CN101027951A - 设备和网络机柜的冷却系统及冷却设备和网络机柜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于设备和网络机柜的冷却系统,具体地涉及服务器机柜,并涉及用于冷却设备和网络机柜的方法。机柜具有气密结构,且设置有大气湿度稳定装置,以避免形成冷凝和绝对大气湿度的降低所造成的损坏。根据本发明,通过明确地限定,具体来说是通过可控制的外部空气供应和将空气从闭合冷却空气回路中除去,来实现大气湿度的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的设备和网络机柜的冷却系统,以及根据权利要求11的前序部分的冷却设备和网络机柜的方法。
背景技术
本发明特别适用于服务器机柜,该服务器机柜具有作为电子模块单元的多个叠加或者并列的服务器。
已知设计服务器机柜使得其与周围空气没有空气交换。通常,这些服务器机柜或网络机柜相对于环境几乎完全密封,且,例如,满足IP55保护值(IP 55 protection value),即,其以防尘及防水浇或防水喷方式而设置。其中对水喷或水浇的密封并不是绝对重要的,需要寻求的是阻止机柜内部与安装室之间空气交换的密封设计。因此,例如在线缆进入和退出机柜的区域提供了相应的有效密封,机柜制造商清楚地指出要在机柜和机柜空气调节装置进行工作之前对上述区域进行完全密封。
通过闭合的气流和热交换器的帮助,在气密机柜的内部或安装空间中除去来自电子模块单元的热量,其中除去了电子模块单元耗散的功率。
对于具有高功率处理器的机柜,更具体说是对于具有特定优点的服务器机柜,可使用气水热交换器除去大量的耗散功率,且该热交换器与建筑的冷水供应系统连接。机柜的整个耗散功率通过建筑冷水系统而失去热量,避免了安装空间和机柜之间的热传递,这会导致较大成本节约,这是因为对空间空气调节的需求降低且对安装空间更大。
在热交换器中会出现低于露点的局部降低。使用12℃以下温度的冷却水和/或安装室中具有较高大气湿度会造成在热交换器中形成冷凝。结果,降低了在装置机柜中的绝对大气湿度,从而导致对所安装的模块单元和系统的损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷却系统以及用于冷却装置和网络机柜,具体是服务器机柜的方法,从而在提供极高且有效的冷却能力的同时避免形成冷凝的缺点。
对于冷却系统,通过权利要求1的特征实现其目的,对于冷却方法,通过权利要求11的特征实现其目的。从属权利要求包含了适当和有益的改进,并参考附图在说明书中进行具体描述。
根据本发明的冷却系统基于具有闭合冷却空气回路的气密机柜,且利用明确限定的外部空气供应的帮助在机柜中提供了稳定的大气湿度,并可具体地对该外部空气供应进行控制。
对于上述的方法,壳体内的大气湿度保持在给定限制值内。通过升高由冷凝过程所降低的绝对大气湿度,对于所安装的装置、部件和系统的损坏得以避免。
有利地,大气湿度的稳定仅执行至所安装的电子装置可靠地工作所需要的程度。为了避免空气的持续减湿,以规定的方式在机柜中供应外部空气。
为了提供外部空气,需要以一定方式在机柜中(如,在覆盖部件中,如底座、盖、后和前门)提供中断或漏隙。通过这样的漏隙或开口,可将外部空气引入机柜以可控制地影响机柜中的大气湿度。
对于上述的方法,优选可测量机柜中或者冷却空气流的大气湿度,以作为环境条件和机柜目标值的函数,从而设计漏隙或中断,使得必要的外部空气量可进入机柜内部。
在一种优选实施方式中,对于明确限定的外部空气供应,可使用机柜内部或闭合冷却空气回路与机柜环境之间的压差。例如,可在风扇附近形成漏隙或者中断。在风扇的抽吸侧,与机柜环境相比是低压,可形成用于外部空气供应的开口或漏隙。在相对于环境过压的区域,可具有从机柜的空气出口。通过以一定方式使用不同的局部压力比以稳定机柜内部的大气湿度,避免了对额外的风扇的需要。
有利地,可在线缆入口和/或线缆出口附近提供中断或漏隙,即,例如将此处的密封设置成使得外部空气可进入机柜内或空气可从机柜内排出。
另一种方式是将密封结构设置成形成IP55以下的密封,且水蒸汽可以以一定量进入和排出。
作为本发明的稳定大气湿度的结果,可避免形成冷凝以及湿度减至给定值或范围以下的缺点,并避免对装置和系统的损坏。
附图说明
在下文中,将根据一幅本发明的示意图对本发明进行更具体的说明,该示意图示出了具有用于电子模块单元4的内部区域3的装置和网络机柜2。
具体实施方式
在本实施例中,服务器以叠放方式作为电子模块单元4,并容纳在未示出的具有空气进口和出口的壳体中。在本发明的实施例中,在每个框架(case)中,将风扇13设置在模块单元4的壳体内。利用具有相同长度的空气通道的空气循环,各个电子模块单元4的流阻以及冷气供应12与热气排出9之间的空气动力分离相同,所以向电子单元4供应具有均匀供气温度的空气12,意即温度变化在绝对温标+/-2°。
在底部设置气水热交换器以作为热交换器5,且为除热目的向其供应在闭合回路中循环的空气。在热交换器5中冷却的供应空气12通过供气管道11到达各个电子模块单元4,吸收其产生的热量并作为加热排出空气到达第一排气管道14。在第一排气管道14中是各电子模块单元4的排出气体,并通过至少一个通风设备21的辅助而作为上升排出气流15提供至第二排出空气管道16。在下降排出气流17中,排出空气到达热交换器5,并通过建筑物的冷水供应系统的冷水的辅助而冷却。
为了稳定底座18或底部区域或其附近的绝对大气湿度,更具体来说是热交换器5的横向区域,形成有漏隙或中断7,通过该漏隙或中断可实现对闭合冷却空气回路的外部空气供应6。附图示出了在低压区域8中的外部空气供应6,即在排出气流15中的通风设备21的抽吸侧,而在通风设备21的排出侧,例如,沿着热交换器5在冷却的供应空气12中,形成过压区域10,通过在此形成漏隙或中断7、开口等,可除去空气。
如果装置机柜2的下部区域18,如沿着热交换器5的横向,形成有未示出的轴,并且其还被设置成用于电线的通过或用于线缆进入和/或退出(未示出),则还可通过不太紧密的线缆进入和/或退出的结构或者通过在轴壁(未示出)中开口而实现外部空气供应6。
还可在前门23和/或后门20区域或其附近形成可选的或另外附加的漏隙,如明确限定的开口。
预定或可控制的外部空气供应也可通过设置有明确限定的过滤器的开口而实现。
本发明不限于实施例中所述的包括具有相同长度空气通道以及供应空气和排放空气间的空气动力分离的空气循环的服务器机柜,而是也可用于具有闭合冷却空气回路的所有装置和网络机柜。
Claims (19)
1.用于设备和网络机柜,尤其是服务器机柜的冷却系统,所述机柜具有内部区域(3)和闭合冷却空气回路,所述内部区域中设置有电子模块单元(4),所述闭合冷却空气回路具有热交换器(5),以将电子模块单元(4)的热损耗从所述机柜(2)中去除,其特征在于
所述机柜(2)具有气密结构,且设置有明确限定的外部空气供应(6)以稳定所述机柜(2)中的大气湿度。
2.如权利要求1所述的冷却系统,其特征在于
所述机柜(2)的气密结构具有规定的中断或漏隙(7),通过所述中断或漏隙,可提供外部空气(6),以控制影响所述机柜(2)中的大气湿度。
3.如权利要求1或2所述的冷却系统,其特征在于
所述机柜(2)中的所述漏隙(7)形成在所述机柜的内侧和外侧存在不同压力的区域。
4.如权利要求2或3所述的冷却系统,其特征在于
用于外部空气供应(6)的漏隙(7)形成在低压区域(8),用于从机柜(2)中控制除去空气(9)的漏隙(7)形成在过压区域(10)。
5.如权利要求2至4中任一项所述的冷却系统,其特征在于
用于外部空气供应(6)的漏隙(7)形成在闭合冷却空气回路的通风设备(21)的抽吸侧区域中,例如在沿着热交换器(5)的区域中,气水热交换器设置在底部作为热交换器(5)。
6.如权利要求2至5中任一项所述的冷却系统,其特征在于
用于控制除去空气(9)的所述漏隙(7)形成在所述通风设备(21)的空气排出侧区域中,例如所述热交换器(5)的下游。
7.如上述权利要求中任一项所述的冷却系统,其特征在于
具有作为在所述机柜(2)的冷却空气回路中的大气湿度测量值、和所述机柜(2)的环境条件以及所述机柜(2)的内部区域(3)的目标值的函数的控制外部空气供应(6)。
8.如上述权利要求中任一项所述的冷却系统,其特征在于
为提供所述外部空气供应(6),中断(7)形成在底座(18)的区域或所述机柜(2)的下部区域中线缆进入和/或线缆退出的密封处。
9.如上述权利要求中任一项所述的冷却系统,其特征在于
用于外部空气供应(6)的中断(7)形成在沿所述热交换器(5)设置的轴中。
10.如上述权利要求中任一项所述的冷却系统,其特征在于
所述机柜(2)的密封形成为局部低于IP55,且可渗透水蒸气,以提供外部空气供应(6)。
11.用于冷却设备和网络机柜,尤其是服务器机柜和设置在其中的电子模块单元(4)的方法,其中冷却气流在闭合回路中循环,冷气供应(12)提供至所述电子模块单元(4),被加热的排出空气(15、17)在热交换器(5)中冷却,其特征在于
通过预定外部空气供应(6)稳定气流的湿度。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于
测量在所述闭合回路中循环的冷却气流的绝对湿度,在其偏离预定值或范围的情况下,作为所述机柜(2)的环境条件和所述机柜(2)中的目标值的函数提供外部空气(6)。
13.如权利要求11或12所述的方法,其特征在于
通过以规定方式形成在所述机柜(2)中的漏隙或中断(7),将可预定的,具体地来说是可控制的外部空气量供应至所述闭合冷却空气回路。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法,其特征在于
通过漏隙(7)将所述可预定外部空气(6)提供至在所述机柜内部(3)与所述机柜(2)的周围环境之间存在压力差的区域。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法,其特征在于
在线缆进入和/或退出的区域中,例如在底座(18)中供应所述外部空气(6)。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于
通过在所述机柜的密封处中,尤其是在沿着所述热交换器(5)的区域中规定的漏隙提供所述可预定的外部空气(6),所述热交换器构造为气水热交换器,并设置在所述电子模块单元(4)下方的底部。
17.如权利要求11至16中任一项所述的方法,其特征在于
通过覆盖部件(20、22、23)的开口提供所述可预定的外部空气。
18.如权利要求11至17中任一项所述的方法,其特征在于
为稳定所述机柜(2)中的大气湿度,以明确限定的方式将空气(9)从所述机柜(2)中除去。
19.如权利要求18所述的方法,其特征在于
通过在所述机柜(2)的过压区域(10)中明确限定的开口或漏隙将所述空气(9)除去。
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