Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером Российский патент 2025 года по МПК G12B9/02 H05K7/20 

Изобретение относится к области электротехники, а также энергетики и теплотехники» и «система несущих конструкций серии 482,6 мм» (международное обозначение серии - «19”»), в частности к модульным комплексам инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером (далее - Модульный МикроЦОД).

Известен «Микро-ЦОД модульный (N*42U)», который представлен компанией МИКсистем (https://metalkomp.ru/catalog/resheniya_dlya_tsod/mikro_tsod/mikro_tsod_modulnyy_n_42u). Модуль представляет два шкафа по 42U, масштабирование происходит по схеме 2*N, то есть добавлением дополнительного модуля из 2 шкафов, отсутствует информация об объединении в общую конструкцию с общим воздушным контуром. То есть резервирование инженерных систем возможно на уровне отдельного модуля, а не всей конструкции, что делает общее резервирование крайне затратным. Например, если необходимо сделать резервирование кондиционера в конструкции из 3 модулей, то будет необходимо добавить сразу 3 кондиционера (по одному в каждый модуль) - такое решение значительно увеличивает стоимость и размеры конструкции, а также необходимое время и место на монтаж внешних блоков кондиционеров.

Используется пассивная система охлаждения (вентиляция), что нарушает герметичность и противоречит использованию кондиционера, так как делает воздушный контур шкафа не замкнутым, то есть кондиционер «охлаждает» не только сам шкаф, но и помещение вокруг него, что создает риски перегрева ИТ оборудования, так как мощность кондиционера не рассчитана на такой теплоприток;

Нет системы увлажнения воздуха, что повышает риски выхода из строя ИТ-оборудования из-за высокой статики воздуха, возникающей при низкой влажности;

Нет информации о подключении кондиционера воздуха к системе автономного электропитания, что вызывает риски остановки работы установленного ИТ-оборудования в случае отсутствия внешнего питания по причине его перегрева;

Мощность системы бесперебойного электропитания ограничена 30кВА.

Таким образом, данная модель не позволяет использовать ее в неподготовленном помещении, обеспечить автономию всего комплекса инженерных систем, устанавливать ИТ-оборудование с электрической мощностью более 30кВА.

Наиболее близким аналогом является «МикроЦОД DataStone+», который представлен компанией Утилекс (https://www.utilex.ru/modular-micro-mini-dc-datastone-plu), содержащий оболочку, состоящую из одного или нескольких шкафов (ширина 600 мм), один или несколько рядных кондиционеров (ширина 400 мм) с холодильной мощностьюот 5 до 15кВт, устанавливаемых у каждого шкафа, ультразвуковым увлажнителем воздуха.

Его основные свойства:

Отраслевой стандарт - 19 дюймов.

До 10 стоек 42(48)U с размещенными между ними прецизионными кондиционерами Clever Breeze 5-15 кВт.

До 960U под размещение ИТ-оборудования.

Класс защиты - IP65.

Шумоизоляция - 30dBA.

Замкнутая система охлаждения и управления влажностью.

До 15 кВт ИТ-нагрузки на один шкаф.

Возможность построения системы охлаждения с полным резервированием (2N).

Удаленный мониторинг через SNMP, Modbus TCP, RTU.

Цифровое управление кондиционером (компрессором, трв), снижение энергопотребления и увеличение надежности системы.

Встроенная система управления доступом с интеграцией Modbus TCP, RTU).

Возможность установки автоматической системы пожаротушения.

Замкнутая ультразвуковая адиабатическая система управления влажностью.

Недостаток данной модели заключается в следующем:

Заявленные характеристики не соответствуют друг-другу (10 стоек по 42(48)U=420(480)U, что в два раза меньше заявленных 960U);

Мощность ИТ-оборудования, размещаемого в одном шкафу, ограничена 15кВт;

В расчетах не учитывается тепловыделение от ИБП, АКБ и через корпус устройства;

Конструкция (модульность) данного решения предусматривает обязательную установку рядного кондиционера рядом с каждым шкафом. При этом ширина кондиционеров составляет 400 мм. Таким образом, конструкция требует значительную площадь, особенно при масштабировании.

Таким образом, данная модель не позволяет обеспечить бесперебойное и автономное электропитание всего комплекса инженерных систем, устанавливать ИТ-оборудование мощнее 15кВт в один шкаф и требует дополнительных расчетов со стороны заказчика для выявления доступной холодильной мощности.

Технический результат изобретения заключается в разработке модульного единого комплекса инженерных систем с высоким классом защиты для установки и бесперебойной эксплуатации информационно-вычислительного, телекоммуникационного и другого ИТ-оборудования серии 482,6 мм (19”) с рядным кондиционером в едином корпусе с возможностью использовать его в неподготовленном помещении, масштабировать мощность и/или вместительность комплекса, обеспечить автономию всего комплекса инженерных систем, устанавливать в нем ИТ-оборудование с электрической мощностью не меньше 3,15 кВт.

Технический результат достигается предлагаемым модульным комплексом инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером, содержащим оболочку, состоящую из одного или нескольких шкафов, один или несколько рядных кондиционеров, устанавливаемых у каждого шкафа, ультразвуковым увлажнителем воздуха, отличается тем, что:

комплекс оснащен рядным прецизионным кондиционером шириной 300 мм с холодильной мощностью 12,5 или 25,5 или 30,8кВт, оснащенный пленочным увлажнитель воздуха сотового типа с производительностью 0,5 кг влаги в час, инверторным компрессором постоянного тока, электронным расширительным вентилем и электронно-коммутируемыми вентиляторами d=226 мм в количестве 4 (для модели 12,5кВт) или 6 штук (для модели 25,5 и 30,8кВт);

оболочка комплекса представляет из себя один или несколько шкафов, объединяемых в единую конструкцию с общими «холодной» и «горячей» зонами;

комплекс оснащен источником бесперебойного и автономного питания;

комплекс оснащен модулем распределения питания, представляющим из себя закрытый металлический бокс с промышленными розетками, подключенными к общей шине электропитания через автоматические выключатели нагрузки;

комплекс оснащен блоками распределения питания для подключения ИТ-оборудования к источнику бесперебойного и автономного электропитания с возможностью контроля электропотребления и управления каждой розетки.

Передняя дверь шкафа выполнена или цельнометаллической или со стеклянной вставкой, причем между стеклом и корпусом двери установлен уплотнитель.

Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером дополнительно снабжен модулем системы автоматического газового пожаротушения.

Комплекс дополнительно снабжен системой мониторинга, модулем световой и/или звуковой сигнализации, системой контроля и управления доступом.

Максимальная электрическая мощность оборудования рассчитывается индивидуально для каждого комплекса по следующей формуле:

Qуст=ХМ - Qк - Qис,

где

Qуст - теплопритоки от установленного оборудования;

ХМ - явная холодильная мощность установленного кондиционера;

Qк - теплопритоки через корпус комплекса;

Qис - теплопритоки от инженерных систем.

Явная холодильная мощность определяется следующим образом: сначала берется табличное значение мощности, которое зависит от параметров воздуха в месте установки внешнего блока и на входе в кондиционер (горячая зона). После этого рассчитывается эквивалентная длина фреонового трубопровода (связывает внутренний и внешний блоки кондиционера) и применяется соответствующий коэффициент снижения холодильной мощности.

Теплопритоки через корпус комплекса определяются по следующей формуле: Qк=Qх+Qг,

где

Qх - теплопритоки через холодную зону;

Qг - теплопритоки через горячую зону.

Для расчета Qх и Qг применяется одинаковая формула: Q=A*k*dT, где

A - площадь поверхности, участвующей в теплообмене;

k - коэффициент теплопередачи материала корпуса;

dT - температурный напор, который считается как разница температур снаружи и внутри корпуса комплекса.

Теплопритоки от инженерных систем считаются по следующей формуле: Qис=Qибп+Qакб+Qсм+Qагпт+Qав+Qz,

где

Qибп - теплоприток от модуля ИБП;

Qакб - теплоприток от модуля АКБ;

Qсм - теплопритоки от системы мониторинга;

Qагпт - теплоприток от модуля АГПТ;

Qав - теплопритоки от автоматических выключателей;

Qz - теплопритоки от дополнительных инженерных систем.

Теплоприток от модуля ИБП считается исходя из его КПД в худшем режиме работы (от батарей). Теплопритоки от модуля АКБ считаются как сумма теплопритоков от установленных батарей. Теплопритоки от автоматических выключателей считаются согласно табличным значениям исходя из схемы работы комплекса через ИБП от сети. Теплоприток от модуля АГПТ и системы мониторинга соответствует их электрической мощности. Расчет теплопритоков от дополнительных инженерных систем зависит от их типа.

Отличительные особенности:

В комплексе используются рядные кондиционеры шириной 300 мм с холодильной мощностью от 12,5 до 30,8кВт (снижение занимаемого места и стоимости комплекса);

В кондиционерах шириной 300 мм используется большее количество вентиляторов меньшего размера (меньше уровень шума и выше отказоустойчивость);

В кондиционерах используется пленочный увлажнитель воздуха сотового типа (не требует водоподготовки, а испаренная влага не оставляет налета на окружающем оборудовании в отличии от ультразвукового);

Комплекс оснащается источником бесперебойного и автономного питания для гарантированной работы устанавливаемого ИТ-оборудования и всех инженерных систем. Мощность и количество модулей ИБП и АКБ рассчитывается производителем исходя из требований заказчика (гарантия работоспособности и уменьшение времени развертывания);

Комплекс оснащается модулем распределения питания, представляющим из себя закрытый металлический бокс с промышленными розетками, подключенными к общей шине электропитания через автоматические выключатели нагрузки (безопасное подключение блоков распределения питания, кондиционеров воздуха, модулей АГПТ и мониторинга к источнику бесперебойного и автономного электропитания);

Блоков распределения питания для удобства индивидуально подключения ИТ-оборудования к источнику бесперебойного и автономного электропитания с возможностью контроля электропотребления и управления каждой розетки;

Оболочка комплекса представляет из себя один или несколько шкафов, объединяемых в единую конструкцию с общими «холодной» и «горячей» зонами. Это позволяет устанавливать рядный кондиционер как у каждого шкафа, так и один на несколько шкафов (значительно уменьшает стоимость и необходимую площадь);

Возможность установки одного кондиционера на несколько шкафов позволяет построение резервирования системы контроля микроклимата по схемам «N+1» (один резервный кондиционер на работающую группу) и 2N (полное резервирование работающей группы кондиционеров) не только для одного шкафа, но и для комплекса из нескольких шкафов (повышение отказоустойчивости, снижение необходимой площади и стоимости комплекса оборудования);

Возможность применения двери со стеклянной вставкой позволяет визуально контролировать состояние ИТ-оборудования, инженерных систем, использовать общую (всего комплекса) и индивидуальную (индикация состояния и работы модулей) световую сигнализацию.

Использование модульной структуры и прецизионного кондиционера воздуха внутрирядного типа позволяет масштабировать конструкцию для увеличения вместительности, доступной электрической нагрузки, времени автономии и резервирования инженерных систем, что значительно повышает отказоустойчивость. Использование мощных кондиционеров воздуха в узком корпусе (до 30,8кВт холодильной мощности при ширине 300 мм) позволяет значительно снизить необходимую для размещения комплекса площадь. Комплекс обладает классом защиты конструкции IP55 (International Protection Rating) - это международный стандарт (IEC 60529), используемый для определения степени защиты или герметичности корпуса устройства от проникновения твердых предметов, воды и пыли, а также от непреднамеренного контакта с устройствами, содержащимися в корпусе и является основным параметром, характеризующим корпус.При этом все инженерные системы комплекса получают электропитание от встроенной системы бесперебойного и автономного электропитания, что позволяет устанавливать и эксплуатировать комплекс в помещениях с повышенной запыленностью, влажностью, температурой окружающего воздуха и в условиях перебоев в электроснабжении. При этом от пользователя не требуется произведение расчетов или установка каких-либо дополнительных инженерных систем и подготовки выделенного помещения, что значительно снижает как время установки и запуска комплекса, так и финансовые затраты.

Предлагаемое изобретение комплекса инженерных систем состоит из:

1. Оболочки комплекса, представляющей из себя один или несколько соединенных модульных шкафов с классом защиты (герметичности) не менее IP55, объединенных в общую конструкцию с общими «холодными» и «горячими» зонами (фиг. 6). «Холодная» зона представляет выделенную зону между установленным ИТ-оборудованием и передней дверцей шкафа. Класс защиты IP55 обозначает частичную защиту от попадания внутрь оболочки пыли и твердых тел размерами не менее 1,0 мм и струй воды, падающих под любым углом. Класс защиты IP55 достигается за счет применения уплотнителя на всех стыках и сальниковых герметичных вводов для коммуникаций. Это позволяет разместить ИТ-оборудование в помещении с высокой запыленностью, повышенной температурой воздуха (до+55°С) и водяной системой пожаротушения, а также защитить его от несанкционированного доступа.

Модульный шкаф предусматривает демонтаж боковых панелей для объединения с такими же шкафами или секционирование боковых панелей для объединения с кондиционером рядного типа с боковым входом и выходом воздуха. Такая модульность позволяет масштабировать инженерный комплекс согласно требованиям по свободному месту для размещения оборудования, его тепловыделению и требуемому времени автономии. Модульный шкаф также оснащен раздельными сальниковыми герметичными уплотнителями (гермо-вводами) для линий электропитания (в задней части) и связи (в передней части), что позволяет сохранить высокий класс защиты (герметичности) оболочки комплекса и избежать рисков образования паразитных наводок (наведенного напряжения), которые могут возникать на линиях связи из-за воздействия на них переменное электромагнитных полей находящейся рядом действующей электроустановки, либо другой линии под напряжением (линий электропитания).Передняя дверь шкафа может быть выполнена со стеклянной вставкой для визуального контроля оборудования, причем в данном случаи исполнения между стеклом и корпусом двери используется уплотнитель или цельнометаллической. Конструкция петель и запирающего устройства предполагает прижимное действие на дверь при запирании. Периметр двери оборудован уплотнителем для герметизации стыка двери и корпуса шкафа. Двери предусматривают смену стороны навешивания модульность в случае необходимости, а сами шкафы стягиваются друг с другом болтовым соединением масштабирование. Шкафы стягиваются друг с другом болтовым соединением, а стык между ними оборудован уплотнителем.

Таким образом, благодаря использованию цельных деталей, сальниковых гермовводов и уплотнению всех стыков, достигается класс защиты (герметичность) всего комплекса не ниже, чем IP55. При этом, количество шкафов зависит от необходимого места для установки ИТ-оборудования, собственных инженерных систем и не влияет на класс защиты (герметичность) комплекс.

2. Источника бесперебойного питания, предназначенного для электропитания, установленного ИТ-оборудования и собственных инженерных систем (в том числе - системы контроля микроклимата). В зависимости от необходимой мощности и степени резервирования, в комплексе может быть установлено от двух до десяти модулей ИБП, поддерживающих «горячую замену» (быстрая замена вышедшего из строя устройства на работоспособное, без остановки работы всего комплекса), что значительно повышает отказоустойчивость и позволяет заменить вышедший из строя модуль без отключения электропитания. Мощность ИБП выбирается с учетом электропитания ИТ-оборудования и собственных инженерных систем.

3. Модулей аккумуляторно-кислотных батарей, рассчитанных на автономную работу ИТ-оборудования и собственных инженерных систем (в том числе - системы контроля микроклимата). Это позволяет поддерживать работу как ИТ-оборудования, так и всего комплекса инженерных систем в условиях отсутствия внешнего электропитания или нарушения его характеристик;

4. Модуля распределения питания, представляющего из себя закрытый металлический бокс с промышленными розетками, подключенными к общей шине электропитания. Электропитание модуля осуществляется от ИБП. Каждая розетка защищена автоматическим выключателями нагрузки, что позволяет защитить линии электропитания от перегрузок и производить безопасное подключение-отключение потребителей. К промышленным розеткам подключаются БРП и система контроля микроклимата (кондиционер). Номинал автоматического выключателя, линии питания и тип промышленной розетки выбирается исходя из электрической нагрузки;

5. Система контроля микроклимата представляет из себя рядный прецизионный кондиционер воздуха шириной 300 мм с холодильной мощностью 12,5 или 25,5 или 30,8 кВт, оснащенный пленочным увлажнителем воздуха сотового типа с производительностью 0,5 кг влаги в час, инверторным компрессором постоянного тока, электронным расширительным вентилем и электронно-коммутируемыми вентиляторами d=226 мм в количестве 4 (для модели 12,5кВт) или 6 штук (для модели 25,5 и 30,8кВт). В зависимости от требуемой холодильной мощности и необходимой степени резервирования, кондиционер(ы) может быть установлен сбоку и/или между шкафами (в таком случае вход и выход воздуха может быть организован как с одной, так и с двух сторон). Для вывода межблочных коммуникаций (фреоновая трасса, линия питания и связи внешнего блока, подача воды и отвод дренажа) используются соответствующие сальниковые вводы в корпусе кондиционера. При присоединении кондиционера к шкафу, между ними устанавливается уплотнитель, а их корпуса стягиваются болтовым соединением. Это позволяет сохранить класс защиты (герметичности) комплекса на уровне не ниже IP55, независимо от количества кондиционеров и места их установки. Для сохранения автономности всего комплекса инженерной инфраструктуры электропитание кондиционера(ов) осуществляется от ИБП. Для увеличения времени автономной работы в кондиционерах используется пленочный увлажнитель воздуха, который отличается низким энергопотреблением. При расчете необходимой мощности охлаждения учитывается максимальное тепловыделение от ИТ-оборудования и собственных инженерных систем (например ИБП и АКБ), теплопритоки через внешнюю поверхность корпуса, максимальная температура воздуха в месте установки внешнего блока кондиционера и расстояние до него. Подведение линии водоснабжения (для увлажнителя) и водоотведения (для конденсата) возможно как сверху, так и снизу через установленные в потолочной панели и панели-основании шкафа сальниковые герметичные вводы. Если водоотведение необходимо делать через верх или невозможно соблюдать естественный уклон дренажной линии, то кондиционер оснащается встроенной дренажной помпой;

6. Блоков распределения питания, предназначенных для подключения потребителей к системе бесперебойного и автономного электропитания комплекса. БРП имеют необходимое количество и тип сокетов (розеток) для ИТ-оборудования и рассчитаны на соответствующую электрическую нагрузку. При необходимости, БРП могут быть оснащены функциями дополнительного контроля и управления электропитанием (по фазам или по розеткам). Модель и количество БРП зависит от потребностей ИТ-оборудования и количества шкафов в комплексе;

Дополнительно, для обеспечения повышенных требований к безопасности, возможна установка следующих инженерных систем:

7. Модуль системы автоматического газового пожаротушения (АГПТ) предназначен для раннего обнаружения и тушения пожара и снабжен встроенным вентилятором и воздушной камерой. В камере установлены два высокочувствительных (аспирационных) датчика обнаружения дыма. Количество модулей определяется исходя из общего объема комплекса инженерных систем и необходимой степени резервирования. Два и более модулей АГПТ объединяются в единую систему АГПТ. Каждый модуль АГПТ имеет аспирационный датчик, позволяющий обнаруживать возгорание на ранней стадии. Модуль АГПТ подключается к концевым выключателям дверей шкафов для предотвращения срабатывания в случае открытия любой двери (работы людей). Модуль АГПТ подключен к системе контроля микроклимата и останавливает работу кондиционера(ов) при обнаружении пожара. Модуль АГПТ подключен к ИБП и останавливает электропитание подключенного ИТ-оборудования при обнаружении пожара. Модуль АГПТ имеет собственный встроенный АКБ, который позволяет ему работать без внешнего электропитания в течении 24 часов. При использовании более одного модуля АГПТ применяется специально разработанная схема подключения, позволяющая работать нескольким модулям в групповом режиме (одновременный выброс газового огнетушащего вещества всеми модулями, общий сигнал открытия двери, общий сигнал пожара на все кондиционеры и ИБП при обнаружении пожара любым модулем в группе).

8. Система мониторинга, состоящая из основного модуля мониторинга и подключаемых сенсоров состояния воздуха(температура/влажность), датчиков протечки, цифровых и аналоговых входов/выходов и модулей расширения, позволяющих получать, преобразовывать и передавать сигналы от встроенных в комплекс инженерных систем. Данная система позволяет удаленно контролировать состояние микроклимата, инженерных систем и оборудования.

9. Модуль световой и/или звуковой сигнализации на базе системы мониторинга, который позволяет создавать звуковое оповещение и/или включать индикатор/подсветку в зависимости от текущего состояния инженерных систем и/или параметров среды. Конкретный алгоритм разрабатывается в виде ПО, согласно требованиям заказчика, может включать опрос датчиков (температура, влажность, протечка, вибрации, дымовой извещатель, открытие двери и т.п.) и состояние собственных инженерных систем (сигнал тревоги/аварии от систем бесперебойного и автономного электропитания, контроля микроклимата, пожарной безопасности и т.п.).

10. Система контроля и управления доступом (СКУД) на базе системы мониторинга, которая позволяет управлять доступом в комплекс.Возможна установка электронных замков с кодовой панелью и/или считывателем магнитных карт, датчиков объема, открытия дверей и системы автоматического открытия дверей (не совместимо с АГПТ). Конкретный алгоритм разрабатывается в виде ПО, согласно требованиям заказчика и может включать опрос датчиков (считыватель, датчик объема, открытия двери и т.п.).

Пример реализации предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан вид спереди комплекса инженерных систем, на основе одного шкафу и с использованием одного кондиционера, где: 1 - шкаф серии 482,6 мм (19”), 2 - рядный прецизионный кондиционер, 3 - передняя дверь присоединенного прецизионного кондиционера воздуха (боковой вход и выход воздуха), 4 - сенсорный дисплей для отображения информации по текущему состоянию воздуха и работе кондиционера; 5 - передняя дверь шкафа со стеклянной вставкой (возможно цельнометаллическое исполнение); 6 - механическая или электронная ручка (замок) для запирания двери.

На фиг. 2 вид спереди внешнего блока кондиционера, где: 7 - корпус внешнего блока кондиционера; 8 - вентилятор внешнего блока кондиционера.

На фиг. 3 представлен вид сбоку комплекса инженерных систем, где: 9 - основная боковая панель шкафа; 10 - задняя боковая панель шкафа (демонтируется для объединения общей «горячей» зоны у присоединенных шкафов и кондиционера); 11 - передняя боковая панель шкафа серии 482,6 мм (демонтируется для объединения общей «холодной» зоны у присоединенных шкафов и кондиционера).

На фиг. 4 представлен вид сбоку внешнего блока кондиционера.

На фиг. 5 представлен вид спереди под углом с открытыми дверями, где: 12 - блоки распределения питания для подключения потребителей; 13 - модуль ИБП для обеспечения бесперебойного электропитания; 14 - модули АКБ для обеспечения автономной работы; 15 - корпус шкафа серии 482,6 мм.

На фиг. 6 представлен вид сверху (без потолочной панели) комплекса инженерных систем, где: 16 - проем для подачи охлажденного воздуха от кондиционера в общую «холодную» зону; 17 - вентиляторы присоединенного прецизионного кондиционера; 18 - испаритель (теплообменник) присоединенного прецизионного кондиционера; 19 - Проем для входа нагретого воздуха из общей «горячей» зоны в кондиционер; 20 - блоки распределения питания для подключения потребителей (вид сверху); 21 - модули ИБП и АКБ (вид сверху);

На фиг. 7 представлена схема организации циркуляции воздуха внутри комплекса инженерных систем, вид сверху (без потолочной панели), где:

Синяя стрелка - движение охлажденного воздуха;

Серый прямоугольник «ИТ оборудование» - потребители (вычислительное оборудование, выделяющее тепло);

Красная стрелка - движение нагретого воздуха;

Принцип функционирования комплекса

1. ИТ оборудование устанавливают в оболочку, например шкаф серии 482,6 мм (19”). Оболочка предусматривает ввод общей линии электропитания (через сальниковый герметичный ввод) и подключение его к входным клеммам модуля ИБП. Модуль АКБ подключают к ИБП специальной шиной. К выходным клеммам ИБП подключают модуль распределения питания (МРП). Внутри МРП установлена шина, к которой подключают промышленные розетки. Каждая розетка имеет автоматический выключатель нагрузки для защиты линий питания от перегрузки. К промышленным розеткам подключают блоки распределения питания и система контроля микроклимата. Это позволяет производить безопасное подключение и отключение потребителей. К БРП подключают установленное ИТ-оборудование и дополнительные инженерные системы. При нарушении или пропадании внешнего электропитания, модуль ИБП автоматически переходит на питание от модуля АКБ. Таким образом, весь комплекс инженерных систем и установленное ИТ-оборудование продолжают автономно работать в случае нарушения или перебоев электропитания. При восстановлении внешнего электропитания ИБП автоматически переходит на него и заряжает модуль АКБ.

2. Система контроля микроклимата представляет рядный прецизионный кондиционеров воздуха (один или несколько), присоединенный к шкафу и/или находящийся между ними. Кондиционеры охлаждают воздух внутри комплекса, путем отведения тепла во внешнюю среду в месте установки внешнего блока кондиционера. В передней части кондиционера установлены вентиляторы, которые нагнетают охлажденный воздух в общее пространство «холодной» зоны комплекса через боковое отверстие выхода воздуха. «Холодная» зона представляет выделенную зону между установленным ИТ-оборудованием и передней дверцей шкафа. После установки ИТ-оборудования в шкафу пространство между передней 19" рамой и боковой стенкой шкафа изолировано с помощью полиуретанового уплотнителя, который приклеивается к раме для исключения прямого перетока холодного воздуха из передней изолированной зоны («холодной» зоны) в заднюю часть шкафов («горячую» зону). Таким образом создается избыточное давление прохладного воздуха в «холодной» зоне комплекса. В свою очередь ИТ-оборудование оснащено вентиляторами или воздуховодами для охлаждения внутренних компонентов. Прохладный воздух из «холодной» зоны проходит через ИТ-оборудование, охлаждая его, при этом сам воздух нагревается и попадает в заднюю часть шкафа в общую «горячую» зону. За счет разницы давления, создаваемой вентиляторами кондиционера, нагретый воздух движется по «горячей» зоне и попадает внутрь кондиционера через боковое отверстие входа воздуха. Внутри кондиционера горячий воздух проходит через испаритель, охлаждается и нагнетается вентиляторами в «холодную» зону комплекса, далее цикл повторяется. При работе кондиционера автоматически происходит осушение воздуха за счет достижения точки росы на поверхности испарителя. Для избегания статики воздуха, кондиционеры оборудованы увлажнителем воздуха, который установлен на пути движения воздуха перед испарителем и увлажняет его. В кондиционере установлен компрессор и вентиляторы с плавной регулировкой мощности, что позволяет поддерживать оптимальную холодильную мощность, расход воздуха и значительно снижать энергопотребление. В отличии от применения традиционной схемы расположения ИТ-оборудования и систем контроля микроклимата на базе помещения, высокий класс защиты (герметичность) заявляемого комплекса инженерных систем позволяет значительно сократить объем обрабатываемого воздуха - с объема помещения до объема одного шкафа или соединенных шкафов. Таким образом, система контроля микроклимата поддерживает оптимальные параметры воздуха (температуру и влажность) в зоне всасывания воздуха ИТ-оборудованием («холодной» зоне), при этом энергопотребление значительно сокращаются.

3. Опциональный модуль (система) автоматического газового пожаротушения АГПТ устанавливают по требованию заказчика, монтируют в верхней части шкафа. Модуль АГПТ имеет встроенный вентилятор и воздушную камеру. В камере установлены два высокочувствительных (аспирационных) датчиков обнаружения дыма. Вентилятор постоянно прокачивает воздух из внутреннего объема комплекса через камеру с датчиками. В случае обнаружения дыма одним из датчиков, модуль АГПТ выдает сигнал предтревоги, который может быть выведен на световую/звуковую сигнализацию и/или на пульт диспетчера. В случае обнаружения дыма вторым датчиком, модуль АГПТ переходит в режим тревоги и выполняет запрограммированный алгоритм (сигнал на остановку кондиционеров, сигнал на отключение ИБП, сигнал на световую/звуковую сигнализацию и/или на пульт диспетчера). При проведении пуско-наладочных работ у датчиков настраивают различную чувствительность и время задержки для исключения ложного срабатывания и/или преждевременного пуска газового огне-тушащего вещества (ГОТВ).

4. Система мониторинга, контроля доступа, звуковой и/или световой сигнализации (устанавливается по требованию заказчика). К основному модулю мониторинга подключаются необходимые сенсоры, считыватели, датчики, извещатели и сигнальные линии от оборудования. Данная система позволяет значительно расширить функционал комплекса инженерных систем, удаленно контролировать его состояние, управлять и настраивать инженерные системы.

Пример 1

ИТ оборудование установлено в шкаф серии 482,6 мм (19”), оснащенный стеклянной дверцей и уплотнителями на всех стыках и сальниковых герметичных вводов для коммуникаций. Максимальная температура воздуха в месте установки комплекса и внешнего блока кондиционера составляет+35°С.Общая линия электропитания вводится в корпус комплекса через сальниковый герметичный ввод и подключается к вводным клеммам ИБП. Модуль АКБ подключен к ИБП шиной на соответствующие клеммы подключения АКБ. К выходным клеммам ИБП подключен модуль распределения питания (МРП), оснащенный четырьмя или шестью розетками, каждая из которых защищена отдельным автоматическим выключателем. Модуль автоматического газового пожаротушения (АГПТ) установлен в верхней части шкафа. Во внутренней камере АГПТ установлены два высокочувствительных (аспирационных) датчика обнаружения дыма.

Для создания «холодной» и «горячей» зон в шкафу пространство между передней 19" рамой и боковыми стенками шкафа изолировано с помощью уплотнителя, приклеенного к раме. Уплотнитель не позволяет воздуху из холодной зоны минуя установленное оборудование попадать в горячую зону. Расстояние между вертикальными стойками передней 19” рамы закрывается установленным оборудованием. Если оборудование не закрывает все пространство - оставшуюся часть закрывают металлическими или пластиковыми заглушками.

Была демонтирована основная боковая панель 7 и на ее место к шкафу присоединен рядный прецизионный кондиционер шириной 300 мм с холодильной мощностью 12,5кВт, оснащенный пленочным увлажнителем воздуха сотового типа с производительностью 0,5 кг влаги в час, инверторным компрессором постоянного тока, электронным расширительным вентилем и электронно-коммутируемыми вентиляторами d=226 мм в количестве 4 штук. Кондиционер подключен к МРП через отдельную промышленную розетку, установленную на корпусе МРП.

Система мониторинга, контроля доступа, звуковой и/или световой сигнализации установлена в верхней части корпуса, под модулем АГПТ. К основному модулю мониторинга подключен сенсор, считыватели, датчики, извещатели и сигнальные линии от ИБП, Кондиционера и АГПТ.

Расчет доступной тепловой (электрической) мощности производится по методу, описанному ранее: Qуст=12,5 - (0,28 - 0,1) - (2,1+0,72+0,19+0,05). Таким образом, при описанной комплектации максимальное тепловыделение (электропотребление) устанавливаемого оборудования не должно превышать 9260 Вт.

Пример 2

Были соединены два шкафа серии 482,6 мм с цельнометаллическими дверцами. Между ними установлен рядный прецизионный кондиционер шириной 300 мм с холодильной мощностью 30,8 кВт, оснащенный пленочным увлажнитель воздуха сотового типа с производительностью 0,5 кг влаги в час, инверторным компрессором постоянного тока, электронным расширительным вентилем и электронно-коммутируемыми вентиляторами d=226 мм в количестве 6 штук.

Была демонтирована задняя боковая панель шкафа 8 первого шкафа и передняя боковая панель 9 второго шкафа, объединяя в общую «холодную» зону присоединенных шкафов и кондиционера. «Холодная» зона представляет выделенную зону между установленным ИТ-оборудованием и передней дверцей шкафа.

Объединение общей «горячей» зоны у присоединенных шкафов и кондиционеров происходит в результате отделения холодной зоны. Таким образом, все, что не входит в холодную зону комплекса считается горячей зоной. Это пространство от передней 19” рамы до задней двери шкафа. Кондиционер имеет перфорацию на боковой стенке в передней и задней части корпуса. При объединении с шкафами задняя часть кондиционера через перфорацию объединяется с горячей зоной. Внутри кондиционера разделителем горячей и холодной зон является испаритель хладагента (теплообменник). Горячий воздух из общей горячей зоны прогоняется вентиляторами кондиционера через испаритель, в котором тепло от воздуха передается хладагенту и дальше уже охлажденный воздух попадает в переднюю часть кондиционера, которая через перфорацию объединена с общей холодной зоной комплекса.

Расчет доступной электрической мощности производится по методу, описанному ранее: Qуст=30,8 - (0,33 - 0,1) - (2,35+0,72+0,19+0,05). Таким образом, при описанной комплектации максимальное тепловыделение (электропотребление) устанавливаемого оборудования не должно превышать = 27,2 кВт.

Изобретение относится к модульным комплексам инженерных систем. Технический результат заключается в разработке модульного единого комплекса инженерных систем с высоким классом защиты для установки и бесперебойной эксплуатации информационно-вычислительного оборудования. Технический результат достигается за счет создания комплекса инженерных систем, содержащего: рядные прецизионные кондиционеры шириной 300 мм с холодильной мощностью от 12,5 до 30,8 кВт; пленочный увлажнитель воздуха сотового типа; оболочку комплекса из одного или нескольких шкафов, объединяемых в единую конструкцию с общими «холодной» и «горячей» зонами. При этом комплекс оснащен источником бесперебойного и автономного питания, модулем распределения питания, представляющим из себя закрытый металлический бокс с промышленными розетками, подключенными к общей шине электропитания через автоматические выключатели нагрузки, блоками распределения питания для подключения ИТ-оборудования к источнику бесперебойного и автономного электропитания с возможностью контроля электропотребления и управления каждой розетки. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером, содержащий оболочку, состоящую из одного или нескольких шкафов, один или несколько рядных кондиционеров, устанавливаемых у каждого шкафа, ультразвуковой увлажнитель воздуха, отличающийся тем, что:

комплекс оснащен рядными прецизионными кондиционерами шириной 300 мм с холодильной мощностью от 12,5 до 30,8 кВт, оснащенными пленочным увлажнителем воздуха сотового типа;

оболочка комплекса представляет один или несколько шкафов, объединяемых в единую конструкцию с общими «холодной» и «горячей» зонами;

комплекс оснащен источником бесперебойного и автономного питания;

комплекс оснащен модулем распределения питания, представляющим закрытый металлический бокс с промышленными розетками, подключенными к общей шине электропитания через автоматические выключатели нагрузки;

комплекс оснащен блоками распределения питания для подключения ИТ-оборудования к источнику бесперебойного и автономного электропитания с возможностью контроля электропотребления и управления каждой розетки.

2. Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером по п. 1, отличающийся тем, что передняя дверь шкафа выполнена или цельнометаллической или со стеклянной вставкой, причем между стеклом и корпусом двери установлен уплотнитель.

3. Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером по п. 1, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен модулем системы автоматического газового пожаротушения.

4. Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером по п. 1, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен системой мониторинга.

5. Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером по п. 1, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен модулем световой и/или звуковой сигнализации.

6. Модульный комплекс инженерных систем для бесперебойной эксплуатации ИТ-оборудования с рядным кондиционером по п. 1, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен системой контроля и управления доступом.