ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ОХЛАЖДАЮЩИХ РЯДОВ ДЛЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ СЕРВЕРНЫХ ФЕРМ Российский патент 2012 года по МПК G06F1/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится в основном к системам охлаждения центров хранения и обработки данных.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Быстрое развитие услуг по Интернету, таких как электронная почта по Интернету, поиск по Интернету, размещение информации на веб-сайте и обмен видеоклипами между пользователями по Интернету предъявляет все более возрастающие требования к вычислительной мощности и емкости запоминающих устройств серверов в центрах обработки и хранения данных. По мере повышения эксплуатационных характеристик серверов также растет потребление энергии серверами несмотря на меры, принимаемые по созданию маломощных конструкций интегральных схем. Например, у одного из наиболее широко используемых серверных процессоров - процессора AMD Opteron - потребляемая мощность достигает 95 ватт. Потребляемая мощность серверного процессора Intel Xeon находится в интервале от 110 до 165 ватт. Процессоры являются только частью серверов, тем не менее, другие части в сервере, такие как охлаждающие вентиляторы и устройства хранения данных потребляют дополнительную мощность.

[0003] Серверы обычно устанавливают в стойках в центрах хранения и обработки данных. Существует большое разнообразие вариантов конструкций стоек. Конструкция типовой стойки включает монтажные балки, на которых монтируют несколько блоков оборудования, таких как серверы-лезвия и устанавливают их вертикально один над другим в стойке. Одна из наиболее широко используемых 19-дюймовая стойка представляет собой стандартизированную конструкцию для монтажа оборудования, такого как серверы 1U или 2U. Одно стойко-место на указанном типе стойки обычно составляет 1,75 дюймов по высоте и 19 дюймов по ширине. Сервер, который может быть установлен в одном стойко-месте обычно обозначают как сервер 1U. В центрах хранения и обработки данных на стандартной стойке обычно плотно установлены серверы, устройства хранения данных, коммутаторы и(или) телекоммуникационное оборудование.

[0004] В помещении центра хранения и обработки данных необходимо поддерживать приемлемую температуру и влажность для надежной работы серверов, которые обычно снабжены охлаждающими вентиляторами, засасывающими и прогоняющими воздух через шасси для охлаждения. Потребляемая мощность стойки, на которой плотно установлены друг над другом серверы, работающие на процессорах Opteron или Xeon, может составлять от 7000 до 15000 ватт. В результате этого серверные стойки могут создавать исключительно локализованные тепловые нагрузки. Тепло, рассеиваемое серверами в стойках, поступает в помещение центра хранения и обработки данных.

Тепло, суммарно выделяемое плотно установленным в стойках оборудованием, может оказать негативное воздействие на эффективность эксплуатации и надежность оборудования в стойках, так как их охлаждение производится окружающим воздухом. Таким образом, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха зачастую являются частью конструкции эффективного центра хранения и обработки данных.

[0005] Стандартный центр хранения и обработки данных потребляет от 10 до 40 мегаватт мощности. Большая часть потребляемой энергии расходуется на работу серверов и работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Было подсчитано, что на долю систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха приходится от 25 до 40 процентов потребляемой мощности в центрах хранения и обработки данных. В центре хранения и обработки данных, потребляющем 40 мегаватт мощности, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха могут потреблять от 10 до 16 мегаватт мощности. Существенная экономия может быть достигнута за счет использования эффективных систем охлаждения и способов, снижающих расход энергии. Например, снижение потребляемой мощности системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с 25 до 10 процентов от мощности, потребляемой центрами хранения и обработки данных, позволяет сэкономить 6 мегаватт мощности, являющейся достаточной для энергопитания тысяч жилых домов.

[0006] В помещении центра хранения и обработки данных серверные стойки обычно компонуют в ряды с чередованием холодных и горячих проходов между ними. Все серверы установлены в стойках с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне, при которой кондиционированный воздух втягивается из холодного ряда, расположенного перед стойкой, и тепло удаляется через горячий ряд позади стоек. Обычно используют конструкцию помещения с фальшполом для установки под полом системы распределения воздуха, в которой охлажденный воздух подают через вентиляционные отверстия в фальшполу вдоль холодных рядов.

[0007] Важным фактором при эффективном охлаждении центра хранения и обработки данных является регулирование воздушного потока и циркуляции воздуха внутри центра хранения и обработки данных. Установки для кондиционирования воздуха компьютерных залов подают холодный воздух через половые плитки, в том числе через вентиляционные отверстия между стойками. Как и серверы, установки кондиционирования воздуха компьютерных залов также потребляют значительное количество мощности. Одна установка кондиционирования воздуха компьютерного зала может иметь до трех электродвигателей мощностью 5 лошадиных сил, и для охлаждения центра хранения и обработки данных может потребоваться до 150 установок кондиционирования воздуха компьютерного зала. В совокупности установки для кондиционирования воздуха компьютерных залов потребляют существенное количество мощности в центре хранения и обработки данных. Например, в помещении центра хранения и обработки данных с компоновочной схемой горячих и холодных рядов горячий воздух из горячих рядов вытягивается из горячего ряда и рециркулируется через установки для кондиционирования воздуха компьютерных залов. Установки кондиционирования воздуха компьютерных залов охлаждают воздух. Вентиляторы, приводимые в действие электродвигателями установок кондиционирования воздуха компьютерных залов, подают охлажденный воздух в проходящую под полом систему вентиляции, образуемую черным полом. Давление, создаваемое за счет перекачивания охлажденного воздуха в расположенную под полом систему вентиляции, нагнетает охлажденный воздух вверх через вентиляционные отверстия в черном полу и обеспечивает его подачу в холодные ряды, в сторону которых расположены серверные стойки. С целью достижения достаточного расхода воздуха сотни мощных установок кондиционирования воздуха компьютерного зала могут быть установлены по всей площади стандартного помещения центра хранения и обработки данных. Тем не менее, установки кондиционирования воздуха компьютерного зала в основном размещают по углам помещения центра хранения и обработки данных, что негативно влияет на их возможность эффективно увеличивать расход воздуха. Стоимость устройства фальшпола в основном является высокой, в то время как эффективность охлаждения в целом является низкой ввиду недостаточной циркуляции воздуха внутри помещения центра хранения и обработки информации. Кроме того, при расположении вентиляционных отверстий в полу необходимо провести тщательную планировку компоновки и конструкции центра хранения и обработки данных с целью предотвращения проскока подаваемого воздуха. Удаление плиток для ремонта горячих участков также может вызвать проблемы во всей системе.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Настоящее изобретение предусматривает создание устройств и способов, предназначенных для эффективного охлаждения центров хранения и обработки данных. В конкретном примере осуществления настоящее изобретение предусматривает конструкцию герметизации охлаждающих рядов, включающую, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки, сконфигурированное для сопряжения с одной или несколькими серверными стойками, и охлаждающий модуль, соединенный с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов. Отверстия серверной стойки сконфигурированы для сопряжения с серверными стойками таким образом, чтобы внешняя сторона серверных стоек сопрягалась с внутренним пространством, образуемым конструкцией герметизации охлаждающих рядов. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения отверстия серверных стоек и серверные стойки плотно соединены с помощью зажимов и (или) уплотнительных прокладок с целью снижения утечек воздуха вовнутрь конструкции герметизация охлаждающих рядов и из нее.

[0009] В ряде примеров осуществления настоящего изобретения используют охлаждающие вентиляторы серверов, установленных на стойках, для втягивания холодного воздуха из конструкции герметизации охлаждающих рядов от внешней стороны серверных стоек и для выпуска горячего воздуха с тыльной стороны серверных стоек. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения исключается необходимость в фальшполах, а также в вентиляторах и иных видах оборудования для нагнетания охлажденного воздуха в находящуюся под полом систему вентиляции. Охлаждающий модуль, установленный в верхней части конструкции герметизации охлаждающих рядов, обеспечивает охлаждение горячего воздуха с помощью охлаждающих змеевиков, установленных внутри охлаждающего модуля. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения через змеевики пропускают холодную воду для обеспечения теплообмена с горячим воздухом в охлаждающем модуле.

[0010] В одном примере осуществления настоящего изобретения устройства и способы предназначены для охлаждения горячего воздуха внутри помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки информации без подачи внешнего воздуха. Горячий воздух, нагнетаемый серверными вентиляторами, поступает в охлаждающие модули, которые могут быть расположены в верхней части конструкции герметизация охлаждающих рядов. Горячий воздух охлаждают водяными охлаждающими змеевиками внутри охлаждающих модулей, и охлажденный воздух поступает под действием силы тяжести в конструкцию герметизации охлаждающих рядов и за счет более низкого давления, созданного во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов. Серверные вентиляторы втягивают холодный воздух из отверстий серверных стоек, соединенных с конструкцией герметизации охлаждающих рядов, для охлаждения серверов и выбрасывают горячий воздух с тыльной стороны серверных стоек.

[0011] В дополнительных примерах осуществления настоящего изобретения устройства и способы включают перемешивание внешнего холодного воздуха для охлаждения серверов. В одном примере осуществления настоящего изобретения работа потолочных воздушных клапанов внутри центра хранения и обработки данных может регулироваться с помощью устройства для регулирования температуры, и они могут открываться в том случае, когда внешняя температура достигает определенного порогового значения. Внешний воздух поступает в центр хранения и обработки данных и проходит через охлаждающий модуль, установленный в верхней части конструкции герметизация охлаждающих рядов. Серверные вентиляторы втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов. Горячий воздух вытягивается наружу с помощью потолочных вытяжных вентиляторов. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения могут быть использованы увлажнители для кондиционирования внешнего воздуха с целью регулирования влажности воздуха в помещении для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных, в частности, в тех случаях, когда внешний воздух не соответствует эксплуатационным требованиям для функционирования серверов и иного оборудования. Тем не менее, в последние годы производители серверного оборудования существенно ослабили требования по влажности воздуха в связи с совершенствованием технологии.

[0012] Более полное понимание существа и преимуществ различных примеров осуществления настоящего изобретения может быть достигнуто из следующего ниже подробного описания, ведущегося со ссылками на прилагаемые чертежи.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Фиг.1 - схема иллюстративной конструкции герметизации охлаждающих рядов и иллюстративного охлаждающего модуля.

[0014] Фиг.2 - схема иллюстративной конструкции герметизации охлаждающих рядов со встроенными серверными стойками и иллюстративного охлаждающего модуля.

[0015] Фиг.3 - схема иллюстративной конструкции герметизации охлаждающих рядов со встроенными серверными стойками, иллюстративного сервера, размещенного на одной из серверных стоек, и иллюстративного охлаждающего модуля.

[0016] Фиг.4 - схема иллюстративного сервера с серверным вентилятором, втягивающим холодный воздух, кондиционированный иллюстративным охлаждающим модулем.

[0017] Фиг.5 - схема иллюстративного помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных с конструкцией герметизация охлаждающих рядов, охлаждающим модулем, вытяжными вентиляторами на крыше и смесительной камерой с воздушными клапанами, регулирующими внутреннюю и внешнюю циркуляцию воздуха.

[0018] Фиг.6 - схема помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных с охлаждающим модулем, объединенным со смесительной камерой.

[0019] Фиг.7 - схема иллюстративного помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных с несколькими конструкциями герметизации охлаждающих рядов и несколькими охлаждающими модулями, вытяжными вентиляторами на крыше и смесительной камерой с воздушными клапанами, регулирующими внутреннюю и внешнюю циркуляцию воздуха.

[0020] Фиг.8 - схема иллюстративного помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных с несколькими конструкциями герметизации охлаждающих рядов и охлаждающим модулем, объединенным со смесительной камерой, снабженной воздушными клапанами.

[0021] Фиг.9 - схема иллюстративного помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных с несколькими конструкциями герметизации охлаждающих рядов и несколькими охлаждающими модулями, вытяжными вентиляторами на крыше и со смесительной камерой, снабженной воздушными клапанами и объединенной с охлаждающим модулем.

ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Следующие иллюстративные примеры осуществления настоящего изобретения и их особенности описаны и проиллюстрированы со ссылками на устройства, способы и системы, которые рассматриваются как иллюстративные примеры, не ограничивающие объем изобретения.

[0023] На фиг.1 проиллюстрирован пример охлаждающего модуля 100 и пример конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. Конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может включать раму, панели, двери и отверстия серверных стоек. Отверстие серверной стойки представляет собой отверстие в конструкции герметизации охлаждающих рядов 106, которое может быть соединено с серверной стойкой. Конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может быть выполнена из различных материалов, таких как сталь, композитные материалы или углеродные материалы, из которых может быть изготовлен корпус, образующий внутреннее пространство, включающее, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки, обеспечивающее сопряжение блока, смонтированного в стойке, с внутренним пространством. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может быть установлена на поверхности пола ив этом случае отсутствует необходимость в фальшполе для прохождения охлажденного воздуха в комнате для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных.

[0024] Охлаждающий модуль 100 может быть установлен и расположен на верхней части конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 и соединен с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. Охлаждающий модуль 100 включает один или несколько охлаждающих змеевиков 102. Жидкость, проходящую по охлаждающим змеевикам 102, используют для обеспечения теплообмена с относительно горячим воздухом, проходящим через охлаждающий модуль 100, благодаря чему происходит охлаждение воздуха. В одном примере осуществления настоящего изобретения охлаждающий модуль 100 дополнительно включает корпус, внутри которого размещены охлаждающие змеевки 102. Корпус охлаждающего модуля может быть снабжен одним или несколькими отверстиями 104, через которые воздух поступает в корпус. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения отверстия 104 могут быт снабжены воздушными фильтрами. Корпус охлаждающего модуля может быть снабжен одними или несколькими отверстиями, соединенными с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов 106, и через эти отверстия холодный воздух выходит из охлаждающего модуля и поступает во внутреннее пространство, образованное конструкцией герметизации охлаждающих рядов.

[0025] В ряде примеров осуществления настоящего изобретения по охлаждающим змеевикам 102 пропускают воду, и в этом случае они функционируют как теплообменники. Водяные насосы, водоохлаждающее оборудование и связанная с ними водопроводная система (не показано) подают охлажденную воду в охлаждающие змеевики 102. В других примерах осуществления настоящего изобретения по охлаждающим змеевикам 102, функционирующим в качестве теплообменников, подают иные типы жидкостей, такие как раствор воды и гликоля, пар или охлаждающий агент.

[0026] В ряде примеров осуществления настоящего изобретения охлаждающие змеевики 102 могут представлять собой змеевидные линии трубопроводов. В других примерах осуществления настоящего изобретения охлаждающим змеевиками 102 может быть придана иная форма, например прямые линии трубопроводов. В зависимости от габаритов конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 могут варьироваться потребность в холоде, скорость воздушного потока, физические характеристики охлаждающих змеевиков 102 и количество охлаждающих змеевиков в охлаждающем модуле 100. В одном примере осуществления настоящего изобретения используют два охлаждающих змеевика внутри охлаждающего модуля 100.

[0027] Ввиду того, что холодный воздух в целом тяжелее горячего воздуха, холодный воздух, охлажденный охлаждающими змеевиками 102, в основном перемещается в направлении вниз во внутреннее пространство, образованное конструкцией герметизации охлаждающих рядов 106, которая может быть расположена ниже и соединена с охлаждающим модулем 100. Конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 включает корпус, образующий внутреннее пространство. Корпус включает, по меньшей мере, одно отверстие 110 серверной стойки, сконфигурированное для сопряжения с несколькими серверными стойками. Отверстие серверной стойки сконфигурировано для сопряжения с серверными стойками таким образом, чтобы внешняя поверхность серверных стоек пересекалась с внутренним пространством конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. В одном примере осуществления настоящего изобретения шесть стандартных серверных стоек могут быть соединены с отверстием 110 серверной стойки. В другом примере осуществления настоящего изобретения двенадцать стандартных серверных стоек могут быть соединены с отверстием 110 серверной стойки. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения серверные стойки и отверстия 110 серверных стоек могут быть соединены вместе с помощью одного или нескольких зажимных устройств 112. В других примерах осуществления настоящего изобретения серверные стойки и отверстия 110 серверных стоек могут быть размещены последовательно друг за другом. В ряде других примеров осуществления настоящего изобретения могут быть использованы уплотняющие материалы, такие как прокладки для плотного соединения отверстия 110 серверной стойки с серверными стойками. Серверы устанавливают в стойки с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне, при которой кондиционированный воздух втягивается конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 спереди и выбрасывает тепло позади стоек.

[0028] В одном примере осуществления настоящего изобретения конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может включать более одного отверстия 110 серверной стойки. Отверстие 110 серверной стойки может сопрягаться с серверной стойкой таким образом, чтобы внешняя сторона серверов или иных устройств, установленных в сервере, сопрягалась с внутренним пространством, образованным конструкцией герметизации охлаждающих рядов 106. Указанная схема позволяет достичь схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне, при которой охлаждающие вентиляторы серверов или иных установленных в стойках блоков втягивают воздух из внутреннего пространства и отводят воздух, нагретый процессором(-ами) и иными компонентами из задней панели, как проиллюстрировано на фиг.4. В ряде примеров осуществление настоящего изобретения серверная стойка и конструкция герметизации охлаждающих рядов могут быть в основном герметизированы; кондиционированный холодный воздух во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 втягивается серверными вентиляторами вовнутрь серверов для охлаждения последних. В других примерах осуществления настоящего изобретения серверную стойку и конструкцию герметизации охлаждающих рядов 106 располагают последовательно друг за другом таким образом, чтобы серверные вентиляторы внутри серверов втягивали кондиционированный холодный воздух во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 в серверы. Относительно горячий воздух подают обратно в охлаждающий модуль 100 в верхней части конструкции герметизации охлаждающих рядов 106, где происходит теплообмен между воздухом и охлаждающими змеевиками 102. Холодный воздух из охлаждающего модуля 100 опускается в конструкцию герметизации охлаждающих рядов 106 и втягивается и прогоняется до тыльной стороны серверов с помощью серверных вентиляторов, размещенных в серверах. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения в серверных стойках неплотно установлены серверы и иное оборудование. Ввиду того, что серверы и другое оборудование установлены в стойке вертикально друг над другом, неплотное размещение оборудования может создать зазоры во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов. Холодный воздух может протекать из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 106, а горячий воздух может циркулировать обратно во внутреннее пространство, в результате чего снижается эффективность охлаждения. С целью предотвращения утечек воздуха зазоры могут быть блокированы панелями, установленными на серверной стойке, что предотвращает утечку воздуха и его поступление в конструкцию герметизации охлаждающих рядов через зазоры.

[0029] В одном примере осуществления настоящего изобретения конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может дополнительно включать устройства контроля стабильности 114 в нижней части конструкции. Устройства контроля стабильности 114 могут содержать элементы, способные выдержать сейсмическое перемещение, возникающее во время природных катастроф, таких как землетрясение. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения устройства контроля стабильности 114 могут быть снабжены устройствами смотки, которые могут быть оперативно разблокированы для легкого перемещения конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. При использовании устройств контроля стабильности 114 конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может быть поднята с пола. В результате этого холодный воздух может протекать, а горячий воздух может поступать с нижней стороны конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. С целью предотвращения утечек воздуха в одном примере осуществления настоящего изобретения нижняя сторона конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 может быть закрыта панелью, герметизирующей нижнюю поверхность, при этом к панели могут быть прикреплены устройства контроля стабильности 114.

[0030] В одном примере осуществления настоящего изобретения в корпусе конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 может быть установлена одна или несколько дверей 108. Дверь 108 можно открывать и закрывать, позволяя персоналу центра хранения и обработки данных входить в конструкцию герметизации охлаждающих рядов для выполнения различных работ, таких как техническое обслуживание серверов. Дверь 108 может быть снабжена изоляцией с целью предотвращения утечки холодного воздуха из конструкции герметизации охлаждающих рядов 106.

[0031] Габариты конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 могут значительно варьироваться в зависимости от требуемого количества серверных стоек, потребности в охлаждении серверов и т.д. В одном примере осуществления настоящего изобретения от шести до двенадцати стандартных серверных стоек могут быть соединены с соответствующими отверстиями 110 серверных стоек конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. Другие шесть-двенадцать стандартных серверных стоек могут быть соединены с отверстиями серверных стоек на противоположной стороне конструкции герметизации охлаждающих рядов. Расстояние между противоположными отверстиями серверных стоек может составлять 4 фута. Высота конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 может составлять 12 футов и длина также может составлять 12 футов.

[0032] На фиг.2 проиллюстрирован пример охлаждающего модуля 200, конструкции герметизации охлаждающих рядов 206 и встроенных серверных стоек 208 и 210. В указанном примере система аналогична системе, проиллюстрированной на фиг.1, за тем исключением, что серверные стойки являются неотъемлемой частью системы. В данном примере осуществления настоящего изобретения не требуется соединение и уплотнение между конструкцией герметизации охлаждающих рядов 206 и серверными стойками 208 и 210, так как серверные стойки являются частью конструкции герметизации охлаждающих рядов 206. Серверы могут быть установлены во встроенные серверные стойки 208 и 210 с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне. Внешняя поверхность встроенных серверных стоек 208 и 210 пересекается с внутренним пространством конструкции герметизации охлаждающих рядов 206. Серверные вентиляторы внутри сервера втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов 206 для охлаждения серверов и выбрасывают относительно горячий воздух с тыльной стороны серверных стоек. Далее горячий воздух подают в охлаждающий модуль 200 через одно или несколько отверстий 204, в котором происходит теплообмен между горячим воздухом и одним или несколькими охлаждающими змеевиками 202. Охлаждающий модуль 200 может быть расположен на верхней поверхности конструкции герметизации охлаждающих рядов 206 и может быть соединен с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов 206 через отверстие на верхней стороне конструкции герметизации охлаждающих рядов 206 и нижней стороне охлаждающего модуля 200. Холодный воздух обычно перемещается в направлении вниз, в частности, когда в серверные вентиляторы втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов, создавая более низкое давление воздуха во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов 206.

[0033] На фиг.3 проиллюстрирован пример охлаждающего модуля 300, конструкции герметизации охлаждающих рядов 302 и серверных стоек 304 и пример сервера 306, размещенного в серверной стойке. Система в указанном примере аналогична системе, проиллюстрированной на фиг. 2. Кондиционированный холодный воздух поступает в конструкцию герметизации охлаждающих рядов 302 через охлаждающий модуль 300, размещенный на верхней поверхности конструкции герметизации охлаждающих рядов 302. Серверные вентиляторы внутри сервера 306 втягивают кондиционированный холодный воздух из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 302 и охлаждают сервер 306.

[0034] На фиг.4 проиллюстрирован охлаждающий модуль 400, охлаждающие змеевики 402, сервер 404 и серверный вентилятор 406 внутри сервера 404. Кондиционированный холодный воздух из охлаждающего модуля 400 и охлаждающих змеевиков 402 втягивается серверным вентилятором 406 и проходит через сервер 404, охлаждая его. Далее относительно горячий воздух выбрасывается из сервера 404 серверным вентилятором 406.

[0035] Охлаждающие системы, проиллюстрированные на фиг.1 и 2, могут работать во внутреннем пространстве, образованном помещением для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных, как описывалось выше, втягивая воздух из внутреннего пространства и подавая охлажденный воздух во внутреннее пространство конструкции герметизации охлаждающих рядов 106. Тем не менее, в ряде примеров осуществления настоящего изобретения охлаждающие системы также могут работать во взаимосвязи с помещением для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных, которое включает устройство для регулирования расхода воздуха, обеспечивающее использование внешнего воздуха. На фиг.5 проиллюстрировано помещение 500 для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных с одним или несколькими потолочными вытяжными вентиляторами 516, потолочными воздушными клапанами 514, регулирующими забор внешнего воздуха, смесительной камерой 518 и воздушными клапанами 512, регулирующими циркуляцию воздуха, поступающего в смесительную камеру 518. Охлаждающий модуль 502 включает один или несколько охлаждающих змеевиков 504, и он соединен со смесительной камерой 518. Верхняя поверхность конструкции герметизации охлаждающих рядов 506 соединена с охлаждающим модулем 502. Отверстия 508 серверных стоек в корпусе конструкции герметизации охлаждающих рядов 506 соединены с серверными стойками 510. Серверы могут быть установлены в серверных стойках с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне. Передняя поверхность серверных стоек пересекается с внутренним пространством конструкции герметизации охлаждающих рядов 506. Серверные вентиляторы внутри серверов втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов 506 для охлаждения серверов и выбрасывают горячий воздух из серверных стоек.

[0036] Помещение 500 для охлаждения серверов может работать в двух режимах. В одном режиме в помещении 500 для охлаждения серверов внешний воздух не нагнетают в указанное помещение; горячий воздух, выбрасываемый из серверов, подают обратно в смесительную камеру 518 и охлаждающий модуль 502. в другом режиме внешний холодный воздух подают в помещение 500 для охлаждения серверов. Потолочные воздушные клапаны 514 открыты, в то время как воздушные клапана 512 в смесительной камере закрыты. Внешний холодный воздух проходит через охлаждающий модуль 502 и поступает в конструкцию герметизации охлаждающих рядов 506.

[0037] В одном примере осуществления настоящего изобретения потолочные воздушные клапана 514 закрыты, а воздушные клапана 512 в смесительной камере открыты. Часть горячего воздуха, выбрасываемая из сервера, вытягивается за пределы помещения 500 для охлаждения серверов с помощью одного или нескольких потолочных вытяжных вентиляторов 516; часть горячего воздуха поступает в смесительную камеру 518 через открытые воздушные клапана 512. Горячий воздух внутри смесительной камеры втягивается в охлаждающий модуль 502, в котором происходит теплообмен между воздухом и охлаждающими змеевиками 504. Далее холодный воздух поступает в конструкцию 506 под действием силы тяжести и за счет более низкого давления во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов 506.

[0038] В другом примере осуществления настоящего изобретения потолочные воздушные клапана 514 открыты, в то время как воздушные клапана 512 в смесительной камере закрыты. Внешний холодный воздух поступает в смесительную камеру 518 через открытые воздушные клапана 514, проходит через охлаждающий модуль 504 и протекает вниз во внутреннее пространство конструкции герметизации охлаждающих рядов 506.

[0039] В ряде примеров осуществления настоящего изобретения устройство для контроля температуры регулирует открытие и закрытие воздушных клапанов 512 и 514. Когда внешняя температура достигает соответствующего уровня, устройство для контроля температуры открывает потолочные воздушные клапана 514, обеспечивая поступление внешнего воздуха в помещение, и закрывает воздушные клапана 512 в смесительной камере с целью предотвращения поступления горячего воздуха, выбрасываемого из серверов, в смесительную камеру. В том случае, когда внешняя температура является слишком высокой для помещения 500 для охлаждения серверов, устройство для контроля температуры закрывает потолочные воздушные клапана 514 с целью предотвращения поступления теплого внешнего воздуха вовнутрь и открывает воздушные клапана 512, обеспечивая поступление горячего воздуха, выбрасываемого из серверов, обратно в смесительную камеру. Использование внешнего естественного холодного воздуха существенно сокращает энергопотребление центров хранения и обработки данных, так как в этом случае снижаются энергозатраты на охлаждение жидкости, циркулирующей по охлаждающему модулю 100. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения открывание и закрывание воздушных клапанов 512 и 514 и работа потолочных вытяжных вентиляторов 516 регулируется электронным устройством, таким как устройство контроля температуры, отслеживающее температуру внутри и снаружи помещения для охлаждения серверов и регулирующее работу воздушных клапанов и вентиляторов с целью достижения оптимальной эффективности при охлаждении помещения.

[0040] В зависимости от расположения центра хранения и обработки данных может варьироваться влажность внешнего холодного воздуха. В том случае, когда влажность внешнего холодного воздуха является низкой, внешний воздух может быть кондиционирован таким образом, чтобы уровень влажности соответствовал требованиям надежной работы серверов. Несмотря на то, что производители серверов существенно понизили уровень требований в отношении влажности воздуха для обеспечения надежной работы серверного оборудования, соответствующий уровень влажности наружного воздуха внутри помещения для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных до сих пор является важным фактором эффективности и надежности оборудования в центре хранения и обработки данных. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения один или несколько увлажнителей могут быть установлены в смесительной камере 518 для кондиционирования влажности воздуха, проходящего через смесительную камеру.

[0041] На фиг.6 проиллюстрировано помещение 600 для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных, включающее один или несколько потолочных вытяжных вентиляторов 616, потолочные воздушные клапана 614, регулирующие забор внешнего воздуха, смесительную камеру 602 и воздушные клапана 612, регулирующие циркуляцию горячего воздуха, поступающего в смесительную камеру 602. В указанном примере осуществления настоящего изобретения охлаждающие змеевики 604 установлены внутри смесительной камеры 602. Смесительная камера 602 соединена с конструкцией герметизации охлаждающих рядов 606 через соединительный корпус 618. Отверстия 610 серверных стоек в конструкции герметизации охлаждающих рядов 606 соединены с серверными стойками 608. Серверы могут быть установлены в серверных стойках с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне. Передняя поверхность серверных стоек 608 пересекается с внутренним пространством конструкции герметизации охлаждающих рядов 606. Серверные вентиляторы внутри серверов втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов 606 для охлаждения серверов и выбрасывают горячий воздух с тыльной стороны серверных стоек.

[0042] В указанном примере осуществления настоящего изобретения помещение для охлаждения серверов может работать в двух режимах подачи воздуха в зависимости от внешней температуры. В одном режиме внешний холодный воздух поступает в смесительную камеру 602 через открытые потолочные воздушные клапана 614 и кондиционируются охлаждающими змеевиками 604. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения в смесильной камере 602 могут быть установлены увлажнители для повышения степени влажности внешнего воздуха. Кондиционированный холодный воздух поступает в конструкцию герметизации охлаждающих рядов 606 под действием силы тяжести и в целом за счет более низкого давления во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов 606. Серверные вентиляторы в серверах, установленных в стойках, втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов 606 для охлаждения серверов. В том случае, когда внешний воздух является горячим и неприемлемым для охлаждения, система работает во втором режиме, при котором потолочные воздушные клапана закрыты с целью предотвращения поступления внешнего воздуха в смесительную камеру 602. При этом воздушные клапана 612 открыты. Горячий воздух внутри комнаты для охлаждения серверов поступает в смесительную камеру через воздушные клапана 612, в которой происходит теплообмен между воздухом и охлаждающими змеевиками 604. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения электронное устройство контролирует температуру как внутри, так и снаружи помещения 600 для охлаждения серверов и обеспечивает открывание и закрывание воздушных клапанов 612 и 614 и функционирование потолочных вытяжных вентиляторов 616 в зависимости от внутренней и внешней температуры. Это же электронное устройство может дополнительно контролировать уровень влажности воздуха как внутри, так и снаружи помещения для охлаждения серверов и регулировать работу увлажнителей, которые могут быть установлены внутри смесительной камеры 602.

[0043] На фиг.7 проиллюстрировано помещение 700, аналогичное помещению для охлаждения серверов центра хранения и обработки данных, проиллюстрированному на фиг.6. В данном случае помещение 700 для охлаждения серверов включает несколько охлаждающих модулей 702 и несколько конструкций герметизации охлаждающих рядов 706, один или несколько потолочных вытяжных вентиляторов 720, один или несколько потолочных воздушных клапанов 718, одну или несколько смесительных камер 716 с одним или несколькими воздушными клапанами 724 и несколькими серверными стойками 710. Несколько охлаждающих модулей 702 соединены со смесительной камерой 716 с помощью корпуса 722. Отверстия 708 серверных стоек в корпусе конструкции герметизации охлаждающих рядов 706 соединены с серверами 710. Система работает в двух режимах в соответствии с иллюстрацией на фиг.4. Воздух из смесительной камеры охлаждается охлаждающими змеевиками 704 в каждом из охлаждающих модулей прежде, чем он поступит в каждую отдельную конструкцию герметизации охлаждающих рядов 706.

[0044] На фиг.8 проиллюстрировано помещение 800 для охлаждения серверов, включающее одну смесительную камеру 802 и несколько конструкций герметизации охлаждающих рядов 806. Охлаждающие змеевики 804 установлены в смесительной камере 802. Система работает в двух режимах в соответствии с иллюстрацией на фиг.6. Один или несколько потолочных воздушных клапанов 818 могут открываться или закрываться в зависимости от температуры внешнего воздуха. Один или несколько воздушных клапанов 816 могут открываться или закрываться для регулирования циркуляции горячего воздуха внутри помещения 800 для охлаждения серверов. Верхняя поверхность каждой конструкции герметизации охлаждающих рядов 806 соединена со смесительной камерой 802 с помощью корпуса 822. Воздух из смесительной камеры охлаждается охлаждающими змеевиками 804 до поступления в каждую отдельную конструкцию герметизации охлаждающих рядов 806 через корпус 822. Тем не менее, в противоположность помещению для охлаждения серверов, проиллюстрированному на фиг.7, на верхней поверхности каждой конструкции герметизации охлаждающих рядов 806 не установлены отдельные охлаждающие модули. Отверстия 808 серверных стоек в корпусе конструкции герметизации охлаждающих рядов 806 соединены с серверными стойками 810. Серверы могут быть установлены в серверных стойках 810 с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне. Серверные вентиляторы внутри серверов втягивают холодный воздух из каждой отдельной конструкции герметизации охлаждающих рядов 806 для охлаждения серверов и выбрасывают горячий воздух с тыльной стороны серверных стоек.

[0045] На фиг.9 проиллюстрировано еще одно помещение 900 для охлаждения серверов, включающее несколько охлаждающих модулей 902 и несколько конструкций герметизации охлаждающих рядов 906, один или несколько потолочных вытяжных вентиляторов 920, один или несколько потолочных воздушных клапанов 918, одну или несколько смесительных камер 916 с воздушными клапанами 914 и несколько серверных стоек 910. Система работает в двух режимах в соответствии с иллюстрацией на фиг.8. Тем не менее, в противоположность помещению для охлаждения серверов, проиллюстрированному на фиг.8, дополнительно к охлаждающим змеевикам 904 в каждом охлаждающем модуле 902 имеется один или несколько охлаждающих змеевиков 924, также установленных в смесительной камере 916. Охлаждающие модули соединены с одной смесительной камерой 916 с помощью корпуса 922. Воздух из смесительной камеры охлаждается охлаждающими змеевиками 924 в смесительной камере 916 и далее охлаждается с помощью каждого из охлаждающих модулей 902 прежде, чем поступить в каждую отдельную конструкцию герметизации охлаждающих рядов 906.

[0046] Настоящее изобретение было пояснено со ссылками на конкретные примеры осуществления. Например, несмотря на то, что описание примеров осуществления настоящего изобретения велось со ссылками на конкретные компоненты и конструкции, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что также могут быть использованы различные сочетания компонентов и схем. Другие примеры осуществления настоящего изобретения должны быть очевидны специалистам в данной области техники. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается описанными примерами или отдельными элементами, за исключением того, что определено в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к системам охлаждения центров хранения и обработки данных. Технический результат - создание устройств, способа и системы, предназначенных для эффективного охлаждения центров хранения и обработки данных. Достигается тем, что предусматривается герметизация охлаждающих рядов с помощью корпуса и втягивание холодного воздуха с помощью серверных вентиляторов из конструкции герметизации охлаждающих рядов для охлаждения серверов, установленных в серверных стойках. В других конкретных примерах осуществления настоящего изобретения описанные системы могут быть использованы для смешивания внешнего холодного воздуха в конструкции герметизации охлаждающих рядов для охлаждения серверов. В ряде примеров осуществления настоящим изобретением предусматривается использование нескольких конструкций герметизации охлаждающих рядов для охлаждения серверов, установленных в стойках. 3 н. 22 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство охлаждения серверов, включающее: конструкцию герметизации охлаждающих рядов, включающую, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки, сконфигурированное для сопряжения, по меньшей мере, с одной серверной стойкой, в котором каждое отверстие серверной стойки сконфигурировано для сопряжения с каждой серверной стойкой таким образом, чтобы внешняя сторона серверной стойки сопрягалась с внутренним пространством, образуемым конструкцией герметизации охлаждающих рядов, и в котором отверстие серверных стоек и серверная стойка плотно соединены с помощью зажимов и (или) уплотнительных прокладок, и охлаждающий модуль, соединенный с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов.

2. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки сконфигурировано таким образом, чтобы в основном соответствовать внешней периферии серверной стойки.

3. Устройство по п.2, в котором, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки может быть в основном герметизировано при присоединении, по меньшей мере, к одной серверной стойке.

4. Устройство по п.3, в котором, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки включает прокладку, сконфигурированную таким образом, чтобы в основном герметизировать серверную стойку внутри соответствующего отверстия серверной стойки.

5. Устройство по п.1, в котором охлаждающий модуль дополнительно включает: один или более встроенных змеевиков, предназначенных для охлаждения наружного воздуха внутри охлаждающего модуля, один или более встроенных воздушных клапанов, предназначенных для регулирования потока воздуха, поступающего вовнутрь охлаждающего модуля и выходящего из него, и блок управления, предназначенный для управления работой встроенных воздушных клапанов.

6. Устройство по п.5, в котором жидкость используют внутри встроенных змеевиков для охлаждения наружного воздуха.

7. Устройство по п.5, в котором работой встроенных воздушных клапанов управляет устройство регулирования температуры.

8. Устройство по п.1, которое включает зажимы и (или) уплотнительные прокладки, сконфигурированные таким образом, чтобы в основном герметизировать серверную стойку внутри соответствующего отверстия серверной стойки.

9. Помещение для охлаждения серверов, включающее: один или более потолочных воздушных клапанов, регулирующих забор внешнего воздуха, одну или более конструкций герметизации охлаждающих рядов, в котором каждая конструкция герметизации охлаждающих рядов включает, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки, сконфигурированное для сопряжения с одной или более серверными стойками, и в котором одна или более конструкций герметизации охлаждающих рядов образует внутреннее пространство, и охлаждающий модуль, предназначенный для подачи холодного воздуха во внутреннее пространство, в котором каждый охлаждающий модуль включает один или более встроенных змеевиков, предназначенных для охлаждения внешнего воздуха.

10. Помещение по п.9, в котором, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки сконфигурировано для сопряжения с одной или более серверными стойками таким образом, чтобы передняя поверхность одной или более стоек пересекалась с внутренним пространством.

11. Помещение по п.9, в котором потолочные воздушные клапаны включают, по меньшей мере, один потолочный воздушный клапан, работой которого управляет устройство регулирования температурой.

12. Помещение по п.9, в котором один или более серверов включают один или более охлаждающих вентиляторов, предназначенных для вытягивания воздуха из внутреннего пространства.

13. Помещение по п.9, в котором, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки сконфигурировано таким образом, чтобы в основном соответствовать внешней периферии серверной стойки.

14. Помещение по п.13, в котором сопрягаемый участок между, по меньшей мере, одной серверной стойкой и, по меньшей мере, одним отверстием серверной стойки в основном герметизирован.

15. Помещение по п.14, в котором, по меньшей мере, одно отверстие серверной стойки включает прокладку, имеющую форму, обеспечивающую в основном герметизацию серверной стойки внутри соответствующего отверстия серверной стойки.

16. Помещение по п.9, в котором охлаждающий модуль дополнительно включает: один или более встроенных змеевиков, предназначенных для охлаждения внешнего воздуха внутри охлаждающего модуля, один или более встроенных воздушных клапанов, предназначенных для регулирования потока воздуха, подаваемого в охлаждающий модуль и выходящего из него, и устройство управления, предназначенное для управления работой встроенных воздушных клапанов.

17. Помещение по п.16, в котором жидкость используют внутри встроенных змеевиков для охлаждения наружного воздуха.

18. Помещение по п.16, в котором работой встроенных воздушных клапанов управляет устройство регулирования температуры.

19. Помещение для охлаждения серверов по п.9, в котором каждый из одного или более потолочных воздушных клапанов соединен с несколькими конструкциями герметизации охлаждающих рядов.

20. Способ охлаждения серверов, включающий: в основном герметизацию внутреннего пространства, имеющего, по меньшей мере, одну боковую часть, образованную передней поверхностью, по меньшей мере, одной серверной стойки, в котором, по меньшей мере, одна серверная стойка включает один или несколько установленных в ней серверов, и размещение источника охлаждающего воздуха в верхней части образованного пространства, в котором один или несколько серверов, смонтированных в серверной стойке, включают охлаждающий вентилятор, предназначенный для втягивания охлажденного воздуха из источника охлаждающего воздуха во внутреннее пространство.

21. Способ по п.20, в котором каждая серверная стойка соединена с образованным пространством.

22. Способ по п.21, в котором сопрягаемый участок между каждой серверной стойкой и образованным пространством в основном герметизирован.

23. Способ по п.22, в котором одну или более прокладок используют для герметизации сопрягаемого участка.

24. Способ по п.20, в котором охлаждающий модуль дополнительно включает: один или более встроенных змеевиков, предназначенных для охлаждения наружного воздуха внутри охлаждающего модуля, один или более встроенных воздушных клапанов, предназначенных для регулирования потока воздуха, подаваемого в охлаждающий модуль и выходящего из него, и устройство для управления работой встроенных воздушных клапанов.

25. Способ по п.24, в котором жидкость используют внутри встроенных змеевиков для охлаждения наружного воздуха.