EA026737B1 - Модуль мобильного дата-центра с эффективным средством охлаждения - Google Patents

Модуль мобильного дата-центра с эффективным средством охлаждения Download PDF

Info

Publication number
EA026737B1
EA026737B1 EA201400186A EA201400186A EA026737B1 EA 026737 B1 EA026737 B1 EA 026737B1 EA 201400186 A EA201400186 A EA 201400186A EA 201400186 A EA201400186 A EA 201400186A EA 026737 B1 EA026737 B1 EA 026737B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
rack
data center
mobile data
heat exchanger
refrigerant
Prior art date
Application number
EA201400186A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201400186A1 (ru
Inventor
Хорст Штёкер
Фолькер Линденструт
Original Assignee
Гси Хельмхольццентрум Фюр Шверионенфоршунг Гмбх
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 Гси Хельмхольццентрум Фюр Шверионенфоршунг Гмбх filed Critical Гси Хельмхольццентрум Фюр Шверионенфоршунг Гмбх
Publication of EA201400186A1 publication Critical patent/EA201400186A1/ru
Publication of EA026737B1 publication Critical patent/EA026737B1/ru

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/208Liquid cooling with phase change
    • H05K7/20818Liquid cooling with phase change within cabinets for removing heat from server blades
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1485Servers; Data center rooms, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/1497Rooms for data centers; Shipping containers therefor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763Liquid cooling without phase change
    • H05K7/2079Liquid cooling without phase change within rooms for removing heat from cabinets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Изобретение относится к модулю (1) мобильного дата-центра, который выполнен с возможностью размещения множества стоек (5), приспособленных для установки IT оборудования (6). Модуль (1) мобильного информационного центра оборудован пассивным средством охлаждения и/или активными компонентами (25), имеющимися в IT оборудовании (6), для рассеяния тепла, вырабатываемого IT оборудованием (6).

Description

(57) Изобретение относится к модулю (1) мобильного дата-центра, который выполнен с возможностью размещения множества стоек (5), приспособленных для установки ΙΤ оборудования (6). Модуль (1) мобильного информационного центра оборудован пассивным средством охлаждения и/или активными компонентами (25), имеющимися в ΙΤ оборудовании (6), для рассеяния тепла, вырабатываемого ΙΤ оборудованием (6).
026737 Β1
Изобретение относится к модулю мобильного дата-центра, который выполнен с возможностью установки по меньшей мере одной стойки для размещения электронного оборудования. Модуль мобильного дата-центра оборудован средством охлаждения для рассеяния тепла, вырабатываемого электронным оборудованием.
Известны различные строительные сооружения для организации дата-центра, предназначенные для размещения множества стоек, каждая из которых содержит место для установки электронного оборудования.
Обычные дата-центры обычно представляют собой здания, содержащие фальшпол для компьютерной инфраструктуры, которая обычно размещается в 19-дюймовых закрытых стойках. Охлаждение осуществляется холодным воздухом, который прокачивают через фальшпол, выполненный с отверстиями в соответствующих местах перед стойками. Таким образом, холодный воздух подается во входные отверстия компьютерных стоек.
Типичное здание дата-центра показано на фиг. 1 документа АО 2010/000440. Такая конструкция в определенной степени является неудачной, поскольку одиночные стойки должны быть закрытыми, и необходимо контролировать поток воздуха и управлять им через соответствующие стойки для исключения прокачки ненужного количества холодного воздуха через холодные проходы. Существуют различные концепции, обеспечивающие регулирование потока воздуха в холодных проходах так, чтобы вентиляторы, подающие воздух, работали с наименьшей возможной мощностью. Горячий воздух, вырабатываемый оборудованием внутри стойки, подают обратно в теплообменники, расположенные где-то в другом месте в здании дата-центра. Для создания потока холодного воздуха нагретый воздух либо охлаждают снова, или используют свежий воздух.
Помимо типичных зданий дата-центра, в документе АО 2010/000440, раскрыта новая энергетически эффективная архитектура для многоэтажных компьютерных дата-центров, в которой используется жидкий хладагент для рассеяния тепла, вырабатываемого ΙΤ оборудованием. Так называемая, концепция зеленой ΙΤ, реализуемая в АО 2010/000440, позволяет уменьшить потребление энергии на охлаждение. В обычных дата-центрах для охлаждения часто требуется 50% или больше энергии, потребляемой электронными компонентами. Новая концепция охлаждения, представленная в АО 2010/000440, позволяет дата-центрам использовать для охлаждения меньше 10% потребляемой энергии (РИЕ < 1,1; где РИЕ означает эффективность использования энергии, и ее рассчитывают, как РИЕ = общая мощность, потребляемая объектом/мощность ΙΤ оборудования).
Стационарный многоэтажный компьютерный дата-центр в соответствии с АО 2010/000440, становится, своего рода, мерой для будущих концепций зеленой ΙΤ, поскольку происходит постоянное развитие в направлении разработки энергоэффективных дата-центров. Однако стационарные компьютерные дата-центры требуют постоянной нагрузки, поэтому, они рассматриваются, как долгосрочные инвестиции. Тем не менее, довольно часто существует только временная потребность в компьютерной мощности или возникает неожиданная потребность в увеличении компьютерной мощности на короткий промежуток времени. Таким образом, существует большая потребность в контейнерных мобильных дата-центрах, которые можно было бы легко устанавливать в непосредственной близости к месту, где они нужны, и в которых содержится их собственная инфраструктура, так что они могут быть просто подключены в тех местах, где стационарные компьютерные дата-центры являются нежелательными, и/или существует только временная потребность в вычислительной мощности.
Задачей изобретения является создание такого модуля мобильного дата-центра.
Для решения этой задачи предложен модуль мобильного дата-центра, который содержит:
(Ι) по меньшей мере один контейнер;
(ΙΙ) по меньшей мере одну стойку для размещения электронного оборудования, расположенную в указанном по меньшей мере одном контейнере;
(ΙΙΙ) расположенный по меньшей мере на одной стенке или элементе указанной по меньшей мере одной стойки по меньшей мере один теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла, вырабатываемого содержащимся в стойке электронным оборудованием, жидкому хладагенту;
(IV) по меньшей мере один трубопровод, который выполнен с возможностью подачи в теплообменник по меньшей мере одной стойки жидкого хладагента и вывода горячего хладагента наружу через обратный участок указанного трубопровода;
(V) средство соединения по меньшей мере одного трубопровода с по меньшей мере одним внешним теплообменником;
(VI) указанная по меньшей мере одна стойка выполнена и расположена так, чтобы внутри нее создавался внутренний поток воздуха преимущественно посредством пассивного средства и/или независимого от стойки средства.
Настоящий модуль мобильного дата-центра позволяет выполнить его, в частности, в виде контейнера и/или нескольких контейнеров, исключая необходимость направления охлаждающего воздуха через стойки с использованием специальных воздушных каналов. Кроме того, такой модуль мобильного датацентра позволяет оптимизировать потребность в энергии и стоимости и/или позволяет размещать компьютерные стойки более плотно для минимизации требуемой длины сетевых кабелей и улучшения ком- 1 026737 муникационных возможностей системы.
Модуль мобильного дата-центра, соответствующий настоящему изобретению, может иметь компактную конструкцию с возможностью увеличения и наращивания и/или с увеличенным объемом памяти. В соответствии с дополнительным аспектом изобретения несколько отдельных модулей мобильного дата-центра в виде контейнеров могут быть размещены в виде кластера, например, путем размещения их рядом друг с другом по двум или трем направлениям. В соответствии с таким вариантом осуществления изобретения не требуется, чтобы каждый модуль/контейнер мобильного дата-центра имел свою собственную холодильную установку (или другой тип внешнего теплообменника для охлаждения жидкого хладагента), поскольку трубопроводы/контуры хладагента могут просто быть расширены с помощью дополнительного модуля/контейнера мобильного дата-центра, используя холодильную установку (или внешний теплообменник другого типа) расположенного рядом контейнера, уже имеющего холодильную установку (внешний теплообменник).
Кроме того, изобретение позволяет создать модуль мобильного дата-центра, в частности, контейнер с повышенной плотностью упаковки или плотностью информации в запоминающем устройстве электронного оборудования, такого как мощные электронные элементы, ΙΤ оборудование и/или компьютерные аппаратные средства, которые обеспечивает достаточно интенсивное теплорассеяние, которое может даже превышать 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7 кВт/м3. На практике объемная скорость рассеяния тепла обычно не превышает 8 кВт/м3. В частности, по меньшей мере одна стойка модуля согласно изобретению может содержать электронное оборудование, в частности, силовые электронные элементы, ΙΤ оборудование и/или компьютерное оборудование. Однако, в принципе, в одной или нескольких стойках модуля мобильного дата-центра могут содержаться все типы оборудования. В частности, в одной или нескольких стойках модуля даже может содержаться оборудование, вырабатывающее значительное количество тепла.
Модуль.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения модуль мобильного дата-центра содержит контейнер или даже несколько контейнеров. Предпочтительно такой контейнер имеет размеры, соответствующие принятым стандартам, и может быть транспортирован, загружен и разгружен. Такие контейнеры могут быть установлены друг на друга и эффективно транспортироваться на большие расстояния на кораблях, по железной дороге, на грузовиках, грузовиках с полуприцепами или самолетах (см., например, 1Шр://еп.\У1к1реЙ1а.оге/\\йй/Р1а1саг). Например, с этой целью могут использоваться обычные контейнеры ΙδΘ.
Наиболее предпочтительными являются контейнеры длиной 20 футов (6,1 м), 40 футов (12,2 м), 45 футов (13,7 м), 48 футов (14,6 м) и 53 фута (16,2 м). Ширина обычно составляет от 10 футов (3,0 м) до 8 футов (2,4 м), а высота - 9 футов 6 дюймов (2,9 м). Однако также могут использоваться и другие типы (стандартных) контейнеров, например, контейнеры ШС (где ШС означает Итои 1п1сгпаОопа1с йе СНстт йе Рег), СС-контейнеры (широко распространенная система контейнеров в Европе), контейнеры для речных барж (оптимизированные поддоны для Еигороо1; повсеместно используемые в Европе), предпочтительно, могут использоваться контейнеры для воздушных грузоперевозок, транспортные контейнеры для легкой погрузки и доставки грузовиками.
Контейнер или несколько контейнеров могут иметь одно центральное подключение для электропитания, которое предпочтительно расположено снаружи контейнера, для подачи электропитания на компьютерные аппаратные средства, и средство для распределения электроэнергии внутри контейнера от центрального входа к отдельным стойкам.
Стойки.
Обычно стойки представляют собой обычные 19-дюймовые закрытые стойки. В предпочтительном варианте стойки выполнены вертикальными, что позволяет особенно экономить место. Стойки могут быть размещены на полу контейнера. Лотки для труб и/или кабелей могут быть установлены над стойками, под ними и/или с их задней стороны (предпочтительно, сверху и/или снизу задней стороны стойки). Конечно, также могут иметься и кабельные каналы, расположенные, в частности, на верхней, нижней и/или на задней стороне стоек (предпочтительно в верхней и/или нижней части задней стороны стойки). Предпочтительно стойки соединены с контейнером через амортизаторы, которые поглощают удары, защищая тем самым стойки и любое объединенное с ней или подключенное к ней средство, такое, как теплообменник и трубы хладагента от вибрации и ударов в процессе транспортировки и сборки.
Предпочтительно в модуле мобильного информационного центра установлен по меньшей мере один теплообменник, расположенный, по меньшей мере, частично на задней стенке по меньшей мере одной стойки, и/или по меньшей мере одна из стоек, по меньшей мере, частично выполнена открытой. Термин открытая в данном случае означает, что передняя сторона стойки (частично) открыта и позволяет оборудованию, расположенному внутри стойки, отбирать комнатный воздух без сопротивления или, по меньшей мере, при незначительном сопротивлении потоку. Например, по меньшей мере, на определенном интервале высот стойки может полностью отсутствовать передняя дверца. Также передняя дверца можно быть открытой для текучей среды, например, дверца может быть выполнена виде решетки, которая позволяет протекать воздуху через нее без существенного сопротивления потоку.
- 2 026737
Другое возможное преимущество установки теплообменника на стойке состоит в том, что сами стойки не обязательно должны быть закрытыми, и поток воздуха в стойку и из нее больше не требуется определенным образом направлять (например, выполнять каналы и/или вентиляционные отверстия). Дополнительным преимуществом такого выполнения является отсутствие необходимости установки внутри контейнера дата-центра дополнительных кондиционеров воздуха, поскольку функция охлаждения может полностью выполняться расположенным внутри стоек теплообменником, по меньшей мере, усредненно по времени. Указанная характеристика усредненно по времени допускает возможность работы содержащегося в контейнерах электронного оборудования, например, в режиме перегрузки в течение ограниченного отрезка времени (обычно порядка нескольких минут). В течение такого отрезка времени возможно некоторое повышение температуры внутри контейнера. Однако, если после такого перегрузочного интервала времени начать компенсирующий интервал времени, в течение которого электронное оборудование работает в режиме, вырабатывающим меньшее количество выделяемого тепла (по сравнению с количеством тепла, которое может поглощаться теплообменником), температура внутри контейнера может снова вернуться к нормальной.
По меньшей мере одна стойка модуля мобильного дата-центра спроектирована и выполнена таким образом, что на внутренний поток воздуха в стойке, по меньшей мере, частично и/или, по меньшей мере, время от времени преимущественно влияет пассивное средство и/или средство, независимое от стойки. В качестве пассивного средства можно использовать естественную тягу из-за нагрева воздуха внутри стойки теплом, выделяемым установленными внутри стойки компонентами. Авторы изобретения неожиданно определили, что такой эффект тяги может создать достаточно сильный поток воздуха, даже если (или, в частности, когда) оборудование, выделяющее значительное количество тепла, содержится внутри по меньшей мере одной стойки. В частности, по меньшей мере одна стойка может быть разработана и скомпонована таким образом, что может быть обеспечена мощность рассеяния тепла свыше 1 кВт, предпочтительно свыше 5 кВт, а более предпочтительно свыше 10 кВт, в частности, свыше 15 кВт на стойку. Такое проектирование может, в частности, иметь отношение к размерам по меньшей мере одного теплообменника, расположенного на по меньшей мере одной стенке или элементе по меньшей мере одной стойки. Однако проектирование может относиться и к размеру внутренних пространств, которые обеспечивают прохождение воздуха через них и/или проход, который предусмотрен, например, для потока воздуха. В частности, стойка может не иметь какого-либо другого средства, в частности, вентиляторов, для формирования в стойке потока воздуха в направлении теплообменника.
Однако внутренний поток воздуха внутри по меньшей мере одной стойки может формироваться, по меньшей мере, иногда и/или частично активным средством на по меньшей мере части электронного оборудования, находящегося в стойке. Например, размещенное в соответствующих стойках ΙΤ оборудование обычно имеет активное средство для охлаждения своих компонентов, в частности, вентиляторы. В качестве известных примеров можно привести, СРИ, ОРИ, блоки памяти, и/или аппаратные средства, обычно уже оборудованные охлаждающим вентилятором. Предпочтительно такое активное средство, в котором предусмотрена часть охлаждения ΙΤ оборудования, может даже создавать по меньшей мере часть (определенную или даже существенную) потока воздуха в стойке в направлении теплообменника, расположенного по меньшей мере на одной стенке или элементе этой по меньшей мере одной стойки.
Благодаря такой конструкции, в модуле мобильного дата-центра не требуется обязательного использования фальшполов и холодных проходов.
Предпочтительно использовать такую конструкцию модуля мобильного дата-центра, в которой по меньшей мере один из теплообменников разработан, по меньшей мере, частично для прохождения через него потока воздуха. Как правило, теплообменник, через который проходит поток воздуха, должен обеспечивать большую поверхность контакта с протекающим через него воздухом, увеличивая тем самым эффективность теплообмена. В частности, теплообменник (в частности, теплообменник, через который проходит поток воздуха) может иметь гофрированными ребрами для дополнительного увеличения поверхности контакта, доступной для пропуска через нее воздуха. Наиболее предпочтительными являются теплообменники, имеющие глубину от 50 до 80 мм, в частности около 65 мм, которые обеспечивают очень низкое противодавление потоку воздуха, но при этом все еще имеет высокую эффективность. В результате выходящий из электронного оборудования теплый воздух может сам протекать через теплообменник.
Теплообменник.
По меньшей мере одна стойка модуля мобильного дата-центра согласно изобретению может содержать по меньшей мере один теплообменник, расположенный на по меньшей мере одной стенке или элементе по меньшей мере одной стойки. В частности, по меньшей мере один теплообменник может быть расположен на внешней стенке по меньшей мере одной стойки, предпочтительно на задней ее стенке (находящейся с задней стороны стенки) и/или на верхней стенке стойки. Еще более предпочтительно, задняя стенка (боковая стенка) стойки может содержать шарниры, так что указанные стенки могут выполнять функцию поворотной дверцы.
В соответствии с изобретением размеры теплообменников выбирают такими, чтобы можно было удалить все тепло, вырабатываемое электронным оборудованием, находящимся в стойке (например, си- 3 026737 ловыми электронными компонентами, ΙΤ оборудованием и/или компьютерными средствами), по меньшей мере, усредненно по времени. Предпочтительно модуль в соответствии с настоящим изобретением позволяет поддерживать мощность охлаждения 35 кВт на стойку. Таким образом, можно добиться того, что тепло не будет поступать внутрь дата-центра. Воздух, поступающий в стойки обычно с передней стороны, и воздух, выходящий из стойки обычно с задней стороны, обычно имеет одинаковую или по существу такую же температуру, так что, по существу, все вырабатываемое тепло может быть удалено теплообменником и охлаждающей жидкостью.
Кроме того, теплообменник может непосредственно принимать горячий воздух, выходящий из электронного оборудования, расположенного в стойке, и охлаждать этот горячий воздух до желательной комнатной температуры путем простой передачи тепла хладагенту, находящемуся внутри трубопровода. В результате, можно исключить любой выпуск и/или направление горячего воздуха внутрь контейнера дата-центра.
Кроме того, расстояние, которое проходит горячий или нагретый воздух, может быть сведено к минимуму. Обычно требуется транспортировать нагретый воздух только внутри стойки, в частности, от электронного оборудования к теплообменнику. В результате может быть исключен любой обычно трудноуправляемый турбулентный поток воздуха.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения стойки и/или теплообменник сами по себе не содержат каких-либо активных средств, такое как вентиляторы, для направления теплого/горячего воздуха от электронного оборудования к поверхности теплообменника. Относительно медленный и ламинарный поток воздуха, который устанавливается пассивным средством и/или который получают из активного средства охлаждения электронного оборудования (например, вентиляторов охлаждения СРИ и/или ОРИ) внутри определенных стоек, обычно позволяет исключить дополнительные вентиляторы и позволяет избежать любого дополнительного потребления энергии вентиляторами.
В зависимости от потока хладагента и потока воздуха внутри стойки могут быть достигнуты способности по охлаждению вплоть до 35 кВт или 40 кВт на 19-дюймовую стойку. Для стоек, превышающих упомянутый выше размер, способности по охлаждению могут быть еще больше.
Трубопровод хладагента/контур охлаждения.
Теплообменники на стойках предпочтительно соединены с трубопроводом, по которому поступает хладагент, предпочтительно, жидкий, в каждый из теплообменников, например, через систему труб. Когда модуль мобильного дата-центра включен и находится в рабочем режиме, обычно трубопроводы соединены с другими трубами для формирования замкнутых контуров охлаждения. Конечно, можно разработать систему таким образом, чтобы, по меньшей мере, время от времени по меньшей мере часть жидкого хладагента испарялась внутри теплообменника, чтобы также использовать с целью охлаждения скрытую теплоту фазового перехода при испарении.
Предпочтительно трубопровод с хладагентом содержит систему труб для отвода хладагента от теплообменника. Использование жидкого хладагента, такого как вода, и других соответствующих охлаждающих жидкостей, в частности, с большей теплоемкостью, чем воздух, часто является предпочтительным по множеству причин. Во-первых, общее количество тепла, которое может быть передано и транспортировано, обычно является значительно большим по сравнению с газообразными охладителями. Вовторых, проще управлять и отслеживать поток и передачу жидкого хладагента по сравнению газообразным хладагентом, поток которого обычно, по меньшей мере, частично является турбулентным.
В-третьих, поперечные сечения, необходимые для потока хладагента, обычно могут быть сравнительно малыми.
Кроме того, рекомендуется перекачивать хладагент внутри, по меньшей мере, тех частей трубопровода, которые могут содержать воду или любую другую жидкость, имеющую сравнительно высокую теплоемкость, под давлением ниже 2 бар, в частности, ниже атмосферного давления. На основе этого может поддерживаться относительно малый риск разрывов трубопровода с хладагентом в системе охлаждения, и, следовательно, малый риск утечки. Кроме того, при таком относительно низком давлении текучая среда обычно вытекает без образования ярко выраженной струи, так что даже в случае утечки можно лучше контролировать отрицательный эффект, и/или он может быть сведен к минимуму. Если используемое давление будет ниже атмосферного, даже возможно состояние, когда малые трещины в системе труб не вызывают непосредственные потери хладагента.
Кроме того, трубопровод с хладагентом может быть снабжен по меньшей мере одним предохранительным устройством, разработанным и размещенным таким образом, чтобы предотвратить контакт любой жидкости (или текучей среды), в частности, любой утечки текучей среды и/или любой конденсирующейся жидкости, с электронным оборудованием. С этой целью могут быть использованы направляющие листы, канавки, пустоты и/или отводы, которые могут быть даже разработаны таким образом, что они будут собирать любую такую жидкость. В любом случае, можно предотвратить контакт любой такой жидкости (например, жидкости утечки или конденсации) с электронным оборудованием (например, компьютерными аппаратными средствами). По меньшей мере часть труб может быть расположена на внешней поверхности соответствующей стенки стойки (например, задней дверцы стойки), которая может защищать электронное оборудование от пролива воды благодаря мелкозернистой
- 4 026737 щищать электронное оборудование от пролива воды благодаря мелкозернистой структуре теплообменника (например, благодаря плотному размещению гофрированных ребер).
Кроме того, и/или в качестве альтернативы, может быть установлен по меньшей мере один датчик для определения и/или мониторинга давления в трубопроводе с хладагентом. В результате становится возможным определить любую утечку в системе труб и, предпочтительно, включить сигнал тревоги, обеспечивая тем самым возможность принятия соответствующих мер против такой утечки. В системе с низким давлением могут быть остановлены насосы.
Кроме того, модуль мобильного дата-центра согласно изобретению не требует наличия какой-либо изоляции системы трубопроводов, поскольку температура в обратной трубе для хладагента (например, воды) приблизительно соответствует комнатной температуре. Исключение какого-либо теплого воздуха внутри пространства контейнера позволяет поддерживать окружающую температуру 20°С или около того. В результате уменьшается или даже сводится к нулю риск конденсации.
Теплообменник может быть расположен внутри стойки или в непосредственной близости к ней и/или он предпочтительно выполнен с возможностью передачи хладагенту всего тепла, вырабатываемого внутри стойки. Поэтому теплообменник в каждой подлежащей охлаждению стойке выполнен с возможностью теплового взаимодействия между имеющимся в нем хладагентом и внутренним объемом стойки. Обычно теплообменник располагается с задней стороны стойки.
В общем, модуль/контейнер мобильного дата-центра содержит трубопровод с хладагентом для отвода тепла, вырабатываемого электронным оборудованием. Как правило, трубопровод для хладагента разработан так, чтобы обеспечивать подачу хладагента в стойку и отводить хладагент, нагретый компьютерными аппаратными средствами в стойках.
Кроме того, трубопровод для хладагента может быть снабжен средствами соединения по меньшей мере одного трубопровода по меньшей мере с одним внешним теплообменником. В качестве средств соединения могут использоваться по существу любые известные в данной области техники устройства. В частности, с этой целью можно использовать гайки, резьбовые концы трубы и фланцы. Однако предпочтительно использовать быстроразъемные средства соединения, чтобы установка и укладка компонентов модуля мобильного информационного центра была более удобной для пользователя.
Внешний теплообменник/охладитель.
Модуль мобильного дата-центра может быть соединен с (или даже может содержать) по меньшей мере одним внешним теплообменником. В качестве внешнего теплообменника может использоваться по меньшей мере одно холодильное устройство, предпочтительно, водяное и/или гибридное. Обычно внешний теплообменник расположен снаружи соответствующего модуля (контейнера) и предназначен для охлаждения хладагента, нагретого во время работы модуля мобильного дата-центра. При этом имеются средства для передачи нагретого хладагента к внешнему теплообменнику. Однако когда модуль мобильного дата-центра упакован, или его транспортируют, по меньшей мере часть по меньшей мере одного внешнего теплообменника может быть упакована в по меньшей мере одном контейнере.
Предпочтительно по меньшей мере часть по меньшей мере одного трубопровода с хладагентом и/или по меньшей мере часть дополнительных средств для передачи хладагента была выполнена гибкой и/или содержала металл, сталь, нержавеющую сталь и/или синтетические органические полимерные материалы. В частности, металлические трубы могут быть гибкими, если они выполнены гофрированными.
Предпочтительно по меньшей мере один внешний теплообменник (например, охладитель) непосредственно прикреплен к модулю или контейнеру. Для транспортировки такой внешний теплообменник/охладитель может быть снят, и наоборот.
Обычно холодильное устройство представляет собой башенный охладитель влажного охлаждения с противотоком с искусственной тягой, в котором воду распыляют в верхней части стойки и охлаждают в результате испарения некоторого количества воды, в то время как неиспарившаяся вода собирается внизу. Для исключения загрязнения внутри контейнера (и, следовательно, возможно, электронного оборудования внутри контейнера), предпочтительно, первый контур охлаждения (который обычно расположен снаружи контейнера и где часть контура первичного охлаждения может быть сформирована как охладитель), отделен от второго контура охлаждения (который частично расположен внутри контейнера). В этом случае первый и второй контуры охлаждения могут быть соединены с возможностью передачи тепла друг с другом посредством теплообменника. Для повышения надежности системы обычно используют два резервных теплообменника. В соответствии с таким вариантом выполнения можно предотвратить передачу любого загрязнения из первичного контура охлаждения (который может быть загрязнен переносимыми по воздуху частицами, такими как пыль), во вторичный контур охлаждения, находящийся (частично) внутри контейнера. Теплообменник и необходимые насосы обычно размещают внутри контейнера.
В зависимости от окружающего климата в некоторых географических областях обычные водяные холодильные устройства могут вызывать проблемы, например, в течение очень холодных/морозных периодов и/или когда модуль мобильного информационного центра работает непостоянно. В таких случаях предпочтительно использовать, так называемые, гибридные башни охлаждения. Наиболее типично такие гибридные холодильные устройства содержат пластинчатые теплообменники, через которые протекает
- 5 026737 нагретый хладагент и охлаждается окружающим воздухом. Один из примеров выполнения гибридного холодильного устройства представлен в документе И8 7864530.
Для увеличения охлаждающей способности летом можно распылять воду на поверхность пластинчатого теплообменника и использовать охлаждение вследствие испарении этой воды. Поскольку такие гибридные охлаждающие башни включают в себя теплообменник, не требуются каких-либо дополнительных теплообменников. Однако охлаждающая вода обычно требует добавок, таких как гликоль, для предотвращения ее замерзания.
Кроме того, охладитель (или внешний теплообменник другого типа) может иметь средства для передачи жидкого хладагента из охладителя в соответствующее соединительное средства модуля мобильного дата-центра, и обратно. Как правило, такие средства представляют собой трубы, предпочтительно, выполненные гибкими и/или из разных материалов, таких как сталь, нержавеющая сталь и/или синтетические органические полимерные материалы.
Вентиляторы электронного оборудования.
Модуль/контейнер мобильного дата-центра содержит по меньшей мере одну стойку для размещения электронного оборудования или, предпочтительно, уже содержит электронное оборудование. Такое размещенное в стойках оборудование обычно содержит активные средства, такие как вентиляторы, для охлаждения соответствующего оборудования (или его частей). Упомянутые активные средства, преимущественно вентиляторы, предпочтительно встраивают таким образом, чтобы они обеспечивали или, по меньшей мере, поддерживали поток воздуха через стойку (например, из передней части оборудования назад от него), удаляя тем самым тепло, вырабатываемое электронным оборудованием, в результате нагрева воздуха, протекающего через это электронное оборудование. Такой уже имеющийся поток воздуха можно использовать для формирования и/или поддержания потока воздуха через стойку. Воздух, выходящий из стойки, может охлаждаться путем размещения теплообменника в непосредственной близости к выходному отверстию потока воздуха (например, в задней стенке стойки). Теплообменники могут быть разработаны таким образом, чтобы они создавали очень малое противодавление, так, чтобы они не создавали проблем для содержащегося в стойках обычного электронного оборудования.
Предпочтительно поток воздуха 3000 м3/ч создает противодавление меньше 20 Па.
В частности, поскольку теплообменник обычно содержит довольно большие поверхности, а поток воздуха, получаемый от пассивного средства и/или активного средства электронного оборудования (например, от вентиляторов охлаждения СРИ) внутри определенной стойки, является относительно медленным и ламинарным, стало возможным исключить дополнительные вентиляторы и, следовательно, любое дополнительное потребление энергии вентиляторами.
Общая система.
Настоящее изобретение, предпочтительно, основано на полной системе охлаждения внутри (высокого) стеллажа и механизме транспортировки, исключающих проблемы создания и управления потоком охлаждающего воздуха через весь дата-центр. Кроме того, трубопровод с хладагентом обычно требует только незначительного места для установки в помещении, уменьшая тем самым необходимый для датацентра объем.
Наиболее типично, большая часть стоек или даже все стойки с компьютерными аппаратными средствами соединены индивидуально с трубами хладагента, что обеспечивает эффективный инструмент для удаления и рассеяния тепла от компьютерных аппаратных средств.
При индивидуальном соединении каждой подлежащей охлаждению стойки с трубопроводом (в частности, как отдельный, параллельный канал для текучей среды относительно других каналов для текучей среды) можно получить дополнительное преимущество, состоящее в том, что можно следить и управлять охлаждающей способностью и характеристиками теплообмена индивидуально, поотдельности для каждой стойки в пределах структуры дата-центра. Охлаждение горячего воздуха исключительно внутри стойки позволяет устанавливать пакеты в стойках с любой плотностью без необходимости разработки специальной конструкции для обеспечения потока воздуха, такой как холодные или горячие проходы.
На основе такой индивидуальной и разделенной инфраструктуры охлаждения стало возможным разместить стойки в пределах контейнера в соответствии с необходимостью и даже изменять компоновку стоек в зависимости от индивидуальных потребностей.
Кроме того, время система охлаждения согласно изобретению позволяет использовать, так называемую, открытую архитектуру стойки, которая позволяет больше не закрывать стойку герметично. Такая структура открытой стойки дополнительно позволяет упростить доступ к компьютерным аппаратным средствам внутри стойки в случае возникновения каких-либо проблем или необходимости технического обслуживания. Кроме того, упрощается контроль содержащегося в стойках электронного оборудования. Благодаря малому перепаду давления в теплообменнике, отверстия, которые обычно имеются в стандартных стойках (например, отверстия для пропуска через них кабелей), незначительно нарушают внутренний поток воздуха в соответствующей стойке.
Другой предпочтительный вариант выполнения модуля может быть реализован, если некоторые или все стойки содержат по меньшей мере одно средство управления, предпочтительно, переключатели,
- 6 026737 которое выполнены с возможностью избирательного отключения аппаратных средств в стойке и/или соответствующей части трубопровода с хладагентом, и/или, если некоторые или все стойки содержат по меньшей мере одно управляемое средство контроля, содержащее по меньшей мере один датчик утечки хладагента из трубопровода и/или по меньшей мере один датчик дыма. Таким образом, вся система может адаптивно локально реагировать на отказы локальной системы и может автоматически инициировать соответствующие действия для компенсации отказа.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения средства управления дополнительно содержат датчики температуры, датчики утечки для трубопровода с хладагентом и/или датчики дыма, в результате чего упомянутые датчики могут быть соединены с тревожной сигнализацией, которая выполнена с возможностью избирательного отключения аппаратных средств, стоек и/или соответствующей части трубопровода с хладагентом.
Аварийная система может быть разработана и скомпонована индивидуально в любой из упомянутых стоек и может быть разработана и скомпонована отдельно от аварийных систем соседних или находящихся в непосредственной близости стоек. Датчики дыма и утечки могут быть установлены отдельно и независимо друг от друга для индивидуального отключения горящего или дымящего оборудования ΙΤ, для поддержания возможности выполнять все другие операции в информационном центре. В качестве альтернативы, может быть предусмотрено использование комбинации индивидуальных датчиков и/или использование многофункционального датчика.
Предпочтительно модуль мобильного дата-центра содержит по меньшей мере одно регулируемое средство управления, которое регулирует функционирование по меньшей мере одного теплообменника, и/или по меньшей мере одного внешнего теплообменника, и/или по меньшей мере части по меньшей мере одного трубопровода с жидкой средой. Теплообменник может быть внутренним (в частности, по меньшей мере одной стойки).
Регулирование может осуществляться, например, путем изменения скорости по меньшей мере одного насоса для циркуляции хладагента (влияя тем самым на расход хладагента) и/или путем изменения скорости по меньшей мере одного вентилятора (например, охлаждающего вентилятора) внешнего теплообменника, такого как (водяной) охладитель. Кроме того, количество воды, распыленной на охладитель, также может изменяться средством регулирования охлаждения.
Дополнительно стойки могут содержать средство оперативного управления подачей питания, которое выполнено с возможностью поддержания общего входного электрического тока ниже заданного порогового значения. Этот вариант выполнения модуля позволяет предотвратить потребление всем датацентром количества энергии, которое не может быть предоставлено внешним источником питания. Для этого средство оперативного управления подачей питания выполнено с возможностью регулирования отбора мощности каждой стойкой или парой/группой стоек у поставщика электрического тока, или из источника напряжения в соответствии с заданным графиком.
Например, питание в первую стойку может быть подано с заданной временной задержкой относительно любой другой стойки дата-центра. Таким образом, пиковое потребление мощности всеми датацентрами может поддерживаться ниже заданного порогового значения, исключая тем самым отказ внешнего источника питания. Средство оперативного управления подачей питания может также быть реализовано в виде конкретного алгоритма, назначающего заданную индивидуальную разную задержку по времени для любой из стоек конструкции дата-центра.
В качестве альтернативы, также можно управлять переключением питания различных стоек посредством централизованной архитектуры. Однако возможна и взаимно соединенная система для работы в аварийных условиях, в которой множество датчиков утечки и/или датчиков дыма электрически соединены с центральной системой для работы в аварийных условиях, которая может автоматически инициировать соответствующие действия для противодействия отказам системы.
Дата-центр согласно изобретению может содержать по меньшей мере один дополнительный контур охлаждения, например, второй контур охлаждения, имеющий ту же самую принципиальную структуру, что и первый контур охлаждения. Дополнительный контур охлаждения принимает на себя функцию первого контура охлаждения, в случае любой утечки или другой проблемы.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения все насосы в модуле мобильного дата-центра имеют резервный дублирующий насос, который может быть активирован в случае отказа первичного насоса. Заменять сломанный насос при работающей системе позволяют соответствующие отсечные клапаны.
Компактная конструкция модуля согласно изобретению позволяет ему выполнять функции датацентра при относительно высокой температуре окружающей среды. Более высокие температуры хладагента позволяют обеспечить более эффективное охлаждение. В случае, когда температура хладагента достигает 30°С (в частности, в возвратной линии трубопровода, то есть, после того, как хладагент будет нагрет отводимым теплом), тепло, отобранное от компьютерных аппаратных средств, может использоваться для обогрева.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, контейнер мобильного дата-центра может иметь дополнительную стальную опорную конструкцию, предпочтительно из двутав- 7 026737 ровых балок, для увеличения устойчивости контейнера и/или для использования в качестве опоры компьютерных аппаратных стоек. Кроме того, такая стальная опорная конструкция может дополнительно использоваться в качестве направляющей и опорной конструкции для грузоподъемного устройства, обеспечивая при этом возможностью транспортировать и поднимать все стойки или обеспечивать опору более тяжелых компьютерных аппаратных средств.
Эффективность охлаждения.
Стандартный 40-футовый контейнер шириной 3 м оборудован минимум 13 19-дюймовыми стойками, которые работают с мощностью по 20 кВт каждая. Общая мощность 260 кВт охлаждается гибридным холодильным устройством.
Водяной насос потребляет 14 кВт, а гибридное холодильное устройство требует дополнительно 4 кВт, если окружающая температура находится выше определенного предела (например, 15°С), в результате чего, получают эффективность использования мощности РиЕ=1,06. Эта эффективность дополнительно повышается, если каждая стойка имеет плотность мощности свыше 20 кВт, вплоть до 35 кВт.
Кроме того, объектом изобретения является стоечная конструкция, в частности, стойка для размещения электронного оборудования, содержащая:
(I) стойку, имеющую пространство для размещения электронного оборудования, (II) по меньшей мере один теплообменник, выполненный с возможностью передачи тепла, вырабатываемого размещенным внутри стойки электронным оборудованием, жидкому хладагенту, и расположенный на по меньшей мере одной стенке или элементе, по меньшей мере одной стойки, (III) по меньшей мере один трубопровод с хладагентом, выполненный с возможностью подачи в теплообменник по меньшей мере одной стойки жидкого хладагента и вывода нагретого хладагента через обратный участок указанного трубопровода, (VI) указанная по меньшей мере одна стойка выполнена и расположена так, чтобы внутри нее создавался внутренний поток воздуха преимущественно посредством пассивного средства и/или независимого от стойки средства.
Такая стойка может иметь, по меньшей мере, некоторые из особенностей, характеристик и преимуществ, описанных выше, по меньшей мере, аналогичных. Кроме того, она также может быть модифицирована в ранее описанном смысле. Таким образом, те же характеристики и преимущества могут быть достигнуты с помощью стойки, также, по меньшей мере, по аналогии.
В частности, стойка может использоваться для содержания электронных компонентов с существенным рассеянием тепла. В частности, в данном случае также применимы уже описанные количества рассеиваемого тепла.
Однако такая стойка может использоваться на более универсальном уровне. В частности, ее использование ограничено не только модулями мобильного дата-центра. Такую стойку можно использовать для разных назначений, например, в стационарных зданиях. В частности, стойка согласно изобретению может не только использоваться для модернизации уже существующих зданий дата-центра. Вместо этого также можно преобразовывать уже существующие здания различных назначений в здания для дата-центров при помощи стойки, соответствующей изобретению. Это связано с тем, что такая стойка не требует в здании специальной инфраструктуры. Вместо этого можно использовать обычные стандартные помещения (возможно, оборудованные кондиционерами воздуха определенного вида), если используется данная стойка.
В объем изобретения также может входить контейнер дата-центра, пригодный для установки в нем по меньшей мере одной из указанных выше стоек, в которой установлено электронное оборудование, в частности, электронное оборудование с высокой степенью теплообмена, такое как электронное оборудование, предназначенное для дата-центра. Контейнер дата-центра может содержать модуль центрального электропитания, предпочтительно расположенный снаружи контейнера, и средство для распределения центрального электропитания в отдельные стойки. Плотность рассеиваемой мощности компьютерных аппаратных средств в стойках может превышать уровни вплоть до 35 или 40 кВт, но, по меньшей мере, будет больше чем 5, 10 или 15 кВт.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично показан модуль мобильного дата-центра в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 схематично показан пример выполнения модуля дата-центра, содержащего контейнер для стоек и внешнее холодильное устройство, т.е. охладитель;
на фиг. 3 схематично показан пример выполнения более крупного дата-центра, содержащего два контейнера со стойками и дополнительными компонентами и одиночный охладитель;
на фиг. 4 схематично показан контейнер и охладитель на подвижном устройстве, таком как грузовик.
Как показано на фиг. 1, контейнер 1 может формировать часть мобильного вычислительного центра 2, 3, 4 (модуль мобильного дата-центра; см. также фиг. 2, 3 и 4). В данном варианте выполнения контейнер 1 содержит множество стоек 5, в которых имеется внутреннее пространство для содержания электронных компонентов 6 (показанных схематично), например, оборудование ГГ или другие типы компью- 8 026737 терного оборудования, такого как оборудование для сервера дата-центра или модуля накопителя датацентра. Любая из стоек 5 содержит отдельный модуль 7 теплообмена (теплообменник), каждый из которых содержит по три соединенных последовательно по текучей среде теплообменника 8. Кроме того, модули 7 теплообмена прикреплены к дверце 9, которую можно поворачивать, открывая или закрывая ее. С этой целью дверь 9 закреплена на шарнирах (условно не показаны), а линии 10 соединения по для подачи в модули 7 теплообмена текучей среды выполнены гибкими. Линии 10 формируют соединения по текучей среде между системой 11 труб и модулями 7 теплообмена. В данном случае в качестве хладагента используется жидкость, так что модули 7 теплообмена работают с жидким хладагентом для охлаждения потока 12 воздуха, проникающего в соответствующий модуль 7 теплообмена.
Ввиду мобильной концепции контейнера 1 стойки 5 установлены в контейнере 1 на амортизаторах 32.
Как показано на фиг. 1, стойки 5 и/или модули 7 теплообмена не содержат какого-либо активного средства для создания или поддержания потока 12 воздуха через соответствующую стойку 5. Вместо этого, поток воздуха частично создается пассивным средством (например, разностью высот между входным отверстием в стойке 5, куда поступает поток 12 воздуха, и выходным отверстием, в данном случае совпадающим с модулем 7 теплообмена, откуда поток 12 воздуха выходит из стойки 5). Другая часть потока воздуха создается активным средством (например, охлаждающими вентиляторами 25) электронных компонентов 6, установленных в соответствующей стойке 5.
Использование жидкого хладагента (подаваемого посредством системы 10, 11 труб) в комбинации с такой системой позволяет, в частности, обеспечить различным стойкам 5 термическую пассивность в отношении внутренней среды контейнера 1 (то есть, обратное тепло не рассеивается внутри контейнера 1). Кроме того, стойки 5 больше не требуется выполнять закрытыми, что может облегчить контроль электронных компонентов 6 и их замену. Кроме того, поскольку температура электронных компонентов 6 и/или потока 12 воздуха является сравнительно низкой, даже после прохода через электронные компоненты 6, рассеяние тепла наружу из различных стоек 5 (например, через стенки стойки 5) может быть эффективно сведено до минимума. В результате больше нет необходимости управлять глобальным потоком воздуха внутри контейнера 1 (или в здании другого типа). В частности, больше не требуется наличия специальных каналов для подачи холодного воздуха и отвода горячего воздуха. При таком способе генерирование теплых пятен, которые могут возникать из-за некоторого неуправляемого потока горячего воздуха вне стоек 5, может быть эффективно уменьшено или даже исключено.
Кроме того, потоком воздуха через контейнер 1 (конструкцию здания дата-центра) больше не требуется активно управлять, поскольку температура окружающей среды вокруг стоек 5 поддерживается на относительно низком уровне по сравнению с температурой внутри стоек 5.
Для повышения устойчивости к отказу охлаждающей инфраструктуры, стойки 5 могут работать в порядке четный/нечетный, где каждая вторая стойка 5 соединена с одной и той же системой 11 труб, а именно, либо первой, или второй системой 11 внутренних труб. В результате может поддерживаться остаточная способность охлаждения, даже в случае полного отказа одной из систем 11 внутренних труб.
В описываемом варианте осуществления изобретения система 11 труб снабжена желобом 26 для стока. В случае утечки жидкость из системы 11 труб может быть собрана в желобе 26 и направляться, например, в канализацию.
Одним из преимуществ такого выполнения является защита электронных компонентов 6 от контакта с текучей средой. Это является особенно предпочтительным, если текучая среда представляет собой жидкость, в частности, по меньшей мере, частично электропроводную жидкость. В результате электронные компоненты 6 могут быть защищены от повреждения.
Кроме того, в желобе 26 могут быть установлены датчики 27 утечки. Если один из датчиков 27 утечки определит наличие какой-либо текучей среды (жидкости), соответствующий сигнал будет отправлен в блок 28 управления, например, в малый электронный компьютер. Такой блок управления 28 может быть размещен в одной из стоек 5.
В случае отказа, например, из-за утечки в соединительных линиях 10 и/или в одном из теплообменников 8 определенной стойки 5, эта стойка 5 может быть избирательно отключена от системы 11 труб, используя клапаны 30 с активным приводом, которые управляются с помощью блока 28 управления. Такая управляющая функция может быть выполнена блоком 28 управления. Отключенная стойка 5 обычно добавляет тепловую энергию во внутреннее пространство контейнера 1 из-за отключенного модуля 7 теплообмена, повышая тем самым температуру в контейнере 1. Предпочтительно контейнер 1 содержит по меньшей мере 13 стоек. Отказ одной стойки 5 повысит температуру внутри помещения менее чем на 2°С, поскольку оставшиеся теплообменники 8 других стоек 5 все еще будут работать и охлаждать дефектную стойку 5 путем обмена воздухом с внутренним пространством контейнера 1.
В качестве дополнительного средства для определения утечки в системе 11 труб, могут использоваться датчики 31 давления (фиг. 2), которые электрически соединены с блоком 28 управления.
Поскольку нет необходимости направлять воздух по специально предусмотренным каналам в конструкции дата-центра, стойка 202 аппаратных средств/ΙΤ компьютерного оборудования может быть очень легко размещена в любой из произвольных компоновок.
- 9 026737
Повышение температуры воздуха в дата-центре (т.е. внутри контейнера 1 и снаружи стоек 5), в конечном итоге приводит к повышению температуры хладагента (хладагента, поступающего из теплообменников 8), что в свою очередь повысит эффективность охлаждения внешним холодильным устройством 15 и/или эффективность контура 17, 18 охладителя.
В рабочем режиме весь воздух, поступающий из компьютерных аппаратных средств стойки 5, протекает через соответствующий модуль 7 теплообмена, поэтому можно определить перегрев и возгорание внутри стойки 5 по наличию дыма в потоке 12 воздуха. Для этой цели используются датчики 29 дыма, которые электрически соединены с блоком 28 управления. В случае такого отказа блоком 28 управления может быть отключено первичное питание электронных компонентов 6 в дефектной стойке 5. Нормальные компьютеры не создают существенного риска возникновения пожара, поэтому, отключение первичного питания обычно предотвращает критическое увеличение или разрастание проблемы. Управление первичной мощностью в стойке 5 позволяет планировать включение питания для ограничения стартовых токов. Предпочтительно отдельные стойки 5 согласованы по плану включения компьютеров.
На фиг. 2 схематично представлен первый возможный вариант выполнения мобильного вычислительного центра 2 с контейнером 1, показанным на фиг. 1. В рабочем режиме (как показано), мобильный вычислительный центр 2, по существу, содержит контейнер 1 с электронным оборудованием 6 внутри него, а также охлаждающую башню 14. Если мобильный вычислительный центр 1 требуется транспортировать, контейнер 1 и охлаждающую башню 14 можно отключить (отсоединить) друг от друга, формируя два отдельных транспортируемых подмодуля. Для простого соединения контейнера 1 с охлаждающей башней 14 в контейнере 1 имеются соединители 13 для текучей среды.
Кроме того, в показанным на фиг. 2 варианте осуществления изобретения охлаждающая башня 14 содержит водяное холодильное устройство 15, само по себе известное. К водяному холодильному устройству 15 подключены вспомогательные компоненты 24, в частности, как показано на фиг. 2, теплообменник 16 типа текучая среда - текучая среда. Таким образом, имеются два отдельных охлаждающих контура 17, 18, а именно: первый контур 18 охлаждения и второй контур 17 охлаждения. Два охлаждающих контура 17 и 18 отделены по текучей среде друг от друга. Однако они соединены между собой посредством теплообменника 16 типа текучая среда - текучая среда с возможностью передачи тепла от одного к другому. Таким образом, любое загрязнение текучей среды в первом контуре 18 охлаждения не может быть передано в текучую среду второго контура 17 охлаждения. Кроме того, можно использовать разные текучие среды для соответствующих контуров 17, 18 охлаждения, так что текучую среду можно индивидуально подбирать для каждого контура 17 и 18 охлаждения, чтобы соответствующая текучая среда в лучшей степени подходила для соответствующего назначения. Для циркуляции соответствующей текучей среды в первом и во втором контурах 17, 18 охлаждения, имеются два насоса 19, 20. Предпочтительно производительность двух насосов 19, 20 может изменяться в соответствии с фактической потребностью в охлаждении и/или условиями окружающей среды.
На фиг. 3 показан второй вариант выполнения мобильного вычислительного центра 3. Этот мобильный вычислительный центр 3, очень похож на показанный на фиг. 2 мобильный вычислительный центр 2. Однако в мобильном вычислительном центре 3 используются два контейнера 1, так что общая вычислительная мощность полученного в результате мобильного вычислительного центра 3 значительно превышает общую вычислительную мощность мобильного вычислительного центра 2, показанного на фиг. 2. Для уменьшения общей сложности мобильного вычислительного центра 3 два (вторых) контура 17 охлаждения двух контейнеров 1 соединены параллельно с общей охлаждающей башней 14, и используются для охлаждения текучей среды в контурах 17 охлаждения. Параллельное соединение контуров 17 охлаждения означает, что одиночная линия для текучей среды, выходящая и входящая в охлаждающую башню 14, разделяется и повторно соединяется в двух Т-образных соединителях 21 с образованием двух отдельных контуров 17 для текучей среды.
На фиг. 4 показан вариант выполнения мобильного вычислительного центра 4 в состоянии транспортирования. В этом варианте контейнер 1 погружен на автоприцеп 23, а охлаждающая башня 14 - на грузовик 22. В этом состоянии соединительные трубы для воды между контейнером 1 и охлаждающей башней 14 разъединены, чтобы способствовать транспортировке мобильного вычислительного центра 4.
Пример 1.
Контейнер мобильного информационного центра шириной 3 м, высотой 2,9 м и длиной 12,2 м оборудован 13 стойками размером 19 дюймов, в каждой из которых установлено ΙΤ оборудование с рабочей мощностью 20 кВт. Общая мощность охлаждения гибридным холодильным устройством составляет 260 кВт. Водяной насос требует 14 кВт, а гибридное холодильное устройство требует дополнительных 4 кВт (если внешняя температура выше определенного предела, такого как 15°С), в результате чего получают эффективность использования мощности РиЕ=1,06.
Пример 2.
Контейнер мобильного информационного центра шириной 3 м, высотой 2,9 м и длиной 12,2 м оборудован 13 стойками размером 19 дюймов, в каждой из которых установлено ΙΤ оборудование с рабочей мощностью 35 кВт. Общая мощность охлаждения гибридным холодильным устройством составляет 455 кВт. Водяной насос требует 20 кВт, а гибридное холодильное устройство требует дополнительных 5 кВт.
- 10 026737
В результате получают эффективность использования мощности РиЕ=1,05. Повышенная эффективность охлаждения основана на более высокой эффективности теплообменников стоек из-за более высоких внутренних температур в рабочей точке.
Список номеров ссылочных позиций:
- контейнер;
- мобильный вычислительный центр, мобильный дата-центр;
- мобильный вычислительный центр, мобильный дата-центр;
- мобильный вычислительный центр, мобильный дата-центр;
- стойка;
- электронные компоненты;
- модуль теплообмена;
- теплообменник;
- дверца;
- линии соединения по текучей среде;
- система труб;
- поток воздуха;
- соединители текучей среды;
- охлаждающая башня;
- водяное холодильное устройство;
- теплообменник типа текучая среда - текучая среда;
- второй контур текучей среды;
- первый контур текучей среды;
- второй насос текучей среды;
- первый насос текучей среды;
- Т-образный соединитель;
- грузовик;
- автоприцеп;
- вспомогательные компоненты;
- вентилятор охлаждения;
- желоб;
- датчик утечки;
- блок управления;
- датчик дыма;
- клапан с активным приводом;
- преобразователь давления;
- амортизатор.

Claims (15)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Мобильный дата-центр (2, 3, 4), содержащий по меньшей мере один контейнер (1);
по меньшей мере одну стойку (5) для размещения электронного оборудования (6), расположенную в указанном по меньшей мере одном контейнере (1);
расположенный по меньшей мере на одной стенке или элементе указанной по меньшей мере одной стойки (5) по меньшей мере один теплообменник (7, 8), выполненный с возможностью передачи тепла от внутреннего потока (12) воздуха, нагретого установленным в стойке электронным оборудованием (6), жидкому хладагенту;
по меньшей мере один трубопровод (10, 11, 17, 18), который выполнен с возможностью подачи в теплообменник (7, 8) по меньшей мере одной стойки (5) жидкого хладагента и вывода горячего хладагента наружу через обратный участок указанного трубопровода, при этом указанная по меньшей мере одна стойка (5) выполнена и расположена так, чтобы внутри нее создавался внутренний поток (12) воздуха в основном за счет естественной тяги и/или по меньшей мере одним вентилятором (25), имеющимся по меньшей мере у части установленного в стойке (5) электронного оборудования (6), отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один внешний теплообменник (14, 15, 16) для охлаждения жидкого хладагента, нагревающегося при работе мобильного дата-центра (2, 3, 4);
средства (13) соединения по меньшей мере одного трубопровода (10, 11, 17, 18) по меньшей мере с одним внешним теплообменником (14, 15, 16) для подачи нагретого хладагента по меньшей мере в один внешний теплообменник (14, 15, 16).
2. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна стойка (5) содержит электронное оборудование (6), в частности силовые электронные элементы, информационно- 11 026737 техническое оборудование и/или компьютерное оборудование.
3. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть внутреннего потока (12) воздуха в пределах по меньшей мере одной стойки (5) создается, по меньшей мере, частично и/или, по меньшей мере, время от времени активным средством (25), имеющимся по меньшей мере у части установленного в этой стойке (5) электронного оборудования (6).
4. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере одна стойка (5) разработана и скомпонована таким образом, что может быть обеспечена скорость рассеяния тепла по меньшей мере 1 кВт, предпочтительно по меньшей мере 5 кВт, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 кВт, в частности по меньшей мере 15 кВт на стойку (5).
5. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) мобильного информационного центра по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что размер контейнера (1) соответствует принятым стандартам, так что такие контейнеры могут быть транспортированы, загружены и разгружены, установлены друг на друга и эффективно транспортированы на большое расстояние на кораблях, по железной дороге, грузовиками (22), тягачами (22, 23) с полуприцепами или на самолетах.
6. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одна стойка (5) установлена на полу по меньшей мере одного контейнера (1) и/или по меньшей мере одна стойка соединена по меньшей мере с одним контейнером (1) через амортизатор (32).
7. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому одному из пп.1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере один теплообменник (7, 8) установлен, по меньшей мере, частично на задней стенке по меньшей мере одной стойки (5) и/или на ее дверце (9), и/или по меньшей мере одна стойка (5), по меньшей мере, частично выполнена открытой.
8. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что по меньшей мере один из теплообменников (7, 8), по меньшей мере, частично выполнен проницаемым для потока воздуха.
9. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что по меньшей мере один теплообменник (7, 8) по меньшей мере одной стойки (5) выполнен так и имеет такие размеры, чтобы обеспечить передачу всего тепла, вырабатываемого электронным оборудованием (6), в охладитель, по меньшей мере, усредненно по времени.
10. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что по меньшей мере в части контура (10, 11, 17, 18) хладагент протекает под давлением ниже 2 бара, а предпочтительно - ниже атмосферного давления.
11. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что по меньшей мере часть трубопровода (10, 11, 17, 18) содержит по меньшей мере одно защитное ограждение (26), выполненное и расположенное так, чтобы предотвратить любой контакт жидкости, в частности жидкости утечки и/или сконденсированной жидкости, с электронным оборудованием (6), и/или по меньшей мере часть трубопровода (10, 11, 17, 18) содержит по меньшей мере один датчик (27, 31) для определения и/или отслеживания давления в трубопроводе (10, 11, 17, 18).
12. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один внешний теплообменник (14, 15, 16), в частности холодильное устройство (14, 15), предпочтительно водяное холодильное устройство (14, 15) и/или гибридное холодильное устройство.
13. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что по меньшей мере часть по меньшей мере одного трубопровода (10, 11, 17, 18) и/или по меньшей мере часть дополнительного средства для переноса хладагента выполнена гибкой и/или содержат сталь, нержавеющую сталь и/или синтетические органические полимерные материалы.
14. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что некоторые или все стойки (5) содержат по меньшей мере одно средство (28, 30) управления, предпочтительно по меньшей мере один переключатель (30), выполненный с возможностью избирательного отключения электронного оборудования (6) в стойках (5) и/или соответствующей части трубопровода (10, 11) с хладагентом, и/или по меньшей мере одно следящее управляющее средство (28), содержащее по меньшей мере один датчик (27, 31) утечки в контуре (10, 11, 17, 18) хладагента и/или по меньшей мере один датчик (29) дыма.
15. Мобильный дата-центр (2, 3, 4) по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одно регулируемое средство (28) управления, которое регулирует функционирование по меньшей мере одного теплообменника (7, 8) в стойке, и/или по меньшей мере одного внешнего теплообменника (14, 15, 16), и/или по меньшей мере части по меньшей мере одного трубопровода (10, 11, 17, 18) с хладагентом.
EA201400186A 2011-08-01 2012-07-03 Модуль мобильного дата-центра с эффективным средством охлаждения EA026737B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11006326A EP2555605A1 (en) 2011-08-01 2011-08-01 Mobile data centre unit with efficient cooling means
PCT/EP2012/062924 WO2013017358A1 (en) 2011-08-01 2012-07-03 Mobile data centre unit with efficient cooling means

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201400186A1 EA201400186A1 (ru) 2014-05-30
EA026737B1 true EA026737B1 (ru) 2017-05-31

Family

ID=46466510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201400186A EA026737B1 (ru) 2011-08-01 2012-07-03 Модуль мобильного дата-центра с эффективным средством охлаждения

Country Status (15)

Country Link
US (1) US9763365B2 (ru)
EP (2) EP2555605A1 (ru)
CN (1) CN103718663B (ru)
BR (1) BR112014002469B1 (ru)
CO (1) CO6980630A2 (ru)
DK (1) DK2740338T3 (ru)
EA (1) EA026737B1 (ru)
ES (1) ES2724526T3 (ru)
HR (1) HRP20190704T1 (ru)
HU (1) HUE043046T2 (ru)
MX (1) MX2014001401A (ru)
PL (1) PL2740338T3 (ru)
TR (1) TR201906140T4 (ru)
WO (1) WO2013017358A1 (ru)
ZA (1) ZA201400615B (ru)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008030308A1 (de) 2008-06-30 2009-12-31 Lindenstruth, Volker, Prof. Gebäude für ein Rechenzentrum mit Einrichtungen zur effizienten Kühlung
US8116080B2 (en) * 2009-12-28 2012-02-14 International Business Machines Corporation Container-based data center having greater rack density
EP2555605A1 (en) 2011-08-01 2013-02-06 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Mobile data centre unit with efficient cooling means
EP2663172A1 (en) 2012-05-11 2013-11-13 eCube Computing GmbH Method for operating a data centre with efficient cooling means
NO335327B1 (no) * 2012-12-03 2014-11-17 Helge Gallefoss Anordning for passiv kjøling av elektronisk utstyr og strømforsyning for en samling av et flertall av dataenheter
EP2986094B1 (en) * 2014-08-13 2020-06-24 Sixsigma Networks Mexico, S.A. DE C.V. Mobile data center
SG11201702346YA (en) * 2014-09-23 2017-04-27 Storone Ltd Data storage system
US9439330B1 (en) * 2015-03-29 2016-09-06 Banqiu Wu 3D IC computer system
US9832912B2 (en) * 2015-05-07 2017-11-28 Dhk Storage, Llc Computer server heat regulation utilizing integrated precision air flow
CN108471729B (zh) * 2016-01-25 2023-02-28 微软技术许可有限责任公司 人工礁石数据中心
JP7087254B2 (ja) * 2016-10-24 2022-06-21 富士通株式会社 電子機器
US10337950B2 (en) 2017-01-04 2019-07-02 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Coolant leak detection based on a nanosensor resistance measurement
US11076509B2 (en) 2017-01-24 2021-07-27 The Research Foundation for the State University Control systems and prediction methods for it cooling performance in containment
CN107659447A (zh) * 2017-09-26 2018-02-02 郑州云海信息技术有限公司 一种基于船舶的设备管理方法及系统
CN107577318A (zh) * 2017-10-23 2018-01-12 河南天佑电气工程有限公司 一种水冷式大数据服务器
US10368469B1 (en) * 2018-04-25 2019-07-30 Dell Products, L.P. Pre-heating supply air for IT equipment by utilizing transport vehicle residual heat
US10440863B1 (en) 2018-04-25 2019-10-08 Dell Products, L.P. System and method to enable large-scale data computation during transportation
US11036265B2 (en) 2018-04-25 2021-06-15 Dell Products, L.P. Velocity-based power capping for a server cooled by air flow induced from a moving vehicle
US10368468B1 (en) 2018-04-25 2019-07-30 Dell Products, L.P. RAM air system for cooling servers using flow induced by a moving vehicle
US10314206B1 (en) * 2018-04-25 2019-06-04 Dell Products, L.P. Modulating AHU VS RAM air cooling, based on vehicular velocity
US10776526B2 (en) 2018-04-25 2020-09-15 Dell Products, L.P. High capacity, secure access, mobile storage exchange system
US11714470B2 (en) * 2019-06-03 2023-08-01 Cryptoponics, Inc. Computing heat transfer for useful applications
US20210382533A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 Nvidia Corporation Intelligent liquid-cooled computing pods for a mobile datacenter
US11829215B2 (en) 2020-11-30 2023-11-28 Nvidia Corporation Intelligent and redundant liquid-cooled cooling loop for datacenter cooling systems
US11822398B2 (en) * 2020-11-30 2023-11-21 Nvidia Corporation Intelligent and redundant air-cooled cooling loop for datacenter cooling systems
US20220322580A1 (en) * 2021-04-05 2022-10-06 Wyoming Hyperscale White Box LLC System and method for utilizing geothermal cooling for operations of a data center
US20220354017A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-03 Nvidia Corporation Intelligent pod-based cooling loop with dry cooler for mobile datacenter cooling systems
CN118215270A (zh) * 2022-03-24 2024-06-18 江苏科技大学 一种船舶特定舱室内封闭式电控箱降温散热系统及其方法
CN114980618B (zh) * 2022-06-07 2023-09-01 浙江电联通信机房工程技术有限公司 一种多功能智慧节能5g融合便携通信机房
CN114828597B (zh) * 2022-06-08 2022-11-08 中国矿业大学 基于自然冷却与服务器级别冷却的灾备数据中心冷却系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060077776A1 (en) * 2004-09-02 2006-04-13 Hitoshi Matsushima Disk array system
US20090133866A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-28 International Businiess Machines Corporation Hybrid air and liquid coolant conditioning unit for facilitaating cooling of one or more electronics racks of a data center
DE102008030308A1 (de) * 2008-06-30 2009-12-31 Lindenstruth, Volker, Prof. Gebäude für ein Rechenzentrum mit Einrichtungen zur effizienten Kühlung
US20110157829A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Wormsbecher Paul A Container-based data center having greater rack density

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2588072B1 (fr) * 1985-09-30 1987-12-11 Jeumont Schneider Installation de dissipation pour elements semi-conducteurs de puissance
US6628520B2 (en) 2002-02-06 2003-09-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method, apparatus, and system for cooling electronic components
US6714412B1 (en) * 2002-09-13 2004-03-30 International Business Machines Corporation Scalable coolant conditioning unit with integral plate heat exchanger/expansion tank and method of use
US7278273B1 (en) * 2003-12-30 2007-10-09 Google Inc. Modular data center
US20060171117A1 (en) * 2004-10-13 2006-08-03 Qnx Cooling Systems, Inc. Cooling system
US7385810B2 (en) 2005-04-18 2008-06-10 International Business Machines Corporation Apparatus and method for facilitating cooling of an electronics rack employing a heat exchange assembly mounted to an outlet door cover of the electronics rack
US7551971B2 (en) * 2006-09-13 2009-06-23 Sun Microsystems, Inc. Operation ready transportable data center in a shipping container
US7511959B2 (en) 2007-04-25 2009-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Scalable computing apparatus
US7477514B2 (en) * 2007-05-04 2009-01-13 International Business Machines Corporation Method of facilitating cooling of electronics racks of a data center employing multiple cooling stations
US8320125B1 (en) * 2007-06-29 2012-11-27 Exaflop Llc Modular data center cooling
US8411439B1 (en) 2007-09-28 2013-04-02 Exaflop Llc Cooling diversity in data centers
US9781865B2 (en) * 2008-05-02 2017-10-03 Jason Todd Roth System and method of cooling and ventilating for an electronics cabinet
WO2010039120A1 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Data center
GB0905870D0 (en) * 2009-04-03 2009-05-20 Eaton Williams Group Ltd A rear door heat exchanger
US8369090B2 (en) 2009-05-12 2013-02-05 Iceotope Limited Cooled electronic system
DE102010031909A1 (de) * 2010-07-22 2012-01-26 Airbus Operations Gmbh Abdichtungssystem
CN201854539U (zh) * 2010-11-06 2011-06-01 北京纳源丰科技发展有限公司 一种机柜节能散热背板系统
US8804334B2 (en) * 2011-05-25 2014-08-12 International Business Machines Corporation Multi-rack, door-mounted heat exchanger
EP2555605A1 (en) 2011-08-01 2013-02-06 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Mobile data centre unit with efficient cooling means

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060077776A1 (en) * 2004-09-02 2006-04-13 Hitoshi Matsushima Disk array system
US20090133866A1 (en) * 2007-11-26 2009-05-28 International Businiess Machines Corporation Hybrid air and liquid coolant conditioning unit for facilitaating cooling of one or more electronics racks of a data center
DE102008030308A1 (de) * 2008-06-30 2009-12-31 Lindenstruth, Volker, Prof. Gebäude für ein Rechenzentrum mit Einrichtungen zur effizienten Kühlung
US20110157829A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Wormsbecher Paul A Container-based data center having greater rack density

Also Published As

Publication number Publication date
HUE043046T2 (hu) 2019-07-29
EP2740338B1 (en) 2019-02-13
WO2013017358A1 (en) 2013-02-07
MX2014001401A (es) 2014-09-25
ZA201400615B (en) 2015-05-27
CN103718663A (zh) 2014-04-09
ES2724526T3 (es) 2019-09-11
EP2555605A1 (en) 2013-02-06
CN103718663B (zh) 2018-05-15
PL2740338T3 (pl) 2019-09-30
EP2740338A1 (en) 2014-06-11
US9763365B2 (en) 2017-09-12
TR201906140T4 (tr) 2019-05-21
EA201400186A1 (ru) 2014-05-30
US20140209272A1 (en) 2014-07-31
CO6980630A2 (es) 2014-06-27
HRP20190704T1 (hr) 2019-07-12
BR112014002469B1 (pt) 2021-09-08
DK2740338T3 (da) 2019-05-06
BR112014002469A2 (pt) 2017-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA026737B1 (ru) Модуль мобильного дата-центра с эффективным средством охлаждения
RU2623495C2 (ru) Способ обеспечения работы центра обработки данных при наличии эффективного средства охлаждения
US8842420B2 (en) Data center
US9125327B1 (en) Cooling diversity in data centers
DK2308279T3 (en) BUILDING A DATA CENTER WITH EFFICIENT COOLING DEVICES
JP2009231529A (ja) 電子機器の冷却システム
JP2013134032A (ja) 機器冷却システムおよび機器冷却方法
KR20160006046A (ko) 칠러
WO2023125009A1 (zh) 数据中心
CA3221286A1 (en) Systems and methods for cooling in power distribution centers
JP2016024672A (ja) 冷却装置
CN112235995A (zh) 一种用于数据中心制冷的冷水系统
KR20230137619A (ko) 랙­기반 냉각을 이용한 초고밀도 데이터센터의 독립공조시스템 및 무중단 통합설비관리시스템

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM