CN113347850A - 风扇模块、系统及配置方法 - Google Patents
风扇模块、系统及配置方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113347850A CN113347850A CN202011549311.5A CN202011549311A CN113347850A CN 113347850 A CN113347850 A CN 113347850A CN 202011549311 A CN202011549311 A CN 202011549311A CN 113347850 A CN113347850 A CN 113347850A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fan
- module
- air channel
- compartment
- transverse
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 35
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 26
- 238000013461 design Methods 0.000 description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by changing flow path between different stages or between a plurality of compressors; Load distribution between compressors
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
- H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
- H05K7/20145—Means for directing air flow, e.g. ducts, deflectors, plenum or guides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
- F04D25/166—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows using fans
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/403—Casings; Connections of working fluid especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
- H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
- H05K7/20172—Fan mounting or fan specifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
- H05K7/20209—Thermal management, e.g. fan control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
公开了一种风扇模块、系统及配置方法。风扇模块包括具有模块入口和模块出口的模块壳体。风扇隔室矩阵被定位在壳体内,以使空气在模块入口和模块出口之间移动。风扇隔室矩阵包括M×N矩阵的风扇隔室,每个风扇隔室具有上游侧和下游侧。纵向空气通道被定位在每对风扇列之间,以及横向空气通道被定位在每对风扇行之间,横向空气通道流通地耦接到该横向空气通道定位于其间的风扇隔室。控制室被定位在至少一个纵向空气通道和横向空气通道的每个汇合处,控制室包括一个或多个阀以控制纵向空气通道和横向空气通道之间的空气流。风扇被定位在每个风扇隔室中。
Description
技术领域
公开的实施例大体涉及电子设备的冷却,并且特别地但不排他地,涉及用于冷却电子设备的通用风扇系统和配置方法。
背景技术
现代电子设备通常与其自身的对应的冷却设备封装在一起。例如,在服务器或其它IT设备中,电子组件都在壳体中,而诸如风扇和其它冷却组件的冷却设备在壳体的一端。冷却设备通常是非常高度定制的,并且高度特定于电子组件在壳体内的特定物理布置,这意味着这些冷却系统仅能够满足冷却要求,并且仅能够针对它们被设计用于的特定硬件而被优化。在这些高度特定的冷却系统中,冷却设计必须与其对应的电子设备的设计非常紧密地交织。即使壳体内的电子组件的微小改变或壳体内的组件的位置的改变,也可能需要冷却系统的大量的重新设计以提供充分的冷却。这至少部分地解释了为什么不同类型的服务器通常使用不同类型的空气冷却设计来实现。
大量的冷却设计和重新设计工作在诸如为数据中心(数据中心具有非常大量的诸如服务器的相同的系统)设计的设备的应用中不太成问题,因为随着系统的数量的增加,大量的设计工作的成本可以分摊在许多单元上。但是在更加可定制的系统中,或者在以少量制造或具有独特功能的系统中,所需的大量工作导致缺乏灵活性、研发工作量和成本、用于优化的最小空间等。
发明内容
本申请公开了一种风扇模块、系统及方法。
根据本申请的实施例的第一方面,提供一种风扇模块,包括:模块壳体,所述模块壳体具有模块入口和模块出口;风扇隔室矩阵,所述风扇隔室矩阵被定位在所述壳体内以使空气在所述模块入口与所述模块出口之间移动,所述风扇隔室矩阵包括:M×N矩阵的风扇隔室,M是风扇行的数量,N是风扇列的数量,每个风扇隔室具有上游侧、下游侧和阀,所述阀用于控制通过所述上游侧、所述下游侧、或所述上游侧和所述下游侧两者的流动;纵向空气通道,所述纵向空气通道被定位在每对风扇列之间;横向空气通道,所述横向空气通道被定位在每对风扇行之间,所述横向空气通道流通地耦接到所述横向空气通道被定位在其间的风扇隔室;以及控制室,所述控制室被定位在至少一个纵向空气通道和横向空气通道的每个汇合处,所述控制室包括一个或多个阀以控制所述纵向空气通道与所述横向空气通道之间的气流;以及风扇,所述风扇被定位在每个风扇隔室中。
根据本申请的实施例的第二方面,提供一种系统,包括:隔室,所述隔室在其中具有至少一个发热电子组件;根据本申请的实施例的第一方面的风扇模块,所述风扇模块流通地耦接到所述隔室的内部。
根据本申请的实施例的第三方面,提供一种方法,包括:将风扇模块耦接到其中具有至少一个发热电子组件的隔室,所述风扇模块包括:模块壳体,所述模块壳体具有模块入口和模块出口;风扇隔室矩阵,所述风扇隔室矩阵被定位在所述壳体内以使空气在所述模块入口与所述模块出口之间移动,所述风扇隔室矩阵包括:M×N矩阵的风扇隔室,M是风扇行的数量,N是风扇列的数量,每个风扇隔室具有上游侧、下游侧和阀,所述阀用于控制通过所述上游侧、所述下游侧、或所述上游侧和所述下游侧两者的流动;纵向空气通道,所述纵向空气通道被定位在每对风扇列之间;横向空气通道,所述横向空气通道被定位在每对风扇行之间,所述横向空气通道流通地耦接到所述横向空气通道被定位在其间的风扇隔室;以及控制室,所述控制室被定位在纵向空气通道和横向空气通道的每个汇合处,所述控制室包括一个或多个阀以控制所述纵向空气通道与所述横向空气通道之间的气流;以及风扇,所述风扇被定位在每个风扇隔室中;使所述风扇模块适于冷却所述隔室内的所述一个或多个发热组件。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施例,其中除非另外指明,否则在各种视图中相同的附图标记指代相同的部分。
图1A是风扇模块的实施例的横截面视图。
图1B是用于诸如图1A所示的风扇模块的百叶窗的实施例的正视图。
图2A-2D是风扇模块的实施例的横截面图,示出可以实施的操作模式的不同的实施例。
图3A-3B是包括耦接到风扇模块的电子器件隔室的装配的实施例的示意图。
图4是用于使风扇模块的操作适应于其附接的电子器件隔室的配置的过程的实施例的流程图。
具体实施方式
描述了用于通用风扇模块的装置和系统以及配置用于冷却电子设备的模块的方法的实施例。描述了具体细节以提供对实施例的理解,但是相关领域的技术人员将认识到,可以在没有一个或多个描述的细节的情况下或者使用其他方法、组件、材料等来实践本发明。在一些情况下,没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作,但是它们仍然包含在本发明的范围内。
在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着描述的特征、结构或特性可以被包括在至少一个描述的实施例中,使得“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不必全部指代相同的实施例。此外,特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
公开的实施例提供了一种用于电子器件封装的风扇系统设计和配置方法,电子器件封装包括边缘计算服务器、边缘计算封装和云服务器。通用风扇系统设计的所述实施例可以用于许多不同的硬件系统。使用公开的通用风扇系统设计,可以显著地减少针对新硬件的热系统设计的额外的研发工作。这提高了产品开发效率和成本。描述的实施例公开了一种灵活的设计,其中冷却解决方案与其冷却的硬件完全分离。解决方案不仅使得冷却硬件能够与电子器件分离,而且还使得电子系统能够与其冷却系统分离,从而显著地提高设计效率。描述的风扇系统的实施例可以容易地适应不同的设计因素和场景;非均匀温度要求和场景;非均匀系统阻力场景;以及冷却系统冗余、系统服务可用性和可管理性。
图1示出风扇模块100的实施例。风扇模块100包括壳体102,壳体102具有入口侧、出口侧、沿着纵向的尺寸H和沿着横向的尺寸W。空气从入口侧流经风扇模块100到出口侧,使得出口侧在入口侧的下游,并且因此,入口侧在出口侧的上游。
M×N矩阵的风扇隔室104被定位在壳体102内,其中M是风扇行的数量,N是风扇列的数量。在所示的实施例中,M=N=2,使得存在四个风扇隔室104a-104d布置在两个风扇行和两个风扇列中:隔室104a和104b形成第一风扇行,隔室104c和104d形成第二风扇行,而隔室104a和104c形成第一风扇列,隔室104b和104d形成第二风扇列。在具有较大或较小M和N值的实施例中,矩阵中的风扇隔室104的数量可以不同于所示的数量。在所示的实施例中,行数和列数相等(即M=N),但是在其它实施例中,不需要相等数量的行和列(即M≠N,在不同的实施例中M≠N可以意味着M<N或M>N)。
纵向(即,纵向延伸的)空气通道108定位在每对风扇列之间,并且从壳体102的入口侧朝向壳体102的出口侧延伸壳体的纵向尺寸H的至少一部分。在所示的实施例中,纵向空气通道108流通地耦接到入口侧,并且从入口侧大致延伸到第一风扇行的下游范围。如本文所用,术语“流通地耦接”是指以流体可直接或间接交换的方式耦接。因此,如果两个元件流通地耦接,则流体可以在它们之间的任一方向上直接或间接地(即,通过插入它们之间的另一元件)交换。横向(即,横向延伸的)空气通道110定位在每对风扇行之间,并且延伸跨壳体102的整个横向尺寸W。在所示的M=N=2的实施例中,存在一个纵向空气通道和一个横向空气通道。但是在具有其它M和N值的实施例中,纵向和横向空气通道的数量可以与所示的不同,并且纵向空气通道的数量不需要与横向空气通道的数量相同。
控制室112定位在每个纵向空气通道108和横向空气通道110的汇合处-即,在每个纵向通道108与每个横向通道110相交处存在控制室112。控制室112流通地耦接到纵向空气通道和横向空气通道两者,并且控制纵向空气通道和横向空气通道之间的气流。所示实施例仅具有一个纵向空气通道108和一个横向空气通道110,使得仅存在一个控制室112。但是具有不同数量的纵向和横向空气通道的其它实施例将具有不同数量的控制室。
控制室112包括阀126,阀126打开和关闭以允许或阻止空气从纵向空气通道108的位于控制室上游(即,更靠近入口侧)的部分流入控制室,但其它实施例可省略阀126。控制室112还包括一对阀114,一对阀114可打开和关闭以允许或防止空气从控制室112流入横向空气通道110的一个或两个支路110L和110R。在一个实施例中,阀114和126可以是可移动的百叶窗,百叶窗可以打开以允许气流通过或关闭以阻止气流通过,但是在其它实施例中,它们可以是其它类型的阀,诸如可移动的挡板。在控制器118与所示不同地定位,使得纵向空气通道108的部分在控制室下游(即,在控制室112和出口侧之间)的实施例中,控制室可包括额外的空气阀126以允许或阻止空气流入纵向空气通道108的下游部分。
每个风扇隔室104具有定位在其中的对应的风扇106:风扇隔室104a具有风扇106a,风扇隔室104b具有风扇106b等。在一个实施例中,所有风扇106是相同的,但是在其它实施例中它们不必相同。定位在壳体102的入口侧处的风扇隔室104流通地耦接到入口侧上的空气入口124和横向空气通道110。因此,隔室104c的上游侧流通地耦接到入口124,它的下游侧流通地耦接到横向空气通道110的支路110L,而风扇隔室104d的上游侧流通地耦接到入口124,它的下游侧流通地耦接到横向空气通道110的支路110R。在一些实施例中,入口124可以包括一个或多个阀,以控制从模块100的入口侧进入第二行隔室104c和104d以及纵向空气通道108的气流。在一个实施例中,124可以是完全打开的入口。类似地,定位在壳体102出口侧处的风扇隔室104流通地耦接到出口侧上的百叶窗116和横向空气通道110。因此,隔室104a的下游侧流通地耦接到百叶窗116,而其上游侧流通地耦接到横向空气通道110的支路110L,而风扇隔室104b的下游侧流通地耦接到百叶窗116,而其上游侧流通地耦接到横向空气通道110的支路110R。在具有多于两行的风扇隔室的风扇模块100的实施例中,一些风扇隔室将使其上游侧和下游侧都流通地耦接到横向空气通道。
每个风扇隔室104还包括对应的阀105,其可用于控制风扇隔室和横向空气通道之间的空气的交换。在所示的实施例中,风扇隔室104a具有阀105a,风扇隔室104b具有阀105b等。在一些实施例中,阀105可以是风扇隔室104或横向通道110的设计的部分。例如,阀105b可以被认为是隔室104b或横向空气通道110R的设计的部分,或者是整个壳体102的部分。在一个实施例中,阀105可以是可移动的百叶窗,百叶窗可以打开以允许流动或关闭以阻止流动,但是在其他实施例中,它们可以是其他类型的阀,诸如可移动的挡板。
控制器118定位在壳体102内,以控制模块100内的阀的操作,从而控制通过模块的气流。在一个实施例中,控制器118可以包括处理器、存储器、通信接口和通常与控制器相关联的其他这样的组件。控制器118通信地耦接到阀105a-105d、114和126的驱动机构,使得控制器118可以打开和关闭这些阀。控制器118还耦接到风扇106,使得控制器118可以控制它们的速度,从而控制它们的排出压力和流率。通过其通信接口,控制器118还可以通信地耦接到风扇模块100外部的传感器,使得控制器可以配置模块的气流并且提供闭环控制。例如,在一个实施例中,控制器118可以耦接到模块100可以附接的电子器件隔室内的一个或多个温度传感器(例如,见图3A-3B)。在所示的实施例中,控制器118定位在壳体102内,但是在其它实施例中,控制器可以定位在壳体的外部,例如在形成或附接到壳体102外部的隔室中。
一套百叶窗116可定位在壳体102的出口侧上以控制通过模块100的出口侧离开的流动。在一个实施例中,百叶窗116可以包括板条,板条打开和关闭,从而允许或管理来自模块100的出口侧的全部或部分的流动。在另一实施例中,百叶窗116可以包括改变从出口侧排出的气流的方向的一个或多个叶片。百叶窗116的实施例将在下面结合图1B进一步讨论。
图1B示出可与风扇模块100一起使用的一套百叶窗116的实施例。百叶窗116包括框架130,一个或多个百叶板132定位在框架内。百叶窗116的示出的实施例包括四个百叶板132,但是其他实施例可以包括比所示更多或更少的百叶板。在一些实施例中,每个百叶板132可以与风扇模块100中的风扇列对齐,使得风扇列和百叶板之间存在一一对应关系,但是其他实施例不需要列与板对齐或一一对应关系。
框架130被设计以套在在壳体102的出口端上方,并且在一些实施例中可以包括螺钉、螺栓或其它紧固件以将百叶窗固定到壳体。在其它实施例中,框架130可被设计为使得其使用过盈配合或压配合而啮合壳体102,从而将百叶窗116固定到壳体。每个百叶板132可以包括板条,板条打开和关闭,从而允许或阻止离开模块100的出口侧的全部或部分的流动。在一些实施例中,每个百叶板中的板条可以具有可变的开口率-即,流体可以流过的面板的面积与面板的总面积的比率,或者换句话说,板条之间的面积与面板总面积的比率。在另一实施例中,面板132可以包括一个或多个叶片,叶片改变从风扇模块100的出口侧离开的气流的方向。在一个实施例中,所有百叶板132都是相同的,但是在其他实施例中,所有百叶板132不必都是相同的。
图2A-2D示出风扇模块100的不同的操作模式的实施例。图2A示出第一操作模式,其中两个风扇列中的风扇106串行操作。在此实施例中,控制室112的阀被设置为防止气流从纵向空气通道108或横向空气通道110流入或流出控制室112。风扇隔室104中的每个中的阀105被设置为允许从第二行风扇隔室104c通过横向通道110L进入第一行风扇隔室104a的流动,并且允许从第二行风扇隔室104d通过横向通道110R进入第一行风扇隔室104b的流动。结果是两对风扇106串行操作以创建通过第一和第二风扇列的气流。
图2B示出第二操作模式,其中第一风扇列中的风扇106串行操作而第一风扇行中的风扇并行操作。在此实施例中,控制室112的阀126被设置为允许气流从纵向空气通道108进入控制室112。阀114被设置为允许从控制室112进入横向空气通道110的右支路110R的流动,同时阻止进入左支路110L的流动。每个风扇隔室104中的阀105被设置为允许从第二行风扇隔室104c通过横向通道110L进入第一行风扇隔室104a的流动,同时阻止从第二行风扇隔室104d通过横向通道110R进入第一行风扇隔室104b的流动。结果是一对风扇106a和106c串行操作,以通过抽吸空气通过纵向空气通道108和横向空气通道的支路110R,创建通过第一风扇列、单个第二列风扇106b而绕过另一个第二列风扇106d的气流。换句话说,这允许第一风扇列中的风扇串行操作,同时使第一风扇行中的风扇并行操作。这给予系统最大的排出压力以及流率。
图2C示出第三操作模式,其中一个风扇列中的风扇106串行操作,而一个风扇列中的风扇并行操作。在此实施例中,控制室112的阀126被设置为允许气流从纵向空气通道108进入控制室112。阀114被设置为允许从控制室112进入横向空气通道110的左支路110L的流动,同时阻止进入右支路110R的流动。风扇隔室104c和104d中的阀105c和105d被设置为阻止从第二行风扇隔室104c通过横向空气通道110L进入第二行风扇隔室104a的流动,并且允许从第二行风扇隔室104d通过横向空气通道110R进入第一行风扇隔室104b的流动。结果是一对风扇106b和106d串行操作,以通过抽吸空气通过纵向空气通道108和横向空气通道的支路110L,创建通过第二风扇列、单个第一列风扇106a而绕过另一个第一列风扇106c的气流。换句话说,这允许第二列中的风扇串行操作,同时使第一行中的风扇并行操作。
图2D示出第四操作模式,其中第一风扇行中的风扇106并行操作。在此实施例中,控制室112的阀126被设置为允许气流从纵向空气通道108进入控制室。阀114被设置为允许从控制室112进入横向空气通道110的左支路110L和右支路110R的流动。风扇隔室104c和104d中的阀105c和105d被设置为阻止从这些风扇隔室进入横向空气通道110的流动,而阀105a和105d被设置为允许从横向空气通道110进入隔室104a和104d的流动。风扇106c和106d被关闭。结果是第一风扇行中的一对风扇106a和106b并行操作,以通过抽吸空气通过纵向空气通道108和通过横向空气通道的两个支路110L和110R来创建气流。换句话说,此第四运行模式允许第一风扇行中的风扇并行操作,同时绕过第二风扇行中的风扇。
图3A-3B示出包括风扇模块诸如风扇模块100的装配的实施例。图3A示出装配300,其中风扇模块100附接到电子器件隔室302的壳体304,使得其流通地耦接到外壳的内部。电子器件隔室302包括壳体304,在壳体304内存在一个或多个印刷电路板(PCB)306。一个或多个印刷电路板可以是母板、刀片服务器或其它种类的IT设备。发热电子器件,诸如功率控制单元(PCU)308和处理器310,可以安装在印刷电路板306上,或者与也可以发热的许多其它电子组件(在该图中未示出)一起以其他方式存在于隔室302中。风扇模块控制器118可以耦接到风扇模块100,并且还可以耦接到位于诸如PCU 308和处理器310的重要发热组件中或附近的一个或多个温度传感器309。PCU还可用于提供用于操作冷却单元100的电力。
在工作中,首先,风扇单元100可以被配置用于通过如图4所示的过程来冷却隔室302内的发热组件的特定配置。在其被配置之后,风扇模块100操作以将冷空气通过百叶窗116吹入隔室302的内部,从而冷却内部的发热组件。在操作期间,控制器118可以监视关键的组件诸如PCU 308和处理器310的温度,并且调整风扇单元100中的风扇速度、阀设置、百叶窗设置等,以将组件温度保持在指定的限制内,从而提供闭环温度控制。由于电子器件可以以许多方式封装,所以它们中的一些可导致在相同的PCB上的显著的非均匀气流阻力。
图3B示出包括风扇模块诸如风扇模块100的装配350的另一实施例。装配350在大多数方面类似于装配300。装配300和350之间的主要区别在于流动方向:在装配300中,风扇模块100将冷空气推入到隔室302的内部。但是在装配350中,流动方向被反向,使得风扇模块100通过将热空气从外壳抽出来冷却隔室302内的发热组件。为了实现这一点,在装配350中,风扇模块100可以简单地调转方向并以其入口端附接到壳体304的方式安装到壳体304上,使得风扇模块流通地耦接到隔室的内部。在装配350中,可省略百叶窗116。
图4示出用于配置风扇模块100以冷却诸如图3A-3B所示的装配中的隔室内的发热组件的过程400的实施例。过程开始于框402。
框404-412被设计为在开始时测试风扇模块是否能够在电子器件以最大功率工作并因此散发最多的热量时为电子器件提供可接受的冷却。在框404处,过程以其最大速度开启所有风扇,以及在框406处,过程以其最大功率开启发热电子组件。在框408处,过程测量诸如处理器的关键组件的温度,以及在框410处,过程检查测量的温度是否满足设计和/或操作要求。如果在框410处,过程确定测量的温度不满足设计和/或操作要求,意味着风扇单元100缺乏用于峰值功率冷却所需的能力,则过程进行到框412(可以理解,冷却单元不满足能力要求),其中风扇单元内的风扇被升级以提高排出压力和流率,并且再次尝试过程。但是如果在框410处,过程确定测量的温度确实满足设计和/或操作要求,则过程继续进行到框414。
在框414处,过程开始降低风扇速度。在框416处,过程检查测量的组件温度是否满足设计和/或操作要求。如果在框416处,过程确定测量的温度满足设计和/或操作要求,则过程进行到框418,其中只要测量的温度低于最大设计温度,则收集组件温度数据。然后,过程返回到框414,其中继续降低风扇速度,然后再次到框416,以确定测量的温度是否满足设计和/或操作要求。如果在框416处,过程确定测量的温度不满足设计和/或操作要求,则过程已经识别最小风扇速度,并且进行到框420。
在框420处,过程选择风扇模块100的第一操作模式(例如,参见图2A-2D)。在框422处,过程操作或执行选择的模式,其中风扇以全速运行;此步骤发现隔室302内的组件配置的流动阻力。在框424处,过程检查测量的温度是否满足设计和/或操作要求。如果在框424处,过程确定针对操作模式测量的温度不满足设计和/或操作要求,则此操作模式不提供足够的冷却,以及在框426处,过程停用操作模式并在控制器中锁定操作模式。在框428处,过程检查是否存在更多的操作模式要测试。如果在框428处存在更多的操作模式,则过程进行到框430,其中它选择下一个操作模式,然后返回到框422。但是如果在框428处没有进一步的操作模式,则过程在框440结束。
如果在框424处,过程确定针对操作模式测量的温度确实满足设计和/或操作要求,则过程进行到框432,其中它收集针对当前模式的功耗和温度数据。接下来,在框434处,过程存储针对当前操作模式的风扇模块配置信息;存储的信息可以包括风扇是串行运行还是并行运行、阀的状态和位置、百叶窗(如果存在的话)的位置等。同样在框432处,或在框434处,或在框432和434之间,可以在操作模式中调整不同的风扇速度以优化功率。
在框436处,过程检查是否存在更多的操作模式要测试。如果在框436处存在更多的操作模式要测试,则过程进行到框438,其中它选择要测试的下一个操作模式,然后返回到框422。但是如果在框436处不存在更多的操作模式要测试,则过程在框440处结束。在通过过程400配置风扇模块100之后,然后,风扇模块可以使用其信息在框434处被存储的模式中的任一个开始正常操作。
除了上述实施例之外,其它实施例也是可能的。例如:
·风扇系统或风扇矩阵可以以不同的方式布置。
·风扇系统还可以布置在多个子模块中,诸如将两个系统组合成一个系统。
·内部气流路径可以基于不同的设计、类似的结果或调整气流路径而被修改。
实施例的上述描述不是穷举的,或者不是要将本发明限制为描述的形式。在此描述的本发明的具体实施例和示例是为了说明的目的,但是各种修改是可能的。
Claims (13)
1.一种风扇模块,包括:
模块壳体,所述模块壳体具有模块入口和模块出口;
风扇隔室矩阵,所述风扇隔室矩阵被定位在所述壳体内以使空气在所述模块入口与所述模块出口之间移动,所述风扇隔室矩阵包括:
M×N矩阵的风扇隔室,M是风扇行的数量,N是风扇列的数量,每个风扇隔室具有上游侧、下游侧和阀,所述阀用于控制通过所述上游侧、所述下游侧、或所述上游侧和所述下游侧两者的流动;
纵向空气通道,所述纵向空气通道被定位在每对风扇列之间;
横向空气通道,所述横向空气通道被定位在每对风扇行之间,所述横向空气通道流通地耦接到所述横向空气通道被定位在其间的风扇隔室;以及
控制室,所述控制室被定位在至少一个纵向空气通道和横向空气通道的每个汇合处,所述控制室包括一个或多个阀以控制所述纵向空气通道与所述横向空气通道之间的气流;以及
风扇,所述风扇被定位在每个风扇隔室中。
2.如权利要求1所述的风扇模块,还包括一个或多个百叶窗的集合,所述一个或多个百叶窗的集合被定位在模块出口上方,其中所述百叶窗能够控制通过模块出口离开的空气的方向、流率、或者方向和流率两者。
3.如权利要求1所述的风扇模块,其中每个控制室能够被配置为:
绕过其对应的横向通道,以及
引导气流通过其对应的纵向空气通道或阻挡气流通过其对应的纵向空气通道。
4.如权利要求1所述的风扇模块,其中每个控制室能够被配置为:
允许纵向气流进入对应的纵向空气通道的上游部分,同时阻挡气流进入所述对应的纵向空气通道的下游部分,以及
将气流从所述对应的纵向空气通道的所述上游部分沿两个横向方向引导到对应的横向空气通道中。
5.如权利要求1所述的风扇模块,其中每个控制室能够被配置为:
允许纵向气流进入对应的纵向空气通道的上游部分,同时阻挡气流进入所述对应的纵向空气通道的下游部分,以及
将气流从所述对应的纵向空气通道的上游部分沿仅一个横向方向引导到对应的横向空气通道中。
6.如权利要求1所述的风扇模块,其中每个风扇隔室具有流通地耦接到所述模块入口或横向空气通道的上游侧,以及具有流通地耦接到所述模块出口或横向空气通道的下游侧。
7.如权利要求1所述的风扇模块,其中存在多个横向空气通道,并且每个风扇隔室具有流通地耦接到所述多个横向空气通道中的分离的横向空气通道的上游侧和下游侧。
8.如权利要求1所述的风扇模块,其中每个风扇隔室包括用于控制通过其上游侧的气流的阀、用于控制通过其下游侧的气流的阀、或用于控制通过其上游侧和下游侧两者的气流的阀。
9.如权利要求6所述的风扇模块,还包括控制器,所述控制器通信地耦接到所述控制室的一个或多个阀以及每个风扇隔室的一个或多个阀。
10.一种系统,包括:
隔室,所述隔室在其中具有至少一个发热电子组件;
如权利要求1-8中任一项所述的风扇模块,所述风扇模块流通地耦接到所述隔室的内部。
11.如权利要求10所述的系统,还包括控制器,所述控制器通信地耦接到所述控制室的一个或多个阀、每个风扇隔室的一个或多个阀,以及热耦接到发热组件的至少一个温度传感器。
12.一种方法,包括:
将风扇模块耦接到其中具有至少一个发热电子组件的隔室,所述风扇模块包括:
模块壳体,所述模块壳体具有模块入口和模块出口;
风扇隔室矩阵,所述风扇隔室矩阵被定位在所述壳体内以使空气在所述模块入口与所述模块出口之间移动,所述风扇隔室矩阵包括:
M×N矩阵的风扇隔室,M是风扇行的数量,N是风扇列的数量,每个风扇隔室具有上游侧、下游侧和阀,所述阀用于控制通过所述上游侧、所述下游侧、或所述上游侧和所述下游侧两者的流动;
纵向空气通道,所述纵向空气通道被定位在每对风扇列之间;
横向空气通道,所述横向空气通道被定位在每对风扇行之间,所述横向空气通道流通地耦接到所述横向空气通道被定位在其间的风扇隔室;以及
控制室,所述控制室被定位在纵向空气通道和横向空气通道的每个汇合处,所述控制室包括一个或多个阀以控制所述纵向空气通道与所述横向空气通道之间的气流;以及
风扇,所述风扇被定位在每个风扇隔室中;
使所述风扇模块适于冷却所述隔室内的所述一个或多个发热组件。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述风扇模块具有多个操作模式并且其中使所述风扇模块适于冷却所述一个或多个发热组件包括:
以最大功率操作所述发热组件;
在每个操作模式下运行所述风扇模块,确定所述操作模式是否使所述发热组件保持在其最高温度以下,以及调整风扇速度以优化功耗;
记录成功的操作模式,所述成功的操作模式是将所述发热组件保持在其最高温度以下的操作模式;以及
在所述发热组件的正常操作期间使用一个或多个成功模式来操作所述风扇模块。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/806,793 | 2020-03-02 | ||
US16/806,793 US11236754B2 (en) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Universal fan system and configuration method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113347850A true CN113347850A (zh) | 2021-09-03 |
Family
ID=77463476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011549311.5A Pending CN113347850A (zh) | 2020-03-02 | 2020-12-24 | 风扇模块、系统及配置方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11236754B2 (zh) |
CN (1) | CN113347850A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117189649A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 永联科技(常熟)有限公司 | 一种风机矩阵控制方法及相关设备 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11675397B2 (en) * | 2020-12-07 | 2023-06-13 | Dell Products L.P. | Information handling system with airflow and acoustics vane for hard disk drive throughput |
CN114673670B (zh) * | 2020-12-24 | 2024-04-05 | 戴尔产品有限公司 | 具有纵列风扇封装的信息处理系统 |
CN115638120A (zh) * | 2021-07-19 | 2023-01-24 | 纬联电子科技(中山)有限公司 | 风扇架与包含其的电子装置 |
US11822810B2 (en) * | 2021-10-25 | 2023-11-21 | Dell Products L.P. | Removable memory device of a network switch for an information handling system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101321992A (zh) * | 2005-10-12 | 2008-12-10 | 赫尔曼努斯·格哈杜斯·玛丽亚·西尓德惠斯 | 用来加在空气调节装置中的辅助装置 |
US20120327599A1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | DICKINSON Roger | Cooling Module with Parallel Blowers |
CN103547122A (zh) * | 2012-07-16 | 2014-01-29 | 谷歌公司 | 控制数据中心气流 |
CN105318417A (zh) * | 2014-06-05 | 2016-02-10 | 刘华荣 | 全能空调系统 |
CN110290952A (zh) * | 2017-01-19 | 2019-09-27 | 到达有限公司 | 热管理单元和系统 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014041819A1 (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Gac株式会社 | 空調システム |
GB201511070D0 (en) * | 2015-06-23 | 2015-08-05 | Bripco Bvba | Data centre cooling system |
US20170097003A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Quanta Computer Inc. | Hybrid fan arrangement |
US10624241B1 (en) * | 2015-10-06 | 2020-04-14 | Amazon Technologies, Inc. | Rack mountable thermal regulation system |
US11297738B2 (en) * | 2019-10-02 | 2022-04-05 | Equinix, Inc. | Data center cooling system |
-
2020
- 2020-03-02 US US16/806,793 patent/US11236754B2/en active Active
- 2020-12-24 CN CN202011549311.5A patent/CN113347850A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101321992A (zh) * | 2005-10-12 | 2008-12-10 | 赫尔曼努斯·格哈杜斯·玛丽亚·西尓德惠斯 | 用来加在空气调节装置中的辅助装置 |
US20120327599A1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | DICKINSON Roger | Cooling Module with Parallel Blowers |
CN103547122A (zh) * | 2012-07-16 | 2014-01-29 | 谷歌公司 | 控制数据中心气流 |
CN105318417A (zh) * | 2014-06-05 | 2016-02-10 | 刘华荣 | 全能空调系统 |
CN110290952A (zh) * | 2017-01-19 | 2019-09-27 | 到达有限公司 | 热管理单元和系统 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117189649A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 永联科技(常熟)有限公司 | 一种风机矩阵控制方法及相关设备 |
CN117189649B (zh) * | 2023-11-08 | 2024-01-05 | 永联科技(常熟)有限公司 | 一种风机矩阵控制方法及相关设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210270278A1 (en) | 2021-09-02 |
US11236754B2 (en) | 2022-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11236754B2 (en) | Universal fan system and configuration method | |
EP1973393B1 (en) | Cooling system for information device | |
US8720532B2 (en) | Controllable flow resistance in a cooling apparatus | |
US7492591B1 (en) | Reversible airflow fan tray for an electronic device | |
US8141621B2 (en) | Apparatus and method for providing in situ cooling of computer data centers during service calls | |
US7551440B2 (en) | System and method for cooling an electronic component | |
CN107850355B (zh) | 具有直接膨胀冷却和泵送制冷剂节能冷却的冷却系统 | |
WO2005074345A2 (en) | Self-cooled electronic equipment enclosure with failure tolerant cooling system and method of operation | |
US20100317278A1 (en) | Cooling System for a Computer Server Cabinet in a Data Center | |
US20090097203A1 (en) | Servo damper control of airflow within an electronics chassis | |
US8817470B2 (en) | Electronic device and complex electronic device | |
US20070109744A1 (en) | Disk array apparatus | |
US7898799B2 (en) | Airflow management apparatus for computer cabinets and associated methods | |
US20070293137A1 (en) | Acoustic noise reduction using airflow management | |
EP2787801A1 (en) | Rack for electronic equipment, and information processing device | |
US7558063B2 (en) | Server with a flexible cooling scheme | |
WO2012009229A1 (en) | Proportional micro-valve with thermal feedback | |
JP6163835B2 (ja) | 冷却フィンおよび該冷却フィンを具備する電力変換装置 | |
US9462729B1 (en) | Tile assemblies faciliating failover airflow into cold air containment aisle | |
JP6049981B2 (ja) | 空調機及び空調システム | |
CN112584667A (zh) | 数据中心气流管理 | |
US10495565B2 (en) | Environmental test chamber with uniform airflow | |
US11778771B2 (en) | Airflow control louver for bidirectional airflow cooling | |
JP6673968B2 (ja) | 情報通信機器を収容した室の空調システム | |
JP6325242B2 (ja) | 情報通信機器を収容した室の空調システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |