ОХЛАЖДАЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОМЕЩЕНИЯ С ОБОРУДОВАНИЕМ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ДАННЫХ Российский патент 2010 года по МПК H05K7/20 F24F13/75 F04D25/14 

Рассматриваемое изобретение относиться к охлаждающей системе для помещения с оборудованием обработки электронных данных.

Оборудование обработки электронных данных, устанавливаемое обычно в таких, часто называемых как информационные центры, помещениях относиться, к примеру, к информационным технологиям или телекоммуникационному оборудованию. Как правило, оборудование устанавливается в форме стоек, в каждую из которых вставляется множество съемных модулей для обработки, обмена или хранения данных, или для аналогичных целей.

Вследствие наблюдаемого в последнее время существенного возрастания объемов обрабатываемых и передаваемых объемов данных производители оборудования разработали ультра компактные системы для управления этим объемным ростом. За счет постоянных улучшений в интеграции интегральных схем и постоянного возрастания необходимости в обработке данных тепловое рассеяние на единицу объема или на единицу поверхности блока в последние годы драматически увеличилось. Предполагается, что эта тенденция продолжиться и в будущем. Для примера, для типичной серверной стойки со стандартной опорной поверхностью 800×1200 мм и суммарным тепловым рассеянием более чем 100 кВт величины теплового рассеяния на единицу площади блока в значительной степени превышающие 10 кВт/м² стали в настоящее время обычными. Другая, дополнительная к этой проблеме тенденция заключается в сокращении доступной площади пола на единицу требуемого оборудования в силу, во-первых, возрастания количества оборудования в данном помещении и, во-вторых, возрастающих, в особенности в крупных городах, цен на недвижимость. В особенности, это касается рынка телекоммуникаций. В силу т.н. феномена «конвергенции» поставщики услуг осознают необходимость в развертывании и менеджменте служб, расположенных за городом и основанных на мобильной телефонной связи, так же, как и основанных на компьютерной сети служб, связанных посредством этих вычислительных центров.

Хорошо известно, что приемлемая рабочая температура имеет важнейшую значимость для надежной работы оборудования для обработки электронных данных. В силу вышеназванных причин, охлаждение помещений, в которых происходит рассеяние производимого оборудованием тепла, и охлаждение самого оборудования стало насущной задачей.

В этом контексте другой важный аспект заключается в суммарном потреблении энергии таких помещений. В качестве общего правила тепловое рассеяние возрастает с потреблением оборудованием электрической энергии и, как результат этого, возрастает также потребление энергии взаимосвязанной с этим помещением охлаждающей системой. Потребление электроэнергии оборудованием в таком помещении в размере 0,5 МВт и более сегодня не является исключением. Требуемая охлаждающая мощность, как правило, составляет от одной трети до одной второй и более от электроэнергии, потребляемой оборудованием. В силу этого, значительная экономия может быть достигнута путем создания более эффективных охлаждающих систем.

Среди различных известных подходов к вопросу охлаждения существует т.н. «прямое охлаждение стойки», использующее цепи жидкостного охладителя и вентилируемые теплообменники, устанавливаемые непосредственно на каждую стойку, «вытесняющее кондиционирование», использующее воздушные кондиционеры, установленные в батареях на боковой стенке помещения и охлаждающие все помещение, «нисходящее охлаждение», использующее установленные на крыше кондиционеры, поставляющие охлажденный воздух сверху, и «нагнетаемое из-под пола охлаждение», использующее фальшпол для распределения холодного воздуха к стойкам посредством решеток пола. Первый подход имеет серьезные риски, связанные с утечкой жидкостного охладителя, уменьшенной гибкостью инсталляции и значительной стоимостью установки. Последние три подхода являются, в основном, относительно неэффективными в силу того, что кондиционированию подлежит, по существу, весь объем помещения и, как следствие, охлаждающая инфраструктура часто перегружена и многочисленно дублирована для того, чтобы гарантировать достаточное охлаждение каждого участка оборудования в любых обстоятельствах.

Пример системы с нагнетаемым из-под пола охлаждением известен из US 6,694,759. В этой системе используется центральный или нагнетательный вентилятор для поддержания повышенного давления в воздухораспределительном пространстве путем нагнетания в него холодного воздуха. Вместо обычных пассивных вентиляционных клапанов (половых решеток) для подачи холодного воздуха повышенного давления из воздухораспределительного пространства к оборудованию эта система использует автоматически регулируемые вентиляционные клапаны. Согласно US 6,694,759 такие вентиляционные клапаны позволяют регулировку для изменения термодинамики и уменьшение проблемы, известной как продувка воздуха. Помимо этого, они позволяют балансировку давления в воздухораспределительном пространстве на зональном базисе. Дальнейшее улучшение системы по US 6,694,759 известно из US 6,747,872. В описанной в US 6,747,872 системе для регулирования давления в воздухораспределительном пространстве между воздухораспределительным пространством и вентиляционным клапаном имеется устройство переменного объема, такое как регулируемый демпфер. Такие системы, однако, не способны избирательно и переменно направлять поток холодного воздуха целенаправленно, к примеру, по направлению к определенной части оборудования, требующей охлаждения.

В этом отношении, улучшенное решение для нагнетаемого из-под пола охлаждения было предложено в US 6,283,380, в котором описана система воздушного кондиционирования для требующего охлаждения помещения. Помещение снабжено конструкцией фальшпола и устройством кондиционирования воздуха для подачи охлажденного воздуха в расположенное ниже фальшпола воздухораспределительное пространство. Система охлаждения включает в себя установленное в качестве элемента пола фальшпола устройство охлаждения, содержащее вентилятор для обеспечения потока охлажденного воздуха из воздухораспределительного пространства в полезное пространство помещения. Благодаря передвижному вентилятору, выполненному с возможностью регулирования скорости и направления воздушного потока, устройство охлаждения позволяет регулировать направление потока холодного воздушного потока. Этот передвижной вентилятор имеет относительно сложную конструкцию, включающую в себя выполненную с возможностью наклона ось и взаимосвязанное электромагнитное управляющее устройство направления воздушного потока. Компьютер соединен с управляющей цепью направления воздушного потока передвижного вентилятора для управления направлением потока в соответствии с предварительным моделированием температуры помещения, основанным на измеренных температурах. Хотя система по US 6,283,380 и способна обеспечить целенаправленное охлаждение критических зон, предложенное устройство для достижения контроля направления распространения потока является достаточно сложным и поэтому, по всей видимости, должно быть дорогим, требовать относительно частого технического обслуживания и быть восприимчивым к ведущим к простоям механическим проблемам.

Цель изобретения

Принимая во внимание вышесказанное, целью рассматриваемого изобретения является разработка упрощенной, эффективной и безотказной системы охлаждения для помещения с оборудованием обработки электронных данных.

Сущность изобретения

Для достижения указанной цели рассматриваемое изобретение предлагает систему охлаждения согласно п.1, предназначенную для помещения с требующим охлаждения оборудованием обработки электронных данных. Эта система содержит конструкцию фальшпола, разделяющую помещение на воздухораспределительное пространство под фальшполом и полезное пространство над фальшполом, устройство кондиционирования воздуха для подачи охлажденного воздуха в воздухораспределительное пространство, и установленный в качестве элемента пола фальшпола охлаждающий модуль. Охлаждающий модуль содержит специальный вентилятор для подачи потока охлажденного воздуха из воздухораспределительного пространства в полезное пространство для охлаждения оборудования. Кроме того, охлаждающий модуль сконфигурирован таким образом, что направление воздушного потока регулируемо. Система также содержит устройство управления, соединенное с охлаждающим модулем, для автоматического управления направлением распространения потока. Согласно важному аспекту изобретения охлаждающий модуль содержит по меньшей мере один расположенный по направлению потока вентилятора отклоняющий блок, предназначенный для отклонения потока подаваемого вентилятором охлажденного воздуха, причем отклоняющий блок соединен с управляющим устройством для его автоматического регулирования.

Отклоняющее устройство позволяет выборочно изменять направление охлажденного воздушного выходного потока по направлению к заданной зоне, в которой требуется охлаждение, так как это задается устройством управления. Кроме того, отклоняющий блок расположен вместе с вентилятором в охлаждающем модуле с целью построения компактного узла. Благодаря регулируемому отклоняющему блоку отсутствует необходимость в специализированной, комплексной и дорогой регулируемой конструкции вентилятора. Вместо этого могут использоваться стандартно доступные вентиляторы.

Настоящее изобретение также предлагает соответствующий охлаждающий модуль, как он определен в п.14, для использования в предлагаемой системе.

Одновременно с избежанием необходимости сложной конструкции вентилятора для достижения управления направлением потока, эта система позволяет динамическое распределение охлаждающих ресурсов, где и когда они нужны в помещении с соответствии с актуальной тепловой нагрузкой, производимой оборудованием обработки электронных данных.

Предложенный охлаждающий модуль с интегрированным вентилятором позволяет существенный прирост общей скорости воздушного потока, что может быть достигнуто с помощью «блока клапана вентиляции» охлаждающей системы нагнетаемого из-под пола типа. С единственным охлаждающим модулем по настоящему изобретению может быть достигнута скорость потока порядка 4500 м³/час, в противоположность к типичным скоростям потока порядка 800-1000 м³/час для пассивного узла клапана вентиляции такого же размера (к примеру, одинарная квадратная решетка пола размером 600 мм) с находящимся под давлением воздухораспределительным пространством, питаемым единственным центральным нагнетателем воздуха. Как правило, стойки оборудования (к примеру, используемая в информационных технологиях серверная стойка шириной 600 мм и высотой 2-2,4 м) имеют на полной нагрузке номинальную скорость охлаждающего потока порядка нескольких тысяч м³/ч, к примеру, 4000-5000 м³/ч. Следовательно, активный охлаждающий модуль согласно изобретению также позволяет уменьшить площадь, требуемую для блоков клапанов вентиляции, или, другими словами, он увеличивает достижимое соотношение количества стоек на площадь пола.

Другая известная проблема известных систем заключается в риске перегрева верхних элементов оборудования в данной стойке по сравнению с нижними элементами в силу того, что расположенные в нижней части элементы могут полностью «потреблять» холодный воздух, т.е. повышать температуру последнего до неэффективного значения таким образом, что элементы верхней части данной стойки подвергаются риску перегрева. Предложенный охлаждающий модуль позволяет минимизировать такой риск благодаря автоматически регулируемому отклоняющему узлу(-ам) в сочетании с увеличенной за счет выделенного вентилятора скоростью воздушного потока.

Использование один или несколько регулируемых отклоняющих блоков в комбинации с выделенным вентилятором согласно изобретению позволяет достичь более высокой степени целенаправленного охлаждения по сравнению с известными из уровня техники системами. Таким образом, основанная на обеспечении безопасности избыточная мощность охлаждения, встречающаяся в большинстве случаев в пассивных системах, и связанная с этим любая потеря энергии уменьшена или даже исключена. Помимо этого, делается возможным улучшенное общее управление комнатной температурой и температурой оборудования.

Другие предпочтительные варианты осуществления системы охлаждения и охлаждающего модуля определены в зависимых пунктах формулы изобретения и будут более понятны из следующего далее описания.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более понятным из следующего описания, не ограничивающего варианта осуществления, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых идентичные ссылочные обозначения будут использоваться для идентификации идентичных или сходных частей. На этих изображениях:

фиг.1: схематический разрез, показывающий помещение с оборудованием обработки электронных данных и систему охлаждения согласно изобретению;

фиг.2: схематический разрез, показывающий охлаждающий модуль, используемый в системе охлаждения согласно фиг.1;

фиг.3: схематический разрез, показывающий охлаждающий модуль согласно фиг.2, установленный вблизи стойки оборудования, расположенной для горизонтального потока охлаждающего воздуха;

фиг.4: схематический разрез, показывающий охлаждающий модуль согласно фиг.2, установленный вблизи стойки оборудования, расположенной для вертикального потока охлаждающего воздуха;

фиг.5: схематический разрез, показывающий несколько охлаждающих модулей согласно фиг.2, установленный вблизи стоек оборудования согласно фиг.3 в комбинации с разделяющими стенками, определяющими область холодного воздуха и область горячего воздуха;

фиг.6: схематический вид сверху установки согласно фиг.5.

Подробное описание со ссылкой на чертежи

На фиг.1 схематически показано помещение 10 с обозначенным под ссылкой 12 оборудованием для обработки электронных данных, к примеру серверная стойка для компьютера или телекоммуникационной сети. Помещение 10 оснащено конструкцией 14 фальшпола (также известным как съемный или двойной пол), имеющей модульный опорный элемент 16, задающий решетку модулей для опорных половых облицовочных элементов 18. Фальшпол 14 делит помещение на воздухораспределительное пространство 17 под фальшполом 14 и полезное пространство 19 над фальшполом 14. Устройство 20 кондиционирования воздуха любого подходящего известного в настоящее время типа, к примеру, прецизионная система кондиционирования воздуха (ССАС-close control air conditioning), установлена в помещении 10, примыкая к боковой стене. Устройство 20 кондиционирования воздуха расположено для приема обозначенного стрелкой 22 потока горячего воздуха во впускное отверстие для его охлаждения и подачи обозначенного стрелкой 24 получаемого потока охлажденного воздуха в воздухораспределительное пространство 17. Помимо предоставления пространства для строительных элементов (к примеру, прокладки кабеля, труб и т.п.), фальшпол 14, таким образом, посредством воздухораспределительного пространства 17 предоставляет проход для охлажденного воздуха. Хотя это и не показано на фиг.1, подвесной потолок может быть использован в помещении 10 для направления горячего воздуха к устройству 20 кондиционирования воздуха.

Как далее видно на фиг.1, охлаждающий модуль 30 расположен в качестве элемента пола фальшпола 14, при этом уровень его верхнего края расположен на уровне пола сбоку от оборудования 12. С этой целью основные размеры охлаждающего модуля 30 соответствуют размерам стандартной облицовочной плитки пола, которая должна быть использована вместе с фальшполом 14, как это показано на фиг.1. Охлаждающий модуль 30 содержит вентилятор 32, предназначенный для производства обозначенного стрелкой 34 принудительного потока охлажденного воздуха из воздухораспределительного пространства 17 в полезное пространство 19. Поток охлажденного воздуха поступает в одно или несколько впускных отверстий оборудования 12 с тем, чтобы охлаждать содержащиеся в нем электронные компоненты, к примеру процессоры или другие интегральные схемы. В соответствии с известным в настоящее время способом оборудование обладает внутренней принудительной вентиляционной системой, обеспечивающей внутренний поток воздуха от впускных отверстий к выпускным, как это показано стрелкой 36. Нагретый за счет теплового рассеяния электронных компонентов воздух выходит из оборудования 12 и по меньшей мере частично возвращается в устройство 20 кондиционирования воздуха в соответствии со стрелкой 22, определяя тем самым воздушную циркуляцию закрытого типа. Назначение набора показанных на фиг.1, взаимосвязанных с оборудованием 12 и соединенных с охлаждающим модулем 30 температурных датчиков 40, 40' будет детализировано ниже. Как это видно на фиг.1, использование конструкции 14 фальшпола, охлаждающего модуля 30 вместе с устройством 20 кондиционирования воздуха формирует эффективную охлаждающую систему для охлаждения оборудования 12 в помещении 10.

На фиг.2 показан охлаждающий модуль 30 более детально. Он содержит корпус 50, в котором размешены его компоненты. Вентилятор 32 является вентилятором осевого типа и расположен в нижней части корпуса 50, примыкая к всасывающей решетке 51, формирующей нижнюю часть охлаждающего модуля 30. Вентилятор 32, предпочтительно, приводится в движение электронно-коммутируемым (Eletronically Communicated, т.е. безщеточным) мотором постоянного тока, обеспечивающим, кроме всего прочего, энергетическую эффективность, тихую работу, удобную возможность регулировки и повышенную надежность работы. Использование электронно-коммутируемого электромотора позволяет существенно снизить потребление энергии. В показанной на фиг.2 конфигурации охлаждающий модуль 30 содержит два регулируемых отклоняющих блока 52, 54 расположенных друг рядом с другом по направлению потока, т.е. выше вентилятора 32. Как видно на фиг.2, отклоняющие элементы 52, 54 расположены в верхней части корпуса 50, выше вентилятора 32. Отклоняющие блоки 52, 54 предназначены для отклонения производимого вентилятором 32 принудительного потока охлажденного воздуха и, таким образом, позволяют подачу охлажденного воздуха к требующим охлаждения критическим областям в полезном пространстве. Как понятно, отклоняющие блоки 52, 54 позволяют динамическое и автоматическое управление направления распределения выходящего из охлаждающего модуля 30 потока охлажденного воздуха, несмотря на использование простого вентилятора 32 стандартного типа. В случае, когда по направлению потока вентилятора 32 установлено по меньшей мере два отклоняющих блока 52, 54, как показано на фиг.2, каждый отклоняющий элемент сконфигурирован так, чтобы быть независимо управляемым для того, чтобы позволить разделение производимого вентилятором 32 потока на по меньшей мере два соответствующих частичных потока, как это будет пояснено ниже. Как видно на фиг.2, каждый отклоняющий блок 52, 54 содержит набор совместно регулируемых параллельных лопастей 55, расположенных с возможностью поворота в опорной раме. Как понятно, наклон лопастей 55 определяет направление распределения соответствующего частичного потока, выходящего из соответствующего отклоняющего блока 52, 54. Лопасти 55 имеют изогнутое поперечное сечение, предназначенное для минимального сопротивления потоку и его оптимального отклонения. Как видно на фиг.2, лопасти 55 расположены для перераспределения направления потока по направлению к одной половине пространства выше охлаждающего модуля 30, т.к. последний обычно устанавливается сбоку и взаимосвязан с одной определенной единицей оборудования 12. Другие расположения лопастей 5 являются, однако, возможными в соответствии с обстоятельствами и конфигурацией оборудования в помещении 10.

На фиг.2 также схематически изображена полностью вставленная в корпус 50 электрическая регулирующая панель 56, включающая в себя устройство 58 управления, такое как микропроцессор. Наряду с прочим, панель 56 управления обеспечивает энергоснабжение вентилятора 32 и соответствующих исполнительных механизмов (не показаны) регулируемых отклоняющих блоков 52, 54. Отклоняющие блоки 52, 54 соединены с устройством 58 управления для их автоматической регулировки. Как понятно, комбинация из регулируемых отклоняющих элементов 52, 54 и устройства 58 управления делает возможным автоматическое и целенаправленное управление направления распределения выходящего из охлаждающего модуля 30 потока холодного воздуха 34. Размещенные в различных зонах полезного пространства 19 температурные датчики 40, 40' также соединены с устройством 58 управления. Датчики 40, 40' отсылают измерительные сигналы в устройство 58 управления для управления направления распределения потока в соответствии с любым известным в этой области подходящим алгоритмом управления, имея, в основном, целю приближение температуры в месте расположения соответствующего датчика 40, 40' по направлению к желаемой заданной точке. С этой целью устройство 58 управления содержит микропроцессор или аналогичный элемент, в котором выполняется подходящая программа управления. Помимо этого, устройство 58 управления установлено для управления производительностью вентилятора 32 безщеточного типа для того, чтобы регулировать скорость потока охлажденного воздуха (обозначенного как 34 на фиг.1). Это позволяет согласовать выход охлажденного воздуха с актуальной тепловой нагрузкой, достигая тем самым экономии потребляемой мощности вентилятора 32 и, в частности, устройства 20 кондиционирования в случае, когда необходимо малое охлаждение или же вообще его отсутствие. Очевидно, что вентилятор 32 позволяет независимую регулировку скорости потока на уровне каждого охлаждающего модуля 30.

Как видно далее на фиг.2, корпус 50 содержит на его верхнем крае кольцевую монтажную раму 60, используемую для установки охлаждающего модуля 30 в качестве элемента фальшпола 14 в любой модуль модульного опорного элемента 16. Как видно на фиг.1, корпус 50 имеет размеры, совпадающие со стандартными, т.е. имеет базовые размеры облицовочного элемента 18 пола для того, чтобы позволить установку способом, аналогичным способу установки облицовочной плитки пола (см. ссылочное обозначение 18 на фиг.1). Как далее видно на фиг.1, высота корпуса 50 совпадает с высотой фальшпола 14. Соответственно, гарантируется свобода в выборе места расположения и простота установки охлаждающего модуля 30. Где необходимо, решетка 62 пола может быть размещена на верхней поверхности монтажной рамы 60 для того, чтобы защитить охлаждающий модуль 30 и избежать ограничения в перемещении персонала по фальшполу 14 над охлаждающим элементом 30. Решетка 62 пола разработана для создания минимального сопротивления потоку и минимального предпочтения направленного потока.

Единица оборудования 12 обработки электронных данных сконфигурирована в подавляющем большинстве случаев в виде серверной стойки. В отношении коммерчески доступных стоек и их внутренней охлаждающей архитектуры, в большинстве случаев можно выделить два различных типа, а именно архитектуру горизонтального потока и архитектуру вертикального потока.

На фиг.3 схематически показан пример стойки 12' с архитектурой горизонтального потока. В отношении внутреннего охлаждения стойка 12' поделена на две зоны, а именно на верхнюю зону 70 и нижнюю зону 70'. Каждая зона снабжена отдельным впускным отверстием для охлажденного воздуха на боковой стенке стойки 12' и отдельным выпускным отверстием для нагретого воздуха на лицевой панели стойки. Внутренние вентиляторы (не показаны) обеспечивают отсасывание воздуха от боковой стенки к лицевой панели в каждой зоне, как показано стрелками 72 и 72' соответственно на фиг.3. Охлаждающий модуль 30 расположен в качестве полового элемента фальшпола 14 сбоку по соседству со стойкой 12'. Регулируемые отклоняющие блоки 52, 54 позволяют избирательную подачу охлажденного воздуха в соответствующее впускное отверстие каждой зоны 70, 70' стойки 12'. Актуальная термическая нагрузка измеряется температурными датчиками 40, 40', взаимосвязанными с каждым выпускным отверстием соответствующей зоны 70, 70' и соединенными с устройством 58 управления охлаждающего модуля 30. Понятно, что благодаря двум независимо регулируемым отклоняющим блокам 52, 54 направление распределения каждого соответствующего частичного потока охлажденного воздуха (обозначенного стрелками 74 и 76), выходящего из охлаждающего модуля 30, регулируемо независимо друг от друга. Поэтому охлаждающий модуль 30 позволяет распределение охлажденного воздуха в заданные зоны 70, 70' сервера 12' в соответствии с актуальными требованиями охлаждения стойки 12', которые определяются устройством 58 управления, основываясь на проводимых датчиками 40, 40' температурных измерениях. Если, для примера, электронные компоненты в нижней зоне 70' рассеивают больше тепла, чем в верхней зоне 70, устройство 58 управления отклоняет оба частичных потока отклоняющего элемента 54 и часть или все частичные потоки другого отклоняющего элемента 52, который был первоначально направлен на верхнюю зону 70, по направлению к нижней зоне 70'. Таким образом, охлаждающий модуль 30 способен автоматически приспосабливаться к изменяющимся условиям охлаждения внутри стойки 12'.

На физ.3 схематически показан пример стойки 12'' с архитектурой вертикального потока. В отношении внутреннего охлаждения стойка 12'' содержит впускное отверстие 80, расположенное в нижней части стойки 12'', например, на боковой стенке, и одно или несколько выпускных отверстий 82, расположенных в верхней части стойки, например на обеих боковых и лицевой стороне. Внутренние вентиляторы (не показаны) обеспечивают отсасывание воздуха, полученного через впускное отверстие 80 из нижней части вертикально вверх по направлению к верхней части, как показано стрелкой 84, откуда он вытесняется через выпускное отверстие 82. Как видно далее на фиг.3, охлаждающий модуль 30 расположен под фальшполом 14 сбоку от стойки 12'' и вблизи от впускного отверстия 80. Регулируемые отклоняющие блоки 52, 54 позволяют направлять поток охлажденного воздуха непосредственно по направлению к впускному отверстию 80, как показано стрелкой 86. Понятно, что охлаждающий модуль 30 может быть также использован для охлаждения любого другого типа стойки, имеющей внутреннюю архитектуру охлаждения, отличающуюся от описанной выше, или любого другого типа оборудования, требующего охлаждения воздушным потоком.

В известных из уровня техники охлаждающих системах в охлаждаемом воздушным потоком оборудовании, подача охлажденного воздуха обычно не напрямую соединена или направлена на впускные отверстия оборудования. Поэтому охлажденный воздух типично представляет собой только часть суммарного потока воздуха, входящего во впускное отверстие стойки и используемого для внутреннего охлаждения. Это является следствием, во-первых, ограниченных скоростей известных из уровня техники охлаждающих устройств и, во-вторых, естественной конвекцией, производящей рециркуляцию окружающего воздуха помещения и, более конкретно, рециркуляцией горячего воздуха, отходящего из выпускного отверстия(ий) оборудования. Поэтому температура воздуха на входных отверстиях оборудования обычно нежелательно выше, чем производимый охлаждающей системой охлажденный воздух. Понятно, что для обеих конфигураций на фиг.3 и на фиг.4 охлаждающий модуль 30 позволяет уменьшить температуру впускного отверстия и рециркуляцию горячего воздуха (из выпускного отверстия во впускное) для данной стойки 12', 12''. Это может быть автоматически достигнуто при наличии устройства 58 управления, производящего частичный поток, направленный по направлению к впускному отверстию(ям) и/или для того чтобы уменьшить эффект нежелательной рециркуляции. Для специалиста также понятно, что предназначенный для охлаждающего модуля 30 вентилятор 32 позволяет выборочную регулировку скорости потока холодного воздуха, необходимого для доставки в требующую охлаждение область.

Понятно, что фактическое число регулируемых отклоняющих устройств (например, 52, 54), используемых в охлаждающем модуле 30 согласно изобретению, зависит от данной установки и требований окружения оборудования 12, 12', 12'' и помещения 10. Поэтому любое количество из одного, двух или более отклоняющих блоков может быть включено в охлаждающий модуль 30. Далее, хотя в целях упрощения было описано охлаждение единичного элемента оборудования 12, 12',12'' посредством одной единицы охлаждающего модуля 30, понятно, что такое помещение 10, как правило, содержит множество единиц оборудования 12, 12', 12'' (например, расположенных в нескольких параллельных рядах), которые будут оснащены подходящим числом охлаждающих модулей 30, например, одним или два на каждую единицу. В этом отношении необходимо отметить, что данный охлаждающий модуль 30 и его устройство 58 управления способны выступать как в качестве задающего управляющее воздействие для их собственного отклоняющего блока(ов) 52, 5, так и отклоняющего блока(ов) 52, 54 одного или более дополнительных охлаждающих модулей (не показаны), установленных рядом с данным охлаждающим модулем 30 и, к примеру, взаимосвязанных с той же единицей оборудования 12, 12', 12''. Альтернативно, множество охлаждающих модулей 30 могут быть соединены с внешней централизованной системой управления, которая отслеживает и регулирует температуры помещения и оборудования.

Как видно из сравнения фиг.2 и фиг.3, охлаждающий модуль совместим с различными компоновками оборудования и способен автоматически подстраиваться к их актуальным потребностям в охлаждении.

На фиг.5 и фиг.6 схематически показано помещение 100 с оборудованием для обработки электронных данных, установленным в стойки 12' описанного выше, во взаимосвязи с фиг.3 типа (архитектура горизонтального потока). Вместе с двумя примыкающими рядам 87, 89 стоек 12', установленные боком вертикальные разделяющие стены 90 (см. фиг.6) в комбинации с горизонтальной верхней разделяющей стенкой 92 (см. фиг.5), установленной по типу крыши, ограничивают пространство, определяющее область 94 холодного воздуха между двух рядов 87, 89 стоек 12'. Область 94 холодного воздуха снабжается холодным воздухом посредством множества охлаждающих модулей 30, как показано на фиг.1, каждый из которых взаимосвязан с определенной примыкающей полкой 12'. По меньшей мере, одна из вертикальных разделяющих стен 90 (см. фиг.5) снабжена смотровыми люками для осуществления доступа к лицевой панели стоек 12', расположенных внутри ограниченного разделяющими стенками 90, 92 и стойками 12' пространства. Внутренние системы охлаждения стоек 12' перемещаю тепло, рассеянное обрабатывающим оборудованием, к тянущемуся из области 94 холодного воздуха холодному воздуху и впоследствии вдувают образующийся нагретый воздух в области 96 горячего воздуха на боковой стороне стоек 12'. Понятно, что показанная на фиг.5 и фиг.6 система разделяющей стены устраняет риск описанной выше рециркуляции горячего воздуха. Система разделяющих стен 90, 92 совместима с другими типами компоновки стоек (например, компоновки на фиг.4). Понятно, что множество пар рядов 87, 89 может быть расположено в единственном помещении для того, чтобы формировать холодные и горячие чередующиеся проходы между расположенными рядом рядами стоек. В комбинации с охлаждающим модулем 30 фиг.1, поясненная на фиг.5 и фиг.6 система разделяющей стены является дальнейшим улучшением общей эффективности и надежности охлаждающей системы.

Наконец, необходимо отметить некоторые другие преимущества системы охлаждения и ее охлаждающего модуля согласно изобретению:

- уменьшается общее потребление энергии для охлаждения благодаря хорошо целенаправленному и хорошо соразмерному охлаждению оборудования согласно актуальной термической нагрузке (регулируемый воздушный поток в зависимости от актуальной потребности);

- достигаемая скорость воздушного потока соответствует требованию типичной серверной стойки при полной нагрузке;

- установка системы охлаждения, в частности охлаждающих модулей, может быть без труда проведено в новых и уже существующих помещениях (модернизация);

- система охлаждения может быть быстро адаптирована к модификациям по размещению и количеству оборудования в помещении путем добавления, перемещения или замены охлаждающих модулей в зависимости от требований;

- гарантированная надежность за счет использования механических простых и надежных устройств для регулирования направления потока. Помимо этого, в случае выхода из строя вентилятора, управление направлением потока остается все еще возможным за счет отклоняющего элемента(ов), используя преимущество естественной конвекции и остающихся вентиляционных элементов внутри оборудования и/или устройства кондиционирования;

- потенциальной простой очень короток, т.к. охлаждающий модуль может быть заменен очень быстро;

- благодаря по меньшей мере двум отклоняющим блокам в охлаждающем модуле возможно достижение адаптивного охлаждения по отношению к внутренним требованиям одной единицы оборудования, т.е. направление одного или нескольких (частичных) потока(ов) охлажденного воздуха к зоне(ам), подвергающимся более выраженной тепловой нагрузке внутри единицы оборудования;

- модульная конструкция стандартного размера охлаждающего модуля позволяет ему быть быстро и просто быть установленным в существующие и новые стандартные модульные фальшполы;

- система охлаждения является самонастраивающейся и полностью автоматической путем измерения текущей термальной нагрузки и регулирования направления и скорости потока, таким образом, вмешательства пользователя существенно уменьшены, если не полностью исключены;

- благодаря управляемым отклоняющим элементам система охлаждения автоматически адаптируется к изменениям во внутренней конфигурации данной единицы оборудования;

- за счет подсоединения панелей управления в подходящую сеть измеряемые температуры и рабочее состояние системы охлаждения могут отслеживаться обычным путем;

- процедуры технического обслуживания модулей комфортабельны за счет интеграции компонентов в единый легко передвигаемый модуль;

- рабочий комфорт персонала технического обслуживания оборудования гарантирован, т.к. охлаждающие модули не затрудняют их передвижений;

- температура воздуха впускных отверстий для оборудования снижена за счет целенаправленного направления охлажденного воздуха к соответствующему выпускному отверстию и за счет снижения эффекта рециркуляции горячего воздуха, тем самым достигается существенное возрастание эффективности охлаждения;

- управление скоростью потока от нуля (конвекция) до максимальной скорости потока позволяет регулировать объем охлаждения, доставляемый в область, в которой расположен данный охлаждающий модуль, за счет чего достигается оптимизация общего потребления энергии для охлаждения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к охлаждающим системам для помещений с оборудованием для обработки электронных данных. Предлагаемая система охлаждения для помещения с размещенным в стойках оборудованием для обработки электронных данных содержит конструкцию фальшпола, разделяющую помещение на воздухораспределительное пространство под фальшполом и полезное пространство над фальшполом, устройство кондиционирования воздуха для подачи охлажденного воздуха в воздухораспределительное пространство, и охлаждающий модуль, который установлен в качестве элемента пола фальшпола и содержит вентилятор для подачи потока охлажденного воздуха из воздухораспределительного пространства в полезное пространство, причем охлаждающий модуль сконфигурирован таким образом, что направление распространения потока регулируемо. Система содержит также устройство управления, соединенное с охлаждающим модулем для автоматического управления направлением распространения потока. Согласно важному аспекту изобретения охлаждающий модуль содержит, по меньшей мере, один регулируемый отклоняющий блок, расположенный по направлению потока вентилятора для отклонения потока подаваемого вентилятором охлажденного воздуха, при этом отклоняющий блок соединен с устройством управления для автоматического регулирования отклоняющего блока. Также предлагается соответствующий охлаждающий модуль. Технический результат - упрощение, повышение эффективности и обеспечение безотказности системы охлаждения для помещения с оборудованием обработки электронных данных. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система (10) охлаждения для помещения с размещенным в стойках оборудованием (12, 12', 12") обработки электронных данных, содержащая конструкцию фальшпола (14), разделяющую помещение на воздухораспределительное пространство (17) под фальшполом и полезное пространство (19) над фальшполом, устройство (20) кондиционирования воздуха для подачи охлажденного воздуха в воздухораспределительное пространство (17), установленный в качестве элемента пола фальшпола (14) охлаждающий модуль (30), содержащий вентилятор (32) для подачи потока (34, 74, 76, 86) охлажденного воздуха из воздухораспределительного пространства (17) в полезное пространство (19), причем охлаждающий модуль (30) сконфигурирован таким образом, что направление потока (34, 74, 76, 86) регулируемо по отношению к верхней зоне (70) стойки и по отношении к нижней зоне (70′) стойки, и устройство (58) управления, соединенное с охлаждающим модулем (30) для автоматического управления направлением потока, отличающаяся тем, что охлаждающий модуль (30) содержит, по меньшей мере, два расположенных друг рядом с другом по направлению потока вентилятора (32) отклоняющих блока (52, 54), предназначенных для отклонения потока подаваемого вентилятором охлажденного воздуха, причем каждый отклоняющий блок (52, 54) выполнен с возможностью независимой регулировки таким образом, чтобы позволить разделение потока на, по меньшей мере, два соответствующих частичных потока (74, 76) независимо регулируемого направления потока, а отклоняющие блоки (52, 54) соединены с устройством управления для их автоматического регулирования.

2. Система охлаждения по п.1, в которой каждый отклоняющий узел (52, 54) содержит набор совместно регулируемых поворачиваемых лопастей (55) для отклонения потока охлажденного воздуха, подаваемого вентилятором (32) посредством наклона лопастей.

3. Система охлаждения по п.2, в которой устройство (58) управления установлено для независимой регулировки каждого из отклоняющих блоков (52, 54) для того, чтобы управлять направлением потока каждого из частичных потоков (74, 76).

4. Система охлаждения по п.3, в которой охлаждающий модуль содержит корпус (50), в нижней части которого установлен вентилятор (32), а верхней части - по меньшей мере, два отклоняющих блока (52, 54).

5. Система охлаждения по п.4, в которой фальшпол (14) содержит опорный элемент (16) и в этом опорном элементе (16) подвешен корпус (50).

6. Система охлаждения по п.4, в которой устройство (58) управления встроено в корпус(50).

7. Система охлаждения по любому из пп.1-6, содержащая также, по меньшей мере, один установленный в полезном пространстве (19) и соединенный с устройством (58) управления температурный датчик (40, 40'), при этом устройство (58) управления сконфигурировано для определения необходимых условий охлаждения в полезном пространстве на основе измерений температурного датчика (40, 40') и для регулировки отклоняющих блоков (52, 54) в соответствии с определенными требованиями.

8. Система охлаждения по п.7, в которой температурный датчик (40, 40') установлен в области выхода горячего воздуха установленной на фальшполе (14) единице оборудования (12, 12', 12") обработки электронных данных, и в которой устройство (58) управления сконфигурировано для определения необходимых условий охлаждения единицы оборудования (12, 12', 12") обработки электронных данных на основе измерений температурного датчика.

9. Система охлаждения по любому из пп.1-6, в которой вентилятор (32) выполнен с возможностью изменения скорости, а устройство (58) управления сконфигурировано для управления как направлениями потока охлажденного воздуха путем регулировки отклоняющих блоков (52, 54), так и скорости потока охлажденного воздуха путем управления производительностью вентилятора (32).

10. Система охлаждения по п.8, в которой вентилятор (32) выполнен с возможностью изменения скорости, а устройство (58) управления сконфигурировано для управления как направлениями потока охлажденного воздуха путем регулировки отклоняющих блоков (52, 54), так и скорости потока охлажденного воздуха путем управления производительностью вентилятора (32).

11. Система охлаждения по любому из пп.1-6, содержащая первый охлаждающий модуль и по меньшей мере второй охлаждающий модуль, причем эти охлаждающие, модули взаимосвязаны с единицей установленного на фальшполе (14) оборудования (12, 12', 12") обработки электронных данных, при этом первый охлаждающий блок содержит устройство (58) управления, установленное для работы в качестве центрального управления для регулировки как обоих отклоняющих блоков (52, 54) первого охлаждающего модуля, так и отклоняющих блоков (52, 54) по меньшей мере второго охлаждающего модуля.

12. Система охлаждения по любому из пп.1-6, в которой фальшпол (14) имеет модульную конфигурацию, имеющую модульный опорный элемент (16), и в которой охлаждающий модуль (30) содержит монтажную раму (60), предназначенную для установки в любой модуль модульного опорного элемента (16).

13. Система охлаждения по любому из пп.1-6, в которой каждый отклоняющий блок (52, 54) содержит набор совместно регулируемых параллельных лопастей (55), установленных для перераспределения направления потока по направлению к расположенной выше охлаждающего модуля (30) половине пространства.

14. Система охлаждения по любому из пп.1-6, содержащая также множество охлаждающих модулей (30), причем каждый охлаждающий модуль взаимосвязан, индивидуально или в группе, с одним частным элементом оборудования для обработки данных множества элементов оборудования (12, 12', 12") обработки данных.

15. Охлаждающий модуль (30) для размещенного в стойках охлаждающего оборудования (12, 12', 12") обработки электронных данных, выполненный с возможностью установки в качестве элемента пола фальшпола (14) и содержащий вентилятор (32) для подачи потока (34, 74, 76, 86) охлажденного воздуха в расположенное выше охлаждающего модуля пространство, причем охлаждающий модуль сконфигурирован таким образом, что направление распространения потока регулируемо по отношению к верхней зоне (70) стойки и по отношении к нижней зоне (70') стойки, и устройство (58) управления для автоматического управления направлением потока отличающийся тем, что охлаждающий модуль (30) содержит по меньшей мере два расположенных друг рядом с другом по направлению потока вентилятора (32) отклоняющих блока (52, 54), предназначенных для отклонения потока подаваемого вентилятором (32) охлажденного воздуха, причем каждый отклоняющий узел (52, 54) выполнен с возможностью независимой регулировки таким образом, чтобы позволить разделение потока на, по меньшей мере, два соответствующих частичных потока (74, 76) независимо регулируемого направления потока, а отклоняющие блоки (52, 54) соединены с устройством (68) управления для их автоматического регулирования.

16. Охлаждающий модуль по п.15, в котором каждый отклоняющий блок (52, 54) содержит набор совместно регулируемых поворачиваемых лопастей (55) для отклонения потока охлажденного воздуха, подаваемого вентилятором (32) посредством наклона лопастей.

17. Охлаждающий модуль по п.16, содержит корпус (50), в нижней части которого установлен вентилятор (32), а верхней части - отклоняющие устройства (52, 54).

18. Охлаждающий модуль по пп.15, 16 или 17 содержит также монтажную раму (60), предназначенную для установки в любой модуль модульного опорного элемента (16) конструкции фальшпола (14).