RU2852569C1 - Machine room air conditioning device - Google Patents
Machine room air conditioning deviceInfo
- Publication number
- RU2852569C1 RU2852569C1 RU2024134660A RU2024134660A RU2852569C1 RU 2852569 C1 RU2852569 C1 RU 2852569C1 RU 2024134660 A RU2024134660 A RU 2024134660A RU 2024134660 A RU2024134660 A RU 2024134660A RU 2852569 C1 RU2852569 C1 RU 2852569C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hot
- machine room
- corridors
- ceiling
- fans
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха, в частности к системам вентиляции с принудительной циркуляцией воздуха.The invention relates to air conditioning systems, in particular to ventilation systems with forced air circulation.
Известна СИСТЕМА CRAC ДЛЯ ЦЕНТРА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ, в которой несколько серверных стоек, оборудованных коммуникационными устройствами, устанавливаются в ряд и включают рабочее пространство, где может работать работник, и часть пространства стойки, образованную между соседними рядами серверных стоек. Впускное отверстие для воздуха, впускное отверстие для воздуха части пространства стойки вводится, выпускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для выпуска смесителя представляет собой смесь наружного воздуха и ставки, соответственно, Проход для забора воздуха образован для направления наружного воздуха, внутреннего воздуха и смесителя к выпускному отверстию и предусмотрен на наружном воздухозаборнике для регулировки степени открытия наружного воздухозаборника, и предусмотрен на внутреннем воздухозаборнике, Корпус основания кондиционирования воздуха, каждый из которых содержит заслонку ставки, подлежащую регулировке; Датчик температуры/влажности, предусмотренный для измерения температуры и влажности ставки, наружного воздуха и смесителя; Датчик давления, который измеряет давление наружного воздуха или ставки или смесителя, выбрасываемого из основания кондиционирования воздуха; из рабочего пространства Вентиляционный канал для всасывания ставки, протекающей через серверную стойку, в часть пространства стойки и подачи ее на вход ставки или выпуска наружу через выход, сообщающийся с внешней средой, и предусмотренный на выходе для регулирования степени открытия выхода. Блок возврата, включающий заслонку; первый нагнетатель, расположенный на впускном канале, для принудительного потока ставки и наружного воздуха, вводимого в выход, и второй нагнетатель, предусмотренный на обратном подаче, для принудительного выпуска ставки, всасываемой в выход. Блок продувки, включающий воздуходувку; и контроллер, сконфигурированный для управления внешней воздушной заслонкой, внутренней воздушной заслонкой, выпускной заслонкой и блоком продувки воздуха в соответствии с датчиком температуры/влажности и информацией, полученной от датчика давления. [KR20150104701 А, опубл. 16.09.2015].A CRAC SYSTEM FOR A DATA PROCESSING CENTER is known, in which several server racks equipped with communication devices are installed in a row and include a workspace where an employee can work, and a part of the rack space formed between adjacent rows of server racks. An air inlet, an air inlet of the part of the rack space is introduced, an air outlet and an outlet for discharging a mixer represent a mixture of outside air and a bid, respectively, An air intake passage is formed to direct outside air, indoor air and a mixer to the outlet and is provided on the outside air inlet for adjusting the opening degree of the outside air inlet, and is provided on the inside air inlet, An air conditioning base housing, each of which contains a bid damper to be adjusted; A temperature/humidity sensor provided to measure the temperature and humidity of the bid, outside air and the mixer; A pressure sensor that measures the pressure of the outside air or the bid or mixer ejected from the air conditioning base; A ventilation duct for sucking the mixture flowing through the server rack into a part of the rack space and supplying it to the mixture inlet or exhausting it to the outside through an outlet communicating with the outside environment and provided at the outlet for regulating the degree of opening of the outlet. A return unit including a damper; a first blower located at the inlet duct for forced flow of the mixture and outside air introduced into the outlet, and a second blower provided at the return feed for forced exhaust of the mixture sucked into the outlet. A purge unit including an air blower; and a controller configured to control the external air damper, the internal air damper, the exhaust damper and the air purge unit in accordance with the temperature/humidity sensor and information received from the pressure sensor. [KR20150104701 A, published 09.16.2015].
Недостатком аналога является подача охлажденного воздуха с верхней части помещения, что может повысить энергопотребление системы за счет высоких оборотов вентиляторов, обусловленных необходимостью обеспечения высокого давления нагнетания для охлаждения серверного оборудования.A disadvantage of this alternative is that cooled air is supplied from the top of the room, which can increase the system's energy consumption due to high fan speeds required to provide high discharge pressure to cool the server equipment.
Наиболее близкое техническое решение описано в СИСТЕМЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ЦЕНТРА ДАННЫХ в помещении которой выстроены стойки с оборудованием обработки информации, и электроаппаратная, расположенная рядом с помещением для обработки информации, в которой установлен источник бесперебойного питания для подачи питания на оборудование обработки информации, и первый путь, ведущий из верхней части помещения с оборудованием обработки информации в верхнюю часть помещения с электрооборудованием и из нижней части помещения с электрооборудованием в нижнюю часть помещения с оборудованием обработки информации, соединительный второй путь; охлаждающий змеевик, предусмотренный в середине первого пути для охлаждения воздуха, проходящего из помещения с оборудованием обработки информации в помещение с электрооборудованием; нагнетательный вентилятор для создания циркулирующего потока воздуха, который течет из помещения с электрооборудованием по второму пути в помещение с оборудованием обработки информации через помещение с электрооборудованием по пути. Система кондиционирования воздуха. [JP2023023048A, опубл. 16.02.2023].The closest technical solution is described in the AIR CONDITIONING SYSTEM FOR A DATA CENTER in a room in which racks with data processing equipment are arranged, and an electrical equipment room located next to the data processing room, in which an uninterruptible power supply is installed for supplying power to the data processing equipment, and a first path leading from the upper part of the data processing equipment room to the upper part of the electrical equipment room and from the lower part of the electrical equipment room to the lower part of the data processing equipment room, a connecting second path; a cooling coil provided in the middle of the first path for cooling the air passing from the data processing equipment room to the electrical equipment room; a blower for creating a circulating air flow that flows from the electrical equipment room along the second path to the data processing equipment room through the electrical equipment room along the path. Air conditioning system. [JP2023023048A, published 16.02.2023].
Недостатком наиболее близкого технического решения является неопределенная скорость воздушного потока в системе, а также неопределенная температура воздуха в машинном отделении.The disadvantage of the closest technical solution is the uncertain air flow rate in the system, as well as the uncertain air temperature in the engine room.
Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, является устранение недостатков аналогов.The technical problem solved by the claimed invention is to eliminate the shortcomings of analogues.
Задача изобретения - снижение энергопотребления.The objective of the invention is to reduce energy consumption.
Технический результат заявленного изобретения заключается снижении энергопотребления устройства кондиционирования машинного зала.The technical result of the claimed invention consists in reducing the energy consumption of the air conditioning device of the machine room.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство кондиционирования машинного зала, содержит стены, пол, потолок, фальшпотолок, серверное оборудование, теплообменник и вентиляторы, где потолок и фальшпотолок образуют между собой межпотолочное пространство, теплообменники смонтированы вдоль стен таким образом, что между стенами и теплообменниками образован вентиляционный тамбур, а серверное оборудование смонтировано перпендикулярно теплообменникам, образовав основные коридоры, горячие коридоры и холодные коридоры, при этом горячие коридоры содержат ограничивающее устройство, соединяющее горячий коридор с межпотолочным пространством посредством отверстий, выполненных в фальшпотолке, где вентиляторы смонтированы в торцевых стенках межпотолочного пространства, теплообменник выполнен с возможностью обеспечения температуры в машинном зале от 20°С до 25°С, и точностью поддержания заданной температуры ±1°С, а вентиляторы выполнены с возможностью обеспечения скорости воздушного потока в машинном зале от 1,2 м/с до 2,5 м/с, при этом теплообменник и вентиляторы выполнены с возможностью работать независимо друг от друга.The said technical result is achieved in that the air conditioning device of the machine room comprises walls, a floor, a ceiling, a false ceiling, server equipment, a heat exchanger and fans, where the ceiling and the false ceiling form an interceiling space between themselves, the heat exchangers are mounted along the walls in such a way that a ventilation vestibule is formed between the walls and the heat exchangers, and the server equipment is mounted perpendicular to the heat exchangers, forming main corridors, hot corridors and cold corridors, wherein the hot corridors contain a limiting device connecting the hot corridor with the interceiling space by means of openings made in the false ceiling, where the fans are mounted in the end walls of the interceiling space, the heat exchanger is designed with the possibility of providing a temperature in the machine room from 20°C to 25°C, and an accuracy of maintaining the set temperature of ±1°C, and the fans are designed with the possibility of providing an air flow rate in the machine room from 1.2 m/s to 2.5 m/s, while the heat exchanger and fans are designed to operate independently of each other.
Устройство кондиционирования машинного зала характеризуется изображениями:The air conditioning device of the machine room is characterized by images:
На фиг. 1 изображен вид сверху на устройство кондиционирования машинного зала со снятыми потолком и фальшпотолком;Fig. 1 shows a top view of the air conditioning unit of the machine room with the ceiling and false ceiling removed;
На фиг. 2 изображен вид сверху на схему распределения воздушных потоков в машинном зале;Fig. 2 shows a top view of the air flow distribution diagram in the machine room;
На фиг. 3 изображен вид сверху на устройство кондиционирования машинного зала со снятым потолком;Fig. 3 shows a top view of the air conditioning unit of the machine room with the ceiling removed;
На фиг. 4 изображено сечение А-А устройства кондиционирования машинного зала.Fig. 4 shows a section A-A of the air conditioning unit of the machine room.
На фигурах обозначено: 1 - машинный зал, 2 - стена, 3 - пол, 4 - потолок, 5 -серверное оборудования, 6 - теплообменник, 7 - вентилятор, 8 - вентиляционный тамбур, 9 - основной коридор, 10 - межпотолочное пространство, 11 - горячий коридор, 12 - холодный коридор, 13 - ограничивающее устройство, 14 - дверь, 15 - стенка, 16 -отверстие, 17 - фальшпотолок.The following are indicated on the figures: 1 - machine room, 2 - wall, 3 - floor, 4 - ceiling, 5 - server equipment, 6 - heat exchanger, 7 - fan, 8 - ventilation vestibule, 9 - main corridor, 10 - interceiling space, 11 - hot corridor, 12 - cold corridor, 13 - limiting device, 14 - door, 15 - wall, 16 - opening, 17 - false ceiling.
Согласно изобретению, устройство кондиционирования машинного зала 1 содержит стены 2, пол 3 и потолок 4, образующие замкнутый контур машинного зала 1, внутри которого монтируются элементы устройства, что позволяет обеспечить эффективную теплоизоляцию машинного зала 1, которая помогает поддерживать стабильную температуру внутри машинного зала 1, предотвращая перегрев серверного оборудования 5 и обеспечивая наиболее эффективную работы устройства кондиционирования машинного зала за счет снижения перепадов температур, а соответственно снижения дополнительной нагрузки на элементы устройства для охлаждения машинного зала, такие как теплообменник 6 и вентиляторы 7, что в свою очередь существенно снижает его энергопотребление.According to the invention, the air conditioning device for the machine room 1 contains walls 2, a floor 3 and a ceiling 4, forming a closed circuit of the machine room 1, inside of which the elements of the device are mounted, which allows for effective thermal insulation of the machine room 1, which helps maintain a stable temperature inside the machine room 1, preventing overheating of the server equipment 5 and ensuring the most effective operation of the air conditioning device for the machine room by reducing temperature differences, and accordingly reducing the additional load on the elements of the device for cooling the machine room, such as the heat exchanger 6 and fans 7, which in turn significantly reduces its energy consumption.
Устройство кондиционирования машинного зала 1 содержит теплообменники 6, смонтированные вдоль стен 2 таким образом, что между стенами 2 и теплообменником 6 образован вентиляционный тамбур 8. При этом теплообменники 6 выполнены в виде шкафов с возможностью забирать горячий воздух из вентиляционного тамбура 8, охлаждать его до определенной температуры и направлять его в основные коридоры 9. Теплообменник 6 выполнены с возможностью обеспечения температуры в машинном зале 1 от 20°С до 25°С, что является оптимальным диапазоном для работы серверного оборудования 5, температура меньше, чем 20°С не допускается ввиду существенного и необоснованного повышения энергопотребления устройства для охлаждения машинного зала 1, температура выше, чем 25°С не допускается ввиду возможного перегрева серверного оборудования 5, снижению его производительности и возможного выхода из строя. Теплообменник 6 выполнен с точностью поддержания заданной температуры ±1°С за счет применения высокоточного микропроцессорного управления и температурных датчиков, которые позволяют теплообменнику 6 быстро реагировать на изменения температуры в машинном зале. Точность поддержания температуры теплообменником 6 меньше, чем ±1°С не допускается ввиду возможного образования перепада температур в машинном зале, что может спровоцировать повышение оборотов вентилятора 7, увеличение скорости работы собственной охладительной системы серверного оборудования 5, а также повышение энергопотребление самого теплообменника 6 за счет компенсирования собственной температурной погрешности. Возможность поддержания заданной температуры ±1°С позволяет существенно снизить энергопотребления устройства для охлаждения машинного зала 1 за счет снижения дополнительной нагрузки на теплообменник 6, вентиляторы 7 и серверное оборудование 5. Таким образом наличие теплообменника 6, его возможность обеспечения температуры в машинном зале 1 от 20°С до 25°С и точностью поддержания заданной температуры ±1°С позволяет существенно снизить энергопотребление устройства для кондиционирования машинного зала 1 за счет обеспечения стабильно эффективной температуры охлаждения серверного оборудования 5 и снижения перепадов температур.The air conditioning device of the machine room 1 contains heat exchangers 6 mounted along the walls 2 in such a way that a ventilation vestibule 8 is formed between the walls 2 and the heat exchanger 6. In this case, the heat exchangers 6 are made in the form of cabinets with the ability to take hot air from the ventilation vestibule 8, cool it to a certain temperature and direct it to the main corridors 9. The heat exchanger 6 is made with the ability to provide a temperature in the machine room 1 from 20°C to 25°C, which is the optimal range for the operation of the server equipment 5, a temperature lower than 20°C is not allowed due to a significant and unjustified increase in the energy consumption of the device for cooling the machine room 1, a temperature higher than 25°C is not allowed due to possible overheating of the server equipment 5, a decrease in its performance and a possible failure. Heat exchanger 6 maintains a set temperature with an accuracy of ±1°C through the use of high-precision microprocessor control and temperature sensors, which enable heat exchanger 6 to quickly respond to temperature changes in the computer room. Temperature maintenance accuracy by heat exchanger 6 of less than ±1°C is not permitted due to the potential for temperature differences in the computer room, which could trigger an increase in fan 7 speed, an increase in the operating speed of the server equipment's 5 cooling system, and an increase in the power consumption of heat exchanger 6 itself due to compensation for its own temperature error. The ability to maintain a set temperature of ±1°C allows for a significant reduction in the energy consumption of the device for cooling machine room 1 by reducing the additional load on heat exchanger 6, fans 7 and server equipment 5. Thus, the presence of heat exchanger 6, its ability to provide a temperature in machine room 1 from 20°C to 25°C and the accuracy of maintaining a set temperature of ±1°C allows for a significant reduction in the energy consumption of the device for air conditioning machine room 1 by ensuring a consistently effective cooling temperature for server equipment 5 and reducing temperature fluctuations.
Устройство кондиционирования машинного зала 1 содержит вентиляционные тамбуры 8, выполненные в пространстве между стенами 2 и теплообменниками 6. Наличие вентиляционных тамбуров 8 обусловлено необходимостью аккумулирования горячего воздуха, полученного посредством вентиляторов 7 из межпотолочного пространства 10 и последующего направления его в теплообменники 6. Наличие вентиляционных тамбуров 8 предотвращает попадание горячего воздуха внутрь машинного зала 1 и служит своеобразным барьером, который не позволяет горячему воздуху попадать в помещение с серверным оборудованием 5, что помогает поддерживать стабильную температуру внутри машинного зала 1, исключив непрогнозируемое ее повышение, что существенно снижает энергопотребление устройства кондиционирования машинного зала за счет исключения дополнительной нагрузки на теплообменники 6, вентиляторы 7 и серверное оборудование 5.The air conditioning device of the machine room 1 contains ventilation vestibules 8, made in the space between the walls 2 and the heat exchangers 6. The presence of ventilation vestibules 8 is due to the need to accumulate hot air obtained by means of fans 7 from the inter-ceiling space 10 and then direct it to the heat exchangers 6. The presence of ventilation vestibules 8 prevents hot air from entering the machine room 1 and serves as a kind of barrier that does not allow hot air to enter the room with server equipment 5, which helps to maintain a stable temperature inside the machine room 1, eliminating its unpredictable increase, which significantly reduces the energy consumption of the air conditioning device of the machine room by eliminating the additional load on the heat exchangers 6, fans 7 and server equipment 5.
Устройство кондиционирования машинного зала содержит серверное оборудование 5, смонтированное перпендикулярно по отношению к теплообменникам 6, образуя основные коридоры 9, горячие коридоры 11 и холодные коридоры 12, что необходимо для повышения эффективности охлаждения серверного оборудования 5 за счет равномерного распределения охлажденного воздуха по машинному залу 1, где охлажденный воздух прежде всего попадает в основные коридоры 9, а затем распределяется в холодные коридоры 12. При этом расположение серверного оборудования 5 перпендикулярно теплообменникам 6 снижает риск его перегрева за счет исключения мертвых зон, где охлажденный воздух не доходит до серверного оборудования 5, что может привести к повышению температуры работы серверного оборудования 5, а соответственно к повышению его энергопотребления ввиду увеличения скорости работы внутренней системы охлаждения серверного оборудования 5. Разделение машинного зала 1 на холодные коридоры 12 и горячие коридоры 11 позволяет оптимизировать охлаждение внутри машинного зала 1 и обеспечить эффективное охлаждение серверного оборудования 5, при этом в холодный коридор 11 попадает охлажденный воздух из основного коридора 9, который необходим для охлаждения серверного оборудования 5, где серверное оборудование 5 расположено таким образом, что внутренняя система охлаждения серверного оборудования 5 выполнена с возможностью втягивать охлажденный воздух из холодного коридора 12, охлаждать внутренние элементы серверного оборудования 5 и выдувать горячий воздух в горячий коридор 11. Горячий коридор 11 необходим для отвода нагретого воздуха от серверного оборудования 5, что необходимо для эффективной работы серверного оборудования 5. Таким образом расположение серверного оборудования 5 в машинном зале с образованием горячих коридоров 11 и холодных коридоров 12 существенно снижает энергопотребление устройства его охлаждения за счет отделения горячего и холодного воздуха, благодаря чему в холодном коридоре 12 воздух остается холодным, что способствует низкой нагрузке на серверное оборудование и не создает дополнительной нагрузки на вентиляторы 7 и на теплообменники 6.The air conditioning device of the machine room contains server equipment 5 mounted perpendicularly with respect to heat exchangers 6, forming main corridors 9, hot corridors 11 and cold corridors 12, which is necessary to increase the efficiency of cooling the server equipment 5 due to the uniform distribution of cooled air throughout the machine room 1, where the cooled air first enters the main corridors 9, and then is distributed into the cold corridors 12. In this case, the location of the server equipment 5 perpendicular to the heat exchangers 6 reduces the risk of its overheating by eliminating dead zones where cooled air does not reach the server equipment 5, which can lead to an increase in the operating temperature of the server equipment 5, and accordingly to an increase in its energy consumption due to an increase in the operating speed of the internal cooling system of the server equipment 5. Dividing the machine room 1 into cold corridors 12 and hot corridors 11 allows for the optimization of cooling inside the machine room 1 and ensures the efficient cooling of the server equipment 5, while in the cold corridor 11 receives cooled air from the main corridor 9, which is necessary for cooling the server equipment 5, where the server equipment 5 is located in such a way that the internal cooling system of the server equipment 5 is configured to draw cooled air from the cold corridor 12, cool the internal elements of the server equipment 5 and blow out hot air into the hot corridor 11. The hot corridor 11 is necessary for removing heated air from the server equipment 5, which is necessary for the efficient operation of the server equipment 5. Thus, the arrangement of the server equipment 5 in the machine room with the formation of hot corridors 11 and cold corridors 12 significantly reduces the energy consumption of its cooling device due to the separation of hot and cold air, due to which the air in the cold corridor 12 remains cold, which contributes to a low load on the server equipment and does not create an additional load on the fans 7 and on the heat exchangers 6.
Горячие коридоры 11 устройства кондиционирования машинного зала 1 содержат ограничивающее устройство 13, которое включает двери 14 и стенки 15. Ограничивающее устройство 13 необходимо для предотвращения распространения горячего воздуха за пределы горячего коридора 11, а именно в основные коридоры 9 или холодные коридоры 12, что может привести к повышению температуры в машинном зале 1 и вызвать дополнительную нагрузку на теплообменник 6, вентиляторы 7 и серверное оборудование 5, что спровоцирует повышение общего энергопотребления машинного зала 1. При этом ограничивающее устройство 13 не имеет верхней крышки и соединяет горячий коридор 11 с межпотолочным пространством 10 посредством отверстий 16, выполненных в фальшпотолке 17. При этом отверстия 16 в фальшпотолке 17 выполнены только над горячими коридорами 11, что необходимо для предотвращения попадания горячего воздуха в основные коридоры 9 или холодные коридоры 12. Таким образом наличие в устройстве кондиционирования машинного зала 1 ограничивающего устройства 13 существенно снижает его энергопотребление за счет ограничения горячего воздуха, предотвращения его утечки за пределы горячего коридора 11, что предотвращает повышение температуры в машинном зале 1, а соответственно не создает дополнительной нагрузки на элементы устройства, которое может спровоцировать повышенное их энергопотребление.The hot aisles 11 of the air conditioning unit of the machine room 1 contain a limiting device 13, which includes doors 14 and walls 15. The limiting device 13 is necessary to prevent the spread of hot air beyond the hot aisle 11, namely into the main aisles 9 or cold aisles 12, which can lead to an increase in the temperature in the machine room 1 and cause an additional load on the heat exchanger 6, fans 7 and server equipment 5, which will provoke an increase in the overall energy consumption of the machine room 1. In this case, the limiting device 13 does not have a top cover and connects the hot aisle 11 with the inter-ceiling space 10 through openings 16 made in the false ceiling 17. In this case, the openings 16 in the false ceiling 17 are made only above the hot aisles 11, which is necessary to prevent hot air from entering the main aisles 9 or cold aisles 12. Thus, the presence of a device in the air conditioning of the machine room 1 The limiting device 13 significantly reduces its energy consumption by limiting hot air, preventing its leakage outside the hot corridor 11, which prevents an increase in temperature in the machine room 1, and accordingly does not create an additional load on the elements of the device, which can provoke an increase in their energy consumption.
Устройство кондиционирования машинного зала 1 содержит межпотолочное пространство 10, образованное между потолком 4 и фальшпотолком 17, которое необходимо для концентрации горячего воздуха, отведенного из горячих коридоров 11 и перенаправления его в вентиляционный тамбур 8 посредством вентиляторов 7 для дальнейшего охлаждения. При этом наличие фальшпотолка 17 в межпотолочном пространстве 10 позволяет исключить попадание горячего воздуха в холодные коридоры 12 и основные коридоры 9, что способствует поддержанию стабильной температуры в машинном зале 1, а соответственно не создает дополнительной нагрузки на вентиляторы 7, теплообменники 6 и серверное оборудование 5, что может повысить энергопотребление устройства кондиционирования машинного зала 1.The air conditioning unit of machine room 1 comprises an interceiling space 10 formed between the ceiling 4 and the false ceiling 17, which is necessary for concentrating the hot air removed from the hot aisles 11 and redirecting it into the ventilation vestibule 8 via fans 7 for further cooling. The presence of the false ceiling 17 in the interceiling space 10 prevents hot air from entering the cold aisles 12 and the main aisles 9, which helps maintain a stable temperature in machine room 1 and, accordingly, does not create an additional load on the fans 7, heat exchangers 6, and server equipment 5, which could increase the energy consumption of the air conditioning unit of machine room 1.
Устройство кондиционирования машинного зала 1 содержит вентиляторы 7, смонтированные торцевых стенках межпотолочного пространства 10. Наличие вентиляторов 7 обеспечивает циркуляцию воздуха в машинном зале 1 за счет того, что создает поток воздуха от теплообменника 6, равномерно распределяя его по основным коридорам 9 и холодным коридорам 12, откуда холодный воздух затягивается собственной системой охлаждения серверного оборудования 5 и выдувает уже горячий воздух в горячий коридор 11, после чего поток воздуха, создаваемый вентиляторами 7 направляет горячий воздух в межпотолочное пространство 10 и, пропуская горячий воздух через себя, направляет его в вентиляционный тамбур 8 для последующего охлаждения. При этом вентиляторы 7 обеспечивают постоянный объем горячего воздуха, поступающего к теплообменникам 6, что позволяет обеспечить работу теплообменника 6 с постоянной мощностью и подобрать наиболее эффективный объем воздушного потока, чтобы повысить энергоэффективность теплообменника 6, снизив его энергопотребление без снижения эффективности. Таким образом наличие вентиляторов 7 в машинном зале 1 позволяет обеспечить постоянный и эффективный воздушный поток с постоянным объемом, что помогает поддерживать стабильную температуру, предотвращает перегрев серверного оборудования 5, что в свою очередь существенно снижает энергопотребление теплообменников 6 за счет обеспечения постоянного и регулируемого воздушного потока.The air conditioning device of the machine room 1 contains fans 7 mounted on the end walls of the inter-ceiling space 10. The presence of fans 7 ensures air circulation in the machine room 1 by creating an air flow from the heat exchanger 6, uniformly distributing it along the main corridors 9 and cold corridors 12, from where the cold air is drawn in by the server equipment's own cooling system 5 and blows out the already hot air into the hot corridor 11, after which the air flow created by fans 7 directs the hot air into the inter-ceiling space 10 and, passing the hot air through itself, directs it into the ventilation vestibule 8 for subsequent cooling. At the same time, fans 7 provide a constant volume of hot air supplied to heat exchangers 6, which allows for the operation of heat exchanger 6 with a constant power and for selecting the most effective volume of air flow in order to increase the energy efficiency of heat exchanger 6, reducing its energy consumption without reducing its efficiency. Thus, the presence of fans 7 in the machine room 1 ensures a constant and effective air flow with a constant volume, which helps maintain a stable temperature, prevents overheating of the server equipment 5, which in turn significantly reduces the energy consumption of heat exchangers 6 by providing a constant and adjustable air flow.
Расположение вентиляторов 7 в торцевых стенках межпотолочного пространства 10 обусловлено необходимостью равномерного распределения воздушного потока через теплообменные аппараты, а также снижения скорости потока холодного воздуха во избежание турбулентности воздушного потока, что позволяет избежать дефицита воздуха, необходимого для охлаждения серверного оборудования 5, для равномерного распределения холодного воздуха по основным коридорам 9 и по холодным коридорам 12, что повышает эффективность охлаждения серверного оборудования 5, при этом данное расположение вентиляторов 7 наиболее эффективно отводит горячий воздух из горячих коридоров 11 так как ускоряет поднимающийся поток горячего воздуха, засасывает его в межпотолочное пространство 10 и сбрасывает в вентиляционный тамбур 8. Таким образом, расположение вентиляторов 7 в дальней от теплообменника 6 точке циркуляции воздушного потока позволяет избежать дефицита воздуха в машинном зале 1, что исключает необходимость повышения оборотов вентилятора 7, а также наиболее эффективно распределить холодный воздух по машинному залу 1, при этом наиболее эффективно отвести горячий воздух от серверного оборудования 5, что способствует поддержанию стабильной температуры в машинном зале 1 и снижает энергопотребление всего устройства кондиционирования машинного зала.The arrangement of the fans 7 in the end walls of the inter-ceiling space 10 is due to the need for uniform distribution of the air flow through the heat exchangers, as well as a decrease in the speed of the cold air flow in order to avoid turbulence of the air flow, which helps to avoid a shortage of air required for cooling the server equipment 5, for uniform distribution of cold air along the main corridors 9 and along the cold corridors 12, which increases the efficiency of cooling the server equipment 5, while this arrangement of the fans 7 most effectively removes hot air from the hot corridors 11 since it accelerates the rising flow of hot air, sucks it into the inter-ceiling space 10 and discharges it into the ventilation vestibule 8. Thus, the arrangement of the fans 7 at the point of air flow circulation farthest from the heat exchanger 6 helps to avoid air shortage in the machine room 1, which eliminates the need to increase the speed of the fan 7, and also most effectively distribute cold air throughout the machine room 1, while most effectively removing hot air from the server equipment 5, which contributes to maintaining a stable temperature in the machine room 1 and reduces the energy consumption of the entire air conditioning unit of the machine room.
Вентиляторы 7 устройства для охлаждения машинного зала 1 выполнены с возможностью обеспечения скорости воздушного потока в диапазоне от 1,2 м/с до 2,5 м/с, что позволяет избежать возникновения турбулентности воздушного потока, позволяет снизить энергопотребление устройства для охлаждения машинного зала 1 за счет снижения оборотов вентиляторов 7, а также позволяет равномерно распределить поток холодного воздуха по машинному залу 1, что обеспечивает равномерную температуру и исключает температурные перепады, которые могут спровоцировать более энергозатратную работу теплообменников 6, что в совокупности снижает энергопотребление устройства для охлаждения машинного зала 1. При этом заданная скорость потоков воздуха обеспечивает равномерность потоков воздуха внутри теплообменников 6, что повышает эффективность использования теплообменной поверхности. Скорость воздушного потока меньше, чем 1,2 м/с не допускается ввиду недостаточно быстрого отведения горячего воздуха из горячего коридора 11, что может привести к повышению температуры серверного оборудования 5, а соответственно к повышению температуры внутри машинного зала 1, что приведет к более энергозатратной работе теплообменника 6 для компенсирования перепада температуры. Скорость воздушного потока выше, чем 2,5 м/с не допускается ввиду увеличения дефицита воздуха в основных коридорах 9 и холодных коридорах 12, что может привести к недостаточному охлаждению серверного оборудования 5, а соответственно повышению температуры серверного оборудования 5, что спровоцирует повышение энергопотребления устройства для охлаждения машинного зала 1.The fans 7 of the device for cooling the machine room 1 are designed with the possibility of providing an air flow velocity in the range from 1.2 m/s to 2.5 m/s, which allows to avoid the occurrence of air flow turbulence, allows to reduce the energy consumption of the device for cooling the machine room 1 by reducing the speed of the fans 7, and also allows to evenly distribute the flow of cold air throughout the machine room 1, which ensures a uniform temperature and eliminates temperature differences that can provoke more energy-consuming operation of the heat exchangers 6, which in total reduces the energy consumption of the device for cooling the machine room 1. At the same time, the specified air flow velocity ensures uniformity of air flows inside the heat exchangers 6, which increases the efficiency of using the heat exchange surface. Airflow velocities below 1.2 m/s are not permitted due to insufficient hot air removal from hot aisle 11. This could lead to an increase in the temperature of server equipment 5 and, consequently, an increase in the temperature inside machine room 1, which would require heat exchanger 6 to operate more energy-intensively to compensate for the temperature difference. Airflow velocities above 2.5 m/s are not permitted due to increased air shortages in main aisles 9 and cold aisles 12. This could lead to insufficient cooling of server equipment 5 and, consequently, an increase in the temperature of server equipment 5, which would increase the power consumption of the cooling device for machine room 1.
Теплообменник 6 и вентиляторы 7 устройства для охлаждения машинного зала 1 выполнены с возможностью работать независимо друг от друга, что необходимо для повышения эффективности охлаждения серверного оборудования 5 ввиду более точного регулирования температуры воздушного потока, поступающего в машинный зал 1 от теплообменников 6, способствует снижению энергопотребления вентиляторов 7 за счет возможности снижения их оборотов ввиду, например, низкой нагрузки на серверное оборудование 5. Раздельная конфигурация теплообменника 6 и вентиляторов 7 позволяет настраивать параметры их работы независимо друг от друга, подобрав наиболее эффективные параметры, снизив тем самым энергопотребление устройства кондиционирования машинного зала 1. Раздельная конфигурация теплообменника 6 и вентиляторов 7 позволяет осуществлять ремонт или замену элемента без отключения другого. При этом раздельная конфигурация теплообменников 6 и вентиляторов 7 существенно снижает стоимость оборудования в машинном зале за счет рационального комплектования оборудованием, обусловленного поставкой теплообменников 6 и вентиляторов 7 как отдельных элементов, и не входящих в один комплект. Таким образом раздельная конфигурация теплообменника 6 и вентиляторов 7 в совокупности приведенных характеристик позволяет существенно снизить энергопотребление устройства для кондиционирования машинного зала 1.The heat exchanger 6 and the fans 7 of the cooling device of the machine room 1 are designed with the ability to operate independently of each other, which is necessary for increasing the efficiency of cooling the server equipment 5 due to more precise regulation of the temperature of the air flow entering the machine room 1 from the heat exchangers 6, contributes to a decrease in the energy consumption of the fans 7 due to the possibility of reducing their speed due to, for example, a low load on the server equipment 5. The separate configuration of the heat exchanger 6 and the fans 7 makes it possible to adjust the parameters of their operation independently of each other, selecting the most effective parameters, thereby reducing the energy consumption of the air conditioning device of the machine room 1. The separate configuration of the heat exchanger 6 and the fans 7 makes it possible to repair or replace an element without shutting down the other. At the same time, the separate configuration of the heat exchangers 6 and the fans 7 significantly reduces the cost of the equipment in the machine room due to a rational equipping with equipment, due to the supply of the heat exchangers 6 and the fans 7 as separate elements, and not included in a single set. Thus, the separate configuration of the heat exchanger 6 and the fans 7 in combination with the given characteristics allows for a significant reduction in the energy consumption of the air conditioning device for the machine room 1.
Так, на примере вентиляторов, при использовании готовых устройств, а именно кондиционеров, для охлаждения машинного зала 1 с общей IT нагрузкой 2880 кВт необходимы кондиционеры с холодопроизводительностью одного кондиционера 121,8 кВт. При этом энергопотребление вентиляторов одного кондиционера составляет 6,4 кВт, что составляет 52,55 Вт на 1 кВт холодопроизводительности. Таким образом при общей IT нагрузке машинного зала 1 2880 кВт, энергопотребление вентиляторов всех кондиционеров машинного зала 1 составит 151,34 кВт. В то время как при раздельной конфигурации вентиляторов 7 и теплообменников 6, при общей IT нагрузке машинного зала 1 в 2880 кВт, энергопотребление всех вентиляторов 7 машинного зала 1 составит 105,12 кВт, и 36,5 Вт на 1 кВт холодопроизводительности соответственно, что на 16,05 Вт меньше, чем при использовании известных решений с объединенными в одном устройстве теплообменниками и вентиляторами.Thus, using fans as an example, and using ready-made devices, namely air conditioners, to cool Machine Room 1 with a total IT load of 2880 kW, air conditioners with a cooling capacity of 121.8 kW per unit are required. The fan power consumption of a single air conditioner is 6.4 kW, which amounts to 52.55 W per 1 kW of cooling capacity. Therefore, with a total IT load of 2880 kW in Machine Room 1, the combined fan power consumption of all air conditioners in Machine Room 1 is 151.34 kW. While with a separate configuration of fans 7 and heat exchangers 6, with a total IT load of machine room 1 of 2880 kW, the energy consumption of all fans 7 of machine room 1 will be 105.12 kW, and 36.5 W per 1 kW of cooling capacity, respectively, which is 16.05 W less than when using known solutions with heat exchangers and fans combined in a single device.
Таким образом, исполнение устройства кондиционирования машинного зала 1, содержащего стены 2, пол 3, потолок 4, фальшпотолок 17, серверное оборудование 5, теплообменник 6 и вентиляторы 7, где потолок 4 и фальшпотолок 17 образуют между собой межпотолочное пространство 10, теплообменники 6 смонтированы вдоль стен 2 таким образом, что между стенами 2 и теплообменниками 6 образован вентиляционный тамбур 8, а серверное оборудование 5 смонтировано перпендикулярно теплообменникам 6, образовав основные коридоры 9, горячие коридоры 11 и холодные коридоры 12, при этом горячие коридоры 11 содержат ограничивающее устройство 13, соединяющее горячий коридор 11 с межпотолочным пространством 10 посредством отверстий 16, выполненных в фалышпотолке 17, где вентиляторы 7 смонтированы в торцевых стенках межпотолочного пространства 10, теплообменник 6 выполнен с возможностью обеспечения температуры в машинном зале 1 от 20°С до 25°С, и точностью поддержания заданной температуры ±1°С, а вентиляторы 7 выполнены с возможностью обеспечения скорости воздушного потока в машинном зале 1 от 1,2 м/с до 2,5 м/с, при этом теплообменник 6 и вентиляторы 7 выполнены с возможностью работать независимо друг от друга в совокупности элементов, их характеристик и взаимосвязей существенно снижают энергопотребление устройства кондиционирования машинного зала 1.Thus, the design of the air conditioning device for the machine room 1, containing walls 2, a floor 3, a ceiling 4, a false ceiling 17, server equipment 5, a heat exchanger 6 and fans 7, where the ceiling 4 and the false ceiling 17 form an interceiling space 10 between themselves, the heat exchangers 6 are mounted along the walls 2 in such a way that a ventilation vestibule 8 is formed between the walls 2 and the heat exchangers 6, and the server equipment 5 is mounted perpendicular to the heat exchangers 6, forming main corridors 9, hot corridors 11 and cold corridors 12, wherein the hot corridors 11 contain a limiting device 13 connecting the hot corridor 11 with the interceiling space 10 by means of openings 16 made in the false ceiling 17, where the fans 7 are mounted in the end walls of the interceiling space 10, The heat exchanger 6 is designed with the ability to provide a temperature in the machine room 1 from 20°C to 25°C, and with an accuracy of maintaining the set temperature of ±1°C, and the fans 7 are designed with the ability to provide an air flow speed in the machine room 1 from 1.2 m/s to 2.5 m/s, wherein the heat exchanger 6 and the fans 7 are designed with the ability to operate independently of each other in a set of elements, their characteristics and interrelations significantly reduce the energy consumption of the air conditioning device of the machine room 1.
Примеры реализации.Examples of implementation.
Первый пример реализацииFirst example of implementation
Устройство кондиционирования машинного зала 1, содержит стены 2, пол 3, потолок 4, фальшпотолок 17, серверное оборудование 5, теплообменник 6 и вентиляторы 7, где потолок 4 и фальшпотолок 17 образуют между собой межпотолочное пространство 10, теплообменники 6 смонтированы вдоль стен 2 таким образом, что между стенами 2 и теплообменниками 5 образован вентиляционный тамбур 8, а серверное оборудование 5 смонтировано перпендикулярно теплообменникам 6, образовав основные коридоры 9, горячие коридоры 11 и холодные коридоры 12, при этом горячие коридоры 11 содержат ограничивающее устройство 13, соединяющее горячий коридор 11 с межпотолочным пространством 10 посредством отверстий 16, выполненных в фальшпотолке 17, где вентиляторы 7 смонтированы в торцевых стенках межпотолочного пространства 10, теплообменник 6 обеспечивает температуру в машинном зале 1 от 20°С до 25°С, с точностью поддержания заданной температуры ±1°С, а вентиляторы 7 обеспечивают скорость воздушного потока в машинном зале 1 от 1,2 м/с до 2,5 м/с, при этом теплообменник 6 и вентиляторы 7 выполнены с возможностью работать независимо друг от друга.The air conditioning device for the machine room 1 comprises walls 2, a floor 3, a ceiling 4, a false ceiling 17, server equipment 5, a heat exchanger 6 and fans 7, where the ceiling 4 and the false ceiling 17 form an interceiling space 10 between themselves, the heat exchangers 6 are mounted along the walls 2 in such a way that a ventilation vestibule 8 is formed between the walls 2 and the heat exchangers 5, and the server equipment 5 is mounted perpendicular to the heat exchangers 6, forming main corridors 9, hot corridors 11 and cold corridors 12, wherein the hot corridors 11 contain a limiting device 13 connecting the hot corridor 11 with the interceiling space 10 by means of openings 16 made in the false ceiling 17, where the fans 7 are mounted in the end walls of the interceiling space 10, the heat exchanger 6 ensures the temperature in the machine room 1 from 20°C to 25°C, with an accuracy of maintaining the set temperature of ±1°C, and the fans 7 ensure the air flow speed in the machine room 1 from 1.2 m/s to 2.5 m/s, while the heat exchanger 6 and the fans 7 are designed with the ability to operate independently of each other.
Заявленное изобретение, за счет расположения серверного оборудования перпендикулярно теплообменникам, физического отделения горячих коридоров от холодных коридоров, отведения потока горячего воздуха в межпотолочное пространство для последующей подачи горячего воздуха в вентиляционные тамбуры, при этом расположение вентиляторов в межпотолочном пространстве существенно снижают энергопотребление машинного зала в данной его конфигурации за счет равномерного распределения воздушных потоков, а также обеспечения скорости воздушного потока от 1,2 м/с до 2,5 м/с, что опытным путем определено как наиболее эффективный диапазон, при котором обеспечивается эффективное охлаждение за счет оптимального расхода воздуха на входе в серверное оборудование. При этом независимая работа вентилятора и теплообменника позволяет подобрать конфигурацию устройства так, что оптимальный расход воздуха на входе в серверное оборудование обеспечивается вентиляторами с относительно не высокими оборотами, что существенно снижает общее энергопотребление устройства без потери качества охлаждения. Таким образом параметры и конфигурации, заявленные в данном изобретении, позволяют обеспечить эффективное охлаждение серверного оборудования, при этом существенно снизить общее энергопотребление устройства кондиционирования машинного зала.The claimed invention, by arranging the server equipment perpendicular to the heat exchangers, physically separating hot aisles from cold aisles, and diverting hot air into the ceiling void for subsequent supply of hot air to ventilation vestibules, while arranging the fans in the ceiling void, significantly reduces the energy consumption of the computer room in its current configuration by uniformly distributing air flows and ensuring an airflow velocity of 1.2 m/s to 2.5 m/s, which has been empirically determined to be the most effective range, ensuring effective cooling due to optimal airflow at the inlet of the server equipment. Moreover, the independent operation of the fan and heat exchanger allows for the device configuration to be selected such that the optimal airflow at the inlet of the server equipment is provided by fans with relatively low speeds, significantly reducing the overall energy consumption of the device without compromising cooling quality. Thus, the parameters and configurations claimed in this invention ensure effective cooling of the server equipment, while significantly reducing the overall energy consumption of the computer room air conditioning unit.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2852569C1 true RU2852569C1 (en) | 2025-12-10 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150104701A (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-16 | 주식회사 삼화에이스 | A CRAC system for a data center |
| JP5811658B2 (en) * | 2011-07-25 | 2015-11-11 | 富士通株式会社 | Data center air conditioning system and management method thereof |
| RU2623722C2 (en) * | 2009-07-09 | 2017-06-28 | Экскэлибур АйПи, ЭлЭлСи | Integrated air movement unit on the building basis for the server farm cooling system |
| RU2641474C1 (en) * | 2009-04-21 | 2018-01-17 | Экскэлибур АйПи, ЭлЭлСи | Room for cooling server |
| EP4017234A1 (en) * | 2015-06-03 | 2022-06-22 | Bripco Bvba | Data centre cooling system |
| JP2023023048A (en) * | 2021-08-04 | 2023-02-16 | 高砂熱学工業株式会社 | Air conditioning system for data center |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641474C1 (en) * | 2009-04-21 | 2018-01-17 | Экскэлибур АйПи, ЭлЭлСи | Room for cooling server |
| RU2623722C2 (en) * | 2009-07-09 | 2017-06-28 | Экскэлибур АйПи, ЭлЭлСи | Integrated air movement unit on the building basis for the server farm cooling system |
| JP5811658B2 (en) * | 2011-07-25 | 2015-11-11 | 富士通株式会社 | Data center air conditioning system and management method thereof |
| KR20150104701A (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-16 | 주식회사 삼화에이스 | A CRAC system for a data center |
| EP4017234A1 (en) * | 2015-06-03 | 2022-06-22 | Bripco Bvba | Data centre cooling system |
| JP2023023048A (en) * | 2021-08-04 | 2023-02-16 | 高砂熱学工業株式会社 | Air conditioning system for data center |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ Р 70735-2023. Устройство систем вентиляции и кондиционирования серверных помещений. Правила и контроль выполнения работ. Издание официальное, Москва, Российский институт стандартизации, 2023 г., 28 страниц, [on-line]. Найдено в Интернет по адресу: https://sipks.ru/assets/files/docs/gost_r_70735-2023.pdf. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8640479B2 (en) | Cooling system for a room containing electronic data processing equipment | |
| CN102217432B (en) | Method for cooling-air regulation in equipment cabinets and sensor arrangement | |
| JP5605982B2 (en) | Ventilation device and air conditioning ventilation system | |
| RU2318299C2 (en) | Cooling system for instrument and power interwork cabinets and method for cooling of instrument and power network cabinets | |
| US8141621B2 (en) | Apparatus and method for providing in situ cooling of computer data centers during service calls | |
| JP5296457B2 (en) | Air conditioning system | |
| KR20080071474A (en) | Air discharging device system, exhaust heat conveying device system and air conditioning system with them | |
| US20130280999A1 (en) | Air conditioning system using outside air | |
| KR102774444B1 (en) | Data center high heat server cooling system | |
| CN105979723A (en) | Cabinet and data center system | |
| EP2444753A2 (en) | Air-conditioning system | |
| KR102437206B1 (en) | Method and arrangement for air-conditioning a cold aisle | |
| JP2018066503A (en) | Data center | |
| RU2852569C1 (en) | Machine room air conditioning device | |
| JP7224996B2 (en) | clean room air conditioning system | |
| JP5306970B2 (en) | Air conditioning system | |
| JP5306969B2 (en) | Air conditioning system | |
| JP6038702B2 (en) | Air conditioning system | |
| JP2017102792A (en) | Data center | |
| KR20220118786A (en) | Built-up computer room air conditioning system having front wall blowdown and back pressure fan | |
| KR102221020B1 (en) | Server room air conditioning system | |
| KR101597506B1 (en) | Constant temperature and humidity air conditioning system | |
| WO2013030979A1 (en) | Air-conditioning system and heat exchanger | |
| RU2840178C1 (en) | Method of machine room conditioning | |
| KR102798848B1 (en) | Rack-based air-cooled cooling system in the data center |