Мобильный центр обработки данных Российский патент 2024 года по МПК G06F1/20 H05K7/20 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к мобильным центрам обработки данных, выполненной в виде грузового контейнера с возможностью перевозки транспортным средством и предназначенной для оперативного применения там, где требуется временное или постоянное хранение и обработка больших объемов информации.

Известен мобильный центр обработки данных [RU 94094, U1, Н04В 7/26, 10.05.2010], содержащий контейнер с установленными в нем стойками с ИТ-оборудованием, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему газового пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, подвижную раму, размещенную над фальшполом, на которой закреплены стойки с ИТ-оборудованием, при этом, рама вместе со стойками имеет возможность перемещения поперек оси контейнера, принудительная воздушная система охлаждения представляет собой моноблочные кондиционеры, установленные на наружных стенках контейнера, и воздуховод, направляющий потоки холодного воздуха, выходящие из кондиционеров, расположенный с минимальным зазором над стойками с ИТ-оборудованием.

Недостатком устройства является его относительно высокая сложность и относительно большие габариты, вызванные наличием подвижной рамы, размещенной над фальшполом, на которой закреплены стойки с ИТ-оборудованием, и наличием моноблочных кондиционеров, установленных на наружных стенках контейнера за пределами его транспортных габаритов.

ИНедостатком этого технического решения является относительно высокое энергопотребление средствами охлаждения в виде кондиционеров. Это обусловлено тем, что, для охлаждения ИТ-оборудования в этом техническом решении используется кондиционер с вентилятором перемещают внутренний воздух по замкнутому контуру, который вынужден работать постоянно, потребляя электроэнергию. Основными потребителями в данном случае являются компрессоры, и вентиляторы внутренних и внешних блоков кондиционеров.

Кроме того, данное решения обладает относительно низкой надежность размещения, сохранения в работоспособном состоянии установленного ИТ-оборудования, низкой ремонтопригодностью и оперативностью замены кондиционеров и их составных частей в чрезвычайных обстоятельствах ввиду размещения кондиционеров в непосредственной близости к ИТ-оборудованию.

Близким по технической сущности к предложенному является мобильный центр обработки данных [RU 2731958, C1, G06F 1/20, 09.09.2020], представляющий собой грузовой контейнер с внутренним усиленным каркасом, выполненным с возможностью размещения в нем стоек для аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения и средств охлаждения, размещенных внутри грузового контейнера вдоль одной из его торцевых сторон, причем, что на противоположной его торцевой стороне установлен фильтрационный отсек грубой очистки воздуха с вентиляционными решетками в стенке контейнера, и последовательно установленные за ними внутри контейнера фильтры грубой очистки воздуха, фильтры тонкой очистки воздуха, регулируемые жалюзи подачи очищенного воздуха, теплообменник и вентиляторы с регулируемыми или гравитационными жалюзи.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая надежность сохранения в работоспособном состоянии установленной на стойках аппаратуры вычислительной техники, что вызвано, в частности, возможностью попадания неочищенного уличного воздуха, в том числе не номинальной температуры при обслуживании фильтров и инженерных систем, установленных в фильтрационном отсеке грубой очистки воздуха с вентиляционными решетками в стенке контейнера, и последовательно установленных за ними внутри контейнера фильтров грубой очистки воздуха, фильтров тонкой очистки воздуха, регулируемых жалюзи подачи очищенного воздуха, теплообменника и вентиляторов с регулируемыми или гравитационными жалюзи.

Кроме того, его недостатками является возможность снижения функциональных характеристик фильтров грубой очистки воздуха из-за попадания атмосферных осадков на фильтрующий материал фильтров грубой очистки воздуха.

Дополнительно к этому существует вероятность попадания атмосферных осадков в горячий коридор отсека со стойками для аппаратуры вычислительной техники при сильном ветре через выпускные регулируемые жалюзи с вентиляционными решетками.

К существенным недостаткам можно отнести относительно большую совокупную длину отсеков, предназначенных для подготовки воздуха, в частности, фильтрационного отсека грубой отчистки воздуха, фильтрационного отсека тонкой или сверх тонкой отчистки воздуха, отсека смешивания воздушных масс, а также высокое тепловыделение средствами охлаждения в виде компрессоров или насосов, расположенных в отсеке подготовки воздуха, и внешних блоков системы охлаждения, размещенных в вентилируемом тамбуре, и наличие неизолированного от внешней среды тамбура, а также относительно большая занимаемая площадь мобильного центра обработки данных за счет необходимости соблюдения относительно больших сервисных расстояний по периметру грузового контейнера.

Еще одним, близким по технической сущности к предложенному является мобильный центр обработки данных [RU 2792979, C1, G06F 1/20, H05K 7/20, 28.03.2023], представляющий собой грузовой контейнер с внешним усиленным каркасом, выполненный с возможностью размещения в нем стоек аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения, средств охлаждения и с теплоизолированным тамбуром, при этом, снаружи, с одной торцевой стороны грузового контейнера установлены конденсаторные блоки с компрессорами контура доохлаждения воздуха с закрепленным над ними защитным козырьком, и через стенку от которых размещен отсек подготовки воздуха с вентиляционными воздухозаборными решетками с установленными над ними защитными козырьками, с фильтрами грубой и тонкой очистки, с вентиляторами отсека подготовки воздуха, а теплоизолированный тамбур с наружной дверью, в котором размещены средства электроснабжения, средства оповещения и пожаротушения, размещен с другой торцевой стороны, между отсеком подготовки воздуха и теплоизолированным тамбуром размещен отсек для стоек вычислительной техники с холодным и горячим коридорами, в холодном коридоре со стороны отсека подготовки воздуха размещены вентиляторы с регулируемыми жалюзи, со стороны теплоизолированного тамбура - дверь в холодный коридор и шкафы с аккумуляторными батареями, с источником бесперебойного питания, электрическими щитами и средствами мониторинга и управления, по другую строну от стоек аппаратуры вычислительной техники размещен горячий коридор, наружная стенка которого оснащена регулируемыми клапанами выброса горячего воздуха в атмосферу и вентиляционными решетками со съемными защитными козырьками, причем, в горячем коридоре выполнены двери в стенках, разделяющих его с отсеком подготовки воздуха и с теплоизолированным тамбуром, и в стенке, разделяющей его с отсеком подготовки воздуха и с теплоизолированным тамбуром, и в стенке, разделяющей его с отсеком подготовки воздуха, установлены регулируемые клапаны подмеса горячего воздуха в отсек подготовки воздуха, а вентиляционные воздухозаборные решетки отсека подготовки воздуха установлены со стороны горячего коридора отсека для стоек аппаратуры вычислительной техники в непосредственной близости от регулируемых клапанов подмеса горячего воздуха в отсек подготовки воздуха.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая надежность при работе в условиях низких температур.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является мобильный центр обработки данных [RU 190100, U1, G06F 17/00, 18.06.2019], содержащий установленный на транспортном средстве грузовой контейнер, в котором размещены стойки с ИТ-оборудованием, система электроснабжения, система охлаждения, система охранной сигнализации и контроля доступа, система газового пожаротушения, автоматизированная система диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, причем система охлаждения содержит блоки охлаждения, которые сообщены каналами с внутренним объемом стоек с ИТ-оборудованием, при этом, внутренний объем стоек разделен ИТ-оборудованием на зону подачи охлажденного воздуха к ИТ-оборудованию и зону нагнетания ИТ-оборудованием нагретого воздуха и изолирован от внешнего пространства, а каналы сообщают блоки охлаждения с зоной подачи охлажденного воздуха к ИТ-оборудованию и зоной нагнетания ИТ-оборудованием нагретого воздуха.

В этом техническом решении система охлаждения состоит из блоков охлаждения и холодильной машины. В боковой стенке блоков охлаждения имеются специальные каналы, которые сообщены с зоной подачи охлажденного воздуха к ИТ-оборудованию и зоной нагнетания ИТ-оборудованием нагретого воздуха стойки, а также позволяют циркулировать воздушному потоку между стойкой и блоком охлаждения, исключая попадание воздуха в объем контейнера. Для отвода тепла от охлаждаемого оборудования, располагаемого внутри стоек, в блоках охлаждения имеются теплообменники, по которым циркулирует хладагент, охлаждаемый при помощи холодильной машины. Внутри блока охлаждения имеются вентиляторы, которые обеспечивают забор воздуха из зоны нагнетания ИТ-оборудованием нагретого воздуха и нагнетание охлажденного воздуха в зону подачи охлажденного воздуха к ИТ-оборудованию. Холодильная машина включает в себя компрессор, фреоновый контур, испаритель, конденсатор, регулирующий вентиль, насос.Холодильная машина устанавливается в специальном отсеке мобильного центра обработки данных и элементы холодильной машины непосредственно с окружающей средой не контактируют, что снижает эффект охлаждения и увеличивает диапазон рабочих уличных температур.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая надежность размещения и сохранения в работоспособном состоянии установленной в мобильном центре аппаратуры, что вызвано недостаточно эффективным удалением выделяемого при ее работе тепла, что может привести к нарушению выполняемых ею функций и отказам в работе.

Это обусловлено тем, что, для охлаждения аппаратуры в этом техническом решении используется холодильная машина, которая включает в себя компрессор, фреоновый контур, испаритель, конденсатор, регулирующий вентиль, насос.При этом, холодильная машина устанавливается в специальном отсеке мобильного центра обработки данных, а элементы холодильной машины непосредственно с окружающей средой не контактируют, что снижает эффект охлаждения.

Кроме того, наиболее близкое техническое решения обладает относительно низкой ремонтопригодностью и оперативностью замены холодильного оборудования в чрезвычайных обстоятельствах, а также не обеспечивает резервирование.

Задачей, решаемой в изобретении, является создание контейнерного центра обработки данных, способного работать в широком диапазоне климатических районов страны, а также повышение надежности размещения и сохранения в работоспособном состоянии аппаратуры вычислительной техники для хранения и обработки данных путем повышения надежности охлаждения при низких уличных температурах и удаления из него избыточного тепла с одновременным повышением ремонтопригодности и оперативности замены холодильного оборудования в чрезвычайных обстоятельствах в особенности при низких уличных температурах.

Требуемый технический результат заключается в повышении надежности размещения и сохранения в работоспособном состоянии аппаратуры вычислительной техники для хранения и обработки данных путем повышения надежности охлаждения при уличных температурах ниже -40°С, а также в одновременном повышении ремонтопригодности и оперативности ремонта холодильного оборудования в чрезвычайных обстоятельствах при низких уличных температурах.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, устройство, представляющее собой выполненный с возможностью установки на мобильном средстве грузовой контейнер с внутренним усиленным каркасом, разделенным изнутри на последовательно размещенные тамбур и вычислительный отсек, который выполнен вдоль длинной стороны контейнера с возможностью размещения в нем стоек для аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения и средств охлаждения, согласно изобретению, вычислительный отсек отделен от боковых стенок контейнера холодным коридором с одной стороны и горячим коридором с другой стороны, а тамбур выполнен обогреваемым и термоизолированным с размещенными в нем индивидуальными устройствами расширения температурного диапазона для каждого средства охлаждения, внешние блоки которых размещены на внешней стороне стенки, противоположной стенке, отделяющей тамбур от вычислительного отсека.

На чертеже представлен мобильный центр обработки данных.

На чертеже обозначены:

1 - корпус грузового контейнера;

2 - стойки или шкафы для аппаратуры вычислительной техники;

3 - кондиционеры;

4 - газовые баллоны системы пожаротушения;

5 - вентиляционная установка;

6 - устройства расширения температурного диапазона кондиционера;

7 - тамбур;

8 - электрический конвектор;

9 - вычислительный отсек;

10 - «горячий» коридор;

11 - «холодный» коридор;

12 - внешние блоки системы охлаждения;

13 - источники бесперебойного питания;

14 - электрические щиты или шкафы.

В мобильном центре обработки данных с одной стороны размещены вычислительный отсек со стойками или шкафами для аппаратуры вычислительной техники, кондиционерами и электрическими щитами или шкафами. С другой стороны, тамбур с индивидуальными устройствами расширения температурного диапазона для каждого средства охлаждения и с возможностью размещения в нем вентиляционной установкой, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения, средств охлаждения, средств автономного увлажнения и рабочих мест обслуживающего персонала, со стороны улицы на торцевой стене грузового контейнера размещены внешние блоки системы охлаждения воздуха (внешние блоки системы охлаждения воздуха могут также размещаться на крыше грузового контейнера, на площадке рядом с ним или в любом другом месте на относительно небольшом удалении от грузового контейнера).

Используется мобильный центр обработки данных следующим образом.

Охлаждение аппаратуры вычислительной техники и средств электроснабжения, установленных в вычислительном отсеке в стойках и/или шкафах, происходит за счет воздуха, который засасывается вентиляторами кондиционеров из «горячего» коридора через фильтры, далее воздух проходит через теплообменник - испаритель, после чего охлажденный до требуемой температуры воздух нагнетается в «холодный» коридор вычислительного отсека, после чего вновь охлаждает аппаратуру вычислительной техники и средств электроснабжения, установленных в вычислительном отсеке в стойках и/или шкафах.

Кондиционеры, в свою очередь, отводят полученное посредством испарителя тепло от аппаратуры вычислительной техники и средств электроснабжения посредством движения нагретого хладоносителя по теплоизолированным трубам к внешним блокам системы охлаждения, которые охлаждают хладоноситель, выбрасывая тепло в атмосферу, и к кондиционерам уже поступает охлажденный хладагент. Но при относительно низких уличных температурах давление конденсации во внешних блоках системы охлаждения падает, что запускает процесс накопления охлажденного хладагента и приводит к его переохлаждению, вследствие чего давление в холодильном контуре понижается и срабатывает защита кондиционеров по датчику низкого давления.

Во избежание ситуации остановки холодильного контура по низкому давлению используются регулирующие давление клапаны, контролирующие накопление хладагента во внешних блоках, которые открываются при повышении давления при относительно низких уличных температурах.

Для компенсаций колебания массового расхода хладагента, при переменной в тепловой нагрузке, используются ресиверы. Объем ресиверов подбирается индивидуально с учетом плотности наружного воздуха при минимальной и максимальной уличных температурах, а также длины холодильных трасс. Ресиверы также предназначены для размещения хладагента при производстве ремонтных работ холодильных контуров. Ресиверы оснащаются регулирующими давление клапанами, шаровыми клапанами, обратными клапанами и вентилями.

Совокупность объединенных между собой выше перечисленных клапанов и ресиверов и есть устройство расширения температурного диапазона кондиционеров. Устройства расширения температурного диапазона кондиционеров устанавливаются между внешними блоками системы охлаждения (теплообменники - конденсаторы в металлических кожухах с моторами и крыльчатками вентиляторов не имеют чувствительных к низким температурам компонентов и материалов и являются относительно морозостойкими) и внутренними (кондиционеры с компрессорами и автоматикой - находятся в теплом помещении вычислительного отсека).

В случае размещения устройств расширения температурного диапазона кондиционеров в непосредственном контакте с уличным воздухом при относительно низких температурах окружавшего воздуха компоненты, входящие в состав данных устройств обмерзают, что приводит к аварийной остановке кондиционеров и усложняет проведение ремонтных работ, а иногда и вовсе делает ремонтные работы невозможными из-за относительно низких уличных температур. Как вариант можно размещать данные устройства в термокожухах, но в случае поломки одного из компонентов, входящих в состав устройства или же неисправности термокожуха, ремонт при относительно низкой уличной температуре становится затруднителен, а иногда и вовсе не возможен, соответственно снижается надежность охлаждения аппаратуры вычислительной техники и средств электроснабжения.

Установка устройств расширения температурного диапазона кондиционеров осуществляется в отапливаемом тамбуре мобильного центра обработки данных гарантирует корректную работу холодильных контуров, а соответственно и мобильного центра обработки данных в целом, во всех климатических зонах страны. Обслуживание и ремонт устройств расширения температурного диапазона кондиционеров возможен в любое время года при комфортных условиях, что существенно повышает надежность мобильного центра обработки данных. Все это обеспечивает достижение требуемого технического результата.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к мобильным центрам обработки данных. Техническим результатом является повышение надежности размещения и сохранения в работоспособном состоянии аппаратуры вычислительной техники. Устройство выполнено с возможностью установки на мобильном средстве и представляет собой грузовой контейнер с внутренним усиленным каркасом, разделенным изнутри на последовательно размещенные тамбур и вычислительный отсек, который выполнен вдоль длинной стороны контейнера с возможностью размещения в нем стоек для аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения и средств охлаждения, вычислительный отсек отделен от боковых стенок контейнера холодным коридором с одной стороны и горячим коридором с другой стороны, а тамбур выполнен обогреваемым и термоизолированным с размещенными в нем индивидуальными устройствами расширения температурного диапазона для каждого средства охлаждения, внешние блоки которых размещены на внешней стороне стенки, противоположной стенке, отделяющей тамбур от вычислительного отсека. 1 ил.

Мобильный центр обработки данных, выполненный с возможностью установки на мобильном средстве и представляющий собой грузовой контейнер с внутренним усиленным каркасом, разделенным изнутри на последовательно размещенные тамбур и вычислительный отсек, который выполнен вдоль длинной стороны контейнера с возможностью размещения в нем стоек для аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения и средств охлаждения, отличающийся тем, что вычислительный отсек отделен от боковых стенок контейнера холодным коридором с одной стороны и горячим коридором с другой стороны, а тамбур выполнен обогреваемым и термоизолированным с размещенными в нем индивидуальными устройствами расширения температурного диапазона для каждого средства охлаждения, внешние блоки которых размещены на внешней стороне стенки, противоположной стенке, отделяющей тамбур от вычислительного отсека.