Воздухоосушитель и способ его применения

Воздухоосушитель содержит три змеевика, тепловой агрегат и вентилятор. Змеевики сообщаются по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды. Тепловой агрегат помещен между источником охлаждающей текучей среды и вторым и третьим змеевиками, приспособлен к отводу тепла от охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, и для нагрева охлаждающей текучей среды, поступающей в третий змеевик. Вентилятор приспособлен для подачи воздуха через змеевики. Первый змеевик приспособлен для предварительного охлаждения воздуха, проходящего над ним. Второй змеевик приспособлен для осушения воздуха, проходящего над ним. Третий змеевик приспособлен для подогрева воздуха, проходящего над ним. Также объектом изобретения является способ осушения объема пространства, включающий выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат. Понижение температуры части охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат. Выдачу охлаждающей текучей среды с пониженной температурой из теплового агрегата во второй змеевик. Повышение температуры части охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат. Выдачу охлаждающей текучей среды с повышенной температурой из теплового агрегата в третий змеевик. Продувку воздуха над змеевиками. Изобретение позволяет улучшить охлаждение оборудования. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание изобретения относится к системам охлаждения, и более конкретно с воздухоосушителю, приспособленному для применения с целью кондиционирования воздуха в центре обработки данных, и к соответствующим способам охлаждения или обработки воздуха в центре обработки данных.

2. Анализ существующего уровня техники

Кабины или стойки для оборудования, предназначенные для размещения электронного оборудования, такого как оборудование для обработки данных, создания сетей или телекоммуникационное оборудование, применяются в течение многих лет. Такие стойки используются для содержания и размещения оборудования в небольших аппаратных шкафах, а также в аппаратных комнатах и крупных центрах обработки данных. В некоторых вариантах реализации стойки для оборудования могут иметь открытую конфигурацию и могут быть помещены внутри кабины для стойки, хотя кабина может быть включена в упоминание стойки. С годами был разработан ряд различных стандартов, позволяющих изготовителям оборудования конструировать монтируемое на стойках оборудование, которое может быть установлено на стандартных стойках, изготавливаемых различными изготовителями. Стандартная стойка обычно включает в себя передние установочные направляющие, на которых устанавливают и собирают по вертикали в стойке множество блоков электронного оборудования, таких как серверы и ЦПУ. Типовая промышленная стандартная стойка имеет высоту приблизительно от шести до шести с половиной футов, ширину около двадцати четырех дюймов и глубину около сорока дюймов. Такую стойку обычно упоминают как «девятнадцатидюймовую» стойку, как она обозначена стандартом EIA-310-D Ассоциации электронной промышленности. С распространением Интернета не является необычном наличие в центре обработки данных сотен таких стоек. Далее, при постоянно уменьшающихся размерах компьютерного оборудования и, в частности, компьютерных серверов и пластин, количество электрических устройств, установленных на каждой стойке, возрастает, увеличивая проблемы, связанные с должным охлаждением оборудования.

Тепло, выделяемое установленным в стойке оборудованием, может оказывать отрицательное влияние на рабочие характеристики, надежность и срок службы компонентов оборудования. В частности, установленное в стойке оборудование, помещенное внутри кабины, может быть чувствительным к накоплению тепла и к горячим точкам, образуемым в границах кабины в процессе работы. Количество тепла, выделяемого аппаратурной стойкой, зависит от количества электроэнергии, потребляемой оборудованием в стойке в процессе работы. Кроме того, пользователи электронного оборудования могут добавлять, удалять или переставляет установленные в стойке компоненты при изменении своих потребностей и возникновении новых потребностей.

Ранее, при некоторых конфигурациях, в дополнение к системе охлаждения объекта, которая является частью инфраструктуры центра обработки данных, центр обработки данных может дополнительно охлаждаться путем применения одного или больше блоков кондиционеров воздуха компьютерного помещения (CRAC), которые являются обычно снабженными жесткими трубами, неподвижными блоками, размещенными по периферии помещения центра обработки данных. Эти агрегаты CRAC могут забирать воздух с передней стороны и выдавать более холодный воздух вверх по направлению к потолку помещения центра обработки данных. В других вариантах реализации агрегаты CRAC забирают воздух при комнатной температуре (приблизительно около 72°F) (22°C) и выпускают холодный воздух (около 55°F) (13°C), который вдувают в помещение центра обработки данных и смешивают с воздухом, имеющим комнатную температуру, на аппаратурных стойках или возле них.

Установленное на стойке оборудование обычно охлаждается самостоятельно путем всасывания воздуха вдоль передней стороны или стороны воздухозабора стойки, всасывая воздух через свои компоненты с последующим выпуском воздуха из задней или выходной стороны стойки. Недостатком системы кондиционирования воздуха типа CRAC является то, что холодный воздух смешивается с воздухом при комнатной температуре, что является неэффективным. В идеале, для того, чтобы сделать систему как можно более эффективной, в агрегаты CRAC должен всасываться воздух с как можно более высокой температурой, а выпускаемый воздух, генерируемый CRAC, должен иметь температуру, на несколько градусов ниже комнатной температуры. Другой недостаток применения агрегатов CRAC заключается в том, что в то время, как они особенно пригодны при использовании охлаждения отводом тепла, такие агрегаты не особенно пригодны для использования скрытого охлаждения.

Другой подход заключается в применении камер обработки воздуха в компьютерном помещении (“CRAH”), обычно связанных жесткими трубами с холодильной установкой. Тенденция, возникающая в области охлаждения помещений центров обработки данных, заключается в применении холодильных установок с заданными более высокими значениями температуры на входе, что ведет к повышению доли физической теплоты в агрегатах CRAH и сильно снижает способность агрегата к удалению влаги. Обычно охлажденная вода поступает в камеру обработки воздуха при температуре от 42°F до 46°F (от 6°С до 8°С). В стремлении обеспечить более эффективную работу холодильника при более высокой доле физического тепла проектировщики центра обработки данных задают подачу охлажденной воды при более высокой температуре воды, например воды при температуре от 48°F до 52°F (от 9°С до 11°С).

Сущность изобретения

Один аспект описания изобретения относится ко воздухоосушителю, содержащему первый змеевик, находящийся в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды, второй змеевик, находящийся в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды, третий змеевик, находящийся в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды, и тепловой агрегат, помещенный между источником охлаждающей текучей среды и вторым и третьим змеевиками. В одном варианте реализации тепловой агрегат приспособлен к отводу тепла от охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик и приспособлен для нагрева охлаждающей текучей среды, поступающей в третий змеевик. Вентилятор может быть приспособлен для подачи воздуха через первый, второй и третий змеевики. В определенном варианте реализации первый змеевик может быть приспособлен для предварительного охлаждения воздуха, проходящего над первым змеевиком, второй змеевик приспособлен для осушения воздуха, проходящего над вторым змеевиком, и третий змеевик приспособлен для подогрева воздуха, проходящего над третьим змеевиком.

Варианты реализации воздухоосушителя могут также включать в себя такой режим протекания охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды, при котором часть охлаждающей текучей среды поступает в первый змеевик, и часть охлаждающей текучей среды поступает во второй змеевик и протекает через тепловой агрегат. Охлаждающая текучая среда может быть приспособлена для протекания от одного объекта из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика до третьего змеевика через тепловой агрегат. При одной конфигурации охлаждающая текучая среда, выпущенная из второго змеевика, приспособлена поступать в первый змеевик. Тепловой агрегат может понизить температуру охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, приблизительно на 15°F (8°С). Тепловой агрегат может повысить температуру охлаждающей текучей среды, поступающую в третий змеевик, приблизительно на 25°F (14°C). Первый клапан может быть помещен между источником охлаждающей текучей среды и первым змеевиком, и первый клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат. Охлаждающая текучая среда, выпущенная из первого змеевика, может находиться в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды и тепловым агрегатом. Второй клапан может быть помещен между тепловым агрегатом и источником охлаждающей текучей среды, причем второй клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды обратно в источник охлаждающей текучей среды.

Другой аспект описания изобретения относится к способу осушения объема пространства. Способ включает выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик, выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в тепловой агрегат, понижение температуры части охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат, выдачу охлаждающей текучей среды с пониженной температурой из теплового агрегата во второй змеевик, повышение температуры части охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат, выдачу охлаждающей текучей среды с повышенной температурой из теплового агрегата в третий змеевик и продувку воздуха над первым, вторым и третьим змеевиком.

Варианты реализации способа могут также включать в себя контроль количества охлаждающей текучей среды, выданного из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат. Охлаждающая текучая среда, выданная из теплового агрегата во второй змеевик, может быть приблизительно на 15°F (8°С) холоднее охлаждающей текучей среды, выданной из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик. Охлаждающая текучая среда, выданная из теплового агрегата в третий змеевик, может быть приблизительно на 25°F (14°C) теплее, чем охлаждающая текучая среда, выданная из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик.

Еще один аспект описания относится к способу осушения объема пространства. Способ включает продувку воздуха над первым змеевиком для предварительного охлаждения воздуха, продувку воздуха от первого змеевика над вторым змеевиком для осушения воздуха и продувку воздуха от второго змеевика над третьим змеевиком для подогрева воздуха.

Варианты реализации воздуха могут также включать в себя выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик. Способ может также включать в себя выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в тепловой агрегат, с понижением температуры охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат, и выдачу охлаждающей текучей среды с пониженной температурой из теплового агрегата во второй змеевик. Способ может также включать в себя выдачу охлаждающей текучей среды от одного объекта из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика в тепловой агрегат, повышающий температуру охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат, и выдачу охлаждающей текучей среды с повышенной температурой из теплового агрегата в третий змеевик.

Другой аспект описания изобретения относится ко воздухоосушителю, содержащему кожух, первый змеевик, помещенный внутри кожуха, причем первый змеевик находится в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды и приспособлен для предварительного нагрева воздуха, выпущенного из устройства, движущего воздух, второй змеевик, помещенный внутри кожуха, причем второй змеевик находится в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды и приспособлен для осушения воздуха, третий змеевик, помещенный внутри кожуха, причем третий змеевик находится в сообщении по текучей среде с одним объектом из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика и приспособлен для нагрева воздуха, выпущенного из второго змеевика; и устройство, движущее воздух, предназначенное для продувки воздуха над первым, вторым и третьим змеевиками.

Варианты реализации воздухоосушителя могут также содержать тепловой агрегат, расположенный между источником охлаждающей текучей среды и вторым и третьим змеевиками с тепловым агрегатом, приспособленным для удаления тепла от охлаждающей текучей среды, текущей во второй змеевик, и нагрева охлаждающей текучей среды, текущей в третий змеевик. Охлаждающая текучая среда может быть приспособлена для протекания из источника охлаждающей текучей среды таким образом, что часть охлаждающей текучей среды поступает в первый змеевик, и часть охлаждающей текучей среды поступает во второй змеевик через тепловой агрегат. Охлаждающая текучая среда может быть приспособлена для протекания от одного объекта из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика до третьего змеевика через тепловой агрегат. Тепловой агрегат может понизить температуру охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, приблизительно на 15°F (8°С). Тепловой агрегат может повысить температуру охлаждающей текучей среды, поступающую в третий змеевик, приблизительно на 25°F (14°C). Первый клапан может быть помещен между источником охлаждающей текучей среды и первым змеевиком, и первый клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат. Второй клапан может быть помещен между тепловым агрегатом и источником охлаждающей текучей среды, причем второй клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды обратно в источник охлаждающей текучей среды.

Настоящее описание станет более понятным после изучения нижеследующих фигур, подробного описания и формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи не предполагалось выполнить в масштабе. На чертежах каждый идентичный или почти идентичный компонент, проиллюстрированный на различных фигурах, представлен сходной ссылочной позицией. Для наглядности не каждый компонент может быть обозначен на каждом чертеже. На чертежах:

фиг.1 - перспективный вид воздухоосушителя согласно варианту реализации изобретения;

фиг.2 - схематическое представление типового воздухоосушителя;

фиг.3 - схематическое представление воздухоосушителя согласно другому варианту реализации изобретения;

фиг.4 - функциональная блок-схема способа согласно варианту реализации изобретения; и

фиг.5 - функциональная блок-схема другого способа согласно варианту реализации изобретения.

Подробное описание

Настоящее изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и размещением компонентов, представленными в следующем описании или проиллюстрированными на чертежах. Варианты реализации, раскрытые здесь, пригодны к другим вариантам реализации и к практическому применению или осуществлению различными путями. Кроме того, применяемые здесь фразеология и терминология используются в целях описания и не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения. Использование слов «включающий», «содержащий», «имеющий», «содержащий», «касающийся» и их вариантов означает включение элементов, перечисленных далее, и их эквивалентов, так же как дополнительных элементов.

По меньшей мере один вариант реализации настоящего изобретения относится к блочному и расширяемому охлаждающему агрегату, который избирательно может приспосабливаться для охлаждения электронного оборудования, помещенного внутри камер для оборудования или стоек центра обработки данных. Используемые здесь термины «камеры» и «стойки» используются для описания устройства, предназначенного для размещения электронного оборудования. Такая система охлаждения позволяет использовать один или больше охлаждающих агрегатов в соответствии с требованиями с целью обеспечения локального охлаждения или кондиционирования воздуха в центре обработки данных. В частности, и только в качестве примера, многие охлаждающие агрегаты могут быть распределены в ряду аппаратурных стоек для более эффективного охлаждения центра обработки данных. В одном варианте реализации охлаждающий агрегат приспособлен, в частности, для удаления влаги из воздуха в центре обработки данных. В другом варианте реализации охлаждающий агрегат приспособлен, в частности, для размещения холодильных установок с заданными более высокими значениями температуры на входе, напр. 52°F (11°С).

Центры обработки данных обычно проектируются в форме больших помещений, предназначенных в некоторых случаях для размещения сотен стоек с электронным оборудованием, размещенных рядами внутри центра обработки данных. Ряды аппаратурных стоек могут размещаться таким образом, чтобы в них имелись холодные проходы и горячие проходы. Холодные проходы обеспечивают доступ к передней стороне камер, где обычно имеется доступ к электронному оборудованию. Горячие проходы обеспечивают доступ к задней стороне аппаратурных стоек. При изменении требований возможно увеличение или уменьшение количества аппаратурных стоек, что зависит от функциональных требований к центру обработки данных. По меньшей мере один вариант реализации охлаждающего агрегата является блочным и расширяемым, и может иметь форму набора, спроектированного для удовлетворения этих требований. Кроме того, хотя, как упоминалось выше, в качестве предполагаемой сферы применения такого охлаждающего агрегата рассматриваются относительно крупные центры обработки данных, набор вариантов реализации, описанный здесь, является расширяемым и может применяться в меньших помещениях при меньших размерах.

В одном варианте реализации охлаждающий агрегат может быть частью системы охлаждения, которая содержит множество охлаждающих стоек, причем каждая охлаждающая стойка имеет корпус, приспособленный для поддержки компонентов системы охлаждения. В общем, охлаждающий агрегат может применяться в центре обработки данных время от времени для работы с влажностью внутри центра обработки данных. В то время как абсолютная влажность внутри центра обработки данных является относительно постоянной по всему пространству, охлаждающий агрегат может применяться специально на участках центра обработки данных, подверженных воздействию условий более высокой влажности в случае их возникновения. Например, и без ограничений, охлаждающий агрегат может быть размещен в ряду аппаратурных стоек и приспособлен, например, для забора горячего воздуха в центре обработки данных из горячего прохода для удаления влаги из воздуха внутри горячего прохода. Эта конфигурация уменьшает скрытое охлаждение, создаваемое системой кондиционирования воздуха центра обработки данных, уменьшая таким образом потребность в осушении.

В некоторых вариантах реализации охлаждающий агрегат может иметь ширину, равную половине стандартной стойки размером девятнадцать дюймов (48 см), например, ширину в двенадцать дюймов (30 см), и может быть блочным, так что охлаждающий агрегат может быть вставлен в ряд аппаратурных стоек в течение нескольких минут сотрудниками центра обработки данных, не имеющими особой подготовки или специализации в области нагрева или охлаждения. Компоненты охлаждающего агрегата и всей системы охлаждения могут быть представлены в форме комплекта, так что сотруднику, устанавливающему систему охлаждения, не требуются специальные инструменты. Блочный характер охлаждающего агрегата позволяет пользователю оптимизировать размещение каждого охлаждающего агрегата, поскольку каждый охлаждающий агрегат включает в себя способность воспринимать и отображать мощность системы, расход, температуру хладагента и воздуха на входе и выходе и перепад давления. Таким образом, охлаждающий агрегат в качестве части всей системы охлаждения может применяться и перемещаться с целью достижения максимальной эффективности и применения в центре обработки данных.

Типичный центр обработки данных включает в себя помещение, ограниченное полом, стенами и потолком. Центр обработки данных может быть спроектирован для размещения множества аппаратурных стоек. В одном варианте реализации каждая аппаратурная стойка может быть выполнена согласно положениям, раскрытым в патентной заявке US № 10/990927, теперь патенте US № 7293666, озаглавленной EQUIPMENT ENCLOSURE KIT AND ASSEMBLY METHOD, поданной 17 ноября 2004 года, принадлежащей патентообладателю настоящего изобретения и полностью включенной сюда в качестве ссылки для всех целей. Далее, может быть выполнена прокладка кабелей между аппаратурными стойками с использованием кабелепроводов, содержащихся в крышах стоек так, как описано в патенте US № 6967283, который включен согласно ссылке во всей полноте для всех целей и принадлежит патентообладателю настоящего изобретения.

В частности, аппаратурная стойка может включать в себя раму или кожух, приспособленный для поддержки электронных компонентов, таких как оборудование для обработки данных, создания сетей и телекоммуникационное оборудование. Кожух может включать в себя переднюю, заднюю, боковые стороны, низ и верх. Передняя сторона каждой аппаратурной стойки может включать в себя переднюю дверцу, обеспечивающую доступ во внутрь аппаратурной стойки. Возможно наличие замка для предотвращения доступа внутрь аппаратурной стойки и к оборудованию, помещенному в стойке. Боковые стороны аппаратурной стойки могут включать в себя по меньшей мере одну панель для ограждения внутренней полости стойки. Задняя сторона аппаратурной стойки также может включать в себя по меньшей мере одну панель или заднюю дверцу для того, чтобы обеспечить доступ внутрь аппаратурной стойки с задней стороны стойки. В некоторых вариантах реализации боковые и задние панели, так же как передняя и задняя дверца, могут быть изготовлены, например, из перфорированного листового металла для того, чтобы допустить поступление и выход воздуха из внутренней полости аппаратурной стойки.

В одном варианте реализации аппаратурные стойки являются блочными в изготовлении, и приспособлены для того, чтобы их можно было закатывать и выкатывать из заданного положения, находящегося в ряду в центре обработке данных. К дну каждой аппаратурной стойки могут быть прикреплены ролики, позволяющие катить стойку по полу центра обработки данных. После установки на место могут быть развернуты выравнивающие опоры с целью надежного закрепления аппаратурной стойки на ее месте в ряду. Пример роликов и выравнивающих опор, применяемых на такой аппаратурной стойке, подробно описан в патенте US № 7293666.

После установки в должное положение электронное оборудование может помещаться во внутренней полости аппаратурной стойки. Например, оборудование может быть помещено на полке, закрепленной внутри полости аппаратурной стойки. Кабели, предназначенные для передачи электроэнергии и данных, могут быть пропущены через верх аппаратурной стойки, или через крышку (или «крышу», как описано в патенте US № 6967283) в верхней части аппаратурной стойки. В этом варианте реализации кабели могут быть натянуты вдоль крыш стоек или помещены в упомянутом кабелепроводе. В другом варианте реализации кабели могут быть помещены внутри приподнятого пола и соединены с электронным оборудованием через дно аппаратурной стойки. При обеих конфигурациях в аппаратурные стойки подводятся силовые и коммуникационные линии.

Как описано выше, центры обработки данных обычно выполнены с рядами аппаратурных стоек, размещенных так, чтобы холодный воздух втягивался в стойки из холодного прохода, а теплый или горячий воздух выпускался из стоек в горячий проход. В качестве примера, аппаратурные стойки могут размещаться в два ряда с передней стороной ряда аппаратурных стоек, расположенной в переднем направлении и с задней стороной ряда аппаратурных стоек, расположенной в обращенном назад направлении. Однако, как указывалось выше, в типичном центре обработки данных имеется много рядов аппаратурных стоек, причем ряды могут быть размещены с передней стороной аппаратурных стоек, обращенной друг к другу для ограничения холодного прохода, и с задней стороной аппаратурных стоек, обращенной друг к другу для ограничения горячего прохода.

Для того, чтобы решить проблему накопления тепла и образования горячих пятен в центре обработки данных, и решить проблему климатического контроля в центре обработки данных в целом, в одном варианте реализации предлагается блочная система охлаждения. В одном варианте реализации система охлаждения может включать в себя множество охлаждающих стоек, размещенных внутри центра обработки данных, которые предназначены для решения проблемы физического тепла, т.е. снижения температуры объема пространства по сухому термометру. Типичная компоновка может включать в себя охлаждающую стойку для каждых двух аппаратурных стоек, помещенных в центре обработки данных. Однако, как должно быть понятно специалисту в данной области техники, при данном эффекте настоящего изобретения в центре обработки данных возможно наличие большего или меньшего количества охлаждающих стоек в зависимости от условий окружающей среды в центре обработки данных. Далее, в некоторых вариантах реализации концентрация и расположение охлаждающих стоек могут регулироваться на основе расположения самых горячих стоек в центре обработки данных, или основываться на информации, полученной и проанализированной системой управления информацией центра обработки данных.

Ссылка может быть сделана на охлаждающие агрегаты, описанные в патентных заявках US №№ 11/335856, 11/335874 и 11/336901, каждая из которых озаглавлена COOLING SYSTEM AND METHOD и подана 19 января 2006 года, которые полностью и для всех целей включены сюда в качестве ссылки. Охлаждающие агрегаты, описанные в них, особенно пригодны для удовлетворения требований к ощутимому охлаждению внутри центра обработки данных.

Как упоминалось выше, многие центры обработки данных спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать повышенную температуру охлажденной воды для достижения более эффективной работы холодильной установки и более чувствительных областей тепла. Во время периодов высоких скрытых нагрузок охлаждающие стойки могут быть неэффективными, когда требуется удалить влагу из объема пространства внутри центра обработки данных. В настоящее время разработчики центра обработки данных могут предложить завышенные по размерам агрегаты CRAH или понизить температуру охлажденной воды в течение периодов высоких скрытых нагрузок.

Для того, чтобы решить проблемы потребности в скрытом охлаждении объема пространства, такого как центр обработки данных, предназначенные для этого воздухоосушители могут применяться стратегически по всему пространству. Как показано на фиг.1, воздухоосушитель, обозначенный в целом позицией 10, включает в себя кожух 12, который может быть изготовлен согласно кожуху стандартной аппаратурной стойки или агрегату CRAH. Например, в одном варианте реализации кожух 12 может иметь прямоугольную структуру, имеющую переднюю сторону 14, заднюю сторону 16, две боковые стороны 18, 20, дно 22 и верх 24, ограниченные рамой, изготовленной из вертикальных и горизонтальных опорных элементов. Как будет показано более подробно ниже, кожух 12 воздухоосушителя 10 приспособлен для размещения оборудования и может быть приспособлен для разборки и разделения в целях перевозки и хранения.

Как показано на фиг.1 в одном варианте реализации, кожух 12 воздухоосушителя 10 имеет ширину, равную приблизительно половине ширины аппаратурной стойки. Как указано выше, типичная девятнадцатидюймовая аппаратурная стойка имеет ширину приблизительно в двадцать четыре дюйма (61 см). Таким образом, ширина кожуха 12 воздухоосушителя 10 равна приблизительно двенадцати дюймам (31 см). Такие размеры позволяют лицу, проектирующему центр обработки данных, поместить воздухоосушитель или несколько воздухоосушителей между аппаратурными стойками, сохраняя равноценные промежутки между стойками в нескольких рядах. Уменьшение ширины кожуха 12 также требует меньше пространства и, в сочетании с блочным и передвижным характером воздухоосушителя, позволяет легко поместить воздухоосушитель между двумя аппаратурными стойками размерно варьируемым путем.

Передняя сторона 14 кожуха 12 воздухоосушителя 10 может включать в себя переднюю панель (не показана), должным образом прикрепленную к раме. Передняя панель позволяет оператору центра обработки данных иметь доступ во внутреннюю полость воздухоосушителя 10. Воздухоосушитель 10 может включать в себя боковые панели (не показаны), которые могут быть прикреплены к раме кожуха 12 для того, чтобы закрыть боковые стороны 18, 20 воздухоосушителя. Однако, поскольку воздухоосушитель 10 может быть помещен между двумя аппаратурными стойками, применение боковых панелей не требуется. Аналогичным образом, кожух 12 может также включать в себя заднюю панель (не показана), закрывающую заднюю сторону 16 воздухоосушителя 10. В одном варианте реализации передние, боковые и задние панели могут быть должным образом прикреплены, например, подходящими винтовыми крепежными средствами, к раме воздухоосушителя. В другом варианте реализации для крепления панелей к раме могут быть прикреплены крепежные средства, пригодные для манипулирования рукой, например, барашки или четверть-оборотные крепежные изделия. В некоторых вариантах реализации передняя панель и/или задняя панель могут каждая представлять собой дверцу, шарнирно прикрепленную к раме кожуха 12 воздухоосушителя 10.

В по меньшей мере одном варианте реализации воздухоосушитель 10 может иметь блочную конструкцию и приспособлен для того, чтобы закатывать и выкатывать его из нужного положения, например, в пределах ряда в центре обработки данных между двумя аппаратурными стойками. Для улучшения подвижности к дну 22 кожуха 12 воздухоосушителя 10 могут быть должным образом прикреплены ролики, каждый из которых обозначен позицией 26, для того, чтобы иметь возможность катить воздухоосушитель по полу центра обработки данных. После установки на место могут быть развернуты выравнивающие опоры 28 с целью надежного закрепления воздухоосушителя на его месте в ряду. Как и в случае аппаратурных стоек ролики 26 и выравнивающие опоры 28 и их крепление к кожуху 12 воздухоосушителя 10 подробно описаны в патенте US №7293666. В других вариантах реализации кожух 12 воздухоосушителя 10 может быть выполнен с болтом с ушком, позволяющим крану или другому подъемному устройству поднимать и размещать воздухоосушитель внутри центра обработки данных.

В одном варианте реализации компоновка является такой, при которой передние стороны аппаратурной стойки и воздухоосушителя прилегают к холодному проходу, а задние стороны стойки и воздухоосушителя прилегают к горячему проходу. Блочный и подвижный характер воздухоосушителя 10 делает его особенно эффективным при удалении влаги из мест внутри центра обработки данных, требующих климатического контроля, т.е. прилегающих к горячему проходу. Эта конфигурация позволяет использовать воздухоосушитель в качестве строительного блока для охлаждения и климатического контроля центра обработки данных, когда оператор центра обработки данных в зависимости от необходимости добавляет и удаляет воздухоосушители (и/или охлаждающие стойки).

Как показано, передняя сторона 14 кожуха 12 воздухоосушителя 10 имеет несколько вентиляторов с переменной частотой вращения (например, восемь), каждый из которых обозначен позицией 30, которые приспособлены для всасывания профильтрованного воздуха от задней стороны воздухоосушителя к передней стороне воздухоосушителя, как показано стрелками А. В одном варианте реализации вентиляторы 30 могут быть собраны и подключены внутри кожуха 12 воздухоосушителя 10 таким образом, что вентилятор можно перемещать выдвижными винтами и выдвигать из гнезда (не показано), сформированного в кожухе воздухоосушителя. Электроэнергия, подведенная к каждому вентилятору, может быть подсоединена через подходящий разъем, такой как разъем blindmate. Компоновка является такой, при которой вентиляторы могут заменяться во время работы благодаря низкой потребности в электроэнергии, а также благодаря легкости извлечения из гнезда и разъема blindmate. Кроме того, контроллер может быть приспособлен для мониторинга работы каждого вентилятора таким образом, чтобы прогнозировать отказ каждого вентилятора на основании изменений потребления энергии вентилятором.

В определенном варианте реализации каждый вентилятор может быть работающим на постоянном токе осевым вентилятором типа, изготовляемого компанией Ebm-pabst Inc., Фармингтон, шт. Коннектикут, модель №W1G250.

Кроме того, внутри кожуха 12 воздухоосушителя 10 помещаются несколько змеевиков. В одном варианте реализации предусмотрены три змеевика, обозначенные позициями 32, 34 и 36, причем каждый змеевик имеет множество ребер (не показаны) с целью увеличения площади поверхности змеевика. В частности, змеевики 32, 34 и 36 могут помещаться в общем перпендикулярно к направлению протекания воздуха через кожух 12 воздухоосушителя 10 (параллельно стрелке А), со змеевиками, помещенными под небольшим углом к теоретической вертикальной плоскости, параллельной передней и задней сторонам кожуха, для того, чтобы увеличить площадь поверхности змеевика так, чтобы вмещать больший объем горячего воздуха. Компоновка является такой, при которой горячий и/или влажный воздух всасывается через заднюю сторону 16 воздухоосушителя 10 и пропускается через змеевики 32, 34, 36 для удаления влаги из горячего воздуха способом, описанным ниже. Как упоминалось ранее, воздухоосушитель 10 может быть помещен таким образом, что задняя сторона 16 прилегает к горячему проходу. Таким образом, воздух, втянутый через заднюю сторону 16 воздухоосушителя 10, сравнительно горячей воздуха внутри центра обработки данных. Вентиляторы 30 приспособлены для продувки кондиционированного воздуха от змеевиков 32, 34, 36 к передней стороне 14 воздухоосушителя 10.

В определенном варианте реализации каждый змеевик может относиться к типу, изготавливаемому компанией Heatcraft, Inc. Гренада, шт. Миссисипи, модель №3FZ1203D 12.00×24.00.

Как показано на фиг.2, воздухоосушитель 10 соединяется с источником охлаждающей текучей среды, который обозначен на фиг.2 как холодильная установка 38, линиями 40, 42. Как можно видеть, по линии 40 охлажденный хладагент, например, хладагент при температуре 52°F (11°C), подается от холодильной установки 38 в кожух 12 воздухоосушителя 10. Линия 42 возвращает нагретый хладагент, например, хладагент при температуре 62°F (17°C), из кожуха 12 воздухоохладителя 10 обратно в холодильную установку 38. Хладагентом может служить любая среда, пригодная для нужд охлаждения, такая как вода, хладагент R134A и хладагент R410A. В определенном варианте реализации хладагент подают в воздухоосушитель 10 при расходе 4,0 галлона в мин. (15,2 л/мин) по линии 40, и возвращают обратно в холодильную установку при том же расходе 4,0 галлона в минуту по линии 42.

Как показано, воздухоосушитель 10 содержит три змеевика первый змеевик предварительного охлаждения 32, второй змеевик осушения воздуха 34 (иногда упоминается здесь как

«суперохлаждающий» змеевик) и третий змеевик повторного нагрева 36, показанные на фиг.2 слева направо. Компоновка является такой, при которой вентиляторы, схематически представленные одним вентилятором 30 на фиг.2, всасывают воздух последовательно через змеевики предварительного охлаждения, осушения и повторного нагрева 32, 34, 36 в направлении, показанном стрелками В. Компоновка такова, что влажный воздух всасывается в воздухоосушитель 10 и проходит над первым змеевиком 32 для предварительного охлаждения воздуха. Затем предварительно охлажденный воздух проходит над вторым змеевиком 34 для переохлаждения воздуха. Это ведет к конденсации любой влаги из воздуха на втором змеевике 34. Переохлажденный воздух проходит затем над третьим змеевиком 36 для повторного нагрева воздуха. Нагретый воздух покидает воздухоосушитель 10 через заднюю сторону 16, поступая в объем пространства.

Хладагент, поступающий в воздухоосушитель 10 через линию 40, проходит сначала через соленоидный клапан 44, а затем разделяется между линией 46 и линией 48. Линия 46 находится в сообщении по текучей среде с механическим регулирующим клапаном 50 перед поступлением в змеевик предварительного охлаждения 32. Линия 48 подает хладагент в холодную сторону 52а термоэлектрического охлаждающего/нагревающего агрегата 52, который частично предназначен для охлаждения хладагента до определенной температуры. В одном варианте реализации термоэлектрический агрегат 52 может быть настроен на охлаждение хладагента, поступающего в агрегат, от температуры 52°F (11°C) до температуры 37°F(3°C), что на 15°F(8°C) ниже температуры, при которой поступает хладагент. Термоэлектрический агрегат 52 может быть приспособлен для охлаждения до любой нужной температуры, соответствующей положениям настоящего изобретения.

В определенном варианте реализации термоэлектрическим охлаждающим/нагревающим агрегатом 52 может быть изготовленный по заказу агрегат, выпускаемый компанией BSST, LLC, Ирвиндойл, шт. Калифорния.

Механический регулирующий клапан 50 можно использовать для контроля прохождения хладагента через линии 46 и 48. В определенном варианте реализации механическим регулирующим клапаном 50 можно манипулировать для того, чтобы допустить прохождение хладагента через линию 46 при расходе 1,5 галл/мин (5,7 л/мин) и через линию 48 при расходе 2,5 галл/мин (9,5 л/мин). Как показано на фиг.2, хладагент, проходящий по линии 46 от механического регулирующего клапана 50, поступает и первый змеевик предварительного охлаждения 32. Хладагент проходит через первый змеевик 32 и выходит из верха первого змеевика через линию 54, которая соединяется на своем внешнем конце с горячей стороной 52b термоэлектрического агрегата 52. Как описано выше, вентилятор 30 (или другое подходящее устройство для перемещения воздуха) служит для продвижения воздуха над первым змеевиком 32. Компоновка является такой, при которой воздух, протекающий над первым змеевиком 32, нагревает хладагент, протекающий внутри змеевика, до температуры около 56°F (13°C). Линия 54 выдает хладагент 6 термоэлектрический агрегат 52. Кондиционирование в термоэлектрическом агрегате 52 хладагента, выданного по линии 54, будет описано более подробно ниже.

Хладагент, проходящий в линии 48 через термоэлектрический агрегат 52 и охлажденный до заданной температуры, например, 37°F (3°C), выдается во второй змеевик 34 осушения по линии 56 при расходе 2,5 галл/мин (9,5 л/мин). Хладагент проходит через второй змеевик 34 и нагревается предварительно охлажденным воздухом, идущим через воздухоосушитель 10 от первого змеевика 32. В одном варианте реализации хладагент нагревается до температуры около 47°F (8°C). Соответственно, как описано выше, предварительно охлажденный воздух, текущий из первого змеевика 32 через второй змеевик 34, охлаждается до температуры, достаточной для конденсации любой влаги, содержащейся в воздухе во втором змеевике. Воздухоосушитель 10 может быть сконструирован с поддоном для конденсата 58, предназначенным для сбора воды, образованной на втором змеевике 34. Хотя на фиг.2 он показан как помещенный под вторым змеевиком 34, поддон для конденсата 58 может быть выполнен так, что проходит под всеми тремя змеевиками 32, 34, 36.

Пройдя через второй змеевик 34, хладагент подается по линии 60 в первый змеевик 32. Как показано на фиг.2, линия 60 сходится с линией 46, которая отходит от механического регулирующего клапана 50. Количество текучей среды, проходящей через первый змеевик 32, равно 4,0 галл/мин (15,2 л/мин), что получается из 1,5 галл/мин (5,7 л/мин) по линии 46 и из 2,5 галл/мин (9,5 л/мин) по линии 60. Таким образом, расход текучей среды, выходящей из первого змеевика предварительного охлаждения 32 (4,0 галл/мин) является таким же, как расход текучей среды, поступающей в воздухоосушитель 10 (4,0 галл/мин).

Как показано выше, хладагент, проходящий через линии 46, 56, идет к первому и второму змеевикам 32, 34 соответственно. Будучи выпущен из первого змеевика 32, хладагент протекает обратно к горячей стороне 52b термоэлектрического агрегата 52 через линию 54. Перед достижением термоэлектрического агрегата 52 хладагент может протекать через линию 62. Расход хладагента в линии 62 контролируется механическим регулирующим клапаном 64. Хладагент, выпущенный из горячей стороны 52b термоэлектрического агрегата 52, протекает через линию 66. В одном варианте реализации хладагент течет при расходе 2,3 галл/мин (8,7 л/мин) но линии 66 и при расходе 1,7 галл/мин (6,4 л/мин) по линии 62. Как описано выше, в определенном варианте реализации хладагент имеет температуру около 56°F (13°C), когда он поступает в термоэлектрический агрегат 52, который приспособлен для того, чтобы использовать тепло, отведенное с горячей стороны агрегата, для нагрева хладагента до температуры 80°F (27°C), которая приблизительно на 25°F (14°C) выше, чем температура хладагента, поступающего а термоэлектрический агрегат. Как и в случае холодной стороны 52а термоэлектрического агрегата 52, горячая сторона 52b может быть приспособлена для нагрева хладагента до любой нужной температуры, согласующейся с положениями, приведенными в этом описании изобретения.

Хладагент идет от термоэлектрического агрегата 52 через линию 66 до управляющего клапана 68, который модулирует поток хладагента через линию. Хотя вторая линия 70 показана как проходящая от управляющего клапана 68, в одном варианте реализации никакой хладагент не проходит по второй линии во время применения воздухоосушителя 10. Как описано выше, в определенном варианте реализации хладагент течет через линию 66 при расходе 2,3 галл/мин (8,7 л/мин). Эта линия 66 соединяется с третьим змеевиком повторного нагрева 36. Теплый хладагент, проходящий через третий змеевик 36, например, при температуре 80°F (27°C), позволяет третьему змеевику 36 нагревать холодный воздух, текущий от второго змеевика 34 через третий змеевик перед тем, как быть выпущенным в атмосферу из воздухоосушителя.10. В одном варианте реализации хладагент охлаждается в третьем змеевике повторного нагрева 36 до температуры около 66,5°F (19,2°C). Этот хладагент выпускают в линию 72, которая соединяется с холодильной установкой 38 линией 70.

Как показано более подробно ниже, для управления работой воздухоосушителя может быть предусмотрен контроллер 74.

Исключительно в качестве примера в одном варианте реализации воздухоосушитель 10 может быть приспособлен для удаления 21,6 гранов влаги на фунт циркулирующего воздуха (3,1 г/кг) при условии температуры 75°F (24°С) по сухому термометру и 63,6°F (17,5°C) по смоченному термометру (70 гранов влаги на фунт (10 г/кг)) при температуре источника охлажденной воды 52°F (11°C). Доставка кондиционированного воздуха обратно в объем пространства предпочтительно достаточно близка к нужной температуре объема пространства. Иными словами, для более эффективной операции охлаждения воздух, повторно поступающий в объем пространства, не должен быть переохлажден. Обычные агрегаты CRAH при таких условиях обладают ограниченной способностью к удалению влаги, если вообще ею обладают.

При приведенном примере воздухоосушитель 10 обеспечивает отношение сухого тепла к общему порядка 18 процентов. Иными словами, 82 процента теплового содержания, отобранного из воздуха, является скрытым, сохраняя минимальное воздействие на температуру по сухому термометру. Кроме того, воздухоосушитель 10 обеспечивает показатель скрытого коэффициента, равный приблизительно 99,5 процента. Скрытая энергия, удаленная из воздуха, например, пар, отведенный в виде конденсата, приблизительно равна потреблению скрытой энергии воздухоосушителя 10. Для сравнения, обычные воздухоосушителя, использующие цикл сжатия пара, должны нуждаться в пространстве для достижения температуры 95°F (35°C) по сухому термометру и 82,7°F (28,1°C) по смоченному термометру (151 гран влаги на фунт (21,6 г/кг)) для достижения сходного удаления влаги и потребления энергии, что неприемлемо для центров обработки данных.

На фиг.3 представлен другой вариант реализации воздухоосушителя, обозначенного в целом позицией 80, который подобен воздухоосушителю 10, с каждым идентичным или почти идентичным компонентом, обозначенным сходными ссылочными позициями. Как показано, воздухоосушитель 80 соединяется с холодильной установкой 38 линиями 82, 84. Как показано, линия 82 подает охлажденный хладагент, например, хладагент с температурой 52°A (11°C), от холодильной установки 38 к кожуху 12 воздухоосушителя 80. Линия 84 возвращает нагретый хладагент, например, при температуре около 57°F (14°С), от кожуха 12 воздухоосушителя 10 обратно к холодильному агрегату 38. В определенном варианте реализации хладагент подают в воздухоосушитель 80 при расходе 8,4 галл/мин (31,8 л/мин), и возвращают обратно к хладагенту 38 при том же расходе 8,4 галл/мин по линии 84.

Как и воздухоосушитель 10, воздухоосушитель 80 содержит три змеевика - первый змеевик предварительного охлаждения 32, второй осушающий змеевик 34 и третий змеевик повторного нагрева 36, как можно видеть слева направо на фиг.3. Хладагент, поступающий в воздухоосушитель 80 по линии 82, проходит сначала через соленоидный клапан 86, и затем разделяется между линией 88 и линией 90. Линия 88 находится в сообщении по текучей среде со змеевиком предварительного охлаждения 32. Линия 90 подает хладагент в термоэлектрический агрегат 52. Как и в случае воздухоосушителя 10, термоэлектрический агрегат 52 воздухоосушителя 80 может быть настроен на охлаждение хладагента, поступающего в агрегат, от температуры 52°A (11°C) до температуры 37°F (3°C), которая на 15°F (8°C) ниже температуры, при которой поступает хладагент.

В определенном вариантов реализации хладагент протекает по линии 88 при расходе 4,0 галл/мин (15,2 л/мин), и по линии 90 при расходе 4,4 галл/мин (16,6 л/мин). Как показано на фиг.3, хладагент проходит по первому змеевику 32 и выходит через верх первого змеевика по линии 92, которая соединяется с холодильной установкой 38 линией 84. Как показано выше, вентилятор 30 действует для продвижения воздуха над первым змеевиком 32. Компоновка такова, что воздуха, проходящий над первым змеевиком 32, нагревает хладагент, текущий внутри змеевика, до температуры около 58°F (14,4°C).

Как показано также на фиг.3, хладагент, текущий но линии 90 через термоэлектрический агрегат 52 и охлаждаемый на холодной стороне 52а термоэлектрического агрегата 52 до заданной температуры, например, 37°F (3°C), выпускается во второй осушающий змеевик 34 по линии 94 при расходе 2,5 галл/мин (9,5 л/мин). Хладагент течет по второму змеевику 3 4 и нагревается воздухом, идущим через воздухоосушитель 80 от первого змеевика 32. В одном варианте реализации хладагент нагревают до температуры около 47°F (8°C). Соответственно предварительно охлажденный воздух, текущий от первого змеевика 32 через второй змеевик 34 охлаждается для конденсации любой влаги, содержащейся в воздухе, на втором змеевике. Как и в случае воздухоосушителя 10, воздухоосушитель 80 может быть снабжен кондеисатным поддоном 58, предназначенным для сбора воды, поступающей от второго змеевика 34. Хотя на фиг.3 конденсатный поддон 58 показан как помещенный под вторым змеевиком 34, возможно его размещение под всеми тремя змеевиками 32, 34, 36. После прохождения через второй змеевик 34 хладагент выпускается по линии 96 до холодильного устройства 38 по линии 84.

Как показано выше, в одном варианте реализации хладагент вытекает из холодной стороны 52а термоэлектрического агрегата 52 при расходе 2,5 галл/мин (9,5 л/мин). Остающийся хладагент течет к горячей стороне 52b термоэлектрического агрегата 52 при расходе 1,94 галл/мин (7,34 л/мин). Как показано, в определенном варианте реализации хладагент перед поступлением в термоэлектрический агрегат 52 находится при температуре около 56°F (13,3°С), что позволяет использовать тепло, отведенное от холодной стороны агрегата для нагрева хладагента до температуры 79°F (26°C). Как и холодная сторона 52а термоэлектрического агрегата 52, горячая сторона 52b термоэлектрического агрегата может быть приспособлена для нагрева хладагента до любой нужной температуры, согласующейся с положениями, приведенными в данном изобретении.

Хладагент идет от горячей стороны 52b термоэлектрического агрегата 52 через линию 98 до управляющего клапана 68, который модулирует поток хладагента через линию. Хотя вторая линия 1(30 показана как проходящая от управляющего клапана 68, в одном варианте реализации никакой хладагент не проходит по второй линии во время применения воздухоосушителя 80. Как описано выше, в определенном варианте реализации хладагент течет через линию 98 при расходе 1,94 галл/мин (7,34 л/мин). Эта линия 98 соединяется с: третьим змеевиком повторного нагрева 36. Теплый хладагент, проходящий через третий змеевик 36, например, при температуре 79°F (26°C), позволяет третьему змеевику нагревать холодный воздух, текущий от второго змеевика 34 через третий змеевик перед тем, как быть выпущенным в атмосферу из воздухоосушителя 10. В одном варианте реализации хладагент охлаждается в третьем змеевике) повторного нагрева 36 до температуры около 66°F (19°C). Этот хладагент выпускают в линию 102, которая соединяется с холодильной установкой ЗУ линией 84. Может быть предусмотрен контроллер 74 для управления работой воздухоосушителя 80 путем, описанным выше.

На фиг.4 и 5, и в особенности на фиг.4, дополнительно описаны способы осушения объема пространства. Как показано на фиг.4, способ 200 содержит: (а) выдачу охлаждающей текучей среды из источника в первый змеевик на этапе 202; (b) выдачу охлаждающей текучей среды из источника в тепловой агрегат на этапе 204; (с) понижение температуры части охлаждающей текучей среды, проходящей через тепловой агрегат на этапе 206; (d) выдачу охлаждающей текучей среды с пониженной температурой во второй змеевик на этапе 208; (е) повышение температуры части охлаждающей текучей среды, проходящей через тепловой агрегат на этапе 210; (f) выдачу охлаждающей текучей среды с повышенной температурой в третий змеевик на этапе 212; и (q) продувку воздуха над первым, вторым и третьим змеевиком. В некоторых вариантах реализации способ включает также в себя контроль количества охлаждающей текучей среды, выданной из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат. Варианты реализации способа могут быть осуществлены в воздухоосушителях 10 и 80.

Что касается фиг.5, то другой способ 300 содержит: (а) продувку воздуха над первым змеевиком для предварительного охлаждения воздуха на этапе 302; (b) продувку воздуха от первого змеевика ко второму змеевику для осушения воздуха на этапе 304; и (с) продувку воздуха от второго змеевика над третьим змеевиком для повторного нагрева воздуха на этапе 304. Варианты реализации способа могут быть осуществлены в воздухоосушителях 10 и 80.

В одном варианте реализации линии, соединяющие холодильную установку с воздухоосушителями, могут быть представлены гибкими трубками, которые соединяются с воздухоосушителями подходящими соединениями. В определенном варианте реализации, в зависимости от конфигурации контроллера и системы управления сетью, возможно применение расходомера, оперативно связанного с контроллером и предназначенного для измерения расхода хладагента, протекающего через гибкие трубки. Воздухоосушители согласно вариантам реализации изобретения могут использовать расходомер для подачи данных о расходе хладагента в контроллер. В другом варианте реализации расходомер позволяет контроллеру вычислять мощность действия воздухоосушителя на основании информации, полученной контроллером.

В некоторых вариантах реализации контроллер может быть предназначен для управления работой системы охлаждения в целом и воздухоосушителем в частности на основании параметров состояния окружающей среды, полученных контроллером. В определенном варианте реализации контроллер может быть представлен управляющими устройствами, помещенными на охлаждающих стойках и/или в воздухоосушителях, которые сообщаются между собой по шине CAN. В других вариантах реализации главный контроллер может быть предназначен для управления работой управляющих устройств. В частности, каждая охлаждающая стойка и/или воздухоосушитель могут быть снабжены дисплеем, оперативно соединенным с контроллером. Дисплей может быть приспособлен для отображения условий окружающей среды в помещении центра обработки данных, таких как (не ограничиваясь ими) температура и влажность в центре обработки данных на охлаждающей стойке и/или в воздухоосушителе, температура воздуха, поступающего и выходящего из охлаждающей стойки и/или воздухоосушителя, температура хладагента, поступающего в охлаждающую стойку и/или воздухоосушитель и охлаждающая мощность охлаждающей стойки и/или воздухоосушителя. Для получения такой информации могут быть предусмотрены подходящие мониторы и/или измерительные приборы. С другой стороны, или в дополнение к приведенному выше варианту реализации, условия окружающей среды могут быть отображены на устройстве, представленном вместе интегрированной системой управления и мониторинга центра обработки данных.

Изменения условий среды, таких как температура в центре обработки данных, ведет к изменению вводных, таких как температура хладагента, втекающего и вытекающего из каждой охлаждающей стойки и/или воздухоосушителя. Другие вводные, поступающие в контролер, включают в себя расход хладагента, поступающего в охлаждающую стойку и/или воздухоосушитель через расходомер, так же как известные значения хладагента (например, воды). На основании температуры хладагента, расхода хладагента, можно определить общий перенос тепла, который можно вычислить путем умножения расхода на плотность хладагента, на удельную теплоемкость хладагента и на разность между температурой хладагента на входе и на выходе. Этот расчет переноса тепла может быть выполнен контроллером, так что можно вычислить количество хладагента, поданного на охлаждающую стойку и/или воздухоосушитель через расходомер охлаждающей стойки. Контроллер может также быть приспособлен к тому, чтобы предоставить пользователю вводные данные для расчета допустимой нагрузки каждой охлаждающей стойки и/или воздухоосушителя в реальном времени. Полученное значение может быть сравнено с максимальной возможностью к охлаждению для того, чтобы оценить резервную способность к охлаждению системы охлаждения.

В определенном варианте реализации дисплейный узел включает в себя дисплей с жидкокристаллическим экраном, предназначенный, например, для отображения условий окружающей среды, таких как температура и влажность в центре обработки данных, температура воздуха, поступающего и выходящего из каждой охлаждающей стойки и/или воздухоосушителя, температура хладагента, поступающего и выходящего из каждой охлаждающей стойки и/или воздухоосушителя, и расход хладагента, поступающего в каждую охлаждающую стойку и/или воздухоосушитель. Кроме того, на дисплее предусмотрено множество управляющих кнопок и индикаторов положения, предназначенных для того, чтобы оператор мог управлять системой охлаждения. Дисплейный узел может быть помещен в проеме, выполненном в передней панели охлаждающей стойки, с помощью уплотнительной прокладки и установочной скобы, в которой крепежные винты (не показаны) могут быть применены для закрепления дисплейного узла внутри проема в передней панели.

Как показано выше, каждая аппаратурная стойка может вырабатывать огромное количество тепла. Иногда, в некоторых вариантах реализации, может быть желательно применить воздухоосушитель, предназначенный для отвода тепла, выделяемого определенной аппаратурной стойкой. Например, система охлаждения может включать в себя переднюю и заднюю полости, приспособленные для присоединения к передней и задней сторонам оборудования и воздухоосушителей. Компоновка такова, что аппаратурная стойка и воздухоосушитель располагаются бок о бок после съема передней и задней дверец аппаратурной стойки и передней и задней панелей (или дверец) воздухоосушителя. Компоновка является такой, при которой полости улавливают воздух внутри аппаратурной стойки и воздухоосушителя для создания изолированной среды между аппаратурной стойкой и охлаждающей стойкой так, чтобы нагретый воздух тек непосредственно от задней стороны аппаратурной стойки к задней стороне охлаждающей стойки через заднюю полость. Воздухоосушитель согласно вариантам реализации может быть частью системы охлаждения, имеющей охлаждающие стойки, которые должны удовлетворять требованиям к охлаждению отводом сухого тепла. Полости могут быть частью блочной системы, предназначенной для работы в сочетании с аппаратурной стойкой и охлаждающей стойкой и/или воздухоосушителей для достижения максимальной предсказуемости, мощности и эффективности охлаждения.

Как показано и описано, воздухоосушитель согласно вариантам реализации настоящего изобретения является блочным и расширяемым, так что лицо, проектирующее систему охлаждения для центра обработки данных, может выбрать воздухоочиститель как часть всей системы, включающей в себя отдельные компоненты. В частности, в зависимости от электронного оборудования, развернутого внутри центра обработки данных, и оптимальных условий работы, требующихся для оборудования, разработчик может спроектировать систему охлаждения, которая оптимизирована и привязана к конкретному центру обработки данных.

Как упоминалось выше, контроллер может быть отдельно выделенным устройством, которое управляет работой воздухоосушителя. В другом варианте реализации контроллер может быть предусмотрен в одной из охлаждающих стоек и/или воздухоосушителей вместо одного из управляющих бшоков, с охлаждающей стойкой и/или воздухоосушителей, имеющим контроллер, действующие в качестве главной охлаждающей стойки, при этом другие охлаждающие стойки и/или воздухоосушители действуют как последующие охлаждающие стойки. И еще в одном варианте реализации действие системы охлаждения может осуществляться под управлением интегрированной системы контроля и мониторинга центра обработки данных, причем каждая охлаждающая стойка имеет управляющий блок, который сообщается с другими охлаждающими стойками посредством сети. В одном таком варианте реализации контроллер может сообщаться с системой управления центра обработки данных для установления состояния компонентов системы охлаждения и для приема команд управления для системы управления центром обработки данных. В одном варианте реализации каждый воздухоосушитель может включать в себя контроллер, который сообщается с контроллером центра обработки данных посредством сети, такой как шина CAN, и в одном таком варианте реализации контроллер центра обработки данных может быть реализован с использованием интегрированной системы контроля и мониторинга центра обработки данных, такой как менеджер центра обработки данных InfraStruXure^™, который предлагается компанией American Power Conversion Corporation, Уэст Кингстон, шт.Род-Айленд, которой принадлежат права на настоящее изобретение.

Таким образом, можно видеть, что воздухоосушитель согласно настоящему описанию изобретения в особенности пригоден для расширяемого и блочного применения в центре обработки данных. Воздухоосушитель может быть представлен как часть комплекта, который может быть установлен персоналом, не; имеющим специальной подготовки в области установки системы охлаждения и специального инструмента. Одно преимущество системы охлаждения заключается в том, что охлаждающие стойки и/или воздухоосушители могут перемещаться внутри центра обработки данных, или в другой центр обработки данных в случае, когда условия или требования к окружающей среде в центре обработки данных изменяются.

Кроме того, поскольку воздухоосушитель согласно описанным здесь вариантам реализации может быть представлен как внутрирядный продукт, воздухоосушитель может быть позиционирован для забора наиболее влажного воздуха и обработки его с целью снижения влажности воздуха. Повышение эффективности может лучше всего наблюдаться на основании того факта, что опорная поверхность воздухоосушителя уменьшается. Для того, чтобы помочь оператору оптимизировать размещение воздухоосушителей, оператор должен отслеживать охлаждающую способность каждого агрегата наряду с расходом, температурой воды и воздуха на входе и выходе, и перепадами давления. Эти показатели позволяют оператору стратегически помещать воздухоосушители в позициях, в которых каждый воздухоосушитель может нейтрализовать максимальную влажность, обеспечивая оператора большей гибкостью при проектировании помещения и устраняя ограничения, которые создают кондиционеры воздуха, помещенные по периферии центра обработки данных. Что касается питания, то каждый воздухоосушитель может работать на постоянном токе, придавая таким образом определенную гибкость в отношении подводимой энергии. Таким образом, не требуется больше сооружать воздухоосушитель в расчете па определенное напряжение.

Как было описано выше, система охлаждения согласно вариантам реализации изобретения может быть далее представлена как часть интегрированной системы управления и мониторинга центра обработки данных. При использовании с такой интегрированной системой управления и мониторинга система охлаждения согласно настоящему описанию изобретения допускает легкое извлечение воздухоосушителя или воздухоосушителей для технического обслуживания и перемещения в другое место внутри центра обработки данных. Система охлаждения может быть также встроена в существующую систему охлаждения в кожухе центра обработки данных, например, и используется в сочетании с одним или больше из агрегатов СНАС и/или CRAH для получения дополнительного охлажденного воздуха, требующегося для центра обработки даны.

Система охлаждения может быть снабжена блоком, прогнозирующим возможность отказа за счет использования ряда факторов. В частности, с помощью контроллера каждый воздухоосушитель может быть настроен па извещение оператора центра обработки данных о том, что некоторые детали, такие как моторы, вентиляторы или любая другая определенная деталь, подверженная износу, близки к концу своего срока службы. Применение такого блока даст возможность осуществлять предупредительное действие по техническому обслуживанию при сокращении возможного простоя. Извещение может быть отправлено на дисплей стойки, или передано оператору центра обработки данных через интегрированную систему управления и мониторинга. Кроме того, контроллер системы управления, выполненный в качестве главного контроллера, может компенсировать отказ определенного воздухоосушителя за счет повышения производительности других охлаждающих агрегатов, находящихся рядом с вышедшим из строя воздухоосушителем.

При наличии таких описанных нескольких аспектов по меньшей мере одного варианта реализации данного изобретения специалист в данной области техники может легко представить себе возможность различных изменений, модификаций и улучшений. Такие изменения, модификации и улучшения должны быть частью настоящего изобретения, и должны находиться в пределах идеи и объема изобретения. Соответственно приведенное описание и чертежи являются только примером.

1. Воздухоосушитель, содержащий:
первый змеевик, находящийся в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды;
второй змеевик, находящийся в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды;
третий змеевик, находящийся в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды;
тепловой агрегат, помещенный между источником охлаждающей текучей среды и вторым и третьим змеевиками, причем тепловой агрегат приспособлен к отводу тепла от охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, и приспособлен для нагрева охлаждающей текучей среды, поступающей в третий змеевик; и
вентилятор, который приспособлен для подачи воздуха через первый, второй и третий змеевики, причем первый змеевик приспособлен для предварительного охлаждения воздуха, проходящего над первым змеевиком, второй змеевик приспособлен для осушения воздуха, проходящего над вторым змеевиком, и третий змеевик приспособлен для подогрева воздуха, проходящего над третьим змеевиком.

2. Воздухоосушитель по п.1, в котором охлаждающая текучая среда приспособлена для протекания из источника охлаждающей текучей среды так, что часть охлаждающей текучей среды поступает в первый змеевик, и часть охлаждающей текучей среды поступает во второй змеевик и протекает через тепловой агрегат.

3. Воздухоосушитель по п.2, в котором охлаждающая текучая среда приспособлена для протекания от одного объекта из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика до третьего змеевика через тепловой агрегат.

4. Воздухоосушитель по п.3, в котором охлаждающая текучая среда, выпущенная из второго змеевика, приспособлена поступать в первый змеевик.

5. Воздухоосушитель по п.1, в котором тепловой агрегат понижает температуру охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, приблизительно на 15°F (8°C).

6. Воздухоосушитель по п.5, в котором тепловой агрегат повышает температуру охлаждающей текучей среды, поступающую в третий змеевик, приблизительно на 25°F (14°C).

7. Воздухоосушитель по п.1, который дополнительно содержит первый клапан, помещенный между источником охлаждающей текучей среды и первым змеевиком, причем первый клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат.

8. Воздухоосушитель по п.7, в котором охлаждающая текучая среда, выпущенная из первого змеевика, находится в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды и тепловым агрегатом.

9. Воздухоосушитель по п.8, который дополнительно содержит второй клапан, помещенный между тепловым агрегатом и источником охлаждающей текучей среды, причем второй клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды обратно в источник охлаждающей текучей среды.

10. Способ осушения объема пространства, при этом способ включает:
выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик;
выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в тепловой агрегат;
понижение температуры части охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат;
выдачу охлаждающей текучей среды с пониженной температурой из теплового агрегата во второй змеевик;
повышение температуры части охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат;
выдачу охлаждающей текучей среды с повышенной температурой из теплового агрегата в третий змеевик; и
продувку воздуха над первым, вторым и третьим змеевиком.

11. Способ по п.10, который дополнительно включает контроль количества охлаждающей текучей среды, выданного из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик и в тепловой агрегат.

12. Способ по п.10, при котором охлаждающая текучая среда, выданная из теплового агрегата во второй змеевик, приблизительно на 15°F (8°C) холоднее охлаждающей текучей среды, выданной из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик.

13. Способ по п.12, при котором охлаждающая текучая среда, выданная из теплового агрегата в третий змеевик, приблизительно на 25°F (14°C) теплее, чем охлаждающая текучая среда, выданная из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик.

14. Способ осушения объема пространства, при этом способ включает:
продувку воздуха над первым змеевиком для предварительного охлаждения воздуха;
продувку воздуха от первого змеевика над вторым змеевиком для осушения воздуха;
продувку воздуха от второго змеевика над третьим змеевиком для подогрева воздуха;
выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в первый змеевик;
выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды в тепловой агрегат, понижение температуры охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат, и выдачу охлаждающей текучей среды с пониженной температурой из теплового агрегата во второй змеевик; и
выдачу охлаждающей текучей среды из источника охлаждающей текучей среды или из первого змеевика в тепловой агрегат, повышение температуры охлаждающей текучей среды в то время, когда охлаждающая текучая среда протекает через тепловой агрегат, и выдачу охлаждающей текучей среды с повышенной температурой из теплового агрегата в третий змеевик.

15. Воздухоосушитель, который содержит:
кожух;
первый змеевик, помещенный внутри кожуха, причем первый змеевик находится в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды и приспособлен для предварительного нагрева воздуха;
второй змеевик, помещенный внутри кожуха, причем второй змеевик находится в сообщении по текучей среде с источником охлаждающей текучей среды и приспособлен для осушения воздуха;
третий змеевик, помещенный внутри кожуха, причем третий змеевик находится в сообщении по текучей среде с одним объектом из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика и приспособлен для нагрева воздуха, выпущенного из второго змеевика;
устройство, движущее воздух, предназначенное для продувки воздуха над первым, вторым и третьим змеевиками; и
тепловой агрегат, помещенный между источником охлаждающей текучей среды и вторым и третьим змеевиками, причем тепловой агрегат приспособлен к отводу тепла от охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, и приспособлен для нагрева охлаждающей текучей среды, поступающей в третий змеевик.

16. Воздухоосушитель по п.15, в котором охлаждающая текучая среда приспособлена для протекания из источника охлаждающей текучей среды таким образом, что часть охлаждающей текучей среды поступает в первый змеевик, и часть охлаждающей текучей среды поступает во второй змеевик через тепловой агрегат.

17. Воздухоосушитель по п.16, в котором охлаждающая текучая среда приспособлена для протекания от одного объекта из числа источника охлаждающей текучей среды и первого змеевика до третьего змеевика через тепловой агрегат.

18. Воздухоосушитель по п.15, в котором тепловой агрегат понижает температуру охлаждающей текучей среды, поступающей во второй змеевик, приблизительно на 15°F (8°C).

19. Воздухоосушитель по п.18, в котором тепловой агрегат повышает температуру охлаждающей текучей среды, поступающую в третий змеевик, приблизительно на 25°F (14°С).

20. Воздухоосушитель по п.15, который дополнительно содержит первый клапан, помещенный между источником охлаждающей текучей среды и первым змеевиком, причем первый клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды в первый змеевик.

21. Воздухоосушитель по п.20, который дополнительно содержит второй клапан, помещенный между первым змеевиком и источником охлаждающей текучей среды, причем второй клапан приспособлен для контроля поступления охлаждающей текучей среды обратно в источник охлаждающей текучей среды.