Електричний радіатор, який використовує обчислювальні процесори в якості джерела тепла

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ

Винахід відноситься до області електричного обігріву. Конкретніше, воно стосується електричного радіатора, призначеного для обігріву житлових і робочих приміщень.

ПОПЕРЕДНІЙ РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Серед типів обігріву житлових і робочих приміщень відомий електричний обігрів. Одним з широко поширених способів є електричний обігрів, зазвичай використовує електричні радіатори, розміщені у різних приміщеннях, що обігріваються. Кожен радіатор з'єднаний з електричною мережею для живлення одного або декількох електричних опорів, службовців джерелом тепла.

Для розсіювання тепла в приміщенні існує кілька типів радіаторів. Тепло, вироблене джерелом тепла, може безпосередньо передаватися навколишньому повітрю за допомогою конвектора, або за допомогою одного або декількох корпусів. Теплопередача між кожним корпусом здійснюється комбінацією явищ теплопровідності, конвекції і випромінювання. У разі конвекції вона може бути природною або примусовою. Так, джерело тепла може передавати вироблене тепло середовищі, циркуляція якої в корпусі радіатора є природною або примусовою, а по�остей інформаційних служб використовують інформаційні сервери. Мова йде про обчислювальних машинах, основним завданням яких є відповідь через інформаційну мережу на запити інформаційної обробки, що виходять від різних користувачів, які називаються клієнтами. Будучи конфігуровані, ці сервери не потребують фізичному взаємодії з кінцевими користувачами. Вони можуть бути, таким чином, розміщені у віддалених центрах, які називаються інформаційними центрами, які забезпечують їх роботу та можливість доступу до них через мережу.

Обробка даних інформаційним сервером забезпечується, в основному, одним або декількома процесорами. Існують основні процесори, звані центральним процесором ("central processing unit" або CPU), і спеціалізовані процесори, зокрема, для графічних обчислень (graphics processing unit" або GPU). Виконуючи інструкції, які йому задані, процесор споживає електроенергію і виділяє тепло. Подібно електричному опору найбільша частина спожитої процесором енергії виділяється у вигляді тепла. Це кількість тепла залежить від технічних характеристик процесора і швидкості, з якою він повинен виконувати інструкції. Ця швидкість зазвичай регулюється в залежності від потужності, якої розп�знижує свої можливості і може взагалі припинити працювати. Інформаційний центр повинен забезпечити видалення цього тепла для гарантованої роботи розміщених у ньому серверів. Це видалення здійснюють кондиціонуванням робочих залів і, в особливості, шаф для відповідних серверів. Кондиціонер тим більш необхідно, коли концентрація серверів в інформаційному центрі є значною.

Завданням цього винаходу є надання системи обігріву, що використовує тепло, вироблене обчислювальними засобами. Інший завданням винаходу є забезпечення простої і ефективної теплопередачі.

КОРОТКИЙ ВИКЛАД суті ВИНАХОДУ

Винахід відноситься до електричного радіатора, який може бути використаний для обігріву побутових і робочих приміщень, використовуючи обчислювальні процесори в якості джерела тепла. Радіатор може бути використаний в залежності від виробленого тепла та/або його обсягу обчислень.

Згідно з винаходом, індивідуальний електричний радіатор містить внутрішнє джерело тепла і нагрівається корпус для здійснення теплопередачі між джерелом тепла електричного радіатора і навколишнім повітрям. Переважно, джерело тепла утворений,лоотвода для виведення тепла у нагрівається корпус. Цей електричний радіатор додатково містить інтерфейс контролю для регулювання кількості енергії, що виділяється джерелом тепла, блок живлення і комунікаційний інтерфейс, що дозволяє зовнішньої інформаційної системі мати доступ, принаймні, до одного процесора як обчислювального засобу.

Згідно винаходу, процесор з радіатором використовують як джерело тепла і як обчислювальний засіб для віддалених машин.

Інтерфейс контролю керується користувачем. В залежності від команди користувача інтерфейс контролю регулює процесори таким чином, щоб отримати достатню у відповідності з цією командою кількість виділеної енергії. Наприклад, якщо користувачеві необхідно більшу кількість тепла, інтерфейс контролю може дати команду одному або декільком процесорам виконувати обчислення або заздалегідь задані алгоритми, при цьому кожне обчислення або алгоритм оцінюється в залежності від виділеної енергії. Якщо користувачеві потрібно меншу кількість тепла, він використовує менше процесорів або виконує менше обчислень. Коли один або кілька процесорів використовуються зовнішньої інформаційної системою, інтерфейс контролю учитивае� чином, щоб передавати зовнішньої інформаційної системі сигнал про вільному обчислювальному засобі на радіаторі, залежно від команди користувача. Таким чином, процесори радіатора виконують обчислення (керовані зовнішньої інформаційною системою), які достатні за кількістю або за складністю для видачі кількості теплової енергії, необхідної користувачеві. Якщо ці обчислення недостатні, інтерфейс контролю доповнює їх заздалегідь визначеними обчисленнями, які зберігаються в ньому.

Іншими словами, радіатор може містити:

- нагрівається корпус, на рівні якого здійснюється теплопередача між джерелом тепла і навколишнім повітрям, що містить N каналів, при цьому N може бути 0, 1 або більше. Коли N не дорівнює нулю, по одному або декільком каналам протікає теплоносій, що дозволяє збільшити теплопередачу,

- кількість Q сполучених між собою процесорів, розподілених на кількості Р друкованих плат, які називаються модулями, що утворюють джерело тепла радіатора і потужний обчислювальний засіб,

- інтерфейс людина-машина, що дозволяє контролювати теплову та розрахункову потужність, виведену радіатором,

- інтерфейс мережі, що дозволяє соединятѰзличних модулів.

Нагрівається корпус може бути різного типу залежно від кількості Q процесорів і загальної теплової потужності W, яку вони виділяють. Мова може йти про пасивному повітряному охолодженні для обмеженої потужності, про охолодженні шляхом природної циркуляції теплоносія для середньої потужності або про примусової циркуляції за допомогою вбудованого в радіатор електронасоса при значній потужності.

Теплоносій може надходити в радіатор з зовнішньої ланцюга.

Q процесорів розподілені на кількості Р друкованих плат, встановлених на системних платах моно - або мультипроцесорів, що звуться модулями. Сукупність Р друкованих плат утворює один або кілька блоків інформаційної обробки. Радіатор має фізичну поверхню теплообміну за допомогою тепловідводів для різних електронних компонентів блоків обробки, особливості процесорів, а також інших тепловиділяючих компонентів: чіпсетів, оперативної пам'яті, пристрою, блоку живлення. Геометрія цієї поверхні теплообміну залежить від потреб виведення тепла від модулів і можливості виведення тепла від радіатора. Модулі характеризуються фізичної архітектурою, пристосованої до цього теплообме�ения, а також компоненти, потенційно громіздкі в порівнянні з геометрією одного або декількох тепловідвідних блоків, можуть бути розташовані на задній поверхні модулів.

Інтерфейс контролю людина-машина, наявний на радіаторі, дозволяє:

- включати і вимикати радіатор,

- регулювати електричну потужність радіатора,

- візуалізувати ефективне споживання радіатора,

- візуалізувати узагальнену інформацію, що стосується використання обчислювальної потужності радіатора.

Модулі з'єднані між собою і мають мережний інтерфейс, централізований із зовнішньою мережею для того, щоб забезпечувати здійснення обчислень для радіатора і забезпечувати можливість для радіатора повідомляти результати виконаних обчислень.

У відповідності з кращою характеристикою винаходу, інтерфейс контролю конфігурований таким чином, щоб передавати зовнішньої інформаційної системі сигнал про вільному обчислювальному пристрої на радіаторі, причому ця вільність залежить від команди користувача.

Харчування стабілізованим струмом забезпечує потужність, призначену для споживання різними модулями. Воно адаптоване, зокрема, до кількості іже передається радіатора тим же типом інтерфейсу, що і в модулів.

Переважно, радіатор може мати інші з'єднувальні інтерфейси, ніж простий мережевий інтерфейс. Мова може йти про інтерфейси відео, аудіо, послідовних, паралельних, що дозволяють використовувати радіатор, порівнянний з використанням мікрокомп'ютера, мультимедійного ПК або консолі відеоігор, шляхом сполук з зовнішніми периферійними пристроями (монітором, клавіатурою, телеуправлением, джойстиком, аудіоколонками).

Переважно, схема обробки розташована зовні нагрівається корпусу, а частина тепловідведення знаходиться безпосередньо в контакті з нагрівається корпусом і його можливим теплоносієм через стінку нагрівається корпусу.

Згідно з іншим варіантом винаходу запропонована система обігріву, що містить:

- декілька окремо розташованих індивідуальних електричних радіаторів, кожен з яких містить внутрішнє джерело тепла і нагрівається корпус для здійснення теплопередачі між джерелом тепла електричного нагрівача і навколишнім повітрям, що відрізняється тим, що джерело тепла утворений, щонайменше, платою обробки, на якій розташований, щонайменше, один процесор, причому останній соед для регулювання кількості енергії, розсіюваної джерелом тепла, джерело живлення і комунікаційний інтерфейс, що забезпечує зовнішньої інформаційної системі доступ, принаймні, до одного інтерфейсу, як обчислювального засобу,

- щонайменше, один розташований на відстані сервер, пов'язаний з сукупністю індивідуальних електричних радіаторів через комунікаційну мережу типу Інтернет для того, щоб використовувати вільний обчислювальний засіб, розташоване на кожному індивідуальному електричному радіаторі.

Радіатор згідно винаходу направляє тепло, виділюване процесором, безпосередньо в приміщення, де розташований процесор. Навпаки, в інформаційних системах типу інформаційних центрів з відомого рівня техніки, де безліч серверів сконцентровані в одному приміщенні, намагаються вивести це тепло назовні. Таке виведення є енергетично і фінансово дорогим, так як вимагають безлічі вентиляторів і насосів і, найчастіше, складної системи виведення. Даний винахід є результатом іншого умовиводу: обчислювальний засіб розподілено, і тепло, виділюване процесором, використовується безпосередньо в місці його виділення. Виділення теп�як вона може бути виконана у відповідності з архітектурою інформаційної мережі ("grid computing"). Інформаційна мережа потенційно спирається на сукупність інформаційних ресурсів:

* розділені: вони знаходяться в розпорядженні різних користувачів мережі для різних прикладних потреб,

* розподілені: для прискорення єдина служба може використовуватися декількома засобами одночасно,

* гетерогенні: вони мають будь-яку природу, відмінну, наприклад, по технічним характеристикам системі експлуатації,

* координовані: вони є організованими, пов'язаними і керованими в залежності від потреб і вимог інформаційних агентів, централізованими чи координовано розподіленими,

* автономні: вони необов'язково контролюються загальним центром,

* нелокалізованние: вони можуть перебувати в різних місцях, належати різним організаціям, мереж і розташовуватися в різних географічних місцях.

Цей тип фізичної архітектури і програмного забезпечення дозволяє слідувати, долати і проходити через локальні перерви в обслуговуванні, спираючись на інші ресурси мережі. Що стосується ресурсів, то інформаційна мережа, в основному, утворена з пов'язаних між собою за допомогою Інтернету серверів або по локальній мережі.

РазумеетсѸчних комбінаціях в тій мірі, коли вони не є не сумісними або виключають одні інших.

ОПИС КРЕСЛЕНЬ

В подальшому винахід пояснюється нижченаведеним описом кращих варіантів втілення з посиланнями на супровідні креслення, на яких:

- фіг. 1 схематично зображує у поперечному перерізі електричний радіатор з відомого рівня техніки, що використовує циркуляцію теплоносія і електричний опір як джерело тепла,

- фіг. 2 зображує у поперечному перерізі радіатор щодо винаходу,

- фіг. 3 схематично детально зображує у поперечному перерізі внутрішню зону радіатора щодо винаходу,

- фіг. 4 схематично зображує розташування електронних елементів модулів на інтерфейсі теплопередачі,

- фіг. 5, 6 і 7 схематично детально зображує тепловідвід відповідно на видах збоку, зверху та спереду,

- фіг. 8 зображує варіант радіатора щодо винаходу без використання теплоносія,

- фіг. 9 зображує варіант радіатора щодо винаходу з використанням теплоносія і примусової циркуляції,

- фіг. 10 і 11 схематично зображують зовнішній вигляд радіатора щодо винаходу, відповідно, на вигляді збоку і зверху,

- фіг. 12 описує систему з�іонної мережею,

- фіг. 13 зображує потенційне використання індивідуальних радіаторів, таких як мікроеом, мультимедійний ПК, консолі для відеоігор, або розширення такої системи, що зв'язує зовнішні периферійні пристрої (монітор, клавіатуру, телеуправління, джойстик, аудіоколонки).

ОПИС ПЕРЕВАЖНИХ ВАРІАНТІВ ВТІЛЕННЯ ВИНАХОДУ

На кресленнях різні елементи, загальні для декількох варіантів та форм втілення, позначені однаковими позиціями.

На фіг. 1 схематично зображена робота відомого з рівня техніки електричного радіатора, використовує циркуляцію теплоносія і електричний опір як джерело тепла. Цей радіатор утворений, в основному нагрівається корпус 1, при необхідності, модульним і нагріваючим електричним опором 2, вбудованим у нагрівається корпус і проходить, по суті, по всій його довжині. Всередині нагрівається корпусу циркулює теплоносій 3, тип якого відповідає необхідної теплової функції. Розміщення опору залежить від потужності опору, природи теплоносія і геометрії нагрівається корпусу.

Нагрівається корпус 1 може бути, наприклад, виконаний литтям з алюмінію, для оптимізації т�ор встановлений.

Теплота, вироблена джерелом тепла, що передається теплоносію, який рівномірно і природним чином циркулює в нагреваемом корпусі, завдяки перепаду температур між зоною джерела тепла початок каналі 5 і зоною передачі тепла назовні у спускається каналі 6.

На фіг. 2 згідно з винаходом, зображено використання процесорів 7 як джерела тепла, що заміняє електричний опір 2. Процесори розташовані зовні нагрівається корпусу і передають тепло теплоносію з допомогою тепловідведення 8 з високою теплопровідністю теплоносію, що протікає всередині нагрівається корпусу. Тепловідвід 8 являє собою масивний блок з міді або алюмінію або будь-якого іншого матеріалу з відповідними тепловими характеристиками для виведення тепла. Геометрія блоку 8 відрізняється гладкою і плоскою поверхнею 9 інтерфейсу з процесорами і поверхнею, оптимізованої для теплопередачі теплоносію 3 всередині нагрівається корпусу 1. Контакт між нагрівається корпусом 1 і блоком 8 є герметичним для теплоносія 3.

На фіг. 3 детально зображена нижня частина радіатора по фіг. 2, в особливості, інтерфейс між платою 10 обробки і теплоотво� розміщення електронних компонентів (процесора 7, чіпсету 18, оперативної пам'яті 17, запам'ятовуючого пристрою 19) на платі обробки і забезпечення контакту з тепловідводом 8. В залежності від щільності компонентів інтерфейс теплообміну є або моноблочним, або складається з декількох блоків. Так само, як тепловідвід може перебувати у контакті з компонентами декількох плат обробки, друкована плата може розміщуватися на кількох тепловідводах. В якості прикладу можна представити пристрій 20 кріплення плати 10 обробки до тепловідводу 10 за допомогою гвинтів 21 кріплення.

На фіг. 5, 6 і 7 зображені різні види тепловідведення 8.

На фіг. 8 зображено варіант винаходу без використання теплоносія.

На фіг. 9 представлена схема роботи варіанту щодо винаходу з використанням теплоносія і пристрій примусової циркуляції за допомогою насоса 15. Пристрій є таким ж на рівні тепловідводів. Змінено тільки нагрівається корпус 1 для забезпечення схеми примусового охолодження з насосом 15. Такий тип циркуляції подібний класичним радіаторів з примусовою циркуляцією теплоносія. Насос 15 необов'язково вбудований в радіатор, і кілька радіаторів щодо винаходу можуть бути з'єднані послідовно в одну мережу ті�я в забезпеченні виведення тепла з будинку назовні, коли необхідно пріоритетно використовувати обчислювальну потужність радіаторів щодо винаходу при обмеженні тепла, виробленого всередині приміщень, в яких вони розташовані.

На фіг. 10 і 11 зображені зовнішні види радіатора щодо винаходу в його сукупності. Воно дозволяє використовувати інтерфейс людина-машина 13, гніздо 22 для кабелю живлення і мережевий інтерфейс 14. Воно дозволяє також показати положення блоку живлення 12 всередині заднього захисного кожуха 16.

На фіг. 12 зображена система винаходу, що містить сукупність радіаторів по винаходу і віддалених користувачів, пов'язаних між собою інформаційною мережею. Логістична архітектура типу інформаційної мережі дозволяє відстежувати, організувати і використовувати обчислювальний засіб, що надається в розпорядження парком радіаторів щодо винаходу.

На фіг. 13 представлено потенційне використання індивідуальних радіаторів, таких, як мікроеом, мультимедійних ПК, відеоігрових консолей, або розширень такої системи шляхом з'єднання зовнішніх периферійних пристроїв (монітора, клавіатури, телекерування, джойстиків, аудіоколонок). Радіатори щодо винаходу містять сполучні інтерфейси, адаптовані �умеется, винахід не обмежена поданими варіантами, і в ці варіанти можуть бути внесені різні удосконалення без виходу за рамки винаходу.

1. Індивідуальний електричний радіатор, який містить внутрішнє джерело тепла і нагрівається корпус (1) для здійснення теплопередачі між джерелом тепла згаданого індивідуального електричного радіатора і навколишнім повітрям згаданого індивідуального електричного радіатора,
відрізняється тим, що джерело тепла утворений, щонайменше, однієї платою (10) обробки, на якій розташований, щонайменше, один обчислювальний процесор (7), з'єднаний з блоком (8) тепловідведення для виведення тепла обчислювального процесора (7) до нагрівається корпусу (1);
а також тим, що він містить інтерфейс (13) контролю для управління кількістю енергії, що розсіюється джерелом тепла, шляхом управління процесорами таким чином, щоб отримувати кількість розсіюваної енергії у відповідності з командою користувача, блок живлення (12) і інтерфейс зв'язку, що дозволяє зовнішньої інформаційній системі (14) отримувати доступ до згаданого, щонайменше, одного процесора як обчислювального засобу.

2. Радиаторр>

3. Радіатор по п. 1, який відрізняється тим, що нагрівається корпус омивається теплоносієм (3) примусово за допомогою електричного насоса (15), вбудованого в радіатор.

4. Радіатор по кожному з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що нагрівається корпус омивається теплоносієм (3), що надходить у радіатор із зовнішньої мережі.

5. Радіатор по кожному з пп. 1-3, відрізняється тим, що інтерфейс контролю налаштований з можливістю передавати зовнішньої інформаційної системі сигнал про незайнятому обчислювальному засобі в радіаторі, причому ця незайнятість обумовлена командою від користувача.

6. Радіатор по п. 4, який відрізняється тим, що інтерфейс контролю налаштований з можливістю передавати зовнішньої інформаційної системі сигнал про незайнятому обчислювальному засобі в радіаторі, причому ця незайнятість обумовлена командою від користувача.

7. Радіатор по кожному з пп. 1-3, відрізняється тим, що плата (10) обробки з'єднана з зовнішніми периферійними пристроями та формує мікрокомп'ютер, мультимедійний ПК, консоль відеоігор або розширення такої системи.

8. Радіатор по п. 4, який відрізняється тим, що плата (10) обробки з'єднана з зовнішніми периферійними пристроями та формує микройся тим, що плата (10) обробки з'єднана з зовнішніми периферійними пристроями та формує мікрокомп'ютер, мультимедійний ПК, консоль відеоігор або розширення такої системи.

10. Радіатор по кожному з пп. 1-3, відрізняється тим, що плата (10) обробки розміщена зовні нагрівається корпусу, при цьому частина блоку тепловідведення знаходиться в безпосередньому контакті з теплоносієм через стінку нагрівається корпусу.

11. Радіатор по п. 4, який відрізняється тим, що плата (10) обробки розміщена зовні нагрівається корпусу, при цьому частина блоку тепловідведення знаходиться в безпосередньому контакті з теплоносієм через стінку нагрівається корпусу.

12. Радіатор по п. 5, який відрізняється тим, що плата (10) обробки розміщена зовні нагрівається корпусу, при цьому частина блоку тепловідведення знаходиться в безпосередньому контакті з теплоносієм через стінку нагрівається корпусу.

13. Радіатор по п. 7, який відрізняється тим, що плата (10) обробки розміщена зовні нагрівається корпусу, при цьому частина блоку тепловідведення знаходиться в безпосередньому контакті з теплоносієм через стінку нагрівається корпусу.

14. Система обігріву, що містить:
- кілька індивідуальних електричних рознесених між со�ствления теплопередачі між джерелом тепла електричного радіатора і навколишнім повітрям, відрізняється тим, що джерело тепла утворений, щонайменше, однієї платою (10) обробки, на якій розташований, щонайменше, один обчислювальний процесор (7), з'єднаний з блоком (8) тепловідведення для виведення тепла до нагрівається корпусу (1); а також тим, що вона містить інтерфейс (13) контролю для управління кількістю енергії, що розсіюється джерелом тепла, блок живлення (12) і інтерфейс зв'язку, що дозволяє зовнішньої інформаційній системі (14) отримувати доступ до згаданого, щонайменше, одному процесору як обчислювального засобу,
- щонайменше, один віддалений сервер, сполучений з усіма згаданими індивідуальними електричними радіаторами через мережу зв'язку типу Інтернет таким чином, щоб використовувати незайняте обчислювальний засіб у кожному індивідуальному електричному радіаторі.



 

Схожі патенти:

Нагрівальний пристрій, що працює на газі, і система, що містить нагрівальний пристрій

Нагрівальний пристрій, що працює на газі, містить впуск для газу, впуск повітря, клапан, керуючий пристрій, пальник, теплообмінник та вентилятор. Клапан приєднаний до впуску для газу. Керуючий пристрій пов'язано з клапаном і виконано з можливістю керування клапаном з метою регулювання складу газоповітряної суміші. Пальник виконана з можливістю прийому газоповітряної суміші і її спалювання. Теплообмінник з'єднаний з пальником і виконаний з можливістю здійснення процесу теплообміну і видачі нагрітого повітря. Вентилятор розташований за теплообмінником по ходу потоку і виконаний з можливістю всмоктування газоподібних продуктів згоряння через теплообмінник і створення негативного тиску для всмоктування газоповітряної суміші через пальник і систему з клапанами і трубами Вентурі. Іншим об'єктом винаходу є система, що містить описане вище нагрівальний пристрій. Винахід дозволяє підвищити безпеку нагрівального пристрою. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 7 іл.

Теплоенергетичний комплекс для теплопостачання гірничих виробок і приміщень великого об'єму

Винахід відноситься до систем теплопостачання різних об'єктів, як наземного, так і підземного призначення і призначене для отримання теплової енергії (гарячого повітря) і подачі її на об'єкт

Опалювальний пристрій

Винахід відноситься до галузі теплотехніки і може бути використане в індивідуальних і централізованих системах опалення житлових і службових приміщень

Конвектор з терморегулятором

Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до обігрівачів приміщень і зокрема до конвекторам із засобами регулювання подачі теплоносія в теплообмінник

Біметалічний радіатор

Винахід відноситься до області теплотехніки, а саме до опалювальних радіаторів-конвекторів, а саме до біметалічним опалювальним секційних радіаторів

Радіатор з теплорегулюючі клапаном

Винахід відноситься до засобів обігріву приміщень, що використовуються переважно в будівництві

Секційний біметалічний радіатор

Винахід відноситься до галузі опалення, а саме до секційних радіаторів, що застосовуються в системах центрального та індивідуального водяного опалення житлових, громадських та виробничих будівель
Up!