Мобильный центр обработки данных
MOBILE DATA CENTER

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к мобильным центрам обработки данных, выполненной в виде грузового контейнера с возможностью перевозки транспортным средством и предназначенной для оперативного применения там, где требуется временное или постоянное хранение и обработка больших объемов информации.
Известен мобильный центр обработки данных [RU 94094, U1, Н04В 7/26, 10.05.2010], содержащий контейнер с установленными в нем стойками с ИТ-оборудованием, систему электроснабжения, принудительную воздушную систему охлаждения, систему охранной сигнализации и контроля доступа, систему газового пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления, кабельное и сетевое оборудование, подвижную раму, размещенную над фальшполом, на которой закреплены стойки с ИТ-оборудованием, при этом, рама вместе со стойками имеет возможность перемещения поперек оси контейнера, принудительная воздушная система охлаждения представляет собой моноблочные кондиционеры, установленные на наружных стенках контейнера, и воздуховод, направляющий потоки холодного воздуха, выходящие из кондиционеров, расположенный с минимальным зазором над стойками с ИТ-оборудованием.
Недостатком устройства является его относительно высокая сложность и относительно большие габариты, вызванные наличием подвижной рамы, размещенной над фальшполом, на которой закреплены стойки с ИТ-оборудованием, и наличием моноблочных кондиционеров, установленных на наружных стенках контейнера за пределами его транспортных габаритов.
Кроме того, известна замкнутая система охлаждения тепловыделяющего оборудования [RU 2474889, C1, G12B 15/02, Н05К 7/20, G06F 1/20, 2011.08.12, содержащий корпус, разделенный тепловым экраном на горячий отсек и холодный отсек, так что одна часть ИТ-оборудования размещена в холодном отсеке, а другая - в горячем. Система также содержит внутренний кондиционер с вентилятором. Корпус выполнен из непроницаемой наружной оболочки с высокой теплопроводностью и внутренней оболочки с низкой теплопроводностью. Между оболочками образована область, сообщающаяся через первое отверстие с холодным отсеком, а через второе отверстие с горячим отсеком. Кондиционер с вентилятором перемещают внутренний воздух по замкнутому контуру, содержащему первое отверстие, холодный отсек, ИТ-оборудование, горячий отсек, второе отверстие и область между наружной и внутренней оболочками корпуса.
Недостатком этого технического решения является относительно высокое энергопотребление средствами охлаждения в виде кондиционеров. Это обусловлено тем, что, для охлаждения ИТ-оборудования в этом техническом решении используется кондиционер с вентилятором перемещают внутренний воздух по замкнутому контуру, который вынужден работать постоянно, потребляя электроэнергию. Основными потребителями в данном случае являются компрессоры, и вентиляторы внутренних и внешних блоков кондиционеров.
Кроме того, данное решения обладает относительно низкой надежность размещения, сохранения в работоспособном состоянии установленного ИТ-оборудования, низкой ремонтнопригодностью и оперативностью замены кондиционеров и их составных частей в чрезвычайных обстоятельствах ввиду размещения кондиционеров в непосредственной близости к ИТ-оборудованию.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является мобильный центр обработки данных [RU 2731958, C1, G06F 1/20, 09.09.2020], представляющий собой грузовой контейнер с внутренним усиленным каркасом, выполненным с возможностью размещения в нем стоек для аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения и средств охлаждения, размещенных внутри грузового контейнера вдоль одной из его торцевых сторон, причем, что на противоположной его торцевой стороне установлен фильтрационный отсек грубой очистки воздуха с вентиляционными решетками в стенке контейнера, и последовательно установленные за ними внутри контейнера фильтры грубой очистки воздуха, фильтры тонкой очистки воздуха, регулируемые жалюзи подачи очищенного воздуха, теплообменник и вентиляторы с регулируемыми или гравитационными жалюзи.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность сохранения в работоспособном состоянии установленной на стойках аппаратуры вычислительной техники, что вызвано, в частности, возможностью попадания неочищенного уличного воздуха, в том числе не номинальной температуры при обслуживании фильтров и инженерных систем, установленных в фильтрационном отсеке грубой очистки воздуха с вентиляционными решетками в стенке контейнера, и последовательно установленных за ними внутри контейнера фильтров грубой очистки воздуха, фильтров тонкой очистки воздуха, регулируемых жалюзи подачи очищенного воздуха, теплообменника и вентиляторов с регулируемыми или гравитационными жалюзи.
Кроме того, недостатками наиболее близкого технического решения является возможность снижения функциональных характеристик фильтров грубой очистки воздуха из-за попадания атмосферных осадков на фильтрующий материал фильтров грубой очистки воздуха.
Дополнительно к этому существует вероятность попадания атмосферных осадков в горячий коридор отсека со стойками для аппаратуры вычислительной техники при сильном ветре через выпускные регулируемые жалюзи с вентиляционными решетками.
К существенным недостаткам наиболее близкого технического решения можно отнести также относительно большую совокупную длину отсеков, предназначенных для подготовки воздуха, в частности, фильтрационного отсека грубой отчистки воздуха, фильтрационного отсека тонкой или сверх тонкой отчистки воздуха, отсека смешивания воздушных масс.
Также, к существенным недостатком наиболее близкого технического решения можно отнести относительно высокое тепловыделение средствами охлаждения в виде компрессоров или насосов, расположенных в отсеке подготовки воздуха, и внешних блоков системы охлаждения, размещенных в вентилируемом тамбуре.
Недостатком наиболее близкого технического решения является и наличие неизолированного от внешней среды тамбура, а также относительно большая занимаемая площадь мобильного центра обработки данных за счет счет необходимости соблюдения относительно больших сервисных расстояний по периметру грузового контейнера.
Задачей настоящего изобретения является создание мобильного центра обработки данных, в котором устранены указанные выше недостатки.
Требуемый технический результат заключается в повышении надежности сохранения в работоспособном состоянии установленной на стойках аппаратуры вычислительной техники с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве мобильных центров обработки данных.
Поставленная задача решается, а требуемы технический результат достигается тем, что, в мобильном центре обработки данных, представляющем собой грузовой контейнер с внешним усиленным каркасом, выполненным с возможностью размещения в нем отсека для аппаратуры вычислительной техники, средств электроснабжения, средств пожаротушения, средств оповещения, средств охлаждения и теплоизолированным тамбуром, согласно изобретению, снаружи с одной торцевой стороны грузового контейнера установлены конденсаторные блоки с компрессорами контура доохлаждения воздуха с закрепленным над ними защитным козырьком и через стенку от которых размещен отсек подготовки воздуха, а теплоизолированный тамбур с наружной дверью размещен с другой торцевой стороны, где размещены также средства электроснабжения, средства оповещения и пожаротушения, а между отсеком подготовки воздуха и теплоизолированным тамбуром вдоль одной из сторон ряда стоек для аппаратуры вычислительной техники размещен холодный коридор отсека аппаратуры вычислительной техники с вентиляторами с регулируемыми жалюзи, дверью в холодный коридор и шкафами с аккумуляторными батареями, с источником бесперебойного питания, электрическими щитами и средствами мониторинга и управления, а по другую строну ряда стоек для аппаратуры вычислительной техники размещен горячий коридор наружная стенка которого оснащена регулируемыми клапанами выброса горячего воздуха в атмосферу и вентиляционными решетками со съемными защитными козырьками, причем, в горячем коридоре в стенке, разделяющим его с отсеком подготовки воздуха выполнена дверь, а над дверью установлены регулируемые клапаны подмеса горячего воздуха в отсек подготовки воздуха. На чертеже представлены:
на фиг. 1 - мобильный центр обработки данных, вид сверху в разрезе;
на фиг. 2 - мобильный центр обработки данных, вид сбоку со стороны забора и выброса воздуха;
на фиг. 3 - мобильный центр обработки данных, общий вид с торца со стороны конденсаторных блоков контура доохлаждения воздуха;
на фиг. 4-8 - психрометрические диаграммы с направлением и интенсивностью воздушных потоков.
На чертеже обозначены:
1 - корпус грузового контейнера;
2 - съемные защитные козырьки с боковыми стенками над вентиляционными воздухозаборными решетками;
3 - защитный козырек над конденсаторными блоками;
4 - конденсаторные блоки контура доохлаждения воздуха с компрессорами;
5 - отсек подготовки воздуха;
6 - вентиляторы с регулируемыми или гравитационными жалюзи;
7 - холодный коридор отсека для аппаратуры вычислительной техники;
8 - стойки для аппаратуры вычислительной техники;
9 - шкаф с источником бесперебойного питания, электрическими щитами и средствами мониторинга и управления;
10 - шкаф с аккумуляторными батареями;
11 - дверь в холодный коридор отсека для аппаратуры вычислительной техники;
12 - теплоизолированный тамбур;
13 - дверь теплоизолированного тамбура;
14 - средства оповещения (пожарной автоматики);
15 - средства пожаротушения;
16 - средства электроснабжения;
17 - вводное электрическое распределительное устройство;
18 - дверь в горячий коридор отсека для аппаратуры вычислительной техники;
19 - горячий коридор отсека для аппаратуры вычислительной техники;
20 - регулируемые клапаны выброса горячего воздуха в атмосферу;
21 - вентиляционные решетки со съемными защитными козырьками;
22 - дверь из горячего коридора отсека для аппаратуры вычислительной техники в отсек подготовки воздуха;
23 - регулируемые клапаны подмеса горячего воздуха.
Мобильный центр обработки данных представляет собой грузовой контейнер 1 с внешним усиленным каркасом, выполненным с возможностью размещения в нем стоек для аппаратуры вычислительной техники 8, средств электроснабжения 16, пожарной автоматики 14, средств пожаротушения 15, средств охлаждения и теплоизолированным тамбуром 12.
Снаружи с одной торцевой стороны грузового контейнера 1 установлены конденсаторные блоки с компрессорами 4 контура доохлаждения воздуха с закрепленным над ними защитным козырьком 3 и через стенку от которых размещен отсек 5 подготовки воздуха, а теплоизолированный тамбур 12 с наружной дверью 13 размещен с другой торцевой стороны, где размещены также средства электроснабжения 16, пожарная автоматика 14 и средства 15 пожаротушения, а между отсеком 5 подготовки воздуха и теплоизолированным тамбуром 12 размещен холодный коридор 7 отсека для аппаратуры вычислительной техники с вентиляторами 6 с регулируемыми или гравитационными жалюзи, дверью 11 в холодный коридор 7 и шкафами 10 с аккумуляторными батареями, а также шкафами 9 с источником бесперебойного питания, электрическими щитами и средствами мониторинга и управления.
По другую строну от стоек 8 для аппаратуры вычислительной техники размещен горячий коридор 19 наружная стенка которого оснащена регулируемыми клапанами 20 выброса горячего воздуха в атмосферу и вентиляционными решетками 21 со съемными защитными козырьками, причем, в горячем коридоре 19 в стенке, разделяющим его с отсеком подготовки воздуха, выполнена дверь 22 и установлены регулируемые клапаны 23 подмеса горячего воздуха в отсек 5 подготовки воздуха.
Используется мобильный центр обработки данных следующим образом.
Охлаждение аппаратуры вычислительной техники и средств электроснабжения, установленных в отсеке для аппаратуры вычислительной техники (в стойках и/или шкафах), происходит за счет воздуха, который засасывается вентиляторами отсека подготовки воздуха из окружающего пространства через вентиляционные решетки и фильтры отсека грубой очистки воздуха и по необходимости из горячего коридора отсека вычислительной техники через регулируемые клапаны подмеса горячего воздуха. Далее уличный воздух очищается, проходя сквозь фильтры грубой очистки воздуха и фильтры тонкой или сверх тонкой очистки воздуха, после чего очищенный воздух проходит через регулируемые жалюзи забора чистого воздуха, далее существует три основных алгоритма работы.
Если температура уставки в холодном коридоре отсека для аппаратуры вычислительной техники выше температуры и влажности уличного воздуха, то воздух, прошедший фильтры грубой очистки смешивается с воздухом из горячего коридора поступающим через регулируемые клапаны подмеса горячего воздуха далее воздух проходит через фильтры тонкой или сверхтонкой очистки воздуха, затем чистый воздух проходит через неработающие теплообменники или испарители, далее, при необходимости, воздух увлажняется до требуемых параметров, после чего вентиляторы отсека подготовки воздуха наполняют изолированный «холодный» коридор чистым воздухом с температурой, равной температуре уставки в «холодном» коридоре вычислительного отсека.
Рассмотрим варианты с одинаковой уличной влажность 40%, но разными уличными температурами: -45°С, -5.5°С и +16.5°С. Как видно из психрометрических диаграмм Молье (фиг. 4.1, 5.1, 6.1), при упомянутых выше условиях температура и влажность в «холодном» коридоре вычислительного отсека остается в пределах уставок. Наглядность интенсивности воздушных потоков при текущих условиях представлена на фиг. 4.2, 5.2 и 6.2.
Если температура уставки в «холодном» коридоре вычислительного отсека ниже температуры и влажности уличного воздуха, то воздух, прошедший фильтры грубой очистки проходит через фильтры тонкой ли сверхтонкой очистки воздуха, затем чистый воздух проходит через охлажденные до нужной температуры теплообменники или испарители, далее по необходимости воздух увлажняется до требуемых параметров, после чего вентиляторы отсека подготовки воздуха наполняют изолированный «холодный» коридор чистым воздухом температуры равной температуре уставки в «холодном» коридоре вычислительного отсека.
Рассмотрим два варианта с одинаковой уличной влажность 40%, но разными уличными температурами: +21°С и +38°С. Как видно из психрометрических диаграмм Молье (фиг. 7.1 и 8.1), при выше упомянутых условиях, температура и влажность в «холодном» коридоре вычислительного отсека остается в пределах уставок. Наглядность интенсивность воздушных потоков при текущих условиях представлена на фиг. 7.2 и 8.2.
Если воздух на улице имеет абсолютную влажность выше требуемой в холодном коридоре, то для ее снижения задействуются клапаны подмеса горячего воздуха и/или внешние блоки контура доохлаждения воздуха. Что позволяет получить на выходе из отсека подготовки воздуха воздух, стабилизированный до требуемых параметров.
Далее горячий воздух от аппаратуры вычислительной техники и средств электроснабжения поступает в «горячий» коридор, оттуда через регулируемые клапаны выброса горячего воздуха в атмосферу выбрасывается в атмосферу за пределы корпуса грузового контейнера, а в случае необходимости подогрева уличного воздуха часть горячего воздуха поступает через регулируемые клапаны подмеса горячего воздуха в отсек подготовки воздуха.
Улучшение технических характеристик предложенного устройства достигается за счет оптимизации расположения оборудования внутри отсека подготовки воздуха и, как следствие, сокращение его массо-габаритных характеристик (длины) без ухудшения характеристик производительности. Повышение энергоэффективности достигается путем выноса компрессоров и насосов за пределы отсека подготовки воздуха и вынос внешних блоков системы охлаждения из вентилируемого тамбура, а также за счет создания буферной зоны между отсеком для аппаратуры вычислительной техники и внешней средой в виде герметичного утепленного тамбура. Сокращении площади под установку грузового контейнера достигается путем исключения по одной из длинных сторон грузового контейнера каких-либо технологических люков, двери и отверстий. Повышение надежности размещения и сохранения в работоспособном состоянии инженерных систем мобильного центра обработки данных и аппаратуры вычислительной техники достигается путем организации доступа для сервисного обслуживания и ремонта инженерных частей через дверь горячего коридора вычислительного отсека, которая не имеет прямого контакта с относительно загрязненным уличным воздухом не номинальной температуры. Повышение надежности фильтрации воздуха обеспечивается за счет сохранения в работоспособном состоянии фильтров грубой очистки воздуха путем установки защитных козырьков на воздухозаборные отверстия. Повышение надежности обеспечивается путем защиты от попадания атмосферных осадков в горячий коридор отсека для аппаратуры вычислительной техники через выпускные регулируемые жалюзи с вентиляционными решетками путем установки над вентиляционными решетками съемных защитных козырьков. Повышение качества смешивания воздуха достигается путем установки воздухозаборников со стороны горячего коридора отсека для аппаратуры вычислительной техники в непосредственной близости от регулируемых клапанов подмеса горячего воздуха.
Таким образом, благодаря усовершенствованиям, представленным в изобретении, достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении надежности сохранения в работоспособном состоянии установленной в отсеке для аппаратуры вычислительной техники с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве мобильных центров обработки данных.