DE202012100482U1

DE202012100482U1 - Klimatisierungsanordnung

Info

Publication number: DE202012100482U1
Application number: DE201220100482
Authority: DE
Original assignee: Weiss Klimatechnik GmbH
Current assignee: Weiss Klimatechnik GmbH
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-05-17
Anticipated expiration: 2022-02-15

Abstract

Klimatisierungsanordnung umfassend zumindest einen Kaltgang (20, 22), der von zumindest einer wärmeerzeugende Geräte enthaltenden Begrenzung, wie Reihe (12, 14, 16, 18) von Racks begrenzt ist, die von dem Kaltgang zugeführter über eine Kühleinrichtung (32, 34) konditionierter Luft durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltgang (20, 22) kopfseitig über die Kühleinrichtung (32, 34) verschlossen ist, über die dem Kaltgang die konditionierte Luft zuführbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungsanordnung umfassend zumindest einen Kaltgang, der von zumindest einer wärmeerzeugende Geräte enthaltenden Begrenzung, wie Reihe von Racks, begrenzt ist, die von dem Kaltgang zugeführter über eine Kühleinrichtung konditionierter Luft durchströmbar ist.
Eine entsprechende Anordnung ist der DE-U-20 2009 002 033 zu entnehmen. Dabei ist eine Vielzahl von Kaltgänge begrenzenden wärmeerzeugende Geräte enthaltenden Racks auf einem Hohlboden angeordnet, über den den Kaltgängen mittels eines Klimatisierungsgerätes konditionierte Luft zuführbar ist.
Bei einer Klimaanlage nach der DE-A-10 2009 030 114 begrenzt ein Wärmetauscher einen Teilbereich einer Begrenzungswandung eines Raums, in dem gleichfalls in Racks angeordnete wärmeerzeugende Geräte angeordnet sind. Aus dem Raum wird über den Wärmetauscher Warmluft angesaugt, die sodann als Kühlluft über einen Hohlboden dem Raum wieder zugeführt wird.
Der DE-U-20 2009 013 664 ist ein klimatisierter Raum zu entnehmen, in dem zur Kühlung in Reihen elektronische Geräte angeordnet sind, wobei jede Reihe auf einer Seite einen Warmgang begrenzt, der zwischen zwei Reihen verläuft. Eine den Raum begrenzende Wandung ist als Kühlwand ausgebildet, über die dem Raum gekühlte Luft zuführbar ist, die aus dem Warmgang abgesaugt wird, der gegenüber dem Raum strömungstechnisch getrennt ist.
Der DE-U-20 2004 003 309 ist eine sogenannte Clusterkühlung zu entnehmen, bei der in Reihen angeordnete Racks einen Warmgang begrenzen, der kopfseitig über eine eine Absaugöffnung aufweisende Kopfplatte abgedeckt ist. In den Warmgang wird gekühlte Luft über Lüfter angesaugt, die in den Racks vorgesehen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Klimatisierungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Maßnahmen eine effiziente Kühlung der in der zumindest eine Begrenzung vorhandenen wärmeerzeugenden Geräte erfolgt, ohne dass es erforderlich ist, dass der die wärmeerzeugenden Geräte aufnehmende Raum durch einen Hohlboden begrenzt ist, über den konditionierte Luft zuführbar oder Warmluft abführbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Kaltgang kopfseitig über eine Kühleinrichtung verschlossen ist, über die dem Kaltgang die konditionierte Luft zuführbar ist. Dabei ist die Kühleinrichtung insbesondere ein Wärmetauscher, dem gegebenenfalls eine Ventilatoreinrichtung zugeordnet ist. Diese ist im Kopfbereich des Kaltgangs, insbesondere auf kaltgangabgewandter Seite des Wärmetauschers angeordnet.
Eine diesbezügliche Anordnung ist insbesondere bei hoher thermischer Last der Begrenzung, also der die Begrenzung bildenden Racks zu bevorzugen. Der Ventilator dient als Stützlüfter und ist vorzugsweise auf dem Wärmetauscher angeordnet.
Zumindest einige der in der Begrenzung wie in einem Rack vorhandenen wärmeerzeugenden Geräte wie Server weisen Lüfter auf, über die die konditionierte Luft über die Kühleinrichtung ansaugbar ist. Somit erfolgt eine aktive Luftbewegung über die Lüfter sowie schwerkraftbedingt durch die Dichteunterschiede der Luft in dem Kaltgang. Eine zusätzliche externe Pressung für die Lüfter ist nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß gelangt dann, wenn ausschließlich Lüfter der wärmeerzeugenden Geräte, also insbesondere Server-Lüfter benutzt werden, damit Luft über die Kühleinrichtung in den Kaltgang strömt, eine lüfterfreie Kühleinrichtung zum Einsatz. Hierin ist ein hervorstechendes Merkmal der Erfindung zu sehen.
Insbesondere bei der lüfterfreien bzw. lüfterlosen Ausführung, also derjenigen, bei der der Kühleinrichtung nicht unmittelbar ein Lüfter zugeordnet ist, vielmehr die in den wärmeerzeugenden Geräten integrierten Lüfter zum Ansaugen von Luft benutzt werden, ergibt sich der Vorteil, dass der Service- und Wartungsaufwand reduziert wird. Die Kühleinrichtung selbst arbeitet nahezu geräuschlos. Durch die geringe Anzahl an drehenden Teilen ergibt sich eine hohe Verfügbarkeit.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass aus Redundanz- und Sicherheitsgründen die Kühleinrichtung in Einzelwärmetauscher sequenziert, also aufgeteilt sein kann, wobei die Einzelwärmetauscher bevorzugterweise aneinander gereiht sind. Durch die Verwendung von Einzelwärmetauschern, um die einem Kaltgang zugeordnete Kühleinrichtung zu bilden, kann im Falle einer Leckage nur eine geringe Menge von Leckwasser austreten.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass jeder Wärmetauscher mit einem Rückschlagventil sowie Taupunkt- und Leckagesensor ausgestattet wird.
Bei der lüfterlosen Kühleinrichtung ergibt sich des Weiteren der Vorteil, dass die die Kühleinrichtung durchtretende Luft eine geringe Geschwindigkeit aufweist, so dass im Falle einer Leckage austretendes Leckwasser nicht im Raum verteilt wird.
Erfindungsgemäß werden zur Kühlung von Servern in einem Rechenzentrum diese in Reihen ausgerichteten Racks angeordnet, die Warm- und Kaltgänge begrenzen. Die Abschottung der Kaltgänge von den Wärmegängen erfolgt über die Racks. Jeder Kaltgang ist kopfseitig über eine Kühldecke, insbesondere in Form eines Wärmetauschers verschlossen, über den gekühlte Luft von oben dem jeweiligen Kaltgang zugeführt wird. Dabei weist jeder Kaltgang eine entsprechende Kühldecke auf. Dadurch, dass die gekühlte Luft den Kaltgängen zugeführt wird, wird die natürliche Luftbewegung, d.h. die Konvektion ausgenutzt. Somit kann ein energetisch günstiges Kühlen der wärmeerzeugenden Geräte erfolgen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen- für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines Rechnerraums im Längsschnitt mit einer ersten Ausführungsform einer Klimatisierungsanordnung und
2 eine der 1 entsprechende Schnittdarstellung mit einer zweiten Ausführungsform einer Klimatisierungsanordnung.
Anhand der Figuren, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, werden erfindungsgemäße Klimatisierungsanordnungen beschrieben, mittels derer in einem Raum 10 wie Rechnerraum angeordnete wärmeerzeugende elektronische Geräte wie Server energiegünstig und effizient gekühlt werden können.
Die nicht dargestellten elektronischen Geräte sind in Aufnahmen wie Racks angeordnet, die ihrerseits in Reihen 12, 14, 16, 18 angeordnet sind, um Begrenzungen für Kaltgänge 20, 22 und Warmgänge 24, 26, 28 zu bilden. Die Racks 12, 14, 16, 18 sind auf dem Boden 30 des Raums 10 angeordnet, ohne dass es sich hierbei um einen Hohlboden handeln muss, der nach dem Stand der Technik dafür benutzt wird, um über diesen konditionierte, d. h. gekühlte Luft den Kaltgängen zuzuführen oder über diese aus den Warmgängen erwärmte Luft abzusaugen.
Um ungeachtet dessen effizient die in den Racks vorhandenen elektronischen Geräte wie Server kühlen zu können, sind die Kaltgänge 20, 22 kopfseitig über Kühldecken 32, 34 verschlossen, die insbesondere durch wassergekühlte Wärmetauscher gebildet werden.
Über die Kühldecken 32, 34 strömt die von den Warmgängen 24, 26, 28 stammende Luft in die Kühlgänge 20, 22, wodurch die Luft konditioniert, also gekühlt wird. Dadurch, dass die gekühlte Luft vom Kopfbereich in die Kaltgänge 20, 22 strömt, wird die natürliche Konvektion benutzt, wodurch ein energetisch günstiger Betrieb möglich ist. Von den Kaltgängen 20, 22 durchströmt die gekühlte Luft die Racks und damit die wärmeerzeugenden elektronischen Geräte zu den Warmgängen 24, 26, 28 hin.
Dabei werden nach dem Ausführungsbeispiel der 1 zur Unterstützung der Luftbewegung ausschließlich die in den wärmeerzeugenden Geräten wie Servern vorhandenen Lüfter benutzt. Mit anderen Worten nutzt man zum einen die Schwerkraftwirkung der Luft in den Kaltgängen 20, 22 auf Grund der Dichteunterschiede und zum anderen die Serverlüfter aus, um Luft über die Kühldecken 32, 34 den Kaltgängen 20, 22 zuzuführen.
Es gelangt folglich eine lüfterfreie Kühleinrichtung zum Einsatz, da für die Kühleinrichtung, d. h. den Wärmetauscher 32, 34 ein gesonderter diesem zugeordneter Lüfter bzw. Ventilator nicht benötigt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist eine Anordnung beschrieben, bei der zusätzlich ein Ventilator 36, 38 einem jeden Wärmetauscher 32, 34 zugeordnet ist. Entsprechend der Zeichendarstellung ist der Ventilator auf der dem Kaltgang abgewandten Seite des Wärmetauschers 32, 34 angeordnet. Eine diesbezügliche Ausbildung der erfindungsgemäßen Lehre ist dann zu bevorzugen, wenn eine hohe thermische Last in den in Reihen 12, 14, 16, 18 angeordneten Racks gegeben ist.
Ferner sind die Reihen 12, 14, 16, 18 stirnseitig geschlossen, so dass die gekühlte Luft ausschließlich von den Kaltgängen 20, 22 durch die die Reihen 12, 14, 16, 18 bildenden Racks, die die wärmeerzeugenden elektronischen Geräte wie Server enthalten, strömen kann, ohne aus den Stirnseiten austreten zu können. Entsprechend sind die Kaltgänge 20, 22 gleichfalls an den Enden verschlossen.
Mit anderen Worten sind die Kaltgänge 20, 22 von den Reihen 12, 14, 16, 18, den stirnseitigen Begrenzungen sowie durch die Wärmetauscher 32, 34 begrenzt, sofern sich diese über die gesamte Länge der Kaltgänge 20, 22 erstrecken. Sollte die Längenerstreckung der Wärmetauscher 32, 34 nicht der der Kaltgänge 20, 22 entsprechen, so wird der verbleibende Bereich gleichfalls verschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202009002033 U [0002]
DE 102009030114 A [0003]
DE 202009013664 U [0004]
DE 202004003309 U [0005]

Claims

Klimatisierungsanordnung umfassend zumindest einen Kaltgang (20, 22), der von zumindest einer wärmeerzeugende Geräte enthaltenden Begrenzung, wie Reihe (12, 14, 16, 18) von Racks begrenzt ist, die von dem Kaltgang zugeführter über eine Kühleinrichtung (32, 34) konditionierter Luft durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltgang (20, 22) kopfseitig über die Kühleinrichtung (32, 34) verschlossen ist, über die dem Kaltgang die konditionierte Luft zuführbar ist.
Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass der Kühleinrichtung (32), wie Wärmetauscher, eine Ventilatoreinrichtung (36, 38) zugeordnet ist, die im Kopfbereich des Kaltgangs (20, 22), insbesondere auf kaltgangabgewandter Seite der Kühleinrichtung angeordnet ist.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest Anspruch 1, wobei zumindest einige der elektronischen Geräte einen Lüfter enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die konditionierte Luft über die Lüfter ansaugbar ist.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltgang (20, 22) von zwei Begrenzungen, insbesondere in Reihen (12, 14, 16, 18) angeordneten Racks begrenzt ist, wobei die Reihen kaltgangabgewandt jeweils einen Warmgang (24, 26, 28) begrenzen.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Begrenzung (12, 14, 16, 18) durchströmende Luft über den zumindest einen Warmgang (24, 26, 28) zu der Kühleinrichtung (32, 34) strömt.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (32, 34) eine lüfterfreie Kühleinrichtung ist.
Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konditionierte Luft ausschließlich über die in den elektronischen Geräten vorhandenen Lüfter in den Kaltgängen (20, 22) ansaugbar ist.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kopfseitig angeordnete Kühleinrichtung (32, 34) in Einzelwärmetauscher sequenziert ist.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinrichtung (32, 34) bzw. dem Wärmetauscher bzw. den Wärmetauschern jeweils ein Taupunkt- und/oder Leckagesensor zugeordnet ist.
Klimatisierungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wärmetauscher ein Rückschlagventil aufweist.