Способ и устройство для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах



Способ и устройство для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах
Способ и устройство для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах
Способ и устройство для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах

 


Владельцы патента RU 2481755:

КНЮРР ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу и устройству для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков (3), встроенных в приборных шкафах (2, 20), потерянное тепло которых охлаждается проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкостью. Технический результат - предотвращение утечки охлаждающей жидкости и исключение связанного с этим риска повреждения или выхода из строя электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, а также повышение эффективности и надежности охлаждения при относительно низких затратах. Достигается тем, что в системе трубопроводов и оборудования (3, 4, 5) для охлаждающей жидкости в определенной зоне пониженного давления создается рабочее давление, которое ниже давления атмосферного воздуха. Рабочее давление может, например, находиться в диапазоне от 20 до 900 мбар. Охлаждающее устройство имеет в системе охлаждающей жидкости устройство пониженного давления (10) с вакуумным насосом (14) и пневматическим выключателем (13), в особенности двухступенчатым дифференциальным пневматическим выключателем, который управляет электромагнитным клапаном со стороны вакуума (15) и электромагнитным клапаном со стороны жидкости (16). 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах, и к устройству для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков.

Изобретение подходит для всех систем охлаждения, в которых с помощью проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости, в особенности охлаждающей воды, от электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, например мощных серверов и микропроцессоров, отводятся большие теряемые мощности.

В известном из патента ЕР 1614333 В1 охлаждающем устройстве для отвода потерянного тепла от размещенного в серверном шкафу мощного сервера охлаждающий воздух проводится по замкнутому циркуляционному контуру и подвергается повторному охлаждению в теплообменнике с охлаждающей средой, предпочтительно с холодной водой из сети водоснабжения здания, так что потерянное тепло мощных серверов может быть отведено наружу и в особенности за пределы помещения, где установлены шкафы.

В патентной заявке DE 102007061 966 А1 предлагается охлаждающий блок, который может быть размещен сбоку от приборного шкафа или между двумя приборными шкафами и для повторного охлаждения охлаждающего воздуха из приборного шкафа либо из обоих приборных шкафов и/или окружающего воздуха вентиляционных блоков имеет воздушно-водяной теплообменник, подключенный к сети холодного водоснабжения здания.

Решение по водоохлаждающему дооборудованию серверных шкафов и тому подобного, предотвращающее перегрев мощных серверов и прочих конструктивных элементов, известно из патента ЕР 1844637. Здесь воздушно-водяной теплообменник соединяется со стойкой неподвижно, а дверца вентилятора - с возможностью поворота, заменяя заднюю дверь. Проводимый в открытой системе через сервер и тому подобное охлаждающий воздух направляется для охлаждения в воздушно-водяной теплообменник, а затем - в окружающую среду.

Известные способы и устройства для охлаждения имеют недостаток, состоящий в том, что приводимые в действие при помощи охлаждающей жидкости, например охлаждающей воды из сети здания, теплообменники для максимально эффективного отвода потерянного тепла устанавливаются внутри или около шкафов, так что при утечках возникает угроза повреждения размещенных в шкафах электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, например, вследствие короткого замыкания.

Риск причинения ущерба в результате утечки возрастает в охлаждающих устройствах с охлаждающими плитами, по которым для провода тепла по охлаждаемым конструктивным элементам циркулирует, например, в особенности охлаждающая вода (патенты DE 10 2005016115 A1, DE 10 2005025381 A1).

В патенте DE 10335197 B4 описывается охлаждение электронных конструктивных элементов, каждый их которых посредством термического стыка соединен с охлаждающей батареей. По охлаждающим батареям протекает охлаждающая вода, проводимая по циркуляционному контуру.

Изобретение подходит также и для охлаждающих устройств, в которых охлаждающая жидкость через стояки и горизонтальные соединительные трубопроводы подается в распределители, размещенные соответственно между двумя расположенными друг над другом вставными элементами с модульными блоками, например серверами. При помощи соединительных трубопроводов охлаждающая жидкость должна попадать в охлаждающий циркуляционный контур отдельных блоков вставных элементов, и воспринятая теряемая мощность должна быть передана в систему охлаждения вне шкафа (DB 10 2004008461 A1, DE 20 2006007275 U1).

Множество необходимых соединительных трубопроводов, сцеплений, а также распределителей повышают риск утечки охлаждающей жидкости и вследствие этого повреждения или выхода из строя охлаждаемых электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков.

Из патентов DE 10 2006033030 A1, CA 1185654 А и WO 01/55662 A1, а также из патентов FR 2705523 A1, US 2004/231351 A1 и WO 88/02979 A2 известны охлаждающие устройства для компьютеров, электрических и электронных приборов и полупроводниковых устройств, в которых охлаждающая жидкость проводится по замкнутому контуру охлаждения. Воспринятое тепло отводится в теплообменнике. Во избежание связанного с утечкой ущерба, в особенности разрушения либо повреждения электрических и электронных конструктивных элементов и приборов, циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется при помощи устройства пониженного давления с более низким рабочим давлением, чем окружающее атмосферное давление. При этом устройство пониженного давления должно быть в каждом случае выполнено и размещено таким образом, чтобы весь контур мог быть загружен с пониженным давлением, что сопряжено с относительно высокими издержками при эксплуатации, в особенности в случае утечки.

В основе изобретения лежит задача разработки способа и устройства для охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, установленных в приборных шкафах, стойках, корпусах и тому подобном, таким образом, чтобы наряду с предотвращением утечки охлаждающей жидкости и связанного с этим риска повреждения или выхода из строя электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков при относительно низких затратах достигалось особенно эффективное и надежное охлаждение.

Изобретение осуществляется относительно способа посредством признаков пункта 1 формулы изобретения и относительно устройства посредством признаков пункта 4. Целесообразные и предпочтительные варианты осуществления изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании фигур.

Согласно изобретению утечка охлаждающей жидкости в системе трубопроводов и оборудования предотвращается тем, что трубопроводы и оборудование для охлаждающей жидкости, в особенности системы охлаждения для электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, например, охлаждающие плиты, охлаждающие батареи и т.п., либо системы охлаждения для охлаждающего воздуха, то есть воздушно-жидкостные теплообменники, а также распределители, подводящие и отводящие трубопроводы и соединительные трубопроводы, загружаются с пониженным давлением, то есть с рабочим давлением, которое ниже давления атмосферного воздуха, относительно температуры охлаждающей жидкости.

В то время как проводимая по циркуляционному контуру охлаждающая жидкость подается с рабочим давлением <1 бар, атмосферное давление в случае утечки давит на охлаждающую жидкость, благодаря чему предотвращается просачивание охлаждающей жидкости или, по крайней мере, возрастание давления в трубопроводе охлаждающей жидкости предупреждает об утечке, и при помощи соответствующего регулирования или управления она может быть устранена. Известные меры регулирования или управления очень трудоемки и неэффективны, так что система охлаждения может выйти из строя и привести к повреждению электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков.

Согласно изобретению при способе охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах, при котором потерянное тепло конструктивных элементов и модульных блоков отводится непосредственно через такие системы охлаждения, как охлаждающие плиты и тому подобное, или в шкафных теплообменниках с помощью проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости и посредством этой охлаждающей жидкости в теплообменнике передается хладагенту и им выводится наружу, причем в установке для проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости с помощью устройства пониженного давления создается пониженное давление, которое ниже давления атмосферного воздуха, [причем] пониженное давление или рабочее давление <1 бар создается лишь в определенной зоне пониженного давления.

При способе охлаждения посредством размещенных в стойке или шкафу охладительных батарей или охлаждающих устройств, которые теплопроводно соединены с электрическими или электронными конструктивными элементами и модульными блоками и через которые протекает охлаждающая жидкость, зона пониженного давления начинается согласно изобретению от дроссельного клапана или же регулирующего клапана ответвления в подводящем трубопроводе после теплообменника, в котором остужается охлаждающая жидкость, и проходит через такие охлаждающие установки, как охлаждающие батареи, охлаждающие плиты или распределители, на которых или в непосредственной близости от которых размещены электрические и электронные конструктивные элементы и модульные блоки, до устройства пониженного давления, которое расположено в обратном трубопроводе охлаждающей жидкости, нагруженной потерянным теплом. Через обратный трубопровод нагретая охлаждающая жидкость подводится к теплообменнику, причем перед этим теплообменником преимущественно размещен циркуляционный насос.

При способе с отводом потерянного тепла от электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборный шкаф, посредством охлаждающего воздуха, который повторно охлаждается при помощи охлаждающей жидкости в присоединенном к шкафу теплообменнике, далее именуемом шкафный теплообменник, причем в конструкции, состоящей из нескольких шкафов такого рода, охлаждающая жидкость подводится к отдельным теплообменникам шкафов по вторичной подающей линии и по вторичной обратной линии подводится к теплообменнику, предпочтительно к мощному теплообменнику, и в нем подвергается повторному охлаждению, а охлаждающая жидкость также подается с пониженным давлением, например рабочим давлением <1 бар, только в зоне пониженного давления, распространяющейся от дроссельного клапана или регулирующего клапана ответвления во вторичной подающей линии, то есть после мощного теплообменника, и проходит через теплообменники отдельных приборных шкафов и вторичную обратную линию до устройства пониженного давления.

Предпочтительно пониженное давление в диапазоне от 20 до 900 мбар устанавливается в зоне пониженного давления системы оборудования для охлаждающей жидкости при температуре охлаждающей жидкости от 12 до 18°С.

Преимущество состоит в том, что в зоне пониженного давления не достигается парциального давления кипения, так что исключается смена фаз охлаждающей жидкости.

Устройство пониженного давления может быть размещено в корпусе мощного теплообменника. Но в качестве альтернативного варианта может быть также предусмотрено по одному устройству пониженного давления в области каждого из теплообменников отдельных приборных шкафов.

Соответствующее изобретению охлаждающее устройство с системой для проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости, которое имеет охлаждающие установки либо шкафные теплообменники, теплообменник для остуживания охлаждающей жидкости при помощи отводимого наружу хладагента, подводящий трубопровод и обратный трубопровод либо вторичную подающую линию и вторичную обратную линию для охлаждающей жидкости, и с устройством пониженного давления, размещающимся в системе для охлаждающей жидкости с целью создания пониженного давления, которое ниже давления атмосферного воздуха, имеет в системе для охлаждающей жидкости зону пониженного давления, которая проходит от дроссельного клапана в подводящем трубопроводе через охлаждающие установки до устройства пониженного давления в обратном трубопроводе для охлаждающей жидкости в случае прямого охлаждения посредством охлаждающих установок, а в случае конструкции из нескольких приборных шкафов и шкафных теплообменников - от дроссельного клапана во вторичной подающей линии через шкафные теплообменники до устройства пониженного давления во вторичной обратной линии.

Согласно изобретению устройство пониженного давления наряду с дроссельным клапаном либо регулирующим клапаном ответвления, который образует начало зоны пониженного давления для охлаждающей жидкости, оснащено воздухоотделителем или воздухосборником, который имеет пневматический выключатель и вакуумный насос. Воздухоотделитель выполнен как расширительный сосуд и водяной бак и с воздушной стороны связан с вакуумным насосом.

Задача вакуумного насоса состоит в том, чтобы поддерживать давление в системе жидкостного охлаждения вне теплообменника, который служит для остуживания охлаждающей жидкости при помощи хладагента, на уровне заданного значения ниже атмосферного давления. При нарушении герметичности трубопроводов или соединений вакуумный насос отсасывает поступающий в этом месте воздух, который после вакуумного насоса вновь отводится наружу.

Вместо вакуумного насоса пониженное давление может быть также создано при помощи трубки Вентури, в которую подается сжатый воздух.

Согласно изобретению вакуумному насосу предшествует электромагнитный клапан, и этот электромагнитный клапан как и вакуумный насос и дроссельный клапан либо регулирующий клапан ответвления в подающий линии охлаждающей жидкости управляется посредством пневматического выключателя.

Согласно изобретению пневматический выключатель встроен в воздухоотделитель и выполнен как двухступенчатый дифференциальный пневматический выключатель для управления предшествующим вакуумному насосу электромагнитным клапаном, вакуумным насосом и электромагнитным клапаном, следующим за дроссельным клапаном либо регулирующим клапаном ответвления для создания пониженного давления в подающей линии, а также соответствующими объектами регулирования.

При возрастании давления выше уровня заданной величины пневматический выключатель включает вакуумный насос для отсасывания воздушно-водяной смеси либо находящегося в трубопроводе воздуха, и одновременно открывается электромагнитный клапан перед вакуумным насосом. При возрастании давления выше уровня аварийного значения закрывается электромагнитный клапан в подводящей линии, следующий за дроссельным клапаном или регулирующим клапаном ответвления. Это целесообразно препятствует тому, чтобы размещенный перед теплообменником насос для перекачивания охлаждающей жидкости, в особенности охлаждающей воды, перемещал охлаждающую жидкость либо воду из возможной течи.

Теплообменник для остуживания проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости может быть водо-водяным или водо-хладагентным, так что хладагент или охлаждающая вода из сети здания отводит воспринятое охлаждающей жидкостью или охлаждающей водой потерянное тепло наружу и соответственно за пределы помещения, в котором размещается большая часть стоек либо приборных и/или серверных шкафов.

Преимущества соответствующего изобретению способа и соответствующей изобретению охлаждающей установки с определенной зоной пониженного давления для проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости заключаются в надежном предотвращении повреждений и выхода из строя охлаждаемых электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборный шкаф, вследствие утечки и просачивания охлаждающей жидкости. Особое преимущество состоит в том, что охлаждающее устройство с соответствующей изобретению установкой пониженного давления пригодно для всех охлаждающих устройств с водяным охлаждением и может быть особенно выгодно использовано в охлаждающих устройствах с подведенным к конструктивным элементам и модульным блокам жидкостным либо водяным охлаждением. Одновременно с этим установка пониженного давления выполнена сравнительно несложно, проста в сборке и может быть реализована с относительно небольшими затратами.

Ниже следуют дальнейшее пояснение изобретения на основе чертежа, на котором очень схематично показано следующее:

фиг.1 охлаждающее устройство для приборного шкафа с жидкостным охлаждением электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков; и

фиг.2 охлаждающее устройство для встроенных в приборных шкафах и охлаждаемых посредством охлаждающего воздуха и воздушно-жидкостных теплообменников электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, а также мощный теплообменник для охлаждающей жидкости отдельных приборных шкафов.

Фиг.1 показывает охлаждающее устройство для приборного шкафа 2, в котором размещаются электрические и электронные конструктивные элементы и модульные блоки, например мощные серверы, и охлаждаются охлаждающей водой в качестве охлаждающей жидкости. При этом охлаждающая жидкость подводится к конструктивным элементам и модульным блокам, причем здесь могут найти применение отмеченные в уровне техники решения, то есть размещение конструктивных элементов и модульных блоков на таких охлаждающих установках, как охлаждающие блоки, охлаждающие батареи, охлаждающие плиты и тому подобное, либо подводка охлаждающей воды к платам или на платы. Для упрощения электрические и электронные конструктивные элементы и модульные блоки и охлаждающие установки изображены на фиг.1 соответственно как один узел и отмечены ссылочным обозначением 3.

Охлаждающая жидкость, которая выходит из теплообменника 6 с температурой в диапазоне примерно от 10 до 40°С и по подводящему трубопроводу 4 через ответвления попадает к охлаждающим установкам 3, после принятия потерянного тепла электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков через обратный трубопровод 5 и циркуляционный насос 9, который в особенности является мощным насосом, подводится к теплообменнику 6 для повторного охлаждения. Как правило, в системе жидкостного охлаждения преобладает абсолютное давление от 0,02 бар до 0,9 бар, и нагруженная потерянным теплом охлаждающая жидкость, которая в данном примере осуществления представляет собой охлаждающую воду, имеет температуру приблизительно от 18 до 50°С.

Теплообменник 6 является водоводяным и через подающую линию 7 с регулирующим клапаном 19 для регулировки температуры охлаждающей жидкости, подаваемой на охлаждающие установки 3, а также обратную линию 8 подключен к сети холодного водоснабжения здания. В принципе вместо холодной воды из сети здания на первичной стороне теплообменника 6 может использоваться и другое охлаждающее средство.

Для предотвращения утечки охлаждающей жидкости в приборный шкаф 2 и связанного с этим повреждения конструктивных элементов и модульных блоков предусмотрено устройство пониженного давления 10, размещенное и выполненное таким образом, чтобы рабочее давление, которое ниже давления атмосферного воздуха и, следовательно, меньше 1 бар, преобладало лишь в определенной зоне пониженного давления и, по крайней мере, в области охлаждающих установок 3 для электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков. Например, в зоне пониженного давления может быть установлено рабочее давление в диапазоне от 20 до 900 мбар, при этом не достигается значение парциального давления кипения охлаждающей жидкости, чтобы исключить смену фаз охлаждающей жидкости.

Устройство пониженного давления 10 имеет вакуумный насос 14, который с воздушной стороны подключен к воздухоотделителю 12. Этот вакуумный насос 14 поддерживает рабочее давление в установке для охлаждающей жидкости ниже уровня атмосферного давления, и при возникновении течи, например, в подводящем трубопроводе 4, в области охлаждающих установок 3 и/или в обратном трубопроводе до воздухоотделителя 12 поступающий из-за пониженного давления воздух отводится наружу.

Воздухоотделитель 12, который может также называться воздухосборником, служит в принципе в качестве расширительного сосуда и водяного бака и принимает также охлаждающую жидкость, которая в случае течи всасывается вакуумным насосом 14. Кроме того воздухоотделитель 12 служит для отвода воздуха, если воздух в результате нарушения герметичности проникает в систему. Размещенный в воздухоотделителе 12 перфорированный металлический лист 17 служит для отвода воздуха, и этот воздух высасывается вакуумным насосом 14 через вакуумный трубопровод 27 между воздухоотделителем 12 и вакуумным насосом 14.

Воздухоотделитель 12 оснащен пневматическим выключателем 13, выполненным как двухступенчатый дифференциальный пневматический выключатель. При возрастании давления включается вакуумный насос 14 и открывается предшествующий вакуумному насосу 14 электромагнитный клапан 15. Электромагнитный клапан с вакуумной стороны 15 предотвращает обратное течение воздуха при отключении вакуумного насоса 14 и, кроме того, закрывается пневматическим выключателем 13 при возрастании давления выше уровня аварийного значения.

Пневматический выключатель 13 управляет наряду с электромагнитным клапаном со стороны вакуума 15 и вакуумным насосом 14 также и электромагнитным клапаном 16 в подводящем трубопроводе 4, следующим за теплообменником 6 и автоматически закрывающим подводящий трубопровод 4 для охлаждающей жидкости при возрастании рабочего давления. Этим предотвращается подача насосом 9 охлаждающей жидкости либо охлаждающей воды из возможной течи.

Дроссельный клапан 11 либо регулирующий клапан ответвления служит для создания пониженного давления после теплообменника 6 и определяет начало зоны пониженного давления. При этом установленное пониженное давление или перепад давлений регулируется автоматически.

Для контроля над установкой пониженного давления служит также смотровое стекло 18 на воздухоотделителе 12.

На фиг.2 очень схематично представлено охлаждающее устройство для нескольких приборных шкафов 20, в каждом из которых размещен шкафный теплообменник 21 для повторного охлаждения охлаждающего воздуха, который в данном примере осуществления проводится по замкнутому циркуляционному контуру внутри каждого приборного шкафа 20 и отдает потерянное тепло электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков (не изображены) охлаждающей жидкости теплообменника 21.

Теплообменники 21 отдельных приборных шкафов 20 представляют собой воздушно-водяные теплообменники, и в данном примере осуществления эти теплообменники 21 размещены в отдельных приборных шкафах 20 со стороны дна. В принципе теплообменник такого рода 21 может вдвигаться в виде вставного элемента в приборный шкаф или размещаться вверху внутри отдельных приборных шкафов 20 или же предусматриваться сбоку и в области верхней крышки вне приборного шкафа или в качестве передней либо задней двери.

У охлаждающего устройства на фиг.2 показаны три приборных шкафа 20 с присоединенными к ним теплообменниками 21, которые соединены последовательно относительно подачи охлаждающей жидкости.

В качестве охлаждающей жидкости к приборным шкафам 20 либо теплообменникам 21 через вторичную подающую линию 22 подводится охлаждающая вода. Нагруженная потерянным теплом охлаждающая жидкость попадает из теплообменников 21 во вторичную обратную линию 23 и при помощи циркуляционных насосов 9, которые предусмотрены в избыточном устройстве, - в теплообменник 26, в котором энергия первичной стороны, здесь сети водоснабжения здания, передается на вторичную сторону, то есть приборные шкафы 20 или стойку.

Теплообменник 26 представляет собой мощный теплообменник, к которому через первичную подающую линию 24 подводится в качестве хладагента холодная вода из сети здания. Отвод нагруженного потерянным теплом из приборных шкафов 20 хладагента происходит через первичную обратную линию 25. Температура хладагента в подающей линии может составлять около 22°С, в то время как температура в обратной линии может быть около 28 или 29°С.

В представленном примере осуществления мощный водоводяной теплообменник 26 с соответствующими конструктивными элементами, клапанами, элементами управления и тому подобным и с соответствующим изобретению устройством пониженного давления 10 размещен в устройстве 28, которое образует стык между первичной сетью холодного водоснабжения здания и вторичным циркуляционным контуром холодной воды для размещенных в процессорном или серверном помещении шкафов и известно, например, как «Кnürr CoolTrans» и имеет особые преимущества относительно регулирования вторичного циркуляционного контура охлаждающей воды.

В свою очередь устройство пониженного давления 10 имеет вакуумный насос 14, сохраняющий рабочее давление в зоне пониженного давления, которая начинается от дроссельного клапана 11 во вторичной подающей линии 22 после мощного теплообменника 26 и распространяется до устройства пониженного давления 10 либо вакуумного насоса 14, и поддерживающий его на уровне ниже атмосферного давления, например на уровне 900 мбар. Рабочее давление может также составлять 400, 500, 600, 700, 800+/-50 мбар.

Вакуумному насосу 14 предшествует электромагнитный клапан 15, который управляется пневматическим выключателем 13 в воздухоотделителе 12. Этот пневматический выключатель 13 функционирует так же, как и в охлаждающем устройстве по фиг.1 и управляет электромагнитным клапаном со стороны вакуума 15, вакуумным насосом 14, а также электромагнитным клапаном со стороны воды 16, размещенным после дроссельного клапана 11. Вакуумный трубопровод 27 распространяется от воздушной стороны воздухоотделителя 12 до вакуумного насоса 14.

Во вторичной подающей линии 22, после электромагнитного клапана со стороны воды 16, в области стыкующего устройства 28 размещен запорный клапан 31. Таким же образом и во вторичной обратной линии 23 предусмотрен запорный клапан 32. Между вторичной обратной линией 23 и нагнетательным трубопроводом 29 к воздухоотделителю 12 расположен предварительный воздухоотделитель 36, который служит для замедления скорости потока между нагнетательным трубопроводом 29 и трубопроводом 30, ведущим к циркуляционным насосам 9. Между циркуляционными насосами 9 и подводящим трубопроводом для охлаждающей жидкости, подлежащей повторному охлаждению в мощном теплообменнике 26, соответственно размещены фильтры 34 для осаждения возможных загрязнений из вторичного циркуляционного потока охлаждающей жидкости, а также обратные клапаны 35 для предотвращения обратного течения.

В области воздухоотделителя 12 кроме того размещается трубопровод 37 для заполнения установки охлаждающей жидкостью, в данном случае охлаждающей водой. Установлена максимальная высота заполнения, так как при дальнейшем заполнении вода отводится в канализацию. При нормальном режиме клапан 38 закрыт, а при заполнении открыт, чтобы задавать максимальный уровень заполнения. На конце трубопровода 37 показана воронка 33 для подачи водно-воздушной смеси в водопровод (не изображен).

1. Способ охлаждения электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, встроенных в приборных шкафах (2, 20), в особенности серверных шкафах, при котором потерянное тепло электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков с помощью проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости отводится в охлаждающие установки (3) вблизи или в непосредственной близости от электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков или в шкафные теплообменники (21), которые установлены для приборного шкафа (20) с целью обратного отвода охлаждающего воздуха, используемого для отвода потерянного тепла электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков в теплообменнике (6, 26), и передается от этой охлаждающей жидкости хладагенту и отводится посредством него наружу, причем охлаждающая жидкость отводится в циркуляционный контур с помощью циркуляционного насоса (9), установленного перед теплообменником (6, 26), причем с помощью устройства пониженного давления в установке для охлаждающей жидкости создается пониженное давление, которое ниже давления атмосферного воздуха, отличающийся тем, что пониженное давление создается только в зоне пониженного давления, которая начинается на дроссельном клапане (11) в подводящем трубопроводе (4) от теплообменника (6) к охлаждающим установкам (3), либо во вторичной подающей линии (22) от теплообменника (26) к шкафным теплообменникам (21) и через охлаждающие установки (3) либо шкафные теплообменники (21) распространяется до устройства пониженного давления (10) в обратном трубопроводе (5) либо во вторичной обратной линии (23) для охлаждающей жидкости, что пониженное давление в зоне пониженного давления устанавливается с помощью вакуумного насоса (14), который соединяется через вакуумный трубопровод (27) с воздухоотделителем (12) и удерживает рабочее давление в установке для охлаждающей жидкости в зоне пониженного давления ниже атмосферного давления, что установленный перед вакуумным насосом (14) со стороны вакуума электромагнитный клапан (15) управляется пневматическим выключателем (13), установленным на воздухоотделителе (12), который выполнен как двухступенчатый дифференциальный пневматический выключатель, и что при возрастании давления включается вакуумный насос (14) и открывается установленный перед ним электромагнитный клапан и при дальнейшем возрастании давления выше уровня аварийного значения закрывается электромагнитный клапан (16) в подводящем трубопроводе (4) либо во вторичной подающей линии (22) для подачи охлаждающей жидкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне пониженного давления создается пониженное давление в диапазоне от 20 до 900 мбар при температуре охлаждающей жидкости примерно от 12°С до 18°С.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости используется вода.

4. Охлаждающее устройство для электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, в особенности мощных серверов, встроенных в приборных шкафах (2, 20) и тому подобном, с системой оборудования для проводимой по циркуляционному контуру охлаждающей жидкости, которая содержит охлаждающие установки (3) либо шкафные теплообменники (21), теплообменник (6, 26) для остуживания охлаждающей жидкости при помощи отводимого наружу хладагента, по меньшей мере, циркуляционный насос (9) с циркуляционной охлаждающей жидкостью для создания циркуляционного контура охлаждающей жидкости, который устанавливается перед теплообменником (6, 26), подводящий трубопровод (4) и обратный трубопровод (5) либо вторичную подающую линию (22) и вторичную обратную линию (23) для охлаждающей жидкости, при этом охлаждающие установки (3) устанавливаются вблизи или в непосредственной близости от электрических и электронных конструктивных элементов и модульных блоков, и шкафные теплообменники (21) устанавливаются соответственно для приборного шкафа (20) с целью обратного отвода охлаждающего воздуха, используемого для отвода потерянного тепла электрических и конструктивных элементом и модульных блоков, и подводящий трубопровод (4) проходит от теплообменника (6) к охладительным установкам (3) и обратный трубопровод (5) проходит от охладительных установок (3) к теплообменнику (6) или же вторичная подающая линия (22) проходит от теплообменника (26) к шкафным теплообменникам (21) и вторичная обратная линия (23) проходит от шкафных теплообменников (21) к теплообменнику (26), с устройством пониженного давления (10), которое размещается в системе (3, 4, 5; 21, 22, 23) для охлаждающей жидкости с целью создания пониженного давления, которое ниже давления атмосферного воздуха, отличающееся тем, что в системе (3, 4, 5; 21, 22, 23) для охлаждающей жидкости выполнена зона пониженного давления, которая распространяется от дроссельного клапана (11) в подводящем трубопроводе (4) через охлаждающие установки (3) до устройства пониженного давления (10) в обратном трубопроводе (5) либо от вторичной подающей линии (22) через шкафные теплообменники (21) до устройства пониженного давления (10) во вторичной обратной линии (23), что устройство пониженного давления (10) наряду с дроссельным клапаном (11) для установки пониженного давления в зоне пониженного давления имеет воздухоотделитель (12) и вакуумный насос (14), который через вакуумный трубопровод (27) связан с воздухоотделителем (12), и устанавливает рабочее давление в установке с охлаждающей жидкостью в зоне пониженного давления ниже атмосферного давления, что вакуумному насосу (14) предшествует на вакуумной стороне электромагнитный клапан (15), и что на воздухоотделителе (12) размещен пневматический выключатель (13) для управления электромагнитным клапаном со стороны вакуума (15), вакуумным насосом (14) и электромагнитным клапаном (16) в подводящем трубопроводе (4) либо вторичной подающей линией (22), который выполнен как двухступенчатый дифференциальный пневматический выключатель и при возрастании давления включает вакуумный насос (14) и открывает электромагнитный клапан со стороны вакуума (15) и при дальнейшем возрастании давления выше уровня аварийного значения закрывает электромагнитный клапан (16) в подводящем трубопроводе (4) либо вторичной подающей линии (22) для охлаждающей жидкости.

5. Охлаждающее устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве охлаждающей жидкости используется охлаждающая вода, а в качестве хладагента - холодная вода из системы водоснабжения здания или хладагент и что холодная вода или хладагент подается в теплообменник (6, 26) через подводящий трубопровод (7) либо первичную подающую линию (24) и отводится через обратный трубопровод (8) либо первичную обратную линию (25).

6. Охлаждающее устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что в циркуляционном контуре охлаждающей жидкости для снабжения теплообменников (21) в приборных шкафах (20), образующих конструкцию приборных шкафов, устройство пониженного давления (10), мощный теплообменник (26) в качестве теплообменника и избыточные циркуляционные насосы (9) размещены в устройстве (28), которое образует стык между сетью холодного водоснабжения здания как первичной стороной и снабжением шкафов или стоек охлаждающей жидкостью как вторичной стороной.

7. Охлаждающее устройство по п.4, отличающееся тем, что в конструкции, состоящей из нескольких приборных шкафов (20) и имеющей соответственно по одному воздушно-жидкостному теплообменнику в качестве шкафного теплообменника (21), устройство пониженного давления (10) размещено в каждом шкафу (20) или присоединено к шкафу (20).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющего оборудования, в частности вычислительной техники и телекоммуникационной техники, и может быть использовано при построении инженерных систем для центров обработки данных как стационарных модульных, так и мобильных.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для нормализации температуры электронных компонентов, в частности центральных процессорных устройств (ЦПУ) современных компьютеров, особенно промышленных компьютеров, предназначенных для установки в уличных условиях или в помещениях при неблагоприятных условиях внешней среды: повышенной запыленности, повышенной влажности, а также при повышенных температурах.

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к конструкции корпуса изделия, используемого в радиоэлектронной промышленности. .

Изобретение относится к средствам защиты микроэлектронного оборудования от внешних разрушающих факторов, таких как высокотемпературные огневые воздействия, ударные перегрузки, статические давления, а также от длительного воздействия повышенной температуры, и может быть использовано при создании защищенных бортовых накопителей полетной информации для самолетов и вертолетов, а также защищенных накопителей информации для других транспортных средств.

Изобретение относится к устройствам для отвода тепла от электронных компонентов. .

Изобретение относится к электронной плате, которая предназначена, например, для интегрирования в бортовом оборудовании летательного аппарата. .

Изобретение относится к конструкциям шкафов для размещения различных модулей радиоэлектронной аппаратуры. .

Изобретение относится к термоэлектрическому устройству для поддержания температурного режима, содержащему несколько работающих на термоэлектричестве, поддерживающих температурный режим элементов (10) с образующейся на одной их стороне при подаче электрического тока холодной поверхностью и теплой поверхностью на их противолежащей стороне, с установленными на обеих сторонах, размещенными в соответствующей камере для протекания воздушного потока воздушными теплообменными телами (11, 11') и с вызывающими вдоль них воздушный поток вентиляторами (13, 13').

Изобретение относится к области космической техники и радиотехники, в частности к устройствам, где используются элементы, работающие в режиме повторного выделения тепловой мощности.

Изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющего оборудования, в частности вычислительной техники и телекоммуникационной техники, и может быть использовано при построении инженерных систем для центров обработки данных как стационарных модульных, так и мобильных.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к системам охлаждения бортовой аппаратуры автономных оптико-электронных устройств, выполненных в виде отдельных модулей и расположенных вне авиационного носителя.

Изобретение относится к области механики, в частности к способам и устройствам отработки тепловой защиты объектов от мощных направленных тепловых нагрузок с помощью защитного экрана.

Изобретение относится к преобразовательной технике. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании приборных шкафов и стоек, в которые встраиваются съемные модули с кондуктивным теплоотводом.

Изобретение относится к устройствам для охлаждения электронной аппаратуры и может быть использовано в геофизической сейсморазведке. .

Изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющего оборудования, в частности вычислительной техники и телекоммуникационной техники, и может быть использовано при построении инженерных систем для центров обработки данных как стационарных модульных, так и мобильных.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для нормализации температуры электронных компонентов, в частности центральных процессорных устройств (ЦПУ) современных компьютеров, особенно промышленных компьютеров, предназначенных для установки в уличных условиях или в помещениях при неблагоприятных условиях внешней среды: повышенной запыленности, повышенной влажности, а также при повышенных температурах.

Изобретение относится к средствам защиты микроэлектронного оборудования от внешних разрушающих факторов, таких как высокотемпературные огневые воздействия, ударные перегрузки, статические давления, а также от длительного воздействия повышенной температуры, и может быть использовано при создании защищенных бортовых накопителей полетной информации для самолетов и вертолетов, а также защищенных накопителей информации для других транспортных средств.
Наверх