RU2822125C1 - Телекоммуникационный шкаф для тепловырабатывающего оборудования с блоком охлаждения, система телекоммуникационных шкафов и способ охлаждения воздуха внутри телекоммуникационного шкафа - Google Patents
Телекоммуникационный шкаф для тепловырабатывающего оборудования с блоком охлаждения, система телекоммуникационных шкафов и способ охлаждения воздуха внутри телекоммуникационного шкафа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822125C1 RU2822125C1 RU2023110301A RU2023110301A RU2822125C1 RU 2822125 C1 RU2822125 C1 RU 2822125C1 RU 2023110301 A RU2023110301 A RU 2023110301A RU 2023110301 A RU2023110301 A RU 2023110301A RU 2822125 C1 RU2822125 C1 RU 2822125C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- cooling unit
- cabinet
- recirculation
- cooling
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 254
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 57
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 abstract description 428
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229920001821 foam rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012945 sealing adhesive Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, а именно к телекоммуникационным шкафам для тепловырабатывающего оборудования с блоком охлаждения, обеспечивающие возможность размещения электрооборудования на открытых площадках вне помещений за счет герметизации шкафа, а также встроенной системы охлаждения. Технический результат заключается в модульности конструкции телекоммуникационного шкафа с блоком охлаждения, высокой степени масштабируемости системы, а также снижении затрат электроэнергии без понижения эффективности охлаждения при любых погодных условиях. Телекоммуникационный шкаф с блоком охлаждения включает корпус с по крайней мере одной дверцей. В корпусе выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха. Блок охлаждения включает по крайней мере один корпус, в котором выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха. Внутри блока охлаждения расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, устройство теплообмена, конденсатор, испаритель и компрессор, где конденсатор, испаритель и компрессор соединены друг с другом. При этом блок охлаждения размещен таким образом, что отверстие для вывода рециркуляционного воздуха шкафа соединено с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, а отверстие для ввода рециркуляционного воздуха шкафа с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха блока охлаждения. Блок охлаждения выполнен с возможностью работы как в режиме свободного охлаждения, так и в смешанном режиме, и включает плату управления и подключенный к ней датчик температуры наружного воздуха. Плата управления сконфигурирована с возможностью установки режима свободного охлаждения или смешанного режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 13 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к телекоммуникационным шкафам для тепловырабатывающего оборудования с блоком охлаждения, обеспечивающие возможность размещения электрооборудования на открытых площадках вне помещений за счет герметизации шкафа, а также встроенной системы охлаждения.
Уровень техники
Параллельно с прогрессом в сфере информационных технологий стремительно растут требования к мощностям вычислительной техники, а также к количеству такой техники. Зачастую множество серверов обработки размещают в одном помещении или шкафу. При этом, во время работы вычислительная техника выделяет большое количество тепла. Поскольку высокая температура внутри может быть причиной неисправности или выхода из строя, важно охладить технику. По этой причине в серверных обычно используются вентиляторы для отвода тепла, выделяемого техникой, за пределы их стоек, а также используется встроенный кондиционер для регулировки температуры в помещении.
Между тем, энергопотребление оборудования для кондиционирования воздуха составляет примерно 40% от общего потребления электроэнергии серверами. Чтобы снизить энергопотребление серверной без снижения производительности обработки данных, важно эффективно охлаждать находящуюся в нем вычислительную технику.
Из уровня техники известно техническое решение, раскрытое в патенте № CN 112689436 B (опубл.: 08.07.2022 г.; МПК: H05K 7/20; H05K 7/14; H05K 5/02; H05H 5/06; E04H 5/00). Изобретение раскрывает компактный энергосберегающий контейнерный центр обработки данных (ЦОД) и способ управления им. Компактный энергосберегающий контейнерный ЦОД содержит свободную холодильную зону и аппаратную зону. При этом аппаратная зона расположена с одной стороны от свободной холодильной зоны. Теплообменный вентилятор, вентилятор приточного воздуха и теплообменник с роторным колесом расположены в зоне свободного охлаждения. Ввод свежего воздуха и вывод воздуха (отверстия ввода и вывода) также образованы в боковой стенке аппаратной зоны, причем ввод свежего воздуха и вывод воздуха расположены симметрично на двух боковых стенках аппаратной зоны. В зависимости от внешней температуры рабочий может выбрать запуск модуля свободного охлаждения, смешанного режима и режима междурядного кондиционирования воздуха. В режиме свободного охлаждения оборудование может охлаждаться в аппаратной зоне, поглощая внешний холодный воздух, при этом обеспечивается нормальная работа оборудования в аппаратной зоне. Смешанный режим – это смешанное использование режима свободного охлаждения и режима междурядного кондиционирования воздуха. А в случае, когда внешняя температура выше, температура может быть снижена с помощью междурядного кондиционирования воздуха. За счет использования настоящего изобретения обеспечивается нормальная работа оборудования, значительно снижается энергопотребление, а также снижается себестоимость продукции.
В патенте предусмотрен лишь вариант реализации воздушного свободного охлаждения, однако не прописан вариант реализации изобретения с жидкостным свободным охлаждением. Также описанная система охлаждения телекоммуникационного шкафа является значительно крупной в своем масштабе системой вентиляции, ввиду чего требует значительных экономических затрат на установку и эксплуатацию, а также значительных мощностных затрат на работу большого количества вентиляторов. Помимо этого, она предназначена для функционирования в помещениях с по крайней мере двумя телекоммуникационными шкафами, т.к. подразумевает, что кондиционер размещается между двумя рядами таких шкафов. Ввиду этого невозможно реализовать данную систему для охлаждения воздуха в одном телекоммуникационном шкафу, т.е. система не является модульной. Еще одним недостатком аналога является то, что независимо от количества телекоммуникационных шкафов и оборудования в нем система предусматривает лишь один блок свободного охлаждения. В таком случае, при работе в режиме свободного охлаждения практически невозможно обеспечить эффективный теплообмен рециркуляционного и наружного воздуха в условиях больших масштабов помещения (при большом количестве шкафом и оборудования). Также в смешанном режиме работы свободное охлаждение будет вносить лишь незначительный вклад в охлаждение воздуха в зоне оборудования, а основная часть мощности будет затрачиваться кондиционерами. Следовательно, смешанный режим будет лишь незначительно снижать мощность, затрачиваемую на поддержание оптимальной температуры в зоне оборудования.
Также из уровня техники известны система и способ охлаждения инвертора частотно-регулируемого привода, который приводит в действие компрессор в системе охлаждения электронного оборудования, раскрытые в заявке № US 20160120067 A1 (опубл. 28.04.2016 г.; МПК: H05K 7/20). Система включает в себя первый контур текучей среды, охлаждающий электронное оборудование с использованием протекающей через него первой текучей среды, и второй контур текучей среды, свободно охлаждающий протекающую через него вторую текучую среду. Второй контур текучей среды охлаждает первую текучую среду с использованием второй текучей среды со свободным охлаждением. Система дополнительно включает в себя третий контур текучей среды, который механически охлаждает вторую текучую среду с использованием третьей текучей среды, протекающей через него, в зависимости от температуры атмосферного воздуха по влажному термометру. Третий контур текучей среды включает по меньшей мере один компрессор, сжимающий третью текучую среду, и приводится в действие двигателем, соединенным с частотно-регулируемым приводом. По меньшей мере, часть первой текучей среды, протекающей по третьему контуру текучей среды, отводится для охлаждения инвертора частотно-регулируемого привода.
Описанная система охлаждения телекоммуникационного шкафа является значительно крупной в своем масштабе системой вентиляции, ввиду чего требует значительных экономических затрат на установку и эксплуатацию, а также значительных мощностных затрат на работу большого количества вентиляторов. Помимо этого, она предназначена для функционирования в помещениях с по крайней мере двумя телекоммуникационными шкафами, т.к. подразумевает, что кондиционер размещается между двумя рядами таких шкафов. Ввиду этого невозможно реализовать данную систему для охлаждения воздуха в одном телекоммуникационном шкафу, т.е. система не является модульной. Еще одним недостатком аналога является то, что свободное охлаждение используется не для охлаждения воздуха, а для охлаждения хладагента. Ввиду в заявке фактически описана система охлаждения, работающая лишь как единое целое и не предусматривающая нескольких режимов работы. Это является неэффективным с точки зрения затрат мощностей на обеспечение охлаждения воздуха, т.к. в более холодные периоды работы (например, зимой) кондиционирование воздуха для охлаждения не является необходимым. Так, в зимний период предпочтительно ограничиться режимом свободного охлаждения с целью снижения нагрузки на оборудование системы охлаждения.
Также известно техническое решение, описанное в патенте № US 9814161 B2 (опубл. 07.11.2017 г.; МПК: H05K 7/00; H05K 7/20; G06F 1/20). Стойка для электронных устройств включает в себя множество панелей, окружающих первое пространство. Кроме того, стойка для электронных устройств включает в себя: корпус для электронных устройств, расположенный в первом пространстве и сконфигурированный для размещения электронных устройств; теплообменник, расположенный в первом пространстве на расстоянии от корпуса электронного устройства; второе пространство, расположенное между корпусом электронного устройства и теплообменником и изолированное от остальной части первого пространства; и воздуходувку, предназначенную для циркуляции воздуха внутри первого пространства через корпус электронного устройства, второе пространство и теплообменник в описанном порядке.
Во-первых, описанное техническое решение предназначено для использования в помещениях, а не на улице, ввиду чего телекоммуникационный шкаф не предусматривает наличие уплотнителей и теплоизоляции. Во-вторых, оно предусматривает лишь вариант жидкостного свободного охлаждения. Более того, в изобретении кондиционер не является обязательным элементом для функционирования системы охлаждения, т.к. она основывается лишь на применении метода свободного охлаждения. Однако, упоминается, что дополнительное оснащение системы охлаждения кондиционером также возможно. Это связано с тем, что изобретение предназначено для использования в помещениях, которые в любом случае отапливаются, и в них поддерживается комнатная температура, ввиду этого комнатная система охлаждения не нуждается в высокой степени адаптивности к температуре воздуха окружающей среды.
Еще одним известным техническим решением является стойка аппаратуры вычислительной техники по патенту № RU 178957 U1 (опубл. 24.04.2018 г.; МПК: H05K 5/00). Стойка для аппаратуры вычислительной техники представляет собой шкаф, включающий в себя переднюю металлическую раму, снабженную посадочными местами для установки колец органайзера, и заднюю металлическую раму, связанную с передней рамой силовыми элементами в виде металлических горизонтальных балок, горизонтальные и вертикальные панели, ножки шкафа, профили и лотки для установки унифицированных вычислительных модулей, средства коммутации оборудования, расположенные в передней части шкафа, по меньшей мере одну контрольную лампу, расположенную в передней части шкафа, передние уплотнители, размещенные между профилями и передней рамой и имеющие по меньшей мере одно окно, регулируемый по высоте фартук, установленный в нижней части шкафа, по меньшей мере один кабельный ввод, установленный сверху на шкаф, перегородку, разделяющую внутреннее пространство шкафа на по меньшей мере две термоизолированных секции, и систему охлаждения, включающую в себя по меньшей мере одну вентиляторную стену, снабженную по меньшей мере двумя вентиляторами, выполненными с возможностью работы по меньшей мере в трех режимах: полной остановки, вращения вентилятора со средней скоростью, вращения вентилятора с максимальной скоростью, по меньшей мере двумя термодатчиками, расположенными во внутреннем пространстве шкафа по меньшей мере по одному в каждой термоизолированной секции, причем каждая термоизолированная секция обслуживается своим набором вентиляторов, установленным в по меньшей мере одну вентиляторную стену.
В аналоге предусмотрено лишь охлаждение воздуха методом свободного охлаждения, т.е. в нем отсутствует кондиционирование воздуха. Это делает данный теплоизоляционный шкаф неэффективным для использования в условиях повышенной температуры воздуха окружающей среды, т.к. он эффективен лишь при условиях низкой температуры наружного воздуха. Также крыша шкафа не выполнена наклонной, ввиду чего на ней могут скапливаться осадки.
Помимо этого, из уровня техники также известен всепогодный термошкаф, раскрытый в патенте № RU 87546 U1 (опубл. 10.10.2009 г.; МПК: G05D 23/30; H05K 5/06). Полезная модель относится к устройствам управления и направлена на повышение срока службы и степени защиты от воздействий окружающей среды, обеспечение автономного функционирования телекоммуникационного, радиоэлектронного, метеорологического, навигационного, охранного или любого другого оборудования, а также на расширение функциональных возможностей за счет универсальности конструкции термошкафа. Указанный технический результат достигается в вариантах воплощения всепогодного термошкафа тем, что он содержит герметичный корпус с дверью, внутри которого расположен калорифер с термостатом цепи калорифера или выдувной вентилятор с термостатом цепи вентилятора или кондиционер, выключатель, блок питания и аэратор, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнен самоклеющийся утеплитель с теплоотражающей пленкой и внутри корпуса, с помощью крепежных элементов, закреплена монтажная стойка.
Первый недостаток аналога заключается в том, что в нем предусмотрено лишь наличие кондиционера (или выдувной вентилятор с термостатом), т.е. в нем не предусмотрен блок свободного охлаждения. Таким образом, в условиях зимнего и переходного сезона значительно повышаются затраты электроэнергии на поддержание работы кондиционера и, как следствие, всей системы охлаждения в целом. Ввиду этого описанное техническое решение не предусматривает адаптивный режим работы системы охлаждения в зависимости от температуры воздуха окружающей среды. Также крыша шкафа не выполнена наклонной, ввиду чего на ней могут скапливаться осадки.
Еще одно известное техническое решение раскрыто в патенте № EP 3723462 B1 (опубл. 22.06.2022 г.; МПК: H05K 7/20). Техническое решение относится к системе охлаждения, в частности, для шкафов с электроникой, содержащей корпус, при этом система охлаждения содержит первый контур охлаждения и второй контур охлаждения, причем первый контур охлаждения содержит секцию отвода тепла, а второй контур охлаждения содержит тепловыделяющую секцию.
Первым недостатком аналога является то, что в аналоге система охлаждения постоянно работает в смешанном режиме охлаждения. Ввиду этого система является неадаптивной к внешним условиям. В частности, в летний период предпочтительно не использовать свободное охлаждение ввиду высокой температуры наружного воздуха, а в зимний период – наоборот – кондиционирование воздуха является менее эффективным, т.к. приводит к большим и бесполезным затратам электроэнергии. Более того, в зимний период может происходить загустение хладагента, используемого в холодильном контуре кондиционера, ввиду чего система охлаждения может выйти из строя. Второй недостаток заключается в том, что крыша шкафа не выполнена наклонной, ввиду чего на ней могут скапливаться осадки.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание и разработка телекоммуникационного шкафа с блоком охлаждения, системы телекоммуникационных шкафов, а также способа охлаждения воздуха в телекоммуникационном шкафу, обеспечивающие высокую энергоэффектвность охлаждения тепловырабатывающей вычислительной техники как для отдельностоящих телекоммуникационных шкафов, так и для рядов шкафов.
Данная задача решается заявленным изобретением за счет достижения таких технических результатов, как модульность конструкции телекоммуникационного шкафа с блоком охлаждения, высокая степень масштабируемости системы, а также снижение затрат электроэнергии без понижения эффективности охлаждения при любых погодных условиях. Заявленный технический результат достигается в том числе, но не ограничиваясь, благодаря:
возможности работы блока охлаждения в режим кондиционирования воздуха, в режиме свободного охлаждения, а также в смешанном режиме;
переключению между режимами работы на основании параметров окружающей среды;
реализации режима свободного охлаждения через отвод тепла рециркуляционного воздуха в шкафе;
герметичности шкафа, т.е. отсутствию примесей наружного воздуха, в любом режиме работы;
модульности конструкции блока охлаждения и телекоммуникационного шкафа.
Более полно, технический результат достигается телекоммуникационным шкафом с блоком охлаждения. Телекоммуникационный шкаф включает корпус с по крайней мере одной дверцей. При этом в корпусе выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха. Блок охлаждения включает корпус, в котором выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха. Внутри блока охлаждения расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, устройство теплообмена, конденсатор, испаритель и компрессор. Конденсатор, испаритель и компрессор соединены друг с другом. При этом блок охлаждения размещен таким образом, что отверстие для вывода рециркуляционного воздуха шкафа соединено с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, а отверстие для ввода рециркуляционного воздуха шкафа – с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха блока охлаждения. Блок охлаждения выполнен с возможностью работы в режиме свободного охлаждения и в смешанном режиме и включает плату управления и датчик температуры наружного воздуха, подключенный к плате управления. Плата управления сконфигурирована с возможностью установления режима свободного охлаждения и смешанного режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха.
Отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха в шкафе и в блоке охлаждения, а также вентилятор для рециркуляционного воздуха необходимы для организации потока воздуха из шкафа в блок охлаждения, в котором воздух будет охлаждаться, а после, уже охлажденным, поступать назад в шкаф. Отверстия для наружного воздуха и вентилятор наружного воздуха, в свою очередь, необходимы для организации теплообмена между двумя потоками внутри блока охлаждения. Устройство теплообмена внутри блока охлаждения необходимо для реализации свободного охлаждения между двумя потоками в период пониженной и средней температуры наружного воздуха для экономии электроэнергии, затрачиваемой на охлаждение воздуха. Компрессор, конденсатор и испаритель необходимы для охлаждения рециркуляционного воздуха посредством кондиционирования. Это важно в период пониженной и средней температуры, когда теплообмен становится менее эффективным. Плата управления и датчик температуры необходимы для адаптации охлаждения под внешние условия. Благодаря этому настоящий шкаф с блоком охлаждения способны эффективно охлаждать воздух внутри шкафа в любой сезон и при любых погодных условиях, сохраняя при этом низкий уровень потребления электроэнергии.
Отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха могут быть расположены на разных стенках корпуса блока охлаждения.
Устройство теплообмена может являться воздухо-воздушным теплообменником. При этом в блоке охлаждения по потоку наружного воздуха могут быть размещены воздухо-воздушный теплообменник, конденсатор и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха – воздухо-воздушный теплообменник, испаритель и вентилятор рециркуляционного воздуха.
Блок охлаждения может состоять из отдельного блока свободного охлаждения и блока кондиционера. При этом в корпусе блока свободного охлаждения могут быть выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха. В этом случае в корпусе блока свободного охлаждения по потоку наружного воздуха могут быть расположены воздухо-воздушный теплообменник и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха – воздухо-воздушный теплообменник и вентилятор рециркуляционного воздуха.
Также в качестве устройства теплообмена может использоваться теплообменник с промежуточным теплоносителем. В этом случае в корпусе блока свободного охлаждения по потоку наружного воздуха могут быть расположены охладитель жидкости и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха – воздухоохладитель и вентилятор рециркуляционного воздуха, причем воздухоохладитель и охладитель жидкости соединены друг с другом.
В корпусе блока кондиционера могут быть выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха, а внутри корпуса могут быть расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, конденсатор, испаритель и компрессор. При этом в блоке кондиционера по потоку наружного воздуха могут быть размещены конденсатор и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха – испаритель и вентилятор рециркуляционного воздуха.
Потоки наружного и рециркуляционного воздуха могут быть разделены стенкой. Это позволяет избежать смешения потоков воздуха.
Воздухо-воздушный теплообменник может являться пластинчато-ребристым теплообменником.
Блок охлаждения может быть дополнительно выполнен с возможностью работы в режиме кондиционирования, а плата управления может быть выполнена с возможностью установления режима кондиционирования на основании показаний датчика температуры наружного воздуха. Отдельный режим кондиционирования особенно эффективно показывает себя в период высокой температуры наружного воздуха, когда эффективность свободного охлаждения (теплообмена) стремится к нулю.
По крайней мере одна из стенок шкафа может включать герметичный цоколь для кабелей. Герметичность цоколя позволяет избежать подмеса наружного воздуха в ходе эксплуатации.
Крыша шкафа может быть выполнена плоской, а на ней может быть дополнительно установлена наклонная крыша. Таким образом, становится возможным избежать скапливания осадков на поверхность шкафа.
Телекоммуникационный шкаф может дополнительно включать второй блок охлаждения. Причем, первый блок охлаждения и второй блок охлаждения могут быть размещены с противоположных сторон корпуса шкафа.
Дверца шкафа может быть выполнена с уплотнителем. Это также позволит повысить степень герметизации шкафа.
Каждая стенка и дверца шкафа может быть выполнена с теплоизоляцией. Теплоизоляция позволяет снизить вероятность перегрева или переохлаждения оборудования в ходе эксплуатации.
Блок охлаждения и шкаф могут дополнительно включать съемные панели. Они позволяют объединять шкафы в ряды.
Также технический результат достигается системой телекоммуникационных шкафов. В системе по крайней мере два телекоммуникационных шкафа соединены блоком охлаждения, расположенным между ними. При этом в корпусе каждого из шкафов выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха, а в корпусе блока охлаждения выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха из первого шкафа, отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха из второго шкафа, а также отверстия для ввода и вывода наружного воздуха. При этом внутри блока охлаждения расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, устройство теплообмена, конденсатор, испаритель и компрессор. Конденсатор, испаритель и компрессор соединены друг с другом. При этом блок охлаждения размещен таким образом, что отверстие для вывода рециркуляционного воздуха шкафа соединено с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, а отверстие для ввода рециркуляционного воздуха шкафа – с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха блока охлаждения. Причем блок охлаждения выполнен с возможностью работы в режиме свободного охлаждения и в смешанном режиме и включает плату управления и датчик температуры наружного воздуха, подключенный к плате управления. Плата управления сконфигурирована с возможностью установления режима свободного охлаждения и смешанного режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха.
Отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха в шкафе и в блоке охлаждения, а также вентилятор для рециркуляционного воздуха необходимы для организации потока воздуха из шкафа в блок охлаждения, в котором воздух будет охлаждаться, а после, уже охлажденным, поступать назад в шкаф. Отверстия для наружного воздуха и вентилятор наружного воздуха, в свою очередь, необходимы для организации теплообмена между двумя потоками внутри блока охлаждения. Устройство теплообмена внутри блока охлаждения необходимо для реализации свободного охлаждения между двумя потоками в период пониженной и средней температуры наружного воздуха для экономии электроэнергии, затрачиваемой на охлаждение воздуха. Компрессор, конденсатор и испаритель необходимы для охлаждения рециркуляционного воздуха посредством кондиционирования. Это важно в период пониженной и средней температуры, когда теплообмен становится менее эффективным. Плата управления и датчик температуры необходимы для адаптации охлаждения под внешние условия. Благодаря этому настоящий шкаф с блоком охлаждения способны эффективно охлаждать воздух внутри шкафа в любой сезон и при любых погодных условиях, сохраняя при этом низкий уровень потребления электроэнергии. При этом возможность такого соединения повышает модульность и масштабируемость конструкции. Так, благодаря описанной конструкции шкафы и блоки охлаждения могут соединяться в ряды с любым количеством шкафов. При этом будет сохраняться эффективность охлаждения.
Между каждыми двумя шкафами системы может быть установлен блок охлаждения.
Также технический результат достигается способом охлаждения воздуха внутри телекоммуникационного шкафа. Согласно способу, сначала вводят рециркуляционный воздух из шкафа в блок охлаждения. Затем вводят наружный воздух в блок охлаждения. После этого измеряют температуру наружного воздуха при помощи датчика температуры. Показания датчика температуры отправляют на плату управления. Далее принимают решение об установлении режима работы блока охлаждения, после чего устанавливают выбранный режим работы. При установлении режима свободного охлаждения выключают кондиционирование воздуха так, что температуру рециркуляционного воздуха снижают за счет теплообмена с наружным воздухом. При установлении смешанного режима включают кондиционирование воздуха так, что температуру рециркуляционного воздуха снижают за счет теплообмена с наружным воздухом и хладагентом в испарителе. Затем охлаждают рециркуляционный воздух. После этого вводят охлажденный рециркуляционный воздух из блока охлаждения в шкаф и выводят наружный воздух из блока охлаждения.
Этап ввода рециркуляционного воздуха в блок охлаждения позволяет в последующем охлаждать его перед возвращением в шкаф. Ввод уличного воздуха, в свою очередь, необходим для организации теплообмена между двумя потоками внутри блока охлаждения. То, что температуру наружного воздуха измеряют, а при помощи платы управления изменяют режим работы блока охлаждения, необходимо для адаптации режима под внешние условия, что позволяет обеспечивать эффективное охлаждения, сохраняя при этом низкий уровень электропотребления. Так, смешанный режим необходим, когда температура наружного воздуха является повышенной, из-за чего снижается эффективность теплообмена с наружным воздухом. Режим свободного охлаждения, наоборот, позволяет эффективно охлаждать рециркуляционный воздух лишь за счет теплообмена в период пониженной температуры наружного воздуха.
При температуре средней или высокой наружного воздуха могут устанавливать смешанный режим. В ином варианте смешанный режим могут устанавливать при средней температуре наружного воздуха. Тогда режим кондиционирования могут устанавливать при высокой температуре наружного воздуха.
При установлении режима кондиционирования могут выключать блок свободного охлаждения так, что температуру рециркуляционного воздуха снижают за счет передачи тепла хладагенту в испарителе. При этом после установления режима кондиционирования могут проводить введенный наружный воздух через конденсатор, а введенный рециркуляционный воздух – через испаритель.
При низкой температуре наружного воздуха могут устанавливать режим свободного охлаждения.
После установления смешанного режима могут проводить введенный рециркуляционный и наружный воздух через устройство теплообмена, затем проводить наружный воздух через конденсатор, а рециркуляционный – через испаритель. В ином варианте выполнена блока охлаждения после установления смешанного режима могут вводить рециркуляционный и наружный воздух в блок свободного охлаждения, а затем проводить введенный в блок свободного охлаждения воздух через устройство теплообмена. Параллельно могут вводить рециркуляционный и наружный воздух в блок кондиционирования, а в блоке кондиционирования проводить введенный наружный воздух через конденсатор, а рециркуляционный – через испаритель.
И в случае двухрежимного выполнения блока охлаждения, и в случае трехрежимного выполнения после установления режима свободного охлаждения введенный рециркуляционный и наружный воздух могут проводить через устройство теплообмена. При этом могут проводить введенный рециркуляционный и наружный воздух через воздухо-воздушный теплообменник. В ином варианте введенный рециркуляционный воздух могут проводить через воздухоохладитель, а наружный воздух – через охладитель жидкости.
Описание чертежей
Объект притязаний по настоящей заявке описан по пунктам и чётко заявлен в формуле изобретения. Упомянутые выше задачи, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых показано:
На Фиг. 1 представлен телекоммуникационный шкаф с присоединенным к нему блоком охлаждения в изометрическом виде согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 2 представлен телекоммуникационный шкаф с блоком охлаждения в изометрическом виде в разнесении согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 3 представлен схематичный вид первого варианта реализации блока охлаждения согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 4 представлен телекоммуникационный шкаф с двумя блоками охлаждения в изометрическом виде в разнесении согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 5 представлен схематичный вид второго варианта реализации блока охлаждения согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 6 представлен телекоммуникационный шкаф с блоком охлаждения по второму варианту реализации в изометрическом виде в разнесении согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 7 представлен схематичный вид третьего варианта реализации блока охлаждения согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 8 представлен телекоммуникационный шкаф с блоком охлаждения по третьему варианту реализации в изометрическом виде в разнесении согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 9 представлена система телекоммуникационных шкафов в изометрическом виде в разнесении согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 10 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для первого варианта реализации блока охлаждения, согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 11 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для второго варианта реализации блока охлаждения, согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 12 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для третьего варианта реализации блока охлаждения, согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 13 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для четвертого варианта реализации блока охлаждения, согласно настоящему изобретению.
Данные фигуры поясняются следующими позициями:
Позиция 1 – телекоммуникационный шкаф;
Позиция 11 – корпус телекоммуникационного шкафа;
Позиция 111 – отверстие для ввода рециркуляционного воздуха из блока охлаждения в телекоммуникационный шкаф;
Позиция 1111 – отверстие для ввода рециркуляционного воздуха из блока свободного охлаждения в телекоммуникационный шкаф;
Позиция 1112 – отверстие для ввода рециркуляционного воздуха из блока кондиционирования в телекоммуникационный шкаф;
Позиция 112 – отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из телекоммуникационного шкафа в блок охлаждения;
Позиция 1121 – отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из телекоммуникационного шкафа в блок свободного охлаждения;
Позиция 1122 – отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из телекоммуникационного шкафа в блок кондиционирования;
Позиция 12 – дверца телекоммуникационного шкафа;
Позиция 2 – блок охлаждения;
Позиция 21 – корпус блока охлаждения;
Позиция 211 – отверстие для ввода рециркуляционного воздуха из телекоммуникационного шкафа в блок охлаждения;
Позиция 2111 – отверстие для ввода рециркуляционного воздуха из телекоммуникационного шкафа в блок свободного охлаждения;
Позиция 2112 – отверстие для ввода рециркуляционного воздуха из телекоммуникационного шкафа в блок кондиционирования;
Позиция 212 – отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из блока охлаждения в телекоммуникационный шкаф;
Позиция 2121 – отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из блока свободного охлаждения в телекоммуникационный шкаф;
Позиция 2122 – отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из блока кондиционирования в телекоммуникационный шкаф;
Позиция 213 – отверстие для ввода наружного воздуха в блок охлаждения;
Позиция 2131 – отверстие для ввода наружного воздуха в блок свободного охлаждения;
Позиция 2132 – отверстие для ввода наружного воздуха в блок кондиционирования;
Позиция 214 – отверстие для вывода наружного воздуха из блока охлаждения;
Позиция 2141 – отверстие для вывода наружного воздуха из блока свободного охлаждения;
Позиция 2142 – отверстие для вывода наружного воздуха из блока кондиционирования;
Позиция 22 – вентилятор рециркуляционного воздуха;
Позиция 221 – вентилятор рециркуляционного воздуха блока свободного охлаждения;
Позиция 222 – вентилятор рециркуляционного воздуха блока кондиционирования;
Позиция 23 – вентилятор наружного воздуха;
Позиция 231 – вентилятор наружного воздуха блока свободного охлаждения;
Позиция 232 – вентилятор наружного воздуха блока кондиционирования;
Позиция 24 – устройство теплообмена;
Позиция 240 – соединительные трубы компонент устройства теплообмена;
Позиция 241 – воздухоохладитель;
Позиция 242 – охладитель жидкости;
Позиция 243 – клапан;
Позиция 244 – насос;
Позиция 25 – компрессор;
Позиция 26 – испаритель;
Позиция 27 – конденсатор;
Позиция 28 – соединительные трубы компонент кондиционирования.
Подробное описание изобретения
В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.
Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.
На Фиг. 1 представлен телекоммуникационный шкаф 1 (далее – шкаф) с присоединенным к нему блоком охлаждения 2 (далее – БО) в изометрическом виде согласно настоящему изобретению. Шкаф 1 включает корпус 11 и по крайней мере одну дверцу 12, БО 2 также включает корпус 21. На Фиг. 2 представлен шкаф 1 с БО 2 в изометрическом виде в разнесении для иллюстрации их соединения. Так, на Фиг. 2 видно, что в корпусе 11 шкафа 1 выполнены отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 111 в шкаф 1 и отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 112 из шкафа 1. При этом в корпусе 21 БО 1 выполнены отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 211 в БО 2, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 212, отверстие для ввода наружного воздуха 213 и отверстие для вывода наружного воздуха 214. При этом шкаф 1 и БО 2 соединены таким образом, что отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 111 шкафа 1 соединено с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 212 БО 2, а отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 112 шкафа 1 – с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 211 БО 2. Отверстия для ввода 213 и вывода 214 наружного воздуха БО 2 не перекрываются шкафом 1 или иными элементами. Так, через отверстие 213 наружный воздух (воздух с улицы) попадает в БО 2, а через отверстие 214 выводится из БО 2 назад на улицу.
Внутри корпуса 21 БО 2 расположены по крайней мере вентилятор наружного воздуха 23, вентилятор рециркуляционного воздуха 22, устройство теплообмена 24, конденсатор 27, испаритель 26 и компрессор 25. Конденсатор 27, испаритель 26 и компрессор 25 соединены друг с другом. Таким образом, под действием вентилятора рециркуляционного воздуха 22 воздух из шкафа 1 выводят из шкафа 1 через отверстие 112 и вводят в БО 2 через отверстие 211. Уличный воздух под действием вентилятора наружного воздуха 23 вводят в БО 2 через отверстие 213. Далее также под действием вентиляторов 22 и 23 оба потока проходят через внутренние компоненты БО 2 и выводятся из БО 2. Охлажденный рециркуляционный воздух выводят из БО 2 через отверстие 212 и вводят в шкаф 1 через отверстие 111, а нагретый наружный воздух выводят из БО 2 через отверстие 214. Таким образом, теплый рециркуляционный воздух из шкафа 1, нагретый тепловырабатывающей вычислительной техникой внутри шкафа 1, охлаждается, в том числе за счет передачи тепла наружному воздуху, после чего охлажденный рециркуляционный воздух попадает обратно в шкаф 1, охлаждая тепловырабатывающее оборудование.
При этом БО 2 выполнен с возможностью работы в режиме свободного охлаждения (далее – режим «СО») и в смешанном режиме (далее – «С» режим) и включает плату управления и датчик температуры наружного воздуха (на Фигурах не показаны), подключенный к плате управления. Причем плата управления сконфигурирована с возможностью установления режима «СО» и «С» режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха. Благодаря этому возможно эффективно охлаждать рециркуляционный воздух внутри шкафа 1, снижая при этом затраты на электроэнергию. Это связано с тем, что в период низкой температуры окружающего воздуха применение кондиционирования (холодильной машины) является слишком затратным и бесполезным, т.к. температура наружного воздуха в этот период позволяет охлаждать рециркуляционный воздух за счет теплообмена. В период повышенной температуры наружного воздуха ситуация обратная, т.к. температура наружного воздуха становится примерно равной температуре рециркуляционного воздуха, из-за чего эффективность теплообменника стремится к нулю. В такие периоды охлаждению воздуха сможет поспособствовать лишь холодильная машина.
Под «кондиционированием» понимается любое активное охлаждение воздуха, т.е. охлаждение воздуха с использованием дополнительного энергопотребляющего оборудования (компрессоров, конденсаторов, испарителей и т.д.), причем в этом случае эффективность охлаждения напрямую зависит от энергопотребления. Свободное охлаждение, в свою очередь, является пассивным охлаждением и не подразумевает дополнительных энергозатрат на охлаждения. Однако в обоих случаях вентиляторы потребляют энергию для организации потоков воздуха через БО 2 и циркуляцию воздуха в шкафу 1.
Датчик температуры может располагаться в любом месте БО 2, если при этом он может измерять температуру наружного воздуха до того, как его температура измениться внутри БО 2. В частности, датчик температуры может быть расположен вблизи отверстия для ввода наружного воздуха 213. Также он может быть расположен снаружи корпуса 21 БО 2, однако, в этом случае необходимо выбирать датчик с повышенной пыле- и влагозащитой. Таким образом, датчик будет достоверно измерять температуру наружного воздуха при любых погодных условиях, а сам БО 2 сможет адаптироваться под внешние условия, благодаря чему и достигается заявленный технический результат.
Плата управления может располагаться в любом месте БО 2. Главное, чтобы она была подключена датчику температуры, а также к управляемым компонентам БО 2. Конкретные компоненты зависят от конфигурации БО 2.
При соединении БО 2 со шкафом 1 отверстия в шкафу 1 и в БО 2 соединяются, образуя замкнутый воздушный контур, не связанный с окружающей средой. Места соединений могут герметизироваться с помощью резиновых уплотнений.
Сам БО 2 может быть выполнен несколькими разными способами. В частности, на Фиг. 3 представлен схематичный вид первого варианта реализации БО 2. В данном варианте БО 2 выполнена цельной и имеет возможность установления режима «СО» и «С» режима охлаждения рециркуляционного воздуха. Как видно на данной Фигуре, в корпусе 21 выполнены отверстия для ввода рециркуляционного воздуха 211, вывода рециркуляционного воздуха 212, ввода наружного воздуха 213 и вывода наружного воздуха 214 (в/из БО 2). При этом отверстия для рециркуляционного воздуха (211, 212) и отверстия для наружного воздуха (213, 214) выполнены на разных стенках корпуса 21. Данный вариант конфигурации БО 2 соединяется со шкафом 1 как это показано на Фиг. 2. Внутри корпуса 21 БО 2, как было сказано ранее, расположены по крайней мере вентилятор наружного воздуха 23, вентилятор рециркуляционного воздуха 22, устройство теплообмена 24, конденсатор 27, испаритель 26 и компрессор 25. Конденсатор 27, испаритель 26 и компрессор 25 соединены друг с другом. Соединение может быть реализовано посредством медных труб 28, в которых циркулирует хладагент.
Устройство теплообмена 24 в данном варианте выполнения БО 2 является воздухо-воздушным теплообменником. При этом по потоку наружного воздуха последовательно размещены воздухо-воздушный теплообменник 24, конденсатор 27 и вентилятор наружного воздуха 23, а по потоку рециркуляционного воздуха – воздухо-воздушный теплообменник 24, испаритель 26 и вентилятор рециркуляционного воздуха 22. Также внутри БО 2 устанавливаются перегородки, показанные на Фиг. 3, препятствующие смешению двух потоков. Важно отметить, что вентилятор рециркуляционного воздуха 22 может быть также размещен по потоку рециркуляционного воздуха до устройства теплообмена 24, как и вентилятор наружного воздуха 23 может быть размещен по потоку наружного воздуха до устройства теплообмена 24.
В данной конфигурации БО 2 переход между «С» режимом и режимом «СО» могут осуществлять посредством включения/выключения компрессора 25, при этом также будет изменяться алгоритм работы вентилятора 23.
Таким образом, при включенном «С» режиме работы БО 2 рециркуляционный воздух из шкафа 1 выводится из шкафа 1 через отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 112 и вводится в БО 2 через отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 211 под действием вентилятора рециркуляционного воздуха 22. Параллельно под действием вентилятора наружного воздуха 23 наружный воздух вводится в БО 2 через отверстие для ввода наружного воздуха 213. Оба потока проходят через теплообменник 24, где рециркуляционный воздух немного охлаждается, а наружный – нагревается за счет теплообмена с рециркуляционным воздухом. Затем рециркуляционный воздух проводится через испаритель 26, а наружный – через конденсатор 27. В испарителе жидкий хладагент, циркулирующий по медным трубам 28, меняет свое агрегатное состояние на газообразное, забирая тепло от рециркуляционного воздуха. После этого хладагент (газообразный с низко температурой) проходит через компрессор 25, в котором производится сжатие газа, за счет которого одновременно повышаются и давление, и температура газообразного хладагента. Далее горячий газообразный хладагент попадает по медным трубам 28 в конденсатор 27, который обдувается потоком прохладного наружного воздуха. Так хладагент меняет агрегатное состояние снова в жидкое, отдавая при этом тепло наружному воздуху, и снова попадает в испаритель 26. После этого охлажденный рециркуляционный воздух возвращается в шкаф 1, проходя под действием вентилятора 22 через отверстия 212 и 111, а подогретый наружный воздух выводится из БО 2 обратно наружу под действием вентилятора 23 через отверстие 214.
В режиме «СО» компрессор 25 выключают. При этом также могут менять алгоритм работы вентилятора наружного воздуха 23, а именно менять управляющий им датчик температуры (то есть такая конфигурация может предполагать наличие нескольких датчиков температуры). Рециркуляционный воздух из шкафа 1 выводится из шкафа 1 через отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 112 и вводится в БО 2 через отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 211 под действием вентилятора рециркуляционного воздуха 22. Параллельно под действием вентилятора наружного воздуха 23 наружный воздух вводится в БО 2 через отверстие для ввода наружного воздуха 213. Оба потока проходят через теплообменник 24, где рециркуляционный воздух немного охлаждается, а наружный – нагревается за счет теплообмена с рециркуляционным воздухом. После этого охлажденный рециркуляционный воздух возвращается в шкаф 1, проходя под действием вентилятора 22 через отверстия 212 и 111, а подогретый наружный воздух выводится из БО 2 обратно наружу под действием вентилятора 23 через отверстие 214. При этом оба потока воздуха также проходят через компоненты кондиционирования, однако т.к. они выключены, охлаждение рециркуляционного воздуха и нагрев наружного воздуха с их помощью не осуществляется.
При этом шкаф 1 может одновременно быть соединен с двумя БО 2. На Фиг. 4 представлен шкаф 1 с двумя БО 2 по первому варианту реализации в изометрическом виде в разнесении согласно настоящему изобретению. Шкаф 1, в таком случае, включает отверстия для ввода 111 и вывода 112 рециркуляционного воздуха на двух противоположных стенках корпуса 11, а БО 2 выполнен, как было показано ранее. Соединяются при этом они аналогично ранее описанному варианту. То есть, шкаф 1 и БО 2 соединены таким образом, что отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 111 шкафа 1 соединено с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 212 БО 2, а отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 112 шкафа 1 – с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 211 БО 2. Отверстия для ввода 213 и вывода 214 наружного воздуха БО 2 не перекрываются шкафом 1 или иными элементами. И такое соединение выполняется с обеих сторон шкафа 1.
На Фиг. 5 представлен схематичный вид второго варианта реализации БО 2 согласно настоящему изобретению. В данном случае БО 2 выполнен из двух отдельных блоков: блока свободного охлаждения (далее – БСО) и блока кондиционирования (далее – БК), т.е. у каждого из них свой отдельный корпус.
В корпусе БСО выполнены отверстие для ввода рециркуляционного воздуха в БСО 2111, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из БСО 2121, отверстие для ввода наружного воздуха в БСО 2131 и отверстие для вывода наружного воздуха из БСО 2141. Внутри БСО, в свою очередь, размещены вентилятор рециркуляционного воздуха БСО 221, вентилятор наружного воздуха БСО 231, а также устройство теплообмена 24. Рециркуляционный воздух из шкафа 1 вводится в БСО через отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 2111 под действием вентилятора рециркуляционного воздуха 221. Параллельно под действием вентилятора наружного воздуха 231 наружный воздух вводится в БСО через отверстие для ввода наружного воздуха 2131. Оба потока проходят через теплообменник 24, где рециркуляционный воздух немного охлаждается, а наружный – нагревается за счет теплообмена с рециркуляционным воздухом. После этого охлажденный рециркуляционный воздух возвращается в шкаф 1, проходя под действием вентилятора 221 через отверстие 2121, а подогретый наружный воздух выводится из БО 2 обратно наружу под действием вентилятора 231 через отверстие 2141. В данной конфигурации устройство теплообмена 24 также является воздухо-воздушным теплообменником.
В корпусе БК выполнены отверстие для ввода рециркуляционного воздуха в БК 2112, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из БК 2122, отверстие для ввода наружного воздуха в БК 2132 и отверстие для вывода наружного воздуха из БК 2142. Внутри корпуса расположены вентилятор рециркуляционного воздуха БК 222, вентилятор наружного воздуха БК 232, компрессор 25, испаритель 26 и конденсатор 27. Компрессор 25, испаритель 26 и конденсатор 27 соединены друг с другом посредством медных труб 28. При этом испаритель 26 расположен по потоку рециркуляционного воздуха, а конденсатор 27 – по потоку наружного воздуха, а сами потоки разделены стенкой для избежания их смешения. Рециркуляционный воздух из шкафа 1 вводится в БК через отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 2112 под действием вентилятора рециркуляционного воздуха 222. Параллельно под действием вентилятора наружного воздуха 232 наружный воздух вводится в БК через отверстие для ввода наружного воздуха 2132. Затем рециркуляционный воздух проводится через испаритель 26, а наружный – через конденсатор 27. В испарителе жидкий хладагент, циркулирующий по медным трубам 28, меняет свое агрегатное состояние на газообразное, забирая тепло от рециркуляционного воздуха. После этого хладагент (газообразный с низко температурой) проходит через компрессор 25, в котором производится сжатие газа, за счет которого одновременно повышаются и давление, и температура газообразного хладагента. Далее горячий газообразный хладагент попадает по медным трубам 28 в конденсатор 27, который обдувается потоком прохладного наружного воздуха. Так хладагент меняет агрегатное состояние снова в жидкое, отдавая при этом тепло наружному воздуху, и снова попадает в испаритель 26. После этого охлажденный рециркуляционный воздух возвращается в шкаф 1, проходя под действием вентилятора 222 через отверстие 2122, а подогретый наружный воздух выводится из БК обратно наружу под действием вентилятора 232 через отверстие 2142.
При этом данная конфигурация БО 2 может работать в «С» режиме, в режиме «СО», а также в режиме кондиционирования (далее – режим «К»). Это достигается благодаря разделению БО 2 на отдельные блоки БК и БСО. Так, в режиме «СО» отключаются компрессор 25, вентиляторы испарителя 26 и конденсатора 27. Помимо этого, могут дополнительно выключать вентиляторы 222, 232, чтобы воздух не проходил через компоненты кондиционирования. В ином варианте могут отключать вентиляторы 222, 232 и закрывать отверстия 2112, 2122, 2132 и 2142 при помощи заслонок. В режиме «К» могут отключать вентиляторы БСО 221 и 231. Таким образом, воздух не будет проходить через БСО, а в шкаф 1 будет попадать лишь рециркуляционный воздух, охлажденный посредством кондиционирования. В альтернативном варианте могут отключать вентиляторы 221 и 231 и дополнительно закрывать отверстия 2111, 2121, 2131 и 2141 при помощи заслонок. В «С» режиме никакие компоненты не отключают, а в шкаф 1 будет попадать как рециркуляционный воздух, охлажденный посредством кондиционирования, так и рециркуляционный воздух, охлажденный при помощи свободного охлаждения, т.е. теплообмена с наружным воздухом. Преимущество этого варианта конфигурации БО 2 заключается в возможности реализации режима «К», т.к. при высокой температуре наружного воздуха свободное охлаждение не является эффективным, а лишь затрачивает электроэнергию на поддержание работы вентиляторов 221 и 231.
Для соединения БО 2 второго варианта конфигурации со шкафом 1 в корпусе 11 шкафа 1 должны быть выполнены дополнительные отверстия. Так, как показано на Фиг. 6, в корпусе 11 должны быть выполнены два отверстия для ввода рециркуляционного воздуха 1111, 1112 в шкаф 1, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 1121, 1122 из шкафа 1. При этом отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 1111 в шкаф 1 из БСО соединяется с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 2121 из БСО, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 1121 из шкафа 1 в БСО – с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 2111 в БСО, отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 1112 в шкаф 1 из БК – с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 2122 из БК, а отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 1122 из шкафа 1 в БК – с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 2112 в БК. При этом к шкафу 1 может также быть подключены два БО 2, как это было показано на Фиг. 4, однако при этом будет отличаться расположение отверстий.
При этом как в первом варианте конфигурации БО 2, так и во втором, в качестве теплообменника 24 может использоваться пластинчато-ребристый теплообменник. Он представляет собой компактное устройство для передачи тепла между двумя разными потоками жидкостей или газов. Он состоит из множества параллельных пластин, расположенных рядом друг с другом и установленных на определенном расстоянии друг от друга. Ребра расположены между пластинами и соединены с ними, чтобы образовать множество параллельных каналов, через которые проходят потоки жидкостей или газов. Потоки проходят через пластинчато-ребристый теплообменник в разных направлениях. Один поток проходит через каналы, образованные между пластинами, а другой поток проходит через каналы, образованные между ребрами. Тепло передается между потоками через стенки пластин и ребер, что обеспечивает эффективный теплообмен. Причем, пластинчато-ребристый теплообменник может являться перекрестноточным или противоточным теплообменником. При этом, так как пластинчато-ребристый перекрестноточный теплообменник имеет компактную конструкцию, он занимает меньше места, чем традиционные теплообменники, что делает его удобным для использования в ограниченном пространстве. Также могут использоваться другие компактные теплообменники, например, трубчато-ребристый теплообменник, трубчатый теплообменник с обмоткой, микроканальный теплообменник и т.д.
На Фиг. 7 представлен схематичный вид третьего варианта конфигурации БО 2 согласно настоящему изобретению. Аналогично второму варианту, показанному на Фиг. 5, БО 2 выполнен из двух отдельных блоков: блока свободного охлаждения (далее – БСО) и блока кондиционирования (далее – БК), т.е. у каждого из них свой отдельный корпус. Однако, в данном варианта БСО выполнен иным образом.
В корпусе БСО выполнены отверстие для ввода рециркуляционного воздуха в БСО 2111, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха из БСО 2121, отверстие для ввода наружного воздуха в БСО 2131 и отверстие для вывода наружного воздуха из БСО 2141. Внутри БСО, в свою очередь, размещены вентилятор рециркуляционного воздуха БСО 221, вентилятор наружного воздуха БСО 231, а также устройство теплообмена 24. Устройство теплообмена 24 в этом варианте выполнено с промежуточным теплоносителем. Оно 24 включает воздухоохладитель 241, охладитель жидкости 242, клапан 243 и насос 244. При этом все эти компоненты соединены друг с другом посредством медных труб 240.
Рециркуляционный воздух из шкафа 1 вводится в БСО через отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 2111 под действием вентилятора рециркуляционного воздуха 221. Параллельно под действием вентилятора наружного воздуха 231 наружный воздух вводится в БСО через отверстие для ввода наружного воздуха 2131. Затем рециркуляционный воздух проводится через воздухоохладитель (фанкойл) 241, а наружный – через охладитель жидкости (драйкулер) 242. В воздухоохладителе 241 охлаждающая жидкость, циркулирующая по медным трубам 240, нагревается, забирая тепло от рециркуляционного воздуха. После этого охлаждающая жидкость (теплая) проходит через охладитель жидкости 242, в котором жидкость охлаждается за счет теплообмена с наружным воздухом. При этом насос 244 обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости между компонентами. После этого охлажденный рециркуляционный воздух возвращается в шкаф 1, проходя под действием вентилятора 221 через отверстие 2121, а подогретый наружный воздух выводится из БО 2 обратно наружу под действием вентилятора 231 через отверстие 2141. Таким образом, БСО позволяет использовать наружный воздух для охлаждения жидкости, которая затем используется для охлаждения воздуха в шкафу 1. Это позволяет снизить затраты на электроэнергию в сравнении с традиционными системами кондиционирования воздуха, которые используют компрессоры для охлаждения воздуха в холодный период. При этом потоки рециркуляционного и наружного воздуха разделены стенкой для избежания смешения потоков.
При этом в качестве охлаждающей жидкости могут использоваться водяные растворы на основе гликолей, например, водный раствор этиленгликоля. Он обеспечивает хорошую защиту от замерзания и кипения, а также имеет высокую теплоемкость. Также может использоваться водный раствор пропиленгликоля. Этот теплоноситель является альтернативой этиленгликолю и обладает аналогичными свойствами. Помимо этого, могут использоваться фторированные жидкости (FC-72 и FC-87).
БК в данном варианте конфигурации устроен и работает аналогично тому, как это было описано для второго варианта конфигурации БО 2. Однако, включение режима «К» отличается. Т.к. БСО в третьем варианте конфигурации включает насос 244, для отключения свободного охлаждения возможно выключить насос 244. В таком случае, свободное охлаждение воздуха остановится, а рециркуляционный воздух будет охлаждаться исключительно за счет кондиционирования.
Для соединения БО 2 третьего варианта конфигурации со шкафом 1 в корпусе 11 шкафа 1 должны быть выполнены дополнительные отверстия. Так, как показано на Фиг. 8, в корпусе 11 должны быть выполнены два отверстия для ввода рециркуляционного воздуха 1111, 1112 в шкаф 1, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 1121, 1122 из шкафа 1. При этом отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 1111 в шкаф 1 из БСО соединяется с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 2121 из БСО, отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 1121 из шкафа 1 в БСО – с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 2111 в БСО, отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 1112 в шкаф 1 из БК – с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 2122 из БК, а отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 1122 из шкафа 1 в БК – с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 2112 в БК. При этом к шкафу 1 может также быть подключены два БО 2, как это было показано на Фиг. 4, однако при этом будет отличаться расположение отверстий.
Помимо этого, возможен и четвертый вариант реализации БО 2, не показанный на Фигурах и являющийся комбинацией первого и третьего вариантов реализации. Так, аналогично первому варианту БО 2 по четвертому варианту не выполнена из отдельных блоков: БСО и БК, а реализуется в едином блоке. При этом в качестве устройства теплообмена 24, аналогично третьему варианту реализации, используется устройство с промежуточным теплоносителем. То есть, оно 24 включает воздухоохладитель 241, охладитель жидкости 242, клапан 243 и насос 244, соединенные медными трубами 240.
В данном варианте рециркуляционный воздух, введенный в БО 2, проходит сначала через воздухоохладитель 241, а затем через испаритель 26. Наружный воздух, в свою очередь, проходит через охладитель жидкости 242 и конденсатор 27. При этом в режиме «К» отключают насос 244, в результате чего охлаждающая жидкость не циркулирует по холодильному контуру свободного охлаждения. Ввиду этого при прохождении воздухоохладителя 241 и охладителя жидкости 242 потоки воздуха не изменяют свою температуру. В результате рециркуляционный воздух охлаждается при прохождении испарителя 26, а наружный нагревается при прохождении конденсатора 27. В режиме «СО» отключают компрессор 25. Таким образом, в режиме «СО» рециркуляционный воздух охлаждается исключительно за счет теплообмена с наружным воздухом через промежуточный теплоноситель (охлаждающую жидкость). В «С» режиме, в свою очередь работают оба контура.
Важно отметить, что в каждом из вариантов реализации БО 2 вентиляторы 22, 23 могут размещаться по потоку соответствующего воздуха в любом месте. Конкретное размещение не влияет на достижение заявленного технического результата.
В любом варианте исполнения БО 2 шкаф 1 может представлять собой жесткую металлическую конструкцию. Внизу шкафа может располагаться цоколь, через который осуществляется герметичный ввод электрических кабелей. В целом, он может быть выполнен на любой из стенок корпуса 11.
Наверху шкафа 1 может устанавливаться герметичная, съемная и имеющая уклон крыша. Она может быть выполнена перевернутой V-образной формой или в виде прямоугольного треугольника. Такая крыша позволит осадкам не скапливаться на поверхности шкафа 1.
Шкаф 1 может включать более одной дверцы 12. Например, могут быть выполнены две дверцы 12 на одной из стенок шкафа 1 или они могут быть выполнены с двух противоположных сторон шкафа 1 для упрощения доступа к оборудованию внутри. При этом дверцы 12 не должны быть выполнены на той же стенке, в которой выполнены отверстия 111, 112. Дверцы 12, а также щели, образующиеся по их периметру, могут герметизироваться. Для герметизации могут использоваться резиновые прокладки, уплотнителя, силиконовые уплотнителя, специальные герметизирующие клеи и герметики. Аналогичным образом могут также герметизироваться и иные зазоры в корпусе 11 шкафа 1. Помимо этого, сам корпус 11 может быть изготовлен путем сварки, что также уменьшает вероятность образования воздушных зазоров.
В результате образуется полностью герметичный шкаф 1, защищающий электрооборудование от проникновения пыли и других загрязнений, благодаря отсутствию подмеса воздуха из окружающей среды. Это достигается как конфигурацией БО 2, исключающей смешение потоков рециркуляционного и наружного воздуха, а также герметизацией шкафа 1.
Все стенки и дверцы 12 шкафа 1 могут иметь теплоизоляцию. Теплоизоляция стенок шкафа для электронного оборудования выполняется с помощью различных материалов и технологий, чтобы защитить оборудование от перегрева и повреждений, а также увеличить эффективность работы. Это может быть реализовано облицовкой внутренней поверхности стенок шкафа 1 теплоизоляционными материалами или покрытиями. Некоторые из материалов, которые могут использоваться для теплоизоляции стенок шкафа, включают в себя: теплоизоляционные материалы на основе минеральной ваты, стекловолокна, керамики и других синтетических материалов, изолирующие пленки и покрытия на основе полимеров и металлизированных материалов, а также листы и плиты теплоизоляционных материалов, такие как фольгированные пенопласты и пенополиуретаны. Также на стенки может быть нанесена базальтовая вата или может применяться уплотнитель из вспененного каучука.
В целом, существенную роль в предотвращении перегрева или переохлаждения оборудования внутри шкафа 1 играет БО 2, который контролирует температуру рециркуляционного воздуха.
Внутри шкафа 1 могут устанавливаться вертикальные направляющие, которые образуют телекоммуникационную стойку. Расстояние между парами передних и задних вертикальных направляющих может регулироваться для размещения электрооборудования различной глубины.
При этом описанный шкаф 1 и БО 2 могут объединяться в ряды, формируя таким образом систему телекоммуникационных шкафов 1. Пример такого соединения проиллюстрирован на Фиг. 9. По крайней мере два шкафа 1 соединены БО 2, расположенным между ними. При этом в корпусе 11 каждого из шкафов 1 выполнены отверстия для ввода 111 и вывода 112 рециркуляционного воздуха, а в корпусе 21 БО 2 выполнены отверстия для ввода 211 и вывода 212 рециркуляционного воздуха из первого шкафа 1, отверстия для ввода 211 и вывода 212 рециркуляционного воздуха из второго шкафа 1, а также отверстия для ввода 213 и вывода 214 наружного воздуха. При этом внутри БО 2 расположены вентилятор наружного воздуха 23, вентилятор рециркуляционного воздуха 22, устройство теплообмена 24, конденсатор 27, испаритель 26 и компрессор 25. Конденсатор 27, испаритель 26 и компрессор 25 соединены друг с другом. При этом БО 2 размещен таким образом, что отверстие для вывода рециркуляционного воздуха 112 шкафа 1 соединено с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха 211 БО 2, а отверстие для ввода рециркуляционного воздуха 111 шкафа 1 – с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха 212 БО 2. Причем БО 2 выполнен с возможностью работы в режиме свободного охлаждения и в смешанном режиме и включает плату управления и датчик температуры (на Фигурах не показаны) наружного воздуха, подключенный к плате управления. Причем плата управления сконфигурирована с возможностью установления режима свободного охлаждения и смешанного режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха.
Таким образом, для образования системы необходимо, чтобы БО 2 включал отверстия для рециркуляционного воздуха (211, 212 или 2111, 2121, 2112, 2122 для иных вариантов) с двух сторон корпуса 21. В таком случае, шкафы 1 могут быть соединены с БО 2 с двух сторон. Для продолжения ряда отверстия 111, 112 также должны быть выполнены с двух сторон корпуса 11 шкафа 1. Реализация этого становится ясна путем объединения Фиг. 9 и Фиг. 4. Так, становится возможным сделать ряд телекоммуникационных шкафов 1 любой длины, воздух внутри которых будет эффективно охлаждаться с помощью БО 2.
БО 2 может дополнительно включать съемные панели. Шкафы 1 также могут включать съемные панели на стенках. Они позволяют объединять шкафы 1 в ряды. При этом съемные панели шкафа 1 и БО 2 могут быть взаимозаменяемыми.
И в телекоммуникационном шкафу 1, и в системе шкафов 1 охлаждение осуществляется следующим образом. Сначала вводят рециркуляционный воздух из шкафа 1 в БО 2. Затем вводят наружный воздух в БО 2. После этого измеряют температуру наружного воздуха при помощи датчика температуры. Показания датчика температуры отправляют на плату управления. Далее принимают решение об установлении режима работы БО 2, после чего устанавливают выбранный режим работы. При установлении режима свободного охлаждения выключают кондиционирование воздуха так, что температуру рециркуляционного воздуха снижают за счет теплообмена с наружным воздухом. При установлении смешанного режима включают кондиционирование воздуха так, что температуру рециркуляционного воздуха снижают за счет теплообмена с наружным воздухом и хладагентом в испарителе 26. Затем охлаждают рециркуляционный воздух. После этого вводят охлажденный рециркуляционный воздух из БО 2 в шкаф 1 и выводят наружный воздух из БО 2.
«С» режим и режим «СО» являются минимально необходимыми режимами для обеспечения заявленного технического результата. Однако, предпочтительно, чтобы реализовывался также и режим «К». Переход между ними должен осуществляться автоматически на основании показаний датчика температуры.
При этом, в первом варианте реализации БО 2 режим «СО» может включаться при низкой температуре наружного воздуха, а «С» режим – при средней или высокой температуре. Это связано с тем, что в данном варианте невозможно включение режима «К». Во втором, третьем и четвертом вариантах реализации БО 2 возможно установление как режимов «С» и «СО», так и режима «К». Ввиду этого режим «К» может устанавливаться при высокой температуре наружного воздуха, «С» режим – при средней, а режим «СО» – при низкой температуре наружного воздуха. При этом в качестве низкой температуры может выбираться температура ниже -5 ºC, ниже 0 ºC или ниже +5 ºC. В качестве средней температуры может выбираться диапазон от выбранной «низкой» температуры (т.е. от -5 ºC, 0 ºC или +5 ºC) и до 15-30 ºC, а в качестве «высокой» – температура, которая выше выбранного диапазона средних температур.
Это связано с тем, что с уменьшением разницы между температурой рециркуляционного воздуха и температурой наружного воздуха падает и эффективность свободного охлаждения. Однако, помимо разницы температур эффективность также зависит от влажности, скорости потока воздуха, тепловой мощности и других параметров. Таким образом, разница в температуре, при которой свободное охлаждение перестает быть эффективным, может различаться в зависимости от конкретных условий. Однако, как правило, разница в температуре должна быть не менее 5-10 ºC для достижения эффективного свободного охлаждения. Если разница в температуре меньше этого значения, то необходимо включать «С» режим или режим «К» работы БО 2.
В частности, для первого описанного варианта реализации БО 2, показанного на Фиг. 3, режимы могут переключаться следующим образом, как это показано на Фиг. 10. В нем в качестве начального режима работы БО 2 выбран «С» режим. Так, при температуре наружного воздуха до 2 ºC плата управления устанавливает режим «СО». Это осуществляется путем выключения компрессора 25, а также изменением алгоритма работы вентиляторов 22, 23. При этом за счет отключения холодильной машины происходит снижение затрат электроэнергии на охлаждение воздуха. При такой температуре наружного воздуха, теплообменника достаточно для того, чтобы охладить рециркуляционный воздух, нагретый тепловырабатывающим оборудованием до +35-+40 ºC, по крайней мере до +20 ºC. При более высокой температуре наружного воздуха (т.е. от +2 ºC) одного лишь теплообменника становится недостаточно для эффективного охлаждения рециркуляционного воздуха, т.к. чем ближе температура двух поток, тем меньше эффективность рекуперации. В этом случае при помощи платы управления активируют «С» режим. В результате рециркуляционный воздух охлаждается как от теплообмена, так и от кондиционирования. Переход из «СО» режима в «С» режим осуществляется путем включения компрессора 25 и изменения алгоритма работы вентиляторов 22, 23.
На Фиг. 11 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для второго варианта реализации БО 2, согласно настоящему изобретению. В данном варианте возможно включать отдельно режим «К». При установлении режима «К» выключают БСО так, что температуру рециркуляционного воздуха снижают за счет передачи тепла хладагенту в испарителе 26. Как и для первого варианта реализации, при помощи платы управления режим «СО» включают при температуре наружного воздуха до 2 ºC, выключая при этом компрессор 25, вентилятор испарителя 26 и вентилятор конденсатора 27. Однако, при температуре наружного воздуха большей или равной 25 ºC при помощи платы управления выключают вентиляторы БСО 221, 231, переводя БО 2, таким образом, в режим «К». При значении же температуры наружного воздуха от 2 ºC до 25 ºC при помощи платы управления устанавливают «С» режим.
Температурные значения для третьего варианта конфигурации БО 2 могут быть теми же, что и для второго варианта, однако переход между режимами осуществляется иначе. На Фиг. 12 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для третьего варианта реализации БО 2, согласно настоящему изобретению. Так, при температуре наружного воздуха до 2 ºC, выключая компрессор 25, вентилятор испарителя 26 и вентилятор конденсатора 27, устанавливают режим «СО». При температуре наружного воздуха большей или равной 25 ºC выключают вентиляторы БСО 221, 231 и насос 244 БСО, переводя БО 2, таким образом, в режим «К». При значении же температуры наружного воздуха от 2 ºC до 25 ºC при помощи платы управления устанавливают «С» режим.
В четвертом варианте реализации, несмотря на моноблочную реализацию БО 2, также возможно установление режима «К». На Фиг. 13 представлена блок-схема, иллюстрирующая алгоритм изменения режима охлаждения для четвертого варианта реализации БО 2, согласно настоящему изобретению. Как видно на Фиг. 13, при температуре наружного воздуха до 2 ºC, выключая компрессор 25 и изменяя алгоритм работы вентилятора наружного воздуха 23, устанавливают режим «СО». При температуре наружного воздуха большей или равной 25 ºC выключают насос 244 БСО, переводя БО 2, таким образом, в режим «К». При значении же температуры наружного воздуха от 2 ºC до 25 ºC при помощи платы управления устанавливают «С» режим.
Вышеприведенные значения температур приведены лишь для одного из возможных режимов тепловой нагрузки от шкафа 1. В иных вариантах, например, когда тепловырабатывающее оборудование производит меньше тепла, конкретные значения температур могут также отличаться. При частичном заполнении шкафа 1, т.е. при малом количестве оборудования внутри, нагрузка может быть меньше, соответственно границы температурных режимов могут быть иными. Более того, даже при этих значениях тепловой нагрузки от шкафа 1 конкретные значения температур, при которых происходит смена режима работы БО 2 могут быть иными, нежели приведенные в настоящем подробном описании.
Важно отметить, что любые дополнительные элементы шкафа 1 и БО 2, согласно настоящему изобретению, могут использоваться как все одновременно, так по отдельности и в любой комбинации. При их включении в конфигурации шкафа 1 и БО 2 будут достигаться описанные дополнительные технические результаты. Более того, дополнительные элементы могут также рассматриваться в качестве дополнительных элементов системы шкафов 1. Также дополнительные функции и элементы системы, шкафа 1 и БО 2 могут быть реализованы как дополнительные этапы способа охлаждения воздуха внутри шкафа 1.
Описанные шкаф 1 с БО 2, система шкафов 1, а также способ охлаждения воздуха внутри шкафа 1 обеспечивают высокую энергоэффективность охлаждения и позволяют размещать шкафы 1 вне помещений. Более того, вне помещений они показывают себя наиболее эффективно, особенно в период низких температур наружного воздуха.
В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.
Claims (49)
1. Телекоммуникационный шкаф с блоком охлаждения, включающий корпус с по крайней мере одной дверцей, при этом в корпусе выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха, а блок охлаждения включает по крайней мере один корпус, в котором выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха, причем внутри блока охлаждения расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, устройство теплообмена, конденсатор, испаритель и компрессор, где конденсатор, испаритель и компрессор соединены друг с другом, при этом блок охлаждения размещен таким образом, что отверстие для вывода рециркуляционного воздуха шкафа соединено с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, а отверстие для ввода рециркуляционного воздуха шкафа с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, причем блок охлаждения выполнен с возможностью работы как в режиме свободного охлаждения, так и в смешанном режиме, и включает плату управления и подключенный к ней датчик температуры наружного воздуха, причем плата управления сконфигурирована с возможностью установки режима свободного охлаждения или смешанного режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха.
2. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха расположены на разных стенках корпуса блока охлаждения.
3. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что устройство теплообмена является воздухо-воздушным теплообменником.
4. Телекоммуникационный шкаф по п. 3, отличающийся тем, что в блоке охлаждения по потоку наружного воздуха размещены воздухо-воздушный теплообменник, конденсатор и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха -воздухо-воздушный теплообменник, испаритель и вентилятор рециркуляционного воздуха.
5. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что блок охлаждения состоит из блока свободного охлаждения и блока кондиционера.
6. Телекоммуникационный шкаф по п. 5, отличающийся тем, что в корпусе блока свободного охлаждения выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха.
7. Телекоммуникационный шкаф по п. 3 и п. 6, отличающийся тем, что в корпусе блока свободного охлаждения по потоку наружного воздуха расположены воздухо-воздушный теплообменник и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха - воздухо-воздушный теплообменник и вентилятор рециркуляционного воздуха.
8. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства теплообмена используют устройство с промежуточным теплоносителем, включающее в себя воздухоохладитель, охладитель жидкости, клапан и насос, соединенные медными трубами.
9. Телекоммуникационный шкаф по п. 6 и п. 8, отличающийся тем, что в корпусе блока свободного охлаждения по потоку наружного воздуха расположены охладитель жидкости и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха -воздухоохладитель и вентилятор рециркуляционного воздуха, причем воздухоохладитель и охладитель жидкости соединены друг с другом.
10. Телекоммуникационный шкаф по п. 5, отличающийся тем, что в корпусе блока кондиционера дополнительно выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха и отверстия для ввода и вывода наружного воздуха, а внутри корпуса расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, конденсатор, испаритель и компрессор.
11. Телекоммуникационный шкаф по п. 10, отличающийся тем, что в блоке кондиционера по потоку наружного воздуха размещены конденсатор и вентилятор наружного воздуха, а по потоку рециркуляционного воздуха испаритель и вентилятор рециркуляционного воздуха.
12. Телекоммуникационный шкаф по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что потоки наружного и рециркуляционного воздуха разделены стенкой.
13. Телекоммуникационный шкаф по п. 4 или п. 7, отличающийся тем, что воздухо-воздушный теплообменник является пластинчато-ребристым теплообменником.
14. Телекоммуникационный шкаф по любому из пп. 5-12, отличающийся тем, что блок охлаждения дополнительно выполнен с возможностью работы в режиме кондиционирования, а плата управления выполнена с возможностью установления режима кондиционирования на основании показаний датчика температуры наружного воздуха.
15. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере одна из стенок шкафа включает герметичный цоколь для кабелей.
16. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что крыша шкафа выполнена плоской, а на ней дополнительно установлена наклонная крыша.
17. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает второй блок охлаждения, причем первый блок охлаждения и второй блок охлаждения размещены с противоположных сторон корпуса шкафа.
18. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что дверца выполнена с уплотнителем.
19. Телекоммуникационный шкаф по п. 1, отличающийся тем, что каждая стенка и дверца шкафа выполнены с теплоизоляцией.
20. Телекоммуникационный шкаф по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что блок охлаждения и шкаф дополнительно включают съемные панели.
21. Система телекоммуникационных шкафов, содержащая по крайней мере два телекоммуникационных шкафа, включающих корпус с по крайней мере одной дверцей, и по крайней мере один блок охлаждения, расположенный между парой шкафов, при этом телекоммуникационные шкафы выполнены таким образом, что в корпусе каждого из шкафов выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха, а в корпусе блока охлаждения выполнены отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха из первого шкафа, отверстия для ввода и вывода рециркуляционного воздуха из второго шкафа, а также отверстия для ввода и вывода наружного воздуха, при этом внутри блока охлаждения расположены вентилятор наружного воздуха, вентилятор рециркуляционного воздуха, устройство теплообмена, конденсатор, испаритель и компрессор, где конденсатор, испаритель и компрессор соединены друг с другом, при этом блок охлаждения размещен таким образом, что отверстие для вывода рециркуляционного воздуха шкафа соединено с отверстием для ввода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, а отверстие для ввода рециркуляционного воздуха шкафа - с отверстием для вывода рециркуляционного воздуха блока охлаждения, причем блок охлаждения выполнен с возможностью работы в режиме свободного охлаждения и в смешанном режиме и включает плату управления и датчик температуры наружного воздуха, подключенный к плате управления, причем плата управления сконфигурирована с возможностью установления режима свободного охлаждения или смешанного режима на основании показаний датчика температуры наружного воздуха.
22. Система по п. 21, отличающаяся тем, что между каждыми двумя шкафами установлен блок охлаждения.
23. Способ охлаждения воздуха внутри телекоммуникационного шкафа, по которому:
• вводят рециркуляционный воздух из шкафа в блок охлаждения;
• вводят наружный воздух в блок охлаждения;
• измеряют температуру наружного воздуха при помощи датчика температуры;
• отправляют показания датчика температуры на плату управления;
• принимают решение об установлении режима работы блока охлаждения, причем при низких температурах наружного воздуха устанавливают режим свободного охлаждения, а при средних температурах наружного воздуха устанавливают смешанный режим;
• устанавливают выбранный режим работы блока охлаждения, причем:
при установлении режима свободного охлаждения выключают
кондиционирование воздуха, а рециркуляционный и наружный воздух проводят через устройство теплообмена;
при установлении смешанного режима включают кондиционирование воздуха, а рециркуляционный и наружный воздух проводят через устройство теплообмена, при этом введенный в блок охлаждения рециркуляционный воздух проводят через испаритель, а введенный в блок охлаждения наружный воздух проводят через конденсатор;
• охлаждают рециркуляционный воздух при помощи блока охлаждения с установленным режимом;
• вводят охлажденный рециркуляционный воздух из блока охлаждения в шкаф;
• выводят наружный воздух из блока охлаждения.
24. Способ охлаждения воздуха по п. 23, отличающийся тем, что при средней или высокой температуре наружного воздуха устанавливают смешанный режим.
25. Способ охлаждения воздуха по п. 23, отличающийся тем, что при установлении режима кондиционирования выключают блок свободного охлаждения для снижения температуры рециркуляционного воздуха за счет передачи тепла хладагенту в испарителе.
26. Способ охлаждения воздуха по п. 23, отличающийся тем, что при высокой температуре наружного воздуха устанавливают режим кондиционирования.
27. Способ охлаждения воздуха по п. 23, отличающийся тем, что введенный рециркуляционный и наружный воздух проводят через воздухо-воздушный теплообменник.
28. Способ охлаждения воздуха по п. 23, отличающийся тем, что введенный рециркуляционный воздух проводят через воздухоохладитель, а наружный воздух проводят через охладитель жидкости.
29. Способ охлаждения воздуха по п. 32, отличающийся тем, что после установления режима кондиционирования:
• введенный наружный воздух проводят через конденсатор;
• введенный рециркуляционный воздух проводят через испаритель.
30. Способ охлаждения воздуха по п. 23, отличающийся тем, что после установления смешанного режима:
• вводят рециркуляционный и наружный воздух в блок свободного охлаждения;
• введенный в блок свободного охлаждения воздух проводят через устройство теплообмена;
• вводят рециркуляционный и наружный воздух в блок кондиционирования;
• введенный в блок кондиционирования наружный воздух проводят через конденсатор;
• введенный в блок кондиционирования рециркуляционный воздух проводят через испаритель.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822125C1 true RU2822125C1 (ru) | 2024-07-01 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0257017A2 (de) * | 1986-08-14 | 1988-02-24 | ALTEXA Lüftungstechnische Anlagen Fertigungs-und Vertriebsgesellschaft m.b.H. | Klima- und Lüftungsgerät |
| RU87546U1 (ru) * | 2009-06-04 | 2009-10-10 | Игорь Алексеевич Плотников | Всепогодный термошкаф (варианты) |
| RU2474889C1 (ru) * | 2011-08-12 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "СИТРОНИКС" | Замкнутая система охлаждения тепловыделяющего оборудования |
| RU178957U1 (ru) * | 2017-09-06 | 2018-04-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Яндекс" | Стойка аппаратуры вычислительной техники |
| EP3723462A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-14 | Pfannenberg GmbH | Cooling system, in particular for electronics cabinets, and electronics cabinet with a cooling system |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0257017A2 (de) * | 1986-08-14 | 1988-02-24 | ALTEXA Lüftungstechnische Anlagen Fertigungs-und Vertriebsgesellschaft m.b.H. | Klima- und Lüftungsgerät |
| RU87546U1 (ru) * | 2009-06-04 | 2009-10-10 | Игорь Алексеевич Плотников | Всепогодный термошкаф (варианты) |
| RU2474889C1 (ru) * | 2011-08-12 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "СИТРОНИКС" | Замкнутая система охлаждения тепловыделяющего оборудования |
| RU178957U1 (ru) * | 2017-09-06 | 2018-04-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Яндекс" | Стойка аппаратуры вычислительной техники |
| EP3723462A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-14 | Pfannenberg GmbH | Cooling system, in particular for electronics cabinets, and electronics cabinet with a cooling system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230276601A1 (en) | Liquid submerged, horizontal computer server rack and systems and method of cooling such a server rack | |
| US8955347B2 (en) | Air-side economizer facilitating liquid-based cooling of an electronics rack | |
| US20150098179A1 (en) | Cold Row Encapsulation for Server Farm Cooling System | |
| RU2623495C2 (ru) | Способ обеспечения работы центра обработки данных при наличии эффективного средства охлаждения | |
| SE541964C2 (en) | Heat pump apparatus module | |
| CN201396875Y (zh) | 嵌入式机柜专用空调 | |
| CN101346058A (zh) | 一种废热驱动的两相回路散热系统 | |
| RU2716444C1 (ru) | Холодильник компрессионный бифункциональный | |
| WO2002077535A1 (fr) | Climatiseur et procede d'installation de ce climatiseur | |
| RU2822125C1 (ru) | Телекоммуникационный шкаф для тепловырабатывающего оборудования с блоком охлаждения, система телекоммуникационных шкафов и способ охлаждения воздуха внутри телекоммуникационного шкафа | |
| JP2014106558A (ja) | データセンタの冷却装置 | |
| CN211406657U (zh) | 一种热管式背板散热装置 | |
| CN112234803A (zh) | 变频器、制冷系统及其控制方法 | |
| KR102236125B1 (ko) | 냉매의 증발잠열을 이용한 데이터센터 실내의 국부 냉각시스템 | |
| CN213426761U (zh) | 一种末端冷却装置及冷媒循环系统 | |
| CN213367622U (zh) | 变频器和制冷系统 | |
| CN211019751U (zh) | 一种数据中心机房系统的工厂化预制单元 | |
| CN213426762U (zh) | 一种末端冷却装置及冷媒循环系统 | |
| CN210671074U (zh) | 机房热通道节能制冷设备 | |
| WO2019206096A1 (zh) | 水氟转换空调 | |
| CN212463891U (zh) | 一种机柜及数据机房冷却系统 | |
| CN215723607U (zh) | 机柜级制冷系统 | |
| CN214545254U (zh) | 一种机柜柔性定向吸热装置 | |
| CN220674204U (zh) | 一种集装箱式服务器自恒温干冷系统 | |
| CN215379627U (zh) | 机柜级制冷系统 |