CN101893291B - 空气调节设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空气调节设备。用于冷却设置在室中的地板上的电子装置的设备包括地板下方的地板下方空间；用于将空气送至地板下方空间的空气调节器；第一开口，其设置在地板中，并与电子装置相邻，并用于将空气从地板下方空间送至室；以及第二开口，其设置在地板中，并与空气调节器相邻，第二开口构造成使第二开口的下侧的空气压力低于第二开口的上侧的空气压力。

Description

空气调节设备
技术领域
本发明涉及一种用于将冷却空气送到底部地板面然后将冷却空气供应到安装在高架地板面上的电子设备的空气调节设备。
背景技术
迄今为止，已经利用了将冷却空气从底部地板面通过面板供应到电子设备的数据中心。这种类型的数据中心具有包括底部地板面和高架地板面的双层地板构造，并且电子设备设置在高架地板面上。在如上构造的数据中心中，安装在机架上的电子设备趋于在更小的空间中产生更多的热，造成每个服务器机架产生的热增大，并造成发生具有从电子设备排出并绕机架流动的空气的过热点。
此处，将参照图14描述在数据中心中的气流。如附图中图示，从空气调节器吹出并吸入到机架中的气流(参见图14中的(1))、从空气调节器中吹出并吸入到空气调节器中的气流(参见图14中的(2))、从机架中排出并吸入到空气调节器中的气流(参见图14中的(3)和从机架中排出并吸入到机架中的气流(参见图14中的(4))被观察为数据中心中的气流。
在从机架排出并吸入到机架中的流率高于预定速率的情况下，过热点产生有从电子设备排出并绕机架流动的空气。另一方面，在从空气调节器吹出的空气的流率低于另一预定速率的情况下，安装在机架下部上的电子设备被冷却，但是安装在机架上部上的电子设备由于缺少冷却空气而未被冷却，因而，如图15图示在机架的上部处产生过热点。
此处，将具体描述图15图示的示例。在图15中，在高架地板面上有另一个机架。每个机架的上部空间中的空气流率是10m3/min。每个机架的下部空间中的空气流率是150m3/min。机架中总空气流率是320m3/min(对应于约59kW)。空气调节器20以300m3/min的空气流率和20℃的恒温吹出冷却空气。
如图15所示，排出到底部地板面并经过面板的冷却到20℃的空气供应到其中电子设备安装在上面的每个机架。在此情况下，冷却空气供应到从安装在每个机架的下支架上的那些电子设备开始供应到各个电子设备，使得在机架的上支架和下支架之间发生温度变化。结果，在堆叠在机架的上支架上的电子设备中由于缺少冷却空气发生排出空气的再循环，并产生了过热点。
因而，作为防止过热点产生的方法，公知一种用于使吸入电子设备中的空气的流率高于从空气调节器吹出的空气的流率的技术。例如，冷却空气与排出空气在高架地板面上混合，该高架地板面是与空气调节器吸入口的表面接触的空间，由此使得吸入到电子设备中的空气的流率高于从空气调节器吹出的空气的流率。日本公开专利公报No.08-303815公开了这种技术的示例。
然而，以上所述用于增大吸入到电子设备中的空气的流率的技术具有这样的问题：由于冷却空气在作为与空气调节器吸入口的表面接触的空间的高架地板面上与排出空气混合，从底部地板面朝着高架地板面吹出的空气的一部分没有供应到电子设备，并直接返回到空气调节器吸入口，因而没有有效地使用空气的能量。
发明内容
因而，本发明一个方面的目的是提供一种有效地防止在机架处产生有绕机架流动的排出空气的过热点，而该过热点在不足空气流率下发生。
根据本发明的一方面，用于冷却设置在室中的地板上的电子装置的设备包括地板下方的地板下方空间；用于将空气送至地板下方空间的空气调节器；第一开口，其设置在地板中，并与电子装置相邻，并用于将空气从地板下方空间送至室；以及第二开口，其设置在地板中，并与空气调节器相邻，第二开口构造成使第二开口的下侧的空气压力低于第二开口的上侧的空气压力。
附图说明
图1是图示根据本实施例1的空气调节设备的构造的框图；
图2是图示开口部分和空气调节器的详细构造的图；
图3是图示机架冷却操作的图；
图4是图示应用了根据本实施例1的空气调节设备的数据中心的上表面的图；
图5是图示应用了根据本实施例1的空气调节设备的数据中心的侧表面的图；
图6是应用了根据本实施例1的空气调节设备的数据中心的立体视图；
图7是图示执行的模拟的结果的一个示例的图；
图8是图示执行的模拟的另一示例的图；
图9是图示执行的模拟的结果的示例的图；
图10图示压力分布的示例的图；
图11是图示开口部分的位置的示例的图；
图12是图示执行的模拟的结果的示例的图；
图13是图示根据实施例2的空气调节设备的构造的框图；
图14是图示空气调节设备中空气流动的图；
图15是图示现有的机架冷却操作的图；以及
图16是图示根据本实施例3的空气调节设备的构造的框图。
具体实施方式
接着，将参照附图详细描述根据本发明的空气调节设备的优选实施例。
实施例1
以下，将按顺序描述根据实施例1的空气调节器设备的构造和执行的处理的流程，最后将描述实施例1获得的优点。
空气调节系统的构造
接着，将参照图1描述空气调节设备100的构造。图1是图示根据实施例1的空气调节设备的构造的框图。如图1所示，空气调节设备100具有包括高架地板面1a和底部地板面1b的双层构造，并构造成空气调节器20将冷却空气向下送至底部地板面1b，然后将冷却空气供应到设置在高架地板面1a上的电子设备40a。一般地，冷却空气供应到电子设备40a所通过的高架地板开口面板设置成与电子设备相邻，以为了防止冷却空气与排出的热空气混合。接着，将描述空气调节设备的各个部件。
与高架地板开口面板分开设置的开口部分10形成在高架的瓷砖地板31中，其中高架地板开口面板设置成与电子设备相邻以为了将冷却空气供应到电子设备，高架瓷砖地板31与作为底部地板面1b中的区域的负压区域接触，并且负压相对于高架地板面1a上的正压力施加在该高架瓷砖地板31上，以为了将排出的热空气从高架地板面1a带入底部地板面1b中。
空气调节器20包括用于将空气送至底部地板面1b的吹风器21和用于冷却从电子设备40a排出的热空气的热交换器24，并操作以使用吹风器21将冷却空气向下送至底部地板面1b，并将冷却空气通过高架地板开口面板50供应到设置在高架地板面1a上的电子设备40a。
接着，将参照图2描述开口部分10和空气调节器20的详细构造。图2是图示开口部分和空气调节器的详细构造的图。如图2所示，开口部分10与空气调节器附近的负压区域相接触地装配在高架瓷砖地板31中。
空气调节器20包括吹风器21、空气调节器吸入口23和热交换器24。使用内置电动机21a驱动吹风器21以将冷却空气通过空气调节器吹出口向下送至底部地板面1b。
热交换器24冷却从电子设备40a排出并通过空气调节器吸入口23吸入热交换器的排出热空气，并使吹风器21吹出冷却空气。
接着，将参照图3详细描述机架冷却操作。图3是图示机架冷却操作的图。在图3中，冷却其中总空气流率为320m3/min(对应于约59kW)的两个机架。(每个机架的空气流率是160m3/min)。空气调节器20以300m3/min的空气流率吹出已经冷却到20℃的恒温的空气。
如附图所示，使用空气调节器20冷却到20℃并使用吹风器以300m3/min的空气流率吹出的空气与已经进入到开口部分10中的排出热空气在加热到30℃和减速到20m3/min的状态下混合，然后混合了的空气朝着高架地板面以320m3/min的总空气流率吹出。
即，在空气调节设备100中，尽管来自电子设备的排出热空气进入到系统中并因而在空的底部地板面与排出热空气混合的冷却空气的平均温度升高，但是冷却空气的空气流率可以增大。结果，可以防止机架空气吸入表面上的温度变化，由此防止过热点产生。
返回到图1中的构造的描述，电子设备40a安装在设置在高架瓷砖地板31上的机架40上，冷却空气使用空气调节器20供应到电子设备40a，然后电子设备40a将热空气排出到高架地板面1a。
高架地板开口面板50是装配在机架40附近的高架瓷砖地板中以为了供应已经向下送至底部地板面1b并向上供应到高架地板面1a的冷却空气的开口面板。
接着，参照图4至图12将描述通过对应用根据本实施例1的空气调节设备100的数据中心进行建模并使用距底部地板的高度、空气调节器的空气流率和空气调节器中吹出开口部分的面积作为参数执行模拟的结果。首先，将参照图4至图6描述作为模拟对象的应用空气调节设备的数据中心。图4是图示应用根据本实施例1的空气调节设备的数据中心的上表面的图。图5是图示应用根据本实施例1的空气调节设备的数据中心的侧表面的图。图6是应用根据实施例1的空气调节设备的数据中心的立体视图。
如图4至图6所示，对作为模拟对象的数据中心建模以具有7.2[m]×10.8[m](W×D)的空间尺寸，具有距高架地板的2.5[m]的高度，具有高架地板开口面板为0.6[m]×0.6[m](W×D)孔径比为50％的尺寸，并具有0.8[m]×0.6[m](W×D)的开口部分10的面积。
首先，在已经确认参数(距底部地板的高度和空气调节器流率)已经改变的情况下，从空气调节器的前表面测量的最大竖直距离“d”[m](以下，称为负压距离)的值如何在相对于高架地板面上的正压施加负压的负压区域的范围内改变作为模拟过程。
执行模拟的结果在图7至图9中图示。图7至图9是图示为了确认当距底部地板的高度已经改变时获得的负压距离“d”的值的变化而执行的模拟的结果的示例的图。如图7和图8图示，根据执行模拟的结果，底部地板越低，负压距离“d”的值增大越大。
图9图示的示例是关于为了确认当已经改变空气调节器的空气流率时获得的负压距离“d”的值的变化而执行的模拟结果。如图9图示，空气调节器的空气流率增大越大，负压距离“d”的值增大越多。
接着，将参照图10描述高架地板下方的压力分布。图10图示了说明压力分布的图。如图10所示，表示了当距底部地板的高度已经改变时获得的负压距离“d”的变化和从高架地板测量的高度-0.04[m]处压力分布的变化。在图10中的示例中，黑色部分表示其作为底部地板面内的区域并且在其上相对于高架地板面上的正压施加负压的负压区域。如图10中的示例图示，距底部地板的高度越高，负压距离“d”减小越大。
此外，如图10所示，在距底部地板的高度h＝0.9的情况下，在电子设备相对于空气调节器设置的那一侧没有观察到负压区域，并且在与电子设备相对于空气调节器设置的那一侧相反的一侧上观察到负压区域。在以上所述布置的数据中心中，开口部分可以设置在与电子设备相对于空气调节器设置的那一侧相反一侧上。即，可以基于以以上所述方式执行模拟的结果确定开口部分适合于有关数据中心的状况的位置。
此外，通过开口部分下方的空气流率高于开口部分上方的空气流率还可以引起负压区域。
接着，将参照图11和图12描述从以下执行的模拟结果已经澄清的空气流率增大效果，该模拟是通过对应用根据实施例1的空气调节设备100的数据中心进行建模使得高架地板开口面板50设置在与相对于高架地板面上的压力对其施加负压的高架地板相对应的区域而执行的。在图11和图12图示的示例中，假定在空气调节器的空气流率已经设定到4.0[m3/s]并且其空气吹出温度已经设定到20℃的状态下已经执行模拟。图11是图示表示开口部分的位置的示例的图，并且图12是图示执行的模拟的结果的图。
如图11所示，对作为模拟对象的数据中心进行建模，使得开口部分设置在空气调节器附近的负压区域中。识别号码(对应于图12中的格栅号码)1至20分配给数据中心的各个高架地板开口面板。
在图12中图示在这样的构造的数据中心上执行的模拟的结果。在图12图示的示例中，开口部分10和各个高架地板开口面板50的空气流率和开口部分10和各个高架地板开口面板50的空气吹出温度表示为执行模拟的结果。
具体地，表示每个格栅的识别号码的“格栅号码”、表示空气已经从每个格栅吹出的空气流率的“气流”和表示每个吹出空气的温度的“温度”以一对一的对应关系示出。
如图12图示，在应用了根据本实施例1的空气调节设备100的数据中心中，对于空气调节器的4.0[m3/s]实现了0.87[m3/s]的空气流率的增大。此外，在应用根据本实施例1的空气调节设备的数据中心中，对于已经从每个格栅吹出的空气的温度，针对空气从空气调节器吹出的空气吹出温度20℃，温度的增大被限制到从0.95到1.13℃的值。
实施例1的效果
如上所述，在根据本实施例1的空气调节设备100中，由于开口部分10形成在与负压区域接触的面上以为了使排出热空气从高架地板面进入底部地板面中，通过使排出热空气从高架地板面进入底部地板面以增大空气流率可以防止具有排出空气绕机架流动的过热点的产生，而过热点会在不足的空气流率下产生。
实施例2
尽管在实施例1的说明中已经描述了通常打开的开口，但是本发明不限于此，而是可以实施成控制开口部分的打开/关闭。
因而，在以下将要描述的实施例2中，将参照图13就其中感测空气经过开口部分的方向以根据空气流经开口部分的方向控制开口部分的打开/关闭的情况借助于示例描述根据实施例2的空气调节设备的构造。图13是图示根据实施例2的空气调节设备的构造的框图。
如图13所示，根据实施例2的空气调节设备100a与根据实施例1的空气调节设备100不同在于新设置空气方向和空气速度传感器60和开口面板控制部分70。开口部分10构造成可变地打开/关闭，并且使用下文将描述的开口面板控制部分70控制开口部分10的打开/关闭。例如，开口部分10具有阀10a。开口面板控制部分70控制阀10a以控制开口部分10的打开/关闭。当开口面板控制部分70检测到从高架地板面到底部地板面的空气的方向时开口面板控制部分70扩大开口部分10。当开口面板控制部分70检测到从底部面板到高架地板面的空气的方向时，开口面板控制部分70减小开口部分10。
空气方向和空气速度传感器60感测经过开口部分10的空气的方向，其中开口部分10构造成可变地打开/关闭以为了使排出热空气进入高架地板下方的空间中。然后，空气方向和空气速度传感器60通知开口面板控制部分70感测的结果。
在已经感测到空气从高架地板面朝着底部地板面引导的情况下，开口面板控制部分70控制以打开构造成可变地打开/关闭以为了使排出热空气进入底部地板面中的开口部分10。而在使用空气方向和空气速度传感器60已经感测到空气从底部地板面朝着高架地板面引导的情况，开口面板控制部分70控制以关闭开口部分10。
如上所述，在实施例2中，空气调节设备100a使用空气方向和空气速度传感器60感测空气经过开口部分10的方向。然后，在使用空气方向和空气速度传感器60已经感测到空气从高架地板面朝着底部地板面引导的情况下，空气调节设备100a使用开口面板控制部分70控制以打开构造成可变地打开/关闭以为了使排出热空气进入底部地板面的开口部分10。而在使用空气方向和空气速度传感器60已经感测到空气从底部地板面朝着高架地板面引导的情况下，空气调节设备100a使用打开面板控制部分70控制以关闭开口部分10。因而，在已经感测到空气从底部地板面朝着高架地板面引导的情况下，可以关闭构造成可变地打开/关闭以为了使排出热空气进入底部地板面的开口部分10以防止冷却空气与排出热空气在高架地板面上混合。
实施例3
尽管已经描述了实施例，但是本发明不限于以上所述实施例，而是可以以各种方式来实施。因而，以下，将本发明的其他实施例作为实施例3。
(1)根据压力信息打开/关闭开口部分
在以上所述的实施例2中，已经描述了其中感测流经开口部分的空气的方向以控制开口部分的打开/关闭的情况。然而，本实施例不限于此，并且本实施例可以构造成感测开口部分的底部地板面压力信息(关于施加在底部地板面上的压力的信息)以根据开口部分的底部地板面压力信息控制开口部分的打开/关闭。
图16是图示根据实施例3的空气调节设备的框图。具体地，空气调节设备100a包括用于感测开口部分10的底部地板面压力信息的底部地板面压力传感器80以及用于根据开口部分10的底部地板面压力信息控制开口部分10的打开/关闭的开口面板控制部分70。然后，在使用底部地板面压力传感器80感测到的底部地板面压力信息是小于预定阈值的值的情况下，空气调节设备的开口面板控制部分70控制以打开构造为可变地打开/关闭以使排出热空气进入底部地板面的开口部分10。而在使用底部地板面压力传感器80感测到底部地板面压力信息是大于预定阈值的值的情况下，它控制以关闭开口部分10。
如上所述，根据实施例3，在构造为可变地打开/关闭以为了使排出热空气进入底部地板面的开口部分10的底部地板面压力信息和感测到的底部地板面压力信息是小于预定阈值的情况下，空气调节设备100a控制以打开开口部分10。而在底部地板面压力信息是大于预定阈值的值的情况下，系统100a控制以关闭开口部分10。因而，在底部地板面压力信息是大于预定阈值的值的情况下，可以关闭开口部分10以防止冷却空气与排出空气在高架地板面上混合。
以上所述的实施例的系统具有以下优点：通过将排出热空气从高架地板面供应到底部地板面以增大空气流率能有效地防止在机架处产生有绕机架流动空气的过热点，而过热点是在不足的空气流率下产生的。
此处描述的所有示例和付条件语言出于教导的目的意在辅助读者理解本发明和发明者对技术做出贡献的构思，并理解为不限于此处具体阐述的示例和条件，这些示例在说明书中的组织也不涉及本发明优劣的表示。尽管已经详细地描述了本发明实施例，但是应该理解到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替换和变更。

Claims (4)

1.一种用于冷却设置在室中的地板上的电子装置的设备，包括：
所述地板下方的地板下方空间；
用于将空气送至所述地板下方空间的空气调节器；
第一开口，其设置在所述地板中，并与所述电子装置相邻，并用于将空气从所述地板下方空间送至所述室；以及
第二开口，其设置在所述地板中，并与所述空气调节器相邻，所述第二开口是可打开和可关闭的，所述设备还包括：
用于检测空气经过所述第二开口的方向的传感器；以及
控制器，其用于当所述传感器检测到空气从所述室到所述地板下方空间的方向时扩大所述第二开口，并当所述传感器检测到空气从所述地板下方到所述室的方向时减小所述第二开口，使所述第二开口的下侧的空气压力低于所述第二开口的上侧的空气压力。
2.一种用于冷却设置在室中的地板上的电子装置的设备，包括：
所述地板下方的地板下方空间；
用于将空气送至所述地板下方空间的空气调节器；
第一开口，其设置在所述地板中，并与所述电子装置相邻，并用于将空气从所述地板下方空间送至所述室；以及
第二开口，其设置在所述地板中，并与所述空气调节器相邻，所述第二开口是可打开的和可关闭的，所述设备还包括：
传感器，其用于检测所述地板下方的空间中所述第二开口下方的压力；以及
控制器，其用于当所述传感器检测到所述压力低于预定值时扩大所述第二开口，并在所述传感器检测到所述压力等于或者高于预定值时减小所述第二开口，使所述第二开口的下侧的空气压力低于所述第二开口的上侧的空气压力。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述空气调节器包括用于吹送空气的空气出口，所述第二开口与所述空气出口相邻。 
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述第二开口下方的空气的流率高于所述第二开口上方的空气流率。 
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