RU209985U1 - Device for cooling microelectronics products - Google Patents

Device for cooling microelectronics products Download PDF

Info

Publication number
RU209985U1
RU209985U1 RU2020143988U RU2020143988U RU209985U1 RU 209985 U1 RU209985 U1 RU 209985U1 RU 2020143988 U RU2020143988 U RU 2020143988U RU 2020143988 U RU2020143988 U RU 2020143988U RU 209985 U1 RU209985 U1 RU 209985U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
case
air
fans
video cards
cooling
Prior art date
Application number
RU2020143988U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Николаевич Решетников
Original Assignee
Михаил Николаевич Решетников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Николаевич Решетников filed Critical Михаил Николаевич Решетников
Priority to RU2020143988U priority Critical patent/RU209985U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU209985U1 publication Critical patent/RU209985U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G12INSTRUMENT DETAILS
    • G12BCONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B15/00Cooling

Abstract

Полезная модель относится к отрасли электротехники и может применяться в быстродействующих устройствах информационных систем для охлаждения изделий микроэлектроники внутри серверов путем схемного решения управления воздушными потоками. Цель разработки заявляемого технического решения - расширение функциональных возможностей применения устройства для охлаждения изделий микроэлектроники, в частности, возможности применения в условиях небольших помещений с исключением размещения сопутствующих дополнительных установок. Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в создании такого устройства, которое удобно в эксплуатации, обладает малой энерго- и материалоемкостью и имеет технически оправданные относительно небольшие габариты в условиях необходимости размещения нескольких видеокарт внутри корпуса. Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности и надежности, а также удобства размещения всех компонентов прибора в едином корпусе. Технический результат достигается тем, что устройство включает все необходимые для осуществления охлаждения элементы. Поставленная цель достигнута, а техническая задача решена тем, что устройство для охлаждения изделий микроэлектроники включает корпус, устройства подачи воздуха и движители воздуха, причем корпус выполнен прямоугольным с разделением потоков холодного и горячего коридора, посредством внутреннего пространства камеры корпуса для сбора горячего воздуха от нагревающихся элементов изделий микроэлектроники и движителей воздуха в виде корпусных вентиляторов, встроенных в боковую стенку корпуса при работе на выдув; и подачи холодного воздуха на нагревающиеся элементы изделий микроэлектроники и движителей воздуха в виде корпусных вентиляторов, встроенных внутрь корпуса в его центральной части при работе на вдув, причем в корпусе размещены материнская плата с процессором, устройство накопления и обработки данных, блок питания и разводка проводов к видеокартам, причем видеокарты располагаются горизонтально и их собственные вентиляторы направлены внутрь пространства камеры корпуса, при этом в корпусе дополнительно размещено устройство регулирования потока воздуха на корпусных вентиляторах, в зависимости от температуры окружающей среды. В корпусе в зависимости от числа видеокарт установлены корпусные вентиляторы, на каждую пару видеокарт по одному вентилятору.The utility model relates to the electrical engineering industry and can be used in high-speed devices of information systems for cooling microelectronic products inside servers by means of an airflow control circuit solution. The purpose of the development of the proposed technical solution is to expand the functionality of the device for cooling microelectronic products, in particular, the possibility of using it in small spaces with the exception of the placement of related additional installations. The technical task of the claimed utility model is to create such a device that is easy to use, has low energy and material consumption and has technically justified relatively small dimensions in the conditions of the need to place several video cards inside the case. The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency and reliability, as well as the convenience of placing all the components of the device in a single housing. The technical result is achieved by the fact that the device includes all the elements necessary for cooling. The set goal is achieved, and the technical problem is solved by the fact that the device for cooling microelectronic products includes a housing, air supply devices and air movers, and the housing is made rectangular with separation of the flows of the cold and hot aisle, through the internal space of the housing chamber for collecting hot air from heating elements microelectronic products and air movers in the form of case fans built into the side wall of the case during blowing operation; and supply of cold air to the heating elements of microelectronics products and air movers in the form of case fans built into the case in its central part during blowing operation, moreover, the case contains a motherboard with a processor, a data storage and processing device, a power supply unit and wiring to video cards, moreover, the video cards are located horizontally and their own fans are directed inside the chamber space of the case, while in the case there is an additional device for regulating the air flow on the case fans, depending on the ambient temperature. Depending on the number of video cards, case fans are installed in the case, there is one fan for each pair of video cards.

Description

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение устройства для охлаждения изделий микроэлектроники относится к отрасли электротехники и может применяться в быстродействующих устройствах информационных систем для охлаждения изделий микроэлектроники внутри серверов путем схемного решения управления воздушными потоками с размещением нескольких видеокарт внутри одного металлического корпуса и с разделением потоков горячего и холодного коридоров.The technical solution of the device for cooling microelectronic products claimed as a utility model belongs to the electrical engineering industry and can be used in high-speed devices of information systems for cooling microelectronic products inside servers by means of an airflow control circuit solution with the placement of several video cards inside one metal case and with separation of hot and cold corridors.

Современные системы изоляции горячего и холодного воздуха типа HACS (Hot Aisle Containment System) или CACS (Cold Aisle Containment System) предназначены для повышения эффективности традиционных систем охлаждения в электронике. В системе центра обработки данных (ЦОД) используется размещение стоек с оборудованием, обратная сторона которых, выдувающая горячий воздух - изолирована от стороны, на которую подается холодный. Как правило, система типа HACS используется в больших специально построенных центрах обработки данных типа крупных компьютерных залов и требует разработки специальных в каждом конкретном случае крупных готовых воздушных вентиляционных каналов. В ряде случаев это могут быть специально построенные здания, в которых размещены охлаждающие системы, эффективно работающие с большими объемами воздушных масс, материалоёмкие и энергоёмкие. Modern hot and cold air isolation systems such as HACS (Hot Aisle Containment System) or CACS (Cold Aisle Containment System) are designed to increase the efficiency of traditional cooling systems in electronics. The data center system (DPC) uses the placement of racks with equipment, the reverse side of which, blowing out hot air, is isolated from the side to which cold air is supplied. As a rule, a HACS type system is used in large purpose-built data centers such as large computer rooms and requires the development of special, in each case, large prefabricated air ventilation ducts. In some cases, these can be purpose-built buildings that house cooling systems that work efficiently with large volumes of air masses, are material-intensive and energy-intensive.

При использовании компактных электронных компонентов задача разработки системы охлаждения решается другими путями. Изолирование горячего коридора и отвод горячего воздуха является первоочередной задачей для системы электронных устройств.When using compact electronic components, the task of developing a cooling system is solved in other ways. Hot aisle containment and hot air extraction is a top priority for an electronics system.

Известно техническое решение устройства кондиционирования для охлаждения воздуха в шкафу для электронных устройств по патенту РФ на изобретение № 2515530 от 19.09.2011г., МПК: G12B 15/00; H05K 7/20; G06F 1/20, опубликованному 27.03.2013 г. Устройство кондиционирования содержит корпус с первой стороной и второй стороной, противоположной первой стороне, устройство для подачи воздуха и теплообменник, при этом устройство для подачи воздуха всасывает воздух с первой стороны, направляет его через теплообменник ко второй стороне и выпускает воздух в радиальном направлении со второй стороны, и при этом теплообменник соединен с внешним охлаждающим устройством или с внутренним охлаждающим устройством для подвода в теплообменник охлажденной охлаждающей среды, причем устройство для подачи воздуха выполнено в виде радиального вентилятора, который выходит наружу из второй стороны устройства кондиционирования и расположен с возможностью вывода осевого потока воздуха, поступающего в устройство кондиционирования, в радиальном направлении параллельно граничной поверхности второй стороны. Как указано в описании аналога, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство кондиционирования содержит на второй стороне выступающую раму, в которой установлено устройство для подачи воздуха. В одном из вариантов выполнения аналога показано, что устройство кондиционирования согласно изобретению предпочтительно выполнено с возможностью его установки между шкафами для электронных устройств или рядом с ними, при этом передняя выпускная область с боковыми отверстиями явно удалена в пространстве от передней части шкафов для электронных устройств, поэтому воздух, выходящий через отверстия в решетке, может проходить вдоль передней части шкафов для электронных устройств и прилипать к ней. Данный аналог является автономной конструкцией устройства кондиционирования, однако предназначение аналога по патенту РФ № 2515530 существенно отличается от заявляемого технического решения. В данном аналоге разработана система типа HACS, которая используется для больших компьютерных залов. Тем не менее, общие принципы построения системы кондиционирования для охлаждения воздуха в шкафу для электронных устройств во многом аналогичны заявляемой полезной модели.A technical solution for an air conditioning device for cooling air in a cabinet for electronic devices is known according to the RF patent for invention No. 2515530 dated 19.09.2011, IPC: G12B 15/00; H05K 7/20; G06F 1/20, published on March 27, 2013. The air conditioning device includes a housing with a first side and a second side opposite the first side, an air supply device and a heat exchanger, while the air supply device sucks in air from the first side, directs it through the heat exchanger to the second side and exhausts air in the radial direction from the second side, and at the same time the heat exchanger is connected to an external cooling device or to an internal cooling device for supplying a cooled cooling medium to the heat exchanger, and the air supply device is made in the form of a radial fan that exits the second side of the air conditioning device and is located with the possibility of outputting the axial flow of air entering the air conditioning device in the radial direction parallel to the boundary surface of the second side. As indicated in the description of the analogue, in one preferred embodiment of the invention, the air conditioning device comprises on the second side a protruding frame in which the air supply device is installed. In one of the analogous embodiments, it is shown that the air conditioning device according to the invention is preferably configured to be installed between or next to electronics cabinets, while the front outlet area with side openings is clearly spaced away from the front of the electronics cabinets, therefore air escaping through the holes in the grille may flow along the front of the electronics cabinets and stick to it. This analog is an autonomous design of the air conditioning device, however, the purpose of the analog according to the patent of the Russian Federation No. 2515530 differs significantly from the claimed technical solution. In this analogue, a HACS type system has been developed, which is used for large computer rooms. However, the general principles of building an air conditioning system for cooling air in a cabinet for electronic devices are largely similar to the claimed utility model.

Общими признаками аналога по патенту РФ № 2515530 и заявляемого технического решения являются наличие корпуса, устройства для подачи воздуха и вентилятора.The common features of the analogue according to the patent of the Russian Federation No. 2515530 and the proposed technical solution are the presence of a housing, a device for supplying air and a fan.

Однако применение технического решения-аналога по патенту РФ № 2515530 влечет за собой сложность и длительность процесса кондиционирования. Усложняют установку-аналог замена многочисленные дополнительные элементы устройства. Так, теплообменник аналога содержит несколько индивидуально управляемых сегментов, расположенных на различной высоте, а также по меньшей мере один трубопровод, соединяющий теплообменник с центральным охлаждающим устройством. Усложняет аналог также допущенная возможность регулирования объемного потока воздуха, создаваемого устройством для подачи воздуха, причем это регулирование может быть индивидуальным для каждого устройства для подачи воздуха, причем измеренные температуры специальными температурными датчиками используется для индивидуального регулирования объемных потоков воздуха и/или сегментов теплообменника.However, the use of an analogue technical solution according to RF patent No. 2515530 entails the complexity and duration of the conditioning process. The replacement of numerous additional elements of the device complicates the installation-analogue. Thus, the analogue heat exchanger contains several individually controlled segments located at different heights, as well as at least one pipeline connecting the heat exchanger to the central cooling device. The analogue is also complicated by the admitted possibility of regulating the volumetric air flow generated by the air supply device, and this regulation can be individual for each air supply device, and the measured temperatures by special temperature sensors are used to individually control the volumetric air flows and / or segments of the heat exchanger.

В отличие от аналога по патенту РФ № 2515530, заявляемая полезная модель более компактна и предназначена для охлаждения изделий микроэлектроники при размещении нескольких видеокарт внутри одного металлического корпуса с разделением потоков горячего и холодного коридоров, а вентиляторы расположены в стенке корпуса, из которого забирается горячий воздух, сгенерированный при работе, а не радиально, как в аналоге. Эти факторы ведут к упрощению и удешевлению процесса охлаждения.In contrast to the analog according to RF patent No. 2515530, the claimed utility model is more compact and is designed to cool microelectronic products when several video cards are placed inside one metal case with separation of hot and cold aisles flows, and fans are located in the case wall, from which hot air is taken, generated at work, and not radially, as in the analogue. These factors lead to the simplification and cheapening of the cooling process.

Известно техническое решение корпуса для вычислительного устройства произвольной формы по патенту Украины на полезную модель № 125662 (ПРОТОТИП) от 11.08.2017г., МПК: G06F 1/20; H05K 7/20, опубликованному 25.05.2018г. Устройство-прототип представляет собой корпус с вентиляционными отверстиями для забирания наружного холодного воздуха и удаления нагретого воздуха из корпуса, в котором находится как минимум одно вычислительное устройство, которое имеет несколько отсеков, по меньшей мере два из которых являются смежными или соединенными между собой воздуховодом, которые соединены с внешним пространством, или со вторыми отсеками, которые в свою очередь соединены с внешним пространством вентиляционными отверстиями или воздуховодами произвольной формы и размера. Охлаждаемое вычислительное устройство устанавливается на границе этих двух отсеков таким образом, что поток холодного воздуха извне, двигаясь за счет конвекционного движения теплоносителя и за счет движителей воздуха, которые установлены на вычислительном устройстве, из одного отсека через вентиляционное отверстие попадает на нагревательный элемент вычислительного устройства, нагревается и нагретый после этого воздух попадает во второй отсек, из которого сквозь вентиляционное отверстие выводится наружу.A technical solution for a housing for a computing device of arbitrary shape is known according to the patent of Ukraine for a useful model No. 125662 (PROTOTYPE) dated 11.08.2017, IPC: G06F 1/20; H05K 7/20 published on 05/25/2018 The prototype device is a case with vents for taking in cold outside air and removing heated air from the case, which contains at least one computing device, which has several compartments, at least two of which are adjacent or interconnected by an air duct, which connected to the outer space, or to the second compartments, which in turn are connected to the outer space by vents or air ducts of arbitrary shape and size. The cooled computing device is installed at the boundary of these two compartments in such a way that the flow of cold air from the outside, moving due to the convection movement of the coolant and due to the air movers that are installed on the computing device, from one compartment through the vent enters the heating element of the computing device, heats up and the air heated after that enters the second compartment, from which it is discharged through the vent hole.

Устройство-прототип наиболее близко к заявляемому техническому решению.The prototype device is closest to the claimed technical solution.

Общими признаками по патенту Украины на полезную модель № 125662 и заявляемого технического решения являются наличие корпуса, а также системы для подачи воздуха и специальных движителей воздуха.Common features according to the patent of Ukraine for utility model No. 125662 and the proposed technical solution are the presence of a housing, as well as a system for supplying air and special air movers.

Недостатком является то, что в техническом решении прототипа нет возможности размещения в едином корпусе систем управления, хранения, обработки и обмена данными и электропитания, предназначенных для эффективной работы вычислительных устройств (видеокарт).The disadvantage is that in the technical solution of the prototype there is no possibility of placing in a single housing control systems, storage, processing and data exchange and power supply, designed for efficient operation of computing devices (video cards).

Отличием от прототипа является то, что в заявляемом устройстве пространство камеры корпуса само по себе выполняет роль вентиляционной трубы и поэтому не требует дополнительной системы вентиляции на подачу холодного воздуха. Корпус в заявляемом решении представляет собой устройство с разделением потоков холодного и горячего коридора и во внутреннем пространстве корпуса есть возможность установки систем электропитания, управления, контроля, хранения, обработки и обмена данными.The difference from the prototype is that in the claimed device, the housing chamber space itself acts as a ventilation pipe and therefore does not require an additional ventilation system for supplying cold air. The housing in the proposed solution is a device with separation of the flows of the cold and hot aisle and in the internal space of the housing it is possible to install power supply, control, monitoring, storage, processing and data exchange systems.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является предотвращение неудобства эксплуатации устройства. Заявляемая полезная модель разработана для того, чтобы решить вышеуказанную проблему и повысить эффективность охлаждения, увеличить бесперебойность работы.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to prevent the inconvenience of operating the device. The claimed utility model has been developed in order to solve the above problem and increase the cooling efficiency, increase the uninterrupted operation.

Цель разработки заявляемого технического решения - расширение функциональных возможностей применения устройства для охлаждения изделий микроэлектроники, в частности, возможности применения в условиях небольших помещений с исключением размещения сопутствующих дополнительных установок.The purpose of the development of the proposed technical solution is to expand the functionality of the device for cooling microelectronic products, in particular, the possibility of using it in small spaces with the exception of the placement of related additional installations.

Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в создании такого устройства, которое удобно в эксплуатации, обладает малой энерго- и материалоемкостью и имеет технически оправданные относительно небольшие габариты в условиях необходимости размещения нескольких видеокарт внутри корпуса.The technical task of the claimed utility model is to create such a device that is easy to use, has low energy and material consumption and has technically justified relatively small dimensions in the conditions of the need to place several video cards inside the case.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности и надежности, а также удобства размещения всех компонентов прибора в едином корпусе. Технический результат достигается тем, что устройство включает все необходимые для осуществления охлаждения элементы.The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency and reliability, as well as the convenience of placing all the components of the device in a single housing. The technical result is achieved by the fact that the device includes all the elements necessary for cooling.

В результате применения заявленного технического решения происходит снижение температуры нагревания чипа процессора и оперативной памяти каждой видеокарты, а также цепей питания на 10-15 градусов Цельсия. Тем самым повышается стабильность работы оборудования по сравнению с работой штатных систем охлаждения. Такое охлаждение положительно влияет на продолжительность работы видеокарт и других электронных компонентов, повышая продолжительность их работы за счет более лучшего охлаждения, чем в известных системах. As a result of applying the claimed technical solution, the heating temperature of the processor chip and RAM of each video card, as well as power circuits, decreases by 10-15 degrees Celsius. This increases the stability of the equipment in comparison with the operation of regular cooling systems. Such cooling has a positive effect on the duration of operation of video cards and other electronic components, increasing the duration of their operation due to better cooling than in known systems.

В заявляемом техническом решении задача повышения удобства эксплуатации решается не с помощью воздуховодов, как в прототипе, а применением другого принципа охлаждения. Обычно в серверах используется продольное размещение видеокарт в корпусе, не изолированных друг от друга. В заявляемом решении видеокарты располагаются горизонтально и их собственные вентиляторы направлены внутрь короба, из которого забирается горячий воздух, сгенерированный при их работе, либо воздух, наоборот, выталкивается наружу через радиаторы этих видеокарт, тем самым также охлаждая их.In the claimed technical solution, the task of improving the ease of use is solved not with the help of air ducts, as in the prototype, but by using a different cooling principle. Typically, servers use longitudinal placement of video cards in the case, not isolated from each other. In the proposed solution, video cards are arranged horizontally and their own fans are directed inside the box, from which hot air generated during their operation is taken, or air, on the contrary, is pushed out through the radiators of these video cards, thereby also cooling them.

В зависимости от расположения корпусных вентиляторов, работа устройства и функциональное назначение пространства камеры корпуса меняется следующим образом: при работе расположении корпусных вентиляторов в боковой стенке корпуса они работают на выдув, в пространстве внутренней камеры корпуса собирается горячий воздух от нагревающихся элементов изделий микроэлектроники и удаляется в атмосферу; при расположении корпусных вентиляторов внутри корпуса с боковой стороны совокупности видеокарт они работают на вдув, в камеру подается холодный воздух, который нагревается, проходя через нагревающиеся элементы изделий микроэлектроники, и удаляется из карт пассивным образом.Depending on the location of the case fans, the operation of the device and the functional purpose of the case chamber space changes as follows: when the case fans are located in the side wall of the case, they work for blowing out; ; when case fans are located inside the case on the side of the combination of video cards, they work for blowing, cold air is supplied to the chamber, which heats up, passing through the heating elements of microelectronics products, and is removed from the cards in a passive way.

В процессе решения технической задачи за счет простоты монтажа и эксплуатации заявляемого устройства одновременно решается сразу нескольких дополнительных утилитарных задач: In the process of solving a technical problem due to the ease of installation and operation of the proposed device, several additional utilitarian tasks are simultaneously solved at once:

с помощью разворота корпусных вентиляторов охлаждение может происходить как при выдуве воздуха из корпуса, так и развернув вентиляторы, можно продувать видеокарты напором воздуха, причем напор воздуха проходит через радиатор, находящийся за вентилятором видеокарт; by turning the case fans, cooling can occur both when air is blown out of the case, and by turning the fans, you can blow through the video cards with air pressure, and the air pressure passes through the radiator located behind the fan of the video cards;

достижение возможности энергосбережения за счет регулирования вращения скорости вентиляторов в зависимости от температуры окружающей среды;achieving the possibility of energy saving by controlling the rotation of the fan speed depending on the ambient temperature;

собственные вентиляторы на видеокартах могут не использоваться при благоприятных температурных условиях при работе корпусных вентиляторов на вдув, и принудительно отключаются при работе корпусных вентиляторов на выдув, что также создает возможности энергосбережения.Own fans on video cards may not be used under favorable temperature conditions when case fans are blowing in, and are forcibly turned off when case fans are blowing out, which also creates opportunities for energy saving.

Такие технические результаты в прототипе не достигнуты. Перечисленные дополнительные технические задачи решаются с помощью применения удобных в применении, удешевленных в производстве деталей заявляемого устройства.Such technical results in the prototype are not achieved. The listed additional technical problems are solved by using easy-to-use, cheaper to manufacture parts of the proposed device.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что устройство для охлаждения изделий микроэлектроники включает корпус, устройства подачи воздуха и движители воздуха, причем корпус выполнен прямоугольным с разделением потоков холодного и горячего коридора, посредством внутреннего пространства камеры корпуса для сбора горячего воздуха от нагревающихся элементов изделий микроэлектроники и движителей воздуха в виде корпусных вентиляторов, встроенных в боковую стенку корпуса при работе на выдув, и подачи холодного воздуха извне в пространство камеры с помощью корпусных вентиляторов, встроенных внутрь корпуса в его центральной части при работе на вдув, причем в корпусе размещены материнская плата с процессором, устройство накопления и обработки данных, блоки питания и разводка проводов к видеокартам, причем видеокарты располагаются горизонтально и их собственные вентиляторы направлены внутрь пространства камеры корпуса для сбора горячего воздуха/подачи холодного воздуха в зависимости от места установки корпусных вентиляторов, при этом в корпусе дополнительно размещено устройство регулирования потока воздуха на вентиляторах, размещенных в боковой стенке корпуса, в зависимости от температуры окружающей среды. В корпусе в зависимости от числа видеокарт установлены корпусные вентиляторы, на каждую пару видеокарт по одному вентилятору. Например, в случае четырех, шести или восьми видеокарт, будут установлены два, три или четыре, соответственно, корпусных вентилятора.The essence of the proposed technical solution is that the device for cooling microelectronic products includes a housing, air supply devices and air movers, and the housing is made rectangular with separation of the flows of the cold and hot aisle, through the internal space of the housing chamber for collecting hot air from the heating elements of microelectronics products and air movers in the form of case fans built into the side wall of the case when blowing, and supplying cold air from the outside into the chamber space using case fans built into the case in its central part when blowing, and the case houses a motherboard with processor, data storage and processing device, power supplies and wiring to video cards, moreover, video cards are located horizontally and their own fans are directed inside the housing chamber space for collecting hot air / supplying cold air, depending distance from the place of installation of case fans, while in the case there is an additional device for controlling the air flow on the fans located in the side wall of the case, depending on the ambient temperature. Depending on the number of video cards, case fans are installed in the case, there is one fan for each pair of video cards. For example, in the case of four, six or eight video cards, two, three or four, respectively, case fans will be installed.

Применение вышеуказанной комплектации корпуса с размещенными в нем микроэлектронными приборами и устройствами вентиляции дает возможность облегчить и ускорить процесс охлаждения, а также улучшить характеристики охлаждаемых устройств и увеличить длительность их бесперебойной работы. Преимуществом заявляемого технического решения является универсальность комплектации корпуса, возможность размещения необходимого количества видеокарт при сохранении стабильности работы, а также возможность регулировки вентиляции входящих в устройство электронных компонентов в соответствии с конкретной решаемой задачей.The use of the above configuration of the case with microelectronic devices and ventilation devices placed in it makes it possible to facilitate and speed up the cooling process, as well as improve the characteristics of the cooled devices and increase the duration of their uninterrupted operation. The advantage of the proposed technical solution is the versatility of the package configuration, the ability to accommodate the required number of video cards while maintaining stability, as well as the ability to adjust the ventilation of the electronic components included in the device in accordance with the specific task being solved.

Корпус для вычислительного устройства прямоугольной формы, со специальным отсеком (камерой) для сбора горячего воздуха, поступающего в камеру от нагревающихся элементов вычислительных устройств (четырех, шести или восьми видеокарт) и удаления этого горячего воздуха с помощью корпусных вентиляторов при их расположении на боковой стенке и работе на выдув (два, три или четыре соответственно числу видеокарт). Корпус для вычислительного устройства прямоугольной формы, со специальным отсеком (камерой) для подачи холодного воздуха, поступающего в камеру извне от корпусных вентиляторов, расположенных в центральной стенке и работающих на вдув, проходящего через нагревающиеся элементы вычислительных устройств (четырех, шести или восьми видеокарт) и удаления горячего воздуха пассивным образом.Case for a computing device of a rectangular shape, with a special compartment (chamber) for collecting hot air entering the chamber from the heating elements of computing devices (four, six or eight video cards) and removing this hot air using case fans when they are located on the side wall and blowing work (two, three or four, respectively, to the number of video cards). A case for a computing device of a rectangular shape, with a special compartment (chamber) for supplying cold air entering the chamber from the outside from case fans located in the central wall and working for blowing, passing through the heating elements of computing devices (four, six or eight video cards) and removing hot air in a passive manner.

Вычислительные устройства (видеокарты) расположены в два ряда друг к другу и находятся на границе между холодным и горячим коридорами. В заявляемом корпусе при работе корпусных вентиляторов на выдув применяется система изоляции горячего коридора HACS (Hot Aisle Containment System), применяемая при построении ЦОД, когда изолируется горячий коридор, а все остальное пространство служит для подачи холодного воздуха, причем корпус не требует установки дополнительных систем вентиляции. При работе корпусных вентиляторов на вдув применяется система изоляции холодного коридора СACS (Cold Aisle Containment System), применяемая при построении ЦОД, когда изолируется холодный коридор, а все остальное пространство является большим вентиляционным каналом горячего воздуха, причем в таком варианте корпус также не требует установки дополнительных систем вентиляции.Computing devices (video cards) are located in two rows to each other and are located on the border between the cold and hot corridors. In the claimed case, when the case fans are blown out, the HACS (Hot Aisle Containment System) hot aisle isolation system is used, which is used when building a data center, when the hot aisle is isolated, and the rest of the space is used to supply cold air, and the case does not require the installation of additional ventilation systems . When case fans are blown in, the CACS (Cold Aisle Containment System) cold aisle isolation system is used, which is used when building a data center, when a cold aisle is isolated, and the rest of the space is a large hot air ventilation duct, and in this embodiment, the case also does not require the installation of additional ventilation systems.

Таким образом, достигается снижение температуры нагревания чипа процессора видеокарты, оперативной памяти видеокарты, цепей питания на 10-15°С. Тем самым повышается стабильность работы оборудования по сравнению с работой штатных систем охлаждения.Thus, a reduction in the heating temperature of the video card processor chip, video card RAM, and power circuits by 10-15°C is achieved. This increases the stability of the equipment in comparison with the operation of regular cooling systems.

Заявляемое техническое решение проиллюстрировано чертежами:The claimed technical solution is illustrated by drawings:

Фиг. 1. Конструкция устройства для охлаждения изделий микроэлектроники на выдув в двух проекциях при расположении корпусных вентиляторов в боковой стенке корпуса, где:Fig. 1. The design of the device for cooling microelectronics products by blowing in two projections with case fans located in the side wall of the case, where:

1 - видеокарта; 1 - video card;

2 - вентилятор;2 - fan;

3 - блок питания;3 - power supply;

4 - камера горячего коридора.4 - hot aisle chamber.

Фиг. 2. Схема прохождения воздушных потоков в корпусе на выдув, в двух проекциях.Fig. 2. Scheme of the passage of air flows in the body for blowing, in two projections.

Фиг. 3. Конструкция устройства для охлаждения изделий микроэлектроники на вдув в двух проекциях при расположении корпусных вентиляторов внутри корпуса с боковой стороны совокупности видеокарт, где:Fig. Fig. 3. The design of the device for cooling microelectronics products for blowing in two projections with the location of case fans inside the case on the side of the combination of video cards, where:

1 - видеокарта; 1 - video card;

2 - вентилятор;2 - fan;

3 - блок питания;3 - power supply;

4 - камера горячего коридора.4 - hot aisle chamber.

Фиг. 4 - Схема прохождения воздушных потоков в корпусе на вдув, в двух проекциях.Fig. 4 - Scheme of the passage of air flows in the housing for blowing, in two projections.

На чертежах фиг. 1-2 для удобства иллюстрации показан вариант без закрывающих крышек корпуса.In the drawings of FIG. 1-2, for ease of illustration, shows a variant without housing covers.

Конструкция устройства для охлаждения изделий микроэлектроники (фиг.1) состоит из тела корпуса, в котором расположены: вентиляторы 2, откачивающие или подающие воздух; видеокарты 1, расположенные собственными вентиляторами каждой видеокарты вниз в приемное устройство - корпус; материнская плата с процессором на ней; блок питания 3; разводка проводов к видеокартам 1. Также в этом корпусе дополнительно находится устройство сбора и обрабоки данных, а также устройство, которое в зависимости от температуры окружающей среды способно регулировать поток воздуха на вентиляторах, вследствие чего каждый вентилятор может крутиться как медленно, так и на максимальной скорости вращения. The design of the device for cooling products of microelectronics (figure 1) consists of a housing body, in which are located: fans 2, pumping out or supplying air; video cards 1, located with their own fans of each video card down into the receiving device - the case; motherboard with a processor on it; power supply 3; wiring for video cards 1. Also in this case there is an additional device for collecting and processing data, as well as a device that, depending on the ambient temperature, is able to regulate the air flow on the fans, as a result of which each fan can spin both slowly and at maximum speed rotation.

Схема прохождения воздушных потоков в корпусе, в двух проекциях показана на эскизах фиг.2 и 4, при работе соответственно, на выдув и на вдув воздуха. Схемы фиг. 2 и 4 иллюстрируют работу устройства в динамике в отношении расположения горячего и холодного коридоров при работе на выдув и на вдув. Пространство горячего коридора 4 показано на схемах фиг. 2 и 4 красными стрелками, холодный коридор обозначен синими стрелками.The scheme of the passage of air flows in the housing, in two projections, is shown in the sketches of Fig.2 and 4, when working, respectively, for blowing and blowing air. Diagrams of Fig. 2 and 4 illustrate the operation of the device in dynamics in relation to the location of the hot and cold aisles during operation for blowing and blowing. The space of the hot aisle 4 is shown in the diagrams of FIG. 2 and 4 with red arrows, the cold aisle is marked with blue arrows.

Работа устройства в динамике описана для случая работы на выдув.The operation of the device in dynamics is described for the case of blowing operation.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The claimed device works as follows.

Внутри корпуса на площадках лежат видеокарты 1, охлаждение достигается тем, что вентиляторы 2 вытягивают от них воздух. Воздух из окружающей среды попадает вовнутрь корпуса сквозь ребра и технологические отверстия в видеокартах, охлаждает собой эти видеокарты 1 потоком воздуха, который создают вентиляторы 2. Собственные вентиляторы на видеокартах в данном случае принудительно отключаются, их в некоторых случаях вообще снимают, что является еще одним преимуществом заявляемого размещения устройства. Поскольку в этом же корпусе может находиться устройство (на чертеже не показано), которое в зависимости от температуры окружающей среды регулирует поток воздуха на вентиляторах 2, встроенных в стенку корпуса, каждый вентилятор 2 может крутиться как медленно, так и на максимальной скорости вращения. Причем в этом случае регуляция вращения вентиляторов 2 зависит не только от температуры окружающего воздуха, но также от температуры самих видеокарт 1 - если они сильнее греются, поток воздуха подают сильнее.Inside the case, video cards 1 lie on the platforms, cooling is achieved by the fact that fans 2 draw air from them. Air from the environment enters the case through the fins and technological holes in the video cards, cools these video cards 1 with the air flow created by the fans 2. Own fans on the video cards in this case are forcibly turned off, in some cases they are removed altogether, which is another advantage the claimed placement of the device. Since in the same case there may be a device (not shown in the drawing), which, depending on the ambient temperature, regulates the air flow on the fans 2 built into the case wall, each fan 2 can spin both slowly and at maximum speed. Moreover, in this case, the regulation of the rotation of fans 2 depends not only on the ambient temperature, but also on the temperature of the video cards 1 themselves - if they heat up more, the air flow is supplied more strongly.

По сравнению с известными, заявляемая конструкция устройства для охлаждения изделий микроэлектроники обладает универсальностью. Область применения заявляемой конструкции за счет компактности и простоты как изготовления, так и эксплуатации, значительно шире, чем у известных аналогов. Заявляемая конструкция позволяет комплексно решать вопросы охлаждения изделий микроэлектроники. Compared with the known, the proposed design of the device for cooling microelectronics products has versatility. The scope of the claimed design due to the compactness and ease of both manufacture and operation is much wider than that of known analogues. The inventive design makes it possible to comprehensively solve the problems of cooling microelectronic products.

Возможность многократного воспроизведения заявляемой конструкции проистекает из способа ее промышленной комплектации, что позволяет воспроизводить заявляемое устройство для охлаждения изделий микроэлектроники в промышленных масштабах. The possibility of multiple reproduction of the claimed design results from the method of its industrial configuration, which allows you to reproduce the claimed device for cooling microelectronic products on an industrial scale.

Подобное сочетание универсальности, достижения возможности многократного воспроизведения с относительной простотой изготовления в прототипе не достигнуто. Such a combination of versatility, achievement of the possibility of multiple reproduction with relative ease of manufacture in the prototype is not achieved.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «промышленная применимость».Based on the foregoing, we can conclude that the proposed technical solution meets the criteria of "novelty" and "industrial applicability".

Claims (2)

1. Устройство для охлаждения изделий микроэлектроники, включающее корпус с материнской платой, блоком питания и разводкой проводов к видеокартам, а также движители воздуха, отличающееся тем, что корпус выполнен прямоугольным для сбора горячего воздуха от нагревающихся элементов изделий микроэлектроники с разделением потоков холодного и горячего коридора посредством внутреннего пространства камеры корпуса и движителей воздуха в виде корпусных вентиляторов, причем видеокарты располагаются горизонтально, из пространства корпуса забирается горячий воздух, при этом в корпусе дополнительно размещено устройство регулирования потока воздуха на корпусных вентиляторах, в зависимости от температуры окружающей среды.1. A device for cooling microelectronics products, including a case with a motherboard, a power supply and wiring to video cards, as well as air movers, characterized in that the case is made rectangular to collect hot air from heating elements of microelectronics products with separation of cold and hot aisle flows by means of the internal space of the case chamber and air movers in the form of case fans, with video cards arranged horizontally, hot air is taken from the case space, while the case additionally houses an air flow control device on the case fans, depending on the ambient temperature. 2. Устройство для охлаждения изделий микроэлектроники по п.1, отличающееся тем, что в корпусе установлены корпусные вентиляторы в зависимости от числа видеокарт, на каждую пару видеокарт по одному вентилятору.2. A device for cooling microelectronic products according to claim 1, characterized in that case fans are installed in the case depending on the number of video cards, one fan for each pair of video cards.
RU2020143988U 2020-12-30 2020-12-30 Device for cooling microelectronics products RU209985U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143988U RU209985U1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Device for cooling microelectronics products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143988U RU209985U1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Device for cooling microelectronics products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU209985U1 true RU209985U1 (en) 2022-03-24

Family

ID=80820614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143988U RU209985U1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Device for cooling microelectronics products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU209985U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095723A1 (en) * 2002-11-15 2004-05-20 Enlight Corporation Internal heat sink construction for CPU cabinet
US20080113603A1 (en) * 2006-10-19 2008-05-15 Atallah Jean G Computer system cooling system
US20120290748A1 (en) * 2010-02-01 2012-11-15 Thomson Licensing Apparatus and method for transforming a consumer device enclosure
US20140204527A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Celestica Technology Consultancy (Shanghai) Co., Ltd. Air guide unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095723A1 (en) * 2002-11-15 2004-05-20 Enlight Corporation Internal heat sink construction for CPU cabinet
US20080113603A1 (en) * 2006-10-19 2008-05-15 Atallah Jean G Computer system cooling system
US20120290748A1 (en) * 2010-02-01 2012-11-15 Thomson Licensing Apparatus and method for transforming a consumer device enclosure
US20140204527A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Celestica Technology Consultancy (Shanghai) Co., Ltd. Air guide unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8636565B2 (en) Data center air circulation
US11297737B2 (en) Targeted cooling for datacenters
US7791882B2 (en) Energy efficient apparatus and method for cooling an electronics rack
US9158345B1 (en) Managing computer performance
US7286351B2 (en) Apparatus and method for facilitating cooling of an electronics rack employing a closed loop heat exchange system
US9760098B1 (en) Cooling a data center
EP2496890B1 (en) Data center cooling
US8427830B2 (en) Cooling system
US8635881B2 (en) Data center with low power usage effectiveness
US9414519B2 (en) Dehumidifying cooling apparatus and method for an electronics rack
US6628520B2 (en) Method, apparatus, and system for cooling electronic components
US8462496B2 (en) System and method for a modular fluid handling system with modes in a modular data center
US20100147490A1 (en) Apparatus and method for providing in situ cooling of computer data centers during service calls
EP2673683B1 (en) System and method for a modular fluid handling system with modes in a modular data center
JP2012510145A (en) Method and sensor configuration for adjusting cooling air in equipment cabinet
SE505272C2 (en) Cooling system for telecommunications equipment
JP2007507090A (en) Equipment and network cabinet cooling system, and equipment and network cabinet cooling method
RU209985U1 (en) Device for cooling microelectronics products
JP2013142522A (en) Modular sensible heat processing device and air conditioning system
CN109757085A (en) Tapered gradual-enlargement type forced air cooling system
JP5541107B2 (en) Air conditioning system
CN201388355Y (en) Heat dissipating device and electronic part module box and machine room with heat dissipating devices
JP6374254B2 (en) Air conditioning system, program, control method, and recording medium
Heydari Thermal Management of Electronic Equipment Using Closed and Open Loop Cooling Systems