CN105409343B - 模块化数据中心冷却 - Google Patents

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Abstract

提供模块化布置用于在数据中心环境中容纳电子装备和相关冷却结构。模块化单元通过单独夹层和相关阀根据需要给装备的单独部分提供冷却空气。所述单元可以通过竖直堆叠、并排布置和背对背布置互连。许多单元可互连以形成一单体。所述单体可互连以形成更大单元。如此，数据中心可以任何期望布置构造，而不需要复杂的冷却设计。

Description

模块化数据中心冷却
相关申请的交叉引用
本申请是于2013年3月15日提交的题名“MODULAR DATA CENTER COOLING”的美国专利申请No.61/799698的非临时申请，该美国专利申请的内容作为引用并入本文，并且本申请要求美国法律允许的全部内容的优先权。
下列专利申请出版物作为引用并入本文，但是不要求它们的优先权：美国专利申请出版物No.US2010/0149754-A1和US2010/0142544-A1。
技术领域
本发明的实施例涉及数据中心的设计和操作。与现有标准和方法可成本有效地支持相比，本发明以每平方英尺更高功率分布应用于数据中心的设计和操作。
背景技术
数据中心增长在过去十年中是爆炸性的，无论在最大设施的配置平方英尺、尺寸方面，还是在设计所设计用于的每平方英尺的平均瓦特方面。最后一点的薄弱环节在于建造更大和更有效的数据中心。在增加数据中心配置密度方面，冷却总是薄弱环节，并且是平均设施中的最大能量成本，从而消耗数据中心使用的电能的约60％。
在冷却数据中心的电子数据处理(EDP)装备时作为关键点出现的两个问题：
1、冷却高密度配置
比如互联网中心公司(如Google、Amazon、Ebay)使用的服务器场和现在的云供应商(其它基于效用计算模型的公司)高度关注于配置使用大量能量并排出大量热量的电子数据处理装备。在更加通用的其它数据中心(比如大学研究中心)中，会发现计算群，其也配置许多服务器作为1或2U“披萨盒”服务器或刀片服务器。
2、冷却功率日益增加的中央处理单元(CPU)芯片
自从Gordon Moore在40多年前做出最初预测之后，与CPU功率的增加有关的摩尔定律一直非常好地支持。然而，面向更强大CPU芯片的主要问题变成冷却。现代多核心CPU芯片排出的热量变得更难以控制，尤其在标准1或2U“披萨盒”服务器的空间有限封装中，由于十分大的大规模生产的规模经济，1或2U“披萨盒”服务器仍是最成本有效的模型。甚至在刀片服务器中，封装尽可能多的CPU单元的愿望导致在底盘中十分有限的空间用于完成冷却。
这些问题(如何保持更强大的CPU芯片足够冷却，如果将它们产生的热量排出数据中心机房)的组合以及能源昂贵问题变得越来越难以控制。
服务器的尺寸和功率需求之间的关系是描述为功率密度的比率。当对于服务器的给定物理尺寸，功率需求上升时，所谓的“功率密度”增加。同时，冷却需求也增加。排出的热量等于进入的功率是明显的关系。
标准方法使用活地板作为冷却气流夹层，然后根据需要将气流引导出该夹层。该方法在过去的低功率密度环境中工作，但是具有显著的问题。为了提升冷却等级，必须提升移动更多空气(冷却介质)。为此，可以使空气更快地移动或者增加空气密度(加压空气)。另一选择是使用其它冷却方法来更有效地移动热量，(水或相变液体)通过在装备架和/或装备装置本身处进行冷却。
移动更多空气或加压空气具有现实成本，并且利用传统方法是效率不高的。从进入的热量等于出去的热量方面来看，大多数数据中心具有比它们实际所需的更多的冷却吨位。它们仅仅不能在需要的地方有效地得到冷却空气。建造HVAC系统具有一整套管道、阀门、恒温器等以仅有效地进行该任务，根据传统方法论建筑的数据中心不具有足够的空间，并且，简言之，具有用于数据中心的常规冷却方法的问题和局限性。
关于可以有效地使用并传递多高的压力，底层地板夹层具有实际问题。另外，混合了在大夹层中的结果的底层地板意味着有冷却效率损失。提到的这些和其它因素限制了利用传统数据中心冷却方法可以获得什么。热/冷通道和其它气流控制技术有帮助，但是看到了目前方法的极限。随着配置比如刀片服务器或计算群的大功率EDP装置，出现热点。可配置的服务器的密度变为挑战性的，甚至在定做的“服务器场”数据中心中也如此。
已尝试了大量冷却替代物，它们具有实际问题。在现代高密度数据中心中，在没有极端措施的情况下，冷却问题变得几乎不受控制。通常，使用外来冷却系统，其具有一团管道、高压含碳氟化合物管或直接到达框箱和/或服务器的水管。尽管热力学有效，但是所有这些方案不能有效地控制、十分昂贵，并具有其它缺点，比如不能支持高变化率、大设施尺寸(人类不能呼吸的冷却剂限制了机房尺寸，正如卤素灭火剂，如果发生事故，人们必须能够有时逃出机房)、高风险回报率(试图更换水污染的底层地板电缆厂)或其它严重问题。此外，使用传代设计装备壳体(称为架(rack))或装备架来完成传统服务器配置，在利用数据中心(DC)的昂贵的平方英尺方面，所有这些在一般实践中是不充分的。除了所述的这些问题，有效地分配功率的提高水平和数据通信连接件的更大数量的能力与冷却问题结合起来而变得十分难以配置和控制的难题，因为密度和服务器的总数量压缩在给定空间中。该问题在许多层次上得到解决，具有过多的提出方案。本发明及相关方法允许针对当前和近期可预见的数据中心基础设施需求的一种经济、有效和容易控制的总体方案。
发明内容
本发明涉及改进数据中心环境支持每平方英尺和每CPU芯片的更大计算密度的能力。同时，本发明的模块化、可重复和可易于适配的方法使得更容易地在“架”(功率分布、网络分布、冷却分布、装备安装系统本身——“架”)下配置和控制数据中心基础设施的四个关键元件。
这些目的和其它目的根据本发明通过提供用于在地板上在“重压”下改进数据中心基础设施功能的各种系统、部件和工艺来解决。如下所讨论的，本发明的许多方面可应用于各种情形中。然而，本发明尤其具有与数据中心的冷却、功率分布、效率和控制相关的优点。在这方面，本发明在最大化用于数据中心和其它环境的功率密度和冷却效率方面提供了显著灵活性。本发明在设计服务器场(比如由诸如Google或Amazon或云计算供应商使用的服务器场)方面是有利的。
根据本发明的一个方面，提供了一种模块化数据中心系统和用于构造数据中心的方法。数据中心系统包括许多基本模块，每个基本模块包括装备支撑单元和冷却单元，装备支撑单元用于安装电子装备，冷却单元匹配于所述装备支撑单元，用于给电子装备提供冷却空气。例如，装备支撑单元可包括用于支撑电子装备的单独部分的许多空间，冷却单元可包括匹配于装备支撑单元的空间的许多夹层。此外，每个夹层可经由阀连接到加压空气通道，所述阀可操作成根据电子装备的相关部分的需要控制气流。加压空气通道可以互连至模块化的基于空气的冷却组件，以将空气输送至基本模块。空气可经由冷却组件从空气调节单元驱动，并可通过压缩器加压。在一个实施方式中，模块化的基于空气的冷却组件布置在数据中心的提升地板下方，基本模块定位在地板上方。
基本模块可以任何期望布置互连以构造数据中心。在这方面，基本模块可以竖直堆叠，以背对背的布置互连，并以并排布置互连。许多基本模块可在三个维度上互连以形成一单体，然后，这些单体可以互连以形成更大的单元。冷却单元设计成当所述单元竖直堆叠时，加压空气通道互连。当基本模块背对背布置时，所述夹层还优选地成型为互补的。
附图说明
结合附图描述本公开。
图1示出本发明实施例的示例的一般部件；
图2示出当应用于本发明的示例配置时，穿过空气调节器的水平轴线的顶视图横截面，以及调节器和阀的主要部件在阀关闭时的详细视图；
图3示出当应用于本发明的示例配置时，穿过空气调节器的水平轴线的顶视图横截面，以及调节器和阀的主要部件在阀打开时的详细视图；
图4示出当应用于本发明的示例配置时，调节器壳体的前后正交视图；
图5示出堆叠成每个具有12个调节器的调节器模块的多个调节器组件的前后视图的正交描述；
图6示出当应用于本发明的示例配置时，空气输送歧管的两个截面的表示；
图7示出当应用于本发明的示例配置时，空气输送歧管的两个截面的表示，一套背对背成对的调节器模块附接到歧管顶部；
图8a示出当应用于本发明的示例配置时，背对背成对的一套调节器歧管、装备支撑模块和角支撑件的正交视图；
图8b示出当应用于本发明的示例配置时，堆叠成48U容量的成对架模块的一套成对的装备模块；
图8c示出当应用于本发明的示例配置时，组装成288U容量的单体的一组6个成对架模块的正交视图；
图9示出当应用于本发明的示例配置时，传统计算机室地板布局与相同总计算源的地板布局相对于地板面积的示例比较；
图10示出当应用于本发明的示例配置时，装备支撑模块的替代构造的正交视图，该装备支撑模块允许在ESM中直接使用“刀片服务器”；
图12示出当应用于图9给出的示例时，底层地板歧管组件的正交视图；
图14a示出一套示例常规EDP装备架；
图14b具有相关高架模块化分布系统分布歧管并附接调节器模块的一套示例常规EDP装备架；
图14c示出具有相关底层地板模块化分布系统分布歧管(隐藏)并附接调节器模块的一套示例常规EDP装备架；
图14d示出从底层地板分布歧管供给的示例调节器模块；
图14e示出示例调节器阀的表示；
图14f示出示例调节器阀的另一表示；
图15a示出一套装备架的横截面的示例；
图15b示出添加有模块化配置系统的部件的一套装备架的横截面的示例；
图15c示出当EDP装备架门打开以接近架中的装备或将装备移动进、移动出架时，系统的操作的示例；
图16a示出空气流量传感器的示例；
图16b示出空气流量传感器的另一视图；
图16c示出用于空气流量传感器的电子示意图的示例。
在附图中，相似部件和/或特征可具有相同的参考标号。另餐，相同类型的各部件可通过在参考标号后加上区分相似部件的第二标号来区分开。如果在说明书中仅使用第一参考标号，则说明书可应用于具有相同第一参考标号(不管第二参考标号)的相似部件中的任一。
具体实施方式
该部分描述了模块化构造用于数据中心的热力学有效和空间最小的冷却系统的方法，该冷却系统有效地结合了数据中心基础设施、功率分布、网络分布和装备安装设备“架”的其它所需元件。为了说明的目的，我们称该系统为模块化配置系统(MDS)。
数据中心基础设施的四个主要部件是：装备(服务器、开关、存储器等) 物理支撑件和壳体；功率输送和控制/监控；热移除；以及数据通信。许多其它问题也与数据中心配置相关，但是这四个限定出物理空间，并指示出机房的形式和功能，因此，指示出搜索、配置、操作和所有权的成本的主要部分。
功率进-功率出等式的核心是从电子数据处理装备(尤其是服务器，因为它们通常使用大多数功率，在随后的讨论中，服务器用作示例，但是任何高功率用途的EDP装备可用作示例)中提取热量，并从数据中心移除热量。最常见的做法是输送冷空气形式的冷却物，并让位于服务器内的风扇使空气循环通过每个服务器以冷却内部部件。当“功率密度”增加时，这变得更加困难。由于这是等式的核心，所以这是本发明的主要焦点。解决冷却剂到服务器的有效输送是本发明的重要意图。在高功率密度的情况下，冷却是要解决的最困难的问题。在解决该问题时，可有效地解决其它问题，并优化为综合的基础设施方案。解决冷却问题允许在优化和结合所有其它三个主要基础设施元件的情况下进行设计。
因为大多数当前的冷却方法依靠传统空气调节(A-C)技术，使用室内空气受限于如何从A-C单元(通常称为计算机室内空气调节器或CRAC)的输出输送多冷和每单位时间多少体积的空气。循环方法尽管多年十分有效，但是已达到它们的自由抽吸和特征的实际极限。现在，通常以高成本配置具有空气管道的复杂系统，使得数据中心的先前体积空间，以及关于装备放置方面迫使十分有限的选择。这些管道系统高度定做，并且一般是复杂的。
传统空气输送和返回的管道或者使用加压气体(碳氟化合物相变气体) 系统的严重限制性是对于用于装备/管道的装备架上的空间的需求。这限制了使用该空间用于其它基础设施部件，比如功率和网络分布。而且，由于地板(提升地板)下方的空间必须保持没有会阻碍气流的部件，所以功率输送和通信通常也提升至架上方的空间，这与冷却管道有冲突。
理想方案是在人员安全冷却介质(AIR)的情况下输送充分的冷却，使得有效地移除大量热量，而不会使用所有底层地板区域，并且能够基于每个服务器的需求调节空气至每个EDP装置(例如服务器)的输送。每个服务器仅需要补偿消耗的功率所必要的冷却量。如果关掉服务器，例如，不需要冷却空气。在敞开机房中将冷却空气从不使用的或功率有限的位置移动至更高需求位置是效率低的。
图1示出与本发明相关的普通冷却部件的主要元件。当配置该冷却方法时，可以解决基础设施的所有四个主要部件。功率输送和数据通信可以移回到地板下方，以重新利用架上方的空间用于配置额外服务器，或者另行安排，如最有利的。这通过本发明进行的配置方法而是可能的。冷却空气到更小套的底层地板或高架管道(相对于在提升地板示例中使用底层地板作为空气夹层)或机房中的敞开空气(在等内示例中)的限制释放了其它基础设施元件的设计，因为它们不具有空气动力功能或才对冷却气流通道没有影响。此外，以设计上模块化的方式描述了容纳装备的器件，从而允许在配置的最大密度情况下，配置广泛的装备构造。在所有组合基础设施元件的优化的一些可能损失的情况下，本发明还适于用在更传统和常规的数据中心构造中。
现在描述本发明的一种可能例示。转向图1，冷却系统的主要部件之一是传统高输出CRAC单元(1)。这些现在以100150吨和更高的容量而可用。一吨冷却相当于12000BTU(英国热单位)或约3517瓦时。这意味着可移除每100吨冷却、约352000瓦时热量。示出CRAC单元，因为其在该示例中是冷却空气的现成可用源。可以利用供应冷却空气的其它方式。一些示例会位于供气源的外部(通常过滤过)，位于空气热交换器外部等)。CRAC 单元的输出在数据中心的提升地板下方耗尽。在这方面，来自CRAC单元的输出的空气收集盒联接到一个或多个空气压缩器(2)，通常为常规轴向压缩器风扇或涡轮风扇。这些风扇从CRAC单元的输出获得相对低压力空气，从而输送大约2英寸H2O压力，并增加空气压力至1.5巴。空气压力增加至环境压力的1.5倍导致空气能够经由更小的管道网路(3)输送至每个服务器，并还允许移除每个服务器中的使用风扇的所有点。后者是重要的增益，因为在小的1U外壳中使用的小风扇具有有限的效率。
冷却的空气一直“加压”至其经由调节器分布器(4)进入服务器(或任何需要冷却的装备)。示出单个调节器(4)，其使竖直布置的空气柱转动，并将其传送到连接到ESM的凸缘中和/或将冷却空气引导至服务器或其它EDP 装置。ESM(或常规架)可结合密封件和/或其它方法来确保通过调节器输送至ESM的加压冷却气流充分地传送通过EDP装备。该凸缘可直接连接到服务器以用于更好的密封，并可结合柔性密封件来容纳标准尺寸和构造的一系列EDP装备。示出约17”宽与1.5”高的凸缘。这与常用选择的尺寸封装的产业标准后侧或前侧面板尺寸(还已知为“1-U”格式)匹配。该凸缘可不同地成型以用冷却空气服务于多于1U(从而每个架要求更少的调节器)，但是我们选择1U来强调，本发明可控制冷却至装备等级的单独部分。允许调节器将冷却空气供给至非标准EDP装备构造(例如，并排冷却模型与正常的前后模型)的其它适配器是可能的。
示出堆叠成12个示例组(5)的大量这些调节器。调节器尺寸的其它模块化组合是可能的，比如1U+4U+1U+2U+2U+4U，但是我们描述一套1U 调节器用于该示例，如上所述。该分配器堆叠称为调节器模块RM。注意到模块(5)的楔形形状。这是用于改进的空气输送模型，并允许由面向相反方向的另一套RM支撑，利用尽可能少的空间。由调节器(4)和RM(5)输送的空气被输送至装备支撑模块(ESM)(6)。该ESM的功能类似于传统装备架，并可由传统架替换。ESM可保持传统大小的EDP装备，如同架一样，或者可具有专门设计用于ESM的装备。ESM和传统架之间的重要区别在于，ESM是互锁在一起形成各种高度、宽度和深度的模块组(称为单体)的模块(一套更大模块的一部分)。该互锁单体结构允许由架使用最少的空间，并使用于配置服务器或任何其它电子数据处理(EDP)装备的立体空间最大。使数据中心机房的立体体积的使用效率最大是关键点和很大的益处。
设计核心是基于EDP装置的热输出调节气流到每个EDP装置的能力，热输出与EDP装置的功率使用直接成比例。图2是穿过调节器(2)的横截面的顶视图。调节器(20)的正交透视图有助于显现气流(1)穿过调节器在其路径上到达模块中的其它调节器。示出具有处于关闭位置的气阀(3)的示例调节器(2)。空气(1)笔直流过调节器主体(20)。示出调节器机构(21)的爆炸图。空气从竖直管道开口(8)输送至调节器，在该示例中被加压至约7psig。压力可高于或低于此，但是7psig是标称值。使冷却空气输送至其本身的每个EDP装置可通常消耗200和500瓦特之间的电能。输送合适的冷却至该功率水平的能力要求平均200瓦特冷却，或者约853BTU的热移除。用于空气的热传输能力的一般空气等式是2BTU/100立方英尺/度。空气体积的平均热增益是约50度。因此，可以说，每个服务器每小时需要平均853cu.ft.，或者平均每分钟需要14.2cu.ft.。因此，调节器的总输送容量必须为每分钟28.4(30)cu.ft.。在6psig(由于调节器的竖直堆叠中的损失而降低) 下，总共约1平方英寸的尖锐边缘矩形开口有必要用于允许该体积的空气。气阀门(4)显示为具有7个开口，开口具有1英寸高与.15英寸宽。当打开时，调节器阀孔稍微大于1平方英寸。因此，从没有气流至约30cu.ft.可以利用该尺寸的阀来实现。
阀控制冷却空气流至ESM(或传统架)的包含要冷却的装备的区域。描述了该阀的一种可能构造和操作该阀的一种方法，许多情况是可能的。所述阀通过双金属条的动作来操作，它们可以是电机驱动或另外致动的。有若干方式来调节该阀或一套阀的操作。在最简单的情况下，其可以手动地设定，但是最常见和期望的方法是具有自动和可调的调节方法。
被控制的反馈环是将装备温度水平维持在期望值所需的冷却空气量。这可经由许多参数来控制，使用独立于其它参数或与其它参数结合的每个控制参数。它们中的许多描述于“Air Based Cooling for Data Center Racks”的美国专利申请出版物US2010/0149754-A1，该申请作为引用并入本文。例如，一些可能控制参数是功率消耗、装备出口空气温度、装备入口空气温度、装备内部部件温度(例如CPU温度)、架的选择区域中的空气温度(入口和/或出口空气侧两者上)、空气流率、气流质量速率、气流方向、空气压缩度、背气压、红外水平等。这些可以测量或结合进本发明中，从而以许多方式调节系统在阀或一套阀处的输出，使用各种控制参数传感器、其它环境或系统传感器、系统控制逻辑通信(可集中和/或分布，并结合命令/控制，报告给集中控制台和/或其它设施/环境控制软件系统)及控制冷却气流的压力、体积和输送的系统元件之间的各种通信方法，注意的是，传感器 (和/或控制逻辑)可添加到或结合进ESM(或传统架)和/或EDP装备(许多服务器已具有温度传感器，例如)，如最有利的。在系统元件之间使用的通信方法可以根据需要改变，例如有线路由、串行(USB、RS-232、RS-449、许多其它类型)、X-10、专有的、许多其它类型或无线(蓝牙、802.11、专有的、许多其它类型)均可单独地或结合地使用以使该系统在给定设施中最佳地工作。可以使用在有线或无线通信链接中的各种协议，比如TCP/IP、令牌网、专有的、其它等。通信方法可以加密和/或使用授权、证明和其它数字防伪技术，以在需要时保证更高的安全性。现在，我们描述本发明的一种可能例示，其使用装备功率消耗作为控制参数。其显著简单和良好。
调节器包括气阀门(4)、气阀(3)、气阀(3)绕其枢转的枢转点(10)、最大闭合止动件(12)、最大打开止动件(11)、弹簧(9)、推杆(7)、双金属致动器(5) 和与到由该调节器服务的电子装备的电源输入串联的电线(6)。该调节器(2) 显示为闭合位置，因为电子装备没有消耗任何电流，没有电流流过电线(6) 并由此流过双金属致动器(5)。双金属调节器主要工作成粘合在一起的两个不相同的金属在施加热量时会弯曲。该弯曲是每种金属的不同热膨胀系数的产物。金属厚度和尺寸选择成电流穿过双金属链路而为电流量的总电阻导致每安培电流1/10瓦特热量。因此，当电流施加到双金属致动器时，其本身会变热和弯曲。
观察图3，气流(1)在20中描绘为流过模块到达下一模块，转向进装备匹配凸缘(25)而到达EDP装备。该流通过装备抽吸电量开始，该电量穿过电线(6)和双金属致动器(5)。该电流导致双金属致动器因变热而在远离调节器推杆(7)的方向上弯曲，弹簧9作用在阀(3)上，以使其逆时针旋转，直到其通过止动件点(11)停止为止。阀(3)相对于气阀门(4)的开口的旋转现在允许对准开口和流动的空气。现在，空气以最大速率流支，双金属致动器(5) 的冷却从气流开始。双金属致动器(5)变平一定量，从而推动推杆(7)，又使阀(3)旋转至稍微更闭合的位置，从而使气流缓慢。气流继续减少至平衡点，在平衡点，气流仅足以提供对双金属致动器(5)的必要的冷却，以克服因电流流过双金属致动器(5)而导致的来自装备的热量。可看出，如果装备牵引电流要增加，则双金属致动器(5)会更加变热，从而更加弯曲，并允许更多的空气通过阀。该组合致动和调节的应用是简单和十分可靠的。其对于构造还是低成本的，但是最重要的，其可以十分高可靠性构成。
图4示出调节器壳体的前视图(40)和后视图(41)，清楚地示出竖直气柱 (1)。
图5示出称为RM的竖直组中的12个调节器的组件。前视图(51)示出 12个装备匹配凸缘(52)，每个具有其自身的气流调节器。再次，明确示出竖直气管(1)。该构造的独特特征是精确匹配竖直柱的凸缘以精确匹配每个调节器的表面的能力。它们简单地装配在一起，顶部凸缘滑入上方的下一调节器的底部凸缘中。由于阀的设计，这些调节器构造起来是经济的，其能够由塑料以及其它材料构成。整个外壳可以由注塑塑料制成，或者经由称为吹塑的工艺制成。具有其它材料的构造是可能的，例如金属或玻璃纤维，但是可能使成本增加。可认识到，调节器以竖直方式的堆叠仅受限于穿过竖直柱到达顶部或最后一个调节器的气流的极限约束。这在每模 800BTU和7psig下是约60模高。增加压力或降低合计冷却负荷使得总堆叠高度变化。注意到，尽管当前示例描述了位于提升地板数据中心环境中的系统，如上所述，该系统还可在非提升地板(等内的)数据中心中工作，其中，分布歧管在上方传送，并平行于架排。在该情况下，调节器模块堆叠携带冷却空气向下，而不是向上。许多可能方式可用于布局分布歧管，并将它们连接到调节器模块堆叠。最优方法取决于每个单独数据中心或其它设施的细节。
图6示出一对分布歧管区段(6)。这些是将空气从压缩器输送至调节器模块堆叠的底部的歧管。每个歧管龙头具有一个或两个堆叠，这取决于架模块的布局的构造。所有歧管结构可由常用圆形PVC、ABS或其它量产的塑料管材料制成。选择圆形管是因为与压缩器的输出相关联的升高的压力。各种材料的管是可应用的，但是成本有效的优选例示是使用易于获得的排污管。
如果架模块以单独排布局，比如在传统数据中心中发现的，则会选择每个立管的架单个堆叠。在所示示例中，堆叠(1)是成对的，从而将空气输送至一个模块堆叠后方，另一堆叠将空气输送至相反的模块堆叠。在该示例中，这些歧管区段(6)可联接在一起高达尽可能30个架模块对。
图7示出位于空气分布歧管(6)顶部的两套成对调节器模块(70)。这些是模块化系统的基础部分。这些分布歧管基本上位于提升地板的表面下方，调节器模块基本上位于数据中心的提升地板上方。
图8a描绘了一套成对的装备支撑模块(ESM)的组件，其与成对的调节器模块(4)和金属角部支撑件(2)匹配以形成基本成对的12“U”装备模块或 EM对。优选例示是以背对背对的模块配置，从而附图的讨论会描绘该构造。然而，应注意，成对不是必需的，可以组装和配置单排模块。
ESM利用指状钩和孔(3)或者使用凸缘头按钮或键孔或其它允许易于组装和拆卸的机械器件支撑并牢固地附接至角部支撑件(2)。
外部角部支撑件具有“U”形形式(5,6)、沟槽，它们接收竖直功率和网络分布条。应注意，沟槽布置成它们不具有会干扰一部分装备从ESM的标签方式插入或移除的突起。
通过选择用于ESM的匹配部件的角部支撑件中的若干(示出三个)开口中的一个，可关于在ESM上的横向位置而调节外部角部支撑件(2)。深度变化将角部支撑件的沟槽的位置放置在相对于装载在架中的装备的深度的最佳位置。在许多情形下，装备深度可以比模块的最小深度构造稍微长一点儿。在这些情形下，可以调节角部支撑件的放置以最优化堆叠(架组件)的完成深度。深度方面节省的几英寸可添加到大数据中心的额外的整个排。
图8b描绘了堆叠为架模块(80)的4个EM对(1)。每个角部支撑件(2,3, 4和5)通过单独角部支撑件的顶部和底部的几何形状机械附接在一起。简单地具有形成的偏移和狭槽和引导件是一示例。该组装方法导致将模块牢固地堆叠在一起的能力。
图8c描绘了6个架“单体”。该单体由六个架模块(1)构成，六个架模块通过卡扣在锁定条(3)上而连接在一起，锁定条简单地夹在角部支撑件(2) 的外部面向边缘上。这些可以移除，单个单独的RM可从该单体提取。这是期望的特征，其允许整个架易于换出用于在其它地方执行的升级的生产环境。
图9示出具有常规架的传统配置的地板空间中的比较增益。该格栅表示2英尺乘2英尺的方形地板砖(常见配置在提升地板应用上)的地板砖图案。仅为了比较的目的，在每个示例中示出1兆瓦应用。左侧示例中具有 98个架，每个具有利用每架10KW的装备(服务器或其它)。这位于实际极限之上，但是处于常规冷却空间的能力的上限以进行操作。其是当前主要的常规高密度配置。其选择用于比较，因为其表示在不具有特殊冷却设备的情况下可获得的接近最大密度，如先前所提及的(高压气体或水冷却)。应注意，在美国专利申请出版物(用于所有目的作为引用并入本文)No. US2010/0149754-A1“Air Based Cooling forData Center Racks”中描述的方法可与本申请文件中描述的方法一起使用(进行稍微调整)，以获得甚至更高的冷却密度。Cool-ZonitTM变为冷却空气源，本身没有CRAC单元。调节器模块适配于经由补充的Cool-ZonitTM返回回路使它们的排出空气返回。
常规示例中的架有24”宽和36英寸深。应注意，CRAC单元对位于中间两排的中心。这是因为为了在低压(小于三英寸水)下输送空气，地板下的限制会作用成减少到最远架的空气供给。所以，CRAC单元必须分布成确保到它们冷却的所有架的相当一致的空气供给。存在布局的细节的许多可能变形，但是这是高密度选择的良好表示。
在右手示例中，描绘出模块化配置系统的示例。其还是a～1兆瓦示例。两个示例具有大致相同的计算能力，或超过4000个服务器。然而，模块化配置系统消除了大部分传统架系统使用的未用空间，并能够使各排背对背，具有高达8英尺高的架，导致服务器的总密度关于地板空间几乎压缩为二或一。这本质上使数据中心的容量翻倍。
应注意，在该示例中，在超过4000个服务器中(本身大多数通常具有两个至四个或更多个风扇)，所有装备中的风扇被移除或不工作。这可通过移除母板上的BIOS中的风扇、拆卸风扇或关掉风扇来完成(如果不可用，容易的操作来添加，经由简单的BIOS修改)。在具有热控风扇的一些服务器中，它们从不会打开。这是因为这样的事实，当空气到达装备时空气受压，从而排除或减小对装备中的内部风扇的需求，以经由装备的机架实现冷却气流。对于1.5英寸的高RPM装备风扇，合理的平均功率消耗是约15 瓦特。15瓦特乘以每个服务器3(平均，但是很可能是保守的)个风扇，乘以 4000个服务器是惊人的180KW。应当注意的另一点是移除风扇释放了服务器机架中的空间以用于其它部件(一有用的改进)，还消除了风扇的成本。
本发明的显著优点源自从高性能EDP装备(比如服务器)中消除内部风扇的能力。CPU芯片的设计中的限制因素是服务器外壳和封装的从CPU芯片去除热量的能力。比如散热片、热管等的解决方案已用于试图解决该问题，但是可在1U高服务器外壳中的散热片或管上引导或引导通过散热片或管的空气量受限于可用空间和这种小风扇可有效产生的气流。设计成在模块化配置系统方案中工作的服务器或刀片模块母板具有更好的选择。被加压的气流可以是更高容量、更有效引导，并具有更少的寄生损耗因子，比如路径中的冷却风扇。母板布局可设计成将部件和它们的冷却布置(例如散热片和/或热管)放置在它们可最好冷却的任何地方：在服务器外壳中、在冷却气流中的服务器外壳外部(会是被冷却的第一个部件)或者可以获得最大冷却的任何地方。调节器几何形状特别设计成冷却具有用于该应用的优化特性的匹配的CPU散热片和/或热管。这可允许发展和配置基于更高功率 CPU芯片的服务器和/或刀片模块。对于得益于更多和更高密度计算容量的应用，这是特别有利的。冷却气流可在进入冷却空气输送系统(例如位于 CRAC单元处)时被过滤的事实有助于保持灰尘和其它污染物离开EDP装备，这是另一益处。
操作4个压缩器来输送加压空气的仅80KW的消耗是净节省。在该示例中，仅通过中心化空气控制和加压便节省了100KW。有效的10％或更多净增益是可能的。
图10描绘了装备模块(100)的变型例，其设计成可应用于出现的“刀片”服务器应用。“刀片”服务器是板上的计算机。目前利用该技术制造的装备通过在许多中央处理单元(CPU)之间分享电源和外壳(有时是其它外设) 将多个计算引擎放置在单个盒中。该技术仍然重复用于新服务器的每一代的盒、电源等。当下一代可经济地替代现有硬件时，一代为约5年。这会变化，但是5年被认为是合理的寿命。但是每个新的一代放弃了旧框箱、电源等。在模块化方式中，仅“刀片”需要升级。因为EM的尺寸是标准的，所以制造商可适配刀片几何形状以平衡该标准。这是更加足以支持的方式，导致垃圾掩埋的更少的浪费。
图12是应用于图9所示示例布局的延长的底层地板空气分布歧管。其简单地由排污管球座和堆叠构成，压缩器模块位于与图9所示CRAC单元的输出接合的每一端。在一个分布歧管上使用两个或更多个CRAC单元确保冷却冗余，并使CRAC维护更加简单。合适的阀可安装在分布歧管中，以确保当关闭一个或多个CRAC单元时，冷却空气不会被泵送回离线单元。一个这种阀的示例在美国专利申请出版物No.US2010/0149754-A的参考专利申请“AirBased Cooling for Data Center Racks”中示出。
应注意，由于该方法(通过该方法，输送和控制冷却)，在该示例中描述的方法允许设计或修改数据中心以放置功率和网络底层地板。这又允许安装和使用高架提升(移动式托台)设备，其使得有效地和简单地插入架级模块，并增加封装数据中心密度的能力，因为沿地板的路径以在安装期间移动架模块是不需要的。
该系统针对装备的每个单独部分允许调节温度变量(单独装备空气入口处和单独装备空气排出口处的冷却空气温度之间的差别)。其它方法不能做到这些。
该系统允许关闭单独装备、单独架模块或其它子组，而不必再次平衡机房中的冷却设备。
本发明还简单地适配于现有数据中心设备，在一些简单适配的情况下，其如上所述发挥作用。如先前所述，该系统与常规装备架(除了ESM) 一起工作，常规装备架通常使用传统插头条和网络分布方法。
例如，在一个可能例示中，图14a表示一套传统的具有门的6个装备架(1)和不具有门的6个装备架(2)。为此所示视图和随后的装备架示例是装备的前侧，因为该侧是装备最常用作空气吸入侧的一侧。其还是具有用户可观察指示器和显示器的一侧。通常，架中的装备对冷却的需求足够低，使得透明门可放置在允许观察装备的装备前侧，并将空气从地板中的开口 (或从高架)引导至用于冷却的装备，将装备入口与不被冷却的环境空气源分开。这些门充当空气夹层，引导和隔离气流。然而，由于装备功率消耗会足够高，所以这意味着空气引导会变得不充分。
在一般实践中，现代数据中心配置现在利用功率消耗等级超过简单前门夹层的容量的装备，装备前侧通常暴露于过道，过道具有使冷却气流通过的门或根本不具有门。空气以足够量输送至过道，以对成大组的装备的一般前侧输送所需冷却，如图14a(2)的示例所示。在一般实践中，成对的这种装备排彼此面向，使得具有装备前侧的每对装备排在一排上彼此面向，装备排的后侧在替代排上彼此面向。该布置通常称为热冷过道构造。由于功率消耗等级在数据中心中增加，所以控制足够冷却空气的能力变得逐渐更加困难，尤其当一些装备与其它装备相比具有较低功率消散时，必须在不关闭相邻装备的情况下执行维修需求。
所述本发明的示例例示满足了给需要该冷却水平装备和架输送十分高水平的冷却，同时维持适用性和优化至相关装备的冷却输送的需求。
图14a示出一套6个架，在些称为单体。该单体可以是任何数量的架，架的数量由空气冷却支撑装备的限制确定。例如，如果单独架消散高达35000瓦时(35KW)的热量，则每个架需要约每架10吨冷却。假设在该示例中，冷却装备能够输送60吨冷却，则6个架可以是子集及因此用于该应用的单体尺寸。可以清楚地观察到，可用冷却装备与单体尺寸的模数是附接到架的总功率消散的冷却装备的容量。因此，冷却装备和单独架功率消散需求的各种组合会确定每个单体的尺寸。本发明的模块化设计适应了：简单地通过确定进入由每个单体具有的冷却装备服务的主夹层的龙头的数量。在该和随后示例中，每个架装载了装备(141)的介于42和45之间的单独部分。该数量可以改变，许多架会可以(甚至很可能)包含更少的装备部分。一些架可基本是空的。一些架可以是满的，但是所有装备停机。期望的是，空气输送系统能够动态地和优选地自动地调节于这些变量。
图14b和14c示出本发明的处于高架空气输送构造(14b)和底层地板空气输送构造(14c)的2个例示。图14b示出的主要部件是：1)架单体(143)；2) 高架水平空气输送夹层(144)；3)调节器支架供给管(145)；4)竖直调节器组件(146)；和5)覆盖门(147)。应注意，这些是6个架单体的部件，但是可以利用架的任何组合。该视图显示为具有一个打开的架门。地板线处的格栅表示传统提升地板砖图案，可以或者不会用在高架输送歧管构造中。图14c示出的主要部件是：1)架单体(143)、竖直调节器组件(146)和覆盖门(147)。
假设空气从水平夹层输送至竖直调节器组件，并描述于美国专利申请出版物No.US2010/0149754-A1和U.S.2010/0142544-A1中。为了描述的目的，所关注部件是竖直调节器组件和相关硬件。该系统的例示的目的是以调节方式输送空气至常规电子数据处理架中的EDP装备。
图14d表示本发明的该例示的主要部件。示出竖直调节器组件(1)，其包括附接到主提升管(150)的6个独立可调阀门(149)。独立可调阀门由小电机驱动，以操作至打开、关闭或任何中间位置。由此可调节到EDP装备的冷却空气吸入口的竖直空间内区域的气流。该特征允许调节到一个或多个服务器的冷却空气量。竖直调节器组件(1)不限于6个调节器，确定地，调节器的最佳数量是期望效率水平的函数。更多个调节器(以更高制造成本)会导致环境的更高效率，该环境经受单独服务器的规则关闭或维护，或者给定架中的服务器具有功率消耗的宽分布。在这些情况下，具有更多数量的更小可调阀门的竖直调节器组件是期望的。相反，如果服务器架构造有相同的装备(存在的负载从顶到底是均匀的)，和/或服务器架在架宽基础上维持或经受关闭(比如完全冗余服务器场)，则可调阀门的数量可以减少至与单个电机操作的大的门一样少。在该示例例示中，6个可调门阀(140)是合理的最佳实践中值。
图14e示出具有门(2)的单个调节器阀区段(1)的简化表示，门分隔开以明其操作方法。狭槽(152)在垂直于所示管的长轴的主提升管中切割出。这些狭槽的尺寸和形状可以变化以匹配期望的气流需求。通过激励电机(153) 来执行阀操作，从而使螺钉(154)在螺母(155)中转动，螺母是门(2)的一部分。电机(153)通过一些合适方式固定到主提升管(150)。因此，当电机在一个方向上激励时，螺钉(154)在螺母(155)中的旋转导致门上下移动。该门通过滑动件(未示出)保持到位。由于门响应于电机动作而上下滑动，所以狭槽 (151,152)对准或失准，根据具体情况而定。因此，通过操作电机，通过电子器件可从完全关闭气流至完全打开气流中选择一位置。
图14f示出一对单个调节器阀区段(1.3)的简化表示，该单个调节器阀具有处于并排组装位置的门(2)，以阐明在打开和关闭位置的操作方法。左侧的调节器区段(1)示出当电机(153)转动一个方向时，门(2)定位成门(2)中的狭槽(151)基本上与主提升管(150)中的狭槽(152)对准，从而允许最大气流离开管道。右侧的调节器区段(2)示出当电机(153)转动另一个方向时，门(2)定位成门(2)中的狭槽(151)基本上不与主提升管(150)中的狭槽(不可见)对准，从而最小化离开管道的气流。
图15a表示图14a所示6个架的2个架的子集的横截面视图。图15a 所示横截面表示许多制造商架构造方式。该传统和被良好证实的布置用于有效地和牢固地容纳端用户电子数据处理(EDP)装备(141)。所关注的架部件是主框架壳柱(160)、水平轨道支撑件(161)、外皮板(162)、竖直装备安装轨道(163)、前门(140)和端用户EDP装备(141)。该视图不具有本发明的任何部件，但是有助于限定通过本发明要附接的零件。应注意，门铰接在右侧，铰链的细节未示出，这些从制造商至制造商而变化。代表性EDP装备显示为仅具有装备前侧，装备的后半部和架未示出。EDP装备的前侧是关注的，因为其是几乎所有现代EDP装备打开空气吸入口的一侧。
图15b表示图14b所示6个架的2个架的子集的横截面视图，并与图 15a所示两个架的横截面相同，除了添加了本发明的该例示的部件。该例示意在是对现有EDP装备架系统的重整。为了使其尽可能通用，将其安装到架在架中的在所有制造商之间标准的一个位置处最优地完成，尤其是竖直装备安装轨道(163)。其它NEMA轨道尺寸(高度、总宽、深度)不是通用标准化的。唯一标准尺寸是竖直安装支架之间的宽度。否则，为了适配于特定架或架族，可以使用许多附接方法。适配器支架(165)附接到竖直装备安装轨道(163)，并先前在图14d中表示的支撑竖直调节器组件(150)。通过竖直调节器组件(150)输送进EDP装备(141)前侧的空腔中的空气则被该装备的风扇中的建造抽吸进EDP装备(141)中。假设EDP装备的制造商测定了完整风扇的流率，使得其提供适当的冷却(如果足够的环境压力空气是可用的)。
一套空气流量检测器(166)示出，并安置成空气流量传感器的一端位于空腔内，一端经由门(170)中的小开口穿透门(140)。远侧右传感器仅在那儿，如果存在相邻架的话，如其可能的那样。空气流量传感器(166)能够检测流过它们的气流的方向(和可能量)的十分小的改变。如果空腔内的空气压力甚至稍微高于门(140)的另一侧的环境压力，则空气流量检测器(166)会检测，并将信号发送到电子器件，电子器件又稍微靠近竖直调节器组件(150) 上的相关阀的门。进入空腔的减少体积的空气则减少或停止气流通过空气流量检测器(166)。关键点是该传感器的双方向空气流量感测能力允许精确地检测零点(在架内部和外部平衡的压力)以控制冷却气流。调节气流的方法保证EDP装备(141)的吸入口处的环境压力与EDP装备(141)的排放侧的环境压力一致。该调节方法不会要求外部温度测量传感器，是独立的、简单的和强大的。如果必要的话，其可简单地制成冗余，为了更大的可靠性。如果关闭给定架中的单个部分或一套EDP装备，则压力会升高，因为EDP 装备的风扇关闭，调节器会自动地补偿。如果EDP装备具有使内部风扇加速或缓慢的内部温度传感器，则在吸入口处会实现得到的空气压力，并导致竖直调节器组件(150)补偿。
应注意，空气流量调节方法是新颖的，并可用在各种系统中，除了本文所述的本发明，具有许多冷却(或用于经由空气加热而不是冷却的加热空气)气流输送机构。其是调节冷却空气流量以安装在架中的冷却EDP装备的吸入口的十分有效的方式，因为呈现的该方法意在根据需要仅输送足够的空气到冷却空气吸入口。控制参数的性质保证输送的冷却空气量是充分的，并且不是过多。气流方向传感器的位置和操作可适配于其它冷却空气输入机构，例如常规提升地板，具有在架下方的一个或多个阻尼阀受控输入瓦，其定位成使冷却空气向上流到安装的EDP装备前侧(或者如果没有门，则向上流到架的前侧或者使冷却空气通过或甚至经由门中的风扇抽吸空气的门，这可由空气流量传感器控制，以保证它们仅抽吸进足够的冷却空气)。空气流量传感器位置可放置成保证离冷却空气输入瓦(例如，位于提升地板数据中心中，通常在架中安装得最高的EDP装备)最远的装备具有充分的冷却气流。这不会像呈现的本发明的例示那样有效，因为该例示可控制用于架中的每个EDP装备位置的冷却气流，但是其比许多依靠手动设定或温度测量的现有冷却气流系统更有效(更易于实施和控制)。一个或多个 CRAC单元的进入提升地板夹层(或用于等级数据中心的环境空气)的输出 (及因此冷却空气的空气压力和温度)还可从一套或一子集架中的一套气流方向传感器或一子集气流方向传感器控制。该方法允许用户选择倾向于具有热点的架(不管出于什么原因，比如安装的EDP装备类型、从CRAC单元的距离、从CRAC单元到架的气流路径等)，并使用它们作为CRAC单元输出的调节点。传感器和其它系统元件(阻尼器和CRAC单元等)之间的通信方法可如所述般完成。
图15c示出本发明的额外独特特征。门(140)已打开，EDP装备(141)正被移除。这通常从所示架的前侧完成。在该情况下，移除的EDP装备的上方和下方的EDP装备必须保留，并继续具有输送的冷却。本发明供给适当的空气，即使在门(140)打开时也如此。这是因为这样的事实，在打开门 (140)之前，EDP装备需要的正好相同量的空气被输送至EDP装备前侧中的空腔。因此，在空腔和环境之间的压差很小或没有压差。当门打开时，如果有任何冷空气污染，则会有一些压差，因为EDP装备会正好抽吸进在门打开之前竖直调节器组件输送的一样多的空气。由于门不再位于邻近空气流量传感器的位置，所以空气移动通过传感器的任何趋势会最小化，调节器会停留在与门打开之前它们所处的位置相同的位置。本发明的另一特征是，架之间的空间(尤其从相邻EDP装备的抽取路径的边缘到本地EDP装备的近边缘)几乎完全用于竖直调节器空气夹层的横截面。矩形横截面优化了可用空间的用途，并允许在其添加到原始架尺寸之后，系统的最小轮廓投射。
图16a是空气流量检测器的一个可能例示的示例表示。其由两个热敏电阻(170,172)以及基本上由管(173)围绕的电阻加热元件(171)构成，管以剖视示出以使部件可见，其中，要检测通过管的气流方向。在该示例中，空气显示为从左向右流过所述管。还示出示例电子伺服控制器(174)和门控制电机(153)。电机的控制由检测空气从装备空腔内部经由先前所述门向外部环境流动来完成。气流的实际检测由检测器通过测量两个热敏电阻(170, 172)之间的温差来完成。小的加热元件(171)放置在两个热敏电阻(170,172) 之间，并加热至稍微环境之上。如果空气如所示流动，穿过管跨过近侧热敏电阻(170)，然后跨过加热元件(171)，然后跨过远侧热敏电阻(172)，则近侧热敏电阻(171)会比远侧热敏电阻(172)更冷，这可通过电子伺服(174)检测到，一调节可发送至门控制电机(153)。该检测气流的方法可以十分敏感，因为仅轻微空气运动便足以扰乱两个热敏电阻的平衡。此外，因为两个热敏电阻还可用于检测平均局部空气温度，例如加热元件(171)周围和附近的管内空间的平均温度，伺服可调节加热元件(171)的温度，并使传感器中使用的电能最小。如果空气运动可以忽略，则加热元件(171)会加热管(173)中的局部空气。该加热通过平均化两个热敏电阻(170,172)的响应来检测到，当获得特定温度时，电子伺服(174)会减少到加热元件(171)的电流至仅维持该温度的水平。当空气流过管(173)时，会发生对两个热敏电阻(170,172)的平均温度的明显冷却，电子伺服(174)会增加到加热元件(171)的电流以对流动空气添加额外热量。这是有必要的，使得如果发生导致十分高空气流率的状况的话，足够热量添加到空气而使温差可明显检测到。
图16b表示空气流量传感器(166)的可能例示。
呈现的三个视图是侧视图、顶视图和端视图，主要部件是先前所述的热敏电阻(170,172)、加热元件(171)和管(173)。此外，示出外部保护安装管 (175)，其容纳气流管(173)、热敏电阻(170,172)和加热元件(171)。外部管允许内部部件与安装表面的电和机械隔离。另外，示出电部件安装板(175)和电连接引线(178)，它们连接到伺服电子器件。管(173)显示为具有肩部凸缘 (176)，其支撑垫圈(177)，垫圈与门组件中的开口匹配。
图16c是具有先前所述空气流量传感器(166)和门控制电机(153)的伺服控制电子器件(174)的一个可能例示的示意图。对于伺服电子器件，许多电子设计是可能，这仅是可能构造的一个示例。
热敏电阻1(170)、热敏电阻2(172)、R1和R2形成传统惠斯登电桥，共同实践中使用的构造。惠斯登电桥允许简单地区分每个热敏电阻的电阻。U1是仪器放大器，其基本上充当具有使用R-G的可编程增益的运算放大器。利用仪器放大器，与输入的输出偏移得以忽视，由R-G电阻器提供的增益控制是均匀的，而不管两个输入的共同模电压如何。
其还是电压增益放大器，从而十分低的电流与偏压惠斯登电桥的输入感测电阻器和热敏电阻相关联。
如果没有空气移动，则两个热敏电阻(170,172)的温度会相同，这些的电阻会相同。因此，输入+和-处的电压会相同，U1不会输出任何电压。Q2 和Q3、NPN/PNP推挽放大器不会驱动基底，它们会保持关闭，从而不会给调节器电机(153)发送功率。当空气在所示方向上运动时，热敏电阻1(170) 稍微冷却，其电阻上升。来自加热元件R3(171)的热量朝向热敏电阻2(172) 携带，保持热敏电阻2(172)比热敏电阻1(170)更暖，所以其维持其电阻。不平衡的电阻分为R1和R2，以在仪器放大器U1的+输入处导致比-输入处更低的电压。因此，u1的输出比常用电压更低，这打开Q3，从而给调节器电机(153)的输入供给电压。电机稍微转动一点，允许更少的空气进入供给传感器(166)的空腔，从而导致空气移动缓慢或停止通过传感器。
相反方向上的气流会导致惠斯登电桥中的相反效果，导致至U1的+输入相对于-输入是正的。这会导致U1的输出比常用电压更高，打开Q2，从而给调节器电机(153)发送正电压，在相反方向上转动电机。这会允许更多空气进入空腔，缓慢或停止气流跨过传感器(166)。
可观察到，当空气流率增加时，上游的热敏电阻会比下游的热敏电阻更快地冷却。该结果是更高放大程度，从而对电机的更快响应。该关系通常称为比例控制，并期望改进伺服操作。
应注意，由热敏电阻1和2以及电阻R1和2形成的惠斯登电桥要求经由R4位于桥顶部的电压源。因此，通过惠斯登电桥的所有电流通过 R4。这意味着热敏电阻的电阻的平行和会偏压R4。如果热敏电阻中的一个或两个的值改变，则它们会偏压电流，从而偏压R4处的电压。该改变的电压出现在第二仪器放大器U2的+输入处，并与到仪器放大器U2的输入处(-输入)的预设但是可调电压进行比较。该输入是由分配器R5、可变电阻1和 R6确定的参考值。因为热敏电阻1和2(170,172)的电阻的平行和响应于热敏电阻的平均温度升高，到U2的+输入处的电压也升高。该结果是U2的输出升高，并打开晶体管Q1，这又对R3加热元件电阻施加更多电流。该空间响应于感测的降低的温度而加热。相反的情况是真的，电路充当温度控制器，其具有基于可变电阻VR1的位置的设定点。
本发明的前述描述呈现用于描述和说明的目的。而且，该描述不意在限制本发明于本文公开的形式。因此，与上述教导相当的变型和修改以及相关领域的技能和知识位于本发明的范围内。上述实施例进一步意在解释实施本发明的已知最佳模式，并能够使其它本领域技术人员在这种或其它实施例中利用本发明，并具有通过本发明的特定应用或用途所需的许多修改。所附权利要求被认为包括现有技术在一定程度所允许的替代实施例。

Claims (11)

1.一种数据中心系统，包括：
装备支撑单元，用于安装电子装备，所述装备支撑单元包括一定数量的空间，用于支撑对应数量的电子装备；
模块化的基于空气的冷却组件，用于将冷却空气输送到所述装备支撑单元，所述冷却组件由互连的空气导管形成；
一个或多个驱动单元，用于驱动空气穿过所述冷却组件；以及
冷却单元，匹配于所述装备支撑单元，用于使所述装备支撑单元与所述冷却组件连接，其中，所述冷却单元包括各自限定夹层的一定数量的夹层壳体，以及延伸穿过所述夹层壳体的加压空气通道，其中所述夹层壳体匹配于所述装备支撑单元的所述空间，用于将冷却空气供应至所述电子装备，所述加压空气通道由将所述加压空气通道中的所述冷却空气与每个所述夹层分隔开的隔套限定，每个所述夹层壳体包括设置在所述空气通道与所述夹层之间的阀，用于将所述冷却空气选择性地供应至所述装备。
2.如权利要求1所述的数据中心系统，其中，每个所述夹层壳体均经由阀连接到所述加压空气通道。
3.如权利要求2所述的数据中心系统，其中，所述阀操作成根据电子装备的相关部分的需要来控制气流。
4.如权利要求2所述的数据中心系统，其中，所述加压空气通道连接到所述模块化的基于空气的冷却组件。
5.如权利要求2所述的数据中心系统，其中，所述夹层均是大致楔形的。
6.如权利要求1所述的数据中心系统，其中，所述装备支撑单元和所述冷却单元形成适配于连接到其它基本模块的基本模块。
7.如权利要求6所述的数据中心系统，其中，所述基本模块能够通过竖直堆叠、背对背连接件和并排连接件互连起来。
8.一种用于构造数据中心的方法，包括：
提供一定数量的基本模块，其中，每个基本模块包括装备支撑单元和冷却单元，所述装备支撑单元用于安装电子装备，所述冷却单元包括各自限定夹层的一定数量的夹层壳体，用于将冷却空气供应到所述电子装备；
其中，所述冷却单元包括形成延伸穿过所述夹层壳体的加压空气通道的空气管道，所述空气管道将所述冷却空气与每个所述夹层分隔开，每个所述夹层壳体包括设置在所述加压空气通道与每个所述夹层之间的孔口，该孔口连接用于将冷却空气选择性地供应至所述电子装备的阀；以及
互连所述基本模块以形成期望构造的数据中心。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述互连步骤包括通过竖直堆叠、背对背连接件和并排连接件互连所述模块。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述冷却单元均包括经由阀连接到加压空气通道的所述夹层，所述互连步骤包括竖直堆叠第一和第二基本模块，使得所述第一和第二基本模块的加压空气通道互连。
11.如权利要求8所述的方法，所述互连步骤包括以背对背构造互连第一和第二基本模块，其中，所述第一和第二基本模块的所述冷却单元具有互补形状。
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