МОДУЛЬНЫЙ ЦЕНТР ОБРАБОТКИ ДАННЫХ И СПОСОБ ЕГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК H05K7/20 

Область применения

Группа изобретений относится к области вычислительной техники, в частности к модульным вычислительным центрам, и может быть использована в случаях наращивания или сокращения мощности центров обработки данных, перераспределения мощности между имеющимися центрами обработки данных, при замене оборудования, регламентных работах на элементах и системах модульного центра обработки данных.

Модульный центр обработки данных представляет собой комплекс модулей заводской готовности, позволяющих быстро возводить эффективный с точки зрения использования энергии, пространства и надежности функционирования центр обработки данных в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных.

Уровень техники

Известна система охлаждения центров обработки данных (патентная заявка Республики Корея 10-2009-0065125 от 22.06.2009 г., МПК Н05К 7/20, G06F 1/20), содержащая стойки с серверами, системами хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем и систему воздуховодов, позволяющих организовать охлаждение вышеуказанного оборудования.

К недостатку такого технического решения можно отнести:

- недостаточно высокую гибкость системы в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, например, при модификации оборудования, при износе или наработке, гарантированной до капительного ремонта, не позволяющая эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных.

Известен модульный центр обработки данных «Project Blackbox» (http://ru.sun.com/products/servers/s20/) компании «Sun», содержащий контейнер с тамбуром, в котором размещены инженерные системы: система электроснабжения с источниками бесперебойного питания, замкнутая система водяного охлаждения, система охранной сигнализации и контроля доступа, система газового пожаротушения, автоматизированная система диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование собственных нужд, стойки под серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем и кабеленесущие конструкции.

К недостаткам такого технического решения относятся:

- недостаточно высокая гибкость систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, например, при модификации оборудования, при износе или наработке гарантированной до капительного ремонта, не позволяющая эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных;

- недостаточно унифицированная система интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящая к недостаточно быстрой установке и быстрому вводу в эксплуатацию в составе центра обработки данных.

Известен мобильный центр обработки данных компании «Черус» (http://www.cherus.ru/files//Mobile_COD_1.pdf), содержащий контейнер с тамбуром, в котором размещены инженерные системы: система электроснабжения с источниками бесперебойного питания, система технологического кондиционирования, система охранной сигнализации и контроля доступа, система газового пожаротушения, автоматизированная система диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование собственных нужд, стойки под серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем и кабеленесущие конструкции.

К недостаткам этого технического решения относятся:

- недостаточно высокая гибкость систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, например, при модификации оборудования, при износе или наработке гарантированной до капительного ремонта, не позволяющая эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных;

- недостаточно унифицированная система интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящая к недостаточно быстрой установке и быстрому вводу в эксплуатацию в составе центра обработки данных.

Известен модульный центр обработки данных (Modular Computing Environments) патент США №7738251, от 15.06.2010 г., МПК H05K 7/20, B60F 1/00, G06F 15/16, F25D 23/12, F28F 7/00, G06F 13/00, содержащий контейнеры с серверами, системами хранения данных, оборудованием телекоммуникационных систем и размещенное под полом теплообменное устройство, представляющее собой систему труб с охлаждающей жидкостью (вода или хладагент), а теплый воздух из горячего коридора проходит через трубы и возвращается в холодный коридор с вентиляторами, коммуникации теплообменного устройства контейнера переносят охлаждающую жидкость в центральное охлаждающее устройство, контейнеры соединены с инженерными системами: системой электроснабжения, системой технологического кондиционирования, системой пожаротушения, кабельным и сетевым оборудованием собственных нужд, через концентратор с системой связи.

К недостаткам вышеуказанного технического решения относятся:

- недостаточно высокая гибкость систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, например, при модификации оборудования, при износе или наработке гарантированной до капительного ремонта, не позволяющая эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных;

- недостаточно унифицированная система интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящая к недостаточно быстрой установке и быстрому вводу в эксплуатацию в составе центра обработки данных.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является мобильный центр обработки данных (патент РФ на полезную модель №78384, оп. 20.11.2008 г., МПК Н04В 7/26, G06F 17/00), который содержит: контейнер с установленными в нем стойками с серверами, системами хранения данных, оборудованием телекоммуникационных систем, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему газового пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, контейнер снабжен экраном, разделяющим потоки холодного и горячего воздуха, при этом поток холодного воздуха организован через оборудование. Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является способ функционирования модульного центра обработки данных, описанный в патенте США №7738251, от 15.06.2010 г., МПК H05K 7/20, B60F 1/00, G06F 15/16, F25D 23/12, F28F 7/00, G06F 13/00, включающий изготовление модулей таким образом, чтобы организовать разделение и перемещение воздуха по горячему коридору и холодному коридору, в которых, при помощи работы вентиляторов, соответственно в горячий коридор воздух попадает после охлаждения серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем, а в холодный коридор воздух попадает после того, как его охлаждают в системе, связанной с центральным охлаждающим устройством, коммутацию механическую, информационную, электрическую частей центра обработки данных, работу серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем.

К недостаткам наиболее близкого аналога устройства можно отнести:

- недостаточно высокую гибкость систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, например, при модификации оборудования, при износе или наработке гарантированной до капительного ремонта, не позволяющую эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных;

- недостаточно унифицированную система интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящую к недостаточно быстрой установке и быстрому вводу в эксплуатацию в составе центра обработки данных.

К недостаткам наиболее близкого аналога способа можно отнести:

- недостаточно высокую гибкость систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, например, при модификации оборудования, при износе или наработке гарантированной до капительного ремонта, не позволяющую эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных.

Сущность изобретения

Тенденцией развития центров обработки данных является повышение производительной мощности оборудования, располагаемого в них, и совершенствование систем, обеспечивающих функционирование с заданными показателями надежности, экономической и энергетической эффективности. Повышение вычислительной мощности и энергоэффективности оборудования, при обновлении (т.е. замене устаревшего на новое), может привести, в большинстве случаев, к образованию недостатка, а в редких случаях, к появлению излишней мощности, например, систем охлаждения. Одновременно, совершенствование систем охлаждения в свою очередь может привести к необходимости замены системы охлаждения на обновленную, которая будет соответствовать потребляемой мощности оборудования, функционирующего в центре обработки данных. Ситуация со снижением количества элементов центра обработки данных и перераспределения мощностей может возникать при профилактических или регламентных работах или при замене оборудования, исчерпавшего ресурс, например наработки на отказ.

Задачей изобретения является повышение экономической и энергетической эффективности, надежности работы и гибкости систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных.

Технический результат изобретения:

- повышение гибкости систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, позволяющей эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных;

- повышение уровня дифференциации надежности функционирования систем центра обработки данных;

- повышение унификации системы интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящее к сокращению времени установки и ввода в эксплуатацию в составе центра обработки данных.

В наиболее близком аналоге устройства термин «контейнер» подразумевает полностью укомплектованный центр обработки данных. Для повышения гибкости систем центров обработки данных и достижения упомянутых технических результатов целесообразно в качестве укомплектованных элементов, объединяемых в модуль центра обработки данных, использовать элементы, обозначаемые термином «ячейка», причем совокупность конструктивно связанных в единое целое как различных, так и совпадающих по выполняемым функциям ячеек будет образовывать модуль.

Технический результат достигается тем, что модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, одну серверную ячейку с установленными в ней стойками с серверами, системами хранения данных, оборудованием телекоммуникационных систем, по меньшей мере, одну тамбурную ячейку, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, серверная ячейка снабжена экраном, разделяющим потоки холодного и горячего воздуха, с организацией потока холодного воздуха через оборудование, при этом серверная ячейка выполнена в виде изолированного помещения, с возможностью соединения с аналогичной ячейкой серверной ячейкой воздуховодной серверной, ячейкой коридорной, ячейкой воздуховодной коридорной, ячейкой охлаждения, ячейкой тамбурной, ячейкой динамического источника бесперебойного питания, ячейкой комплектного распределительного устройства и ячейкой бытовой и конструктивно объединены в модуль размещения и обеспечения серверных ячеек, совмещаемый с другим модулем или другими модулями размещения и обеспечения серверных ячеек и возможностью, по меньшей мере, электрического соединения с модулем генератора электрической энергии, также серверная ячейка содержит: кронштейны и отверстия для крепления и размещения стоек, стойки укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха в направлении «фронтальная-тыльная» или «тыльная-фронтальная» в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем, и устройствами, обеспечивающими прохождение холодного воздуха через охлаждаемое оборудование в направлении «снизу вверх» или «сверху вниз» при организации таких направлений охлаждения в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем; датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратной системой контроля климатических параметров серверной ячейки; датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, шторки и/или жалюзи для герметизации объема ячейки на случай возникновения пожара; автономную систему пожаротушения; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания стоек, серверов, систем хранения данных и оборудования телекоммуникационных систем, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания внутренних потребителей, например пожарных клапанов, общего и аварийного освещения, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; оптоволоконную кабельную систему для подключения стоек и оборудования к системам связи; систему контроля и управления доступом; систему принудительного отвода горячего воздуха; систему дополнительного холодоснабжения; переходы для доступа к соседним ячейкам, кабельные энергетические и информационные каналы, соединяющие соседние ячейки; систему бесперебойного электропитания; системы непосредственного охлаждения жидким хладагентом; ячейка охлаждения содержит теплообменник с возможностью забора воздуха извне, охлаждения горячего воздуха, циркулирующего в модульном центре обработки данных, и выброса нагретого внешнего воздуха в окружающую среду, а также минимально достаточного для обеспечения вентиляции в процессе обмена воздуха из окружающей среды с воздухом, циркулирующим в модульном центре обработки данных; модуль размещения и обеспечения серверных ячеек содержит: по меньшей мере, одну зону доступа к ячейкам модуля, по меньшей мере, один переход, по меньшей мере, один коридор, систему электропитания с заданными параметрами качества электроэнергии, программно-аппаратную систему мониторинга контролируемых параметров ячеек, зон доступа к ячейкам модуля, переходов и коридоров, систему пожарной сигнализации, систему пожаротушения, шторки и/или жалюзи для герметизации объема модуля на случай возникновения пожара, систему освещения систему контроля и управления доступом, по меньшей мере, один переход для перемещения в другой модуль; модуль генератора электрической энергии содержит: дизельный двигатель, систему охлаждения дизельного двигателя, генератор электрической энергии, вентиляционную камеру с электровентиляторами, градирню, электрощит, топливный бак, воздушный фильтр, расширительный бак, по меньшей мере одну дверь; системы контроля и управления доступом модулей объединены в единую систему мониторинга, контроля и управления доступом, системы пожарной сигнализации модулей объединены в единую систему пожарной сигнализации.

Холодильная мощность систем центра обработки данных больше или равна выделяемой теплоте всего оборудования, задействованного на полную мощность, центра обработки данных при работе во всем диапазоне температур окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что способ функционирования центра обработки данных, в котором выполняют модули заводской готовности с возможностью пространственного расположения как горизонтально относительно друг друга, так и вертикально относительно друг друга и организации движения охлажденного воздуха от ячеек охлаждения по холодным коридорам к ячейкам серверным и нагретого воздуха от ячеек серверных по горячим коридорам к ячейкам охлаждения, размещают модули, соединяют электрически, механически и информационно, подключают центр обработки данных, по меньшей мере, к одному источнику электрической энергии и одной линии связи, размещают серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, удаляя заглушки, а при удалении из центра обработки данных оборудования на их месте размещают заглушки, электрически соединяют, по меньшей мере, с одним модулем генератора электрической энергии, задействуют в работу серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, организуют движение охлажденного воздуха от ячеек охлаждения к ячейкам серверным, определяют значение температуры и влажности в ячейках модулей центра обработки данных, определяют значение температуры окружающего воздуха и сравнивают значение температуры воздуха, циркулирующего в центре обработки данных в горячем коридоре, при температуре окружающей среды, меньшей, по меньшей мере на значение температуры, необходимой для организации отвода тепла с учетом потерь и КПД системы отвода тепла, забирают из окружающей среды воздух, фильтруют воздух из окружающей среды, подают в теплообменник, нагревают воздух из окружающей среды, охлаждая воздух, циркулирующий в центре обработки данных, удаляют воздух из окружающей среды из теплообменника в окружающую среду, при температуре окружающей среды, большей, по меньшей мере на значение температуры, необходимой для организации отвода тепла с учетом потерь и КПД системы отвода тепла, задействуют дополнительную систему охлаждения, при работе которой охлаждают воздух, циркулирующий в центре обработки данных, при температуре окружающей среды, лежащей в диапазоне значения температуры, необходимой для организации отвода тепла с учетом потерь и КПД системы отвода тепла, забирают из окружающей среды воздух, фильтруют воздух из окружающей среды, подают в теплообменник, нагревают воздух из окружающей среды, охлаждая воздух, циркулирующий в центре обработки данных, удаляют воздух из окружающей среды из теплообменника в окружающую среду и задействуют дополнительную систему охлаждения, при работе которой охлаждают воздух, циркулирующий в центре обработки данных на временные интервалы, позволяющие организовать отвод тепла в требуемом количестве от серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем, перераспределяют потоки охлажденного воздуха, перераспределяют и контролируют ресурсы энергоснабжения ячеек и модулей, при срабатывании датчиков пожарной сигнализации герметизируют пространство или ячеек, или модулей, отключают оборудование или ячеек, или модулей, в которых сработали датчики пожарной сигнализации, приводят в действие систему пожаротушения, выдерживают до прекращения возгорания или задымления и системой приточно-вытяжной вентиляции проветривают ячейки или модули, в которых действовала система пожаротушения, при возникновении ситуации недостаточности или мощности, или качества электрической энергии задействуют источники бесперебойного электроснабжения на период до включения в снабжение электрической энергией всего центра обработки данных или, по меньшей мере, одного модуля размещения и обеспечения серверных ячеек, или, по меньшей мере, одной ячейки или одной из систем центра обработки данных, по меньшей мере, одного модуля генератора электрической энергии, при необходимости изменить состав серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем или других систем центра обработки данных, организуют доступ людей в модули, ячейки или другие помещения центра обработки данных, отключают модифицируемые элементы центра обработки данных и удаляют их или заменяют на другие.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Возможность практической реализации изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема модульного центра обработки данных, на фиг.2 представлена схема модульного центра обработке данных при изменении состава центра обработки данных, на фиг.3 - схема организации движения воздуха в модуле размещения и обеспечения серверных ячеек при последовательном расположении серверных ячеек, на фиг.4 - схема организации движения воздуха в модуле размещения и обеспечения серверных ячеек при последовательно-параллельном расположении серверных ячеек, на фиг.5 - схема организации движения воздуха в модуле размещения и обеспечения серверных ячеек при вертикальном расположении ячеек охлаждения, на фиг.6 - пространственная схема центра обработки данных, на фиг.7 - пространственная схема модуля размещения и обеспечения серверных ячеек, на фиг.8 - пространственная схема ячейки охлаждения, на фиг.9 пространственная схема серверной ячейки.

Модульный центр обработки данных 1 включает: серверные модули 2-5, соединенные с внешней системой энергоснабжения 6, внешней системой связи и передачи данных 7, и модули 8-11 резервного энергоснабжения. Серверные модули 2-5 могут быть соединены между собой механическими 12, электрическими 13 и информационными связями 14. Серверные модули 2-5 могут быть соединены, по меньшей мере, с одним из модулей 8-11 резервного энергоснабжения электрическими 15, информационными 16 связями.

Серверная ячейка (17-20) выполнена в виде изолированного помещения, ячейка воздуховодная серверная, ячейка коридорная, ячейка воздуховодная коридорная, ячейка охлаждения (21, 22), ячейка тамбурная, ячейка динамического источника бесперебойного питания, ячейка комплектного распределительного устройства и ячейка бытовая конструктивно объединены в модуль (2-5) размещения и обеспечения серверных ячеек.

Также серверная ячейка (17-20) содержит: кронштейны и отверстия для крепления и размещения стоек, стойки укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха в направлении «фронтальная-тыльная» или «тыльная-фронтальная» в серверах 23, системах хранения данных 23, оборудовании телекоммуникационных систем 23, и устройствами, обеспечивающими прохождение холодного воздуха 24 через охлаждаемое оборудование в направлении «снизу вверх» или «сверху вниз» при организации таких направлений охлаждения в серверах 23, системах хранения данных 23, оборудовании телекоммуникационных систем 23.

Ячейка охлаждения (21, 22) содержит теплообменник 25 с возможностью забора воздуха 26 извне, охлаждения горячего воздуха 27, циркулирующего в модульном центре обработки данных, и выброса нагретого внешнего воздуха 28 в окружающую среду.

В серверной ячейке (17-20) холодный воздух 2 4 отделен от горячего воздуха 27 экранами 29.

Модуль 2-5 размещения и обеспечения серверных ячеек содержит: зону доступа к ячейкам модуля, переход, коридор, систему электропитания с заданными параметрами качества электроэнергии, программно-аппаратную систему мониторинга контролируемых параметров ячеек, зон доступа к ячейкам модуля, переходов и коридоров, систему пожарной сигнализации, систему пожаротушения 30, шторки и/или жалюзи для герметизации объема модуля на случай возникновения пожара, систему освещения систему контроля и управления доступом, переход для перемещения в другой модуль.

Модуль 8-11 генератора электрической энергии содержит: дизельный двигатель, систему охлаждения дизельного двигателя, генератор электрической энергии, вентиляционную камеру с электровентиляторами, градирню, электрощит, топливный бак, воздушный фильтр, расширительный бак, дверь.

Системы контроля и управления доступом модулей 2-5, 8-11 объединены в единую систему мониторинга, контроля и управления доступом.

Системы пожарной сигнализации модулей 2-5 объединены в единую систему пожарной сигнализации.

Конструктивные элементы модульного центра обработки данных могут быть изготовлены и соединены между собой известными способами.

Модульный центр обработки данных 1 работает следующим образом.

На специализированном предприятии выполняют модули 2-5 размещения и обеспечения серверных ячеек, модули генератора электрической энергии 8-11.

Модули 2-5 размещения и обеспечения серверных ячеек могут, при монтаже в центре обработки данных 1, пространственно располагаться относительно друг друга как горизонтально, так и вертикально. Затем модули 2-5 по отдельности или один из указанных подключают к одному источнику 6 электрической энергии и одной линии связи 7.

Модули 8-11 генераторов электрической энергии электрически и информационно, в части, касающейся систем контроля и управления модулями, соединяют с модулями 2-5 размещения и обеспечения серверных ячеек.

Организуют движение охлажденного воздуха 24 от ячеек охлаждения 21, 22 по холодным коридорам к ячейкам серверным 17-20 и нагретого воздуха 27 от ячеек серверных 17-20 по горячим коридорам к ячейкам охлаждения 21, 22.

Размещают серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем 23, удаляя заглушки, а при удалении из центра обработки данных 1 оборудования 23 на их месте размещают заглушки. Задействуют в работу серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем 23. Во время функционирования системы охлаждения определяют значение температуры и влажности в ячейках 17-20 модулей 2-5 центра обработки данных 1, определяют значение температуры окружающего воздуха и сравнивают значение температуры воздуха, циркулирующего в центре обработки данных 1 в горячем коридоре. При температуре окружающей среды, меньшей, например, на 3°С, забирают из окружающей среды воздух, фильтруют воздух из окружающей среды, подают в теплообменник 25. Нагревают воздух из окружающей среды, охлаждая воздух, циркулирующий в центре обработки данных 1, удаляют воздух из окружающей среды из теплообменника 25 в окружающую среду. При температуре окружающей среды, большей, например, на 2°С, задействуют дополнительную систему охлаждения, при работе которой охлаждают воздух, циркулирующий в центре обработки данных 1. При температуре окружающей среды, лежащей в диапазоне значения температуры, необходимой для организации отвода тепла, например при разнице температуры в 2-3°С, забирают из окружающей среды воздух, фильтруют воздух из окружающей среды, подают в теплообменник 25, нагревают воздух из окружающей среды, охлаждая воздух, циркулирующий в центре обработки данных 1, удаляют воздух из окружающей среды из теплообменника 25 в окружающую среду и задействуют дополнительную систему охлаждения, при работе которой охлаждают воздух, циркулирующий в центре обработки данных 1 на временные интервалы, позволяющие организовать отвод тепла в требуемом количестве от серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем 23. Перераспределяют потоки охлажденного воздуха 24, перераспределяют и контролируют ресурсы энергоснабжения ячеек 17-20 и модулей 2-5. При срабатывании датчиков пожарной сигнализации герметизируют пространство ячеек или модулей, в которых сработали датчики пожарной сигнализации, отключают оборудование 23 или ячеек, или модулей, в которых сработали датчики пожарной сигнализации, приводят в действие систему пожаротушения 30, выдерживают до прекращения возгорания или задымления и системой приточно-вытяжной вентиляции проветривают ячейки или модули, в которых действовала система пожаротушения. При возникновении ситуации недостаточности или мощности, или качества электрической энергии задействуют источники бесперебойного электроснабжения на период до включения в снабжение электрической энергией всего центра обработки данных или модуля размещения и обеспечения серверных ячеек или ячейки или одной из систем центра обработки данных 1, модуля генератора электрической энергии 8-11. При необходимости изменить состав серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем 23 или других систем центра обработки данных 1, организуют доступ людей в модули, ячейки или другие помещения центра обработки данных 1, отключают модифицируемые элементы центра обработки данных и удаляют их или заменяют на другие.

Таким образом, повышаются:

- гибкость систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, позволяющая эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных;

- уровень дифференциации надежности функционирования систем центра обработки данных;

- унификация системы интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящая к сокращению времени установки и ввода в эксплуатацию в составе центра обработки данных.

Группа изобретений относится к области вычислительной техники, в частности к модульным вычислительным центрам, и может быть использована в случаях наращивания или сокращения мощности центров обработки данных, перераспределения мощности между имеющимися центрами обработки данных, при замене оборудования, регламентных работах на элементах и системах модульного центра обработки данных. Технический результат состоит в повышении гибкости систем в условиях непрерывного функционирования, в том числе модифицируемого центра обработки данных, позволяющей эффективно перераспределять ресурсы систем центра обработки данных; уровня дифференциации надежности функционирования систем центра обработки данных; унификации системы интеграции с другими частями центров обработки данных, приводящей к сокращению времени установки и ввода в эксплуатацию в составе центра обработки данных. Модульный центр обработки данных включает модули генераторов электрической энергии и модули размещения и обеспечения серверных ячеек, выполненные с возможностью совмещения с другими модулями. Модули составлены из унифицированных ячеек: охлаждения, коридорных, тамбурных, серверных, в последних размещаются и функционируют серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем. В способе выполняют модули заводской готовности с возможностью пространственного расположения как горизонтально относительно друг друга, так и вертикально относительно друг друга и организации движения охлажденного воздуха от ячеек охлаждения по холодным коридорам к ячейкам серверным и нагретого воздуха от ячеек серверных по горячим коридорам к ячейкам охлаждения, размещают модули, соединяют электрически, механически и информационно, подключают центр обработки данных и задействуют серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Модульный центр обработки данных включает, по меньшей мере, одну серверную ячейку с установленными в нем стойками с серверами, системами хранения данных, оборудованием телекоммуникационных систем, по меньшей мере, одну тамбурную ячейку, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, серверная ячейка снабжена экраном, разделяющим потоки холодного и горячего воздуха, с организацией потока холодного воздуха через оборудование, отличающийся тем, что серверная ячейка выполнена в виде изолированного помещения с возможностью соединения с аналогичной ячейкой серверной ячейкой воздуховодной серверной, ячейкой коридорной, ячейкой воздуховодной коридорной, ячейкой охлаждения, ячейкой тамбурной, ячейкой динамического источника бесперебойного питания, ячейкой комплектного распределительного устройства и ячейкой бытовой и конструктивно объединены в модуль размещения и обеспечения серверных ячеек, совмещаемый с другим модулем или другими модулями размещения и обеспечения серверных ячеек и возможностью, по меньшей мере, электрического соединения с модулем генератора электрической энергии, также серверная ячейка содержит: кронштейны и отверстия для крепления и размещения стоек, стойки укомплектованы заглушками для разделения зон холодного и горячего воздуха в направлении «фронтальная-тыльная» или «тыльная-фронтальная» в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем, и устройствами, обеспечивающими прохождение холодного воздуха через охлаждаемое оборудование в направлении «снизу вверх» или «сверху вниз» при организации таких направлений охлаждения в серверах, системах хранения данных, оборудовании телекоммуникационных систем; датчики температуры и датчики влажности с программно-аппаратной системой контроля климатических параметров серверной ячейки; датчики наличия задымления и/или газоанализаторы с программно-аппаратной системой пожарной сигнализации, шторки и/или жалюзи для герметизации объема ячейки на случай возникновения пожара; автономную систему пожаротушения; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания стоек, серверов, систем хранения данных и оборудования телекоммуникационных систем, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; по меньшей мере, одну систему для передачи и распределения электроэнергии для питания внутренних потребителей, например пожарных клапанов, общего и аварийного освещения, с амперметрами и вольтметрами с программно-аппаратной системой контроля электрических параметров; оптоволоконную кабельную систему для подключения стоек и оборудования к системам связи; систему контроля и управления доступом; систему принудительного отвода горячего воздуха; систему дополнительного холодоснабжения; переходы для доступа к соседним ячейкам, кабельные энергетические и информационные каналы, соединяющие соседние ячейки; систему бесперебойного электропитания; системы непосредственного охлаждения жидким хладагентом; ячейка охлаждения содержит теплообменник с возможностью забора воздуха извне, охлаждения горячего воздуха, циркулирующего в модульном центре обработки данных, и выброса нагретого внешнего воздуха в окружающую среду, а также минимально достаточного для обеспечения вентиляции в процессе обмена воздуха из окружающей среды с воздухом, циркулирующим в модульном центре обработки данных; модуль размещения и обеспечения серверных ячеек содержит: по меньшей мере, одну зону доступа к ячейкам модуля, по меньшей мере, один переход, по меньшей мере, один коридор, систему электропитания с заданными параметрами качества электроэнергии, программно-аппаратную систему мониторинга контролируемых параметров ячеек, зон доступа к ячейкам модуля, переходов и коридоров, систему пожарной сигнализации, систему пожаротушения, шторки и/или жалюзи для герметизации объема модуля на случай возникновения пожара, систему освещения, систему контроля и управления доступом, по меньшей мере, один переход для перемещения в другой модуль; модуль генератора электрической энергии содержит: дизельный двигатель, систему охлаждения дизельного двигателя, генератор электрической энергии, вентиляционную камеру с электровентиляторами, градирню, электрощит, топливный бак, воздушный фильтр, расширительный бак, по меньшей мере, одну дверь; системы контроля и управления доступом модулей объединены в единую систему мониторинга, контроля и управления доступом, системы пожарной сигнализации модулей объединены в единую систему пожарной сигнализации.

2. Модульный центр обработки данных по п.1, отличающийся тем, что холодильная мощность систем центра обработки данных больше или равна выделяемой теплоте всего оборудования, задействованного на полную мощность, центра обработки данных при работе во всем диапазоне температур окружающей среды.

3. Способ функционирования центра обработки данных по п.1, в котором выполняют модули заводской готовности с возможностью пространственного расположения как горизонтально относительно друг друга, так и вертикально относительно друг друга и организации движения охлажденного воздуха от ячеек охлаждения по холодным коридорам к ячейкам серверным и нагретого воздуха от ячеек серверных по горячим коридорам к ячейкам охлаждения, размещают модули, соединяют электрически, механически и информационно, подключают центр обработки данных, по меньшей мере, к одному источнику электрической энергии и одной линии связи, размещают серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, удаляя заглушки, а при удалении из центра обработки данных оборудования на их месте размещают заглушки, электрически соединяют, по меньшей мере, с одним модулем генератора электрической энергии, задействуют в работу серверы, системы хранения данных, оборудование телекоммуникационных систем, организуют движение охлажденного воздуха от ячеек охлаждения к ячейкам серверным, определяют значение температуры и влажности в ячейках модулей центра обработки данных, определяют значение температуры окружающего воздуха и сравнивают значение температуры воздуха, циркулирующего в центре обработки данных в горячем коридоре, при температуре окружающей среды, меньшей, по меньшей мере, на значение температуры, необходимой для организации отвода тепла с учетом потерь и к.п.д. системы отвода тепла, забирают из окружающей среды воздух, фильтруют воздух из окружающей среды, подают в теплообменник, нагревают воздух из окружающей среды, охлаждая воздух, циркулирующий в центре обработки данных, удаляют воздух из окружающей среды из теплообменника в окружающую среду, при температуре окружающей среды, большей, по меньшей мере, на значение температуры, необходимой для организации отвода тепла с учетом потерь и к.п.д. системы отвода тепла, задействуют дополнительную систему охлаждения, при работе которой охлаждают воздух, циркулирующий в центре обработки данных, при температуре окружающей среды, лежащей в диапазоне значения температуры, необходимой для организации отвода тепла с учетом потерь и к.п.д. системы отвода тепла, забирают из окружающей среды воздух, фильтруют воздух из окружающей среды, подают в теплообменник, нагревают воздух из окружающей среды, охлаждая воздух, циркулирующий в центре обработки данных, удаляют воздух из окружающей среды из теплообменника в окружающую среду и задействуют дополнительную систему охлаждения, при работе которой охлаждают воздух, циркулирующий в центре обработки данных на временные интервалы, позволяющие организовать отвод тепла в требуемом количестве от серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем, перераспределяют потоки охлажденного воздуха, перераспределяют и контролируют ресурсы энергоснабжения ячеек и модулей, при срабатывании датчиков пожарной сигнализации герметизируют пространство или ячеек, или модулей, отключают оборудование или ячеек, или модулей, в которых сработали датчики пожарной сигнализации, приводят в действие систему пожаротушения, выдерживают до прекращения возгорания или задымления и системой приточно-вытяжной вентиляции проветривают ячейки или модули, в которых действовала система пожаротушения, при возникновении ситуации недостаточности или мощности, или качества электрической энергии задействуют источники бесперебойного электроснабжения на период до включения в снабжение электрической энергией всего центра обработки данных или, по меньшей мере, одного модуля размещения и обеспечения серверных ячеек или, по меньшей мере, одной ячейки, или одной из систем центра обработки данных, по меньшей мере, одного модуля генератора электрической энергии, при необходимости изменить состав серверов, систем хранения данных, оборудования телекоммуникационных систем или других систем центра обработки данных, организуют доступ людей в модули, ячейки или другие помещения центра обработки данных, отключают модифицируемые элементы центра обработки данных и удаляют их или заменяют на другие.