ИНТЕГРИРОВАННЫЙ НА ОСНОВЕ ЗДАНИЯ БЛОК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ СЕРВЕРНОЙ ФЕРМЫ Российский патент 2017 года по МПК G06F1/20 H05K7/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение в целом относится к системам охлаждения для центров обработки данных.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Быстрое развитие Интернет-услуг, таких как электронная почта, поиск в интернете, размещение веб-сайтов и обмен видео через интернет, создает все более и более высокую потребность в мощности вычисления и хранения от серверов в центрах обработки данных. Хотя производительность серверов улучшается, энергопотребление серверов также растет несмотря на усилия по маломощному исполнению интегральных схем. Например, один из наиболее часто используемых серверных процессоров, процессор Opteron от AMD, работает почти на 95 Вт. Серверный процессор Xeon от Intel работает с мощностью между 110 и 165 Вт. Однако процессоры являются лишь частью сервера; другие части в сервере, например запоминающие устройства, потребляют дополнительную мощность.

Серверы обычно размещаются в стойках в центре обработки данных. Существует целый ряд физических конфигураций для стоек. Типичная конфигурация стойки включает в себя направляющие полозья, к которым несколько блоков оборудования, например blade-серверов ("тонких" серверов), монтируются и укладываются вертикально в стойке. Одна из широко распространенных 19-дюймовых стоек является стандартизованной системой для установки оборудования, например серверов 1U или 2U. Одна монтажная единица в этом типе стойки обычно составляет 1,75 дюймов в высоту и 19 дюймов в ширину. Монтируемый в стойке блок, который может устанавливаться в одну монтажную единицу, обычно обозначается как сервер 1U. В центрах обработки данных стандартная стойка обычно плотно заполнена серверами, запоминающими устройствами, коммутаторами и/или телекоммуникационным оборудованием. Один или более охлаждающих вентиляторов могут монтироваться внутри смонтированного в стойке блока, чтобы охлаждать этот блок. В некоторых центрах обработки данных используются безвентиляторные смонтированные в стойке блоки для увеличения плотности и снижения шума.

Смонтированные в стойке блоки могут содержать серверы, запоминающие устройства и устройства связи. Большинство смонтированных в стойке блоков обладают относительно широкими диапазонами требований к допустимой рабочей температуре и влажности. Например, диапазон рабочей температуры системы у моделей серверов Hewlett-Packard (HP) ProLiant DL365 G5 с процессором Quad-Core Opteron находится между 50°F и 95°F; диапазон рабочей влажности системы для тех же моделей находится между 10% и 90% относительной влажности. Диапазон рабочей температуры системы у систем хранения серии NetApp FAS6000 находится между 50°F и 105°F; диапазон рабочей влажности системы для тех же моделей находится между 20% и 80% относительной влажности. Во всем мире существует много мест, например части северо-восточной и северо-западной области Соединенных Штатов, где естественный холодный воздух может применяться для охлаждения серверов, например серверов HP ProLiant и систем хранения NetApp, в течение некоторых времен года.

Энергопотребление у стойки с плотно уложенными серверами, приводимыми в действие процессорами Opteron или Xeon, может находиться между 7000 и 15000 Вт. В результате серверные стойки могут создавать очень сосредоточенные тепловые нагрузки. Тепло, рассеянное серверами в стойках, выпускается в помещение центра обработки данных. Тепло, сформированное плотно заполненными стойками в совокупности, может иметь неблагоприятное воздействие на производительность и надежность оборудования, установленного в стойках, поскольку они рассчитывают на окружающий воздух для охлаждения. Соответственно, системы нагревания, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) часто являются важной частью проектирования эффективного центра обработки данных.

Типичный центр обработки данных потребляет от 10 до 40 МВт мощности. Большинство потребления энергии делится между работой серверов и систем HVAC. Системы HVAC оценены как несущие ответственность за потребление электроэнергии между 25 и 40 процентами в центрах обработки данных. Для центра обработки данных, который потребляет 40 МВт мощности, системы HVAC могут потреблять от 10 до 16 МВт мощности. Значительного снижения затрат можно добиться путем использования эффективных систем и способов охлаждения, которые сокращают использование энергии. Например, сокращение энергопотребления у систем HVAC с 25 процентов до 10 процентов мощности, используемой в центрах обработки данных, превращается в экономию 6 МВт мощности, которой достаточно для питания тысяч жилых домов. Процентное отношение мощности, используемой для охлаждения серверов в центре обработки данных, называется эффективностью затрат на охлаждение для центра обработки данных. Повышение эффективности затрат на охлаждение для центра обработки данных является одной из важных целей проектирования эффективного центра обработки данных. Например, для 40-мегаваттного центра обработки данных месячная стоимость электричества равна примерно 1,46 млн долларов, предполагая 730 часов работы в месяц и 0,05 доллара за кВт-ч. Повышение эффективности затрат на охлаждение с 25% до 10% превращается в экономию 219000 долларов в месяц, или 2,63 млн долларов в год.

В помещении центра обработки данных серверные стойки обычно выставляются рядами с чередующимися холодными и горячими проходами между ними. Все серверы устанавливаются в стойки, чтобы добиться спектра течения спереди назад, который втягивает кондиционированный воздух из холодных коридоров, расположенных перед стойкой, и выбрасывает тепло через горячие коридоры сзади стоек. Проект помещения с фальшполом широко применяется для размещения подпольной системы воздухораспределения, где охлажденный воздух поступает через вентиляционные отверстия в фальшполу вдоль холодных проходов.

Показателем в эффективном охлаждении центра обработки данных является управление потоком воздуха и циркуляцией внутри центра обработки данных. Блоки кондиционеров воздуха в машинном зале (CRAC) подают холодный воздух через плитки настила пола, включающие вентиляционные отверстия между стойками. В дополнение к серверам блоки CRAC с тем же успехом потребляют значительные объемы мощности. Один блок CRAC может иметь вплоть до трех двигателей в 5 л.с., и вплоть до 150 блоков CRAC может потребоваться для охлаждения центра обработки данных. Блоки CRAC вместе потребляют значительные объемы мощности в центре обработки данных. Например, в помещении центра обработки данных с конфигурацией горячих и холодных коридоров горячий воздух из горячих коридоров выводится из горячего коридора и передается в блоки CRAC. Блоки CRAC охлаждают воздух. Вентиляторы, приводимые в движение двигателями блоков CRAC, подают охлажденный воздух в подпольное пространство, заданное фальшполом. Давление, созданное путем нагнетания охлажденного воздуха в подпольное пространство, ведет охлажденный воздух вверх через вентиляционные отверстия в настиле, подавая его в холодные проходы, куда выходят серверные стойки. Чтобы добиться достаточного расхода воздуха, сотни мощных блоков CRAC могут устанавливаться по всей площади типичного помещения центра обработки данных. Однако поскольку блоки CRAC обычно устанавливаются в углах помещения центра обработки данных, их возможность по эффективному увеличению расхода воздуха испытывает отрицательное воздействие. Стоимость построения фальшпола обычно высокая, а эффективность охлаждения обычно низкая из-за неэффективного перемещения воздуха внутри помещения центра обработки данных. К тому же местоположение вентиляционных отверстий в полу требует аккуратного планирования на всем протяжении проектирования и сооружения центра обработки данных, чтобы предотвратить закорачивание приточного воздуха. Удаление плиток для исправления горячих зон может вызывать проблемы во всей системе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предоставляет системы и способы, направленные на интегрированную, на основе здания, систему перемещения воздуха для эффективного охлаждения центров обработки данных. В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет камеру, содержащую, по меньшей мере, один проем серверной стойки, сконфигурированный для стыковки с одной или более серверными стойками. Проемы серверных стоек конфигурируются для соприкосновения с серверными стойками так, что задняя поверхность смонтированного в стойке блока, установленного в серверных стойках, граничит с внутренним пространством, заданным камерой. Один или более вентиляторов нагнетают охлаждающий воздух от лицевой поверхности смонтированного в стойке блока и удаляют нагретый воздух во внутреннее пространство. В некоторых вариантах осуществления проемы серверных стоек и серверные стойки граничат по существу герметичным образом, чтобы уменьшить утечку воздуха в камеру и из нее.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения системы и способы содержат использование естественного холодного воздуха для охлаждения серверов. В одном варианте осуществления клапанные отверстия на боковых стенках центра обработки данных могут подключаться к системе управления, которая функционирует для открытия клапанных отверстий, когда разница температуры внутри и снаружи центра обработки данных достигает некоторых пороговых значений. Внешний холодный воздух поступает в центр обработки данных через клапанные отверстия. Один или более вентиляторов нагнетают холодный воздух с лицевой поверхности смонтированного в стойке блока и удаляют нагретый воздух через заднюю поверхность смонтированного в стойке блока во внутреннее пространство, заданное камерой. Камера функционально соединена с клапанными отверстиями на крыше центра обработки данных, и нагретый воздух внутри камеры выпускается из центра обработки данных через клапанные отверстия. В некоторых вариантах осуществления один или более блоков охлаждения испарением используются для охлаждения внешнего воздуха, поступающего из клапанных отверстий на боковых стенках центра обработки данных. В других вариантах осуществления в центре обработки данных может использоваться потолок. Крыша и потолок задают чердачное пространство. Камера функционально соединена с чердачным пространством. Нагретый воздух удаляется в чердачное пространство и выпускается из центра обработки данных через клапанные отверстия, соединенные с крышей.

В некоторых вариантах осуществления используется как камера горячего коридора, так и камера холодного коридора. Воздух, охлажденный одним или более блоками охлаждения, входит в камеру холодного коридора. Один или более вентиляторов нагнетают холодный воздух из камеры холодного коридора через смонтированные в стойке блоки, чтобы охладить серверы и выбросить нагретый воздух в камеру горячего коридора. В некоторых вариантах осуществления охлаждающие вентиляторы, смонтированные внутри смонтированных в стойке блоков, нагнетают охлаждающий воздух из камеры холодного коридора и удаляют нагретый воздух в камеру горячего коридора. В других вариантах осуществления один или более блоков охлаждения испарением используются для охлаждения нагретого воздуха.

Нижеследующее подробное описание изобретения вместе с прилагаемыми чертежами обеспечит более полное понимание предмета и преимуществ различных вариантов осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера.

Фиг. 2 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера, где система охлаждения сервера содержит чердачное пространство.

Фиг. 3 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера, где воздух рециркулируется внутри примерной системы охлаждения сервера.

Фиг. 4 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера с камерой горячего коридора и камерой холодного коридора.

Фиг. 5 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера с камерой горячего коридора и камерой холодного коридора, в которой воздух рециркулируется внутри системы охлаждения сервера.

Фиг. 6 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера с односкатной крышей.

Фиг. 7 - схема, показывающая вид сверху примерной системы охлаждения сервера с односкатной крышей.

Фиг. 8 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера с двускатной крышей.

Фиг. 9 - схема, показывающая примерную систему охлаждения сервера с камерой смешения воздуха.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНОГО ВАРИАНТА (ВАРИАНТОВ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Нижеследующие примерные варианты осуществления и их особенности описываются и иллюстрируются в сочетании с устройствами, способами и системами, которые подразумеваются как пояснительные примеры, не ограничивающие в объеме.

Фиг. 1 иллюстрирует примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 100, пол 102, крышу 104, камеру 106 и серверную стойку 108. Боковые стенки 100, пол 102 и крыша 104 задают внутреннее пространство 118. Пол 102 может быть или не быть фальшполом. Могут присутствовать клапанные отверстия 110 на крыше 104 и клапанные отверстия 114 на боковых стенках 100. Клапанные отверстия могут соединяться с системой управления, которая функционирует для выборочного открытия или закрытия каждого клапанного отверстия. Камера 106 может иметь раму, панели, двери и проемы серверных стоек. Проем серверной стойки является отверстием в камере 106, которое можно соединить с одной или более серверными стойками 108. Камера 106 может быть изготовлена из ряда материалов, например стали, композиционных материалов или углеродных материалов, которые создают корпус, задающий внутреннее пространство 116, которое по существу изолировано от внутреннего пространства 118. Камера 106 содержит по меньшей мере один проем серверной стойки, который позволяет одному или более смонтированным в стойке блокам, установленным в серверной стойке 108, граничить с внутренним пространством 116. В одной реализации проем серверной стойки является отверстием, сконфигурированным для значительного соответствия внешним контурам и размещения серверной стойки 108. Один или более краев проема серверной стойки могут включать в себя прокладку или другой компонент, который соприкасается с серверной стойкой 108 и образует по существу герметичную область контакта. Серверная стойка 108 может съемно соединяться с камерой 106 через проем серверной стойки по существу герметичным способом. В некоторых вариантах осуществления один или более смонтированных в стойке блоков устанавливаются в серверную стойку 108 так, что соответствующие лицевые поверхности смонтированных в стойке блоков граничат с внутренним пространством 118 и что соответствующие задние поверхности смонтированных в стойке блоков граничат с внутренним пространством 116, заданным камерой 106. Примерный смонтированный в стойке блок может быть blade-сервером, массивом хранения данных или другим функциональным устройством. Поток воздуха спереди назад через смонтированные в стойке блоки, установленные в серверной стойке 108, тянет охлаждающий воздух из внутреннего пространства 118 и удаляет нагретый воздух во внутреннее пространство 116.

Камера 106 может быть соединена с клапанными отверстиями 110 на крыше 104 через соединитель 112 на верхней стороне камеры. В некоторых вариантах осуществления соединитель 112 может изготавливаться из металлических воздуховодов. В других вариантах осуществления соединитель 112 может изготавливаться из мягких и гибких материалов, чтобы камера могла съемно соединяться с клапанными отверстиями 110. В некоторых вариантах осуществления камера 106 может быть установлена непосредственно на полу 102. В других вариантах осуществления камера 106 может иметь колеса на нижней стороне и может легко перемещаться по центру обработки данных.

В некоторых вариантах осуществления серверная стойка 108 может быть редко заполнена серверами и другим оборудованием. Поскольку серверы и другое оборудование укладываются вертикально в стойке, рассредоточенность может создать открытые зазоры во внутреннее пространство 116. Воздух может уходить из внутреннего пространства 116 через открытые зазоры. Чтобы предотвратить утечку воздуха, зазоры можно закрыть панелями, смонтированными на серверной стойке 108, которые препятствуют выходу воздуха и попаданию его в камеру 106 через зазоры.

В некоторых вариантах осуществления один или более блоков 122 перемещения воздуха могут нагнетать внешний холодный воздух во внутреннее пространство 118. Холодный воздух попадает в систему охлаждения сервера через клапанные отверстия 114 на боковых стенках 100. Один или более вентиляторов нагнетают холодный воздух из внутреннего пространства 118 через лицевые поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков и удаляют нагретый воздух через задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков во внутреннее пространство 116. Нагретый воздух проходит через соединитель 112 и покидает внутреннее пространство 116 через клапанные отверстия 110 на крыше 104. В некоторых вариантах осуществления охлаждающие вентиляторы, смонтированные внутри смонтированных в стойке блоков, установленных в стойке 108, нагнетают холодный воздух из внутреннего пространства 118 и удаляют нагретый воздух во внутреннее пространство 116; в одной реализации никаких дополнительных блоков перемещения воздуха не нужно для охлаждения смонтированных в стойке блоков. В других вариантах осуществления, где безвентиляторные смонтированные в стойке блоки устанавливаются в стойку 108, один или более вентиляторов могут быть установлены на одной стороне стойки 108 для нагнетания воздуха через смонтированные в стойке блоки из внутреннего пространства 118 во внутреннее пространство 116, чтобы охлаждать смонтированные в стойке блоки, установленные в стойку 108.

В некоторых вариантах осуществления на камере 116 могут присутствовать клапанные отверстия 120. Система управления функционально соединена с клапанными отверстиями 120, клапанными отверстиями 110 на крыше 104 и клапанными отверстиями 114 на боковых стенках 100. Система управления функционирует для выборочной активации каждого из клапанных отверстий на основе температур, наблюдаемых внутри и снаружи внутреннего пространства 118, чтобы добиться одного или более нужных потоков воздуха. Когда воздух, внешний по отношению к внутреннему пространству 118, не подходит для введения во внутреннее пространство 118, система управления закрывает клапанные отверстия 110 и 114 и открывает клапанные отверстия 120. Чтобы охладить воздух во внутреннем пространстве 118, может использоваться один или более блоков охлаждения. В некоторых вариантах осуществления блоки охлаждения могут быть испарительными охладителями, которые являются устройствами, которые охлаждают воздух посредством простого испарения воды. По сравнению с охлаждающим или абсорбционным кондиционированием воздуха охлаждение испарением может быть более экономичным. Охлаждающий воздух нагнетается из внутреннего пространства 118 через смонтированные в стойке блоки, а нагретый воздух удаляется во внутреннее пространство 116, заданное камерой 106. Нагретый воздух внутри камеры 106 выпускается во внутреннее пространство 118 через клапанные отверстия 120. В некоторых вариантах осуществления один или более вентиляторов могут использоваться для выпуска нагретого воздуха из камеры 106.

В других вариантах осуществления один или более блоков охлаждения могут использоваться, пока внешний воздух вводится во внутреннее пространство 118. Система управления может одновременно открывать клапанные отверстия 110, 114 и 120. Блоки охлаждения испарением могут использоваться в непосредственной близости к клапанным отверстиям 114, чтобы внешний воздух мог охлаждаться, пока вводится во внутреннее пространство 118.

В других вариантах осуществления система управления может открывать клапанные отверстия 110 и закрывать клапанные отверстия 114 и 120, когда разница температуры между наружным и внутренним пространством достигает некоторых конфигурируемых пороговых значений. В других вариантах осуществления система управления может закрывать клапанные отверстия 110 и открывать клапанные отверстия 114 и 120. Чтобы охладить воздух во внутреннем пространстве 120, один или более блоков охлаждения испарением можно поместить во внутреннее пространство 120, чтобы обеспечить охлаждение.

В некоторых вариантах осуществления крыша 104 выполнена в виде односкатной крыши, которую можно легко изготовить и установить. В других вариантах осуществления могут использоваться другие типы конфигураций крыши, например двускатная крыша. Боковые стенки 100, пол 102 и крыша 104 могут предварительно изготавливаться на фабрике и собираться на стройплощадке, где нужно построить центр обработки данных. Предварительно изготовленные блоки могут значительно снизить стоимость постройки центра обработки данных. Одним из экономических эффектов интегрированного на основе здания блока перемещения воздуха для системы охлаждения серверной фермы является удобство и низкая стоимость предварительно изготовленных частей системы и простота установки предварительно изготовленных частей в центре обработки данных.

В некоторых вариантах осуществления интегрированный на основе здания блок перемещения воздуха для системы охлаждения серверной фермы, проиллюстрированный на фиг. 1, устраняет необходимость фальшполов, блоков CRAC и водяных охладителей. Большое количество частей системы охлаждения может предварительно изготавливаться и легко собираться. Естественный холодный воздух может использоваться для охлаждения серверов. Охлаждающие вентиляторы, установленные внутри серверов, могут обеспечивать нужный поток воздуха для нагнетания охлаждающего воздуха, чтобы охлаждать серверы; блоки CRAC и фальшполы могут уже не понадобиться. Эффективные испарительные охладители могут заменить водяные охладители, которые дорого устанавливать и обслуживать. В целом системы охлаждения, описанные в этом документе, могут значительно снизить стоимость строительства и использование электроэнергии и воды у развертываний серверных ферм.

Фиг. 2 иллюстрирует другую примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 200, пол 202, крышу 204, камеру 206, серверную стойку 208 и потолок 210. Примерная система охлаждения на фиг. 2 аналогична системе на фиг. 1 за исключением того, что потолок 210 и крыша 204 задают чердачное пространство 220. Боковые стенки 200, пол 202 и потолок 210 задают внутреннее пространство 218. Одно или более клапанных отверстий 222 соединяются с потолком 210. Могут присутствовать клапанные отверстия 224 на крыше 204 и клапанные отверстия 214 на боковых стенках 200. Камера 206 функционально соединена с чердачным пространством 220 посредством соединителя 212.

В некоторых вариантах осуществления один или более блоков 226 перемещения воздуха могут нагнетать внешний холодный воздух во внутреннее пространство 218. Один или более вентиляторов нагнетают холодный воздух из внутреннего пространства 218 через лицевые поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков, установленных в стойке 208, и удаляют нагретый воздух через задние поверхности смонтированных в стойке блоков во внутреннее пространство 216. Нагретый воздух проходит через соединитель 212 и попадает в чердачное пространство 220. В некоторых вариантах осуществления охлаждающие вентиляторы, смонтированные внутри смонтированных в стойке блоков, установленных в стойке 208, нагнетают охлаждающий воздух во внутреннее пространство 216, и не нужны никакие дополнительные блоки перемещения воздуха. В других вариантах осуществления, где безвентиляторные смонтированные в стойке блоки устанавливаются в стойку 208, один или более вентиляторов могут быть установлены на одной стороне стойки 208 для нагнетания воздуха из внутреннего пространства во внутреннее пространство 216, чтобы охлаждать смонтированные в стойке блоки, установленные в серверную стойку 208. Нагретый воздух поднимается в чердачное пространство 220 и выпускается из системы охлаждения через клапанные отверстия 224.

Фиг. 3 иллюстрирует другую примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 300, пол 303, крышу 304, камеру 306, серверную стойку 308 и потолок 310. Боковые стенки 300, пол 302 и потолок 310 задают внутреннее пространство 318. Крыша 304 и потолок 310 задают чердачное пространство 330. Одно или более клапанных отверстий 322 соединяются с потолком 310. Могут присутствовать клапанные отверстия 324 на крыше 304 и клапанные отверстия 314 на боковых стенках 300. Камера 306 функционально соединена с чердачным пространством 320 посредством соединителя 312. Примерная система охлаждения на фиг. 3 аналогична системе на фиг. 2 за исключением того, что внешний воздух может не вводиться во внутреннее пространство 318, и того, что нагретый воздух в чердачном пространстве 330 в некоторые моменты времени может не выпускаться за пределы примерной системы охлаждения сервера; точнее, нагретый воздух может подмешиваться во внутреннее пространство 318 при необходимости для поддержания нужной рабочей температуры.

В одном варианте осуществления клапанные отверстия 322, 324 и 314 подключаются к системе управления, которая функционирует для выборочной активации каждого из клапанных отверстий на основе температур, наблюдаемых внутри и снаружи внутреннего пространства 318. Когда внешний воздух не подходит для введения во внутреннее пространство 318, система управления закрывает клапанные отверстия 314 и 324 и открывает клапанные отверстия 322. Чтобы охладить воздух во внутреннем пространстве 318, может использоваться один или более блоков охлаждения. В некоторых вариантах осуществления блоки охлаждения могут быть испарительными охладителями. Охлаждающий воздух нагнетается из внутреннего пространства 318 через смонтированные в стойке блоки, а нагретый воздух удаляется во внутреннее пространство 316, заданное камерой 306. Нагретый воздух внутри камеры 306 выпускается в чердачное пространство 320 через соединитель 312 и рециркулируется во внутреннее пространство 318 через клапанные отверстия 322, соединенные с потолком 310. В некоторых вариантах осуществления один или более вентиляторов могут использоваться для выпуска нагретого воздуха из камеры 306 в чердачное пространство 320 и/или рециркуляции по меньшей мере части нагретого воздуха во внутреннее пространство 318.

В других вариантах осуществления один или более блоков охлаждения могут использоваться, пока внешний воздух вводится во внутреннее пространство 318. Система управления может открывать клапанные отверстия 314, 322 и 324 одновременно или по отдельности в выбранные моменты. Блоки охлаждения испарением могут использоваться в непосредственной близости к клапанным отверстиям 314, чтобы внешний воздух мог охлаждаться, пока вводится во внутреннее пространство 318.

В других вариантах осуществления система управления может открывать клапанные отверстия 314 и 322 и закрывать клапанные отверстия 324. Блоки охлаждения испарением могут использоваться в непосредственной близости к клапанным отверстиям 314 и/или клапанным отверстиям 322, чтобы обеспечить эффективное охлаждение во внутреннем пространстве 318. В других вариантах осуществления система управления может закрывать клапанные отверстия 314 и открывать клапанные отверстия 322 и 324. В одном варианте осуществления система управления может закрывать клапанные отверстия 314 и 322 и открывать клапанные отверстия 324. Система управления контролирует температуры во внутреннем пространстве 318, в чердачном пространстве 320 и температуру снаружи. Когда разница между тремя наблюдаемыми температурами достигает одного или более конфигурируемых пороговых значений, система управления может выборочно открывать или закрывать каждое клапанное отверстие.

Фиг. 4 иллюстрирует другую примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 400, пол 402, крышу 404, камеру 406 горячего коридора, серверную стойку 408, камеру 410 холодного коридора и потолок 424. Примерная система охлаждения на фиг. 4 аналогична системе на фиг. 3 за исключением того, что одна или более камер холодного коридора используются для обеспечения эффективного охлаждения серверов, установленных в стойке 408.

Боковые стенки 400, пол 402 и потолок 424 задают внутреннее пространство 418. Потолок 424 и крыша 404 задают чердачное пространство 420. В некоторых вариантах осуществления одно или более клапанных отверстий 426 могут соединяться с потолком 424. В некоторых других вариантах осуществления камера 406 горячего коридора содержит по меньшей мере один проем серверной стойки, который позволяет одному или более смонтированным в стойке блокам граничить с внутренним пространством 416 горячего коридора. Камера 410 холодного коридора также содержит по меньшей мере один проем серверной стойки, который позволяет одному или более смонтированным в стойке блокам граничить с внутренним пространством 422 холодного коридора. Серверная стойка 408 может съемно соединяться с камерой 406 горячего коридора через проем серверной стойки по существу герметичным способом. Серверная стойка 408 также может съемно соединяться с камерой 410 холодного коридора через проем серверной стойки по существу герметичным способом. В некоторых вариантах осуществления смонтированные в стойке блоки устанавливаются в серверную стойку 408 так, что соответствующие лицевые поверхности смонтированных в стойке блоков граничат с внутренним пространством 422 холодного коридора, а соответствующие задние поверхности смонтированных в стойке блоков граничат с внутренним пространством 416 горячего коридора. В некоторых вариантах осуществления камера 406 горячего коридора может быть функционально соединена с чердачным пространством 420 посредством соединителя 412. В некоторых других вариантах осуществления камера холодного коридора может содержать блок 430 вентиляторов для нагнетания воздуха из внутреннего пространства 422 холодного коридора через лицевые поверхности смонтированных в стойке блоков, установленных в стойке 408, чтобы охлаждать смонтированные в стойке блоки; нагретый воздух выбрасывается во внутреннее пространство 416 горячего коридора через задние поверхности смонтированных в стойке блоков.

В некоторых вариантах осуществления один или более блоков 432 перемещения воздуха могут нагнетать внешний холодный воздух во внутреннее пространство 418. Холодный воздух попадает в систему охлаждения сервера через клапанные отверстия 414 на боковых стенках 400. Один или более вентиляторов 422 нагнетают холодный воздух из внутреннего пространства 418 во внутреннее пространство 430 холодного коридора через одно или более отверстий на камере 410 холодного коридора. В некоторых вариантах осуществления каждая камера 410 холодного коридора может быть функционально соединена с клапанными отверстиями 414, чтобы внешний холодный воздух мог нагнетаться во внутреннее пространство 422 холодного коридора. В некоторых других вариантах осуществления охлаждающие вентиляторы, смонтированные внутри смонтированных в стойке блоков, нагнетают холодный воздух из внутреннего пространства 422 холодного коридора. Холодный воздух движется через лицевые поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков, установленных в стойке 408, и удаляет нагретый воздух через задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков во внутреннее пространство 416 горячего коридора. Нагретый воздух проходит через соединитель 412 и попадает в чердачное пространство 420. В некоторых вариантах осуществления нагретый воздух внутри чердачного пространства 420 может выпускаться из системы охлаждения через клапанные отверстия 428.

В некоторых вариантах осуществления, где безвентиляторные смонтированные в стойке блоки устанавливаются в стойку 408, один или более вентиляторов могут быть установлены на одной стороне стойки 408 для нагнетания воздуха из внутреннего пространства 418 во внутреннее пространство 416, чтобы охлаждать смонтированные в стойке блоки, установленные в стойку 408. В других вариантах осуществления один или более вентиляторов 422 могут обеспечить нужную мощность, чтобы холодный воздух шел из внутреннего пространства 422 холодного коридора во внутреннее пространство 416 горячего коридора.

Фиг. 5 иллюстрирует другую примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 500, пол 502, крышу 504, камеру 506 горячего коридора, серверную стойку 508, камеру 510 холодного коридора и потолок 524. Боковые стенки 500, пол 502 и потолок 524 задают внутреннее пространство 518. Потолок 524 и крыша 504 задают чердачное пространство 520. Примерная система охлаждения на фиг. 5 аналогична системе на фиг. 4 за исключением того, что внешний воздух может не вводиться во внутреннее пространство 518, и того, что нагретый воздух в чердачном пространстве 520 может не выпускаться за пределы примерной системы охлаждения сервера.

В некоторых вариантах осуществления одно или более клапанных отверстий 526 могут соединяться с потолком 524. Клапанные отверстия 514, 528 и 526 функционально подключены к системе управления, которая функционирует для выборочной активации каждого из клапанных отверстий на основе температур, наблюдаемых внутри и снаружи внутреннего пространства 518 и/или чердачного пространства 520. Когда внешний воздух не подходит для введения во внутреннее пространство 518, система управления закрывает клапанные отверстия 514 и 528 и открывает клапанные отверстия 526. Чтобы охладить воздух во внутреннем пространстве 518, может использоваться один или более блоков 532 охлаждения. В некоторых вариантах осуществления блоки 532 охлаждения могут быть испарительными охладителями. Охлаждающий воздух нагнетается из внутреннего пространства 518 во внутреннее пространство 522 холодного коридора. В некоторых вариантах осуществления один или более вентиляторов 530 могут использоваться для нагнетания охлаждающего воздуха в камеру 510 холодного коридора. Охлаждающий воздух нагнетается из внутреннего пространства 522 холодного коридора через смонтированные в стойке блоки, установленные в стойке 508; нагретый воздух удаляется во внутреннее пространство 516 горячего коридора, заданное камерой 506. Нагретый воздух входит в чердачное пространство 520 через соединитель 512 и рециркулируется во внутреннее пространство 518 через клапанные отверстия 526, соединенные с потолком 524. В некоторых вариантах осуществления один или более вентиляторов могут использоваться для выпуска нагретого воздуха из камеры 506 в чердачное пространство 520 и рециркуляции во внутреннее пространство 518.

Фиг. 6 иллюстрирует трехмерный вид примерной системы охлаждения сервера, содержащей боковые стенки 600, пол 602, крышу 604, камеру 606, серверную стойку 608 и потолок 610. Боковые стенки 600, пол 602 и потолок 610 задают внутреннее пространство 618. Крыша 604 и потолок 610 задают чердачное пространство 620. Камера 606 задает внутреннее пространство 616. Одно или более клапанных отверстий 622 соединяются с потолком 610. Могут присутствовать клапанные отверстия 624 на крыше 604 и клапанные отверстия 614 на боковых стенках 600. Камера 606 функционально соединена с чердачным пространством 620 посредством соединителя 612. В некоторых вариантах осуществления один или более смонтированных в стойке блоков устанавливаются в стойку 608 так, что соответствующие лицевые поверхности смонтированных в стойке блоков граничат с внутренним пространством 618 и что соответствующие задние поверхности смонтированных в стойке блоков граничат с внутренним пространством 616. В некоторых вариантах осуществления внешний холодный воздух может нагнетаться во внутреннее пространство 618 через клапанные отверстия 614. Холодный воздух может нагнетаться из внутреннего пространства 618 с помощью охлаждающих вентиляторов, смонтированных внутри смонтированных в стойке блоков, установленных в стойке 608; нагретый воздух выбрасывается во внутреннее пространство 616 и попадает в чердачное пространство 620 через соединитель 612. В других вариантах осуществления, где безвентиляторные смонтированные в стойке блоки устанавливаются в стойку 608, один или более вентиляторов могут использоваться для нагнетания охлаждающего воздуха из внутреннего пространства 618 во внутреннее пространство 616. В некоторых вариантах осуществления блоки 626 перемещения воздуха могут использоваться для нагнетания внешнего холодного воздуха во внутреннее пространство 618 через клапанные отверстия 614. Клапанные отверстия 614, 624 и 622 функционально подключены к системе управления, которая функционирует для выборочной активации каждого из клапанных отверстий на основе температур, наблюдаемых внутри и снаружи внутреннего пространства 618 и/или чердачного пространства 620. Когда внешний воздух не подходит для введения во внутреннее пространство 618, система управления закрывает клапанные отверстия 614 и 624 и открывает клапанные отверстия 622. Чтобы охладить воздух во внутреннем пространстве 618, может использоваться один или более блоков охлаждения. В некоторых вариантах осуществления блоки охлаждения могут быть испарительными охладителями. Охлажденный воздух нагнетается из внутреннего пространства 618 через смонтированные в стойке блоки, установленные в стойку 608; нагретый воздух удаляется во внутреннее пространство 616. Нагретый воздух входит в чердачное пространство 620 через соединитель 612 и рециркулируется во внутреннее пространство 618 через клапанные отверстия 622, соединенные с потолком 610. В некоторых вариантах осуществления один или более вентиляторов могут использоваться для выпуска нагретого воздуха из камеры 606 в чердачное пространство 620 и рециркуляции воздуха во внутреннее пространство 618.

Фиг. 7 иллюстрирует вид сверху примерной системы охлаждения. Боковые стенки 700 и потолок или крыша задают внутреннее пространство 718. Камера 706 задает внутреннее пространство 716. Камера может соединяться с одной или более стойками 708 по существу герметичным способом. Один или более смонтированных в стойке блоков, содержащих один или более охлаждающих вентиляторов, устанавливаются в стойку 708. Одно или более клапанных отверстий 714 на боковых стенках 700 позволяют наружному холодному воздуху попадать во внутреннее пространство 718. Холодный воздух нагнетается из внутреннего пространства охлаждающими вентиляторами, смонтированными внутри смонтированных в стойке блоков, установленных в серверных стойках, а нагретый воздух выбрасывается во внутреннее пространство 716. В некоторых вариантах осуществления один или более блоков 726 перемещения воздуха могут нагнетать внешний холодный воздух во внутреннее пространство 718. В одном варианте осуществления система охлаждения имеет размер в 60 футов в ширину, 255 футов в длину и 16 футов в высоту. Четыре камеры устанавливаются в системе охлаждения. Восемь стоек подключаются к каждой камере на каждой стороне по существу герметичным способом. Каждая стойка содержит 16 серверов 1U. Боковые стенки, потолок, крыша и камеры могут предварительно изготавливаться и устанавливаться на стройплощадке центра обработки данных. По сравнению с другими проектами центров обработки данных примерная система охлаждения может легче устанавливаться и эффективнее работать.

Фиг. 8 иллюстрирует другую примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 800, пол 802, крышу 804, камеру 806, серверную стойку 808 и потолок 810. Боковые стенки 800, пол 802 и потолок 810 задают внутреннее пространство 818. Крыша 804 и потолок 810 задают чердачное пространство 820. Одно или более клапанных отверстий 822 соединяются с потолком 810. Могут присутствовать клапанные отверстия 824 на крыше 804 и клапанные отверстия 814 на боковых стенках 800. Примерная система охлаждения сервера на фиг. 8 аналогична системе на фиг. 2 за исключением того, что двускатная крыша 804 используется вместо односкатной крыши 204. Двускатная крыша может обеспечивать лучшую циркуляцию воздуха в чердачном пространстве 818. Однако стоимость постройки двускатной крыши может быть выше стоимости постройки односкатной крыши.

Фиг. 9 иллюстрирует другую примерную систему охлаждения сервера, содержащую боковые стенки 900, пол 902, крышу 904, камеру 906, серверную стойку 908, потолок 910 и внешние стенки 930. Примерная система охлаждения сервера на фиг. 9 аналогична системе на фиг. 8 за исключением того, что крыша 904, пол 902, боковые стенки 900 и внешние стенки 930 задают пространство 928 смешения. Боковые стенки 900, пол 902 и потолок 910 задают внутреннее пространство 918. Крыша 904 и потолок 910 задают чердачное пространство 920. В некоторых вариантах осуществления наружный холодный воздух может нагнетаться в пространство 928 смешения через клапанные отверстия 914 на внешних стенках 930. Холодный воздух нагнетается во внутреннее пространство 918 одним или более блоками 926 перемещения воздуха, соединенными с боковыми стенками 900. Один или более смонтированных в стойке блоков, содержащих охлаждающий вентилятор, устанавливаются в стойку 908. Охлаждающие вентиляторы, смонтированные внутри смонтированных в стойке блоков, нагнетают охлаждающий воздух из внутреннего пространства 918 через смонтированные в стойке блоки и выбрасывают нагретый воздух во внутреннее пространство 916. Нагретый воздух попадает в чердачное пространство 920 через один или более соединителей 912, которые функционально соединяют внутреннее пространство 916 с чердачным пространством 920. В некоторых вариантах осуществления нагретый воздух в чердачном пространстве 920 выпускается наружу через один или более клапанных отверстий 924. В других вариантах осуществления нагретый воздух нагнетается в пространство 928 смешения через один или более клапанных отверстий 922 и смешивается с наружным холодным воздухом. В других вариантах осуществления клапанные отверстия 914, 922 и 924 могут быть функционально подключены к системе управления, которая функционирует для выборочной активации каждого из клапанных отверстий. Когда внешний воздух не подходит для введения во внутреннее пространство 918, система управления закрывает клапанные отверстия 914 и 924 и открывает клапанные отверстия 922. Нагретый воздух в чердачном пространстве 920 рециркулируется в пространство 928 смешения и рециркулируется во внутреннее пространство 918. В других вариантах осуществления система управления контролирует температуру во внутреннем пространстве 918, чердачном пространстве 920, пространстве 928 смешения и температуру снаружи. Когда разница в температуре среди наблюдаемых температур достигает одного или более пороговых значений или других динамических или заранее установленных уровней, система управления может выборочно открывать или закрывать каждое клапанное отверстие. Чтобы охладить воздух во внутреннем пространстве, может использоваться один или более блоков охлаждения. В некоторых вариантах осуществления блоки охлаждения устанавливаются в пространстве 928 смешения. В других вариантах осуществления блоки охлаждения устанавливаются во внутреннем пространстве 918. В одном варианте осуществления блоки охлаждения являются испарительными охладителями.

Настоящее изобретение объяснено со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Например, хотя варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на конкретные компоненты и конфигурации, специалисты в данной области техники поймут, что также может использоваться другое сочетание компонентов и конфигураций. Например, в некоторых вариантах осуществления могут использоваться фальшполы, блоки CRAC, водяной охладитель или блоки регулирования влажности. Устройства сейсмического контроля и устройства организации электрических кабелей и кабелей связи также могут использоваться в некоторых вариантах осуществления. Другие варианты осуществления будут очевидны обычным специалистам в данной области техники. Поэтому не подразумевается, что настоящее изобретение будет ограничено, кроме как указано прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к средствам охлаждения серверов. Технический результат – повышение эффективности охлаждения серверов. Для этого предложены системы, характеризующие интегрированный блок перемещения воздуха для эффективного охлаждения центров обработки данных. При этом осуществляется герметизация горячих коридоров внутри камеры и это позволяет одному или более охлаждающим вентиляторам, смонтированным внутри смонтированных в стойке блоков, нагнетать холодный воздух для охлаждения смонтированных в стойке блоков, установленных в стойках, и выбрасывать нагретый воздух в камеру. При этом система управления используется для выборочного использования естественного холодного воздуха для охлаждения серверов. Когда внешний воздух не подходит для целей охлаждения, система управления рециркулирует нагретый воздух от камер горячего коридора и один или более испарительных охладителей используются для охлаждения нагретого воздуха. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система охлаждения сервера, содержащая:

внутреннее пространство (116, 216), заданное полом, одной или более боковыми стенками и крышей;

отверстие, расположенное на по меньшей мере одной из одной или более боковых стенок;

другое отверстие, расположенное на крыше;

камеру, установленную во внутреннем пространстве (116, 216) и задающую внутреннее пространство (118, 218), которое герметизировано по отношению к внутреннему пространству (116, 216);

один или более блоков перемещения воздуха, расположенных на по меньшей мере одной из боковых стенок и выполненных с возможностью нагнетания внешнего воздуха во внутреннее пространство (116, 216) через отверстие, расположенное на по меньшей мере одной из одной или более боковых стенок; и

стойку, установленную во внутреннем пространстве (116, 216) и граничащую с камерой герметичным образом,

причем один или более смонтированных в стойке блоков могут быть установлены в стойке таким образом, что передние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков соприкасаются с внутренним пространством (116, 216), а задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков соприкасаются с внутренним пространством (118, 218),

один или более охлаждающих вентиляторов в стойке выполнены с возможностью нагнетания воздуха из внутреннего пространства (116, 216) через передние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков и удаления нагретого воздуха через задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков во внутреннее пространство (118, 218),

воздух в системе охлаждения сервера поднимается за счет естественной конвекции и выпускается из системы охлаждения сервера через другое отверстие, и

крыша представляет собой односкатную крышу.

2. Система охлаждения сервера по п. 1, в которой каждый из одного или более охлаждающих вентиляторов смонтирован внутри соответствующего смонтированного в стойке блока.

3. Система охлаждения сервера по п. 1, дополнительно содержащая один или более блоков охлаждения, выполненных с возможностью охлаждения воздуха во внутреннем пространстве (116, 216).

4. Система охлаждения сервера по п. 1, в которой камера содержит по меньшей мере один проем серверной стойки, предоставляющий стойке возможность съемной установки в камере.

5. Система охлаждения сервера по п. 1, дополнительно содержащая систему управления, функционально подсоединенную к отверстию и другому отверстию для выборочной активации отверстия и другого отверстия на основе температур, наблюдаемых внутри и снаружи внутреннего пространства (116, 216).

6. Система охлаждения сервера по п. 5, дополнительно содержащая одно или более отверстий, соединенных с камерой и функционально соединенных с системой управления.

7. Система охлаждения сервера по п. 3, в которой по меньшей мере один из блоков охлаждения является испарительным охладителем.

8. Система охлаждения сервера, содержащая:

внутреннее пространство (116, 216), заданное полом, одной или более боковыми стенками и крышей;

отверстие, расположенное на по меньшей мере одной из одной или более боковых стенок;

другое отверстие, расположенное на крыше;

камеру, установленную во внутреннем пространстве (116, 216) и задающую внутреннее пространство (118, 218), которое герметизировано по отношению к внутреннему пространству (116, 216);

один или более блоков перемещения воздуха, расположенных на по меньшей мере одной из одной или более боковых стенок и выполненных с возможностью нагнетания внешнего воздуха во внутреннее пространство (116, 216) через отверстие, расположенное на по меньшей мере одной из одной или более боковых стенок;

одну или более панелей; и

стойку, установленную во внутреннем пространстве (116, 216) и граничащую с камерой герметичным образом,

причем один или более смонтированных в стойке блоков могут быть установлены в стойке таким образом, что передние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков соприкасаются с внутренним пространством (116, 216), а задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков соприкасаются с внутренним пространством (118, 218),

одна или более панелей смонтированы на стойке и выполнены с возможностью закрывать один или более зазоров между соседними смонтированными в стойке блоками из одного или более смонтированных в стойке блоков;

воздух в системе охлаждения сервера поднимается за счет естественной конвекции и выпускается из системы охлаждения сервера через другое отверстие, и

один или более охлаждающих вентиляторов в стойке выполнены с возможностью нагнетания воздуха из внутреннего пространства (116, 216) через передние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков и удаления нагретого воздуха через задние поверхности одного или более смонтированных в стойке блоков во внутреннее пространство (118, 218).