设备柜和运行冷却装置的方法与流程

设备柜和运行冷却装置的方法
[0001]
本发明涉及一种设备柜，用于容纳信息和通信技术装置的部件，这些部件在运行过程中产生废热。所述设备柜具有前侧和后侧。所述设备柜和/或信息和通信技术装置的部件设计为，利用来自所述前侧的冷空气进行冷却，并且朝后侧方向将该冷空气作为被加热的废气排放，该被加热的废气还被称为热空气。为了冷却所述热空气设有冷却装置，所述冷却装置冷却所述热空气并且将其排放到所述设备柜的周围环境中，其中，所述冷却装置具有风机，用于抽吸热空气并且将被冷却的热空气吹出。在所述设备柜中的信息和通信技术装置的部件的后侧上形成具有热空气的热空气区域。
[0002]
本发明还涉及一种运行用于设备柜的冷却装置、尤其是冷却装置的风机的方法，所述设备柜用于容纳信息和通信技术装置的部件，这些部件在运行过程中产生废热。在此，所述设备柜具有前侧和后侧，其中，所述设备柜和/或信息和通信技术装置的部件设计为，利用来自所述前侧的冷空气进行冷却，并且将该冷空气作为被加热的废气排放，该被加热的废气还被称为热空气。在此，为了冷却所述热空气设有冷却装置，所述冷却装置冷却所述热空气并且将其排放到所述设备柜的周围环境中。所述冷却装置具有风机，用于抽吸热空气并且将被冷却的热空气吹出。
[0003]
在本发明意义下，信息和通信技术装置的部件可以理解为例如通信设备、开关、网络部件，但也可理解为usv。
[0004]
这种类型的设备柜也称为服务器柜，这种设备柜用于容纳信息和通信技术装置的部件、例如服务器。这种服务器在其运行时产生废热，该废热必须从设备柜排出。在此，现有技术常常规定，冷空气从设备柜的前侧流入或吸入，流过服务器的产生废热的部件并且由此被加热的以下也称为热空气的空气朝着设备柜的后侧的方向被排放。为了不将热空气排放到设备柜的周围环境中而通常规定，在设备柜的包围结构中设有冷却装置，也就是热交换器，其冷却热空气并且随后将被冷却的热空气排放到周围环境中。
[0005]
为此所需的从设备柜的前侧至设备柜的后侧的气流通过风机实现，该风机部分存在于服务器上或内，并且空气主动地被吸入柜体内并且在服务器的后侧被再次排放。同样地规定，相对于此备选或附加地，也在冷却装置上设有风机，该风机还将空气抽吸经过服务器，使得冷空气被吸入服务器中，在服务器的后侧上被再次吸走并且被吸入到冷却装置内。风机也用于将被冷却的热空气从冷却装置上再次吹出进入周围环境中。
[0006]
如果在设备柜内也设有信息和通信技术装置的被动的部件，则风机结合冷却装置的使用尤其是有意义的和必要的。这意味着，这些部件不具有主动的空气导引器件或空气运动器件。在这种情况下需要通过其他的器件、例如在冷却装置内的风机，主动地将空气抽吸经过信息和通信技术装置的被动的部件。例如，在此可以涉及usv，其自身不具有主动的风机，但是具有相应的通风通道。
[0007]
需要对信息和通信技术装置的部件实现尽可能最佳的冷却，而不会为此需要过多的能量。这意味着，可以设定被冷却的热空气的冷却温度以及气流、也就是以时间为单位的体积流。目前，这在具有布置在后侧的冷却装置的设备柜中常常借助温度传感器实施，温度传感器测量被冷却的热空气的排出温度。如果被冷却的热空气的排出温度例如超出阈值，
则或者引发更高的冷却功率或者更快地运行冷却装置内的风机，由此更大的体积流穿过信息和通信技术装置的部件，从而进入冷却装置中的空气已经被冷却。
[0008]
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种设备柜以及一种控制冷却装置的方法，借此可以有效地对设备柜内的部件进行冷却。
[0009]
所述技术问题通过具有权利要求1的技术特征的设备柜解决，并且通过具有权利要求6的技术特征的用于运行冷却装置的方法解决。
[0010]
本发明的有利的实施方式在从属权利要求和说明书中给出。
[0011]
这种类型的设备柜按照本发明由此改进，即，设有传感器，用于测取热空气区域与冷却装置的被冷却的热空气向周围环境的排放区域之间的压差，并且所述冷却装置设计和设置为，借助风机保持在所述热空气区域中的确定的压力，其中，该压力小于或等于在设备柜的周围环境中的压力。
[0012]
本发明的基本设想可以在于，不再仅借助测量的温度实现对冷却装置、尤其是冷却装置的风机的控制。本发明基于的认知是，在也可称为热空气聚集处的热空气区域中的压力比对于经由信息和通信技术装置的部件的用于冷却的气流来说是关键的。
[0013]
如果在此负压占主导地位，也就是说，如果在信息和通信技术装置的部件上通过已有的风机可抽吸或吹入的空气多于通过冷却装置可再次排放的空气，那么已有的风机必须对信息和通信技术装置的部件提供比所需更多的功率，这导致更高的风机磨损。
[0014]
同样地，在超压时会导致热空气从热空气聚集处向前回流到设备柜的前侧上，直至冷空气的吸入区域或流入区域。这对设备柜内的所有部件的冷却可能性产生负面影响。
[0015]
同样地可能不利的是，在热空气聚集处存在更大的负压。这意味着，冷却装置的风机输送、也就是从热空气聚集处抽吸走的空气多于经由信息和通信技术装置的部件或其风机而流入热空气聚集处中的空气。在此，除了提高了冷却装置的风机的能量消耗，还同样地增大了吸入错误空气的风险，也就是从设备柜的外部吸入没有导引经过信息和通信技术装置的部件的且不用于冷却所述部件的空气的风险。
[0016]
因此根据本发明规定，在热空气区域与周围环境或者说环境之间的压差用作定向量值。在此理想地，一次在热空气区域并且一次在设备柜的前侧上测取(ermitteln)且评估压力、尤其静态压力。但是因为旨在使用压差来控制冷却装置并且也在冷却装置中设置相应的控制器件，所以极不方便的是，必须要将通常布置在设备柜的后侧上的冷却装置的相应管线通过设备柜设置在前侧上。因此本发明的另外的认知在于，在冷却装置的被冷却的热空气的排放区域上的压力基本上等于在设备柜前方的在其前侧上存在的压力。由此，通过相对较短的线路，一方面可以测取在设备柜的后侧上的静态的压力，也就是在冷却装置的被冷却的热空气的排放区域上的压力，另一方面可以测取在热空气区域中的压力。通过这两个压力值可以计算出压差，并且冷却装置、尤其冷却装置的风机如此被控制，使得在热空气区域中的压力等于或者仅略小于设备柜的环境压力。
[0017]
在优选的实施方式中，所述冷却装置设计为后门冷却装置，其设置在所述设备柜的后壁或后门上或者所述设备柜的后门的位置上。
[0018]
这种实施方式可以一方面容易地安置冷却装置。另一方面由此可以在没有附加的偏转的情况下将用于冷却的空气从前方吸入设备柜内，导引经过信息和通信技术装置的部件，排放到热空气区域中并且从热空气区域经由后门冷却器形式的冷却装置进行冷却并且
再次向后导出。
[0019]
有利的是，用于测取热空气区域中的压力的至少一个传感器设置在所述设备柜的框架内或上、尤其设置在凹槽内。通过用于测取压力的传感器确定的压力优选地是静态的压力并且不是动态的压力。静态意味着，在此是没有环境影响、尤其没有空气流动的压力。但是在热空气区域中由结构决定地存在较高的空气流动，因为那里空气通过信息和通信技术装置的部件被吹入并且接下来通过冷却装置被吸出。因此根据本发明有利的是，用于测取压力的传感器受保护地安置。在此，尤其可以利用在设备柜的框架内的凹槽。这种凹槽依照标准存在用于固定构件，所以这些凹槽不必附加地设置并且根据经验其足够大以便容纳这种传感器。相应测量位置被证明是能够相对较少地受到热空气区域内的空气流动或者说气流的影响。
[0020]
此外，在设备柜的区域内，至少一个温度传感器可以设置在以下位置中的至少一个位置上：在所述设备柜的外部、在所述设备柜的前侧上、在所述热空气区域内、在所述冷却装置的排放区域上、在所述信息和通信技术装置的部件的前方、后方和内部。与之相关地，所述冷却装置可以设计和设置为，根据附加地由至少一个温度传感器确定的温度同样来调节热空气区域内的压力。这种调节可以视作动态的压力调节，在此不再通过冷却装置的风机保持热空气区域中的确定的压力，而是基于一个或多个温度传感器的测量结果来调整该压力。
[0021]
例如如果确定了设置在信息和通信技术装置的部件内或信息和通信技术装置的部件上的温度传感器显示出比所需更高的温度，则在热空气区域内降低静态的压力，方法是，冷却装置的风机以更高的速度运行。这导致通过信息和通信技术装置的部件的气流被提高并且由此更好地冷却该气流。以类似的方式，如果在热空气区域中测量到非常高的温度，则同样可以在热空气区域中提高负压。相反，例如还可行的是，如果在冷却装置的排放区域中确定了非常冷的低于阈值的温度，则以更低的转速运行风机并且由此降低在热空气区域中的压力，从而输入总共更少的空气，这又导致提供更少的冷却功率。
[0022]
相对于此备选且附加地，可以设置有装置，用于确定所述信息和通信技术装置的部件的总共的功率消耗或者至少大部分的功率消耗，并且所述冷却装置相应地设计和设置为，根据所确定的功率消耗来调节热空气区域内的压力。在此，例如可以根据pdu(电源分配单元)确定存在于设备柜内的信息和通信技术装置的部件的整个电流消耗并且用于调节冷却装置。
[0023]
如果在此例如确定存在更高的功率消耗，则可以由此推断出，略微时间延迟地还要等待更高的产热。对此可以通过冷却装置已预先有准备地做出反应，方法是，降低在热空气区域中的压力，也就是说，冷却装置的风机以更高的转速运行，使得可输送更高的单位空气体积并且可以更好地冷却信息和通信技术装置的部件。
[0024]
前述类型的方法通过本发明如此改进，即，在构造在设备柜内的信息和通信技术装置的部件后侧上的热空气区域中的压力与冷却装置的被冷却的热空气向周围环境中排放的排放区域中的压力之间的压差被测取。此外，所述冷却装置的风机如此运行，从而达到在所述热空气区域中确定的压力，其中，该压力小于或等于在设备柜的周围环境中的压力。
[0025]
通过对压差的这种调节实现了对存在于设备柜内的信息和通信技术装置的部件的有效的冷却，由此不会浪费不需要的能量，如前文已经关于设备柜所描述的。如所述地，
本发明基于的认知在于，一方面通过在设备柜以外的压力与在设备柜以内的压力之间的压差进行的调节比根据温度进行的调节能够实现更快的反应。另一方面的认知在于，在使用后门热量冷却器时有利的是，仅测取在冷却装置的吹出位置与热空气区域之间的压差。在此，不必要更大的线路敷设耗费并且甚至可以实现改装解决方案。
[0026]
根据在设备柜中安置的元件，希望的是，在热空气区域中的压力大约等于环境压力，也就是说，压差是零。如果在设备柜中设有被动的部件或者具有较弱的风机的部件，由此还可以有利的是，压差为负，这意味着，在热空气区域中的静态的压力小于在设备柜以外的压力，从而支持从设备柜的前侧的冷空气的吸入。
[0027]
根据压力降对冷却装置进行调节的另一优点在于，由此与设备柜的装备无关地始终贴近希望的压力。这在如下情形中尤其有利，即，设备柜频繁被改造并且例如存在或省略用于部件的盲板。
[0028]
还可以附加地根据一个或多个测量的温度调节所述热空气区域中的压力，其中，所述温度例如可以在一个或多个以下位置中被测量：在所述设备柜的外部、在所述设备柜的前侧上、在所述热空气区域内、在所述冷却装置的排放区域上、在所述信息和通信技术装置的部件的前方、后方和内部。通过根据温度对压力的附加的调节可以实现的是，能够及时地对可能发生的温度波动进行反应。换句话说，这时对热空气区域内的压力进行自适应的压力调节。因此可以参照改变的功率或者环境标准。例如当设有设备柜的计算中心具有计算中心冷却装置，但是计算中心冷却装置却由于外部温度而不再置于希望的功率时，则可以通过改变压差、尤其通过进一步降低热空气区域内的静态的压力来将此考虑在内，并且因此提供尽可能始终不变的对设置在设备柜内的信息和通信技术装置的部件的冷却功率。
[0029]
相对于此备选或可选地，还可以确定设备柜中存在的信息和通信技术装置的所有部件或者至少大部分部件的功率消耗，并且根据该功率消耗调节所述热空气区域内的压力。对功率消耗的确定可以例如通过pdu实现。由此，能够实施对关于信息和通信技术装置的部件的产热的预告并且例如在功率消耗降低时也提供更低的冷却功率，也就是说，按发展趋势提高在热空气区域内的压力，从而单位时间内有更少的空气体积流通过信息和通信技术装置的部件。这意味着，冷却装置的风机必须更低强度地运行并且由此可以节省能量。
[0030]
同样地，获得来自服务器管理器的数据、尤其cpu功率和/或计算机功率(或者说计算机利用率)、网络功率(或者说网络利用率)或类似数据，并且根据服务器管理器的数据调节或改变所述热空气区域内的压力。这种调节具有与根据功率消耗的调节类似的优点。
[0031]
以下结合实施例和附图阐述本发明。在附图中：
[0032]
图1示出在计算中心内的按照本发明的设备柜的示意图。
[0033]
在图1中示出按照本发明的设备柜1的极简剖视图。在设备柜1中示出也可称为仪器的信息和通信技术的部件。这些部件可以例如涉及服务器、通信设备、开关、网络部件、usv或其它这种部件。以下简化地称其为服务器3。
[0034]
在设备柜1的后侧8上设有冷却装置10，所述冷却装置具有多个风机11。在服务器3和冷却装置10之间设有热空气区域5。以下进一步详细阐述该热空气区域。
[0035]
这种设备柜1的基本的运行方式是，冷空气41通过服务器3流入设备柜1的内部空间中。在通过服务器3流动时，服务器被冷却并且废热被输出，冷空气41被加热并且由此变为在热空气区域5中的热空气42。热空气从热空气区域通过冷却装置10在设备柜1的后侧8
上被再次排放。在穿过例如可以被设计为后门热交换器的冷却装置10时，该热空气42被冷却并且作为被冷却的热空气43被排放。由此，产生一种气流40，该气流40从前侧7导入穿过设备柜1在设备柜的后侧8被再次导出，并且在设备柜1之上在计算中心内回到前侧7。
[0036]
借助在冷却装置10中的风机11，空气可以从设备柜1的前侧7被抽吸经过服务器3。附加地还常常规定，服务器3自身具有主动的风机并且借助该风机将空气从前侧7吸入并且主动地排放到热空气区域5中。
[0037]
根据这些风机，尤其是这些风机以多强的风力将空气吹到热空气区域中并且以多强的风力将空气从热空气区域经由冷却装置10排放或者经由其风机11吸出，在热空气区域5中设定了一个确定的静态压力。理想的情况下，该压力基本上相当于空间22内的设备柜1前方的压力。这使得没有不希望的气流通过服务器3进入。
[0038]
在热空气区域5中的静态的压力可以基本上通过冷却装置10的风机11被影响，也就是说，风机运行越快，则压力越低，风机运行越慢，则压力越高。因此原则上，对空间22内的设备柜1前方的压力和在热空气区域5中的压力的测量是有益的。但是因为为此必须敷设线缆和传感器线路至设备柜1的前侧7，所以导致更高的敷设耗费。
[0039]
根据本发明可知，因为后侧8以及在设备柜1后方的空间23基本上处在与前侧7以及在设备柜1前方的空间22相同的环境中，所以在这两个区域中基本上存在相同的静态的压力。这意味着，确定在设备柜1后方的静态压力和在设备柜1内的热空气区域5中的静态压力就足够了。为此，根据本发明例如在热空气区域5中设有第一压力传感器31并且在设备柜1的后方区域中或者在冷却装置10的后侧区域上设有第二压力传感器32。
[0040]
如果通过这两个传感器确定压力并且得出压差，则可以在热空气区域5中如此设定压力，使得所述压力理想地等于外部压力或者最高略小于外部压力，从而确保存在气流通过服务器3并且不会产生不希望的回流。
[0041]
但是如果在存在设备柜1的空间中例如由于内装件25而导致狭窄，则可能出现的情况是，在设备柜1后方的气压比在设备柜1前方的气压略高。这例如可以在控制过程中通过在热空气区域5中的气压方面的相应的补偿被考虑。
[0042]
附加地也可以设有温度传感器，温度传感器的结果同样用于在热空气区域5中的压力的控制。示例性地，为此在热空气区域3中设有第一温度传感器33并且在服务器3中或上设有第二温度传感器34。如果例如通过一个或两个传感器33、34测量到的温度升高，则可能得出的结论是，需要更好的冷却。因此，在热空气区域5中的压力通过风机11的更高的通风转速被降低，使得更多的冷空气41从设备柜1的前侧7穿过服务器3或通过服务器3流动。
[0043]
用于压力控制的另外的指标例如可以是服务器3的瞬间的功率消耗，该功率消耗例如可以通过pdu(电源分配单元)测得并且可以供冷却装置10使用。以类似的方式，关于当前功率的数据也可以供服务器管理器37使用。
[0044]
由于通过按照本发明的设备柜和按照本发明的用于控制冷却装置的方法可以实现对在设备柜中的部件的有效的冷却。