Brevet FR2989861A1 — publié le 20131025

BAIE DE SERVEURS INFORMATIQUES Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des serveurs de données et des super-ordinateurs destinés au stockage de masse, par exemple dans des centres informatiques ou des « fermes de stockage ». En raison de la densité des composants électroniques (cartes électroniques, processeurs et surtout disques durs), ces serveurs dégagent beaucoup de chaleur, qui nécessite une évacuation efficace des calories pour permettre le fonctionnement des composants à des températures ne dégradent pas les performances. On a proposé de nombreuses solutions pour assurer l'évacuation des calories, par une circulation d'eau, voire d'huile, et même par des serveurs installés dans des régions polaires (Groenland) ou immergés. Le principal problème des centres informatiques est le refroidissement des serveurs qui consomment autant (sinon plus) d'énergie que les serveurs eux même. Le coût de revient des serveurs est fonction de l'amortissement des équipements, mais aussi de la consommation électrique. A titre d'exemple, un système informatique exploité par l'université du Texas, équipé de 15.744 microprocesseurs quadricoeur consomme 2,5 Mégawatt, ce qui entraîne une consommation électrique dont la facture annuelle s'élève à plus d'un million de dollars Le domaine de l'invention est plus particulièrement 30 celui des serveurs de données à basse consommation, utilisant un système de refroidissement fonctionnement essentiellement par circulation d'air par convection. Solutions de l'art antérieur 35 1 On a proposé dans l'art antérieur différentes configurations en forme d'armoires (« Rack ») contenant des cartes disposées en étagères et délimitant des espaces de circulation d'air venant de l'extérieur de l'armoire et débouchant dans une cheminée délimitée par les parois arrières et latérales de l'armoire. Une évacuation supérieure permet un écoulement de l'air chaud par convection et parfois par une ventilation forcée. La demande de brevet PCT W02008025745 décrit une baie renfermant des modules rackables d'appareillages électroniques. Le refroidissement est assuré par convection naturelle grâce à des orifices de ventilation pratiqués dans ses parois inférieure et supérieure et d'un refroidissement par air forcé grâce à des rampes internes de distribution d'air alimentées en air sous pression par l'intermédiaire d'une boîte de répartition raccordée à une canalisation de circulation d'air forcée. L'utilisation de rampes internes de distribution pour l'air forcé permet de réaliser une circulation d'air puisé ne faisant que peu obstacle à la circulation d'air obtenue par convection naturelle. La demande de brevet PCT W09713394 concerne un système pouvant être utilisé dans le refroidissement d'installations électroniques, lesquelles sont montées dans une structure de bâti comportant des moyens de transfert de l'énergie thermique produite par lesdites installations électroniques, vers une ou plusieurs unités de refroidissement reliées audit bâti. Chacune de ces unités transfère l'énergie thermique par convection vers l'air ambiant entourant le bâti et les installations. Au moins une des unités de refroidissement comporte des parois de refroidissement verticales placées les unes à côté des autres, ainsi qu'un bloc de ventilation fournissant, à la demande, un flux d'air forcé vers l'unité de refroidissement et les parois de 2 refroidissement. Ce système permet ainsi d'accroître l'émission thermique depuis les parois de refroidissement vers l'air ambiant. Le bloc de ventilation est situé sur le côté de la structure du bâti, et placé à côté ou en partie à 5 l'intérieur de l'unité de refroidissement. Le bloc de ventilation envoie un flux d'air forcé dans les espacements définis entre les parois de l'unité de refroidissement, la circulation dudit flux se limitant à la zone comprenant les sections des parois de l'unité de refroidissement qui font 10 face à la structure du bâti. Le flux d'air est destiné à plusieurs espacements collatéraux et s'écoule vers le haut. La demande de brevet US2009/0239460 décrit un assemblage pour extraire la chaleur d'un logement pour les 15 équipements électroniques avec un volume intérieur adapté pour canaliser la chaleur des équipements électroniques, les logements ayant une partie supérieure essentiellement solide et une partie arrière essentiellement solide. L'ensemble comprend une première ouverture dans la 20 partie supérieure du boîtier qui mène à l'intérieur du boîtier, la première ouverture située à l'arrière de la partie supérieure, à proximité de la partie arrière du boîtier, une deuxième ouverture dans la partie arrière du boîtier qui mène à l'intérieur du boîtier, la seconde ouverture située au 25 sommet de la partie arrière, à proximité de la partie supérieure du boîtier, où la première ouverture est contiguë à la seconde ouverture, et une cheminée extérieure au boîtier et couplé à l'habitation tels que la cheminée englobe et est en communication fluide avec les première et deuxième ouvertures, 30 La demande de brevet américaine US2011019362 décrit un boîtier électronique comprenant une structure de trame au moins partiellement fermée par une pluralité de panneaux définissant un compartiment dans lequel un ou plusieurs composants électroniques sont montés. Un conduit d'air 35 d'échappement est adapté pour évacuer l'air chaud. 3 Le brevet américain US4158875 décrit un équipement de refroidissement de l'air pour une utilisation dans les systèmes électroniques du type comportant une pluralité de 5 panneaux de câblage du circuit imprimé avec une pluralité de composants générateurs de chaleur. L'équipement de refroidissement de l'air utilise une construction à double paroi par lequel l'air agissant comme réfrigérant est introduit dans une direction à angle formant un angle élevé 10 par rapport à la paroi. Inconvénients de l'art antérieur Les différentes solutions de l'art antérieur ne 15 sont pas satisfaisantes car elles ne permettent pas d'assurer une occupation au sol optimale, ni une circulation d'air efficace pour assurer un refroidissement homogène des circuits électroniques, une réduction significative de la consommation électrique par rapport aux solutions de l'art antérieur et un 20 puissance par surface au sol améliorée. Solution apportée par l'invention Selon son acception la plus générale, la présente 25 invention concerne une baie de serveurs informatiques composée par une structure porteuse supportant une pluralité de plateaux superposés s'étendant sensiblement horizontalement, chacun des dits plateaux étant équipés de composants électroniques organisée de manière à permettre une circulation 30 d'air entre les plateaux superposés et lesdits composants électroniques, la circulation d'air s'effectuant entre l'air ambiant via une zone ouverte, et un espace d'évacuation intérieur s'étendant perpendiculairement auxdits plateaux. La baie de serveurs selon l'invention se distingue de l'art 35 antérieur, pour répondre aux problèmes objectifs susvisés, par 4 le fait que ledit espace d'évacuation présente une configuration cylindrique, et que lesdits plateaux forment des formes de pétales superposées entourant complétement ledit espace d'évacuation intérieur de configuration cylindrique. Les plateaux supportent des moyens de séparation radiaux s'étendant sur une hauteur d'au moins la moitié de la distance séparant deux plateaux superposés. Selon une première variante, en ce que les moyens de séparation sont constitués par au moins une partie au moins des composants électroniques, lesdits composants formant moyens de séparation étant disposés sensiblement radialement pour présenter les faces principales selon un plan sensiblement radial et perpendiculaire par rapport au plateau sur lequel ils sont montés. Selon une deuxième variante, non exclusive de la première, lesdits composants formant moyens de séparation les composants sont des disques durs. Selon une autre variante, non exclusive des deux précédentes, certains des moyens de séparation sont constitués par des cloisons passives. Avantageusement, le bord arrière des plateaux forme un volet déflecteur. Selon un mode de réalisation préféré, la baie de serveurs selon l'invention présente une configuration 30 hexagonale, avec six modules en forme de colonnes s'ouvrant sur environ 45 degrés. Selon une autre variante avantageuse, la baie selon l'invention comporte un moyen de circulation forcé d'air placé 35 dans le conduit médian. 5 Description détaillée d'exemples de réalisation non limitatifs L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés correspondant à des exemples de réalisation non limitatifs où : - la figure 1 représente une vue en perspective 10 d'un élément modulaire - la figure 2 représente une vue de détail d'un plateau pour la mise en oeuvre de l'invention - la figure 3 représente une vue en perspective dudit élément modulaire chargé avec des plateaux 15 - la figure 4 représente une vue en perspective, selon un plan de coup transversal, de la baie selon l'invention La baie de serveur selon l'invention présente une 20 forme générale tubulaire, avec des châssis formant des blocs modulaires organisés autour d'un espace creux en forme de colonne centrale. La figure 1 représente une vue schématique d'un châssis modulaire selon l'invention. Il est constitué par une 25 embase inférieure (1), des montants (2 à 5) et une embase supérieure (6). Les embases (1, 6) présentent une forme sensiblement trapézoïdale. Elles sont réalisées par des tubes métalliques de section carrée de 40x40 millimètres, avec une 30 paroi d'une épaisseur de 2 millimètres. L'embase inférieure (1) est montée sur un support antivibratoire et est munies d'éléments de calage réglables. Les montants (2 à 5) sont également constitués de tubes métalliques de section carrée de 40x40 millimètres, avec 6 une paroi d'une épaisseur de 2 millimètres et d'un longueur d'environ 185 centimètres, dans l'exemple décrit. Ces montants (2 à 5) sont disposés pour former une paire de montants droits et une paire de montants gauches. Chaque paire de montant supporte une série d'arceaux métalliques (7) formés par des tiges pliées, régulièrement espacés, pour supporter les plateaux sur lesquels sont montés les composants électroniques. A cet effet, les montants présentent tous une série 10 de perforations équidistantes. Tous les montants présentent les mêmes perforations, ce qui facilite la production et l'assemblage. La figure 2 représente une vue en perspective d'un tel plateau. Il est constitué par une tôle pliée (8) et 15 découpée pour présenter la forme d'un pétale, s'ouvrant sur environ 45 degrés. Cette tôle présente une série de lumières (9) pour le montage des accessoires supportés par le plateau. La partie arrière du plateau présente un déflecteur (10) dirigé vers le haut, lorsque le plateau est monté sur le bloc 20 modulaire. Ce déflecteur (10) dévie le courant d'air produit par convection naturel vers le haut de la colonne centrale. Elle peut être légèrement twistée de façon à créer un flux d'air médian tourbillonnant. La figure 3 représente un bloc modulaire équipé de 25 ses plateaux et des composants électroniques. Les plateaux (8) sont extractibles et reposent sur les arceaux fixés sur les montants (2 à 5). Ils sont équipés de supports de disques durs (11) permettant le changement rapide par un accès en façade. 30 La figure 4 représente une vue en perspective de la baie, en coupe transversale. Elle comprend six ensembles modulaires (12 à 17), présentant chacun un empilement de plateaux (8) supportés de part et d'autre par des arceaux (7). 7 Chaque plateau (8) est équipé d'une série de disques durs (18 à 23) orientés radialement, avec les faces principales disposées verticalement pour offrir la plus grande surface de contact avec l'air circulant dans la baie et pour former des zones de convection forcées entre deux disques dures consécutifs. Des cartes électroniques (24) sont montées à plat sur le plateau, la chaleur dégagée étant évacuée par le passage du flux d'air traversant les espaces compris entre les plateaux. La zone médiane forme une cheminée tubulaire dans laquelle l'air circulant par convection est évacué. Optionnellement, un système de circulation forcé d'air, par exemple un ventilateur, est disposé à l'intérieur de cette colonne et/ou à son débouché. 8 REVENDICATIONS1 - Baie de serveurs informatiques composée par une structure porteuse supportant une pluralité de plateaux (8) superposés s'étendant sensiblement horizontalement, chacun des dits plateaux (8) étant équipés de composants électroniques (18 à 22) organisée de manière à permettre une circulation d'air entre les plateaux superposés et lesdits composants électroniques, la circulation d'air s'effectuant entre l'air ambiant via une zone ouverte, et un espace d'évacuation intérieur s'étendant perpendiculairement auxdits plateaux, caractérisée en ce que ledit espace d'évacuation présente une configuration cylindrique, lesdits plateaux (8) présentant des formes de pétales superposés entourant complétement ledit espace d'évacuation intérieur de configuration cylindrique et en ce que lesdits plateaux (8) supportent des moyens de séparation radiaux (19 à 23) s'étendant sur une hauteur d'au moins la moitié de la distance séparant deux plateaux superposés. 2 - Baie de serveurs informatiques selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens de séparation sont constitués par au moins une partie au moins des composants électroniques (19 à 23), lesdits composants (19 à 23) formant moyens de séparation étant disposés sensiblement radialement pour présenter les faces principales selon un plan sensiblement radial et perpendiculaire par rapport au plateau (8) sur lequel ils sont montés. 3 - Baie de serveurs informatiques selon la revendication 2 caractérisée en ce que lesdits composants formant moyens de séparation les composants sont des disques durs (19 à 23). 9- Baie de serveurs informatiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que certains des moyens de séparation sont constitués par des cloisons passives. - Baie de serveurs informatiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le bord arrière des plateaux (8) forme un volet déflecteur (10). 6 - Baie de serveurs informatiques selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit volet déflecteur (10) est twisté. 7 - Baie de serveurs informatiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de circulation forcé d'air placé dans le conduit médian.10