Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ Российский патент 2024 года по МПК G06F1/20 H05K7/20 G12B15/02 F24D3/02 

Заявляемое изобретение относится к области охлаждения ЭВМ, в частности, системам с замкнутым циклом циркулирующей жидкости, а именно, системам отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ.

В настоящее время уровень энергопотребления человечеством все время растет, в частности, для поддержания комфортного существования люди постоянно потребляют энергию для систем отопления и горячего водоснабжения помещений, что способствует увеличению производства энергии с использованием теплоэлектростанций (ТЭС), являющихся наиболее распространенными способами получения энергии посредством сжигания топлива. Кроме того, получение энергии с использованием ТЭС не является экологичным способом получения энергии и выбросы вредных продуктов сгорания топлива в атмосферу загрязняют окружающую среду и негативно влияют на здоровье людей. Однако, использование людьми энергии для ЭВМ также достигает высоких значений, но тепловая энергия, выделяющаяся нагревающимися компонентами ЭВМ при ее работе, рассеивается в окружающую среду в виде больших теплопотерь. Создание такой системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, позволяющей использовать эту энергию для систем, в частности отопления и горячего водоснабжения помещения, является актуальной задачей, способствующей повышению экологичности и уменьшению энергопотребления за счет ее повторного использования.

Из уровня техники известен способ охлаждения электронного оборудования центров обработки данных (ЦОД), размещенного в закрытых помещениях, например контейнерах, содержащих стойки с электронным оборудованием, путем обдува воздухом с помощью вентиляторов. Контейнер путем размещения по оси стойки с электронным оборудованием разделен не менее чем на две зоны, снабженные дополнительными вентиляторами, прогоняющими охлаждающий воздух в каждой из зон в противоположных направлениях. На выходе из каждой зоны установлены охлаждающие теплообменники первой ступени, а на входе - охлаждающие теплообменники второй ступени, причем теплообменники первой и второй ступеней соединены трубопроводами, заполненными теплоносителем, с источником хладоснабжения, в результате чего внутри контейнера устанавливается горизонтальная циркуляция воздуха, который нагревается в зонах стойки с электронным оборудованием и охлаждается в теплообменниках первой и второй ступеней, образуя внутри контейнера горячие и холодные коридоры с каждой стороны стойки с электронным оборудованием. В теплообменниках первой ступени осуществляется осушение воздуха с удалением конденсата, а в теплообменниках второй ступени - дальнейшее охлаждение воздуха до заданной рабочей температуры. Патент РФ № RU2717837C2, МПК H05K 7/20, F24H 4/00, F24H 3/00, опубликован 17.09.2019.

Из уровня техники также известно решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой систему непосредственного жидкостного охлаждения электронных компонентов, сконфигурированную для поддержания заданной термостабильной среды электронных компонентов, которая содержит резервуар, извлекаемую стойку, помещенную в резервуар с надежно установленными электронными компонентами для охлаждения, причем стойка имеет верхнюю секцию и нижнюю секцию, разделенные горизонтально расположенной диэлектрической панелью, снабженной массивом направляющих отверстий, диэлектрический хладагент, совершающий движение вверх в параллельных потоках между электронными компонентами через, по крайней мере, одну форсунку, расположенную в нижней части стойки на дне резервуара, причем по крайней мере одна форсунка ориентирована с направляющим отверстием из массива направляющих отверстий, насос, соединенный с, по крайней мере, одной форсункой посредством впускного трубопровода, обеспечивающего непрерывную накачку диэлектрического хладагента, тем самым заставляя диэлектрический хладагент подниматься вверх через электронные компоненты и обеспечивая перелив диэлектрического хладагента, теплообменник, соединенный с резервуаром через выпускной трубопровод, причем выпускной трубопровод соединен с выпускным отверстием, выполненным с возможностью приема потока переливающегося диэлектрического хладагента, а также контроллер, предназначенный для контроля температуры и регулировки потока диэлектрического хладагента. Патент РФ № RU2695089C2, МПК G12B 15/04, H05K 7/20, опубликован 19.07.2019.

Задачей заявленного технического решения является создание экологичной системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, с повышенной надежностью.

Технический результат заявляемого решения заключается в повышении надежности и экологичности системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, а также надежности ЭВМ.

Повышение экологичности заявляемой системы достигается, в частности, возможностью использования тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и уменьшения энергопотребления для отопления и горячего водоснабжения помещения.

Повышение надежности системы и ЭВМ достигается, в частности, повышением их долговечности.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, включает первый и второй трубопроводы жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в них теплоносителя, соединенные с нагревающимися компонентами ЭВМ с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и циркуляционные насосы для циркуляции теплоносителя в каждом трубопроводе, при этом первый трубопровод соединен с емкостью горячего водоснабжения для нагрева воды с возможностью теплообмена, а второй трубопровод соединен с буферной емкостью жидкостного отопления помещения для рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, с расширительной емкостью жидкостного отопления помещения для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе и с периферийным устройством отопления помещения с возможностью теплообмена, при этом каждый трубопровод выполнен с возможностью соединения с нагревающимися компонентами ЭВМ посредством соединительного элемента.

Тепловая энергия, выделяющаяся при работе ЭВМ, может быть эффективно использована для систем отопления и горячего водоснабжения помещения. Такие системы требуют большого количества энергопотребления для выполнения своих функций, тогда как тепловая энергия, выделяемая ЭВМ, зачастую не используется, а также может приводить к перегреванию компонентов ЭВМ. Использование тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, для отопления и горячего водоснабжения помещения способствует снижению энергопотребления для этих систем, которое зачастую предоставляется тепловой электростанцией (ТЭС), вырабатывающей энергию за счёт сгорания топлива, что является основным источником загрязнения атмосферы посредством выбросов продуктов горения. Таким образом, возможность использования тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и уменьшения энергопотребления для отопления и горячего водоснабжения помещения способствует повышению экологичности заявляемой системы, так как не требует источника энергии для отопления и горячего водоснабжения помещения за счет использования в этих системах тепловой энергии, отводящейся от ЭВМ, тем самым снижая потребность в энергии, вырабатываемой ТЭС, уменьшая количество вредных выбросов продуктов горения топлива в атмосферу.

В контексте заявляемого решения в качестве ЭВМ может быть использован, в частности, компьютер, сервер, майнинг-ферма.

В контексте заявляемого решения под термином «рекуперация» следует понимать накопление части тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и последующее ее возвращение в систему для повторного использования.

Заявляемая система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, включает первый и второй трубопроводы жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в них теплоносителя, соединенные с нагревающимися компонентами ЭВМ с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии, обеспечивающие отвод тепла от нагревающихся компонентов ЭВМ за счет возможности теплообмена, тем самым предотвращая их перегревание и выход из стоя, повышая долговечность, и как следствие надежность ЭВМ. Кроме того, наличие первого и второго трубопровода для циркуляции в них теплоносителя обеспечивает постоянный приток менее нагретого теплоносителя к нагревающимся компонентам ЭВМ для эффективного их охлаждения за счет возможности теплообмена и отвод более нагретого теплоносителя к другим устройствам для обеспечения возможности использования тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и уменьшения энергопотребления для отопления и горячего водоснабжения помещения, тем самым повышая экологичность системы, в частности, к емкости горячего водоснабжения, периферийным устройствам отопления и т.д. В предпочтительных вариантах первый и второй трубопроводы жидкостного охлаждения ЭВМ, соединенные с нагревающимися компонентами ЭВМ с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии, могут быть соединены в один трубопровод, соединяющийся посредством соединительного элемента с нагревающимися компонентами ЭВМ. Первый и второй трубопроводы заявляемой системы также предпочтительно могут быть соединены с нагревающими компонентами нескольких ЭВМ.

В предпочтительных вариантах ЭВМ может получать электроэнергию от солнечных панелей и/или ветрогенератора, подключенных к ЭВМ через инвертор, что дополнительно повышает экологичность заявляемой системы, так как в качестве источника энергии используются возобновляемые источники. В предпочтительном варианте к ЭВМ может быть подключено устройство, выполненное с возможностью определения температуры нагревающихся компонентов ЭВМ и включения и выключения ЭВМ для дополнительного предотвращения возможного перегрева или переохлаждения компонентов ЭВМ, и как следствие дополнительного повышения его надежности. Кроме того, под нагревающимися компонентами ЭВМ в частных вариантах могут пониматься процессор, видеокарта и т.д.

Заявляемая система также включает циркуляционные насосы для циркуляции теплоносителя в каждом трубопроводе, обеспечивающие постоянное поступление теплоносителя, отдавшего тепло посредством теплообмена, в частности, периферийному устройству отопления или емкости горячего водоснабжения, к нагревающимся компонентам ЭВМ для отвода от них тепловой энергии посредством теплообмена и дальнейшего ее использования для отопления или горячего водоснабжения помещения, уменьшая энергопотребление и повышая экологичность заявляемой системы, а также повышая надежность ЭВМ за счет постоянного отвода тепла от ее компонентов. В отсутствие циркуляционных насосов для осуществления циркуляции теплоносителя требуется специальное осуществление заявляемой системы, в которой теплоноситель циркулировал бы за счет естественной циркуляции, однако отвод тепла будет осуществляться медленнее, что может привести к перегреву и выходу из строя ЭВМ. Кроме того, наличие циркуляционного насоса для циркуляции теплоносителя во втором трубопроводе позволяет поддерживать в нем определенную температуру теплоносителя при выключенной ЭВМ за счет циркуляции теплоносителя по второму трубопроводу из буферной емкости, соединенной с ним, что предотвращает переохлаждение компонентов ЭВМ, также повышая ее надежность. В предпочтительных вариантах система может включать дополнительные циркуляционные насосы с целью резервирования для непрерывной циркуляции теплоносителя в трубопроводах для возможности обслуживания или замены циркуляционных насосов в режиме непрерывной работы всей системы, тем самым дополнительно повышая технологичность заявляемой системы.

Соединение первого трубопровода жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя с емкостью горячего водоснабжения для нагрева воды с возможностью теплообмена, позволяет использовать отводящуюся тепловую энергию от ЭВМ для нагрева воды в емкости горячего водоснабжения, за счет возможности теплообмена, и последующего использования горячей воды в бытовых нуждах, тем самым обеспечивая возможность использования тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и уменьшения энергопотребления для горячего водоснабжения помещения, тем самым повышая экологичность системы. Кроме того, соединение первого трубопровода с емкостью горячего водоснабжения с возможностью теплообмена обеспечивает отвод тепла от нагревающихся компонентов ЭВМ, тем самым охлаждая их и предотвращая возможный перегрев и выход из строя, тем самым повышая долговечность, и как следствие надежность ЭВМ. Соединение первого трубопровода с емкостью горячего водоснабжения может быть реализовано в предпочтительном варианте посредством контакта части первого трубопровода с емкостью для передачи тепловой энергии от теплоносителя воде в емкости посредством теплообмена через стенки первого трубопровода и емкости, либо посредством помещения части первого трубопровода в емкость для непосредственного теплообмена воды в емкости с теплоносителем в первом трубопроводе через его стенки, либо посредством подключения первого трубопровода к емкости, разделенной перегородкой на две камеры, в одной из которых находится вода для горячего водоснабжения, а в другую поступает нагретый теплоноситель, передающий тепловую энергию воде посредством теплообмена через перегородку.

Соединение второго трубопровода жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя с буферной емкостью жидкостного отопления помещения для рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, обеспечивает возможность рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, за счет накопления части нагретого теплоносителя, поступающего в буферную емкость по второму трубопроводу от ЭВМ и отдачи его обратно во второй трубопровод при падении температуры теплоносителя в нем. Такая возможность рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, позволяет поддерживать определенную температуру теплоносителя во втором трубопроводе, которая в предпочтительном варианте может задаваться с использованием автоматики буферной емкости, что предотвращает замерзание и переохлаждение компонентов выключенной ЭВМ при снижении температуры окружающего воздуха, например, в зимний период, или при установке ЭВМ в плохо отапливаемом помещении, например складском или подвальном, тем самым предотвращая их выход из строя, повышая долговечность, и как следствие надежность ЭВМ. При этом, рекуперация тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, также предотвращает замерзание теплоносителя, и как следствие его расширение, что может привести к повреждению стенок второго трубопровода, и при последующем оттаивании теплоносителя привести к попаданию его на электронные компоненты ЭВМ, снижению давления в системе, возникновению воздушных пробок и нарушению циркуляции теплоносителя во втором трубопроводе, и как следствие теплообмена для отвода тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ, тем самым снижая надежность ЭВМ и заявляемой системы. Кроме того, поддержание определенной температуры во втором трубопроводе, и как следствие в периферийном устройстве отопления, позволяет использовать тепловую энергию для стабильного отопления помещения и поддержания в нем комфортной температуры, даже при отключении ЭВМ, что также говорит об отсутствии необходимости в дополнительных источниках энергии для поддержания тепла, и как следствие позволяет снизить энергопотребление для отопления помещения, тем самым повышая экологичность заявляемой системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ.

Соединение второго трубопровода жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя с расширительной емкостью жидкостного отопления помещения выполнено для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе, что предотвращает сильное повышение давления в системе при повышении температуры теплоносителя и возможные прорывы второго трубопровода, в частности в узлах соединения его с ЭВМ, предотвращая разлив теплоносителя, замыкание электронных компонентов и выход ЭВМ из строя, тем самым повышая долговечность, и как следствие надежность ЭВМ. При этом, возможность поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе за счет соединения его с расширительной емкостью жидкостного отопления помещения позволяет использовать тепловую энергию, выделяемую ЭВМ, для отопления помещения за счет предотвращения прорыва второго трубопровода и узлов его соединения с буферной емкостью и периферийным устройством отопления, тем самым снижая энергопотребление отопления и повышая экологичность заявляемой системы. Кроме того, соединение второго трубопровода жидкостного охлаждения ЭВМ с расширительной емкостью создает дополнительный контур отвода тепловой энергии от ЭВМ, так как при контакте нагретого теплоносителя со стенками расширительной емкости также осуществляется теплообмен, тем самым улучшая охлаждение нагревающихся компонентов ЭВМ, снижая риск их перегрева и выхода из строя, повышая долговечность, и как следствие надежность ЭВМ.

В предпочтительном варианте второй трубопровод жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя соединен с расширительной емкостью жидкостного отопления помещения закрытого типа для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе. Предпочтительное использование расширительной емкости закрытого типа, в частности мембранного расширительного бака, дополнительно повышает надежность ЭВМ и заявляемой системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, за счет того, что, в отличие от расширительных емкостей открытого типа, предотвращается испарение теплоносителя и возможная коррозия металлических элементов и устройств системы, а также снижается риск завоздушивания системы, так как теплоноситель не контактирует с воздухом и при его остывании и понижении давления в системе воздух из расширительного бака закрытого типа не попадает во второй трубопровод, что дополнительно снижает вероятность нарушения циркуляции теплоносителя из-за воздушных пробок, нарушения теплообмена, и как следствие ухудшения отвода тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ, дополнительно повышая риск их перегрева и выхода из строя.

Соединение второго трубопровода жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя с периферийным устройством отопления помещения с возможностью теплообмена, обеспечивает возможность отвода тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, для охлаждения ее нагревающихся компонентов и использования этой энергии для отопления помещения посредством периферийного устройства отопления, что уменьшает энергопотребление для отопления помещения, тем самым повышая экологичность системы. Кроме того, отвод тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, посредством теплообмена с использованием периферийного устройства отопления предотвращает перегревание теплоносителя и компонентов ЭВМ за счет теплообмена периферийного устройства отопления с воздухом, обеспечивая отопление помещения, тем самым повышая долговечность, и как следствие надежность ЭВМ.

В предпочтительных вариантах второй трубопровод жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя соединен с периферийным устройством отопления помещения, представляющим собой устройство, выбранное из группы, включающей радиатор, фанкойл, тепловую завесу, трубопровод теплого пола, которые обладают высокой теплоотдачей, дополнительно способствуя улучшению отвода тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, предотвращая перегрев ее компонентов, повышая надежность, а также отапливая помещение, дополнительно снижая энергопотребление для отопления помещения и дополнительно повышая экологичность заявляемой системы. В предпочтительных вариантах соединение второго трубопровода жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в нем теплоносителя с периферийным устройством отопления помещения, представляющим собой группу устройств, выбранных из группы, включающей радиатор, фанкойл, тепловую завесу, трубопровод теплого пола, дополнительно повышает надежность системы и ЭВМ, предотвращая перегрев теплоносителя и компонентов ЭВМ за счет увеличения количества периферийных устройств отопления, а также дополнительно повышает экологичность заявляемой системы, дополнительно повышая эффективность отопления помещения и снижая энергопотребление для отопления помещения.

В заявляемой системе каждый трубопровод выполнен с возможностью соединения с нагревающимися компонентами ЭВМ посредством соединительного элемента, который обеспечивает эффективный отвод тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ посредством теплообмена с теплоносителем, тем самым повышая надежность ЭВМ. В предпочтительных вариантах соединительный может представлять собой любой теплообменник, обеспечивающий отвод тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ посредством теплообмена с теплоносителем, например, водоблок, спиральный змеевик, иммерсионная ванна или участок трубопровода. В частных вариантах исполнения заявляемого решения первый и второй трубопроводы могут быть выполнены с возможностью соединения с нагревающимися компонентами ЭВМ посредством первого и второго соединительного элемента, либо посредством одного соединительного элемента. Кроме того, предпочтительно каждый трубопровод может быть выполнен с возможностью соединения с отдельными нагревающимися компонентами ЭВМ посредством нескольких соединительных элементов. В предпочтительных вариантах соединительный элемент может представлять собой водоблок, что дополнительно улучшает охлаждение нагревающихся компонентов ЭВМ, и как следствие дополнительно повышает надежность ЭВМ, за счет возможности локального отвода тепла только от нагревающихся компонентов, и снижения рисков нагревания при отводе нагретого теплоносителя других компонентов ЭВМ, что может вывести их из строя. В предпочтительных соединительный элемент может быть соединен с циркуляционным насосом и представлять собой водоблок с помпой.

В предпочтительных вариантах каждый трубопровод жидкостного охлаждения ЭВМ содержит запорно-регулирующие устройства для перекрытия и изменения потока теплоносителя в трубопроводе, что дополнительно позволяет регулировать скорость отвода тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ, дополнительно повышая экологичность заявляемой системы, так как позволяет регулировать приток нагретого теплоносителя для постоянного отопления помещения, или регулирования температуры воды в емкости горячего водоснабжения, посредством теплообмена, а также дополнительно накапливать излишки тепловой энергии в буферной емкости при отсутствии необходимости высокого обогрева помещения. Кроме того, предпочтительное наличие запорно-регулирующих устройств в каждом трубопроводе позволяет перекрывать поток теплоносителя для проведения ремонтных работ без полного спуска теплоносителя из системы, дополнительно повышая ремонтопригодность системы. В предпочтительных вариантах, запорно-регулирующие устройства второго трубопровода могут быть подключены к термостатам, которые в свою очередь могут быть подключены к погодозависимой автоматике, тем самым дополнительно позволяя регулировать поток теплоносителя в системе для отвода тепловой энергии от ЭВМ для отопления помещения в зависимости от погодных условий, увеличивая или уменьшая скорость притока нагретого теплоносителя, дополнительно уменьшая энергопотребление и позволяя дополнительно накапливать излишки тепловой энергии в буферной емкости при отсутствии необходимости высокого обогрева помещения, дополнительно повышая экологичность заявляемой системы. В предпочтительных вариантах запорно-регулирующие устройства представляют собой запорно-регулирующую арматуру, в частности, краны, клапаны, вентили, затворы тройники, фланцы, заслонки, задвижки и т.д.

Далее заявляемое техническое решение поясняется с помощью фигур, на которых условно представлены предпочтительные варианты исполнения заявляемой системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ.

На фиг. 1 представлен один предпочтительный вариант исполнения заявляемой системы.

На фиг. 2 представлен другой предпочтительный вариант исполнения заявляемого решения.

Цифрами на фигуре обозначены:

- первый трубопровод (1) жидкостного охлаждения ЭВМ (2);

- ЭВМ (2);

- емкость (3) горячего водоснабжения;

- второй трубопровод (4) жидкостного охлаждения ЭВМ (2);

- буферная емкость (5) жидкостного отопления помещения;

- расширительная емкость (6) жидкостного отопления помещения;

- периферийное устройство (7) отопления помещения;

- элемент (8) для соединения первого трубопровода (1) и второго трубопровода (4) с нагревающимися компонентами ЭВМ (2);

- циркуляционные насосы (9);

- солнечная панель (10);

- инвертор (11);

- устройство (12) для регулирования работы ЭВМ (2);

- радиатор (13);

- трубопровод (14) теплого пола;

- запорно-регулирующие устройства (15);

- термостаты (16);

- погодозависимая автоматика (17).

Далее со ссылками на фигуры описаны предпочтительные варианты исполнения заявляемого технического решения.

Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, включает первый трубопровод (1) жидкостного охлаждения ЭВМ (2) для циркуляции в нем теплоносителя, соединенный с нагревающимися компонентами ЭВМ (2) с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии и с емкостью (3) горячего водоснабжения для нагрева воды с возможностью теплообмена.

Заявляемая система также включает второй трубопровод (4) жидкостного охлаждения ЭВМ (2) для циркуляции в нем теплоносителя, соединенный с нагревающимися компонентами ЭВМ (2) с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии, с буферной емкостью (5) жидкостного отопления помещения для рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ (2), с расширительной емкостью (6) жидкостного отопления помещения для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе (4) и с периферийным устройством (7) отопления помещения с возможностью теплообмена.

Каждый трубопровод (1) и (4) выполнен с возможностью соединения с нагревающимися компонентами ЭВМ посредством соединительного элемента (8). Система также включает циркуляционные насосы (9) для циркуляции теплоносителя в каждом трубопроводе (1) и (4).

В предпочтительном варианте, электропитание ЭВМ (2) может быть реализовано посредством солнечной панели (10), подключенной к ЭВМ (2) посредством инвертора (11). ЭВМ (2) предпочтительно может быть подключена к устройству (12) для регулирования ее работы, в частности включения и выключения. Предпочтительно второй трубопровод (4) соединен с периферийным устройством отопления помещения, представляющим собой группу устройств, например радиатор (13) и трубопровод (14) теплого пола. В предпочтительных вариантах, каждый трубопровод (1) и (4) содержит запорно-регулирующие устройства (15) для перекрытия и изменения потока теплоносителя в трубопроводе (1) и (4). Запорно-регулирующие устройства (15) могут быть подключены к термостатам (16), которые в свою очередь могут быть подключены к погодозависимой автоматике (17). Также первый (1) и второй (4) трубопроводы могут быть объединены в общую магистраль перед соединением с ЭВМ (2).

Предпочтительный пример работы заявляемой системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, описан далее.

При включении ЭВМ (2) и ее работе осуществляется нагревание ее компонентов, в частности, процессора, видеокарты и т.д. За счет соединения каждого трубопровода (1) и (4) с нагревающимися компонентами ЭВМ (2) с возможностью теплообмена с теплоносителем посредством соединительного элемента (8) обеспечивается отвод тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ (2), что предотвращает их перегревание, и как следствие повышает надежность ЭВМ (2).

Нагретый теплоноситель по первому трубопроводу (1) поступает в емкость (3) горячего водоснабжения, соединенную с первым трубопроводом (1) с возможностью теплообмена, в которой осуществляется нагревание воды, что снижает энергопотребление для горячего водоснабжения, повышая экологичность системы. Теплоноситель, отдавший тепловую энергию для горячего водоснабжения помещения, поступает по первому трубопроводу (1) обратно к нагревающимся компонентам ЭВМ (2) за счет циркуляции посредством циркуляционного насоса (9).

Нагретый теплоноситель по второму трубопроводу (2) поступает в буферную емкость (5) жидкостного отопления помещения за счет соединения ее с вторым трубопроводом (4) для накопления нагретого теплоносителя в буферной емкости (5) и дальнейшей рекуперации тепловой энергии. Нагретый теплоноситель по второму трубопроводу (4) также поступает в расширительную емкость (6) при повышении его температуры за счет соединения ее с вторым трубопроводом (4) для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе (4), предотвращения прорывов, и как следствие повышения надежности ЭВМ (2) и системы. Нагретый теплоноситель по второму трубопроводу (4) также поступает в периферийное устройство (7) отопления помещения за счет соединения его с вторым трубопроводом (4) с возможностью теплообмена для осуществления отопления помещения, уменьшая энергопотребление и повышая экологичность системы. Теплоноситель, отдавший тепловую энергию для отопления помещения, возвращается по второму трубопроводу (2) обратно к нагревающимся компонентам ЭВМ (2) за счет циркуляции посредством циркуляционного насоса (9).

При сильном остывании теплоносителя, например, при выключенной ЭВМ (2) или снижении окружающей температуры, нагретый теплоноситель из буферной емкости (5) подается во второй трубопровод (4) для поддержания температуры и предотвращения сильного охлаждения компонентов ЭВМ (2), повышая надежность ЭВМ (2) и снижая энергопотребление на поддержание отопления помещения при выключенной ЭВМ (2).

В предпочтительных вариантах электропитание ЭВМ (2) может быть реализовано посредством солнечной панели (10), подключенной к ЭВМ (2) посредством инвертора (11). Работа ЭВМ (2), в частности включение и выключение также может предпочтительно регулироваться устройством (13), выполненным с возможностью определения температуры нагревающихся компонентов ЭВМ (2). Также первый (1) и второй (4) трубопроводы предпочтительно объединены в общую магистраль перед соединением с ЭВМ (2) (см. фиг. 2).

В предпочтительном варианте каждый трубопровод (1) и (4) включает запорно-регулирующие устройства (15), для перекрытия и изменения потока теплоносителя в трубопроводе (1) и (4), например, для регулирования подачи теплоносителя в периферийное устройство отопления (7), представляющее собой, в частности, группу устройств, например, радиатор (13) и трубопровод (14) теплого пола. Кроме того, предпочтительно запорно-регулирующие устройства (15) могут быть подключены к термостатам (16), которые, в свою очередь, могут быть подключены к погодозависимой автоматике (17).

Заявляемая система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, может применяться для отведения тепловой энергии от нагревающихся компонентов ЭВМ для их охлаждения и использования этой энергии для отопления и горячего водоснабжения помещения, а также рекуперации тепловой энергии для предотвращения сильного охлаждения компонентов ЭВМ, и характеризуется повышенной надежностью и экологичностью.

Представленные фигуры, описание конструкции и использования системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения в объеме заявляемой формулы.

Изобретение относится к области охлаждения ЭВМ, в частности системам с замкнутым циклом циркулирующей жидкости, а именно системам отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ. Предложена система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, которая включает первый и второй трубопроводы жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в них теплоносителя, соединенные с нагревающимися компонентами ЭВМ с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и циркуляционные насосы для циркуляции теплоносителя в каждом трубопроводе. При этом первый трубопровод соединен с емкостью горячего водоснабжения для нагрева воды с возможностью теплообмена, а второй трубопровод соединен с буферной емкостью жидкостного отопления помещения для рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, с расширительной емкостью жидкостного отопления помещения для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе и с периферийным устройством отопления помещения с возможностью теплообмена, при этом каждый трубопровод выполнен с возможностью соединения с нагревающимися компонентами ЭВМ посредством соединительного элемента. Технический результат заявляемого решения заключается в повышении надежности и экологичности системы отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, а также надежности ЭВМ. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, включающая первый и второй трубопроводы жидкостного охлаждения ЭВМ для циркуляции в них теплоносителя, соединенные с нагревающимися компонентами ЭВМ с возможностью теплообмена для отвода тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, и циркуляционные насосы для циркуляции теплоносителя в каждом трубопроводе, при этом первый трубопровод соединен с емкостью горячего водоснабжения для нагрева воды с возможностью теплообмена, а второй трубопровод соединен с буферной емкостью жидкостного отопления помещения для рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ, с расширительной емкостью жидкостного отопления помещения для поддержания стабильного давления теплоносителя во втором трубопроводе и с периферийным устройством отопления помещения с возможностью теплообмена, при этом каждый трубопровод выполнен с возможностью соединения с нагревающимися компонентами ЭВМ посредством соединительного элемента.

2. Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ по п. 1, отличающаяся тем, что каждый трубопровод жидкостного охлаждения ЭВМ содержит запорно-регулирующие устройства для перекрытия и изменения потока теплоносителя в трубопроводе.

3. Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ по п. 1, отличающаяся тем, что соединительный элемент представляет собой водоблок.

4. Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ по п. 1, отличающаяся тем, что периферийное устройство отопления помещения представляет собой устройство, выбранное из группы, включающей радиатор, фанкойл, тепловую завесу, трубопровод теплого пола.

5. Система отвода и рекуперации тепловой энергии, выделяемой ЭВМ по п. 1, отличающаяся тем, что расширительная емкость жидкостного отопления помещения является емкостью закрытого типа.