную дверь, а затем в неподвижно установленный теплообменник. В рамках изобретения поток вытяжного воздуха из шкафа направляют сначала через теплообменник, а затем через вентиляторную дверь отдают в окружающее пространство.

Одно предпочтительное эстетическое общее впечатление возникает тогда, когда корпус теплообменника и вентиляторная дверь, по меньшей мере, в зоне вентиляторного устройства имеют почти одинаковую глубину.

Существенными преимуществами охлаждающего устройства, согласно изобретению, являются возможность дооборудования и обеспечиваемое жестким закреплением теплообменного блока использование газонепроницаемых и жестких соединительных труб для охлаждающей среды.

Благодаря неподвижному расположению теплообменника существует, кроме того, предпочтительная возможность жесткого выполнения места сопряжения с различными конструкциями шкафа, например посредством резьбовых соединений, а необходимые для поворотного движения подвижной части, в частности вентиляторной двери, петли, вращательные опоры могут быть выполнены для всех видов и размеров шкафов унифицированными. Это существенно упрощает дооборудование имеющихся приборных и сетевых шкафов.

Изобретение более подробно описано ниже с помощью чертежа, на котором изображают:

- фиг.1: вид задней стороны приборно-сетевого шкафа с устройством, согласно изобретению;

- фиг.2: продольный разрез по линии II-II приборно-сетевого шкафа из фиг.4;

- фиг.3: продольный разрез по линии III-III приборно-сетевого шкафа из фиг.4;

- фиг.4: сечение устройства, согласно изобретению, и зоны задней стороны приборно-сетевого шкафа из фиг.1 в закрытом положении;

- фиг.5: сечение аналогично фиг.4, однако в открытом положении устройства, согласно изобретению;

- фиг.6: вид задней стороны приборно-сетевого шкафа с альтернативным устройством, согласно изобретению;

- фиг.7: сечение устройства, согласно изобретению, и зоны задней стороны приборно-сетевого шкафа из фиг.6 в закрытом положении;

- фиг.8: сечение аналогично фиг.7, однако в открытом положении устройства, согласно изобретению;

- фиг.9-13: в сильно схематичном виде альтернативные выполнения устройства, согласно изобретению.

На фиг.1-5 изображен шкаф 1, в частности серверный шкаф, с охлаждающим устройством, согласно изобретению, на его задней стороне. Для охлаждения расположенных в монтажном пространстве 3 для электронных модулей, в частности для расположенных штабелем серверов (не показаны), в зоне задней стороны шкафа расположены вентиляторная дверь 6 и воздушно-жидкостный теплообменник 7, которые, примыкая друг к друга на продольных сторонах и проходя по всей высоте шкафа, заменяют традиционную заднюю стенку или заднюю дверь.

Вентиляторная дверь 6 содержит в этом примере четыре расположенных друг над другом вентилятора 5 (фиг.2), которые проходят от внутренней стороны 16 до внешней стороны 18 вентиляторной двери 6, всасывают вытяжной воздух 10 из монтажного пространства 3 шкафа 2 через отверстия 17 во внутренней стороне 16 и отклоняют его примерно на 90° (фиг.4). Вытяжной воздух 10 поступает за счет этого в вытяжное пространство 15 вентиляторной двери 6, образованное внутренней 16 и внешней 18 сторонами, а также запорной 19 и соединительной 20 сторонами. На запорной стороне 19 предусмотрено запорное устройство 29, с помощью которого вентиляторная дверь 6 может быть закрыта в изображенном на фиг.4 рабочем положении. Вытяжное пространство 15 вентиляторной двери 6 связано через герметизированную и, по меньшей мере, местами воздухопроницаемую или выполненную перфорированной соединительную сторону 20 с воздушно-жидкостным теплообменником 7, причем выполненная воздухопроницаемой или перфорированной входная сторона 21 корпуса 11 теплообменника граничит непосредственно с соединительной стороной 20 вентиляторной двери 6 (фиг.4). Поступающий в теплообменник 7 вытяжной воздух 10 нагревается и через выходную сторону 22, выполненную параллельно входной стороне 21, отдается в виде охлажденного вытяжного воздуха 30 в окружающий воздух установочного помещения для шкафов 2, преимущественно с окружающей температурой.

За счет того, что вентиляторы 5 расположены с равным удалением друг от друга и проходят по всей высоте шкафа или монтажного пространства 3 (фиг.2), обеспечивает эффективный и согласуемый с соответствующими требованиями нагрев вытяжного воздуха. Воздушно-жидкостный теплообменник 7, который в этом примере представляет собой пластинчатый теплообменник и содержит трубчато-пластинчатый пакет 12 из вертикально ориентированных труб 13, например медных, и охлаждающих пластин, обеспечивает за счет присоединения к системе холодного водоснабжения здания отвод тепла потерь наружу монтажного пространства шкафа.

Поскольку теплообменник 7 своим корпусом 11 расположен в зоне задней стороны шкафа 2 неподвижно, однако с возможностью демонтажа, и не включен в процесс поворотного движения вентиляторной двери 6, могут использоваться жесткие соединительные трубы между теплообменником 7 и системой холодного водоснабжения здания (не показана). Подобные жесткие соединительные трубы выполнены газонепроницаемыми и препятствуют коррозии труб 13, неизбежной, как правило, у гибких соединительных шлангов, необходимых для расположенных с возможностью поворота теплообменников.

Сочленение вентиляторной двери 6 с неподвижно расположенным воздушно-жидкостным теплообменником 7 происходит посредством петель 14, которые расположены в зоне внешней стороны 18 вентиляторной двери 6 и внешней стенки корпуса 11 теплообменника и обеспечивают поворот вокруг вертикальной оси 25 поворота.

Шкаф на фиг.1-5 имеет ширину около 750 мм, а вентиляторная дверь 6 снабжена между запорным устройством 29 и вентиляторами 5 скосом 27. Этот скос предпочтителен для широко открытого положения (фиг.5) с доступом через зону 8. Относительно широкая зона 8 доступа достигается также за счет выступающего расположения воздушно-жидкостного теплообменника 7 (фиг.4 и 5). Соседний шкаф расположен тогда на соответствующем расстоянии, а скошенное выполнение вентиляторной двери 6 обеспечивает доступ также к соседнему шкафу, даже если вентиляторные двери 6 обоих шкафов на фиг.5 открыты.

Выступающий воздушно-жидкостный теплообменник 7 закрывает только относительно узкий оставшийся участок 9 задней стороны шкафа 2.

У одного альтернативного устройства, изображенного на фиг.6-8, выполненный, в основном, идентичным воздушно-жидкостный теплообменник 7 расположен заподлицо с боковой стенкой 26 шкафа 2 (фиг.7 и 8). Теплообменник 7 закрывает, тем самым, более широкий оставшийся участок 9 задней стороны шкафа 2, а зона 8 доступа, закрытая вентиляторной дверью 6 в закрытом положении, выполнена более узкой. Эта зона 8 доступа обеспечивает, однако, извлечение электронных модулей при открытой вентиляторной двери 6 на фиг.8, в частности, когда речь идет о серверах-лезвиях (не показаны).

Также в вентиляторной двери 6 шкафа 2 на фиг.6-8 друг над другом расположены четыре вентилятора, которые всасывают вытяжной воздух 10 из монтажного пространства 3 в вытяжное пространство 15 двери. После отклонения примерно на 90° вытяжной воздух 10 поступает в теплообменник 7 и после охлаждения посредством циркулирующей в трубах 13 охлаждающей жидкости, в частности охлаждающей воды, отдается через выходную сторону 22 окружающему пространству.

На фиг.6-8 для идентичных признаков использованы идентичные ссылочные позиции. Изготавливаемое в виде модульного блока охлаждающее устройство из поворотной вентиляторной двери 6 и неподвижно расположенного теплообменника 7 может заменить заднюю сторону или заднюю дверь шкафа. Вентиляторная дверь 6 на фиг.6-8, которая уже двери на фиг.1-5, содержит соответственно согласованное запорное устройство 29 и также может быть приведено в повернутое на 180° открытое положение вокруг вертикальной оси 25 поворота (фиг.8).

На фиг.9-13 изображены альтернативные варианты расположения охлаждающего устройства. На фиг.9 вентиляторная дверь 6 в отличие от фиг.6-8 сочленена не с воздушно-жидкостным теплообменником 7 или его корпусом 11, а со шкафом 2 с задней стороны. Вентиляторная дверь 6 и воздушно-жидкостный теплообменник 7 проходят по задней стороне шкафа 2, а соединительная сторона 20 вентиляторной двери 6 выполнена скошенной в соответствии с входной стороной 21 корпуса 11 теплообменника, в результате чего увеличивается сечение для воздухоперехода.

На фиг.10 изображена вентиляторная дверь 6, сочлененная с противоположной воздушно-жидкостному теплообменнику 7 стороной. Ось 25 поворота расположена, однако, не непосредственно на шкафу 2 или в зоне боковой стенки 28 шкафа 2, а находится на вспомогательной конструкции 32, например боковой стенке 28, и, тем самым, на расстоянии от задней стороны шкафа. За счет возникающего большего угла открывания обеспечен лучший доступ к шкафу.

На фиг.11 вентиляторная дверь 6 установлена с возможностью поворота вокруг расположенной с внешней стороны оси 25 поворота, а корпус 11 теплообменника - с возможностью поворота наружу вокруг противоположной вертикальной оси 35 поворота, так что ширина доступа является почти неограниченной. В зоне граничащих между собой соединительной 20 и входной 21 сторон предусмотрена соответствующая герметизация, которая предпочтительно может поддерживаться располагаемым здесь запорным устройством (не показано).

На фиг.12 изображено усовершенствование, у которого расположение вентиляторов и неподвижное расположение теплообменника (не показан) реализованы соответственно в левой 40 и правой 41 дверях, которые могут быть выполнены, например, как показано, в виде створок. К каждому теплообменнику вытяжной воздух может подаваться из шкафа 2 посредством вентиляторов (не показаны) в каждой двери 40, 41, чем достигается особенно равномерный теплоотвод.

У альтернативного варианта на фиг.13 предусмотрена только одна дверь 44 на задней стороне шкафа 2. В зоне этой двери 44, которая может быть приведена в открытое положение вокруг оси 45 поворота, неподвижно расположен теплообменник (не показан), а с дверью 44 поворачиваются только расположенные в ней вентиляторы.

Изобретение относится к устройству для охлаждения приборных и сетевых шкафов, в частности серверных шкафов, у которого вентиляторы интегрированы в дверь. Образованная за счет этого вентиляторная дверь закрывает в закрытом положении зону доступа на задней стороне шкафа, а примыкая на продольной стороне к вентиляторной двери и закрывая оставшийся участок задней стороны шкафа, с которым сочленена вентиляторная дверь, неподвижно расположен воздушно-жидкостный теплообменник. Тепло потерь, отданное в теплообменнике охлаждающей жидкости, в частности холодной воде, отводят за пределы установочного помещения для шкафа через водопроводную сеть, а для соединения теплообменников отдельных шкафов с водопроводной сетью здания могут использоваться жесткие соединительные трубы из газонепроницаемого материала. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, обеспечение доступа к монтажному пространству и повышение эффективности отвода тепла. 22 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство для охлаждения электронных модулей в приборных и сетевых шкафах, в частности серверных шкафах, в установочном помещении, содержащее подачу охлаждающего воздуха с передней стороны из окружающего шкаф (2) пространства, воздушно-жидкостный теплообменник (7) и вентиляторы (5), которые расположены в зоне задней стороны шкафа (2) для отвода вырабатываемого электронными модулями тепла потерь и выполнены с возможностью всасывания из шкафа (2) поглотившего тепло потерь вытяжного воздуха (10) электронных модулей и пропускания через воздушно-жидкостный теплообменник (7) для отбора тепла перед отдачей в окружающий шкаф (2) воздух, отличающееся тем, что вентиляторы (5) интегрированы в дверь и образована вентиляторная дверь (6), закрывающая в закрытом положении зону (8) доступа на задней стороне шкафа (2), при этом воздушно-жидкостный теплообменник (7) расположен, примыкая на продольной стороне к вентиляторной двери (6) и закрывая остаточный участок (9) задней стороны шкафа (2).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве вентиляторов (5) в вентиляторной двери (6) расположены центробежные вентиляторы, при этом вытяжной воздух (10) может подаваться из шкафа (2) после отклонения на 90° внутри вентиляторной двери (6) к примыкающему воздушно-жидкостному теплообменнику (7).3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) сочленена с воздушно-жидкостным теплообменником (7) с возможностью поворота из закрытого положения в открытое до 180° положение.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что охлаждающая жидкость воздушно-жидкостного теплообменника (7) отдает поглощенное тепло потерь за пределы установочного помещения для шкафа.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве воздушно-жидкостного теплообменника (7) расположен воздушно-водяной теплообменник.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что воздушно-жидкостный теплообменник (7) содержит в корпусе (11) трубчато-пластинчатый пакет (12) с вертикально ориентированными трубами (13) для охлаждающей жидкости, в частности для холодной воды из системы холодного водоснабжения здания.7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) выполнена в виде корпуса и имеет внутреннюю сторону (16) с отверстиями (17) для всасываемого из шкафа (2) вытяжного воздуха (10), внешнюю сторону (18), расположенную, по меньшей мере, в зоне вентиляторов (5) параллельно внутренней стороне (16), запорную сторону (19) и параллельно ей соединительную сторону (20), которая граничит с входной стороной (21) корпуса (11) теплообменника и, как и она, выполнена, по меньшей мере, местами перфорированной.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что корпус (11) теплообменника имеет напротив входной стороны (21) выходную сторону (22), через которую выходит вытяжной воздух (30), охлажденный в воздушно-жидкостном теплообменнике (7) приблизительно до окружающей температуры.9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) выполнена для разных по ширине шкафов (2) и/или разных по ширине зон (8) доступа с задней стороны.10. Устройство по п.2, отличающееся тем, что воздушно-жидкостный теплообменник (7) закреплен в зоне задней стороны шкафа (2) с возможностью демонтажа.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что воздушно-жидкостный теплообменник (7) расположен заподлицо с боковой стенкой (26) шкафа (2) или выступая за боковую стенку (26) шкафа (2).12. Устройство по п.3, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси (25) с помощью петель (14), расположенных на внешней стороне (18) вентиляторной двери (6) и внешней стенке (23) корпуса (11) теплообменника.13. Устройство по п.6, отличающееся тем, что трубчато-пластинчатый пакет (12) воздушно-жидкостного теплообменника (7) соединен с системой холодного водоснабжения здания посредством соединительных шлангов, состоящих из герметичного к диффузии газа материала.14. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в вентиляторной двери (6) друг над другом и/или рядом друг с другом расположены несколько вентиляторов (5), закрепленных на внутренней (16) и внешней (18) сторонах.15. Устройство по п.2, отличающееся тем, что воздушно-жидкостный теплообменник (7), как и вентиляторная дверь (6), проходит по высоте шкафа (2), по меньшей мере, по высоте монтажного пространства (3).16. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) и воздушно-жидкостный теплообменник (7) выполнены в виде блоков для дооборудования.17. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) сочленена со шкафом (2) с возможностью поворота из закрытого положения в открытое до 180° положение.18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что вентиляторная дверь (6) скошенной соединительной стороной (20) герметично прилегает к входной стороне (21) корпуса (11) теплообменника.19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что ось (25) поворота расположена на вспомогательной конструкции (32) шкафа (2).20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что воздушно-жидкостный теплообменник (7) неподвижно расположен на задней стороне шкафа (2), а корпус (11) теплообменника может быть приведен вокруг оси (35) поворота в открытое положение.21. Устройство по п.17, отличающееся тем, что на задней стороне шкафа (2) предусмотрены две вентиляторные двери (40, 41), в зоне которых расположено по одному теплообменнику, при этом вентиляторные двери (40, 41) установлены с возможностью приведения посредством осей (25) поворота в открытое положение.22. Устройство по п.17, отличающееся тем, что на задней стороне шкафа (2) предусмотрена одна вентиляторная дверь (44), которая проходит по всей задней стороне с возможностью приведения вокруг оси (45) поворота в открытое положение, причем в зоне поворотной вентиляторной двери неподвижно закреплен, по меньшей мере, один теплообменник.23. Устройство по одному из пп.1, 2, 4-16, отличающееся тем, что вентиляторы (5), подающие поглощающий тепло потерь вытяжной воздух (10) из шкафа (2) к воздушно-жидкостному теплообменнику (7), установлены за воздушно-жидкостным теплообменником (7).