CN102762927A - 具有低功率使用有效性的数据中心 - Google Patents

Abstract

一种用于向电子设备提供冷却的空气的系统，包括：具有在操作中的电子设备的数据中心、多个地板上冷却单元和冷却水源。地板上冷却单元冷却由电子设备变暖的空气。冷却水源被配置成供应减少地板上冷却单元的温度的冷却水。系统的功率使用有效性(“PUE”)小于1.3，其中PUE由用来操作数据中心的能量除以用来运行电子设备的能量定义。

Description

具有低功率使用有效性的数据中心

相关申请的交叉引用

本申请按照35U.S.C.§119(3)要求对通过引用将公开内容结合于此、标题为DATA CENTER WITH LOW POWER USAGEEFFECTIVENESS、于2009年11月2日提交的第12/611,061号美国申请的优先权。

技术领域

本文涉及用于为包含电子设备的区域(比如计算机数据中心中的计算机服务器机房和服务器机架)提供冷却的系统和方法。

背景技术

计算机用户经常关注计算机微处理器的速度(例如，兆赫兹和吉赫兹)。许多人忘记这一速度经常伴随有成本——更高电功率消耗。对于一两个家用PC，这一额外功率在与运行家中的许多其它电器的成本相比时可以忽略不计。但是在其中可以操作数以千计的微处理器的数据中心应用中，电功率要求可能很重要。

功率消耗也在效果上为双重打击。数据中心运营商不仅必须为操作它的许多计算机支付电费，而且也必须为冷却计算机付费。这是因为按照简单物理定律，所有功率必须去往某处而该某处大部分是转换成热。装配于单个母板上的一对微处理器可以汲取200-400瓦特或者更多功率。将该数字乘以数千(或者数万)以考虑大型数据中心中的许多计算机，并且可以容易认识到可以生成的热量。这与让房间充满数以千计的点亮的泛光灯很类似。

因此，去除所有热的成本也可能是操作大型数据中心的主要成本。该成本通常涉及到使用形式为电力和天然气的甚至更多能量以操作制冷器(chiller)、冷凝器、泵、风扇、冷却塔和其它有关部件。热去除也可能重要，因为虽然微处理器可以不像人那样对热敏感，但是热增加一般可以引起微处理器错误和故障的大量增加。总而言之，这样的系统可能需要电力以运行芯片并且需要更多电力以冷却芯片。

发明内容

一般而言，在一个方面中，一种在电子设备的操作期间冷却数据中心的方法包括：监视数据中心以外的温度；监视来自数据中心中的地板上冷却单元的离开空气温度；当数据中心以外的温度在预定值以下时，通过经过地板上冷却单元流动水将离开空气温度维持于内部设置点以下，其中水至少与预定水供应温度一样冷；确定数据中心以外的温度何时上升至预定值以上；以及当数据中心以外的温度上升至预定值以上时，通过经过地板上冷却单元流动比预定水供应温度更暖的水来允许离开空气温度大于内部设置点。

这一和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。监视数据中心以外的温度可以包括监视从冷却塔供应的水的温度。冷却系统可以包括多个地板上冷却单元，并且其中监视离开空气温度包括监视每个地板上冷却单元的离开空气温度。冷却系统还可以包括多个配比控制阀，每个配比控制阀被配置成响应于对应地板上冷却单元的离开空气温度来控制经过对应地板上冷却单元的水流。该方法还可以包括在水比预定水供应温度更暖时比在水至少与预定水供应温度一样冷时经过地板上冷却单元流通更多水。该方法还可以包括将经过冷却系统流动比预定水供应温度更暖的水的时间限制为少于每年1000小时。该1000小时可以不连续。在每年多于1500小时中经过冷却系统流动比预定水供应温度更暖的水可以缩短电子设备的寿命。经过地板上冷却单元流动水可以包括从冷却水源流动水。限制时间可以包括在已经在1000小时中流通比预定水供应温度更暖的水之后经过地板上冷却单元从制冷器流动水。数据中心可以包括多个地板上冷却单元，并且其中从制冷器流动水包括经过多个地板上冷却单元从制冷器流动水。数据中心可以被标定成在温度比预定水供应温度更少的水上运行。预定水供应温度可以在65°F与70°F之间。

一般而言，在一个方面中，一种在电子设备的操作期间冷却数据中心的方法包括：监视数据中心以外的温度；当数据中心以外的温度在预定值以下时，通过经过数据中心内的冷却系统流动水将数据中心内的温度维持于内部设置点以下，其中水至少与预定水供应温度一样冷；确定数据中心以外的温度何时上升至预定值以上；以及当数据中心以外的温度上升至预定值以上时，通过经过冷却系统流动比预定水供应温度更暖的水来允许数据中心内的温度大于内部设置点。在电子设备的操作时间的至少90％中数据中心内的温度在内部设置点以下。

这一和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。该方法还可以包括监视数据中心内的温度以确定数据中心内的温度何时在内部设置点以下。经过冷却系统流动水可以包括从冷却水源流动水。该方法还可以包括当在电子设备的操作时间的多于10％中数据中心以外的温度上升至预定值以上时，经过地板上冷却单元从制冷器流动水。数据中心可以包括多个地板上冷却单元，并且从制冷器流动水可以包括经过多个地板上冷却单元从制冷器流动水。在电子设备的操作时间的多于15％中在数据中心内的比内部设置点更高的温度操作可以缩短电子设备的寿命。冷却系统可以包括多个地板上冷却单元，并且每个地板上冷却单元可以包括配置成控制经过地板上冷却单元的水流的对应配比控制阀。数据中心可以被标定成在少于预定水供应温度的水上运行。预定水供应温度可以在65°F与75°F之间。

一般而言，在一个方面中，一种用于向电子设备提供冷却的空气的系统包括：具有在操作中的电子设备的数据中心、多个地板上冷却单元和冷却水源。地板上冷却单元冷却由电子设备变暖的空气。冷却水源被配置成供应减少地板上冷却单元的温度的冷却水。系统的功率使用有效性(“PUE”)小于1.3，其中PUE由用来操作数据中心的能量除以用来运行电子设备的能量定义。

这一和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。系统的PUE可以约为1.2。冷却水源可以包括冷却塔。每个地板上冷却单元可以包括配置成向冷却水源传送来自电子设备的热的热交换器。热交换器可以包括与从电子设备接收加热的空气的一个或者多个共同热空气气室相邻定位的盘管。冷却水源可以流体地耦合到地板上冷却单元。该系统还可以包括用于监视地板上冷却单元的离开空气温度的传感器。该系统还可以包括多个配比阀，每个配比阀被配置成控制经过对应地板上冷却单元的水的流通。

在此描述的系统和方法的优点可以包括以下优点中的一个或者多个优点。如果允许在短时间段中数据中心以内的温度上升至内部设置点以上，则可以使对昂贵制冷器的使用最少。通过监视离开空气温度(例如，离开地板上冷却单元的冷却盘管或者冷空气气室的空气的温度)而不是个别服务器的温度，温度指示将更准确，从而使冷却系统更高效。如果控制阀被配置成个别控制去往每个地板上冷却单元的水流，则可以减少系统所需要的总水量。通过将制冷器连接到单独首部，对应模块(例如，包括一系列冷却单元、控制阀和模块化冷却厂房的模块)即使在对应模块化冷却厂房失效时仍然可以保持在线。

在附图和下文描述中阐述一个或者多个实施例的细节。将从描述和附图中以及从权利要求中清楚其它特征和优点。

附图说明

图1是示出了用于冷却计算机数据中心的系统的示意图。

图2A是示出了用于冷却数据中心中的服务器机架的系统的示意图。

图2B是示出了两个不同厂房的示意图，每个厂房具有用于冷却数据中心中的服务器机架的系统。

图3是示出了用于数据中心中的空气的加热和冷却循环的心理测量图表。

图4是在一年时间段内的用于计算设施的设置点温度的图形。

图5是示出了用于通过测量离开空气温度并且考虑在一年中的有限时间期间的上升温度来冷却数据中心的步骤的流程图。

图6是示出了用于在数据中心电子设备的操作时间的少于90％中使用一个或者多个上升温度时段来冷却数据中心的步骤的流程图。

图7是用于冷却具有已制冷水和已冷却水并且使用一个或者多个上升温度时段的数据中心的流程图。

在各种附图中的类似标号指示类似要素。

具体实施方式

图1是示出了用于冷却计算机数据中心101的系统100的示意图。系统100一般包括地板上冷却单元160，该单元具有用于向冷却水传送来自数据中心的空气的热的空气处置单元(例如包括风扇110和冷却盘管112a、112b)。系统100也可以包括模块化冷却厂房222。模块化冷却厂房222可以包括功率和冷却单元(“PCU”)，该单元具有泵124、120、阀134、过滤器(未示出)和用于从冷却水去除热并且向冷凝器水传递热的热交换器122，该冷凝器水被递送到模块化冷却厂房222中的冷却塔118。模块化冷却厂房222中的冷却塔118是冷却水塔、干冷却器(仅包括风扇盘管单元)或者混合塔(包括冷却水塔和干冷却器二者)。备选地，可以使用冷水源(比如湖泊或者海湾)而不是冷却塔118。模块化冷却厂房222中的冷却塔118通过冷却塔水的蒸发和冷却向环境空气传递积累的热以产生冷却水。在一般操作中，系统100仅使用冷却塔/热交换器/冷却盘管系统来操作，但是被供电的制冷系统(比如制冷器)可以用来在高峰负荷期间(比如在室外环境露点很高并且冷却塔不能独自提供充分冷却时)提供制冷水。如下文说明的那样，也可以设置用于系统的控制参数以便避免对使用制冷器或者其它这样的被供电的制冷系统的多数或者任何需要。

将系统100的每个部分的温度选择为相对高(与常规基于制冷的冷却系统相比)以便允许系统100的更高效操作。例如，系统中的相对高的空气温度(例如，空气在超过110°F(43.3℃)进入冷却盘管并且在70°F(21.1℃)以上的温度离开盘管)继而可以允许相对高的冷却水温度(例如，水在约68°F(20℃)进入冷却盘管并且在约104°F(40℃)离开)，因为可以从空气除去的热量一般与在水与空气之间的温度差成比例。如果差值可以保持于可接受水平(其中温度高到足以使得蒸发冷却(例如，经过冷却塔冷却而未经由制冷器进一步冷却)是足够的)，则可以避免操作一个制冷器(或者许多制冷器)的相对高的电成本。

当使用混合冷却塔时，高的系统温度可以在某些实现方式中特别有利。这样的混合冷却塔组合普通冷却塔的功能与水到水热交换器的功能。使用充分高的温度设置点(即在电子设备的大多数操作时间内允许数据中心101操作的最大温度)即使在水到空气模式中操作而无公用设施水(utility water)时仍然可以允许混合塔提供大量冷却能力。因而，混合冷却塔即使在可以大量获得公用设施水之前仍然可以用来相对快地向设施提供冷却能力。冷却塔的能力可与塔内的水温度与环境外界空气的差值直接有关。

当温度差并非很大时，仅数度的改变可以带来大量效率增益。例如，当冷却水在68°F(20℃)进入时，通过将空气加热至113°F(45℃)而不是104°F(40℃)，温度差从36°F增加至45°F(20℃至45℃)——这可以造成热流量增加百分之二十五。实际差值将略微变化，因为空气和水的进入条件并非仅有的条件(因为空气在它穿过冷却盘管时冷却并且水变暖)；然而这一示例指示温度差可以如何影响系统的效率。

在系统中使用升高的温度也可以防止系统中或者系统周围的空气下降至它的液体饱和点(即它的露点)以下并且冷凝。这在某些境况中可以提供在系统的效率和操作两方面的益处。可以获得效率益处是因为产生冷凝需要比简单地冷却空气多得多的能量，从而使得产生冷凝的系统可能使用大量电力或者其它能量。系统的操作改进可以出现是因为如果系统中的管输送在管周围的空气的饱和温度以下的水，则冷凝可以形成于管上。该冷凝可能损坏被调节空间中的管或者设备、引起发霉并且使水淤积于地板上而且可能需要在管上安装隔离物(以阻止冷凝)。

在图1中所示的系统中，使用升高的温度即使在数据中心101中的热负荷很高时仍然可以明显减少或者几乎完全消除对诸如制冷器等能量密集冷却部件的需要。因而，可以在另外可以实现的更低操作成本操作系统100。此外，可以需要更低资本成本，因为风扇、盘管、热交换器和冷却塔是相对基本和廉价的部件。此外，通过以在已冷却空气与冷却水之间的更高温度差操作，需要更少体积的冷却水、因此减少管道尺寸和成本以及用于操作泵和其它这样的部件的成本。

此外，那些部件经常很标准化，从而使得它们的购置成本更低并且它们更容易定位(特别是在其中放置数据中心101可能有益的发展中国家和偏远区域中)。可以使用更少电功率来操作系统100的事实也有助于在偏远区域区和电功率取用有限的其它区域中使用系统100。因而，这样的系统可以位于更低功率的变电站等附近。如下文更完整讨论的那样，被更少供电的系统也可以服从于实施为使用诸如太阳能、风力、天然气供电涡轮机、燃料电池等能源的自供电系统。

现在参照图1，在截面图中示出了数据中心101，该数据中心如图所示是容纳大量计算机或者类似发热电子部件的建筑物。在布置于多个平行行中并且装配于竖直机架(比如机架102a、102b)中的计算机周围定义工作空间106。机架可以包括成对装配托架(未示出)所附着到的成对竖直轨道。包含计算机的托盘(比如形式为母板的标准电路板)可以放置于装配托架上。

在一个示例中，装配托架可以是如下成角度轨道，这些轨道焊接或者以其他方式粘附到机架的框中的竖直轨道，并且托盘可以包括与食物盘滑动到餐厅中的存储架上或者面包盘滑动到面包架中的方式类似而滑动到托架上面就位的母板。托盘可以一起接近地间隔以使数据中心中的托盘数目最大化、但是充分隔开以在托盘上包含所有部件并且允许在托盘之间的空气流通。

也可以使用其它布置。例如，可以成组(比如以计算机刀片的形式)竖直装配托盘。托盘可以简单地搁放于机架中并且在它们滑动就位之后电连接，或者它们可以具有在它们滑动就位时产生电和数据连接的机制(比如沿着一个边缘的电迹线)。

空气可以跨托盘并且经过地板上冷却单元160从工作空间106流通。虽然在图160中示出了仅一个地板上冷却单元160，但是数据中心101可以包括多个地板上冷却单元160。地板上冷却单元160包括在托盘后面的暖空气气室(plenum)104a、104b。空气可以由在托盘的背部装配的风扇(未示出)汲取到托盘中。风扇可以被编程或者以其他方式配置成维持用于进入暖空气气室的空气的设置排气温度，并且也可以被编程或者以其他方式配置成维持跨托盘的特定温度上升。当已知工作空间106中的空气温度时，控制排气温度也间接控制温度上升。工作空间106在某些境况中可以称为“冷过道”而气室104a、104b称为“暖过道”。

温度上升可能大。例如，对于36°F(20℃)的温度上升，工作空间106的温度可以约为77°F(25℃)，并且进入暖空气气室104a、104b的排气温度可以设置成113°F(45℃)。排气温度也可以高达212°F(100℃)，其中发热设备可以在这样的升高的温度操作。例如，离开设备和进入暖空气气室的空气的温度可以是118.4、122、129.2、136.4、143.6、150.8、158、165、172.4、179.6、186.8、194、201或者208.4°F(48、50、54、58、62、66、70、74、78、82、86、90、94或者98℃)。这样的高排气温度一般与通过用大量快速移动的冷空气冲洗设备来最好地进行发热电子设备的冷却这样的教导背道而驰。这样的冷空气方式的确冷却设备、但是也使用大量能量。

通过将冲击风扇(impingement fan)附着到微处理器或者其它特别暖的部件的顶部或者通过提供用于这样的部件的热管和有关热交换器，即使在跨托盘的气流缓慢时仍然可以改进特定电子设备(比如微处理器)的冷却。

加热的空气可以被向上引导进入天花板区域或者阁楼105中或者进入升高的地板或者地下室或者其它适当空间中，并且可以在该空间由空气处置单元收集，空气处置单元例如包括地板上冷却单元160的风扇110，该风扇可以例如包括针对该任务而适当设定尺寸的一个或者多个离心风扇。风扇110然后可以向与工作空间106相邻定位的气室108中递送回空气。气室108可以简单地是机架行中间的隔间(bay)尺寸区域，该区域已经空无机架并且已经在它的任一侧上与任何暖空气气室隔离并且在它的其它侧上与冷空气工作空间106隔离。备选地，空气可以由限定暖空气气室104a、104b的边界的盘管冷却并且比如在暖空气气室104a、104b的顶部直接排入工作空间106中。

地板上冷却单元160也可以具有位于气室的与机架的前部近似齐平的相反侧上的冷却盘管112a、112b。(未示出进入和离开该图中的页面的在与气室108相同的行中的机架。)盘管可以具有大的表面积并且很薄以便向系统100呈现低的压降。以这一方式，更慢、更小和更静风扇可以用来驱动空气经过系统。保护结构(比如百叶窗或者线网)可以放置于盘管112a、112b前面以防它们受损。

在操作中，地板上冷却单元160的风扇110将空气向下推入气室108中，从而使气室108中的增加的压强经过冷却盘管112a、112b推出空气。随着空气穿过盘管112a、112b，它的热传送到盘管112a、112b中的水中并且冷却空气。

可以响应于测量值控制风扇110的速度和/或在冷却盘管112a、112b中流动的冷却水的流速或者温度。例如，驱动冷却液体的泵可以是控制成维持工作空间106中的特定温度的可变速泵。这样的控制机制可以用来维持工作空间106或者气室104a、104b和阁楼105中的恒定温度。

然后，比如在机架102a、102b中装配的许多托盘上装配的风扇可以向机架102a、102b中汲取工作空间106的空气。这一空气随着它在托盘之上通过和经过运行托盘上的计算机的电源通过而受热，然后可以进入暖空气气室104a、104b。每个托盘可以具有它自己的电源和一个或者多个风扇。在一些实现方式中，电源位于托盘的后沿，并且风扇附着到电源的背部。所有风扇可以被配置成或者编程为在单个共同温度(比如在设置的113°F(45℃))递送空气。然后，可以随着风扇110捕获和流通暖空气而连续重新调整该过程。

也可以使用系统100来冷却附加项。例如，房间116具有自容纳式风扇-盘管单元114，该单元包含风扇和冷却盘管。单元114可以例如响应于在房间116中提供的恒温器来操作。房间116可以例如是附属于数据中心101的主要部分的办公室或其它工作空间。

此外，如果必要则也可以向房间116提供补充冷却。例如，可以安装标准屋顶或者类似空气调节单元(未示出)以在点基础上提供特定冷却需要。作为一个示例，系统100可以被设计成向工作空间106递送78°F(25.56℃)供应空气，并且工人可以偏好于在房间116中具有更凉的办公室。因此，可以针对办公室提供专用空气调节单元。然而，可以相对高效地操作这一单元，其中它的覆盖限于建筑物的相对小的区域或者来自建筑物的热负荷的相对小部分。冷却单元(比如制冷器)也可以提供补充冷却，但是它们的尺寸与如果它们用来提供用于系统100的大量冷却相比可以明显减少。

可以通过各种机制向工作空间106提供新鲜空气。例如，可以提供补充空气调节单元(未示出)(比如标准屋顶单元)以供应外界空气的必需交换。这样的单元也可以服务于针对系统100中的有限潜在负荷(比如人类排汗)将工作空间106除湿。备选地，可以提供从外界环境到系统100的百叶窗(比如连接到暖空气气室104b的被供电的百叶窗)。可以控制系统100以在环境(外界)环境湿度和温度充分低以允许用外界空气冷却时经过气室汲取空气。这样的百叶窗也可以通过管道连至风扇110，并且气室104a、104b中的暖空气可以简单地排向大气，从而使得外界空气不与来自计算机的暖空气混合并且变得被暖空气稀释。也可以在系统中(特别是在使用外界空气时)提供适当过滤。

工作空间106可以包括除了托盘之外的(比如来自空间中的人和照明)的热负荷。当穿过各个机架的空气体积很高并且从多个计算机拾取很大热负荷时，除了工人引起的可能小的潜在热负荷(该热负荷可以由如上文描述的较小辅助空气调节单元去除)之外，来自其它来源的小的附加负荷可以忽略不计。

可以从模块化冷却厂房222提供冷却水，该厂房可以包括冷却水回路和冷凝器水回路。冷却水回路可以由泵124供电。冷却水回路可以形成为直接返回或者间接返回回路并且一般可以是闭环系统。泵124可以采用任何适当形式(比如标准离心泵)。热交换器122可以从回路中的冷却水去除热。热交换器122可以采用任何适当形式(比如板和框热交换器或者壳和管热交换器)。

可以从冷却水回路向包括热交换器122、泵120和冷却塔118的冷凝器水回路传递热。泵120也可以采用任何适当形式(比如离心泵)。冷却塔118可以例如是一个或者多个强制式通风塔或者引导式通风塔。冷却塔118可以视为自由冷却源，因为它仅需用于在系统中移动水的功率并且在一些实现方式中需要向风扇供电以引起蒸发；它无需制冷器或者类似结构中的压缩机的操作。

冷却塔118可以采用多种形式(包括作为混合冷却塔)。这样的塔可以组合冷却塔的蒸发冷却结构与水到水热交换器两者。因而，这样的塔可以相比具有单独热交换器的标准冷却塔适配在更小的面中并且更模块化地操作。附加优点可以是如上文讨论的那样混合塔可以干运行。此外，混合塔也可以更好地避免产生设施的邻居可能不喜欢的水羽流。

如图所示，流体回路可以产生间接水畔节约装置布置。这一布置可以相对能量高效，因为为了向它供电而需要的仅有能量是用于操作若干泵和风扇的能量。此外，这一系统可以实施起来相对廉价，因为泵、风扇、冷却塔和热交换器是以许多形式广泛可用的相对技术简单的结构。此外，由于结构相对简单，所以修理和维护可以完成起来成本更低和更容易。这样的修理可以是可能的而无需具有高度专门化知识的技术人员。

备选地，可以比如通过消除热交换器122并且将冷却塔水(冷凝器水)直接向冷却盘管112a、112b(未示出)引导来运用直接自由冷却。这样的实现方式可以更高效，因为它去除了一个热交换步骤。然而，这样的实现方式也使水从冷却塔118引入原本为闭合系统的系统中。因而，在这样的实现方式中的系统可能填充有可能包含细菌、藻类和大气污染物的水并且也可能填充有水中的其它污染物。混合塔如上文讨论的那样可以提供类似益处而没有相同损害。

在冷凝器水回路中提供控制阀126以向回路供应补充水。一般可能需要补充水是因为冷却塔118通过从回路蒸发大量水来操作。控制阀126可以与冷却塔118中的水位传感器或者与由多个冷却塔共享的水池联系。当水下降至预定水位以下时，可以使控制阀126打开并且向回路供应附加补充水。也可以在补充水线路中提供回流阻止器(BFP)以防止水从冷却塔118向主水系统流回，这可能引起对这样的水系统的污染。

虽然图1示出了连接到仅一个地板上冷却单元160的模块化冷却厂房222，但是模块化冷却厂房222可以如图2A中所示连接到多个地板上冷却单元160，其中地板上冷却单元160并联连接到模块化冷却厂房222。每个模块化冷却厂房222可以例如服务于12个或者更多地板上冷却单元160。另外，系统100可以具有多个模块化冷却厂房222。系统100可以例如是使用30兆瓦特(MW)电功率的建筑物。然后，可以存在连接到建筑物的多个模块化冷却厂房222，例如十五个模块化冷却厂房222，每个厂房为由数据中心使用的每2MW电功率提供冷却。

可以经过梯型管(ladder pipe)连接模块化冷却厂房222和地板上冷却单元222。供应线路246可以向地板上冷却单元供应冷水，而返回线路248可以向模块化冷却厂房222返回暖水以待冷却。对应控制阀224沿着至少一个管定位，从而使得可以控制向单个冷却单元的流量。模块化冷却厂房222、对应冷却单元160和控制阀224可以一起称为模块230。每个控制阀224可以控制经过对应地板上冷却单元160的水流量而不影响模块中的其它冷却单元。控制阀224可以仅提供特定地板上冷却单元160需要的水。也就是说，控制阀224可以是配比阀而不是数字“通”或者“断”型控制阀。每个控制阀224可以具有马达(未示出)，该马达可以转动对应阀，从而使得它如为了经过对应地板上冷却单元160流通所需水而必需的那样宽地打开。控制器可以控制马达。可以例如存在用于控制所有控制阀224的一个主控制器。备选地，每个控制阀224可以具有用于独立控制每个马达的对应控制器。在一些实现方式中，主控制器可以控制所有个别控制器。控制器可以控制控制阀224以对每个冷却单元160的离开空气温度(LAT)或者其它局部变量做出响应。例如，控制器可以控制控制阀224以对离开空气温度与进入水温度之差的改变做出响应。每个控制阀224并且因此每个地板上冷却单元160可以独立于另一阀224或者地板上冷却单元160作用。也就是说，经过系统100的流量的所有增加或者减少可以经过控制器而在每个对应地板上冷却单元160是局部的。

通过设计系统100以使得个别控制到每个地板上冷却单元160的水量并且使得所有模块化冷却厂房222连接到共同首部，来自系统的水可以分布到系统100中的负荷而不是经过整个系统100流动恒定水量。以这一方式，可以使一个地板上冷却单元160不需要的水可用于另一地板上冷却单元160。因为地板上冷却单元160独立动作，所以在系统100中可以存在大量地板上冷却单元160(例如，超过1,000个冷却单元)。另外，可以设计系统100以使得来自多个冷却单元160的已冷却空气可以在它离开冷却盘管112a、112b与汲取到服务器102a、102b中的时间之间混合(比如通过使用更高天花板以向服务器102a、102b上方的空间中排入来自风扇110和冷却盘管112a、112b的已冷却空气)。具有这样的设计保证如果一个地板上冷却单元160例如由于控制阀224向相应地板上冷却单元160流动太多或者太少水而失效，则其它地板上冷却单元160可以补偿以冷却数据中心101。另外，可以设计系统100以使得如果一个模块化冷却厂房222失效，则沿着相同首部的其它模块化冷却厂房222可以取得负荷。这样的设计可以允许冷却大量服务器。例如，系统100可以包括超过1,000个冷却单元和对应的服务器机架。

可选地，若干制冷器130可以可由系统100使用。可以提供将一个制冷器连接到多个模块化冷却厂房222的单独制冷器首部228。系统100的操作可以在极端大气环境(即热和潮湿)条件的时间或者数据中心101中的高热负荷的时间期间接通一些或者所有制冷器130。回顾图1，提供受控制的混合阀134以用于向制冷器回路电子切换或者用于混合来自制冷器回路的冷却水与来自冷凝器回路的冷却水。泵128能够向制冷器130供应塔水，并且泵132能够向系统100的其余部分供应来自制冷器130的已制冷水或者冷却水。制冷器130可以采用任何适当形式，比如离心、往复或者螺旋制冷器或者吸收制冷器。

可以控制制冷器回路以提供用于冷却水的各种适当温度。可以在从常规已制冷水温度升高的温度从制冷器130供应已制冷水。例如，可以在55°F(13℃)至70°F(18至21℃)或者更高的温度供应已制冷水。例如，水供应温度可以在60-64°F、65-70°F、71-75°F或者76-80°F之间。然后，在更高温度(比如59至176°F(15至80℃))返回水。在使用除了自由冷却之外或者备选的来源的这一方式中，增加已制冷水的供应温度也可以产生系统100的大量效率改进。

参照图2A，由于制冷器130在与模块230分离的回路228上，所以可以在模块230之间共享制冷器130。这样的布置可以在模块化冷却厂房222或者制冷器130失效时有益。由于在模块160之间共享制冷器130，所以任何制冷器130可以在任一制冷器失效时或者在对应模块冷却厂房222失效时供应已制冷水以保持模块160工作。因此，如这里进一步描述的那样，系统100可以在添加更多模块160和更多制冷器130时变得更稳健。另外，制冷器130的数目可以少于模块230的数目以减少成本。在制冷器与模块化冷却厂房222之间的阀可以控制哪个制冷器向哪个模块化冷却厂房222供应已制冷水。虽然未示出并且虽然在从模块230的分离的首部上，但是制冷器130可以容纳于一些或者所有模块222中。

回顾图1，泵120、124、128、132可以具有可变速驱动。这样的驱动可以由中央控制系统电子控制以响应于变化的环境条件或者系统100中的变化的条件(比如设备失效或者新设置点)来改变由每个泵抽运的水量。例如，可以控制泵124以比如响应于来自工作空间106中的恒温器或者其它传感器的信号来维持工作空间106中的特定温度。

如图2B中所示，系统100可以是高度模块化并且因此可以通过添加附加部件和子系统来从很小系统扩增至很大系统。由于系统100为模块化，所以可以在构造期间维持厂房的操作同时随着需要容量而扩展数据中心。可以安装第一组电子设备的机架(例如，服务器的机架)以及关联的模块化冷却厂房和可选制冷器，并且可以启动设备的操作。随着需要和接收更多电子设备，在线安装和放置第二组电子设备和关联的模块化冷却厂房。与第一组设备关联的模块化冷却厂房可以流体地耦合到与第二组设备关联的模块化冷却厂房以在故障保护的情况下提供备用冷却。另外，虽然将现有厂房301和将来厂房302示出为分离系统，但是可以在两个厂房之间建立连接(比如连接303)以便共享部件。尽管在旧系统与新系统之间共享部件可能在现有系统中引起基于构造的中断，但是它也可以提供对完整系统中的部件的更好利用。例如，制冷器130可以扩展成在两个厂房301与302之间共享。

在操作中，系统100可以对来自放置于系统100中的一个或者多个传感器192的信号做出响应。传感器可以例如包括恒温器、恒湿器、流量计和其它类似传感器。在一个实现方式中，可以提供一个或者多个恒温器以监视数据中心内的温度。在一些实施例中，与地板上冷却单元160相邻的空气与和邻近地板上冷却单元160相邻的空气部分隔离。单个地板上冷却单元160冷却由关联的工作空间中的服务器生成的已加热空气。传感器192可以测量离开空气温度，该温度定义为离开冷空气盘管112a、112b或者冷空气气室108的温度。为了测量离开空气温度，一个或者多个传感器192可以例如放置于每个地板上冷却单元160的冷空气盘管112a、112b或者冷空气气室108旁边。

如图1中所示，单个温度传感器192可以用于每个地板上冷却单元160。备选地，比如在两个与十个传感器之间(例如四个传感器)的传感器阵列可以用于每个地板上冷却单元，并且确定平均温度(比如平均离开空气温度)。尽管其它实现方式可以包括将多个恒温器放置于整个系统110内(比如暖空气气室104a、104b中或者服务器102a附近)，但是这样的温度往往变化。测量离开空气温度因此可以是一种控制系统100的更稳健方法。

由恒温器测量的离开空气温度可以用来控制与地板上冷却单元160关联的阀224。另外，虽然在一些实现方式中，泵120、124、128、132为定速泵，但是在其它实现方式中，来自恒温器的温度读数可以用来控制关联的泵的速度。当离开空气温度开始上升至内部设置点以上时，控制阀224可以更宽地打开或者泵120、124、128、132可以更快运行以提供附加冷却水。这样的附加冷却水可以减少离开空气温度。离开空气温度也可以用来间接影响服务器风扇。也就是说，对于基于服务器多大强度地工作来调控其风扇速度的计算机，控制冷却单元离开空气温度以消除工作区域106中的热点可以允许那些服务器更慢运行它们的风扇、由此使用比原本需要的更少的能量。

当由于阀224打开或者泵120、124、128、132拉取更多水而经过系统100流通附加水时，在供应梯246与返回梯248之间的压差下降，从而要求泵120、124、128、132稳定于比通常更低的压强均衡(称为“跨骑泵曲线”)，由此跨冷却单元的压降与泵的压差匹配。随着从模块化冷却厂房222抽取过量水，模块化冷却厂房222可能不能维持预定水供应温度。例如，由于水更快地经过系统循环并且环境温度更高，所以冷却塔相比在外部温度更低时可能没有充分时间向环境排放来自水的热。因而，经过系统100流通比预定水供应温度更暖的水。

然而，经过地板上冷却单元160流动额外水的正面结果可以弥补和超过经过地板上冷却单元160流通比预定水供应温度更暖的水(也就是流过冷却单元160的水的更少冷却能力)的潜在负面效果。因此，所得离开空气温度可以降低至内部设置点以下。在一些实施例中，尽管向地板上冷却单元160供应的冷却水可以比预定水供应温度暖1度，但是所得离开空气温度可以比内部设置点冷多于1度。

控制器也可以用来控制各项(比如风扇110)的速度以维持在两个空间(比如阁楼105与工作空间106)之间的设置压差并且由此维持所需气流速率。当用于增加冷却的机制(比如加速泵的操作)不再能够跟上越来越多的负荷时，控制系统可以激活制冷器130和关联的泵128、132并且可以相应地调制控制阀134以提供附加冷却。

系统100也可以对来自数据中心101以外的信号(例如，对数据中心101以外的温度(该温度可以与从冷却塔供应的水的温度相关并且按照该温度来监视))做出响应。恒温器可以用来监视数据中心101以外的温度。当数据中心101以外的温度(例如，空气温度或者湿球温度)低于预定值时，在冷却塔中冷却的水至少与预定水供应温度一样冷。可以经过系统100流通这一冷却的水以便保持数据中心101以内的温度(例如，每个地板上冷却单元160的离开空气温度)在内部设置点以下。如下文讨论的那样，内部设置点可以例如少于120°F(比如少于115°F或者少于110°F)(比如75°F至85°F)并且可以在全年变化。联邦0SHA和加利福尼亚OSHA指南也可以提供对内部设置点的限制。另外，设置点可以按照地理位置变化以考虑相应位置中的平均温度和湿度。当在数据中心101以外的温度上升至预定值以上时，可以经过系统100流通比预定水供应温度更暖的水、因此使数据中心101以内的温度上升至内部设置点以上。数据中心101可以标定成在温度少于预定水供应温度的水上运行，即数据中心101可以具有充分水资源以保持离开空气温度在预定温度以下并且在一些情况下保持系统100中的水温度少于预定水供应温度。

在一个实现方式中，用于冷却水的供应温度可以在65°F与70°F之间(比如68°F(20℃))，而返回温度可以在100°F与110°F之间(比如104°F(40℃))。在其它实现方式中，可以在50°F至84.20°F或者104°F之间(10℃至29℃或者40℃)的温度供应该供应水，并且可以在用于返回水的59°F至176°F(15℃至80℃)温度供应返回水。由冷却塔供应的水的温度可以一般略微高于环境大气条件之下的湿球温度，而向冷却塔返回的水的温度将部分依赖于建筑物101以内的热。

使用这些参数以及上文针对进入和离开空气讨论的参数，可以用系统100实现相对窄的迫近温度。迫近温度在这一示例中是在从盘管流走的空气与进入盘管的水之间的温度差。迫近温度总是为正，因为进入盘管的水为最冷的水，并且水随着它经过盘管行进而变暖。因而，到水离开盘管的时间水可以明显更暖。在水的出口点附近在盘管上方通过的空气比在水的入口点在盘管之上通过的空气更暖。由于甚至在冷却水的入口点的最冷却的离开空气都比进入水更暖，所以总体离开空气温度至少比进入冷却水温度暖一些。

保持迫近温度小允许系统在一年的更大部分时间内在自由或蒸发冷却上运行，并且减少与系统一起使用的制冷器的大小(如果需要任何制冷器)。为了降低迫近温度，可以针对逆流设计冷却盘管。在逆流中，最暖空气在最暖水附近流动而最冷空气在最冷水进入的地方附近离开。

在某些实现方式中，如上文所言对于13°F(7℃)的迫近温度而言进入水温度可以为64°F(18℃)而离开空气温度为77°F(25℃)。在其它实现方式中，可以基于针对总体设施的经济考虑来选择更宽或者更窄的迫近温度。

就接近的迫近温度而言，离开盘管的已冷却空气的温度紧密地跟踪进入盘管的冷却水的温度。因而，一般无论负荷如何都可以通过维持恒定水温度来维持空气温度。在蒸发冷却模式中可以随着湿球温度保持恒定(或者很慢地改变)维持恒定水温度，而随着湿球温度下降通过混合更暖的返回水与供应水或者调制冷却塔风扇来维持恒定水温度。这样，可以在某些情形中避免冷却空气温度的主动控制，并且可以仅出现对冷却水返回和供应温度的控制。

图3是示出了用于数据中心中的空气的加热和冷却循环的心理测量图表。心理测量图表用图形表示湿空气(该空气是包含任何明显湿气的空气而不仅仅是将让人感觉到湿气的空气)的热力学性质。图表来自ASHRAE心理测量图表1，该图表定义用于海平面应用的空气的性质。参见1997 ASHRAE Handbook-Fundamental的第6.15页。也可以使用其它图表，并且这里所示图表仅用来举例说明在本文中讨论的概念的某些方面。

心理测量图表纵横交错有代表各种空气性质的多条线。可以通过标识图表上的代表在特定条件(例如，温度和湿度)的空气的点、并且然后对代表在另一条件的空气的另一点定位来分析对空气的冷却和加热过程。可以合理假设一般绘制为直线的在那些点之间的线代表空气在它从第一条件移向第二条件(比如通过冷却过程)时的条件。

这里将讨论若干性质。首先，饱和温度是沿着图形的左侧的弧并且代表空气变成饱和并且湿气开始从空气中作为液体产生时的温度——也普遍称为“露点”。当将空气温度置于露点以下时，越来越多的水从空气中产生，因为更冷空气能够保持更少水。

空气的干球温度沿着图形的底部列出并且代表普遍视为温度的数(即由典型汞恒温器返回的温度)。

图表示出了涉及空气湿度的两个数。第一个是沿着图形的右边列出的湿度比，并且简单地是每单位干空气重量的湿气重量。因此，湿度比将在各种空气温度保持恒定直至比如通过下推空气温度至其露点(例如，湿气在早晨从空气中产生并且落在草上)而从空气去除湿气、或者通过将湿气放入空气中(例如，通过在加湿器中将水雾化成这样细微的雾使得空气分子的自然运动可以支撑雾)。因此，当以图形表示涉及到空气温度的简单改变的过程时，代表空气状态的点将在恒定湿度比沿着图形左右直线移动。这是因为干球温度将上下变化、但是湿度比将保持恒定。

第二湿度参数是所谓的相对湿度。不同于湿度比(该比值测量空气中的湿气的绝对量)，相对湿度测量空气中的湿气量作为空气在它的当前温度有可能保持的全部湿气的百分比。更暖空气比更冷空气可以保持更多的湿气，因为更暖空气中的分子更迅速移动。因此对于空气中的相等湿气量(即相等湿度比)，相对湿度将在高温比在低温更低。

作为一个示例，在夏日时，当整夜低温为55华氏度并且在地面上有露水而白昼高温约为75华氏度时，在清晨的相对湿度将约为100％(露点)，但是在下午的相对湿度将为很舒适的50％，即使假设在两个时间相同量的水在空气中。这一示例性过程在图3中由标为C和D的点示出，其中点C示出了在55华氏度(整夜低温)的饱和空气并且点D代表变暖到75华氏度(白昼温度)的相同空气。

商用空气处置系统当在建筑物中提供调节的空气时利用这一相同过程。具体而言，系统可以在75华氏度和百分之60的相对湿度从办公室空间收集空气。系统经过看上去如同汽车散热器的冷却盘管传递空气以将空气冷却至55华氏度，这将通常下推空气至它的露点。这将随着空气穿过冷却盘管而使湿气从空气涌出。可以在冷却盘管以下的排水管中捕获湿气、并且然后从建筑物去除湿气。然后，可以向工作空间返回空气，并且当它变暖回到75度时，它将是很舒适的百分之50相对湿度。

这一常见冷却过程由图3的图表上的点A、B、C和D示出。点A示出了在百分之70相对湿度的75度空气。点B示出了冷却至其露点的空气，它在约65华氏度的温度(干球)达到该露点。空气的进一步冷却至55华氏度(达到点C)沿着饱和曲线跨骑，并且水将在冷却的该部分期间从空气中生成。最后，空气的状态随着空气变暖并且再次达到75华氏度而移到点D。在这一点，相对湿度将为百分之五十(假设它未从房间或者现有房间空气获取附加湿气)而不是原有的百分之六十，因为冷却过程已经通过在冷却盘管中从空气拉出湿气而将空气除湿。如果房间空气包含比冷却的空气更多的湿气，则点D将略微高于在图3中所示的它的位置，但是仍然在点A以下。

这样的常见过程随之带来诸多挑战。首先，为了将空气冷却至55华氏度，系统必须在冷却盘管中提供可以吸收所有热的冷却水。这样的水将需要至少比55华氏度更冷。产生这样的冷水可能昂贵——需要比如制冷器和其它能量密集系统之类的系统。此外，紧接在供应冷却水的管周围的区域将比55华氏度更冷，即如果管经过工作空间或者经过状态与工作空间中的空气相同的空气则比空气的露点更冷。因而，来自空气的湿气可以冷凝于管上，因为周围空气的温度已经下降至它的露点。因此，可能在冷管周围需要隔离以防止这样的凝结，并且凝结可以在任何情况下出现并且引起生锈、发霉、水淤积或者其它问题。最后，除湿(即将水从一个状态向另一状态改变)花费大量能量。

上文关于图1讨论的暖空气冷却特征可以在某些实现方式中避免这些挑战中的一个或者多个挑战。示例性暖空气冷却过程在图3的图形上由点E和F示出。点E示出了工作空间中的如下房间空气条件，该条件在身着夏装的人们的舒适水平的普遍指南的最高水平附近、但是在该最高水平内。参见1997 ASHRAE Handbook-Fundamentals的第8.12页。该条件为75°F(24℃)和约百分之七十的相对湿度(与先前示例中的点A相同)。点F示出了比如通过在架装式服务器系统中的发热计算机部件之上传递空气来加热该空气而不添加湿气。温度上升为36°F(20℃)以在约百分之二十三相对湿度将空气带到111°F(44℃)的状态。空气然后可以在它重新引入到工作空间之前在冷却盘管中冷却至它的原有温度(点E)75华氏度而不向空气添加水或者从空气去除水。

在图形上的点G和H代表紧接包围冷却管的空间中的空气的条件。例如，假设冷却供应水为68华氏度(20摄氏度)而返回温度为104华氏度(40摄氏度)。也假设在管附近的空气将包含与空间中的其余空气相同的湿气水平，并且紧接包围管的空气取得与在管以内的水相同的温度。如可见，与冷却水关联的这一空气也保留于饱和点上方，从而使得在冷却水管上将没有凝结，并且因此无需隔离以防止管上的凝结。

通过这一过程可见，空气从不变成饱和。因而，系统无需提供用于产生空气的相变的能量。此外，系统无需在冷却盘管处提供液体恢复结构或者提供用于任何处的管隔离。可以使用其它类似温度和在许多实现方式中更暖的温度。这里讨论的具体温度仅意味着为举例。

图4是在一年时间段内的计算设施的内部设置点温度的图形。内部设置点温度可以是在工作空间(比如图1中的工作空间106)中的温度。如在阶梯图形中所示，不频繁地(比如每季度或者每月)调节内部设置点温度(即目标温度)以便更接近地跟踪预计室外湿球温度。在夏季增加内部设置点，因为更低的冬季内部设置点在温暖夏季天气仅通过使用蒸发冷却可能实际是做不到的。因此，尽管“最好”(即更低温度比如71°F(22℃))的内部设置点温度在冬季适用，但是在该示例中相同内部设置点在夏季月份中不现实。

内部设置点可以由用户手动设置并且可以不频繁地被调整以便更好地近似使用蒸发冷却技术可达到的设置点，而几乎没有或者没有来自制冷器或者需要相对高能量水平来操作的其它类似部件的辅助。虽然在一年的更暖时间期间增加内部设置点可以增加典型操作温度，但是它也减少可以在设施中出现的热循环量并且因此延长设施中的电子部件寿命。对照而言，如果保持设置点尽可能低，则调节的空间将在具有低湿球温度的日子相对冷而在具有高湿球温度的日子相对暖。因此，全年保持恒定设置点可以特别是在更暖月份中实际增加热循环——因为系统能够在一些日子、但是不能在其它日子维持设置点。在另一实施例中，可以控制冷却单元以稳定它们的离开空气温度与它们的进入水温度之差。通过向冷却计划设置点应用重置，在工作空间106中的空气温度可以有效地从属于来自冷却厂房的水的温度，由此去除待调度的一层设置点。

也可以比如通过以如由正弦曲线设置点线所示的一般跟随预计室外湿球温度的年度正弦曲线方式变化设置点温度，来基本上连续调整设置点。研究已经指示：与大的温度阶梯变化对比，通过提供对温度的许多微小改变或者连续改变来使人类不适感最少化。在两个示例中，即使可以容易地实现更低温度(例如，因为室外湿球温度低于预计)以便使被冷却的设施中的热循环最少化，在某些实现方式中仍然可以维持设置点。

可以基于设施中的部件的能力和主导本地天气条件来选择特定设置点温度。例如，冷天气设置点可以在59-77°F(15-25℃)的范围中，其中特定值为64.4、68、71.6和75.2°F(18、20、22和24℃)。暖天气设置点可以在68-86°F(20-30℃)的范围中，其中特定值为71.6、75.2、78.8和82.4°F(22、24、26和28℃)。在一个特定实现方式中，在设施中的暖天气空气温度可以近似为80.6-82.4°F(27-28℃)，而冷天气温度可以约为71.60°F(22℃)。用于重置设置点的时间也可以变化并且可以例如每周(例如，使用长期天气预报以选择可实现的设置点，该设置点跟踪预测的湿球温度)、每月或者每季度变化。

当湿球温度或者空气温度变得太高以至于无法实现所需内部设置点时，可以允许冷却水的温度随着外界温度而向上漂移，从而使空间106中的温度也上移。如上文讨论的那样，如果外界温度上升至预定值以上，则可以如由图4中的区域401所示允许数据中心101以内的温度上升至内部设置点以上。通过经过系统100流动暖水(也就是比预定水供应温度更暖的水)可以如上文讨论的那样实现数据中心以内的温度的这一上升。对应地，可以经过系统100流通更多水以便更快地带走热并且补偿经过系统流通的暖水。

数据中心101以内的在内部设置点之上的温度上升可以在时间上受限，例如，限于数据中心或者设备的操作时间的少于10％，比如操作时间的少于5％、少于1％或者少于0.5％。类似地，经过系统100流通暖水的时间量可以在时间上例如限于每年少于1000小时、每年少于500小时、每年少于100小时或者每年少于50小时。如果在数据中心或者设备的操作时间的多于10％中在数据中心101以内的温度在内部设置点以上、或者如果在每年多于1000小时中流通暖水，则电子设备可能比希望的那样更快地失效。例如，电子设备可能在在数据中心或者设备的年度操作时间的15％中或者在1500小时中流过暖水之后更快地失效。

图5是示出了用于使用一个或者多个上升温度时段来冷却数据中心的步骤的流程图500。该方法仅为举例；视情况而定，可以添加其它步骤，可以去除步骤，并且可以按照与所示顺序不同的顺序执行步骤。监视在数据中心以外的温度(步骤502)。监视来自数据中心的离开空气温度(步骤503)。关于在数据中心以外的温度是否在预定值以上做出确定(步骤504)。当在数据中心以外的温度不在预定值以上时，可以通过经过数据中心内的冷却系统流动冷水将离开空气温度维持于内部设置点以下(步骤505)。也就是说，经过数据中心流通至少与预定水供应温度一样冷的水。当在数据中心以外的温度上升至预定值以上时，可以通过经过冷却系统流动比预定水供应温度更暖的水来允许离开空气温度高于内部设置点(步骤506)。

图6是示出了在数据中心电子设备的操作时间的少于90％中使用一个或者多个上升温度时段来冷却数据中心的步骤的流程图600。该方法仅为举例；视情况而定，可以添加其它步骤，可以去除步骤，并且可以按照与所示顺序不同的顺序执行步骤。监视数据中心以外的温度(步骤602)。当在数据中心以外的温度不在预定值以上时，可以通过经过数据中心内的冷却系统流动冷水将离开空气温度维持于内部设置点以下(步骤605)。也就是说，经过数据中心流通至少与预定水供应温度一样冷的水。当在数据中心以外的温度上升至预定值以上时，可以通过经过冷却系统流动比预定水供应温度更暖的水来允许离开空气温度大于内部设置点(步骤606)。可以在电子设备的操作时间的多于90％中将温度维持于内部设置点以下。

可以经过模块化冷却厂房提供比如来自制冷器的已制冷水。已制冷水可以与冷水混合，从而使得可以维持内部设置点或者仅在预定时间中允许内部设置点上升。图7是用于冷却具有已制冷水和已冷却水两者并且使用一个或者多个上升温度时段的数据中心的流程图700。该方法仅为举例；视情况而定，可以添加其它步骤，可以去除步骤，并且可以按照与所示顺序不同的顺序执行步骤。监视来自数据中心中的地板上冷却单元的离开空气温度(步骤701)。监视外部温度(步骤703)。确定外部温度是否在预定温度以上(步骤705)。如果外部温度不在预定温度以上，则经过数据中心流动冷却的水(步骤715)。备选地，如果外部温度在预定温度以上，则确定是否已经在比预定时间更长的时间中经过数据中心流通暖水(步骤707)。如果尚未在比预定时间更长的时间中经过数据中心流通暖水，则继续经过数据中心流通暖水(步骤709)。备选地，如果已经在比预定时间更长的时间中经过数据中心流通暖水，则确定是否应当经过数据中心流通制冷的水(步骤711)。经过数据中心流通制冷的水(步骤713)。

另外，虽然未示出，但是附加风扇和本地风扇速度控件可以用来维持数据中心以内的温度。附加风扇可以用来扩充托盘和冷却单元中的风扇。在一个实施例中，风扇可以从多个机架收集空气。在另一实施例中，风扇可以向多个机架分散冷却的空气。在另一实施例中，助推风扇可以用来弥补气室中的压降。例如，参照图1，如果到风扇110的抽吸入口相比暖空气气室104b而与暖空气气室104a接近得多，则可以在从暖空气气室104b的路径中提供附加风扇，从而使得在暖空气气室104a和暖空气气室104b中的所得静压强近似相等。如果由于穿越阁楼105中的气室的压降而不使用助推风扇，则在暖空气气室104a和暖空气气室104b中的静态压强可能充分不同以需要机架102b中的更大托盘风扇或者可以经过机架102a过度抽取空气。设计如这里描述的冷却系统，可以提高系统的效率。例如，允许在短时间段中数据中心以内的温度上升至内部设置点以上可以使对制冷器的需要最少。另外，使用控制阀以个别控制供给每个地板上冷却单元的水流量使得仅使用如必需的水量那样多的水量，将系统所需要的总水量减少10-50％。如果厂房被设计成提供足够水以使所有控制阀一直宽地打开、提供温度在预定水供应温度以下的水并且提供由于清洁和/或蒸发而损失的水，则厂房将需要使得比必需更多的冷水可用，除了一年的最暖时间之外，例如，每年30-40小时。然而，通过允许随温度在短时段期间和/或在更高流量要求时上升，厂房可以被设计成需要更少水。类似地，用相对暖的水冷却可以在使用制冷器时提供某些益处。具体而言，当允许制冷器提供对冷却剂(例如水)的较小温度改变时，制冷器可以提供冷却，其中每吨冷却剂的电消耗比如果要求赋予对冷却剂更大的温度改变时更少。通过在冷却的空间中(也就是在数据中心以内并且与电设备相邻)具有上升空气温度，供应水温度可以类似地更高，并且可以更少需要制冷器来冷却水。由于这里讨论的效率和其它设计参数的这些改进，系统的功率使用有效性(也就是进入数据中心的功率量除以用来运行数据中心中的电子设备或者服务器的功率)可以小于1.5(例如少于1.3或者约1.2)。

已经描述了多个实施例。然而，将理解可以做出各种修改而不脱离描述的内容的精神和范围。例如，可以按照其它顺序执行图6上的示例性流程图的步骤，可以去除一些步骤，并且可以添加其它步骤。相应地，其它实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种在电子设备的操作期间冷却数据中心的方法，包括：

监视所述数据中心以外的温度；

监视来自所述数据中心中的地板上冷却单元的离开空气温度；

当所述数据中心以外的温度在预定值以下时，通过经过所述地板上冷却单元流动水将所述离开空气温度维持于内部设置点以下，其中所述水至少与预定水供应温度一样冷；

确定所述数据中心以外的温度何时上升至所述预定值以上；以及

当所述数据中心以外的温度上升至所述预定值以上时，通过经过所述地板上冷却单元流动比所述预定水供应温度更暖的水，允许所述离开空气温度大于所述内部设置点。

2.根据权利要求1所述的方法，其中监视所述数据中心以外的温度包括监视从冷却塔供应的水的温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却系统包括多个地板上冷却单元，并且监视所述离开空气温度包括监视每个地板上冷却单元的离开空气温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述冷却系统还包括多个配比控制阀，每个配比控制阀被配置成响应于对应地板上冷却单元的离开空气温度，控制经过对应地板上冷却单元的水流。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述水比所述预定水供应温度更暖时比在所述水至少与所述预定水供应温度一样冷时，经过所述地板上冷却单元流通更多水。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括将经过所述冷却系统流动比所述预定水供应温度更暖的水的时间限制为少于每年1000小时。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述1000小时不连续。

8.根据权利要求6所述的方法，其中在每年多于1500小时中经过所述冷却系统流动比所述预定水供应温度更暖的水，缩短所述电子设备的寿命。

9.根据权利要求7所述的方法，其中经过所述地板上冷却单元流动水包括从冷水源流动水。

10.根据权利要求8所述的方法，其中限制所述时间包括在已经在1000小时中流通比所述预定水供应温度更暖的水之后，经过所述地板上冷却单元从制冷器流动水。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述数据中心包括多个地板上冷却单元，并且从制冷器流动水包括经过所述多个地板上冷却单元从所述制冷器流动水。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据中心被标定成在温度比所述预定水供应温度更少的水上运行。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定水供应温度在65°F与70°F之间。

14.一种在电子设备的操作期间冷却数据中心的方法，包括：

监视所述数据中心以外的温度；

当所述数据中心以外的温度在预定值以下时，通过经过所述数据中心内的冷却系统流动水，将所述数据中心内的温度维持于内部设置点以下，其中所述水至少与预定水供应温度一样冷；

确定所述数据中心以外的温度何时上升至所述预定值以上；以及

当所述数据中心以外的温度上升至所述预定值以上时，通过经过所述冷却系统流动比所述预定水供应温度更暖的水，允许所述数据中心内的温度大于所述内部设置点，

其中在所述电子设备的操作时间的至少90％中所述数据中心内的温度在所述内部设置点以下。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括监视所述数据中心内的温度，以确定所述数据中心内的温度何时在所述内部设置点以下。

16.根据权利要求14所述的方法，其中经过所述冷却系统流动水包括从冷水源流动水。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括当在所述电子设备的操作时间的多于10％中所述数据中心以外的温度上升至所述预定值以上时，经过所述地板上冷却单元从制冷器流动水。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述数据中心包括多个地板上冷却单元，并且从制冷器流动水包括经过所述多个地板上冷却单元从所述制冷器流动水。

19.根据权利要求14所述的方法，其中在所述电子设备的操作时间的多于15％中在所述数据中心内的比所述内部设置点更高的温度操作缩短所述电子设备的寿命。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述冷却系统包括多个地板上冷却单元，并且每个地板上冷却单元包括配置成控制经过所述地板上冷却单元的水流的对应配比控制阀。

21.根据权利要求14所述的方法，其中所述数据中心被标定成在少于所述预定水供应温度的水上运行。

22.根据权利要求14所述的方法，其中所述预定水供应温度在65°F与75°F之间。

23.一种用于向电子设备提供冷却的空气的系统，包括：

具有电子设备的数据中心，其中所述电子设备在操作中；

在所述数据中心中的多个地板上冷却单元，其中所述地板上冷却单元冷却由所述电子设备变暖的空气；以及

冷却水源，配置成供应减少所述地板上冷却单元的温度的冷却水，

其中所述系统的功率使用有效性PUE小于1.3，其中所述PUE由用来操作所述数据中心的能量除以用来运行所述电子设备的能量定义。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述系统的PUE约为1.2。

25.根据权利要求23所述的系统，其中所述冷却水源包括冷却塔。

26.根据权利要求23所述的系统，其中每个地板上冷却单元包括配置成向所述冷却水源传送来自所述电子设备的热的热交换器。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述热交换器包括与从所述电子设备接收加热的空气的一个或者多个共同热空气气室相邻定位的盘管。

28.根据权利要求23所述的系统，其中所述冷却水源流体地耦合到所述地板上冷却单元。

29.根据权利要求23所述的系统，还包括用于监视地板上冷却单元的离开空气温度的传感器。

30.根据权利要求23所述的系统，还包括多个配比阀，每个配比阀被配置成控制经过对应地板上冷却单元的水的流通。

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