DE202009015124U1 - Arrangement for cooling electrical and electronic components and modular units in equipment cabinets - Google Patents
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Abstract
Anordnung zum Kühlen von elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten in Gerätschränken, welche in einem Raum (3), beispielsweise einem Rechenzentrum, angeordnet sind,
mit Ventilatoren (5) für einen offenen Luftkreislauf, bei welchem Zuluft (6) aus dem Raum (3) einem Aufnahmeraum (4) des Geräteschrankes (2) und den hier angeordneten elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten (14) zuführbar und die mit der Verlustwärme beaufschlagte Abluft (7) einem Abluftkanal (8) und/oder einem Wärmetauscher (15) und danach dem Raum (3) zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventilatoren (5) lufttechnisch voneinander getrennt sind,
dass jedem Ventilator (5) eine Einrichtung zur Verhinderung einer Rezirkulation (11) zugeordnet ist, welche, bezogen auf die Luftströmungsrichtung, nach dem jeweiligen Ventilator (5) angeordnet ist,
dass die Ventilatoren (5) mit den zugeordneten Einrichtungen zur Verhinderung einer Rezirkulation (11) in einer Kühleinheit (10) angeordnet sind und
dass die Kühleinheit (10) eine Zutrittsöffnung (12) für die Zuführung der Abluft...Arrangement for cooling electrical and electronic components and module units in appliance cabinets, which are arranged in a room (3), for example a data center,
with fans (5) for an open air circulation, in which supply air (6) from the space (3) a receiving space (4) of the equipment cabinet (2) and the electrical and electronic components and module units (14) arranged therein fed and with the Loss of heat acted upon exhaust air (7) an exhaust duct (8) and / or a heat exchanger (15) and then the space (3) can be supplied,
characterized,
that the fans (5) are separated from one another by ventilation technology,
in that each fan (5) is assigned a device for preventing recirculation (11) which, with respect to the direction of air flow, is arranged downstream of the respective fan (5),
that the fans (5) are arranged with the associated means for preventing recirculation (11) in a cooling unit (10) and
in that the cooling unit (10) has an inlet opening (12) for the supply of the exhaust air ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten in Geräteschränken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an arrangement for cooling electrical and electronic components and module units in equipment cabinets according to the preamble of claim 1.
Die Erfindung ist insbesondere für Server- und Netzwerkschränke geeignet, welche in geschlossenen Räumen, beispielsweise in Computerräumen, Rechenzentren und dergleichen, angeordnet sind.The Invention is particularly for server and network cabinets suitable, which in closed rooms, for example in computer rooms, data centers and the like arranged are.
Um die von den in den Geräteschränken angeordneten elektrischen und elektronischen Bauteilen, Geräten und Moduleinheiten, beispielsweise Servern, entwickelte Verlustwärme abführen zu können, sind Kühlanordnungen mit einem geschlossenen oder offenen Luftkreislauf bekannt.Around those of the arranged in the equipment cabinets electrical and electronic components, appliances and Modular units, such as servers, developed lost heat To be able to dissipate, are cooling arrangements known with a closed or open air circuit.
In
Aus
Aus
Die bekannten Kühlungsanordnungen sind durch eine definierte seitliche Anordnung des Wärmetauschers und der Ventilatoren in einer Ventilatortür bzw. in einem Kühlrack oder in Ventilatormodulen gekennzeichnet. Eine variable Anordnung in Abhängigkeit von Anzahl und Anordnung der Geräteschränke mit Anpassung an die erfor derliche Kühlleistung ist nicht in jedem Fall möglich. Insbesondere für Schrankanordnungen, bei welchen sich die abzuführende Verlustwärme in einem normalen Bereich ohne extreme Anforderungen bewegt, kann der mit den bekannten Kühlungsanordnungen verbundene Aufwand nicht in jedem Fall gerechtfertigt sein.The known cooling arrangements are defined by a lateral arrangement of the heat exchanger and the fans in a fan door or in a cooling rack or in fan modules. A variable arrangement depending on the number and arrangement of the equipment cabinets with adaptation to the neces sary cooling capacity is not in any case possible. Especially for cabinet arrangements, in which the dissipated heat loss can move in a normal range without extreme demands the expense associated with the known cooling arrangements not be justified in every case.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlungsanordnung zu schaffen, welche mit einem außerordentlich geringen Aufwand eine Kühlung von in Geräteschränken angeordneten, elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten mit der erforderlichen hohen Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Variabilität gewährleistet.Of the Invention is based on the object, a cooling arrangement to create, which with an extraordinarily small Effort a cooling of in equipment cabinets arranged, electrical and electronic components and modular units with the required high availability, reliability, Safety and variability guaranteed.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Kühleinheit mit wenigstens zwei Ventilatoren und zugeordneten Einrichtungen zur Verhinderung einer Rezirkulation vorzusehen und derart anzuordnen, dass die Kühlung von elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten in einem oder auch mehreren Geräteschränken mit Hilfe eines offenen Luftkreislaufs erfolgen kann.One The basic idea of the invention can be seen therein, a cooling unit with at least two fans and associated facilities for To prevent and arrange for recirculation that the cooling of electrical and electronic components and modular units in one or more equipment cabinets can be done with the help of an open air circuit.
Die Kühleinheit kann vorzugsweise gehäuseartig ausgebildet und eine für die erforderliche bzw. zu erwartende Kühlleistung anpassbare Anzahl von Ventilatoren mit Rückschlagklappen als Einrichtungen zur Verhinderung einer Rezirkulation aufweisen. Es ist vorteilhaft, dass die Drehzahl der Lüfter, welche z. B. Axial- oder Radiallüfter sein können, variabel ist und dadurch eine Anpassung der Kühlleistung an die tatsächliche Verlustleistung möglich ist.The cooling unit can preferably be formed like a box and one for the required or expected cooling capacity have adjustable number of fans with non-return valves as means of preventing recirculation. It is advantageous that the speed of the fan, which z. B. axial or radial fan, is variable and thereby an adaptation of the cooling capacity to the actual power loss is possible.
Es ist von Vorteil, dass die Kühleinheit neben den Ventilatoren und zugeordneten Rückschlagklappen einen Wärmetauscher aufweisen kann, so dass die mit der Verlustwärme beaufschlagte Abluft der elektrischen und elektronischen Bauteile und Moduleinheiten, welche in der Regel einem Abluftkanal innerhalb des Geräteschrankes zugeführt wird, in dem Wärmetauscher abgekühlt und als entwärmte Luft in die Umgebung des Geräteschrankes und damit in den Aufstellungsraum zurückgeführt werden kann.It It is advantageous that the cooling unit next to the fans and associated check valves, a heat exchanger may have, so that the acted upon by the heat loss Exhaust air of electrical and electronic components and modular units, which usually an exhaust duct within the equipment cabinet is fed, cooled in the heat exchanger and as cooled air in the environment of the equipment cabinet and thus returned to the room can be.
Erfindungsgemäß weist die Kühleinheit eine Zutrittsöffnung für die Zuführung der mit der Verlustwärme beaufschlagten Abluft aus dem Abluftkanal oder von entwärmter Luft aus einem vorgeschalteten Wärmetauscher auf. Die Rückführung der Abluft oder der entwärmten Luft aus der Kühleinheit in den Raum erfolgt über eine Austrittsöffnung, welche in der Kühleinheit ausgebildet ist.According to the invention the cooling unit has an access opening for the supply of the acted upon by the heat loss Exhaust air from the exhaust duct or from warmed air an upstream heat exchanger. The return the exhaust air or the cooled air from the cooling unit into the room via an outlet opening, which is formed in the cooling unit.
Es ist besonders vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Kühleinheit, welche wenigstens zwei Ventilatoren und zugeordnete Rückschlagklappen und vorteilhaft einen Wärmetauscher aufweist, variabel angeordnet werden kann.It is particularly advantageous that the inventive Cooling unit, which at least two fans and associated Check valves and advantageously a heat exchanger has, can be variably arranged.
In einer bevorzugten Anordnung ist jedem Geräteschrank eine Kühleinheit zugeordnet, und diese Kühleinheit kann innerhalb oder außerhalb des Geräteschrankes angeordnet werden. Neben einer seitlichen Anordnung ist insbesondere eine Anordnung über oder unter den elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten oder auch, in Strömungsrichtung des offenen Luftstroms gesehen, vor oder hinter den elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten möglich. In der Regel sind die elektrischen und elektronischen Bauteile und Moduleinheiten in einem Aufnahmeraum des Geräteschrankes untergebracht und die zur Abführung der Verlustwärme zugeführte Zuluft aus der Schrankumgebung bzw. aus dem Raum gelangt frontseitig in den Geräteschrank und zu den Moduleinheiten, während die erwärmte Abluft über einen Abluftkanal an der Rückseite in die Kühleinheit und danach wieder in den Raum gelangt.In In a preferred arrangement, each equipment cabinet is one Cooling unit assigned, and this cooling unit Can be inside or outside the equipment cabinet to be ordered. In addition to a lateral arrangement is particular an arrangement above or below the electrical and electronic Components and modular units or also, in the flow direction seen from the open air flow, in front of or behind the electric and electronic components and modular units possible. As a rule, the electrical and electronic components and module units accommodated in a receiving space of the equipment cabinet and the supplied to dissipate the heat loss Supply air from the cabinet environment or from the room passes from the front into the equipment cabinet and to the modular units while the heated exhaust air via an exhaust duct at the Back in the cooling unit and then again gets into the room.
Erfindungswesentlich ist die Anordnung von Rückstromklappen in der Kühleinheit, und diese Rückströmklappen sind in die lufttechnische Trennung der einzelnen Ventilatoren einbezogen. Eine Rezirkulation der Luft und eine Vermischung von erwärmter Abluft und entwärmter bzw. abgekühlter Luft sind dadurch ausgeschlossen. Damit ist auch bei Ausfall eines Ventilators die Kühlfunktion der Kühleinheit gewährleistet.essential to the invention is the arrangement of return valves in the cooling unit, and these return valves are in the ventilation Separation of the individual fans included. A recirculation the air and a mixture of heated exhaust air and cooled or cooled air are thereby locked out. This is the case of failure of a fan Cooling function of the cooling unit ensured.
Grundsätzlich ist es möglich, die Kühleinheit mit den Ventilatoren und Rückschlagklappen in Strömungsrichtung gesehen, vor oder nach den zu kühlenden Bauteilen und Moduleinheiten anzuordnen. Im Hinblick auf die Lebensdauer der Ventilatoren ist es zweckmäßig, die Kühleinheit bzw. die darin angeordneten Ventilatoren auf der kühlen Zuluftseite der elektrischen und elektronischen Bauteilen und Moduleinheiten anzuordnen.in principle is it possible to use the cooling unit with the fans and check valves seen in the flow direction, before or after the components and modular units to be cooled to arrange. In terms of the life of the fans it is expedient, the cooling unit or the arranged therein fans on the cool Zuluftseite the electrical and electronic components and modular units to arrange.
Es ist besonders vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Kühleinheit innerhalb des Geräteschrankes angeordnet werden kann, wobei es zweckmäßig ist, die Kühleinheit lösbar und beispielsweise einschiebbar auszubilden. Die Kühleinheit kann oberhalb oder unterhalb des Aufnahmeraums und des Abluftkanals angeordnet werden.It is particularly advantageous that the inventive Cooling unit disposed within the equipment cabinet where appropriate, the cooling unit detachable and, for example, insertable form. The Cooling unit can above or below the receiving space and the exhaust duct are arranged.
Bei Anordnung außerhalb des Geräteschrankes kann die Kühleinheit als Abdeckung ausgebildet oder in einer Abdeckung aufgenommen sein. Bei einer Anordnung unter dem Geräteschrank kann die Kühleinheit in einem Sockel des Geräteschrankes oder auch in einem Doppelboden aufgenommen sein, welcher zumindest unterhalb des Geräteschrankes und in der Regel unterhalb des Aufstellungsraums ausgebildet ist.at Arrangement outside the equipment cabinet, the Cooling unit designed as a cover or in a cover be included. In an arrangement under the equipment cabinet can the cooling unit in a base of the equipment cabinet or be included in a raised floor, which at least below the equipment cabinet and usually below the training room is formed.
Bevorzugt ist der Wärmetauscher zur Entwärmung der Abluft bei einer Kühleinheit für einen Geräteschrank innerhalb der erfindungsgemäßen Kühleinheit angeordnet bzw. in die Kühleinheit integriert. In Luftströmungsrichtung gesehen kann der Wärmetauscher vor oder auch nach den Ventilatoren und deren Rückschlagklappen angeordnet werden.Prefers is the heat exchanger for cooling the exhaust air in a cooling unit for a device cabinet within the cooling unit according to the invention arranged or integrated in the cooling unit. In air flow direction Seen the heat exchanger before or after the fans and whose check valves are arranged.
Es ist von besonderem Vorteil, dass die erfindungsgemäße Kühleinheit auch räumlich getrennt von dem Wärmetauscher angeordnet werden kann. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn mehr als ein Geräteschrank an eine Kühleinheit angeschlossen wird. Die erfindungsgemäße Kühleinheit kann vorteilhaft am Ende von Schrankreihen oder auch auf oder unter einander gegenüberliegenden Schränken oder Schrankreihen angeordnet werden.It is of particular advantage that the inventive Cooling unit also spatially separated from the heat exchanger can be arranged. This arrangement is particularly advantageous if more than one equipment cabinet to a cooling unit is connected. The cooling unit according to the invention can be beneficial at the end of cubicle rows or even at or below opposite cabinets or cabinet rows to be ordered.
Insbesondere bei Schrankreihen-Anordnungen mit einem Kaltgang und/oder Warmgang empfiehlt sich eine räumliche Trennung der Wärmetauscher von der Kühleinheit. Die Wärmetauscher können jeweils angrenzend an die Abluftkanäle der Geräteschränke, insbesondere rückseitig, angeordnet werden und begrenzen damit einen Luftgang, aus welchem die in den Wärmetauschern gekühlte beziehungsweise entwärmte Luft in eine oder auch mehrere Kühleinheiten mit Hilfe der darin angeordneten Ventilatoren gelangt.Especially in cabinet series arrangements with a cold aisle and / or hot aisle, a spatial separation of the heat exchanger from the cooling unit is recommended. The heat exchangers can each be arranged adjacent to the exhaust air ducts of the equipment cabinets, in particular on the rear side, and thus limit an air passage from which the air cooled or cooled in the heat exchangers into one or more re cooling units using the fans arranged therein passes.
Ein Luftgang, welcher zweckmäßigerweise nahezu luftdicht ausgebildet ist, kann von einander gegenüberstehenden Geräteschränken, einer Decke, einem Boden und Gangtüren begrenzt sein. Die Kühleinheit kann dann oberhalb des Luftganges angeordnet werden, und die mit Hilfe von Wärmetauschern entwärmte Abluft aus den Geräteschränken gelangt über eine Zutrittsöffnung in die Kühleinheit. Alternativ kann die Kühleinheit auch unterhalb des Luftgangs angeordnet werden, beispielsweise in einem Doppelboden, und danach dem Raum oder auch direkt den Geräteschränken, beispielsweise über Zuluftkanäle, zugeführt werden.One Air passage, which expediently almost airtight is formed, can of opposing equipment cabinets, be limited to a ceiling, floor and patio doors. The cooling unit can then be placed above the aisle, and with Help from heat exchangers vented exhaust air the equipment cabinets passes through a Access opening in the cooling unit. alternative The cooling unit can also be arranged below the aisle be, for example in a raised floor, and then the room or directly to the equipment cabinets, for example via Zuluftkanäle be supplied.
Wenn Geräteschränke aneinandergereiht angeordnet werden und beispielsweise rückseitig mit ihren Abluftkanälen und Wärmetauschern einen Luftgang begrenzen, können zwei Kühleinheiten auch stirnseitig und einander gegenüberliegend angeordnet werden. Wenn in die Kühleinheiten Wärmetauscher integriert sind, wird die mit der Verlustwärme beaufschlagte Abluft aus den Geräteschränken dem Luftgang zugeführt und gelangt danach in die Kühleinheiten. Nach Entwärmung mit Hilfe der jeweiligen Wärmetauscher in den Kühleinheiten wird die entwärmte Luft wieder in den Raum zurückgeführt.If Equipment cabinets are arranged in a row and for example on the back with their exhaust air ducts and heat exchangers can limit an aisle two cooling units also on the front and opposite each other to be ordered. If in the cooling units heat exchanger are integrated, which is acted upon by the heat loss Exhaust air from the equipment cabinets supplied to the aisle and then get into the cooling units. After cooling with the help of the respective heat exchangers in the cooling units The cooled air is returned to the room.
Es ist vorteilhaft, als Wärmetauscher einen Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher, insbesondere einen Luft-Wasser-Wärmetauscher, welcher an das Kühlwassernetz des Gehäuses angeschlossen werden kann, einzusetzen, so dass die Verlustwärme nach außerhalb des Aufstellungsraums der Geräteschränke abgeführt werden kann.It is advantageous as a heat exchanger, an air-liquid heat exchanger, in particular an air-water heat exchanger, which connected the cooling water network of the housing can be used, so that the heat loss to the outside the installation space of the equipment cabinets dissipated can be.
Die erfindungsgemäße Kühlungsanordnung ermöglicht den offenen Kühlluftstrom und die erforderliche Abführung der Verlustwärme, wenn die zu kühlenden Bauteile und Moduleinheiten zusätzlich Ventilatoren aufweisen. Es besteht auch die Möglichkeit, eine komplette Durchströmung des Aufnahmeraums eines oder mehrere Geräteschränke allein mit den Ventilatoren der Kühleinheit zu bewirken.The Cooling arrangement according to the invention allows the open cooling air flow and the required discharge the heat loss when the components to be cooled and module units additionally comprise fans. It There is also the possibility of a complete flow the receiving space of one or more equipment cabinets to effect solely with the fans of the cooling unit.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in dieser zeigen in einer stark schematisierten Darstellung:The Invention will be further explained below with reference to a drawing; in this show in a highly schematic representation:
Die
Abführung der Verlustwärme der elektronischen
Bauteile und Moduleinheiten
Die
Kühleinheit
Die
Zuführung der mit der Verlustwärme beaufschlagten
Abluft
In
Die
In
Die
Kühlungsanordnung der
Während
die Abluft
Die
Kühlungsanordnung der
Die
Wärmetauscher
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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