TWI392445B - 伺服器機櫃之降溫設備 - Google Patents

Description

伺服器機櫃之降溫設備

本發明是有關於一種降溫設備，且特別是有關於一種應用於伺服器機櫃的降溫設備。

目前有許多企業部署數十部或數百部成本較低的小型伺服器以應付網路流量需求，為求更進一步地提高經濟效應，進而發展出刀鋒伺服器。所謂的刀鋒伺服器，係指將處理器、記憶體、甚至硬碟機等伺服器系統的硬體整合到單一的主機板上。在一個伺服器機櫃內即可容納數十個或是更多個的刀鋒伺服器。由於刀鋒伺服器可共用電源供應器、顯示器、鍵盤等資源，因此可有效地整合至大型資料中心環境中。

隨著雲端科技的發展，對於伺服器的負擔及效能要求越來越高，因此，一個伺服器機櫃所產生的熱能亦隨之大量增加，若是僅依靠伺服器中的風扇進行散熱，恐有散熱效率不佳而影響其效能的疑慮。因此，如何有效地提升伺服器機櫃之散熱效率便成為一個重要的課題。

因此本發明的目的就是在提供一種伺服器機櫃之降溫設備，用以提升伺服器機櫃的散熱效率。

依照本發明一實施例，提出一種伺服器機櫃之降溫設備，架設於至少一伺服器機櫃的上方或是下方。伺服器機櫃之降溫設備包含位於伺服器機櫃上方或下方之後端的風扇模組、位於伺服器機櫃上方或下方之前端的熱交換器模組，以及連接風扇模組與熱交換器模組的風導管。使風扇模組抽取伺服器機櫃之後端排出的熱風，在熱風由風導管進入熱交換器模組而降溫成冷風之後，由伺服器機櫃前端排出。

熱交換器模組包含多個熱交換器，以及並聯熱交換器之管路。管路包含入口、出口，以及設置於入口及出口之多個調節閥。伺服器機櫃之降溫設備更包含設置於熱交換器模組下方之集水盤。伺服器機櫃之降溫設備更包含控制電路，控制電路與風扇模組及熱交換器模組連接。風扇模組包含脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation；PWM)風扇。

根據上述之實施例，本發明至少具有以下優點；

1.　每一個伺服器機櫃之降溫設備可以用以降溫至少一個伺服器機櫃。由於伺服器機櫃之降溫設備為安裝在伺服器機櫃的上方或是下方，因此不會阻礙伺服器機櫃之前後門的開啟。

2.　熱交換器模組中的熱交換器的數量可以視伺服器機櫃中的伺服器數量調整，由於熱交換器模組中的熱交換器是經由管路並聯，因此可以輕易地增加熱交換器數量。

3.　藉由降低流進熱交換器模組之流體的溫度，可以使得伺服器機櫃中之水氣遇冷凝結成水珠被集水盤收集，而達到除濕的功效。

4.　控制電路可以根據伺服器機櫃之溫度或是伺服器機櫃的耗電量改變風扇模組之轉速以及熱交換器模組中流體的流量，達到節能省電的功效。

5.　本發明亦可以應用在雲端技術中，由雲端作業系統即時地監控各個伺服器機櫃之運作狀態，並發送訊號至中央訊息管理服務(center massage manage service；CMMS)，以管理各伺服器機櫃以及其所對應之降溫設備的運作情形。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參照第1圖，其係繪示本發明之伺服器機櫃之降溫設備一實施例的示意圖。伺服器機櫃之降溫設備100為架設在至少一伺服器機櫃190上方，用以降溫伺服器機櫃190。伺服器機櫃190中設置有多個伺服器192，其中伺服器機櫃190包含有前端194及後端196，伺服器機櫃190之前端194是指顯示伺服器192狀態以及具有操作面板的一端，伺服器機櫃190的後端196是指連接線所連接的一端。伺服器機櫃之降溫設備100為裝設在伺服器機櫃190之上方，以在更換伺服器機櫃190中之伺服器192時，不會影響伺服器機櫃190開啟前後門。

伺服器機櫃之降溫設備100包含有風扇模組110、熱交換器模組120，以及連接風扇模組110與熱交換器模組120之風導管130。伺服器機櫃之降溫模組100設置於伺服器機櫃190的上方，風扇模組110位於伺服器機櫃190的後端196，熱交換器模組120則是位於伺服器機櫃190的前端194，風扇模組110與熱交換器模組120較佳地為突出於伺服器機櫃190之外。

風扇模組110中之風扇較佳地為脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation；PWM)風扇，以即時地反應溫度調整風扇轉速。伺服器機櫃之降溫設備100更包含有控制電路150，控制電路150可設置於伺服器機櫃190上，與風扇模組110及熱交換器模組120連接，以根據伺服器機櫃190的溫度改變風扇模組110及熱交換器模組120的散熱效率。

伺服器192運作時會產生大量的熱能，這些熱能會經由熱風的形式從伺服器機櫃190的後端196排出。風扇模組110可以抽取這些熱風，熱風經由風導管130送到熱交換器模組120中，熱風經過熱交換器模組120降溫成冷風後，由伺服器機櫃190的前端194排出。

由於風扇模組110在抽取熱風時會在伺服器機櫃190的後端196形成負壓，再加上熱空氣上升及冷空氣下降的作用，經由熱交換器模組120冷卻後的冷風會由伺服器機櫃190的前端194下沉而經過整個伺服器機櫃190，達到降溫的作用。藉由風扇模組110抽取空氣以及伺服器192中內建的風扇方向，會在伺服器機櫃190之前端194與後端196之間產生壓力差，使得冷風由伺服器機櫃190的前端194流向伺服器機櫃190的後端196而帶走伺服器機櫃190中之伺服器192所產生的熱量。伺服器機櫃190由後端196排出的熱風再進入伺服器機櫃之降溫設備100，以達成循環地降低伺服器機櫃190之溫度的目的。

參照第2圖，其係繪示第1圖中之熱交換器模組的立體視圖。熱交換器模組120包含並聯之多個熱交換器122，以及連接此些熱交換器122的管路124。其中管路124具有一入口126以及一出口128。水或是冷煤等用以進行熱交換的流體由入口126進入並聯之多個熱交換器122，熱交換器122與前述之熱風進行熱交換，接著，流體再經由出口128離開熱交換器模組120。

其中管路124更包含由入口126分支之多個分流入口125以及由出口128分支之多個分流出口127。分流入口125以及分流出口127分別與熱交換器122連接，以並聯此些熱交換器122。流體由入口126流進熱交換器模組120之後，流體進入各個分流入口125，與各個熱交換器122進行熱交換。接著，這些流體再從分流出口127流出匯入出口128，再由出口128離開熱交換器模組120。

熱交換器模組120更包含多個調節閥140。調節閥140分別設置在入口126以及出口128，以調節流進或是流出熱交換器模組120之流體的流量。熱交換器模組120可更包含集水盤121以提供除濕功效。當欲進行除濕時，可以降低流進熱交換器模組120的流體溫度，大氣中的水氣接觸到溫度較低的管路124可以在其上凝結成水珠，水珠再落至集水盤121中收集，以達到除濕的作用。

參照第3圖，其係繪示本發明之伺服器機櫃之降溫設備的方塊圖。本發明可以應用在雲端作業系統298之中。控制電路150設置在伺服器機櫃190上。控制電路150包含監控單元152、溫度感測器154、風扇連接器156、調節閥連接器158，以及與伺服器機櫃190中之伺服器192連接之連接介面155。溫度感測器154、風扇連接器156、調節閥連接器158以及連接介面155分別與監控單元152連接，由雲端作業系統298經由集線控制單元198透過連接介面155到監控單元152讀取或是傳送訊號。

溫度感測器154為用以偵測伺服器機櫃190之溫度，尤其是用以偵測伺服器機櫃190之前後端的進出口溫度。溫度感測器154所讀取到的溫度為傳送至監控單元152,再透過連接介面155到集線控制單元198給雲端作業系統298之中。風扇模組110可以經由風扇連接器156讀取監控單元152中溫度感測器154提供的伺服器機櫃190之前後端的環境溫度，並根據伺服器機櫃190之前後端環境溫度改變風扇模組110中之風扇的轉速。

同樣地，監控單元152可根據溫度感測器154所回傳的伺服器機櫃190前後端的環境溫度改變流進熱交換器122之流體的流量。調節閥140較佳地為電磁式調節閥，使監控單元152提供的流量訊號經由調節閥連接器158進入調節閥140，而透過調節閥140改變流進熱交換器122之流體的流量。

伺服器機櫃190中更包含集線控制單元198，集線控制單元198分別與伺服器192以及連接介面155連接，每個伺服器192皆由雲端作業系統298所管理。使用者可以透過雲端作業系統298經由集線控制單元198開啟或是關閉個別伺服器192。伺服器192的運作狀態可以由集線控制單元198傳送至雲端作業系統298，雲端作業系統298可以經由集線控制單元198到連接介面155而進入監控單元152之中。由於伺服器192的運作數量以及負荷量與其耗電量會與其所產生的熱能正相關。因此，監控單元152亦可根據雲端作業系統298經由集線控制單元198所提供的指令訊號改變風扇模組110的轉速以及調節閥140的流量。

在其他實施例之中，雲端作業系統298可同時地監控以及管理多個伺服器機櫃190之運作狀態，並發送訊號至中央訊息管理服務(center massage manage service；CMMS)，以管理各伺服器機櫃190以及其所對應之降溫設備的運作情形。

參照第4圖，其係繪示本發明之伺服器機櫃之降溫設備另一實施例的示意圖。伺服器機櫃之降溫設備200亦可以設置在至少一伺服器機櫃290的下方。伺服器機櫃290中包含有多個伺服器292。伺服器機櫃之降溫設備200包含有位於伺服器機櫃290之下方的後端296之風扇模組210、位於伺服器機櫃290之下方的前端294之熱交換器模組220，以及連接風扇模組210與熱交換器模組220之風導管230。其中風扇模組210與熱交換器模組220較佳地為突出於伺服器機櫃290，而不會在更換伺服器292時影響伺服器機櫃290的開啟。

伺服器機櫃290中之伺服器292由後端296所排出的熱氣可以由風扇模組210抽取，經由風導管230進入熱交換器模組220降溫，再由伺服器機櫃290的前端294送出。藉由風扇模組210抽氣時產生的負壓，可以使得空氣循環使用而達到降溫的效果。

根據上述之實施例，本發明至少具有以下優點；

1.　每一個伺服器機櫃之降溫設備可以用以降溫至少一個伺服器機櫃。由於伺服器機櫃之降溫設備為安裝在伺服器機櫃的上方或是下方，因此不會阻礙伺服器機櫃之前後門的開啟。

2.　熱交換器模組中的熱交換器的數量可以視伺服器機櫃中的伺服器數量調整，由於熱交換器模組中的熱交換器是經由管路並聯，因此可以輕易地增加熱交換器數量。

3.　藉由降低流進熱交換器模組之流體的溫度，可以使得伺服器機櫃中之水氣遇冷凝結成水珠被集水盤收集，而達到除濕的功效。

4.　控制電路可以根據伺服器機櫃之溫度或是伺服器機櫃的耗電量改變風扇模組之轉速以及熱交換器模組中流體的流量，達到節能省電的功效。

5.　本發明亦可以應用在雲端技術中，由雲端作業系統即時地監控各個伺服器機櫃之運作狀態，並發送訊號至中央訊息管理服務(center massage manage service；CMMS)，以管理各伺服器機櫃以及其所對應之降溫設備的運作情形。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．伺服器機櫃之降溫設備

110．．．風扇模組

120．．．熱交換器模組

121．．．集水盤

122．．．熱交換器

124．．．管路

125．．．分流入口

126．．．入口

127．．．分流出口

128．．．出口

130．．．風導管

140．．．調節閥

150．．．控制電路

152．．．監控單元

154．．．溫度感測器

155．．．連接介面

156．．．風扇連接器

158．．．調節閥連接器

190．．．伺服器機櫃

192．．．伺服器

194．．．前端

196．．．後端

198．．．集線控制單元

200．．．伺服器機櫃之降溫設備

210．．．風扇模組

220．．．熱交換器模組

230．．．風導管

290．．．伺服器機櫃

292．．．伺服器

294．．．前端

296．．．後端

298．．．雲端作業系統

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖係繪示本發明之伺服器機櫃之降溫設備一實施例的示意圖。

第2圖係繪示第1圖中之熱交換器模組的立體視圖。

第3圖係繪示本發明之伺服器機櫃之降溫設備的方塊圖。

第4圖係繪示本發明之伺服器機櫃之降溫設備另一實施例的示意圖。

100．．．伺服器機櫃之降溫設備

110．．．風扇模組

120．．．熱交換器模組

130．．．風導管

150．．．控制電路

190．．．伺服器機櫃

192．．．伺服器

194．．．前端

196．．．後端

Claims (8)

1. 一種伺服器機櫃之降溫設備，架設於至少一伺服器機櫃上方，該伺服器機櫃之降溫設備包含：一風扇模組，位於該至少一伺服器機櫃之上方的後端；一熱交換器模組，位於該至少一伺服器機櫃之上方的前端；以及一風導管，連接該風扇模組與該熱交換器模組，使該風扇模組抽取該至少一伺服器機櫃之後端排出的一熱風，在該熱風由該風導管進入該熱交換器模組而降溫成一冷風之後，由該至少一伺服器機櫃前端排出。
2. 一種伺服器機櫃之降溫設備，架設於至少一伺服器機櫃下方，該伺服器機櫃之降溫設備包含：一風扇模組，位於該至少一伺服器機櫃之下方的後端；一熱交換器模組，位於該至少一伺服器機櫃之下方的前端；以及一風導管，連接該風扇模組與該熱交換器模組，使該風扇模組抽取該至少一伺服器機櫃之後端排出的一熱風，在該熱風由該風導管進入該熱交換器模組而降溫成一冷風之後，由該至少一伺服器機櫃前端排出。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之伺服器機櫃之降溫設備，其中該熱交換器模組包含複數個熱交換器，以及並 聯該些熱交換器之一管路。
4. 如申請專利範圍第3項所述之伺服器機櫃之降溫設備，其中該管路包含一入口、一出口，以及設置於該入口及該出口之複數個調節閥。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之伺服器機櫃之降溫設備，更包含一集水盤，設置於該熱交換器模組下方。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之伺服器機櫃之降溫設備，更包含一集線控制單元，與該風扇模組、該熱交換器模組連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述之伺服器機櫃之降溫設備，更包含一雲端作業系統，該雲端作業系統經由該集線控制單元控制該風扇模組、該熱交換器模組，及該伺服器機櫃中之複數個伺服器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之伺服器機櫃之降溫設備，更包含一中央訊息管理服務(center massage manage service；CMMS)，該雲端作業系統透過該中央訊息管理服務管理該至少一伺服器機櫃以及其所對應之該伺服器機櫃之降溫設備的運作情形。