Модульный центр обработки данных контейнерного типа

Полезная модель относится к модульным установкам для вычислительных систем, на основе специализированных контейнеров.
Контейнерная конструкция модульного центра для вычислительных систем обладает надежностью, низким энергопотреблением и низкой стоимостью. Контейнерное исполнение модульных центров позволяет упростить многие эксплуатационные вопросы, а также одновременно является и транспортной упаковкой и элементом модульного комплекса, не требующей возведения капитального здания. Конструкция контейнера обеспечивает уникальную защиту от воздействий внешней среды, высокую надежность и возможность его размещения в экстремальных климатических зонах. Для установки модульного центра контейнерного типа не требуется разработка и согласование полного набора проектной документации, проходить экспертизу; получать разрешение на строительство/реконструкцию, сдавать объект органам строительного надзора. Достаточно просто подготовить площадку для установки (точечный фундамент или плиту), подвести электропитание. На место размещения модуль доставляется стандартными транспортными средствами (морским, автомобильным, железнодорожным или авиационным транспортом) и устанавливается при помощи подъемного крана. Процедура развертывания занимает не более одного-двух рабочих дней.
Известен контейнер с модульным центром обработки данных (RU № 2638731, кл. G06F 1/20, опубл. 15.12.2017), содержащий контейнер, в котором размещены стеллажи с вычислительным оборудованием, блоки охлаждения, источники бесперебойного питания, распределительные системы электроснабжения, система автоматического пожаротушения и, по меньшей мере, одну холодильную машину, размещенную снаружи контейнера, и сообщенную при помощи труб хладоносителя с блоками охлаждения. Каждый стеллаж с вычислительным оборудованием снабжен, по меньшей мере, одним блоком охлаждения и каналами, обеспечивающими циркуляцию воздуха между блоком охлаждения и вычислительным оборудованием, исключая циркуляцию воздуха в объеме контейнера. Источники бесперебойного питания, распределительные системы электроснабжения, система автоматического пожаротушения расположены в отдельном контейнере, который снабжен индивидуальной системой охлаждения. Кроме того, модульный центр снабжен баком-аккумулятором с хладоносителем и сообщен при помощи труб хладоносителя с циркуляционным насосом холодильной машины. Стеллажи снабжены дверьми с приводами, которые установлены с возможностью открытия дверей при достижении аварийных значений температуры.
Конструкция известного контейнера достаточно сложная и энергоемкая из-за наличия конструктивной системы охлаждения, вынесенной за пределы контейнера.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является разработка модульного центра обработки данных контейнерного типа, лишенного недостатков прототипа.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции.
Указанная проблема решается за счет того, что модульный центр обработки данных контейнерного типа содержит корпус, внутри которого установлены ряды стеллажей с вычислительным оборудованием, блоками электропитания и вводно-распределительными устройствами электроснабжения, каналы для циркуляции воздуха, вентиляторы и датчик температуры. Согласно полезной модели стеллажи с вычислительным оборудованием установлены вдоль корпуса параллельно друг другу. Между стеллажами образован канал – коридор холодного воздуха, а между тыльной стороной каждого стеллажа и боковой стенкой корпуса, образованы каналы – коридоры горячего воздуха. В полу корпуса, вдоль канала-коридора холодного воздуха и в торцах корпуса образованы щели для поступления воздуха самотеком извне. Каналы–коридоры горячего воздуха снабжены вентиляторами для принудительного удаления из них горячего воздуха. На стеллажах со стороны, примыкающих к каналу–коридору горячего воздуха, закреплены перегородки с отверстиями, выполненными на уровне полок для установки в них фланцев вентиляторов вычислительного оборудования, для выброса тепла в канал-коридор горячего воздуха. Корпус контейнера приподнят над поверхностью земли с образованием свободного пространства под ним.
Корпус может быть выполнен на основе морского контейнера.
Корпус контейнера желательно приподнять над поверхностью земли от 1,2 м до 1,5 м путем установки его на опору–ферму.
Щель вдоль канала-коридора холодного воздуха преимущественно выполнена шириной 0,8 м и длиной 6 м, а в торцах корпуса – шириной 0,8 м и длиной 2 м, при этом щели снабжены решетками и фильтрами на основе ректикулированного пенополиуретана.
Для обеспечения теплообмена между каналами–коридорами горячего и холодного воздуха при отрицательных наружных температурах перегородки снизу снабжены съемной секцией высотой от 20 см до 25 см.
Перегородки стеллажей желательно выполнять из поликарбоната.
Верхний ряд стеллажей – технологический используют для установки на нем вспомогательного оборудования для блоков питания вычислительного оборудования и соединения узлов вычислительного оборудования.
Модульный центр снабжен двумя датчиками температуры ДТС015М-100М.0,5.80 с выходным сигналом термосопротивления от 4мА до 20 мА.
Для защиты от солнца сверху корпус покрыт фольгированным пенополиуретаном.
Расположение внутри корпуса стеллажей с вычислительным оборудованием в два ряда с образованием каналов – коридоров с холодным и горячим воздухом позволяет обеспечивать равномерное распределение потоков тепла в корпусе контейнера для поддержания требуемых значений температуры, что повышает эффективность охлаждения воздуха внутри контейнера.
Выполнение между рядами стеллажей в днище и в торцах корпуса щелей, закрытых решетками с фильтром, позволяет обеспечить условие поступления внутрь корпуса холодному воздуху для охлаждения вычислительного оборудования самотеком, без дополнительного холодильного оборудования. Наличие фильтра предупреждает попадание внутрь корпуса грубых частиц в виде насекомых, грязи, пыли, что значительно увеличивает срок службы оборудования контейнера. Размер щелей обеспечивает необходимый приток воздуха извне, для создания благоприятных температурных условий работы вычислительной техники. Использование в качестве фильтра ректикулированного пенополиуретана объясняется его высокой пылеемкостью, экологической безопасностью, высокой устойчивостью к любым механическим воздействиям и старению, а также возможностью многоразового использования и легкостью чистки.
Снабжение каналов–коридоров горячего воздуха вентиляторами, закрепленными на боковых стенках корпуса контейнера, обеспечивают принудительное удаление горячего воздуха из каналов–коридоров горячего воздуха, и создают условия для полной смены воздуха из объема всего контейнера каждые 2 с.
Наличие съемной секции в нижней части перегородок высотой от 20 см до 25 см обеспечивает при съеме секции в зимний период, смешение нагретого от вычислительного оборудования воздуха из каналов коридоров горячего воздуха с холодным воздухом при отрицательной температуре окружающей среды для поддержания требуемой температуры для бесперебойной работы вычислительной техники внутри контейнера.
Так как приток холодного воздуха осуществляется снизу, то установка корпуса контейнера на опоре-ферме на высоте 1,2 – 1,5 м от уровня земли облегчает приток холодного воздуха внутрь контейнера самотеком. При этом, если высота опоры–фермы будет меньше 1.2 м, то во время снежных заносов возможно перекрытие нижней щели, а выше 1.5 м контейнер может потерять устойчивость.
Датчики температуры могут быть установленные в канале-коридоре с холодным воздухом или с горячим воздухом. Через преобразователь частотный векторный датчики температуры связаны с вентиляторами, для осуществления регулирования скорости вращения вентиляторов в зависимости от температуры воздуха в коридорах с холодным и горячим воздухом. Чем выше температура, тем быстрее вращение вентиляторов, и наоборот.
Покрытие крыши корпуса фольгированным пенополиуретаном необходимо для защиты от солнца.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид модульного центра обработки данных контейнерного типа; на фиг. 2 – вид сверху на контейнер; на фиг. 3 – разрез А-А контейнера.
Модульный центр обработки данных контейнерного типа представлен 20-ти футовым морским контейнером (6058×2438×2591). Такую установку легче транспортировать на дальние расстояния, устанавливать в одном месте, при необходимости производить быстрый монтаж - демонтаж. Контейнер включает корпус 1, образованный днищем 2, крышей 3 и боковыми стенками 4. Крыша 3 корпуса 1 покрыта фольгированным пенополиуретаном. Внутри корпуса 1 установлены стеллажи 5, на полках которых расположено вычислительное оборудование 6, например, асики с блоком питания 7. Стеллажи 5 выполнены металлическими с полками длиной 1 м, глубиной 0,4 м. Полки стеллажей 5 способны выдерживать нагрузку 100 кг. На стеллаже 5 шесть полок. Верхняя полка 8 – техническая, на которой установлен распределительный щит 9, автоматический выключатель 10 вводно-распределительного устройства 11, связанный с вычислительным оборудованием 6 и свич 12 на 24 порта для осуществления связи с Интернетом. При этом для каждого вычислительного оборудования 6 предусмотрен Интернет кабель с разъемом Ethernet (на фиг. не показано).
Стеллажи 5 с оборудованием 6 расположены в два ряда с образованием между боковыми стенками 4 и стеллажами 5 двух каналов-коридоров 13 с горячим воздухом, а между стеллажами 5 канала - коридора 14 с холодным воздухом. Между стеллажами 5 в днище 2 образована щель шириной 0,8 м и длиной 6 м, закрытое решеткой 15 с фильтром. В качестве фильтра используют ректикулированный пенополиуретан. В торцах корпуса 1 выполнены щели, шириной 0,8 м и высотой 2 м, снабженные решетками 16 с фильтрами.
На стеллажах 5 с тыльной стороны закреплены перегородки 17, примыкающие к каналу - коридору 13 с горячим воздухом. Перегородки 17 выполнены из поликарбоната, в которых образованы отверстия 18 для установки в них фланцев вентиляторов вычислительного оборудования 6. В нижней части перегородок 17 закреплены съемные секции 19 высотой от 20 до 25 см. Датчики температуры 20 через преобразователь частотный векторный (на фиг. не показано) связаны с вентиляторами 21, расположенными в боковых стенках 4 корпуса 1. Корпус 1 контейнера установлен на опорах-фермах 22 на высоте 1,2 – 1,5 м от уровня земли.
Устройство работает следующим образом.
3
Холодный воздух извне через щели в днище 2 и с торцов корпуса 1 самотеком поступает в канал-коридор 14 с холодным воздухом. Далее холодный воздух проходит через вычислительное оборудование 6 на стеллажах 5 и нагревается, отбирая тепло у чипов. Далее воздух перемещается в коридоры 13 с горячим воздухом. Из коридоров 13 нагретый воздух удаляется с помощью 6-ти ненапорных осевых вентиляторов 21 по 13000 м/ч каждый. Таким образом, внутри контейнера происходит полная смена воздуха каждые 2 с.
Скорость вращения вентиляторов 21 соответствует температуре в коридоре 14 с холодным воздухом, то есть температуре вокруг вычислительного оборудования 6. Чем выше температура, тем быстрее вращение вентиляторов 21 и наоборот. Для определения температуры в холодном канале - коридоре 14 или горячем канале – коридоре 13 расположены два датчика 20 температуры, которые через преобразователь частотный векторный (на фиг. не показано) подают сигнал на вентиляторы 21. Кроме того, предусмотрена возможность включения вентиляторов 21 напрямую в ручном режиме.
В зимний период времени, когда снаружи отрицательная температура, для соблюдения необходимой температуры внутри контейнера предусмотрены съемная секция 19. Сняв секцию 19 в нижней части перегородки 17 образуется щель, через которую горячий воздух из канала - коридора 13 смешивается с холодным воздухом, поступающим извне, обеспечивая тем самым необходимую температуру внутри контейнера.
Модульный центр обработки данных контейнерного типа не ограничивается представленным примером его работы и может быть расширен в пределах заявленной формулы полезной модели, например, в качестве контейнера может быть выбран и морской контейнер большего объема, при этом могут быть уточнены габаритные размеры щелей, число вентиляторов и их мощность.
В настоящее время разработаны различные модификации, в рамках формулы полезной модели модульного центра обработки данных контейнерного типа, которые проходят испытания и готовятся к серийному производству.