NO20121452A1 - Anordning for passiv kjøling av elektronisk utstyr, samt strømforsyning til en samling av flere dataenheter - Google Patents

Abstract

Anordning for å kjøle elektrisk utstyr, omfattende en tilførselskanal (A, 6) for kald luft og en utløpskanal (D, 9), ved en innløpsside og en utløpsside (C) av det elektroniske utstyret (2, 3) henholdsvis. Sirkulasjonen er for en stor del gitt av en skorsteinseffekt. Det elektroniske utstyret (2, 3) er tilpasset til å la luft strømme vertikalt gjennom utstyret (2, 3). Der er åpninger gitt for å la en del av luften som har blitt varmet opp, føres inn igjen ved undersiden av det elektroniske utstyret. Oppfinnelsen angår også en strømforsyning til en samling av datamaskin enheter, omfattende en høyspennings strømforsyning koblet til en transformator som har en lavspennings utgang. Lavspenningsutgangen er koblet til et flertall av elektriske akkumulatorer, som er koblet til datamaskiner, for å forsyne datamaskiner med elektrisk lav spenning strøm.

Description

Anordning for passiv kjøling av elektronisk utstyr og strømforsyning for en samling av et flertall av dataenheter

Den foreliggende oppfinnelse angår en ny topologi, systemarkitektur og strømfordeling kombinert med en fremgangsmåte for passiv kjøling av elektronisk utstyr som avgir varme og som har behov for kjøling, slik som for eksempel, datamaskiner og lignende utstyr plassert i et rack.

Elektronisk utstyr, slik som for eksempel datamaskiner, produserer en betydelig mengde varme når de er i bruk. Hvis denne varmen ikke blir transportert bort, kan det føre til at det elektroniske utstyret blir overopphetet og skadet og kan i verste fall føre til brann. I store samlinger av elektronisk utstyr, er det problemer med å fjerne denne varmen. Derfor blir utstyret ofte plassert i et rom med kjøleaggregat. I dette tilfellet blir det opprettet et helt lukket og tett miljø og aktive komponenter brukes til å fjerne varme som datamaskin utstyret generer ved hjelp av luftkjøling, varmepumper eller avkjølt vann. Alle disse løsningene, som for en stor del ikke er veldig energieffektive, krever tilførsel av energi og en slik tradisjonell kjøling av en datamaskin bruker ofte like mye energi, eller mer, som datamaskinen bruker i seg selv.

Den andre utfordringen som forbruker energi er at alt utstyr er holdt inne i separate kabinetter med separate strømforsyninger, dette forårsaker unødvendige hindringer for luftstrømmen og duplikater av strømforsyningen som er en ressurs som kunne deles mellom de forskjellige driftsutstyr hvis et totalt systemoppsett ble planlagt fra begynnelsen.

Den tredje energiutfordringen er at alt dette utstyret i individuelle kabinetter er montert på en slik måte at luftstrømmen tvinges inn i smale horisontale strømmer som forårsaker mer motstand enn hvis oppvarmet luft kan strømme vertikalt og naturlig ved termiske effekter.

Den fjerde utfordringer er at strømfordelingen i seg selv er svært sammensatt og at energien som er forsynt til systemene har blitt omdannet fra AC til DC til AC til DC mange ganger ved forskjellige spenninger. Dette skaper en enorm sløsing med energi og materialer, samt en økning i risiko for svikt fra det store antallet av komponenter, sammenkoblings punkter og komplekse system design.

Årsaken bak disse energikrevende designene er at produktene som tjenestene består av er utformet som frittstående produkter som skal selges separat og monteres og kobles sammen på stedet. En ny programvare og teknologi som er utviklet i dag - kalt virtualisering - kobler den fysiske maskinvaren fra det som er definert som «server». Nå kan du lage en pool av maskinvare ressurser, skape et abstraksjonslag mellom maskinvaren og opprette virtuelle servere med ressursene som en delt maskinvare ressurspool. Og uten at dette går ut over ytelsen, er det mulig å dele disse ressursene på en mye mer effektiv måte enn med den

tradisjonelle fysiske serverplassen. Gartner hevder at virtualisering av en fysisk server sparer 4 tonn C02-utslipp hvert år, hvis den blir drevet av gass.

Denne teknologien er også referert til som laaS - infrastruktur som en service, og det innebærer at tjenesteleverandører kan koble disse fysiske maskinvareressursene og skape datasentermiljøer på ulike fysiske steder, men operasjonelt vises de som et verts miljø i form av logisk fremtoning og ytelse. Dette har skapt et nytt begrep i bransjen kalt VDC -virtuell data senter. Dette virtuelle datasenteret kan erstatte helt et fysisk datasenter med fysiske servere i alle funksjoner. Dette betyr også at tilgangen til disse ressursene ikke lenger er knyttet til kjøp eller leie av fysisk infrastruktur -fysiske produkter manuelt montert og koblet i datasenteret - alle disse kan nå være virtuelle.

Dette er et paradigmeskifte, og åpner for en ny måte å konstruere og sette sammen maskinvare ressursene bak de nye de nye laaS produkttilbudene. Denne oppfinnelsen handler om å fjerne seg fra produkt/boks regime og ta i bruk en ny arkitektur som ser på hele produksjons- og verdikjeden som kobler og monterer maskinvare på en mer energieffektiv og miljøvennlig måte, og vurderer også livssyklusen til alle materialer som er involvert.

Denne nye systemarkitekturen har 4 basis elementer:

1. Virksom maskinvare fjernes fra kabinett og monteres i en stor utvidbare rack/skinne struktur - med kontakter og plugin moduler som er tilgjengelige fra toppen eller siden. 2. Disse varmeproduserende kort/modulene er montert vertikalt i denne nye strukturen, ettersom den kalde luften kommer fra undersiden og naturlig strømmer vertikalt slik at den kalde innløpsluften blir varmet opp av komponentene som er i drift. Dette vil redusere motstand i luftstrømmen og føre til mindre forbruk fra viftene på kretskortene. 3. Strømfordelingen til de aktive kretskortene og modulene er konstruert for å være en redundant felles ressurs for hele systemet - noe som reduserer antallet strømforsyninger betydelig - og dermed også skape færre komponenter og potensielle sviktende enheter. 4. Systemet følger patentsøknad NO201111401 som omhandler fri kjøling og som bruker termisk effekt med styrt tilbakekoblingssløyfe for luftstrømmen for å justere innløpsstrømmen av luft til en foretrukket temperatur.

Den foreliggende oppfinnelsen representerer en ny måte å konstruere databehandlings miljøer og er ikke avgrenset til laaS - men kan også benyttes for super datamaskiner og hybride verts miljøer.

Fordelene med oppfinnelsen er å betydelig redusere strømforbruket så vel som å redusere bruken av maskinvare/material ressurser (kabinett, metall, kabling, maling, strømforsyning og maskinvare komponenter). Denne tilnærmingen vil ha betydelig verdi i forhold til å redusere bruk av og kostnader på materialer. Hele tilnærmingen er å ta opp utfordringen med produktets livssyklus og hvordan vi bygger systemer for å redusere energi- og materialkostnader for å spare unødvendige utfordringer for klima og natur.

Den generelle metoden i denne oppfinnelsen er å skape et energieffektivt rammeverk og design /organisering av kjerne datakomponenter som skal monteres, og tilkobles på en mer effektiv måte. Denne tilnærmingen åpner for bruk av beste praksis industristandard løsninger på databehandling, backplane- kommunikasjon, lagring og nettoppbygging. Det trenger ikke utfordre noen individuelle løsninger på kjernedataproduksjon/ foredling, tjenester og nettverksbygging, men det påvirker hvordan vi monterer og kobler sammen disse komponentene, samt hvordan vi pakker produktene og kjøler dem. Det utfordrer også hvordan vi forholder oss til «produkter» som fysisk helheter og det flytter fokus til virkelige driftsfunksjoner og tjenester som denne virksomheten tilbyr på markedet -som nå blir virtuell.

Oppfinnelsen er primært ment for en mekanisk installasjon i et rom hvor datamaskiner er samlet - en server park. I en foretrukket utførelse omfatter den to hovedsoner, en kald og en varm sone delt på en horisontal måte ved at undersiden av rackene er en kald sone og oversiden er en varm sone, dette er også kjent i bransjen som varm passasje /kald passasje system, men i denne oppfinnelsen er den vinklet 90 grader. På en måte, kan man si at rackene ligger på gulvet med forsiden ned. Og stativene er ikke tradisjonelle 19" stativ i virkeligheten, men mer som ikke høyde begrensende kabinett for alle aktive komponenter. 1 denne oppfinnelsen er vi ikke begrenset til standard rack størrelser. Standard rack bredde 19" kan og bør bli fulgt i første omgang for å brukes sammen med utstyr i standard størrelse, men dette er ikke begrensende. Maksimumshøyde til en 19" rack er normalt rundt 2 meter. Rackene ligger ned horisontalt, maksimums lengden er ikke begrenset av romhøyde eller standarder, racket kan være så lang eller kort som det er praktisk for gruppen av komponenter som man vil stue sammen i et system. Det betyr også at backplane kommunikasjons kanaler for komponentene kan bli utvidet til hvilken som helst fysisk lengde, bare begrenset av standarder og system båndbredde begrensninger - og absolutt -ikke «inni boks» begrensinger.

Denne arkitekturen åpner for helt nye metoder for å koble standard industriteknologi på en radikal måte med mindre bruk av materialer, mindre energiforbruk og høyere redundans relatert til færre komponenter og feilmuligheter-og samtidig som det tilbyr N+N redundans topologi for det enkelte system komponenter. Generelt omhandler hele system designet en ressursfordeling av en samling av maskinvare komponenter i et energieffektivt oppsett for å sikre redundans, utfallsikringsmekanismer (failover mechanism) med en minimal bruk av energi, aktive og passive komponenter.

For at oppfinnelsen skal fungere optimal med bare luftkjøling, er det en fordel å ha en rikelig tilførsel av luft lavere enn 30 grader og skorstein hvor den brukte og oppvarmede luften kan stige, enten til fri luft eller som et innløp til et system som kan utnytte fordelene med oppvarmet luft.

Ifølge Green Grid ( http:// thegreengrid. com) konkluderte deres seneste studier (EMEA møte i Brussel 20/21.12.2012) med at fri luftkjøling vil bli veldig viktig for energieffektivitet de neste årene og at grensene for hva som er akseptable data senter klima fra US-organisasjonen ASRAE er veldig konservative og at temperaturer over 10 grader, selv lavere kan i realiteten være gunstig hvor svikt i maskinvare er redusert til nesten 25% for driftstemperaturer på 15 grader sammenlignet med temperaturer på 25 grader mens en økning fra 25 til 35 bare vil gi en minimal høyere risiko for svikt i maskinvaren. Av disse konklusjonene kan man trekke at det norske klimaet året rundt er fordelaktig for en verts (host) data med en fri luft-kjølings løsning. Maskinvaren krever stabil temperatur, og dette systemet med fri luft-kjøling beskrevet i patentsøknad. XXXX sikrer disse stabile temperaturene.

Oppfinnelsen bruker samme termiske prinsipper, men luftstrømmen er i dette konseptet et vertikalt system og følger elementære fysiske prinsipper for termisk strømning, for derved å redusere energien som brukes til å bevege luften ved at den lar oppvarmet luft stige vertikalt inne i systemet.

Oppsettet er generelt, men er i denne patentsøknaden eksemplifisert av en basert på en

lukket beholder, men systemet er generisk og kan anvendes på en hvilken som helst stilling hvor fri eller avkjølt kald luft er tilgjengelig. I denne forklaringen av system løsningen bruker vi en 20 fots beholder med hevet gulv. Fri luft kommer inn i beholderen under gulv nivå (min 40 cm) fra begge ender. Hvis det er nødvendig (basert på lokal luftkvalitet) blir luften filtrert med partikkelfiltre som har høyt volum og lav motstand, ved alle luft innganger. Under gulvnivå er den kalde sonen «A». Sone «B» er den blandede luftsonen for luft tilførsel til maskinvare. Denne sonen er en miks mellom luft som kommer fra «A» og luften som blir varmet av maskinvare som kommer fra sone «C» på grunn av litt høyere luft-trykk i denne sonen. Spjeldet mellom «C» og «D» kontrollerer luft trykket i «B». Dette trykket skaper en miks mellom kald fri luft og den oppvarmede luften og sikrer en stabil inngangstemperatur til maskinvaren.

Tverrsnitts visningen viser den generelle luftstrømmen i systemet eksemplifisert som en 20 fots beholder, men kan brukes i hvilken som helst konfigurasjon med et gulvbasert system med kald luft strømmende uten noen betydelig motstand i denne lavere nivå sonen og muliggjør denne kalde luften i å strømme til områder under rackene til sone «B» i system oppsettet. Et diffusor system mellom sone C og B som er enten automatisk eller manuelt, vil gjøre flytkontroll mulig og sikrer at forskjellig luftstrømning til forskjellige sektorer som er forårsaket av forskjellig energi kan være adaptiv.

Sonen «B» og «C» skal være organisert i segmenterte områder for å begrense potensielle situasjoner med brann spredning, slik som å lage «lukkede brann-celler». Generelt er brannfaren i disse miljøene lave siden de fleste materialene ikke brenner lett, men høy tetthet av strøm kan skape situasjoner som kan forårsake lokal brann, men sannsynligheten for spredning er veldig lav. Som patent XXX viser, kan brannvern utføres ved finfordelere (atomisers) med høytrykksvann i sone «B» og videre vertikal segmentering av produksjons områder vil danne et veldig sikkert produksjonsmiljø når det gjelder både fysisk tilgang og brann.

Foreliggende oppfinnelse angår også en ny måte å organisere system komponenter og hvordan disse enhetene kobles sammen og drives. Ved at alle data sentre i dag er bygget som et slags LEGO system med individuelle komponenter, er alle selvdrevne og konstruert til å være frittstående systemer. Dette betyr at alle funksjonelle komponenter er innebygd i kabinetter som har standard størrelse og har strømforsyning, som oftest redundant (2 eller mer).

Alle disse strømforsyningene er leveres med 230/110 AC og konverterer strømmen til brukbar 12V DC (som nå er mer og mer vanlig for alle kretskort) Ettersom driftsspenningen for de fleste komponentene i datasenteret er 12V vil det ikke gi noen mening å ha en separat 110/230V til 12V strømforsyning for hvert arbeidssystem, det skaper et en stor overflod av komponenter så vel som et økt antall feilmuligheterfor komponentene. Strømeffektiviteten til en mer sentralisert strømfordelingsarkitektur har muligheter for større strømeffektivitet.

De overskytende materialbruken ved å pakke hver komponent i separate kabinett med strømforsyninger representerer en stor besparelse i materialer. Dette vil ha en betydelig verdi i forhold til de økonomiske og økologiske livsløpskostnadene av produktene -LEGO-byggesteinene som gir tjenester fra datasenteret.

Ved å fjerne kabinettene og sentralisere strømforsyningen og distribusjon, vil redusere betydelig bruken av strøm og materialer.

Oppfinnelsens forslag til arkitektur er et konkret eksempel på et generisk generelt system arkitektur. Det er i dag etablert et rikt sett med industristandarder på fysiske størrelser, kontakter, elektrisk systemspenning, protokoller, system busser osv. Selv om det vil være en fordel å opprette et nytt sett med standarder, er dette ikke praktisk slik at denne systemdesignen er gjort både for å imøtekomme etablerte standarder samt åpne for nye måter å koble sammen og drive system enheter. Generelt er det mange industristandarder komponenter som muliggjør fleksibel sammenkobling av system busser, og det finnes mange komponenter for bygge kortskinnesystemer og busstilkoblinger. Denne verden av kontakter og enheter muliggjør denne oppfinnelsen til å tilpasse seg nesten alle standard servere, lagring, nettverk og strømforsynings enheter til å sammenkobles med en viss fleksibilitet.

Systemet rommer også totale tradisjonelle 19" boks kabinetter med unntak av at monteringen av disse kabinettene vil være bak- noe som betyr at spesielle «rack ører» også må monteres på baksiden, ikke på forsiden som i industristandarden. Hvis det ikke er mulig å betjene enheten fra baksiden, kan forside betjening også gjøres (i dette oppsettet nedsiden), men betjeningen av enheten vil bli litt mer vanskelig. Det vil fremdeles være tilgjengelig service område både ovenfra og nedenfra.

I en overgangsperiode vil brukere bli nødt til å akseptere bruk av umodifiserte enheter på grunn av at fjerning av strømforsyninger og understell vil ugyldiggjøre produktgarantier. Systemet kan umiddelbart bli brukt for alla som ønsker å sette systemene sammen basert på standard OEM kretskort og løsninger. Det må forventes hydridløsningerfor å sette opp et komplett data senter infrastruktur i et slikt oppsett.

Den generelle tilnærmingen for å montere og koble standard systemkort og enheter vil være å følge standardkomponenter for montering og konfigurasjon av enheten så mye som mulig, noe som betyr at horisontale kort installasjoner blir snudd 90 eller 180 grader enten buss kontaktene sitter horisontalt i racket eller vertikalt på systemets bakplate.

Systemkomponenter og kablingsstruktur

Kabling og systemoppsett er beskrevet i figur 3.

Det er to gater for hver rad med racker. Radene er speilvendt i forhold til hverandre. Nærmest veien/arbeidsområdet er strømgatene. Disse gatene er brukt for lavspennings DC strømkablene, og det forskjellige service området vil bli brukt for høyspenning AC PDUs (strømfordelings enheter). Begge områdene vil ha lokk som lett kan åpnes for service, men skal være lukket ved enhver normal drift for å unngå mulige fysiske ulykker når service personell går forbi.

Nettverksgatene fungerer på samme måte og inneholder fiber og kobberkabler for sammenkobling av systemene.

Systemarkitekturen åpner for en ny og svært forenklet strømfordelingssystem. Se figur 4. Den tradisjonelle data senter strømfordelings oppsettet så vel som den individuelle produkt konfigurasjonen gjelder kun for det «enkelte produkt regime» - som betyr at alle enheter har AC inngang med redundant (N+1+?) separate strømforsyninger - som skaper et stort antall overflødige komponenter så vel som bruddpunkter.

Alle datasentre er bygget med strøm redundans og har UPS systemer (avbruddsfri strømforsyning). Standard design avdisse enhetene er AC til DC konvertering, en batteripakke på 12V batterier i serie og parallell for å holde forsynt system med høy spenning og strøm og en DC/AC konverteringssystem og system logikk, batteristyring, utfallsikringsmekanismer (failover mechanism) osv. Disse systemene skaper et «strømbuffer» tjeneste for datasentrene ved å holde strømmen til systemene oppe til utfallsikrings (failover) strømgenerator systemet er i full drift og synkronisert til vekselstrøm pulsen på stedet.

Reserve generator er normalt satt til 3s oppstart og vil utføre strømovertakelse innen 7s. Maks kapasitet til UPS er ofte 3-8 min ved drift. Disse tjenestene utfører alternative AC høyspennings strømforsyning i hovedlinje brudd situasjoner. Nylig har det vært noen ny design i markedet som utelater DC til AC konvertering fra UPS og distribuerer 380V direkte til rackerog utstyret har strømforsyning tilpasset DC inngang. Disse designene hevder å oppnå 15% energi besparelse. Andre har utført DC fordeling med 48V og har justert strømforsyning til å bruke 48V DC inngang.

Denne oppfinnelsen skisserer en annen mye mer forenklet strømfordelings arkitektur inne i datasenteret. Som UPS -systemene som allerede er bygget med 12V batterier, gir dette designet 12V tilførsel fra «disse» batteriene direkte til driftssystemkretskort siden de operer på 12V uansett. Av dette vil vi omgå DC til AC, sentrale sikringskretskort, lokale kretser, lokale PDUer, lokale PSU (strømforsyningsenheter) og gå direkte med bare en -sikring direkte til operative systemkretskortene. Denne tilnærmingen til umåtelig forenkle bruk av komponenter, kabling, koblinger, kretskort, tilknytningspunkter, transformatorer og strøm og spenningskonvertering - som tilbyr en energi besparelse mest sannsynlig på 20% pluss.

For å illustrere dette konseptet, kan man si at batteriene i UPS er ikke tettpakket i et skap, men satt i serie (slik de er nå) og satt opp på linje langs de liggende stativene og individuelt gi 12V strøm til kretskortene som er montert langs denne linjen av batterier. Det er en generell tilnærming og alle kretskort innganger skal ha A og B strømforsyningskilde for redundans. Det er nå mange høykvalitets, høykapasitet standardbatteri løsninger på markedet, ikke bare for UPS systemer som kan håndtere batterifeil, men det er også en ganske avansert batteri/kraft marked i EV industrien som vi kan bruke med noen tilpasninger for denne nye arkitekturen for å sikre redundans, høy tilgjengelighet med mindre bruk av materialer. Hvert batteri har en BMS (batteri styringssystem) som sikrer riktig belastning og lading så vel som utfallsikring (failover) hvis batteriet selv, enten kutter kretsen eller det blir bortfall i linjen (noe som vil bryte hele kjeden).

Dette er et radikalt nytt system, og spesielle hensyn må tas i ledningsnett og sammenkoblinger. - 12 V kan ikke kobles til vanlig systemjording, -12 V skal heller ikke brukes som jording for kretskort. Med disse forholdsreglene, skal sammenkoblinger kunne fungere. Hvis dette begrenser standard utstyret i stor grad, kan DC/DC omformere med galvanisk separasjon brukes til å isolere potensielle bakkereferanse spørsmål. Dette vil føre til noe energi tap, men vil likevel levere mye høyere virkningsgrad enn nåværende løsninger. Et alternativt problemløsning kan være å minimere lokale systemkoblinger til fiber baserte kommunikasjoner.

Batteri oppstillinger kan være montert i den kald sone A under rackene, i vedlikeholds gatene eller på innsiden, på undersiden av rackene. Batteriene bør ha kort ledningsnett for å unngå tap i kablene pga distansen.

System designet er fleksibel, og strømfordelingen kan initielt gjøres tradisjonelt eller det kan være seksjoner med begge løsningene. Det er forventet at i utgangspunktet, vil alle enheter være koblet sammen via strøm eller kabelgater (cabling tray), og bakplate og systemene er sammenkoblet for fremtidig bruk når systemene er bygget av bare komponenter. Dette platen representer en stor fordel når det gjelder materialer og livssyklus aspekter. Platen kan også ekspandere og bli erstattet av horisontale kontakter og figuren må sees som et eksempel på en utførelsesform.

Oppfinnelsen skal nå forklares i mer detalj med referanse til de vedlagte figurene, hvor: Figur 1 viser et eksempel på en systemløsning ifølge oppfinnelsen sett ovenfra og tverrsnitts visning sett fra siden,

Figur 2 viser en systemløsning ifølge oppfinnelsen sett fra langsiden, og

Figur 3 viser en generisk system kabling skisse.

Det skal først henvises til figur 1.1 en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er det etablert et rom som er delt horisontalt i to, hvor den nedre delen fungerer som en kald sone A. Skillet av rommet er utført av et gulv 1 hvor datamaskin rackene 2, 3 skal stå på. Gulvet

1 kan, om nødvendig, bli montert på en lastbærende konstruksjon av søyler (ikke vist) og gulvet 1 bør ha en viss høyde over bakke nivået 4 slik at store volum av tilført luft kan beveges uten mye motstand eller at et merkbart overtrykk er skapt. Datamaskin rackene 2, 3 er tilpasset gulvet 1 i en linje, for eksempel, i to rader som står mot hverandre, slik som vist. Under disse radene, har gulvet en åpen netting 5 og 6 ned mot den kalde sonen. På toppen av radene er det et tak 7 og vegger 8 som inneholder plassen rundt 2, 3 som en varm sone C. Den varme sonen D for luft utløpet fra systemet er over dette taket 7. Varm luft stiger fritt fra den varme sonen og den varme luften kan stige videre til fri luft eller til et system som kan resirkulere varmen og energien.

Et spjeld mellom C og D regulerer hvor mye varm luft kan strømme inn i D. Dette skaper et noe høyere luft trykk i sone C som presser varm luft ned til gulvnivået 1 og lar varm luft fra denne sonen bli blandet med kald luft fra sone A.

Gjennom denne drift, kan luft fra utsiden opp til 35 °C strømme inn i den kalde sonen A. Her blir luften om nødvendig forsynt med forstøvet (atomised) fuktighet fra ferskvann dersom fuktighetsnivået er svært lavt eller hvis det er brann situasjon i noen av enhetene. Generelt er ikke fuktighetsnivået kritisk, spesielt ikke høye fuktighets nivåer, siden alle virksomme utstyr har høyere temperatur enn innkommende luft, og kondens kan ikke skje. Svært lav fuktighet kan føre til skape fare for elektrostatiske problemer.

Blandingen fra sone A og C kommer inn i innløpet av system komponentene i B og er en justert luft temperatur for å sikre en stabil innløpstemperatur til systemet. Nylige konklusjoner fra Green Grid Association viser at maskinvare svikt har nesten en 1/4 sjanse til å skje ved en innløpstemperatur på 15 grader Celsius enn ved 25 grader. System temperatur blandingen kan så settes til 15 grader for å statistisk redusere sjansene for svikt, og for høyere temperaturer fra sone A, bare ha fri luft strømming gjennom systemet uten noe som helst blanding, bare bruke systemet til å balansere en blanding på en slik måte at en temperaturøkning tar litt tid for å tilpasse maskinvarekomponentene til den nye temperaturen over tid.

Hele systemet blir styrt av en mikrokontroller som overvåker alle temperatursonene og justerer spjeldet 9 automatisk for å balansere det høyere lufttrykket i sone C. Dette betyr at for å ha en veldig kontrollert temperaturøkning, er systemet programmert til å alltid overvåke innløpstemperatur i sone A og skape en innløpstemperatur i B for å sikre en buffer for temperatur økning i tilfelle plutselige høyere ute temperatur forandringer for å gi maskinvaren nødvendig tid til å fysisk langsomt tilpasse seg den økte temperaturen til luftstrømmen over system kretskortene.

Således blir systemet et fullstendig termodynamisk system med to hoved soner A og C, og fire forskjellige temperatur og trykksoner A, B, C, D. Luft i hovedsystemet vil bevege seg på grunn av ulike drivende kilder; 1. Internt viftesystem i datamaskinene som trekker luft fra den blandede sonen B til den varmluft sonen C. 2. Skorsteinseffekten i den varme sonen som gjør at den varme luften stiger og dermed også bidrar til å trekke luft gjennom systemet.

3. Spjeldet 9 som kontrollerer hvor mye luft som kan strømme fra C til D.

På veien gjennom datamaskinene blir luften varmet opp og ekspandert. Viftene som er en konvensjonell del at datamaskinene beveger den ekspanderte og varme luften inn i kammer C. På toppen av dette kammeret C, kan det være anordnet et variabelt spjeld 9 eller andre gjennomstrømnings regulatorer, som regulerer trykket i kammeret C slik at den varme luften blir tvunget nedover mot gulvnivået 1 under stativet 2, 3 og inn i sone B for å bli mikset og deretter opp gjennom kretskortene inn i sone C.

Regulert varm luft strømmer fra toppen av kammeret C og inn i sone D. Den varme luften stiger forbi spjeldet 9 og opp kanalen/sjakten over spjeldet slik at skorsteinseffekten sikrer at det er trekk i systemet. Varm luft stiger og den termiske virkningen vil bidra til å trekke luft gjennom systemet.

Den foreliggende oppfinnelsen gjør det også mulig å utføre effektiv og direkte slukking av mindre branner i datamaskin rackene. En dyse 15 kan arrangeres i sone B. Denne dysen har kapasitet til å spraye inn forstøvet (atomisert) vann for å få luftfuktigheten opp til 100%. Den mettede luften blir så ført inn i system kretskortene og komponentene. Slik mettet luft vil effektivt kjøle oppbygde branntilløp og sikrer at brannen ikke spres videre. En temperatursensor i hver datamaskin kretskort overvåker temperaturen og hvis temperaturen i et gitt datamaskin rack overstiger en på forhånd fastsatt temperatur, vil dysen under som er koblet til datamaskin racket vil starte å spraye inn forstøvet (atomised) vann.

På samme tid vil fortrinnsvis strømmen til den aktuelle datamaskin rack være stengt for å forhindre noe kortslutning. En røyk/brann deteksjon /alarm for en rack vil umiddelbart stenge ned strømmen til denne racken.

Selv om oppfinnelsen over blir beskrevet som et totalt passivt system for luft kjøling, hvor viftene i datamaskinen er de eneste aktive midlene som blir brukt for å skape sirkulasjon av luften, er det, selvfølgelig, også mulig å bruke vifter andre steder, enten i perioder eller permanent, for å hjelpe til med sirkulasjonen av luft. Det er også mulig å kjøle den tilførte luften, i det minste i perioder, hvis temperaturen ikke er tilstrekkelig lav. Det som imidlertid er viktig er at kjølesystemet, i hovedsak, er et passivt system med minimalt behov for ekstra kjøling.

Claims (5)

1. System for avkjøling av elektronisk utstyr (2, 3) omfattende en tilførselskanal (A, 6) for kald luft til en innløpssone (B) beliggende på undersiden av det elektroniske utstyret (2, 3), og en utløps kanal (D) fra en utløpssone (C) beliggende på oversiden av det elektroniske utstyret (2, 3), for å transportere vekk luft som har blitt varmet opp av det elektroniske utstyret (2, 3), utløpskanalen (D) har et justerbart stengeelement (9) som er egnet for å slippe ut en del av den oppvarmede luften til omgivelsene, minst en del av den oppvarmede luften som ikke blir sluppet ut gjennom utløpskanalen (D) fra utløpssonen (C) blir returnert til innløpssonen (B) til det elektroniske utstyret (2, 3) hvor den oppvarmede luften blandes med kald luft fra tilførselskanalen (A), nevnte utløpskanal (D) er beliggende på oversiden av tilførselskanalen (A, 6) og sirkulasjonen, med unntak av vifter som er montert innvendig i det elektroniske utstyret (2, 3) som sådan, forsynes av at oppvarmet luft ekspanderer og skaper overtrykk ved utløpssonen (C) til det elektroniske utstyret (2, 3)karakterisert vedat det elektroniske utstyret er innrettet til å la luften strømme vertikalt gjennom det elektroniske utstyret (2, 3).

2. System ifølge krav 1, hvorved det omfatter et gulv (1) beliggende på oversiden av den kalde tilførselskanalen (A), hvorved det elektroniske utstyret er plassert, en eller flere åpninger (6) i gulvet nær innløpssonen (B) til det elektroniske utstyret (2, 3).

3. System ifølge krav 1 eller 2, hvorved systemet omfatter en luft fuktighetsbevarende anordning (15) for å øke den relative fuktigheten av den tilførte luften.

4. System ifølge et av de foregående krav 1-3, hvorved den fuktighetsbevarende anordningen (15) er plassert i innløpssonen (B) til det elektroniske utstyret for tilførsel av forstøvet vann for å slukke eventuelle branner som kan starte i det elektroniske utstyret.

5. Systemet ifølge et av de foregående 1-4, hvorved systemet blir kontrollert av en mikrokontroller som måler temperaturen i alle sonene og justerer stenge elementet (9) for å balansere overtrykket i utløpssonen (C). Oversetting ord i figurene Figur 1.

Figur 2

Figur 3

Figur 4