CN101385408B

CN101385408B - 冷却系统和方法

Info

Publication number: CN101385408B
Application number: CN200780005892.2A
Authority: CN
Inventors: N·罗斯莫森; J·H·比恩; G·R·尤尔汉; S·D·布尔; V·R·隆; M·布郎; H·C·柯林斯; D·J·林格雷
Original assignee: Schneider Electric Ltd
Current assignee: Schneider Electric Ltd
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2027-01-16
Also published as: US20080198549A1; CN101385408A; US20090259343A1; US7365973B2; US20070165377A1; US9451731B2

Abstract

一种用于冷却被设计用于给众多的电子设备支架装上外壳的数据中心的系统，每一个设备支架都适于支撑至少一件电子设备并具有工业标准的宽度，该系统包括至少一个冷却支架，该冷却支架包括宽度大约为众多的设备支架中的每一个支架的宽度的二分之一的机架。系统进一步包括其他的与冷却系统相关的部件。进一步公开了冷却数据中心的方法。

Description

冷却系统和方法

技术领域

本发明的各个方面涉及包括用于给数据处理设备、网络设备和电信设备装上外壳的支架和壳体的数据中心，更为具体的是涉及用于冷却被所述支架和壳体装上外壳的设备的冷却系统和方法。

背景技术

用于给电子设备(例如，数据处理设备、网络设备和电信设备装)装上外壳的设备壳体或支架已经被运用了多年。所述的支架用于容纳和将设备排列在小的配线室以及设备室和大的数据中心中。在某些实施方案中，设备支架可以是开放式的配置形式和可以被装在支架的外壳中，尽管当谈到支架时可能会包括壳体。

若干年之后，大量不同的标准被研发用于促使设备制造商设计可以安装设备的支架，其可以安装在由不同的制造商所生产的标准支架上。一种标准的支架通常包括正面安装轨道，在其上安装有众多的电子设备单元，例如，服务器和CPU，这些电子设备是垂直堆栈和安装在支架中。一种可以效仿的工业标准化的支架的高度大约为6英尺到6.5英尺，宽度为大约24英寸，和深度大约为40英寸。这样的支架通常被称为“19英寸”的支架，正如电子工业协会EIA-310-D标准中所限定的那样。

19英寸的支架被广泛地运用在数据中心和其他的大型设备中。随着英特网的发展，数据中心容纳有好几百这样的支架并非罕见。而且，随着计算机设备的尺寸的不断减小，以及尤其是，计算机服务器和叶片，安装在一个支架上的大量的电子设备的情况越来越多，使得人们开始关注关于设备的充分制冷的问题。

由支架式安装设备所产生的热会对设备部件的性能、可靠性和使用寿命产生不利的影响。尤其是，被装在壳体中的支架式安装的设备可能会受到在操作期间的壳体的边界处形成的热聚集和热点的损害。由设备支架所产生的热量取决于操作期间的支架中的设备所需的电功率的数量。除此之外，电子设备的用户可能会根据他们的要求和新发展的需要来对支架式安装的部件进行增添、移除和重新排列。

以前，在某些配置中，数据中心通过计算机室的空调系统(CRAC)单元进行冷却，其通常是围绕在数据中心室的外围布置的牢固的通过管道输送的固定的单元。这些CRAC单元从单元的正面吸入空气和向上朝着数据中心室的天花板输出较冷的空气。在其他的实施方案中，CRAC单元从靠近数据中心室的天花板处吸入空气和在升高的地板之下释放较冷的空气以输送到设备支架的正面。一般来说，这样的CRAC单元吸入室温空气(大约72华氏度)和释放出冷空气(大约55华氏度)，其被吹入到数据中心室中和与设备支架上的和周围的室温空气进行混合。

支架式安装的设备通常通过沿着支架的正面或空气吸入一侧吸入空气，使空气流经其部件，和随后从支架的通风一侧或背面排出空气来进行自身的冷却。CRAC类型的空气调节系统的劣势在于冷空气会与室温空气进行混合，这是效率很低的。理想的是，使系统能够尽可能有效的工作，和尽可能少的利用能量和地面的空间，可能的最高温度的空气被吸入到CRAC单元中和由CRAC产生的输出空气会稍微低于室温。除此之外，由于不同数量和类型的支架式安装的部件和支架和壳体之间的不同配置的结果会导致对空气流动的要求可能会有相当大的改变。

对于大型的数据中心而言，其要求CRAC单元在数据中心室的中间或中心位置上或靠近中间或中心位置，到CRAC单元的冷冻剂的输送必须位于升高的地板中，由于考虑到风险以及管道系统的连接可能出现失效的情况，将冷冻剂的管道系统布置在数据中心的天花板上是不符合要求的。特别是，在传统的CRAC系统中，单元的管道系统需要相当数量的管道切割和人工焊接。泄漏是常见的，数据中心中泄漏出来的水或冷冻剂会导致设备支架中的设备存在被损害的风险。除此之外，潜在的地震会晃动管道并导致连接失效。鉴于至少以上原因，大部分的数据中心设计人员和操作人员不愿意考虑使用悬挂式的管道系统来冷却数据中心。

发明内容

本发明的第一方面涉及的是一种用于冷却数据中心的系统，所述数据中心具有被设计用于容纳众多的电子设备支架的空间体积，以及每一个设备支架适用于支撑至少一件电子设备和具有工业标准的宽度。系统包括至少一个冷却支架，该冷却支架包括具有宽度大约为众多的设备支架中的每一个支架的宽度的二分之一的机架。系统进一步包括由机架所支撑的冷却系统部件。

系统的各个实施方案可以进一步包括分配盒，该分配盒适用于将冷却的冷冻剂输送到至少一个冷却支架上和适用于接收从至少一个冷却支架上返回的被加热的冷冻剂。系统可以进一步包括一种流体连通系统，其适用于将至少一个冷却支架连接到分配盒上。在一个实施方案中，流体连通系统包括柔性软管和用于支撑柔性软管的支撑部件。柔性软管包括至少一个柔性管长度，其具有适于与至少一个冷却支架相匹配的第一联结器和适于与分配盒相匹配的第二联结器。系统可以进一步包括控制器，用于控制至少一个冷却支架和分配盒的操作。冷却系统的部件可以包括安装在至少一个冷却支架的机架上的热交换器，至少一个冷却支架被配置用于吸入暖空气通过热交换器来以冷却暖空气。控制阀是可操作地连接到控制器上的，以用于控制在至少一个冷却支架上的冷冻剂的流动。除此之外，监视器是可操作地连接到控制器上的，以用于测量空间体积中的环境条件。如此排列以致控制器被配置用于在空间体积的环境条件的基础上控制冷却系统部件的操作。在一个实施方案中，控制器可以布置在至少一个冷却支架之内。所述的至少一个冷却支架可以是众多的冷却支架。分配盒可以被配置用于将冷却的冷冻剂输送到众多的冷却支架上和配置用于接收从众多的冷却支架上返回的被加热的冷冻剂，控制器用于控制众多的冷却支架和分配盒的操作。在又一个实施方案中，控制器是提供给众多的冷却支架之一的主控制器。在另一个实施方案中，控制器是可操作地连接到至少一个冷却支架上的，其中控制器被配置用于确定至少一个冷却支架的冷却能力。至少一个冷却支架的机架可以包括连接到机架上的脚轮，用于使机架能够沿着一般的水平表面滚动。

本发明的第二方面涉及的是一种冷却数据中心的方法。该方法包括将众多的设备支架排列成行，每一个设备支架都适用于支撑至少一件电子设备和都具有工业标准的宽度。该方法进一步包括在众多的设备支架的两个设备支架之间布置冷却支架。冷却支架包括适用于支撑冷却系统的部件的机架，机架具有的宽度大约为众多的设备支架的其中之一的宽度的二分之一。该方法进一步包括将冷冻剂输送到冷却支架上。

方法的实施方案可以进一步包括控制输送到冷却支架上的冷冻剂的流动。方法也可以包括监视数据中心中的环境条件，和监视冷却支架的冷却能力。众多的设备支架中的排可以被排列以在众多的设备支架的前面形成冷通道，和在众多的设备支架的背面形成热通道。方法也可以包括从热通道中吸入空气到冷却支架上，冷却吸入的热空气，和将被冷却的空气排出到冷通道中。在一个实施方案中，方法可以进一步包括直接从设备支架上吸入空气到冷通道中。众多的冷却支架可以布置在数据中心中。方法可以进一步包括控制众多的冷却支架的操作。而且，方法还可以包括监视数据中心中的环境条件，和在数据中心的环境条件的基础上有选择地控制众多的支架中的每一个支架的操作。

本发明的第三方面涉及的是一种用于冷却适用于支撑至少一件电子设备的电子设备支架的系统，该设备支架包括具有正面、背面、两个侧面、底面和顶面的机架，设备支架的机架具有工业标准的宽度。系统包括具有正面、背面、两个侧面、底面和顶面的机架的冷却支架，冷却支架的机架具有的宽度大约为设备支架的宽度的二分之一。冷却支架被配置和排列以一种布置方式贴近设备支架定位，所述的布置方式是指冷却支架的一侧靠近设备支架的一侧，和设备支架和冷却支架的正面和背面实质上位于相同的平面内。系统进一步包括由冷却支架的机架所支撑的冷却系统部件，和固定到设备支架和冷却支架的背面上的背面腔室。背面腔室适用于将空气隔离在设备支架的内部，以致冷却支架能冷却空气。

系统的实施方案进一步包括固定到设备支架和冷却支架的正面上的正面腔室。在一个实施方案中，冷却系统的部件适于将暖空气通过背面腔室从设备支架的背面吸入到冷却支架的背面，和冷却系统的部件进一步适用于将输送到冷却支架的背面的暖空气进行冷却，并将冷却的空气输送到冷却支架的正面和输送到设备支架的正面。系统可以进一步包括分配盒，该分配盒适用于将冷却的冷冻剂输送到冷却支架上和适用于接收从冷却支架上返回的被加热的冷冻剂。除此之外，系统可以进一步包括一种流体连通系统，其适用于将冷却支架连接到分配盒上。在其他的实施方案中，流体连通系统包括柔性软管，其中柔性软管包括至少一个柔性管长度，其具有适于与至少一个冷却支架相匹配的第一联结器和适于与分配盒相匹配的第二联结器。流体连通系统可以进一步包括用于支撑柔性软管的支撑部件。控制器，其可操作地连接到冷却支架上以控制冷却支架的操作。冷却系统的部件可以包括安装在冷却支架的机架上的热交换器，冷却支架被配置用于吸入暖空气通过热交换器以在控制器的方向之下冷却暖空气。控制阀可操作地连接到控制器上，以用于将冷冻剂的流动控制在至少一个冷却支架上。除此之外，监视器可操作地连接到控制器上，以用于测量空间体积中的环境条件。如此排列以致控制器被配置用于在空间体积的环境条件的基础上控制冷却系统的部件的操作。在一个实施方案中，控制器可以布置在至少一个冷却支架之内。至少一个冷却支架可以是众多的冷却支架。分配盒可以被配置用于将冷却的冷冻剂输送到众多的冷却支架上和配置用于接收从众多的冷却支架上返回的被加热的冷冻剂，控制器用于控制众多的冷却支架和分配盒的操作。在又一个实施方案中，控制器是提供给众多的冷却支架之一的主控制器。在另一个实施方案中，控制器可操作地连接到至少一个冷却支架上，其中控制器被配置用于确定至少一个冷却支架的冷却能力。至少一个冷却支架的机架可以包括连接到机架上的脚轮，用于使机架能够沿着一般的水平表面滚动。

本发明的第四个方面涉及的是一种用于冷却适用于支撑至少一件电子设备的电子设备支架的方法，设备支架包括具有正面、背面、两个侧面、底面和顶面的机架，设备支架的机架具有工业标准的宽度。方法包括将冷却支架贴近设备支架定位，冷却支架包括具有正面、背面、两个侧面、底面和顶面的机架，冷却支架的机架支撑冷却系统的部件，而且其具有的宽度大约为设备支架的宽度的二分之一。冷却支架被配置和排列以一种方式贴近设备支架定位，所述的方式是指冷却支架的一侧靠近设备支架的一侧，和设备支架和冷却支架的正面和背面实质上位于相同的平面内。方法进一步包括将背面腔室固定到设备支架和冷却支架的背面上，并将冷冻剂输送到冷却支架上。正面和背面腔室适于将空气隔离在设备支架中，以致冷却支架能冷却空气。

方法的实施方案可以包括将正面腔室固定到设备支架和冷却支架的正面上。方法也可以包括控制输送到冷却支架上的冷冻剂的流动和/或监视设备支架中的空气的温度。

本发明的第五方面可能涉及的是一种用于冷却具有设计用于给众多的电子设备支架装上外壳的空间体积的数据中心的系统，每一个设备支架被排列成排和具有适于支撑至少一件电子设备的机架。系统包括众多的冷却支架，每一个冷却支架都包括机架和由机架所支撑的冷却系统部件。系统进一步包括与众多的支架上的冷却系统部件连接的流体连通系统。流体连通系统被配置用于提供冷却的冷冻剂和从每一个冷却支架的冷却系统部件中排出被加热的冷冻剂。系统也包括至少一个控制器，该控制器与众多冷却支架上的每一个冷却支架相连接以控制每一个冷却支架的操作。众多的冷却支架和流体连通系统被配置为模块组件，以允许将冷却支架布置在数据中心的空间体积内的设备支架的排的不同位置上。

系统的实施方案可以进一步包括分配盒，该分配盒适用于输送冷却的冷冻剂和适用于接收从众多的冷却支架中的每一个支架上返回的被加热的冷冻剂，流体连通系统包括柔性软管。对众多的冷却支架中的每一个支架来说，柔性软管可以包括至少一个柔性管长度，其具有适于与冷却支架相匹配的第一联结器和适于与分配盒相匹配的第二联结器。流体连通系统进一步包括用于支撑柔性软管的支撑部件。冷却系统部件可以包括安装在众多的冷却支架中的每一个支架的机架上的热交换器，众多的冷却支架中的每一个支架都被配置用于吸入暖空气通过热交换器来冷却暖空气。在一个实施方案中，系统进一步包括可操作地连接到控制器上的控制阀，其用于控制在至少一个冷却支架上的冷冻剂的流动。系统可以进一步包括可操作地连接到控制器上的监视器，其用于测量空间体积中的环境条件。控制器可以被配置用于确定每一个冷却支架的冷却能力和将该能力显示在监视器上。控制器可以布置在众多的冷却支架的其中之一上，其中控制器是提供给众多的冷却支架之一的主控制器。众多的冷却支架中的每一个支架的机架都可以包括连接到机架上的脚轮，用于使机架能够沿着一般的水平表面滚动。

本发明的第六个方面涉及的是一种用于冷却具有设计用于给众多的电子设备支架装上外壳的空间体积的数据中心的工具包，每一个设备支架都适于支撑至少一件电子设备。工具包包括至少一个具有机架的冷却支架，和具有安装在至少一个冷却支架上的机架中的热交换器的冷却系统。工具包进一步包括流体连通系统，该流体连通系统包括柔性软管，用于连接到至少一个冷却支架的热交换器上。

工具包的实施方案可以进一步包括至少一个分配盒，该分配盒适用于将冷却的冷冻剂输送到柔性软管中，其中柔性软管包括至少一个柔性管长度，其具有适于与至少一个冷却支架相匹配的第一联结器和适于与分配盒相匹配的第二联结器。工具包也可以包括控制器，该控制器用于控制冷冻剂从至少一个分配盒到至少一个冷却支架上的流动，和包括可操作地连接到控制器上以控制冷冻剂的流动的控制阀。工具包还可以包括可操作地连接到控制器上的监视器，其用于测量空间体积中的环境条件。至少一个支撑部件可以用于支撑数据中心中的柔性软管。至少一个冷却支架的机架可以包括连接到机架上的脚轮，用于使机架能够沿着一般的水平表面滚动。在一个实施方案中，至少一个冷却支架具有的宽度大约为设备支架的的宽度的二分之一。可以提供至少一个风扇，其中至少一个风扇适于可释放地固定在至少一个冷却支架的机架上和被配置用于吸入暖的空气通过热交换器来冷却暖空气。

本发明的第七个方面涉及的是一种方法，该方法包括：为数据中心设计冷却系统；选择冷却系统的部件，包括冷却支架，柔性软管，和将柔性软管连接到冷却支架上的联结器；以及将冷却系统的部件打包装箱。

方法的实施方案可以包括运输冷却系统的被打包装箱的部件和/或安装冷却系统。在一个实施方案中，选择冷却系统的部件的步骤进一步包括选择适于分配冷冻剂的分配盒的步骤，选择控制器以控制冷冻剂从分配盒到至少一个冷却支架上的流动，和/或选择用于支撑数据中心中的柔性软管的支撑部件。

本发明的第八个方面涉及的是一种用于向冷却单元提供冷冻剂和从冷却单元中排出冷冻剂的流体连通系统。该流体连通系统包括柔性软管和众多的支撑部件。每一个支撑部件被配置用于固定到支撑结构上和用于可释放地固定到柔性软管上。每一个支撑部件都包括第一端口和相匹配的第二端口，第一端口和第二端口被配置用于与布置于其中的柔性软管彼此固定。

流体连通系统的各个实施方案包括配置每一个支撑部件，以用于固定柔性软管的两个长度。每一个支撑部件的第一和第二端口中的每一个可以具有两个边缘，第一端口的边缘适于与第二端口的边缘相匹配和适于将第一端口固定到第二端口的边缘上。每一个支撑部件的每一个第一和第二端口的每一个边缘可以具有逆向旋转的轮毂和轮毂塞孔。这样的布置使得边缘的轮毂适于容纳在相匹配端口的边缘的轮毂塞孔中。每一个支撑部件都适于可释放地固定到另一个支撑部件上。第一和第二端口中的每一个都具有表面和表面上所提供的相互连接。如此排列以致第一端口的相互连接是可释放地插入到第二端口上的相匹配的相互连接上，以将支撑部件附着到另一个支撑部件上。相互连接可以被配置作为楔形榫头附件和楔形榫头的塞孔的其中之一，以及每一个支撑部件可以被配置用于固定到支撑杆上。流体连通系统可以进一步包括分配盒，该分配盒适于输送冷却的冷冻剂和适于接收从柔性软管中返回的被加热的冷冻剂。柔性软管可以包括聚乙烯的内层、铝制的中心层和聚乙烯的外层。绝缘层也可以适用在柔性软管中。

本发明的第九方面涉及的是一种安装包括冷却单元和适于将冷却的冷冻剂输送到冷却单元中的来源的这类冷却系统的流体连通系统的方法。该方法包括提供包括具有两个对应端口的柔性软管的长度的流体连通系统，和提供众多的用于支撑柔性软管的支撑部件；将柔性软管的长度的一端连接到来源上；将柔性软管的长度的另一端连接到冷却单元中；可释放地将众多的支撑部件连接到柔性软管的长度上；以及将支撑部件附着到结构上。

本方法的各个实施方案可以进一步包括将绝缘层应用到柔性软管的长度上。在一个实施方案中，对于每一个支撑部件来说，可释放地将众多的支撑部件连接到柔性软管的长度上的步骤包括将支撑部件第一和第二匹配的端口固定到柔性软管上。支撑部件第一和第二匹配的端口固定到柔性软管上的步骤可以进一步包括使用至少一条拉链带将第一和第二端口结合在一起，或者可以包括使用至少一个螺钉紧固件将端口拧在一起。在另一个实施方案中，流体连通系统可以包括具有两个对应端口的柔性软管的长度和足以将冷却单元连接到来源上的延伸的长度。

附图说明

随附的附图并不是严格按照比例绘制的。在附图中，每一附图中用于解释说明的每一个相同或几乎相同的部件都用相同的数字表示。出于清楚的目的，在每一附图中并不是每一个部件都被标识。在以下附图中：

附图1是结合了本发明的实施方案的冷却系统的数据中心的一部分的透视图；

附图1A是设备支架的透视图；

附图1B是本发明的实施方案中的分配盒的透视图；

附图1C是本发明的实施方案中的冷却支架的透视图；

附图2是数据中心的冷却系统的示意性的视图；

附图3是冷却支架的侧面正视图，其中侧面板的重要部分被移除以显示出冷却支架的内部；

附图4是冷却支架的示意性的视图；

附图5是由冷却系统所监视的用以确定冷却能力的环境参数的流程图；

附图6是冷却支架的显示器部分的正面；

附图7是合并了附图6中的显示器单元的显示器组件的拆开的透视图；

附图8是本发明的实施方案的两个支撑部件的透视图，支撑部件被固定到数据中心的结构部件上和用于支撑柔性软管。

附图9是附图8中所示的支撑部件的其中之一的透视图；

附图10是被可释放地固定到另一个支撑部件上的支撑部件的透视图；

附图11是附图10所示的支撑部件的正视图，其中支撑部件可释放地固定到另一个支撑部件上；

附图12是本发明的实施方案的夹具的透视图；

附图13是本发明的实施方案的另一个夹具的透视图；

附图14是本发明的另一个实施方案的冷却系统的透视图；以及

附图15是附图10所示的冷却系统的拆开的透视图。

具体实施方式

本发明并没有将其应用限于在以下描述或用于举例说明的附图中所描述的部件的排列和结构的细节中。本发明可以具有其他的实施方案和可以通过不同的方式进行实践和实现。同样地，本文中所使用的术语和措辞只是出于描述的目的而不应该被认为是限制。术语“包括”、“具有”、“含有”、“包含”、“涉及”以及上述术语的结合使用是指包括或包含其后所列出的项目和等同物以及额外的项目。

本发明的至少一个实施方案涉及的是模块组件式的冷却系统，该系统可以选择地进行配置以用于冷却安装在设备壳体或数据中心的支架上的电子设备。本文中所使用的术语“壳体”、“支架”是用于描述设计用于支撑电子设备的装置。所述的冷却系统可以采用一种或更多的冷却支架，或根据需要基础来提供数据中心内的局部制冷。特别的是，众多的冷却支架可以散布在设备支架的排中以更有效的对数据中心进行冷却。由电子设备所产生的暖空气的循环路径被极大减少，从而几乎消除了数据中心中的冷却空气与热空气之间的混合。

数据中心是典型的大房间，在某些情况下，设计用于放置在数据中心中成排排列的好几百个电子设备支架。设备支架的各排被以冷通道和热通道的方式进行排列。冷通道提供通向通常可以接近电子设备的壳体的正面的路径。热通道提供通向设备支架的背面的路径。如果要求发生变化，设备之间的数量可以增加或减少，这取决于数据中心的功能要求。本发明的至少一个实施方案是模块式的和可以升级的，而且可以采用设计用于满足上述变化需要的工具包的形式。同样地，尽管相对大的数据中心在上文中是出于使用所述的冷却系统而被讨论的，本发明的系统可以升级，也可以以较小的规模在较小的房间中使用。

在一个实施方案中，冷却系统可以包括众多的冷却支架，每一个冷却支架具有适于支撑冷却系统的部件的机架。举例来说，冷却系统的部件可以包括热交换器，该热交换器与分配盒连接以将冷冻剂输送到热交换器中和将被加热的冷冻剂从热交换器中返回。可以采用多个风扇来将热交换器中的空气移除。冷却支架可以布置在设备支架的排中和被配置用于通过热通道吸入数据中心中的热空气，例如，将空气冷却到稍微低于环境温度的温度。所述配置消除了将热空气与室温空气混合以获得暖的混合空气的低效率。所述配置也减少了由数据中心的空调系统所提供的潜在制冷，从而减少了对加湿的要求。

在某些实施方案中，冷却支架可以具有标准的19英寸的设备支架的宽度的二分之一，例如，宽度为12英寸，和可以是模块组件，以致不具有特殊的加热和冷却培训和专业知识的数据中心的雇员只需几分钟的时间就能把冷却支架插入到设备支架的排中。冷却支架的部件和整个冷却系统可以以工具包的形式来提供，以致安装冷却系统的工人不需要专门的工具。冷却系统的模块式的特征允许用户优化每一个冷却支架的位置，由于每一个冷却支架都具有感应和显示系统的冷却能力、流动速度、冷冻剂和空气吸入和排出的温度以及压力差的能力。因此，冷却系统可以被采用和重新布置以将效率最大化和在数据中心中使用。

现在参考附图，尤其是附图1，其中显示的是典型的数据中心的一部分，通常用数字10表示。正如附图所示，数据中心10包括由地面12、墙壁(每一面墙壁都用14表示)和天花板16所限定的房间。数据中心10被设计用于放置众多的设备支架，每一个设备支架都用18表示。在一个实施方案中，每一个支架18可以根据2004年11月17日提交的名称为EQUIPMENTENCLOSURE KIT AND ASSEMBLY METHID的美国第10/990,927号专利申请中公开的教导进行配置，该发明由本发明的代理人所拥有并且通过引证被并入本文。更进一步说，尽管附图1中没有特别地显示，设备支架18之间的布线可以通过使用埋在屋顶中的电线分布槽来实现，正如第6,967,283号美国申请中所公开的支架一样，其通过引证被并入本文而且已转让给本发明的代理人。

特别的是，参考附图1A，其中的设备支架18包括适于支撑电子部件(例如，数据处理设备、网络设备和电信设备)的框架或机架20。机架包括正面22、背面24和侧面26、28、底面30和顶面32。每一个支架18的正面22包括可以通向设备支架的内部的正门34。锁36可以防止进入到设备支架18的内部和由支架所容纳的设备的内部。设备支架18的侧面26，28可以包括至少一块面板38，该面板被配置用于覆盖侧面以关闭支架的内部区域。尽管附图1没有举例说明，设备支架18的背面24上也可以包括至少一块面板或后门，以从支架的背面通向设备支架的内部。在某些实施方案中，侧面面板和背面面板，以及正门和后门都可由穿孔的金属片材料制成，举例来说，以允许空气从中流入和流出设备支架的内部区域。在其他方面，面板可以由固体材料制成。

设备支架18在结构上是模块式的并被配置用于可以从位置上(例如，在数据中心的排中)卷入或卷出。脚轮40被固定到每一个设备支架的底部，以允许支架能够沿着地面或数据中心滚动。一旦确定位置，校准轮42被固定以安全地将设备支架18放置在排中的位置上。设备支架18中采用的脚轮40和校准轮42的实施例的细节在美国第10/990,927号专利申请中有公开。

一旦位于位置上，电子设备可以被布置在设备支架18的内部区域中。举例来说，设备可以放置在设备支架18的内部区域中的架子上。尽管附图1没有举例说明，提供电能和数据交换的电线可以通过设备支架18的顶面来提供，或者通过位于设备支架的顶面32上的在其上具有开口的封盖(或者是第6,967,283号美国申请中公开的“屋顶”)来提供，或通过设备支架的敞开顶面来提供。在这一实施方案中，电线可以沿着支架的顶部排成一行或者由上文中所提到的电线分布槽来提供。在另一个实施方案中，电线可以被布置在升高地面中和通过设备支架18的底面连接到电子设备上。在两种配置中，电能和通信电线被提供到设备支架18上。

正如上文中的讨论，继续参考附图1，数据中心10被典型地与设备支架排一并配置，这样以来冷空气被从冷通道C吸入到支架中和暖的或热的空气从支架中排出到热通道H中。仅仅是出于解释说明的目的，附图1中设备支架18被安排为两排，设备支架的正面22在从附图1的向前方向上看位于前排，设备支架的背面24在从附图1的向后方向上看是位于向后的方向上的后排。然而，正如上文所述，在典型的数据中心中，有众多的设备支架18的排，其中这些排可以被排列为设备支架的正面并面对另一支架以限定冷通道和设备支架的背面并面对另一支架以限定热通道。

为了解决数据中心10中的热聚集和热点问题，以及解决数据中心中通常形成的气候控制问题，一个实施方案提供了一种模块式冷却系统。正如附图1所示，冷却系统包括布置在数据中心10中的众多的冷却支架，每一个都用50表示。如图所示，根据这样的排列，冷却支架50对于每两个设备支架18被提供在数据中心10中。然而，在受益于本公开的基础上，本领域内的普通技术人员都理解，可以在数据中心10中提供更多或更少的冷却支架50，这取决于数据中心中的环境条件。在另一些实施方案中，冷却支架的集中和位置可以基于数据中心中的最热的支架的位置进行调整，或基于由数中心的信息管理系统所获得和分析的信息来进行调整。

数据中心10优选具有冷冻剂介质的输入口52和冷冻剂介质的输出口54，其适于从适当的来源(例如，冷却器单元，其将在下文中进行讨论)输送和返回冷冻剂介质(例如，水、乙二醇溶液或液态的冷冻剂，例如，R134A和R410A冷冻剂)。特别的是，冷冻剂介质的输入口52适于输送冷冻的或冷却的冷冻剂到数据中心10中，但是冷冻剂介质的输出口54适于从数据中心10中排出被加热的冷冻剂。输入口52和输出口54通过一般由56所表示的歧管或分配盒来流体连通。参考附图1B，分配盒56包括在数据中心10中定位的壳体58。冷冻剂介质的输入口52和输出口54和分配盒56的配置将在下文中结合附图2进行说明。如图所示，壳体58可以配置为类似与设备支架18的结构。分配盒56被设计用于分配冷却的冷冻剂和接收来自每一个冷却支架50中的被加热的冷冻剂。在某些实施方案中，分配盒56可以方便地在数据中心10中定位，和在另一个实施方案中，分配盒56可以在数据中心10之外定位。为了方便分配盒的定位，分配盒56的壳体58可以具有类似于设备支架18中的脚轮40和校准轮42的脚轮60和校准轮62。附图1举例说明了靠近数据中心10的设备支架18和冷却支架50定位的分配盒56。

可以看到，在某些实施方案中，分配盒被固定在数据中心10中。举例来说，分配盒可以附着在数据中心10的内部或外部的壁14或其他的表面上(例如，天花板16)。可以移动的分配盒56能够使本发明的冷却系统更好的适应各种不同形状和大小的房间以及制冷要求发生变化的房间。除此之外，人们注意到在大型的数据房间内，可以使用不止一个分配盒56来满足多个冷却支架，例如，在要求充足制冷的环境中。

分配盒56被连接到众多的柔性软管或管道系统中，每一个都用64表示，每一个冷却支架50具有两个柔性软管64。柔性软管64能够弯曲和操作以适应数据中心10的结构。典型的是，柔性软管64必须是足够柔软的，以致能够适应数据中心10的壁14和天花板16。如图所示，适当的联结器，用66表示，将柔性软管64的末端连接到分配盒56中和连接到各自的支架50上。每一个柔性软管64都具有用于将每一个管道连接到分配盒56中卷曲的终端，和冷却支架50以公知的方式通过联结器66将柔性软管的终端固定在适当的位置上。在一个实施方案中，联结器可以是明尼苏达州的苹果谷的Wirsbo公司售出的任何一款联结器。连接器和联结器都通过NPT在线的连接器被连接到分配盒56上，和通过挤压或卷曲连接的方式连接到柔性软管64上。可以使用特殊的工具来实现所述的连接。

正如上文中所提到的，柔性软管64可以在数据中心的房间的设计规划的基础上被预先切割为特定的长度。其他的方面，柔性软管64可以现场切割为特定的长度。支撑部件，例如，支撑部件68，以及夹具，例如，提供90°夹具70和45°夹具72，以用于固定柔性软管64。如图所示，支撑部件68被配置用于支撑天花板和上的柔性软管，和90°夹具70和45°夹具72(附图1中没有显示，但附图13中有举例说明)可以用于将柔性软管64连接到数据中心10的壁上，或者任何其他的适当结构上。支撑部件68被设计用于将每一个冷却支架50的输入和输出的柔性软管64连接到另一个上以形成统一和整洁的布置。支撑部件68也可以适用在柔性软管64的沿着天花板的大型的直的部分上。

正如附图2所示，分配盒56与热交换器74流体连通，就是所公知的冷却器单元。在一个实施方案中，热交换器74位于数据中心10的外部。特别的是，与附图1所示的冷冻剂介质的输出口54流体连通的线76(在附图1中对应的是输出口54)被用于将被加热的流体输送到泵78中，其依次将被加热的流体输送到热交换器74中。阀门80布置在线76和泵78之间。被加热的冷冻剂在热交换器74中被冷却，和经过冷却的冷冻剂由其他的阀门84通过线82(在附图1中对应的是输入口52)经由泵78返回到分配盒56中。线76，82中的阀门80，84用于控制分配盒56和热交换器74之间的流体流动。在一个实施方案中，热交换器74使用提供经过冷却的水(例如，接近45华氏度的水)与冷却系统所提供的冷冻剂进行热接触。

分配盒56可以被设计用于提供冷冻剂和接收从任何数量的冷却支架50返回的冷冻剂。举例来说，附图2举例说明的是分配盒56将冷冻剂分配到12个冷却支架50中。如图所示，流体连通系统可以用于将分配盒56中每一个个别的输入口和输出口连接到它们各自的冷却支架50上。分配盒56包括控制阀门86，以用于控制和监视冷却的冷冻剂到特定的冷却支架50上的流动。同样地，分配盒56还包括除此之外一个控制阀门88，以用于控制和监视从冷却支架50上返回的被加热的冷冻剂的流动。特别的是，对于每一个冷却支架而言，控制阀门86，88被配置用于独立地控制冷却的冷冻剂的输送和接收来自冷却支架的暖的冷冻剂。这种配置可以使用众多控制阀门的操作来获得上文中所描述的功能。

如图所示，每一个冷却支架具有两个柔性软管64，一个柔性软管用于输送冷却的冷冻剂到各个冷却支架上和除此之外一个用于排出来自各个冷却支架上被加热的冷冻剂。在一个实施方案中，冷却系统中的流体连通系统包括柔性软管64，正如上文中的讨论，该柔性软管64可以是预定长度的。柔性软管可以是由适当的聚合体制成的，或者任何其他类似的柔性材料制成。在一个实施方案中，柔性软管可以从D1251000部分明尼苏达州的苹果谷的Wirsbo公司订购。在某些实施方案中，柔性软管的直径大约是1英寸，并包括聚乙烯的内层、铝制的中心层和聚乙烯的外层。在其他的实施方案中，绝缘层也可以适用在柔性软管64中。绝缘层可以由任何适当的设计用于绝缘和保护柔性软管的材料制成。例如，厚度为二分之一英寸的EPDM泡沫。在一个实施方案中，柔性软管可以被插入到绝缘层的环面内。

控制器90可以用于控制冷却系统的操作，特别的是，在某些实施方案中，用于控制冷却支架和/或分配盒56的操作。对于分配盒56而言，可以配置也可以不被配置控制器用于控制其操作。当没有与控制器连接时，分配盒在冷却支架的下方进行操作。在一个实施方案中，控制器90可以是冷却系统的专用单元。在除此之外一个实施方案中，控制器90可以作为合并的数据中心控制和监视系统的一部分。在又一个实施方案中，每一个冷却支架50可以通过冷却支架中的控制器90a独立操作，其中的冷却支架与除此之外的冷却支架的控制器90a是连接在一起的。对于特定的实施方案(即，每一个冷却支架被配置用于通过控制器90a独立进行操作，每一个控制器90a可以包含Philips XA 1 6位微处理器)。尽管有特定的配置，控制器被设计用于控制数据中心10中的冷却支架50的独立操作。因此，在此的“控制器”或“控制器单元”可以指向控制器90和/或控制器单元90a。

举例来说，控制器可以被配置用于识别位于数据中心中的特定的用于冷却空气的冷却支架失效或故障，并被配置用于提高冷却支架或位于失效的冷却支架附近的冷却支架的冷却能力。在其他的实施方案中，一个冷却支架可以用作主要的或是重要的单元，已经其他的冷却支架可以用作辅助单元，它们主要的单元的控制下进行操作。在所述的实施方案中，主要的冷却支架可以通过数据中心的操作人员进行操作以控制整个冷却系统。举例来说，控制器可以被配置用于接收来自设备支架的信息以确定被每一个设备支架所消耗的功率。借助这一信息，在被设备支架所消耗的能量的基础上，控制器可以被配置用于提高冷却系统中的某些冷却支架的冷却能力。

继续参考附图1，以及参考附图1C，每一个冷却支架50都包括机架92，机架92被配置成与设备支架18中的机架12类似。与设备支架18和分配盒56相同的是，机架92也是具有正面94、背面96、两个侧面98，100、底面102和顶面104的矩形结构，其通过垂直和水平的支撑部件的框架结构所限定。正如下文中将要详细进行描述的那样，冷却支架50被配置适应冷却设备和可以仅在使用手工工具的条件下进行方便的拆卸和分解以运输或储藏。

正如附图1所示，在一个实施方案中，冷却支架50的机架92的宽度为接近设备支架18的宽度的二分之一。如前所述，典型的19英寸的支架具有的宽度为接近24英寸。因此，冷却支架50的机架92的宽度接近12英寸。这一尺寸能够使人们将数据中心10配置安装到冷却支架50或设备支架18之间的众多的冷却支架50中，同时能够保持若干排之间的相同的空间。较窄的宽度只占据了较少的空间，而且与模块组件和能够移动的冷却支架进行连接，以使冷却支架方便地以容易升级的方式放置在两个设备支架之间。

参考附图1C，冷却支架50的机架92的正面94包括适于固定到框架上的正面面板106。正面面板106可以使数据中心10的操作人员接触到冷却支架50的内部区域。冷却支架50可以包括侧面面板100，该侧面面板100附着到机架92的框架上以覆盖冷却支架的侧面98，100。然而，由于冷却支架50通常在两个设备支架18之间定位，所以其中所包含的侧面面板108是不需要的。同样地，机架92可以进一步包括后背面板(没有显示)以覆盖冷却支架50的背面96。在一个实施方案中，正面、侧面和背面面板被适当的固定(例如，通过适当的螺钉紧固件)到冷却支架50的框架上。在另一个实施方案中，可以手动操纵的紧固件(例如，翼形螺钉或直角转弯的紧固件)可以用于将面板附着到框架上。正如附图3所示，冷却支架50的机架92形成一个空间，在其中冷却支架的内部区域允许冷却系统的部件被布置在冷却支架上。在某些实施方案中，正面面板106可以是铰接附着到冷却支架50的机架92的框架上的门。这样的冷却系统的部件和配置将会得到更为详细的描述，正如以下的冷却系统的描述那样。

冷却支架50是模块式的结构和被配置为可以卷入和卷出位置，例如，两个设备支架18之间的数据中心10的一排上。脚轮110安装到冷却支架50的机架92的底部以使得冷却支架可以沿着数据中心10的地面滚动。一旦定位，校准轮112可以被固定以将冷却支架50放置在排中的适当位置上。与设备支架18和分配盒56，脚轮110和校准轮112，以及它们所附着到的冷却支架的机架92，都在美国第10/990,927号专利申请中有公开。在除此之外一个实施方案中，冷却支架的机架可以由吊环螺栓制成，以使起重机或一些其他的举重装置能够将冷却支架举起和放置在数据中心中。

在一个实施方案中，这样的排列能使设备支架18和冷却支架50的正面22，92靠近冷通道，和支架的背面24，96靠近热通道。冷却支架50的模块化和可移动性使其在要求气候控制的(例如，靠近热通道)数据中心10的冷却位置上尤为高效。当数据中心的操作人员根据需要增加和减少冷却支架50时，所述配置使得冷却支架18可以用作数据中心10的冷却和气候控制的模块。因此，冷却支架50允许与现有的冷却系统和方法相比更为高级别的升级。除此之外，可操作的冷却支架可以快速和容易地用于替换失效的冷却支架。

如图所示，冷却支架50的机架92的正面具有众多的速度可变的风扇(例如，八台风扇)，每一个都用114表示，所述风扇适于从冷却支架的背面96吸入过滤的空气，并输送到冷却支架50的正面94中，正如箭头A所示。在一个实施方案中，风扇114可以组装和连接在冷却支架50的机架92中，以致风扇只需通过去掉四个螺钉就可以拆除和是风扇滑出在冷却支架50的机架92上形成的塞孔(没有显示)。提供给每一个风扇114的电能可以通过适当的连接器进行连接或断开，例如，盲配连接器。所述排列能使风扇114在低电压需要时是可以“热交换”的，以及可以容易地从塞孔和盲配连接器中移除。除此之外，控制器90可以被配置用于监视每一个风扇114的操作，以及在风扇变化所需的功率的基础上预报风扇的失效。

在冷却支架50的机架92中进一步提供热交换器116。热交换器116可以包括至少一个具有风扇的线圈，以及该热交换器被以一定的角度布置在冷却支架50中。具体的说，热交换器116通常是在相对于通过冷却支架50的机架92的空气流动的方向上布置(平行于箭头A)，热交换器116是以相对于理论上垂直的平面的小角度进行布置的，所述平面平行于机架92的正面94和背面96用于扩大热交换器的表面积从而提供更大体积的热空气。所述排列能使热空气通过冷却支架50的背面吸入，和通过热交换器从而降低热空气的温度。正如上文所提到的，冷却支架50可以被布置以致冷却支架的背面靠近热通道。因此，通过冷却支架50的背面吸入的热空气与数据中心10的周围空气相比就相对要热一些。风扇114将来自热交换器116的冷空气吹到冷却支架50的正面94上。在一个实施方案中，冷却支架可以提供30kW的制冷。

正如附图3和附图4所示，冷却的冷冻剂是通过线118提供到热交换器116中的，以及被加热的冷冻剂通过线120从热交换器中排出。如图所示，线118和线120是通过位于机架92的顶部附近的联结器66连接到柔性软管64上的。柔性软管64通过联结器66以上文中描述的方式连接到分配盒56中。进入冷却支架55中的冷却的冷冻剂流经二通阀124和流量计126，其用于控制冷却的冷冻剂输送到冷却支架50中。二通阀124和流量计126在本文中有时可以指向同一控制阀。在一个实施方案中，在控制器和网络管理系统的配置的基础上，流量计126是可操作地连接到控制器90a上，以用于测量冷冻剂流经柔性软管64的速度。本发明中的实施方案中的冷却支架利用流量计126来提供冷冻剂到控制器90a的流动速度。

在一个实施方案中，流量计126使得控制器90a能够在从控制器上所获得的信息的基础上计算冷却支架50的操作能力。一旦流经流量计126，冷却的冷冻剂会流动到热交换器116的顶部线圈116A和底部线圈116B中。冷却的冷冻剂通过风扇114从热交换器116吸入的热空气被加热。冷却支架的能力的计算将结合附图5进行讨论，正如以上关于系统的描述那样。

一旦被加热，冷冻剂从热交换器116中通过线120输送到回行进程到达三通混合阀128。正如附图4中的最佳显示那样，冷却的冷冻剂的一部分可以通过二通、直角转弯、旁路的关闭球阀130从线118转送到三通混合阀128。如图所示，关闭球阀130可以附着到三通混合阀128的旁路的分支部分132，以致通过关上关闭球阀130，其影响是提供了三通阀的二通控制以适用于需要二通阀的应用中。在一个实施方案中，进入到冷却支架50中的冷却的冷冻剂的温度在大约45华氏度。冷却支架50中存在的被加热的冷冻剂的温度在大约55华氏度。

通过使三通阀转变为二通阀，这样的配置允许冷却支架55能安装在远离分配盒56的任何位置上而不会出现与负载平衡有关的问题。举例来说，如果第一冷却支架在远离分配盒56大约10英尺远的地方定位和第二冷却支架在远离分配盒56大约120英尺远的地方定位，第一冷却支架将接收到通过分配盒分配的大半冷冻剂，原因在于输送到第一冷却支架的冷冻剂中的压降比输送到第二冷却支架的冷冻剂中的压降要小。当三通阀处于三通的模式时，第一冷却支架将输送冷冻剂，其需要通过主回路，其余的冷冻剂将通过旁路输送。第二冷却支架可以仅仅获得所需要的冷冻剂的大约80％，而第一冷却支架疏通大部分的冷冻剂。通过将三通阀转变为二通的模式，第一冷却支架将仅仅吸入所需要的冷冻剂，从而确保其余的冷冻剂流向第二冷却支架，或其他远程的单位中。

如图所示，冷凝盘134可以位于冷却支架50的底部以收集来自热交换器116的顶部线圈116A和底部线圈116B的冷凝物。泵136可以泵送来自冷凝盘134的冷凝物。尽管没有显示出来，冷却支架50使用冷凝盘134中成对的漂浮开关来设定冷凝形成率。考虑到体积的变化从激活较低的开关到较高的开关是恒定的和使用上述两种事件中的时间变化，就可以设定冷凝形成率。冷却能力在以下两个因素的基础上定级：(1)空气中的温度变化(感应能力)；和(2)空气中的湿度的变化(潜在能力)。冷凝是测量有多少水蒸气从空气中移出，从而，通过知道冷凝形成率，单元的潜在能力就可以确定了。除此之外，漂浮开关可以便于控制泵136，较高的开关激活冷凝泵的操作和较低的开关终止冷凝泵的操作。在一个实施方案中，除了冷凝泵136之外，整个冷却支架50使用的是直流电的部件。

尽管冷却支架的机架在附图中被解释说明为具有设备支架的宽度的二分之一的宽度，冷却支架的尺寸可以是任何需要的配置。提供的冷却支架具有工业标准支架的宽度的二分之一的宽度提高了冷却支架的可测量性。然而，人们预期的是，举例来说，将机架配置为与设备支架的机架相同的宽度。在这样的实施方案中，冷却支架可以配置有能够提供冷却支架的冷却能力的冷却系统部件。这样的配置对于数据中心中的热点也是理想的。

现在参考附图5，控制器90(包括控制器单元90a)适于在通过控制器所获得环境参数的基础上控制冷却系统的操作。在一个实施方案中，控制器90可以体现为只是冷却支架50中的一个控制器单元90a，其通过控制器的局域网(CAN)数据总线与除此之外一个控制器通信。在一个实施方案中，主控制器可以用于控制控制器单元90a的操作。正如附图1所示，每一个冷却支架50都具有可操作地连接到控制器90a上的显示器组件138。显示器组件138适用于显示数据室的环境条件条件，例如但不限于，在冷却支架处的数据中心的温度和湿度，进入到冷却支架和从冷却支架中排出的空气的温度，进入到冷却支架和从冷却支架中排出的冷冻剂的温度，进入到冷却支架的冷冻剂的流动速度，和冷却支架的冷却能力。可以使用适当的监视器和/或量表来获得上述信息。可以选择的是，或者除了以上实施方案以外，环境条件可以显示在集成的数据中心的控制和监视系统的单元中。

正如附图5所示，环境条件的变化，例如，数据中心10的温度，会导致输入的变化，输入包括从每一个冷却支架50中流出和流入的冷冻剂的温度。更进一步，控制器90a(和/或控制器90)的输入包括通过流量计126进入到冷却支架50的冷冻剂的流动速度，以及已知的冷冻剂(例如，水)的体积。在冷冻剂的温度、冷冻剂的流动速度的基础上，可以确定热传递的总量，其是通过流动速度乘以冷冻剂的密度、乘以冷冻剂的特定的热度、乘以冷冻剂的输入和输出的温度差来计算的。热传递的计算通过控制器90a来确定，以致通过冷却支架的流量计126送到冷却支架50上的冷冻剂的数量就可以计算出来了。控制器90a可以被进一步配置以允许用户实时输入以计算每一个冷却支架50的负载能力。获得的值可以与可能的冷却能力的最大值进行比较以评定冷却系统的储备的冷却能力。

举例来说，冷却支架50的总冷却能力可以通过以下方程式确定：

总冷却能力＝常量×流动速度×(T_输出-T_输入) (1)

等式1中，流动速度用加仑每分钟(GPM)表示和常量为501。在上述结果的基础上，BTU每小时中的总冷却能力可以通过以下方程式确定：

总的净冷却能力＝总冷却能力-风扇的热量 (2)

方程式2也可以通过加入可感应到的冷却能力和潜在的冷却能力来获得。

正如附图6和附图7所示，显示器组件138包括具有液晶显示器的显示器单元140，例如，用于显示环境条件，举例来说，数据中心中的温度和湿度，进入到每一个冷却支架的空气的温度和从每一个冷却支架中排出的空气的温度，进入到每一个冷却支架的冷冻剂的温度和从每一个冷却支架中排出的冷冻剂的温度，进入到所述的冷却支架中的冷冻剂的流动速度。显示器单元140还包括众多的控制按钮和状态指示器，用于使操作人员控制冷却系统的操作。正如附图7所示，显示器组件138可以通过密封垫圈142和安装托架144固定在冷却支架的正面面板106上所形成的开口中，密封垫圈142和安装托架144中有螺钉紧固件(没有显示)，可以用于将显示器组件138固定到正面面板106的开口中。

现在参考附图8，正如上文中的讨论，许多支撑部件，每一个都用68表示，都可以用于将柔性软管固定到天花板上。在某些实施方案中，柔性软管64离开分配盒56并顺着数据中心的天花板16定位。一旦位于天花板16上，柔性软管64在一般的水平方向上沿着天花板转向并朝向各自的冷却支架50。一旦位于冷却支架50之上，柔性软管64垂下朝向冷却支架50，在其中柔性软管64悬挂在冷却支架50和天花板之间。本发明中的支撑部件68和夹具70，72是设计用于支撑和引导柔性软管64和引导管道系统的带子的。正如附图8所示，支撑部件被设计用于悬挂柔性软管64。支撑部件68可以被进一步用于将柔性软管64固定为各自长度上的直线部分的柔性软管。在一个实施方案中，支撑部件68和夹具70，72可以由聚合体材料浇铸和形成两个部分以沿着柔性软管64(当提供时，可以包括绝缘层)的周围夹紧。在另一个实施方案中，支撑部件68和夹具70，72可以由任何适当的金属或者合金制成。

附图8举例说明了支撑部件68主要用于从天花板或其他的支撑结构上悬挂柔性软管64，例如，I梁180或一些其他的结构，使之朝向各自的冷却支架50。如图所示，支撑部件68被设计用于支撑冷却支架50中的柔性软管64相互靠近，以致柔性软管64与将柔性软管64连接到冷却之间50上的联结器66对齐。支撑部件68和夹具70，72的配置的一个优势在于它们是可以无需工具进行组装。

参考附图9，支撑部件68包括配置用于将柔性软管64(附图8中)支撑在并排的位置上的两个端口68a，68b。每一个端口68a，68b都包括壁部分182，其形成以安装柔性软管64(当提供时，可以包括绝缘层)的并排布置的两条线。边缘184，186布置在壁部分182的相对两端的位置上。如图所示，边缘186包括容纳在形成于其他的边缘中的塞孔190中的凸台188。这样的安排使得当夹住柔性软管上的支撑部件的部分时，凸台188被容纳在塞孔190中以将支撑部件68保持在柔性软管64上的被夹紧的位置。端口68a，68b的壁182被确定尺寸，以致柔性软管充裕的安装在端口中，从而防止柔性软管和/或提供的绝缘层的卷曲和变形。一旦在柔性软管64上定位，在一个实施方案中，拉链节192可以用于将端口固定到柔性软管上。在其他的实施方案中，螺钉紧固件194可以以附图9中所示的方式来使用。

正如附图10和附图11所示，支撑部件68可以排列为堆栈的关系以相互固定多于两条的柔性软管(没有显示)。这样的安排使得每一个支撑部件68的端口68a，68b与适于可释放地固定到另一个支撑部件上的相互的连接196，198一并形成。每一个端口68a，68b具有如附图9所示的方式在端口上的壁182中的相互的连接196，198。这样的安排使得一个端口68b的相互的连接196是可释放地插入到与之相匹配的另一个端口68a的相互的连接198中以将支撑部件68附着到除此之外一个支撑部件68上。在一个实施方案中，相互的连接196，198可以被配置用作楔形榫头的附件和楔形榫头的塞孔的其中之一。每一个支撑部件68都被进一步配置用于固定支撑杆200，其被适当的固定到支撑结构上，例如，I梁180。支撑杆200也可以防止如上文中所讨论的和附图中所显示的当以堆栈的方式进行排列时的支撑部件68之间的相互滑动。

现在又参考附图8，支撑部件68通过支撑杆200来支撑以使柔性软管64移动到各自的冷却支架上。支撑部件68配置有大小确定的中心开口202(附图9)，用于接收通过其中的螺纹杆200。成对的螺母紧固件，每一个都用204表示，位于螺纹杆200的底部，用于托起支撑部件68。尽管附图8举例说明了每一个支撑杆200具有两个支撑部件68，人们可以理解的是，支撑杆可以支撑更多的或更少的支撑部件，这取决于数据中心的要求和/或每一个支撑杆上的负载约束力。如图所示，每一个支撑杆在其上层末端具有箝位装置206，其被配置用于固定到I梁180上，或固定到其他的结构上。箝位装置202被配置用于夹紧在I梁180的边缘上。

附图12和附图13分别举例说明了夹具70，72，其被用于将柔性软管64固定在数据中心中。附图12举例说明的是上文引述的90°夹具70。与夹具68一样，夹具70包括两个设计用于与另一个夹具相匹配以将柔性软管64固定在两个端口之间的端口70A，70B。众多的开口(没有表示)用于接收拉链节或螺钉紧固件(没有显示)，例如将夹具70固定到壁14上。成对的拇指转动的紧固件146可以进一步用于在夹具70附着到壁14，或其他适当的结构上之前将两个端口70A，70B固定到另一个上。当转动柔性软管64到接近90度角的方向时，可以使用夹具70。同样地，当转动柔性软管64到接近45度角的方向时，可以使用夹具72(附图13)。正如附图13所示，夹具72也是由两个端口72A，72B组成。除了夹具转向柔性软管64的角度不同之外，45°夹具72在结构上与90°夹具是相同的。当然，夹具可以设计用于以任何转动角度来转动柔性软管64，例如，15°和30°。

柔性软管64、支撑部件68和夹具70，72可以与相邻的设备之支架18和冷却支架50之间电缆槽(没有显示)结合使用。特别的是，电缆槽的桥臂是一种成形的金属部件，其不要求在空间上附着到冷却支架50上。在一个实施方案中，柔性软管64可以布置在电缆槽的内部，和夹具可以适用于将柔性软管固定到电缆槽中。除此之外，电能和电信也可以布置在电缆槽中。这样的布置使得电缆槽可以用作一种跨越冷却支架50的桥臂和可以连接邻接的两个设备支架，允许冷却支架50从排中滑入或滑出，和允许移动到数据中心10的另一个位置上。

回到附图1和附图2中，在操作过程中，被过滤的暖空气被吸入到每一个冷却支架50中。在该点上，测量空气的温度。下一步，暖空气流经热交换器116，其吸收来自空气中的热量，从而使空气冷却。在该点上，再次提取温度的样本。风扇114使冷却的空气通过冷却支架50的正面。风扇114可以被个别地进行控制以操作空气流经冷却支架的流动速度。测量冷却支架50之间的温度差，从而防止背面的腔室中的增压，当使用前面的腔室和背面的腔室时，其将在下文中进行讨论。同时，冷冻剂(例如，水)进入到每一个冷却支架50中并测量冷冻剂的温度。冷冻剂进入到二通阀124中，其能够节流和在某些情况下，被再次转向到关闭球阀130。冷冻剂没有转向流经热交换器116，在此吸收来自流经热交换器的暖空气的热量。冷冻剂接下来进入到三通阀128中并可以通过除此之外一个流量计(没有显示)，以测量冷冻剂流出冷却支架50的速度。在该点上，提取冷冻剂的温度样本。空气、冷冻剂和流动速度的数据用于计算冷却支架50的性能和能力。

现在回到附图14和附图15，在本发明的除此之外一个实施方案的冷却系统中通常用150表示。正如上文中的讨论，每一个设备支架18都能够产生巨大的热量。有时，需要提供专门用于冷却特定的设备支架18的冷却支架50。冷却系统150被设计用于以下文中将要讨论的方式冷却单独的冷却支架。

冷却系统150包括正面腔室和背面腔室，每一个分别用152，154表示。如图所示，腔室152，154适于分别附着到设备支架18和冷却支架50的正面22，94和背面24，96上。这样的安排能使设备支架18和冷却支架50在去除设备支架的正门和后门以及冷却支架的正面面板和后背面板之后被布置为并排的关系。每一个腔室152，154分别包括框架156，158，和众多的清洁插件，每一个都用160表示。每一个插件160的大小适于安装到各自的框架156和158的开口中。正面的腔室152包括用于设备支架18和冷却支架50的正门162，164，正门在结构上与设备支架18的正门34和支架18的正面面板106几乎相同。同样地，背面腔室154包括后门和背部面板166，168。

这样的排列使得腔室152，154能够捕获设备支架18和冷却支架50中的空气，以产生设备支架和冷却支架之间的隔离环境，以致被加热的空气通过背面腔室154直接从设备支架的背面流向冷却支架的背面。然后，被加热的空气被冷却支架50的风扇114吸收通过热交换器116来冷却空气到理想的温度。风扇114将冷却的空气引导到正面腔室152以到达设备支架18的正面22。冷却的空气被吸收通过安装在设备支架18中的电子设备从而冷却电子设备。正如附图15所示，腔室152，154的框架156，158在设备支架18和冷却支架50之间延伸，以致插件160可以有选择地布置在框架上的开口中。此外，腔室152，154外部的插件160可以有选择的移除以便引入来自数据中心10的设备支架18和/或冷却支架50的空气。更进一步，插件或其他的空气流动设备可以被包括在腔室的框架的正门和后门中。

因此，腔室152，154提供一种设计用于与设备支架(例如，支架18)和冷却支架(例如，冷却支架50)一并工作的模块式系统，以提供最大的冷却预告、能力和效率。通过增加腔室154，被电子设备排出的空气被迫通过冷却支架。这样的配置确保了被电子设备排出的暖空气在引导到设备支架的正面之前被冷却。同样，通过增加正面腔室152，空气被进一步接收，和由设备和冷却支架产生的噪音被衰减。除此之外，当使用正面腔室和背面腔室时，在设备支架和冷却支架中的空气流动可以被平衡以防止腔室或设备支架或冷却支架的增压或减压。

本发明的实施方案中的冷却系统是模块化和可升级的，所以当人们为数据中心10设计冷却系统时可以选择个别的部件。具体地说，取决于数据中心10中布置的电子设备和设备所需的最佳操作条件，人们可以将冷却系统设计为最佳化的和适用于特定的数据中心。人们为冷却系统选择的部件包括但不限于：一个或更多的适于分配冷冻剂的分配盒56；一个或更多的冷却支架50；连接到分配盒(匣)上的柔性软管64以与冷却支架连接；众多的支撑部件68和机具70，72，用于支撑和固定柔性软管；控制器90(包括每一个冷却支架50上提供的控制器单元90a)用于控制从分配盒流向冷却支架的冷冻剂的流动；以及控制阀(例如，二通阀124和流量计126)用于控制冷冻剂的流动。当选择部件时，柔性软管的长度，管道系统的直径，其可以从1英寸直径变化到以上所述的直径范围，夹具的数量和类型也是可以估计的。在优选的实施方案中，冷却支架50和分配盒56在房间中的位置可以通过计算机辅助设计工具来确定。可以参考于2005年4月7日提交的名称为METHODS AND SYSTEMS FOR MANAGINGFACILITY FOWER AND COOLING的第11/120,137号美国专利申请，以及可以参考于2005年9月22日提交的名称为METHODSAND SYSTEMS FOR MANAGING FACILITY FOWER ANDCOOLING的第60/719,356号美国临时申请，其已委托给本申请的代理人并通过引证并入本文。这些申请大体上公开了设计用于数据中心和用于管理数据中心中的设备的系统和方法。

一旦为数据中心10所设计的冷却系统被确定，就需要选择冷却系统的部件，冷却系统的部件可以从制造工厂或分配设备打包或运送到数据中心。一旦接收到所述的冷却部件，就可以进行组装和安装到数据中心10中。特别的是，分配盒56被连接到冷却来源上，例如，冷却器74。冷却支架50有选择的布置在数据中心10的设备支架18之间的位置上或者是布置在任何适当的位置上。柔性软管64用于将分配盒56连接到冷却支架50上，借助联结器66，支撑部件68和夹具70，72。冷却支架50和分配盒56是适当地连接到电源(没有显示)和控制器90上用于完成安装。

冷却支架可以是上文中所讨论过的任何一种类型。正如前述，柔性软管64可以是在运送之前预先切割的，或者可以在使用地点进行切割。可以选择的是，柔性软管64可以被预先切割为与柔性软管中所提供的额外长度接近的长度以便在不能预料的变化中使用。一旦分配盒56和冷却支架50被安置在位置上，安装人员就可以将柔性软管64悬挂在支撑部件68的上方。在该点上，柔性软管64的终端通过适当的联结器66被连接在一起。分配盒56和冷却支架50被进一步连接到适当的电源上或连接到控制器90和/或控制器单元90a上。

正如上文所引述的，在一个实施方案中，控制器90可以是个别专用的单元，其控制分配盒56和冷却支架50的操作。在另一个实施方案中，控制器90可以提供在冷却支架的其中之一上以代替控制器单元90a的其中之一，具有控制器的冷却支架起到主支架的作用和其他的冷却支架作为辅助的冷却支架。又是在另一个实施方案中，冷却系统的操作可以在集成的数据中心的控制和管理系统的控制下进行，其中每一个冷却支架都具有通过网络与其他的冷却支架进行连通的控制器单元90a。在一个这样的实施方案中，控制器90可以与数据中心的控制系统连通以提供冷却系统中的部件的状态和接收来自数据中心的控制系统的控制命令。在一个实施方案中，每一个冷却支架都包括通过网络(例如，CAN数据网络)与数据中心的控制器相连通的控制器，在一个这样的实施方案中，数据中心的控制器可以使用集成的数据中心的控制和监视系统(例如，West Kingston，Rhode Island的美国能量转换公司所销售的InfraStruXure^TM数据中心管理器，本申请的代理人)来执行。尽管有这种特定的配置，控制器90适于控制从分配盒56流向冷却支架50的冷冻剂的流动。在安装完毕之后，冷却系统可出于各种目的进行试验。一旦试验成功，绝缘材料(没有显示)可以通过柔性软管64提供。在一个实施方案中，柔性软管64可以插入到绝缘层中。在其他的实施方案中，绝缘层可以被分开并在柔性软管中适用。

在某些实施方案中，本发明的冷却系统可以采用用于冷却数据中心的工具包的形式。在数据中心的体积空间的基础上，工具包的部件是可以升级的以满足数据中心的冷却要求。在一个实施方案中，工具包包括预先确定数量的适于布置在数据中心的设备支架的各排中的冷却支架。冷却支架可以表现为上文中所描述的冷却支架50。工具包可以进一步包括具有预定长度的用于将每一个冷却支架连接到分配盒上的柔性软管，以及用于支撑和将柔性软管固定到数据中心的结构上的夹具。在一个实施方案中，工具包包括为安装在数据中心中的每两个电子设备支架而准备的至少一个冷却支架。工具包可以进一步包括分配盒或匣，这取决于制冷的要求。

本发明的实施方案的冷却系统的又一个优势是在原先设计的规划过程中，柔性软管可以被设计用于全部目前的和未来的要求，即使冷却设备的未来的要求没有被安置。举例来说，未来的计划可以是基于更糟糕的情况(即，最大化)下的冷却要求。分配盒和一些高架的柔性软管，支撑部件和夹具可以在未来的设计中使用，即使在特定的时间内没有安装冷却支架。在所述系统中，需要准备用水充满管道系统和将所有的空气从管道系统中排出，而不需要关闭分配盒，其已经向现有的冷却支架提供了冷冻剂。以这样的方式，未来需要增加额外的冷却支架并无需关闭冷却系统。

因此，人们可以注意到本发明的冷却系统被特别配置用于数据中心的升级和模块化执行。冷却系统可以以工具包的形式提供，所述工具包可以由没有经过特殊的冷却系统的安置培训的人员在无需专用工具的情况下进行安装。冷却系统的一个优势在于当数据中心的环境条件或需要发生变化时，冷却支架是可以在数据中心中移动的，或移动到其他的数据中心中。

除此之外，由于冷却系统中的冷却支架可以作为并排的产品来提供，冷却支架可以被确定位置以吸入数据中心中的最热的空气和将其冷却到较室温稍低的温度。这一设计特征消除了将热空气于室温空气进行混合来获得暖空气的低效性。这样的设计显著的降低了由空调所提供的潜在冷却，从而潜在地消除了对加湿的要求。这一效率方面的改进可以通过冷却单元的足迹(即，冷却支架)减少30％号获得相同的冷却性能的事实得到最好的体现。特别的是，具有脚轮和校准轮和具有冷却支架上提供的柔性软管而不是被永久固定到冷却支架上的可以移动的冷却支架提高了性能和冷却系统的可测性。为了帮助操作人员优化冷却支架的位置，每一个单元的冷却能力以及流动速度、水和空气的输入和输出温度和压力差通过操作人员进行监视。这些内容能够帮助操作人员布置冷却支架，冷却支架可以压制最大数量的热量，同时为操作人员在房间的设计和布置过程中提供更高的灵活性并解除了需要在数据中心的外围设置空调的限制。从电能方面来看，每一个冷却支架都是使用直流电操作的，这样就提供了输入电能的机动性。因此，冷却单元不再需要为特定的电压而修建。

正如上文中的讨论，本发明中的实施方案的冷却系统可以进一步作为集成的数据中心的控制和监视系统的一部分。当与所述的集成的控制和监视系统一并使用时，为了维护和在数据中心中重新定位，本发明的冷却系统可以方便地拆除冷却支架或支架排。冷却系统也可以被集成到现有的建筑机架式的数据中心中的冷却系统中，例如，与一个或更多的CRAC单元结合使用以在数据中心需要时提供额外的冷却空气。

冷却系统可以通过利用许多的因素来配置有预定失效确认的模块。特别的是，通过控制器，每一个冷却支架都被设计用于在一些部件，例如，马达、风扇或任何其他被磨损的部件，接近其使用寿命时提示数据中心的操作人员。配置这样的模块能够进行适当地定时预防性的维护和节约可能的停机时间。提示可以传递到支架的显示器，或通过集成的控制和监视系统提供给数据中心的操作人员。除此之外，被配置为主控制器的冷却系统的控制器可以通过提高靠近失效的冷却支架的其他冷却支架的输出来补偿特定的冷却支架的失效。

根据本发明的实施方案的冷却系统，人们可以观察到对于升高的地板的需要被消除了。数据室的操作人员乐于包括悬挂于上方的柔性软管，由于是焊接的，所以容易跌落的柔性软管也不再是必需的。通过消除升高的地板的使用，与设计和提供升高的地板的费用也免除了。除此之外，由设备支架托起的设备可以被更好地锚定到数据中心的地面上从而提高了抗震能力。柔性软管是可见的，和例如，可以被容易地被数据中心的操作人员检查。由于可以利用具有相对低的净空高度的房间，几个房间或数据中心的适当的场所的数量增加了。此外，适用于升高的地板的斜坡也被免除了。人们将会注意到，尽管上文中描述的至少某些实施方案可以用在具有升高的地板的数据中心中，与所述的冷却系统相关的柔性软管可以布置在升高的地板之下。

本发明的实施方案中的冷却系统与现有的系统相比可以更快的被安装。一些柔性软管，不是全部的柔性软管在事先得到评估并以工具包的形式提供到现场中。此外，由于使用了柔性软管，柔性软管和联结器和用于将柔性软管连接到分配盒和它们各自的冷却支架上的夹具需要较少的相互连接的工作，从而提高了冷却系统外观的整洁性。因此，数据中心看起来更加符合标准。

鉴于已经对本发明的至少一个实施方案的若干方面的描述，对于本领域内的普通技术人员来说各种增加的变化、修改和改进是容易想到的。这样的变化、修改和改进是本公开的一部分，而且也落入本发明的主题和范围之内。据此，前述的描述和附图仅仅是作为实施例被示出的。

Claims

1.一种用于冷却具有被设计用于容纳众多电子设备支架的空间体积的数据中心的系统，每一个设备支架都被排列成排并具有适于支撑至少一件电子设备的机架，该系统包括：

众多的冷却支架，每一个冷却支架都包括机架和由机架所支撑的冷却系统部件；

流体连通系统，该流体连通系统与众多的支架上的冷却系统部件连接并被配置用于提供冷却的冷冻剂和从每一个冷却支架的冷冻剂系统部件中排出被加热的冷冻剂；

控制器，该控制器布置在冷却支架之内，并与众多冷却支架上的每一个冷却支架相连接以控制每一个冷却支架的操作；

控制阀门，其可操作地与控制器耦合用以控制到至少一个冷却支架中的冷冻剂的流动；以及

监视器，其固定到所述冷却支架的机架上并可操作地与控制器耦合，用以测量空间体积的环境条件，

其中众多的冷却支架和流体连通系统被配置成模块组件以允许将冷却支架放置在数据中心的空间体积内的设备支架的排的不同位置上，以及其中控制器被配置用以测量每个冷却支架的冷却性能以及将该能力显示在监视器上。

2.根据权利要求1的系统，进一步包括分配盒，该分配盒适用于输送冷却的冷冻剂和适用于接收从众多的冷却支架中的每一个支架上返回的被加热的冷冻剂。

3.根据权利要求2的系统，其中流体连通系统包括柔性软管，其中柔性软管包括用于众多的冷却支架中的每一个支架的至少一个柔性软管长度，其具有适于与至少一个冷却支架相匹配的第一联结器和适于与分配盒相匹配的第二联结器。

4.根据权利要求3的系统，其中流体连通系统进一步包括支撑部件以支撑柔性软管。

5.根据权利要求1的系统，其中冷却系统部件包括安装在众多的冷却支架中的每一个支架的机架上的热交换器和至少一个风扇，该风扇适于可释放地固定在机架的内部并被配置用于吸入暖空气通过热交换器来冷却暖空气。

6.根据权利要求1的系统，其中控制器可以被配置用于确定每一个冷却支架的冷却能力并将该能力显示在监视器上。