CN102461355A - 集装箱空气处理单元和冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种配置成处理由数据中心产生的IT空气的模块化冷却系统，包括框架和由框架支撑的多个冷却子系统模块。多个冷却子系统模块被配置成并行操作以实现整体冷却效果或在数据中心内某种程度的冗余下较小的冷却效果。每个冷却子系统模块包括被配置为支撑冷却设备的外壳、由外壳支撑的用来冷却由数据中心产生的IT空气的空气热交换器和由外壳支撑的机械冷却系统，空气热交换器具有被配置为将IT空气从空气热交换器一端引向空气热交换器相对端的至少一个管道，并被配置以使室外空气围绕至少一个管道循环流动。机械冷却系统配置为接收由空气热交换器处理后的IT空气并还提供对已处理过的IT空气的冷却。还公开了冷却系统和冷却方法的其他实施方式。

Description

集装箱空气处理单元和冷却方法

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2009年6月2日提交的第61/183,276号、标题为“ISO CONTAINER SUB-BASE WITH ADIABATICASSIST AIR ECONOMIZER(具有绝热的辅助空气节能装置的ISO集装箱基底层)”的美国临时申请的优先权，该美国临时申请据此通过引用以其整体用于所有目的并入该申请。

本公开内容的背景

1.本公开内容的领域

本公开内容的实施方式大体上涉及用于冷却数据中心的系统和方法，数据中心存放信息技术设备，例如服务器、网络交换机、数据存储器以及类似的设备。

2.对相关技术的讨论

用于存放电子设备，例如数据处理设备、网络设备和电信设备的采用设备外壳或机架的数据中心已使用了很多年。安装于机架上的设备所产生的热对于位于数据中心内的设备组件的性能、可靠性和使用寿命具有不利影响。特别地，存放在外壳内、安装于机架上的设备可能容易受到运行期间在外壳的范围内所产生的热积聚(heat build-up)和热点(hot spot)的影响。一机架的设备所产生的热量取决于运行期间由机架上的设备抽取的电功率的量。另外，电子设备的用户可随着他们的需求的改变和新需求的产生来增加、移除和重新布置安装于机架上的组件。

存在很多冷却数据中心的方法。以前，在某些配置中，数据中心通过数据中心的冷却系统冷却，数据中心的冷却系统具有计算机室空调器(“CRAC”)单元，这些单元通常是位于数据中心室的边缘的周围的硬管(hard piped)的、不能移动的单元。这些CRAC单元从单元的前部吸入空气并向上朝向数据中心室的天花板输出较冷的空气。在其他的实施方式中，CRAC单元从数据中心室的天花板附近吸入空气并在活动地板(raisedfloor)下面排放较冷的空气以输送至设备机架的前部。一般地，这种CRAC单元吸入室温空气并排放出冷空气，该冷空气被吹入数据中心室并与在设备机架上或设备机架附近的室温空气混合。也可以使用移动的冷却单元。

本公开内容的概述

本公开内容的一方面针对被配置成处理由数据中心产生的IT空气的模块化冷却系统。在一实施方式中，所述模块化冷却系统包括框架和由框架支撑的多个冷却子系统模块。多个冷却子系统模块被配置成并行操作以实现整体的冷却效果或在数据中心内某种程度的冗余下较小的冷却效果。在某一实施方式中，每个冷却子系统模块包括被配置为支撑冷却设备的外壳，由外壳支撑的用于冷却由数据中心产生的IT空气的空气热交换器，以及由外壳支撑的机械冷却系统，空气热交换器具有被配置为将IT空气从空气热交换器的一端引向空气热交换器的相对端的至少一个管道，并被配置以使室外空气围绕至少一个管道循环流动。机械冷却系统被配置为接收由空气热交换器处理后的IT空气并提供对已处理过的IT空气的进一步冷却。

模块化冷却系统的实施方式还包括流体通信网络，该流体通信网络使模块化冷却系统的冷却子系统模块与数据中心相互连接以向数据中心输送冷空气并从数据中心排出暖空气。所述流体通信网络包括被配置为将冷却的或处理过的空气从冷却子系统模块输送至数据中心的送风管，和被配置为将IT空气从数据中心输送至冷却子系统模块的回风管。在一实施方式中，所述框架是位于数据中心外部的ISO框架。每个冷却子系统模块还包括由所述外壳支撑的蒸发冷却装置，所述蒸发冷却装置被配置为在所述至少一个管道上喷水。所述模块化冷却系统还包括水分配与收集系统，水分配与收集系统被配置为将冷却水输送至多个冷却子系统模块的蒸发冷却装置和从多个冷却子系统模块收集冷却水。所述蒸发冷却装置包括喷雾器，所述水分配与收集系统包括收集槽和与所述喷雾器连接的泵。所述喷雾器被配置为在至少一个管道上喷水，所述收集槽被配置为收集喷洒在至少一个管道上的水。所述多个冷却子系统模块沿着框架的外部放置，以及所述水分配与收集系统相对于多个冷却子系统模块被放置在内部。在某一实施方式中，所述至少一个管道包扩多个管道。所述机械冷却系统包括压缩机、冷凝器盘管和蒸发器盘管。所述模块化冷却系统还包括由外壳支撑的至少一个风扇，所述至少一个风扇被配置为使室外空气和IT空气循环流动。所述至少一个风扇包括被配置为将室外空气引向至少一个管道的第一风扇和被配置为将IT空气引入至少一个管道的第二风扇。

本公开内容的另一方面针对冷却IT空气的方法。在一实施方式中，该方法包括：将IT空气从数据中心输送至多个空气处理单元的管道；围绕管道输送室外空气；在管道上喷水；将IT空气从管道输送至机械冷却系统；以及从所述多个空气处理单元将处理过的IT空气返回到数据中心。

进一步公开了该方法的实施方式。在某一实施方式中，从数据中心输送至多个空气处理单元的管道的IT空气经过回风管。从所述多个管道返回至数据中心的已处理过的IT空气经过送风管。所述多个空气处理单元包含在ISO框架内。该方法还包括从水分配与收集系统将水输送至所述多个空气处理单元，和/或从所述多个空气处理单元收集水。将IT空气从数据中心输送至所述管道以及围绕所述管道输送室外空气是通过使用风扇实现的。

在参考附图、详细描述和权利要求之后，将更全面地理解本公开内容。

附图简述

在附图中，在多个图中示出的每一相同的或近似相同的组件由同一数字表示。为了清楚起见，在每一附图中并非每个组件都可以标出。为了更好地理解本公开内容，在此参照通过引用并入本申请的附图，其中：

图1是具有本公开内容的实施方式的冷却系统的示例性数据中心的透视图；

图2A和图2B是本公开内容的一实施方式的气流接口的透视图；

图3A和图3B是本公开内容的另一实施方式的气流接口的透视图；

图4是在图1中示出的冷却系统和在图2A和图2B中示出的气流接口的放大透视图；

图5是在图4中示出的冷却系统移除冷却单元和气流接口以显示冷却系统的内部组件的放大透视图；

图6是冷却系统移除部分单元以显示单元的内部的实施方式的空气处理单元的正透视图；

图7是在图6中示出的空气处理单元的后透视图；

图8-10是在图6和图7中示出的空气处理单元的正视图、左侧视图和右侧视图；

图11是空气处理单元的蒸汽热交换器的放大示意图；

图12是本公开内容的实施方式的冷却系统的截面图，其描述了两种不同的空气循环路径的多种状态点；

图13是本公开内容的实施方式的具有整合的冷却模块和被配置为相互配合的冷却模块的ISO集装箱基底层的俯视图；

图14是示出相对的冷却模块嵌套在一起的视图；以及

图15是在图13中示出的ISO集装箱移除对角线交叉支撑件的侧视图。

优选实施方式的详细描述

仅是为了说明本公开内容而非局限于普遍性，现在将参照附图详细地描述本公开内容。本公开内容并非将其应用局限于以下描述中提出的或在附图中示出的组件的结构及布置的细节。本公开内容能够具有其他的实施方式并能够通过多种途径实践或实现。同样地，在此使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。“包括(including)”“包括(comprising)”“具有(having)”“包含(containing)”“涉及(involving)”及其在此处的变体的使用，意味着涵盖之后所列出的项目及其等同物，以及附加的项目。本公开内容针对被配置为存放多个冷却子系统模块的模块化冷却系统，多个冷却子系统模块被并行操作以实现整体的冷却效果或某种程度的冗余下较小的冷却效果。在一实施方式中，每个冷却子系统模块包括被配置为用室外空气冷却IT空气的空气热交换器和蒸发冷却装置。在IT空气经过空气热交换器之后，空气被输送至机械冷却系统，机械冷却系统被配置为在将空气输送回至数据中心之前进一步地冷却IT空气。

在此公开的实施方式的模块化冷却系统特别适用于处理来自数据中心的空气。在一特定的实施方式中，模块化冷却系统包括多个存放在ISO框架内的冷却子系统模块。所述ISO框架被配置为经由送风管提供冷空气给数据中心，以及经由回风管处理由数据中心产生的暖空气。在某一实施方式中，所述ISO框架被设置在数据中心的外部。

现在参照附图，具体参照图1，数据中心一般由10标示。如所示，数据中心10包括多排设备机架，每排由12标示。设备机架12设计用来存放电子设备，例如数据处理设备、网络设备和电信设备。运行期间电子设备产生的热需要被处理以确保由设备机架12存放的设备组件的持续的性能、可靠性及使用寿命。在此公开的冷却系统的实施方式被设计用于处理由数据中心10内的电子设备产生的热并将冷空气返回至数据中心。

在一实施方式中，若干模块化冷却集装箱(每一个一般由14标示)从数据中心的外部连接至数据中心10。冷却集装箱14适于接收来自数据中心10的热空气(有时在此称为“IT空气”)并将处理过的或冷却过的空气返送至数据中心。在一实施方式中，每一冷却集装箱14可以包括被修改用于为冷却设备提供合适的外壳和保护的ISO框架。如图1所示，具有八个这样的冷却集装箱14被配置来处理数据中心10内的IT空气。应该理解的是，根据数据中心10的大小和形状，可以提供任何数量的冷却集装箱14以解决数据中心的冷却需求。同样地，根据由数据中心10周围的空间标示的限制，可以更改每一集装箱14的大小和形状。为了向数据中心10输送冷空气，每一冷却集装箱14包括位于集装箱底部的送风管16和位于集装箱上方的回风管18。在某一实施方式中，送风管16可以被安置在支撑集装箱14或者建造在每一集装箱的内部中的活动地板20内。回风管18可以通过若干沿集装箱的长度设置的支撑件支撑在集装箱14的上方，每一支撑件由22标示。在其他实施方式中，所述送风管可以被设置在集装箱的上部或侧面上，所述回风管可以被设置在集装箱的底部或侧面上。送风管16和回风管18组成了流体通信网络的一部分，以允许相对较暖的IT空气从数据中心10进入冷却集装箱14并使冷却后或经处理过的空气从冷却集装箱返回至数据中心。

另外参照图2A、图2B、图3A、图3B和图4，在数据中心10和每一冷却集装箱14之间的界面可以体现在图2A、图2B中示出的活动地板结构24和在图3A和图3B中示出的固定地板结构26。活动地板结构24包括使用在数据中心10的活动地板20中提供的合适的连接件连接冷却集装箱14的送风管16，以及使用在数据中心中提供的空地或管道工程中的合适的连接件连接冷却集装箱的回风管18。固定地板结构26包括将回风管18通过类似于活动地板结构24的方式连接至数据中心10。然而，固定地板结构26包括一对构造用来将冷空气输送回至数据中心10的壁式扩散器28。应该理解的是，可以提供任何合适的结构来将冷却后的空气从冷却集装箱14输送回至数据中心10以及从数据中心将暖空气排至冷却集装箱。活动地板结构24和固定地板结构26是实现此目的的两种途径的示例。

现在参照图4，每一冷却集装箱14包括多个空气处理单元，每个空气处理单元一般由30标示。空气处理单元30有时在此可称作冷却子系统模块。空气处理单元30被配置在集装箱14内，例如ISO框架内，以并行操作从而实现整体的冷却效果或某种程度的冗余下较小的冷却效果。如所示，在一实施方式中，可以在集装箱14的一侧设置四个空气处理单元30，在集装箱的另一侧设置四个空气处理单元。如此布置以使在集装箱14的中间部分具有狭窄的空间32，其目的将作为说明实施方式的好处被描述。如此配置集装箱14以使从数据中心10输送的IT空气穿过回风管18进入空气处理单元30。经过处理的、调节的(冷)空气从空气处理单元30输送至送风管16用于向数据中心10输送。

参照图5，集装箱14包括水分配与收集系统，一般由34标示，水分配与收集系统在两排空气处理单元30之间沿凹槽放置。如所示，水分配与收集系统34包括被放置在中央的槽36，该槽具有水分配管道网(未示出)，水分配管道网包含在中央的凹槽区域内并被配置为将水输送至空气处理单元30以及从空气处理单元接收喷洒的水。水分配与收集系统34包括位于槽36的一端的水供给单元38。在水供给单元38内设置有一个或多个由虚线40标示的泵以从所述水供给单元将水(或任何其他适当的冷却介质)抽至空气处理单元30，以及由虚线42标示的浮子以确保水供给单元保持适当的水量。包含在中央凹槽内的合适的管道被设置用于从水供给单元38将水输送至空气处理单元30。下面当讨论空气处理单元30时，将描述水分配与收集系统34的目的。

参照图6和图7，空气处理单元30包括一大体上呈箱型的外壳，一般由44标示，外壳被配置为支撑冷却设备。外壳44包括框架46、顶板48、底板50和侧板(未标出但在图4中示出)，在图6和图7中移除了侧板以显示设置在外壳内的冷却组件。如所示，外壳44支撑空气热交换器(一般由52标示)和机械冷却系统。空气热交换器52由外壳44适当地支撑并且被配置为通过设置在外壳背面的进气口54接收空气。如所示，每一个由56标示的两个风扇被设置在进气口54内以将空气从回风管18引向热交换器52。如此布置以使IT空气从回风管18穿过进气口54并进入热交换器52。一旦经过热交换器52处理，处理过的空气到达所述机械冷却系统，机械冷却系统进一步处理空气。在外壳44的底板50中设置有出气口58和过滤器组60，过滤器组60用于在空气通过出气口58排出之前过滤空气。出气口58与送风管16流体连通，这样将冷却后的空气输送回至数据中心10。

参照图8-11，空气处理单元30还包括由外壳44支撑的蒸发冷却装置62。在示出的实施方式中，蒸发冷却装置62被配置为在空气热交换器52上喷水。特别地，空气热交换器52包括多个管道，每个管道都由64标示，该管道从热交换器的一端延伸至该热交换器的相对端。图9示出了接收IT空气的管道64的开口端。在一实施方式中，蒸发冷却装置62体现了与水分配与收集系统34的分配管道相连接的喷水器。如图11中所述，如此布置以使喷水器在多个管道64上喷水。在一实施方式中，空气热交换器52可以从埃姆斯伯里、马萨诸塞州的蒙特公司购买，其中的管道64由EPX聚合物材料制成。进入管道64的IT空气的等湿冷却是通过蒸发管道外表面上的水实现的。室外空气通过管道64向上流动，围绕在管道的外部，如通过图11中的箭头所标示的，吸收从穿过管道流动的IT空气中提取的热。

水从管道64中流过并由安置在空气热交换器52下面的水收集槽68收集。水收集槽68被配置为将水引导至水供给单元38，该水供给单元循环用于在空气处理单元30中分配的水。通气开口70被设置在外壳44的底板50中(在图6和图7中示出)以允许室外空气在与水被喷在多个管道上的方向相反的方向上向上流动穿过并围绕空气热交换器52。参照图8，箭头72示出了室外空气穿过空气处理单元30的方向。为了使室外空气向上穿过空气热交换器52的活动更容易，在水收集槽68下面的空间内安置风扇74。风扇74使室外空气向上运动穿过空气热交换器52并穿过设置在外壳44的顶板48中的排气口76(在图6和图7中示出)从空气处理单元30排出。

特别地参照图8-10，所述机械冷却系统包括设置在外壳44的底部邻近风扇74的压缩机78、安置在冷却装置62上方的冷冻箱冷凝器盘管80以及位于空气热交换器52下游位置的蒸发器盘管82。如所示，蒸发器盘管82相对于垂直面呈锐角布置。由空气热交换器52处理后的IT空气经过蒸发器盘管82并被向下导引穿过过滤器组60并经出气口58排出。穿过空气热交换器52的暖空气在从排气口76排出之前流经冷凝器盘管80。在一实施方式中，冷凝器盘管80包括微通道盘管以便于冷却剂穿过盘管冷却。所述机械冷却系统包括合适的冷却剂，冷却剂从压缩机78流到冷凝器盘管80，从冷凝器盘管80流到蒸发器盘管82，并从蒸发器盘管82流回至所述压缩机。安全阀(未示出)被安置在冷凝器盘管80和蒸发器盘管82之间用于在冷却剂进入所述蒸发器盘管之前减少(和增加)冷却剂。

以下是空气处理单元30的操作。室外(外界环境的)空气通过通气开口70被吸入到空气处理单元30中并通过风扇74导引至空气热交换器52。由室外空气吸收的热量经过冷凝器盘管80并通过排气口76从空气处理单元30排出。同时，在两个风扇56的协助下，IT空气从回风管18被吸入到空气热交换器52中。IT空气进入空气热交换器52的管道64中并通过空气热交换器冷却。然后IT空气穿过蒸发器盘管82以通过直接扩张进一步地冷却空气。冷却的IT空气流经过滤器组60并随后通过出气口58排出，其中处理过的IT空气通过送风管16被返送至数据中心10。

回到图1，应注意，每个集装箱的单独的空气处理单元从连接到数据中心的回风管接收IT空气。由数据中心产生的热空气通过设置在空气处理单元内的风扇移动。IT空气通过空气处理单元冷却并排至送风管，在送风管中处理过的空气被返送至数据中心。集装箱的数量取决于数据中心的大小。由本公开内容的实施方式提供的冷却解决方案提供了用于冷却的可扩展的解决方案，其中可以提供任何数量及大小的具有空气处理单元的集装箱。由于每个集装箱包括若干空气处理单元，例如八个这样的单元，提高了在此公开的冷却系统所提供的容量和冗余。

在某些数据中心中，为发展中的IT集装箱市场提供容易部署且高效率/有效的冷却解决方案可能是可取的。通过故障容差和最小的单点故障方式提供高度可用的冷却也可能是可取的。此外，排除冷却基础设施的额外的占用空间的需求是可取的。解决方案应该是可增量部署的以避免为基础设施投入较高的超过解决IT负荷所需的前期资本，以及符合提出的对用于数据中心冷却的整合的空气侧节能装置系统的ASHRAE 90.1能源标准的修订本。

目前存在一种趋势，即在修改的ISO集装箱中部署IT设备以用来为电子设备提供合适的外壳和保护。通常，这些“集装箱化”数据中心模块不包含需要用来解决模块内的热积聚的冷却设备。优化集装箱内的体积来存放电子设备而不为冷却设备留出空间。许多“空白集装箱”的安装启用可以具有被设计来排除进入冷水中的热量的风机盘管单元。冷水的来源通常由某种形式的机械基础设施提供。这种方法需要单独的占用空间用于冷却系统以及对最佳的增量增建尺寸的假设。这些集中的设备冷水解决方案与不需要在超过在线IT负荷的基础设施容量中的最初资本投资相比更加常见。此外，集中设备方法将很可能导致许多ISO集装箱由冷却系统内的单点故障支持或需要甚至更大的投资。这种基于冷水的解决方案受限于水侧节能，其与在大多数的并非所有气候中的空气侧节能相比表现不佳。

目前，集装箱化的IT市场使用冷水作为冷却介质并且用管道将冷水的水源输送至存放IT设备的ISO集装箱。这需要外部的制冷设备连同热排斥设备(冷却塔)和抽吸系统。通常，对一个设备设计的这部分物理基础设施可用于许多集装箱结构。这种方法需要冷却基础设施的最初增建大于每天的IT负荷，因而产生随着增加类型解决方案最初的资本投资高于实际支付的。同样，如果实际的最初负荷实质上低于制冷设备设计点，减小这种制冷设备可能存在问题。这种制冷水设备基础设施的占用空间多于和超出了由添加到设施的物理空间需求的集装箱化IT设备所需要的。冷却装置被设计成通过蒸汽压缩循环调节冷却负荷的全部需求，这种设计同样需要由应急柴油发电机支持。使全热负荷由制冷蒸汽压缩调节实质上增加到发电机大小和相关的开关装置的大小。

图12示出了一般由100标示的冷却系统的截面图，其描述了两种不同的空气循环路径的多种状态点。周围环境的空气通过蒸发冷却装置102被吸入，根据当前的操作条件，蒸发冷却装置102可以被弄湿或可以不被弄湿。如果被弄湿，离开蒸发冷却装置102的空气被冷却到接近最初的湿球温度的温度。然后空气通过循环风机106被推进空气热交换器104的室外空气通道中。离开循环风机106的空气比热的IT设备废气相对较冷。

这些流体的温度差异促使热跨越空气热交换器104的热界面转移。较暖的空气将热能让给较冷的空气。热转移导致离开热交换器104的IT空气与进入的IT空气相比变得更冷以及离开热交换器的室外空气与进入热交换器的室外空气相比变得更暖。在某些情况下，离开空气热交换器104的IT空气仅通过这种处理可能没有被充分地冷却。在这种情况下，机械冷却系统进一步起作用，因而将离开蒸发器盘管108的空气冷却到适于将空气供给到由机架110存放的IT设备的温度。

在所述机械冷却系统运行期间，制冷冷凝器112也是工作的，因而排除进入循环的室外空气的热能。室外空气由冷凝器112加热。预计这种冷却结构可能与通过将IT集装箱114放置在模块化冷却系统100的顶部直接冷却或者通过将IT进气口和出气口用管道输送至传统的砖灰大厦的基于集装箱的数据中心一起作业。

在一实施方式中，使用根据标准的ISO集装箱设计的组件建造冷却基底层，包括用于锚固和堆叠集装箱的ISO角块。上表面应该具有通往中心的供气口用以将已调节的空气排入堆叠在其上的IT模块底部中的开口。另外，所述基底层的上表面应该具有沿外边缘纵向运行的双边暖回风口。这些与堆叠的IT模块的外部热空气通风箱相连接的端口允许将来自通风箱的热空气转移到冷却模块中以使热空气在通过供气口被供回到IT模块之前冷却。冷却系统由多个沿每一侧的长度布置的双边冷却模块组成，通常，沿每一侧安装八个这样的模块，总共十六个模块。这个数量仅是代表性的，因为实际的配置和模块数量可以改变。构造所述冷却模块和基底层框架以使所述冷却模块可以从基底层上移除以便修理或更换。此外，所述基底层最初可以不填充全部的冷却模块是可能的，因而可以在必要的基础上增加附加的模块以提高容量或额外的冗余或两者兼顾。共享共同的设计和几何型的冷却模块允许冷却模块的可交换性。

参照图13，其示出了具有整合冷却的ISO集装箱基底层的俯视图，每一个由200标示的冷却模块被配置成相互配合。

具体地，如图14所示，相对的冷却模块200以附图中示出的方式嵌套在一起。

参照图15，其示出了在图13中示出的移除了对角线交叉支撑件的ISO集装箱的侧视图，所述冷却模块与ISO集装箱实质上具有同样的高度。

在另一实施方式中，所述冷却模块完全是自给自足的，包括所有需要的组件以支持其设计的增加的冷却容量。每个模块仅需要连接公用电源/发电机电源并供给水以绝热辅助冷却。每个冷却模块包括：空气热交换器；用于处理空气(IT气流)的循环风机；用于工作空气(室外空气)的循环风机；风阀；压缩机；冷凝器盘管；蒸发器盘管；安全阀；蒸发冷却装置，水循环与处理系统；以及所有必要的控件。每个模块还将设置有连接到其他模块的串行通信接口，用于协调冗余和容量控制。所述冷却模块还可包括臭氧发生器用于绝热蒸发水的化学自由处理。

所述基底层结构允许对随同附加的IT负荷增量增加的冷却供应。当需要附加的IT集装箱时，集装箱被堆叠在增加的冷却基底层上。这种方法允许增加的基础设施供应与IT供应相一致。此外，没有中心型冷却结构大大提高了设施的容错能力。如果冷却基底层中的一个经历了灾难性故障，它将仅仅影响其相关的ISO集装箱。

包括整合的空气节能装置循环还改善了使用节能装置处理的超过制冷水设备的负荷时间的百分比。另外整合的具有绝热辅助的空气侧节能装置将总是能够调节IT负荷的百分比，实质上减少了用于蒸汽压缩冷却系统的设计容量和蒸汽压缩循环所需要的相关功率吸收。功率需求的减少将允许更小型号的发电机和开关装置。

冷却基底层的使用、IT ISO集装箱在冷却ISO集装箱上的堆叠被认为是新颖的。将空气热交换器集成到这种具有绝热辅助冷却的附加优势的系统中也被认为是具体实施方式的新颖性。

此外，定型所述机械系统的尺寸小于总设计容量也被认为是新颖的。

在此描述的系统可以存放在具有ISO集装箱的特征尺寸及特性的结构中，以使其可以与其他具有类似构造的ISO集装箱物理上相接合。这些其他的ISO集装箱也可以配置用来存放待被冷却的IT设备。

ISO集装箱通常由钢铁制成并最初是八英尺宽、八英尺高和20英尺长或40英尺长。这种ISO集装箱可堆叠到七个单元的高度。ISO集装箱可以由集装箱船、货运列车和卡车运载。更高的ISO集装箱已经被引入，包括八英尺六英寸、九英尺六英寸和十英尺六英寸高度的集装箱。美国通常使用更长的集装箱，为48英尺长和53英尺长。欧洲的集装箱通常加宽大约两英寸。每个集装箱可被分配标准化的ISO 6346报告标记(所有权代码)，其是以字母U为结尾的四位字符长度的代码，并紧跟6位数字和一个校验数位。集装箱容量通常被表示为二十英尺当量单位(“TEU”或有时为“teu”)。当量单位是衡量集装箱化货物容量等于标准的20英尺长乘八英尺宽集装箱的单位。

ISO集装箱还可以被用来建造建筑物和存放大型计算机数据中心。

在此描述的系统可以具有一系列沿表面布置的双边端口以与IT负荷集装箱接合。这些端口可以被用来从IT负荷到冷却系统IT空气进气口接收暖空气。

在此描述的系统可以具有一系列大致沿表面的中心线布置的端口以与IT负荷集装箱接合。这些端口可以被用来向IT负荷供给冷却的空气以备进一步使用。

在此描述的系统可以具有大致相同并可相互交换的子模块。

在此描述的系统可以具有被设计用来向外延伸并延伸出ISO结构的子模块以容许服务和/或修理更方便。

在此描述的系统可以是一种不需要全部的子系统模块来实现运行状态的操作的设计。就其本身而论，当系统处于运行状态时，可添加附加的模块以提高冗余或容量或两者兼顾。

因此，已经描述了本公开内容的至少一个实施方式的若干方面，应该理解，本领域的技术人员将容易地做出各种改变、修改和改进。意在这些改变、修改和改进是本公开内容的一部分，并且意在其在本公开内容的精神和范围内。因此，前述说明书和附图仅是通过举例说明。

Claims (20)

1.一种模块化冷却系统，其被配置成处理由数据中心产生的IT空气，所述模块化冷却系统包括：

框架；和

多个冷却子系统模块，其由所述框架支撑，所述多个冷却子系统模块被配置成并行操作以实现整体的冷却效果或在数据中心内某种程度的冗余下较小的冷却效果，每个冷却子系统模块包括：

外壳，其被配置为支撑冷却设备，

空气热交换器，其由所述外壳支撑用来冷却由数据中心产生的IT空气，所述空气热交换器具有至少一个管道，所述至少一个管道被配置为将IT空气从所述空气热交换器的一端引向所述空气热交换器的相对端，并被配置以使室外空气围绕所述至少一个管道循环流动，以及

机械冷却系统，其由所述外壳支撑，所述机械冷却系统被配置为接收由所述空气热交换器处理后的IT空气并提供对已处理过的IT空气的进一步冷却。

2.如权利要求1所述的模块化冷却系统，还包括流体通信网络，该流体通信网络使所述模块化冷却系统的冷却子系统模块与数据中心相互连接以向数据中心输送冷空气并从数据中心排出暖空气。

3.如权利要求2所述的模块化冷却系统，其中所述流体通信网络包括被配置为将冷却的或处理过的空气从所述冷却子系统模块输送至数据中心的送风管，和被配置为将IT空气从数据中心输送至所述冷却子系统模块的回风管。

4.如权利要求1所述的模块化冷却系统，其中所述框架是ISO框架。

5.如权利要求4所述的模块化冷却系统，其中所述ISO框架位于数据中心的外部。

6.如权利要求1所述的模块化冷却系统，其中每个冷却子系统模块还包括由所述外壳支撑的蒸发冷却装置，所述蒸发冷却装置被配置为在所述至少一个管道上喷水。

7.如权利要求6所述的模块化冷却系统，还包括水分配与收集系统，该水分配与收集系统被配置为将冷却水输送至所述多个冷却子系统模块的所述蒸发冷却装置和从所述多个冷却子系统模块收集冷却水。

8.如权利要求7所述的模块化冷却系统，其中所述蒸发冷却装置包括喷雾器，并且其中所述水分配与收集系统包括收集槽和与所述喷雾器连接的泵，所述喷雾器被配置为在所述至少一个管道上喷水，所述收集槽被配置为收集喷洒在所述至少一个管道上的水。

9.如权利要求8所述的模块化冷却系统，其中所述多个冷却子系统模块沿所述框架的外部放置，以及所述水分配与收集系统相对于所述多个冷却子系统模块被放置在内部。

10.如权利要求1所述的模块化冷却系统，其中所述至少一个管道包括多个管道。

11.如权利要求1所述的模块化冷却系统，其中所述机械冷却系统包括压缩机、冷凝器盘管和蒸发器盘管。

12.如权利要求1所述的模块化冷却系统，还包括由所述外壳支撑的至少一个风扇，所述至少一个风扇被配置为使室外空气和IT空气循环流动。

13.如权利要求12所述的模块化冷却系统，其中所述至少一个风扇包括被配置为将室外空气引向所述至少一个管道的第一风扇和被配置为将IT空气引入所述至少一个管道的第二风扇。

14.一种冷却IT空气的方法，所述方法包括：

将IT空气从数据中心输送至多个空气处理单元的管道；

围绕所述管道输送室外空气；

在所述管道上喷水；

将IT空气从所述管道输送至机械冷却系统；以及

从所述多个空气处理单元将处理过的IT空气返回到数据中心。

15.如权利要求14所述的方法，其中从数据中心输送至所述多个空气处理单元的所述管道的IT空气经过回风管。

16.如权利要求15所述的方法，其中从所述多个管道返回至数据中心的处理过的IT空气经过送风管。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述多个空气处理单元包含在ISO框架内。

18.如权利要求14所述的方法，还包括将水从水分配与收集系统输送至所述多个空气处理单元。

19.如权利要求18所述的方法，还包括从所述多个空气处理单元收集水。

20.如权利要求14所述的方法，其中将IT空气从数据中心输送至所述管道以及围绕所述管道输送室外空气是通过使用风扇实现的。

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