ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ОХЛАЖДАЮЩИХ РЯДОВ ДЛЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ СЕРВЕРНЫХ ФЕРМ Российский патент 2014 года по МПК G06F1/20 H05K7/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] 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 разработке конструкций маломощных интегральных схем. Например, в процессе работы у одного из наиболее широко используемых серверных процессоров - процессора AMD Opteron - потребляемая мощность достигает 95 ватт. Потребляемая мощность серверного процессора Intel Xeon находится в диапазоне от 110 до 165 ватт. Процессоры являются только частью сервера, тем не менее, другие компоненты сервера, такие как устройства хранения данных, потребляют дополнительную мощность.

[0003] Серверы обычно устанавливают в стойках в Центрах хранения и обработки данных. Существует большое разнообразие вариантов конфигураций стоек. Конструкция типовой стойки включает монтажные рейки, на которых монтируют несколько блоков оборудования, таких как блейд-серверы, и устанавливают их вертикально в стойке один над другим. Одна из наиболее широко используемых стоек - 19-дюймовая стойка - представляет собой стандартизированную конструкцию для монтажа оборудования, такого как серверы 1U или 2U. Одно стойко-место в указанном типе стойки обычно имеет размеры, составляющие 1,75 дюйма в высоту и 19 дюймов в ширину. Сервер блока стоечного исполнения, который может быть установлен в одном стойко-месте, обычно обозначают как сервер 1U. В Центрах хранения и обработки данных в стандартной стойке обычно плотно установлены серверы, устройства хранения данных, коммутаторы и (или) телекоммуникационное оборудование. В некоторых Центрах хранения и обработки данных используют безвентиляторные серверы блока стоечного исполнения для увеличения плотности установки и снижения уровня шума.

[0004] В помещении Центра хранения и обработки данных необходимо поддерживать приемлемые температурные режимы и уровень влажности для надежной работы серверов, в частности для надежной работы безвентиляторных серверов. 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 в серверных стойках могут возникнуть 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 оно охлаждается путем подачи окружающего воздуха. Таким образом, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха во многих случаях являются важной частью конструкции эффективно функционирующего Центра хранения и обработки данных.

[0005] Типовой Центр хранения и обработки данных потребляет от 10 до 40 мегаватт мощности. Большая часть потребляемой энергии распределяется между работающими серверами и системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Было определено, 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 энергопотребление. 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 электропитания тысяч жилых домов.

[0006] В помещении Центра хранения и обработки данных серверные стойки обычно компонуют в ряды с чередованием «холодных» и «горячих» проходов («коридоров») между ними. Все серверы установлены в стойках с целью создания схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне, в соответствии с которой кондиционированный воздух втягивается из охлаждающих рядов, расположенных перед стойкой, и тепло отводится через «горячие» ряды позади стоек. Обычно используют конструкцию помещения с фальшполом для установки под полом системы распределения воздуха, в которой охлажденный воздух подают через вентиляционные отверстия фальшпола вдоль «холодных» проходов.

[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 плитки пола, 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 охлаждающих 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 проходящий под полом канал приточной вентиляции, образуемый фальшполом. Давление, создаваемое за счет подачи охлажденного воздуха в расположенный под полом канал приточной вентиляции, обеспечивает нагнетание охлажденного воздуха вверх через вентиляционные каналы в фальшполу и обеспечивает его подачу в «холодные» проходы, в сторону которых направлены 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, размещение установок кондиционирования воздуха компьютерного зала в основном по углам помещения Центра хранения и обработки данных негативно влияет на их способность эффективно увеличивать расход воздуха. Стоимость создания фальшпола обычно является высокой, в то время как эффективность охлаждения обычно является низкой ввиду неэффективного перемещения воздуха внутри помещения Центра хранения и обработки данных. Кроме того, необходимо тщательно спланировать расположение вентиляционных отверстий в полу в рамках всей конструкции Центра хранения и обработки данных с целью предотвращения «короткого замыкания» приточного воздуха. Удаление плиток для определения местонахождения горячих точек 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 которых могут быть установлены безвентиляторные серверы стоечного исполнения. В конкретном примере осуществления настоящее изобретение предусматривает создание конструкции герметизации охлаждающих рядов, включающей, 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 передняя поверхность (фронтальная панель) блока стоечного исполнения в серверных стойках 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 герметизации охлаждающих рядов и из нее.

[0009] В ряде примеров осуществления настоящего изобретения используют один или несколько вспомогательных вентиляторов для втягивания холодного воздуха из конструкции герметизации охлаждающих рядов через передние поверхности (фронтальные панели) блоков стоечного исполнения в серверных стойках и для выпуска горячего воздуха с тыльной стороны серверных стоек. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения один или несколько вентиляторов могут быть размещены в блоке вентиляторов и присоединены к серверным стойкам для втягивания воздуха из конструкции герметизации охлаждающих рядов для охлаждения серверов, установленных в серверных стойках. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения исключается необходимость в использовании фальшполов, вентиляторов и иного оборудования для нагнетания охлажденного воздуха в расположенный под полом канал приточной вентиляции. Кроме того, в ряде примеров осуществления настоящего изобретения исключается необходимость использования блоков стоечного исполнения, таких как серверы, дисковые матрицы и т.д., снабженные внутренними вентиляторами. В других примерах осуществления настоящего изобретения вентиляторы охлаждающей системы могут быть использованы в качестве вспомогательного или дополнительного оборудования для совместной эксплуатации с внутренними вентиляторами блоков стоечного исполнения. Охлаждающий модуль, установленный в верхней части конструкции герметизации охлаждающих рядов, охлаждает горячий воздух, пропуская его через охлаждающие змеевики, установленные 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 данных без подачи внешнего воздуха. 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. Один или несколько вентиляторов втягивают холодный воздух через блоки стоечного исполнения в серверных стойках, соединенных с конструкцией герметизации охлаждающих рядов, для охлаждения серверов и выбрасывают горячий воздух с тыльной стороны серверных стоек. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения вентиляторы размещены в блоке вентиляторов.

[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 герметизации охлаждающих рядов. Один или несколько вентиляторов 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 к влажности воздуха в связи с совершенствованием техники.

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

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] ФИГ.1 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов и охлаждающий модуль.

[0014] ФИГ.2 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов со встроенными серверными стойками и охлаждающий модуль.

[0015] ФИГ.3 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов со встроенными серверными стойками, сервер, размещенный на одной из серверных стоек, и охлаждающий модуль.

[0016] ФИГ.4 - схема, иллюстрирующая сервер и блок вентиляторов, всасывающий

холодный воздух, кондиционированный охлаждающим модулем.

[0017] ФИГ.5 - схема, иллюстрирующая помещение для охлаждения серверов Центра хранения и обработки данных с конструкцией герметизации охлаждающих рядов, охлаждающий модуль, вытяжные вентиляторы на крыше и смесительную камеру с воздушными клапанами, регулирующими циркуляцию внутреннего и внешнего воздуха.

[0018] ФИГ.6 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов, одну или несколько серверных стоек с одним или несколькими серверами блока стоечного исполнения и блок вентиляторов, включающий один или несколько вентиляторов, прикрепленных к серверным стойкам.

[0019] ФИГ.7 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов, одну или несколько серверных стоек с одним или несколькими серверами блока стоечного исполнения и блок вентиляторов, присоединенный к серверным стойкам с помощью одной или нескольких труб.

[0020] ФИГ.8 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов, одну или несколько серверных стоек с одним или несколькими серверами блока стоечного исполнения и один или несколько вентиляторов, присоединенных к верхней поверхности корпуса.

[0021] ФИГ.9 - схема, иллюстрирующая конструкцию герметизации охлаждающих рядов, одну или несколько серверных стоек с одним или несколькими серверами блока стоечного исполнения и один или несколько вентиляторов, присоединенных к внешней поверхности конструкции герметизации охлаждающих рядов.

ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Нижеприведенные 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 настоящего изобретения.

[0023] На ФИГ.1 проиллюстрирован охлаждающий модуль 100 и конструкция герметизации охлаждающих рядов 106. Конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может включать раму, панели, двери и отверстия серверных стоек. Отверстие серверной стойки является отверстием на 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 взаимодействие блока стоечного исполнения с внутренним пространством. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения конструкция герметизации охлаждающих рядов 106 может быть установлена непосредственно на поверхности пола, и в данном случае нет необходимости в создании фальшпола в помещении для охлаждения серверов Центра хранения и обработки данных для прохождения охлажденного воздуха.

[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, в результате чего воздух охлаждается. 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 быть снабжены воздушными фильтрами. Корпус охлаждающего модуля может быть снабжен одним или несколькими отверстиями, соединенными с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов 106, и через указанные отверстия холодный воздух выходит из охлаждающего модуля и поступает во внутреннее пространство, образованное конструкцией герметизации охлаждающих рядов.

[0025] В ряде примеров осуществления настоящего изобретения воду пропускают через охлаждающие змеевики 102, функционирующие в качестве теплообменников. 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, могут подаваться иные виды жидкостей, такие как водно-гликолевый раствор, пар или хладагент.

[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 могут быть приданы иные формы, 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, обычно 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 110 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 зажимов 112. В других примерах осуществления настоящего изобретения серверные стойки и отверстия серверных стоек 110 могут быть размещены рядом друг с другом. В ряде дополнительных примеров осуществления настоящего изобретения могут быть использованы уплотнительные материалы, такие как прокладки для обеспечения плотного соединения отверстия 110 серверных стоек с серверными стойками. Серверы устанавливают в стойки с целью достижения схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне, при которой кондиционированный воздух втягивается из конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 спереди и нагретый воздух выбрасывается 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 конфигурация позволяет достичь схемы воздушного потока от внешней стороны к тыльной стороне, при которой один или несколько вентиляторов 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 осуществления настоящего изобретения серверная стойка и конструкция герметизации охлаждающих рядов могут быть в достаточной степени уплотнены; кондиционированный холодный воздух во внутреннем пространстве конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 втягивается одним или несколькими вентиляторами. В других примерах осуществления настоящего изобретения серверную стойку и конструкцию герметизации охлаждающих рядов 106 располагают последовательно друг за другом таким образом, чтобы один или несколько вентиляторов 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 одного или нескольких вентиляторов. 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. Из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 может происходить утечка холодного воздуха, в то время как 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 в 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, конструкция которых способна выдержать сейсмическое перемещение, возникающее во время природных катастроф, таких как землетрясение. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения устройство контроля стабильности может включать устройства для вертикального перемещения, которые могут быть быстро разблокированы для обеспечения легкого перемещения конструкции герметизации охлаждающих рядов. При использовании устройств контроля стабильности 114 обеспечивается подъем конструкции герметизации охлаждающих рядов 106 с пола. В результате этого холодный воздух может вытекать, 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 открывается и закрывается, тем самым 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. Один или несколько вентиляторов 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 один или несколько вентиляторов 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 охлаждающий модуль 300, конструкция герметизации охлаждающих рядов 302, серверные стойки 304 и сервер 306, размещенный в серверной стойке. Система в данном примере аналогична системе, проиллюстрированной на ФИГ.2. Кондиционированный холодный воздух поступает в конструкцию герметизации охлаждающих рядов 302 через охлаждающий модуль 300, размещенный в верхней части конструкции герметизации охлаждающих рядов 302. Один или несколько вентиляторов 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 блок вентиляторов 406. Кондиционированный холодный воздух из охлаждающего модуля 400 и охлаждающих змеевиков 402 втягивается блоком вентиляторов 406 и проходит через сервер 404, тем самым охлаждая последний. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения блок вентиляторов 406 включает один или несколько вентиляторов, расположенных в корпусе, выполненном из металла. Блок вентиляторов 406 может быть прикреплен к тыльной поверхности сервера 404. В других примерах осуществления настоящего изобретения блок вентиляторов 406 может быть соединен с тыльной поверхностью сервера 404 с помощью трубки, как проиллюстрировано на ФИГ.6.

[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 проиллюстрирован пример помещения 500 для охлаждения серверов Центра хранения и обработки данных с одним или несколькими потолочными вытяжными вентиляторами 516, потолочными воздушными клапанами 514, регулирующими поступление 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 соединен со смесительной камерой 518. Верхняя поверхность конструкции герметизации охлаждающих рядов 506 соединена с охлаждающим модулем 502. Отверстия 508 серверных стоек на 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. Один или несколько вентиляторов втягивают холодный воздух из конструкции герметизации охлаждающих рядов 506 для охлаждения серверов и выбрасывают горячий воздух из блоков стоечного исполнения, установленных в серверных стойках.

[0036] Помещение 500 для охлаждения серверов может работать в различных режимах. В одном режиме внешний воздух не подают в помещение 500 для охлаждения серверов; 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 клапаны 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 клапаны 514 закрыты, в то время как воздушные клапаны 512 в смесительной камере открыты. Часть горячего воздуха, выбрасываемая из серверов, 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 клапаны 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 герметизации охлаждающих рядов 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 клапаны 514 открыты, в то время как воздушные клапаны 512 в смесительной камере закрыты. Внешний холодный воздух поступает в смесительную камеру 518 через открытые воздушные клапаны 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 управляет открытием и закрытием воздушных клапанов 512 и 514. При достижении соответствующего уровня внешней температуры устройство для контроля температуры открывает потолочные воздушные клапаны 514, обеспечивая поступление внешнего воздуха в помещение, и закрывает воздушные клапаны 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 клапаны 514 с целью предотвращения поступления горячего внешнего воздуха вовнутрь и открывает воздушные клапаны 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 поддержания влажности воздуха, проходящего через смесительную камеру.

[0041] На ФИГ.6 проиллюстрированы охлаждающий модуль 600, конструкция герметизации охлаждающих рядов 602, серверные стойки 604, безвентиляторный сервер 606 блока стоечного исполнения, установленный в серверной стойке, и блок вентиляторов 608, присоединенный к серверным стойкам. Кондиционированный холодный воздух поступает в конструкцию герметизации охлаждающих рядов 602 через охлаждающий модуль 600, расположенный в верхней части конструкции герметизации охлаждающих рядов 602. Тем не менее, ввиду того что серверы блока стоечного исполнения, установленные в серверных стойках 604, не снабжены серверными вентиляторами, блок вентиляторов 608 присоединен к серверным стойкам 604 для обеспечения втягивания охлаждающего воздуха из конструкции герметизации охлаждающих рядов 602 для охлаждения серверов, установленных в серверных стойках. Блок вентиляторов 608 включает один или несколько вентиляторов. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения один или несколько вентиляторов 610 установлены на поверхности блока вентиляторов 608, сопрягающегося с серверными стойками 604. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения блок вентиляторов 608 может быть размещен рядом с серверными стойками 604. В других примерах осуществления настоящего изобретения блок вентиляторов 608 может быть присоединен к серверным стойкам 604 с помощью одного или нескольких зажимов или крепежных устройств. Один или несколько вентиляторов 610 втягивают кондиционированный холодный воздух из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 602 и охлаждают безвентиляторные серверы блока стоечного исполнения, установленные в серверных стойках 604. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения серверы блока стоечного исполнения могут быть снабжены одним или несколькими большими воздушными отверстиями для обеспечения работы блока вентиляторов 608, позволяющего ему втягивать воздух через серверы блока стоечного исполнения.

[0042] На ФИГ.7 проиллюстрированы охлаждающий модуль 700, конструкция герметизации охлаждающих рядов 702, серверные стойки 704, безвентиляторный сервер 706 блока стоечного исполнения, установленный в серверной стойке, и блок вентиляторов 708. Система в данном примере аналогична системе, проиллюстрированной на ФИГ.6, за тем исключением, что блок вентиляторов 708, включающий один или несколько вентиляторов 710, соединен с серверными стойками с помощью одной или нескольких трубок. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения трубки 712 выполнены в виде металлических воздухопроводов. В других примерах осуществления настоящего изобретения трубки 712 выполнены в виде шлангов из эластичного материала.

[0043] В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения трубки 712 прикреплены к одной стороне (такой как тыльная поверхность) одного или нескольких блоков стоечного исполнения, установленных в одной или нескольких стойках 704. В одном примере осуществления настоящего изобретения каждая тыльная поверхность блока стоечного исполнения включает отверстие, к которому подсоединена трубка 712. Один или несколько вентиляторов 710 втягивают кондиционированный холодный воздух из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 702 и охлаждают безвентиляторные серверы блока стоечного исполнения, установленные в серверных стойках 704.

[0044] На ФИГ.8 проиллюстрированы охлаждающий модуль 800, конструкция герметизации охлаждающих рядов 802, серверные стойки 804 и безвентиляторный сервер 806 блока стоечного исполнения, установленный в серверной стойке. Система в данном примере аналогична системе, проиллюстрированной на ФИГ.6, за тем исключением, что один или несколько вентиляторов 808 соединены с верхней поверхностью конструкции герметизации охлаждающих рядов 802. Вентиляторы 808 нагнетают кондиционированный холодный воздух из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 802 и охлаждают безвентиляторные серверы блока стоечного исполнения, установленные в серверных стойках 804. В ряде примеров осуществления настоящего изобретения один или несколько вентиляторов 808 могут быть размещены в блоке вентиляторов.

[0045] На ФИГ.9 проиллюстрированы охлаждающий модуль 900, конструкция герметизации охлаждающих рядов 902, серверные стойки 904 и безвентиляторный сервер 906 блока стоечного исполнения, установленный в серверной стойке. Система в данном примере аналогична системе, проиллюстрированной на ФИГ.6, за тем исключением, что один или несколько вентиляторов 910 соединены с одной стороной 908 охлаждающего модуля 900. Вентиляторы 910 нагнетают кондиционированный холодный воздух из внутреннего пространства конструкции герметизации охлаждающих рядов 902 и охлаждают безвентиляторные серверы блока стоечного исполнения, установленные в серверных стойках 904. В дополнительных примерах осуществления настоящего изобретения вентиляторы 910 могут быть присоединены к верхней поверхности охлаждающего модуля 900.

[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. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения. Система охлаждения серверов содержит: корпус, в котором корпус образует внутреннее пространство и содержит отверстие стойки, предназначенное для сопряжения стойки; охлаждающий и перемешивающий модуль, предназначенный для подачи охлаждающего воздуха во внутреннее пространство, образованное корпусом; стойку, включающую один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных в стойке, причем стойка сопрягается с отверстием серверной стойки таким образом, чтобы обеспечивалось взаимодействие передних поверхностей одного или нескольких блоков стоечного исполнения с внутренним пространством, образуемым корпусом; и один или несколько охлаждающих вентиляторов, присоединенных к соответствующим тыльным поверхностям одного или нескольких безвентиляторных блоков стоечного исполнения для втягивания воздуха из внутреннего пространства через один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система охлаждения серверов, включающая: корпус, в котором корпус образует внутреннее пространство и содержит отверстие стойки, предназначенное для сопряжения стойки;
охлаждающий и перемешивающий модуль, предназначенный для подачи охлаждающего воздуха во внутреннее пространство, образованное корпусом;
стойку, включающую один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных в стойке, причем стойка сопрягается с отверстием серверной стойки таким образом, чтобы обеспечивалось взаимодействие передних поверхностей одного или нескольких блоков стоечного исполнения с внутренним пространством, образуемым корпусом; и
один или несколько охлаждающих вентиляторов, присоединенных к соответствующим тыльным поверхностям одного или нескольких безвентиляторных блоков стоечного исполнения для втягивания воздуха из внутреннего пространства через один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

2. Система охлаждения серверов по п.1, в которой один или несколько охлаждающих вентиляторов размещены в блоке вентиляторов.

3. Система охлаждения серверов по п.2, в которой блок вентиляторов присоединен к задней поверхности стойки, с которой сопрягаются соответствующие тыльные поверхности одного или нескольких безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

4. Система охлаждения серверов по п.2, в которой одна или несколько трубок соединяют блок вентиляторов с соответствующими тыльными поверхностями одного или нескольких безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

5. Система охлаждения серверов по п.4, в которой каждая трубка включает один или несколько шлангов.

6. Система охлаждения серверов по п.1, в которой охлаждающий и перемешивающий модуль включает один или несколько непрерывных змеевиков, внутри которых проходит охлажденная вода для охлаждения воздуха, проходящего через охлаждающий и перемешивающий модуль.

7. Система охлаждения серверов по п.1, в которой охлаждающий и перемешивающий модуль подает охлаждающий воздух во внутреннее пространство с верхней поверхности корпуса.

8. Система охлаждения серверов по п.1, в которой каждый безвентиляторный блок стоечного исполнения включает блейд-сервер в стойке.

9. Система охлаждения серверов по п.1, в которой воздух, втягиваемый одним или несколькими охлаждающими вентиляторами из внутреннего пространства через один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, охлаждает один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных в стойке.

10. Система охлаждения серверов, включающая:
корпус, образующий внутреннее пространство и содержащий отверстие стойки, предназначенное для сопряжения стойки;
охлаждающий и перемешивающий модуль, предназначенный для подачи охлаждающего воздуха во внутреннее пространство, образованное корпусом;
стойку, включающую один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных в стойке, причем стойка сопрягается с отверстием серверной стойки таким образом, чтобы обеспечивалось взаимодействие передних поверхностей одного или нескольких блоков стоечного исполнения с внутренним пространством, образуемым корпусом; и
один или несколько охлаждающих вентиляторов, присоединенных к соответствующей верхней поверхности корпуса для нагнетания охлаждающего воздуха во внутреннее пространство и отвода через один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

11. Система охлаждения серверов, включающая:
корпус, образующий внутреннее пространство и содержащий отверстие стойки, предназначенное для сопряжения стойки;
охлаждающий и перемешивающий модуль, предназначенный для подачи охлаждающего воздуха во внутреннее пространство, образованное корпусом;
стойку, включающую один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных в стойке, причем стойка сопрягается с отверстием серверной стойки таким образом, чтобы обеспечивалось взаимодействие передних поверхностей одного или нескольких блоков стоечного исполнения с внутренним пространством, образуемым корпусом; и
один или несколько охлаждающих вентиляторов, присоединенных к одной или нескольким боковым поверхностям охлаждающего и перемешивающего модуля для нагнетания охлаждающего воздуха во внутреннее пространство и отвода через один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

12. Способ охлаждения сервера, включающий:
полную герметизацию внутреннего пространства, имеющего, по меньшей мере, одну боковую часть, образуемую передней поверхностью, по меньшей мере, одной стойки, в котором, по меньшей мере, одна стойка включает один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных в стойке;
применение источника охлаждающего воздуха для обеспечения подачи охлаждающего воздуха в образуемое пространство; и
присоединение одного или нескольких охлаждающих вентиляторов к соответствующим тыльным сторонам одного или нескольких безвентиляторных блоков стоечного исполнения, установленных, по меньшей мере, в одной стойке, для втягивания охлаждающего воздуха из образуемого пространства через один или несколько безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

13. Способ охлаждения серверов по п.12, в котором источник охлаждающего воздуха подает охлаждающий воздух с верхней поверхности образуемого пространства.

14. Способ охлаждения серверов по п.12, в котором один или несколько охлаждающих вентиляторов размещены в блоке вентиляторов.

15. Способ охлаждения серверов по п.14, в котором одна или несколько трубок соединяют блок вентиляторов с соответствующими тыльными поверхностями одного или нескольких безвентиляторных блоков стоечного исполнения.

16. Способ охлаждения серверов по п.15, в котором каждая трубка включает один или несколько шлангов.