CN102771202A - 数据中心空气路由系统 - Google Patents

Abstract

一种可用作热通道或冷通道的数据中心空气路由系统（10）。该数据中心空气路由系统（10）包括一个或多个自立的、本质上相同的模块化的系统单元（20,20a）。每个模块化单元（20,20a）具有两个侧壁（30）、天花板（50）、以及位于任一端部的门或面板（60）以构成一内部密封通道。两个或更多的模块化单元（20,20a）可首尾相连连接在一起。每个模块化单元（20,20a）进一步包括一个或多个侧壁盲板（31），该侧壁盲板能够被移除以产生可变长度和宽度的间隙以容纳一个或多个IT机架（71-73,271-275）。每个模块化单元（20,20a）还可包括一个或多个安装在天花板上的空气管道（45）、挡板（88）和风扇（87）以管理空气流动。

Description

数据中心空气路由系统

技术领域

本公开一般涉及数据中心气流和温度管理领域。具体地，将热量密封和冷空气隔离系统两者的元件组合以建立模块化的、可配置的通道隔离和密封系统，该系统应用于热或冷通道也应用于两者的组合。

背景技术

存有数据中心室的公司面临为信息技术（IT）设备提供合适的热环境的艰难的挑战。IT设备必须运转在特定的温度范围下并且数据中心室必须能够容纳（accommodate）该范围。在数据中心室提供合适的温度可包括使用用于制冷的精密空气调节、将IT设备设置在热通道/冷通道配置中并允许热空气自由地流向精密空调的返回口。但是，随着更高的计算负载的等级，防止热和冷空气预混合的能力对于IT设备的运转能力和数据中心的整体效率是关键的。用于防止冷空气供给和热空气返回互相污染的行之有效的方法是必需的。对任何空气隔离方法都必须克服的具有特别重要性的问题是能够调整以容纳宽范围的装备尺寸和形状。结合该问题，当数据中心增加新的和不同的设备时，原有的制冷基础设施的性能和效率会被影响。新的机架可能不适合在相同的覆盖区中或具有同样的制冷要求。在没有被设计用来应对这些挑战的弹性系统下，这些移动、增加和变化的实施因此是困难的。

包括涉及动力的资源的需求和制约，在当今美国表现为关键的问题。逐渐增加的需求，和由所有尺寸的数据中心放置在横跨美国的电力网上的压力，是这个问题具体的贡献者（material contributor）。

美国环境保护局（EPA）在2007年8月注意到这个问题并作为部分公众法律向美国国会提交报告以帮助定义为在数据中心实现能源效率的设想。EPA预计到2011年，美国全部能源供给的2％将被数据中心消耗。

目前，数据中心管理者侧重于服务的交付和可靠性。对于数据中心管理者很少有动机去优化他们的数据中心的能源效率。另外，该产业没有为可达到的能源效率目标设置任何合适的基准，这进一步使情况变得复杂。数据中心管理者主要关心与他们的数据中心的容量和可靠性相关的资本成本。在大多数情况下，能源成本被隐藏在其它的运行成本中或完全被同化为做生意的成本。IDC全球（IDC Global）公司的一项研究显示，在2005年为每个新服务器所花费的1美元中，0.48美元用于能源和制冷。从2000年起这是个急剧的增加，当时该比率是0.21美元每1美元服务器花费。这一比率预期将更进一步增加。因而，可预见创建更加高效的数据中心的直接需求将在大多数公司的主动成本节约的最先列。

现有技术的旧式数据中心典型地具有下列特征：

（1）露天空气系统，该露天空气系统以大约华氏55度（大约摄氏13度）经由架空管道、淹没的空气供给室（flooded room supply air）或架空地板强制通风（raised floor plenum）传送冷空气；

（2）穿孔的砖（在架空地板环境中）被使用以从架空地板压力通风下面到数据中心内引导冷空气；

（3）计算机机架、服务器机箱和自立（free-standing）设备相互之间以180度朝向交替排列以建立热和冷通道，这是公认的最优方法。然而在历史上，信息技术（IT）结构已成为决定机架和其它设备的位置的推动力，导致紊乱和低效的空气分配方式；

（4）在尺寸和形状上变化的计算机机架、服务器机箱以及自立设备；

（5）在冷通道之间的4英尺的最小间隔（大约1.22米）并且在热通道之间3英尺（大约0.91米），基于美国国家标准协会（ANSI/TIA/EIA-942，2005年4月）、国家防火协会（NFPA）、国家电气规范（NEC）和当地的拥有裁判权的权威机构（AHJ）的建议；

（6）定位于最接近的围墙并一般接近IT机架的专用精密空气调节单元。但是，用于自由的空气移动的计算机机房空调（CRAC）的最佳布置由于结构柱而偏移，并且常常需要服务空隙（clearances）或者其它的基础结构房间；

（7）传统的空气调节系统在第一天被“打开”，并且即使仅仅需要小百分比的设计负荷也保持在用于制冷的完全能力；并且

（8）现有的空气调节系统具有局限并且对在数据中心内或环绕数据中心的热负荷敏感，因而不会弹性地改变配置和需求。

实际上，旧有的数据中心的气流是非常不可预料的，并且具有当功率密度增加时激增的众多的低效率。在数据中心中遭遇的问题包括：旁路气流、再循环、热和冷空气再混合、空气分层（air stagnation）、空气停滞、以及令人不舒适的数据中心环境室温。

旁路气流

旁路气流被定义为没有到达计算机设备的经调节的空气。最常见的旁路气流的形式当从精密空气调节单元提供的空气直接返回到空调的进气口的时候出现。旁路气流的这种形式的例子可包括泄漏区域，比如空气穿透将空气直接吹回空调进气口的切断的电缆、机柜下面的孔或放错地方的穿孔砖。其它的旁路气流的例子包括透过计算机机房的围墙和未密封的门上的孔中逃逸的空气。

由来自UpSite Technologies,Inc.^TM和Uptime Institute,

的工程师完成的最近的研究得出在传统的旧有数据中心中只有40％的从精密空气调节单元传送的空气前进以冷却现有的IT设备。这相当于极大的能源浪费，也是额外的和不必要的运行费用。

再循环

当从典型地安装在机架或机柜上的计算机设备排出的热空气被反馈（feed back）至它自己的进气口或者不同的计算设备的进气口时，再循环出现。再循环主要出现在定位于高密度机架外壳的最高点处的服务器中。再循环能够导致潜在的过热并损坏计算设备，这可导致在数据中心中的关键任务服务的中断。

热和冷空气再混合及空气分层

数据中心的空气分层被定义为从机架或机柜外壳的底部到顶部的温度梯度的分层效应。

通常，在架空地板环境中，空气被以大约温度55度（大约温度13度）从架空地板的下面穿过穿孔的砖传送。当空气穿透穿孔的砖时，空气的温度保持与供给温度相同。但当空气垂直地移动到机架上时，空气温度逐渐增加。在高密度的机架外壳中，在安装在机架外壳最高点处的服务器进气口的温度超过华氏90度（大约摄氏32度）并非罕见。按照由ASHRAE技术委员会9.9关键任务设施（ASHRAE Technical Committee 9.9MissionCritical Facilities）规定的服务器进气口的建议温度范围在华氏68和77度（大约摄氏20至25度）之间。

因此，在旧有的数据中心设计中，仅仅由于当空气穿过机架或机柜外壳向上运动时缺少温度控制，计算机机房通过在架空地板下面发送非常冷的空气而被过冷却。

另外，由于热空气和冷空气并没有相互隔离，并趋于混合，专用的空气调节单元典型地被定位于靠近机架外壳，这可能不是最有效或经济的布置。在一些情况下，最有效或经济的解决方案可以是使用建筑物的空气调节系统而不是具有专用于数据中心的空气调节单元，或者专用的空气调节单元和建筑物的空气调节系统的组合。

空气停滞

大型数据中心典型地具有空气不能自然流动到的区域。结果，可用制冷不能被传送到计算设备。实际上，数据中心可通过利用导气罩、定向叶片、摇头落地扇以及主动的基于风扇的地板砖在这些区域采取措施以产生空气流动。

令人不舒适的数据中心环境室温

数据中心环境室温没被调节为舒适的工作水平。在数据中心的环境气温典型地由提供冷空气和清除加热的空气之间的低效率来确定。

为了解决这些问题中的某些问题，数据中心可装备成行的空气调节单元，或者代替或补充更大的计算机机房空调。这些成行的制冷单元从房间内或热通道中抽出热空气并将被冷却的空气返回至冷通道。但是，特别的成行的空气调节单元被它的位置限制为它只可被用来冷却在它所在的位置处的成行设备。成行的空气调节单元的额外的制冷能力不能被用于冷却在不同行的设备机架。另外，成行的空气调节单元对降低热通道的温度无能为力，并且在一些情况下，实际上可增加热通道的温度超过建议的安全极限。

存在用于包含在数据中心中的热和冷通道两者的空气的系统和方法的需求。特别地，存在用于补救数据中心遭遇的典型问题的需求，包括由移动、增加和改变IT设备产生的问题，也包括由例如旁路气流、再循环、热和冷空气再混合、空气停滞等等气流低效率产生的问题。

发明内容

所展示的是一种经调节或排出的空气的可靠的、可信的管理，该管理传送和/或处理空气。数据中心空气路由系统可包括一个或多个自立的、本质上相同的、模块化的系统单元。两个或更多的模块化系统单元可与连接器结构连接在一起。每个模块化系统单元包括两个侧壁、一天花板、以及在任一端部的门或面板，从而构成一内部的密封通道。当两个或更多的模块化系统单元首尾连接在一起时，在配合端部的门或面板可从较长的密封通道中移除，构成从数据中心空气路由系统的一端部延伸到另一端部的内部空间。

每个模块化系统单元可进一步包括一个或多个可移除的侧壁盲板（blanking panel）。一个或多个盲板可以被移除，从而产生变化高度和宽度的间隙，以容纳一个或多个IT机架。该侧壁盲板可以是透明的或半透明的，以允许环境光进入到内部通道，或者是不透明的，以抑制环境光穿入到数据中心空气路由系统的内部通道中，或者是它们的任意组合。

每个模块化系统单元进一步包括具有一个或多个可选择地移除的天花板面板的天花板。该天花板面板可以是透明或半透明的，以允许环境光进入到内部通道，或者不透明的，以抑制环境光穿入到数据中心空气路由系统的内部通道中，或者是它们的任意组合。

每个模块化系统单元进一步包括一个或多个天花板空气传送/排出组件，并且每个天花板空气传送/排出组件包括一个或多个空气管道。空气管道可包括柔性管以将空气管道连接到悬挂的或吊着的天花板。空气管道进一步连接到模块化系统单元天花板，以促进空气流入或流出数据中心空气制冷系统。该管道也可包括侧壁。该管道侧壁可以是透明或半透明的，以允许环境光进入到内部通道中，或不透明的，以抑制环境光穿入到数据中心空气路由系统的内部通道中，或者是它们的任意组合。

取决于IT机架的入口还是出口侧连接到模块化系统单元的侧壁，该数据中心空气制冷系统可用作冷通道或热通道。通过所必需的移除一个或多个侧壁盲板和安装可调节的盲板和侧面密封面板以填充在IT机架和模块化系统单元侧壁之间的任何间隙，使IT机架连接到模块化系统单元。

在一个实施例中，数据中心空气路由系统包括自立结构，该自立结构包括限定两个侧壁边缘、天花板和两个端部以共同限定内部通道的框架，在其中该侧壁包括多个全高度侧壁盲板，该盲板在它们的上部和下部端部可移除地连接到该框架并且可释放地相互连接，从而允许一个或多个IT机架连接到该结构的任一侧面，以在该结构和IT机架之间发送空气；被确定尺寸和形状以填充在一个或多个IT机架的顶部和框架的顶部边缘之间的空间的一个或多个顶部面板；在其中该结构是相对不透气的，以避免不需要的空气渗透或逃逸出该结构内部；以及位于一个或两个端部的一个或多个门，以允许人员进入到内部通道并抑制不需要的空气流入或流出该通道。

一方面，该框架一般为矩形并包括位于该结构的每个拐角的四个垂直的支撑柱、至少两个上部水平构件和至少两个下部水平构件，该水平构件连接到垂直的支撑柱中的两个。侧壁盲板可移除地连接到下部水平构件中的至少一个和上部水平构件中的至少一个。

另一方面，该下部和上部水平构件每个限定多个槽，并且该侧壁盲板每个限定适于装入在该上部水平构件中的一个中的槽中的一个内的上部突起翼片（tab）以及适于装入在该下部水平构件中的一个中的槽中的一个内的下部突起翼片。还在另一方面，该框架进一步包括一个或多个上部交叉构件，在其中上部交叉构件的每个端部连接到上部水平构件中的一个。

在一方面，该数据中心空气路由系统进一步包括至少一个挡板（baffle）框架，该挡板框架包括一个或多个挡板，并且其中该挡板框架适于可移除地连接到至少一个上部交叉构件。

另一方面，该天花板包括可移除的面板。还在另一方面，该可移除的天花板面板被配置为与一个或者多个相邻的天花板面板互锁（interlock）。

在一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括空气传送/排除组件，该空气传送/排除组件能被连接到该结构以代替一个或多个被移除的天花板面板。在另一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括位于空气传送/排出组件和内部通道之间的一个或多个挡板。还在另一方面，至少一些天花板面板是透明或半透明的。还在另一方面，至少一些侧壁盲板是透明或半透明的。

在一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括被确定大小和形状以填充到在一个或多个IT机架侧面和相邻的侧壁盲板之间的空间内的一个或多个侧面密封面板。另一方面，每个侧壁盲板的左侧和右侧限定适于允许每个侧壁盲板与相邻的侧壁盲板互锁的侧凸缘（flange）。还在另一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括一个或多个线缆托架。

在另一个实施例中，该数据中心空气路由系统包括自立结构，该自立结构一般包括矩形的框架，该矩形框架限定两个侧壁边缘、天花板和两个端部以共同限定内部通道；在其中该框架包括四个垂直支撑柱，一个位于该结构的每个拐角，以及两个上部水平构件和两个下部水平构件，每个水平构件连接到垂直支撑柱中的两个；一个或多个侧壁盲板可移除地连接到上部水平构件中的一个和下部水平构件中的一个并且可释放地互相连接，从而允许一个或多个IT机架被连接到该结构的任一侧面；在其中每个侧壁盲板中的左侧和右侧限定适于允许每个侧壁盲板与相邻的侧壁盲板互锁的侧凸缘；被确定大小和形状以填充在一个或多个IT机架的顶部和框架的顶部边缘之间的空间的一个或多个顶部面板；以及一个或多个被确定大小和形状以填充在一个或多个IT机架的侧面和相邻的侧壁盲板之间的空间的侧面密封面板。

在一方面，该下部和上部水平构件每个限定多个槽，并且该侧壁盲板每个限定适于装入在该上部水平构件中的一个中的槽的一个内的上部突起翼片以及适于装入在该下部水平构件中的一个构件中的槽的一个内的下部突起翼片。在另一方面，该天花板包括一个或多个可移除的面板。

在一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括一个或多个空气传送/排出组件。在另一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括一个或多个挡板。还在另一方面，数据中心的空气路由系统进一步包括一个或多个线缆托架。

在另一个实施例中，该数据中心空气路由系统包括两个或更多自立结构，每个自立结构包括限定两个侧壁边缘、天花板和两个端部以共同限定内部空间的框架，在其中该侧壁包括多个全高度侧壁盲板，该侧壁盲板在它们的上部和下部端部可移除地连接到该框架并且可释放地互相连接，从而允许一个或多个IT机架被连接到该结构的任一侧面，以在该结构和IT机架之间发送空气；被确定大小和形状以填充在一个或多个IT机架的顶部和该框架顶部边缘之间的空间的一个或多个顶部面板；以及被确定大小和形状以填充在一个或多个IT机架的侧面和相邻的侧壁盲板之间的空间的一个或多个侧面密封面板；在其中每个该结构的内部空间是互相打开的以构成延伸穿过该结构的长度的内部通道；并且在其中该系统是相对不透气的，以避免不需要的空气渗透或逃逸出该系统的内部；

在一方面，该数据中心空气路由系统进一步包括位于内部通道的一个或两个端部的一个或多个门，以允许人员进入到内部通道并抑制不需要的空气流入或流出内部通道。在另一方面，每个该框架一般为矩形并包括四个垂直的支撑柱，一个位于该结构的每个拐角，两个上部水平构件和两个下部水平构件，每个水平构件连接到垂直的支撑柱中的两个，并且在其中侧壁盲板可移除地连接到下部水平构件中的至少一个和上部水平构件中的至少一个。

另一方面，该下部和上部水平构件每个限定多个槽，并且该侧壁盲板每个限定适于装入在该上部水平构件中的一个中的槽中的一个内的上部突起翼片以及适于装入在该下部水平构件中的一个中的槽中的一个内的下部突起翼片。还在另一方面，每个框架进一步包括一个或多个上部交叉构件，在其中上部交叉构件的每个端部被连接到上部水平构件中的一个。

实施例可提供多个结果中的一个或多个，包括：

·气流管理-容纳宽范围的IT设备并促进冷空气的传送和热空气的移除。

·被动气流管理-不需要附加的主动元件来管理气流。

·主动气流管理-能够适于在电子设备的进气侧和排气侧增加主动制冷设备。

·可逆应用-能够被安装在在热通道或冷通道上。

·可调节应用-能够被安装以允许前端对齐或后端对齐的IT附件和设备。

·模块化应用–能使用或不使用在多种设置和配置中的多种特征和设置来安装。

·空间/尺寸适应性-能够适于采用一尺寸和高度范围内的电子设备来使用

·材料选择-能够以多种材料建造以符合不同的成本和环境要求。

·管理和监视-能够包括仪器和设备来促进报告和操作以符合用户性能标准。

附图说明

前述以及其他的目的、特征和优点从下列的优选实施例多个特定描述来看将是明显的，如附图所示，在附图中贯穿不同的视图类似的参考字符涉及相同的部件。附图不必要按规定比例，而重点是被放置来阐明相关的原理。

图1是数据中心空气路由系统的透视图，该数据中心空气路由系统包括两个成对的模块化系统单元、允许环境光进入到模块化系统单元的通道的侧壁盲板、在数据中心空气路由系统的每个端部的门、以及具有允许环境光进入到模块化系统单元的通道中的管道侧壁的天花板空气传送/排出组件；

图2是图1中的数据中心空气路由系统的透视图，示出连接到模块化系统单元来代替一个或多个盲板的IT机架的增加；

图3是另一个数据中心空气路由系统的透视图，该数据中心空气路由系统包括两个成对的模块化系统单元、不允许环境光进入到模块化系统单元的通道的侧壁盲板、在数据中心空气路由系统的每个端部的门、以及具有不允许环境光进入到模块化系统单元的通道中的管道侧壁的天花板空气传送/排出组件；

图4是数据中心空气路由系统的单个空气管道的详细透视图，所示的空气管道连接到被连接有多个IT机架的模块化系统单元的天花板。

图5A、5B和5C是数据中心空气路线系统的纵向剖面图，示出可被合并入数据中心空气路由系统中的空气运动系统的三个不同的实施例；

图6A是包括两个模块化系统单元的数据中心空气路由系统的一部分的顶视图，具有连接到每个模块化系统单元的五个空气管道，在其中空气管道在模块化系统单元的中心；

图6B是包括两个模块化系统单元的数据中心空气路由系统的一部分的顶视图，具有连接到每个模块化系统单元的五个空气管道，在其中空气管道连接到每个模块化系统单元的一个侧面并处于每个模块化系统单元的一个端部；

图7是用作冷通道的数据中心空气路由系统一部分的透视图，在其中经调节的空气经由架空地板强制通风被提供到数据中心空气路由系统的内部；

图8是另一个数据中心空气路由系统的透视图；

图9A是一实施例的模块化系统单元的框架的透视图；

图9B和9C是图9A的框架样子的详细视图，分别示出侧壁盲板到上部和下部框架构件的连接；

图10是图9A的框架外表的另外的详细视图，示出上部交叉构件到上部水平构件的连接；

图11A和11B是图9A的框架构造的另外的详细视图，示出挡板的增加。

图12是数据中心空气路由系统的顶部的一部分的透视图，示出连接天花板面板或砖的一种方式；以及

图13是数据中心空气路由系统的顶部的一部分的透视图，示出连接天花板面板或砖的又一种方式；

具体实施方式

在一实施例中，且如图1和2所示，数据中心空气路由系统10包括两个自立的、本质上相同的模块化系统单元20和20a。注意在可选的实施例中，该数据中心空气路由系统可仅包括一个模块化系统单元，或者可包括多于两个自立的、本质上相同的可被首尾相连地连接的模块化系统单元。

进一步参考图1和2，模块化系统单元20和20a优选地通过下面描述的连接器结构14连接到一起。每个模块化系统单元20（和20a）一般为矩形的、自立的结构，该结构包括两个本质上相同的侧壁（比如侧壁30）、天花板50以及两个门或多个门单元60，一个在模块化系统单元的任一端部，从而构成内部密封的通道。当模块化系统单元20可进一步包括可选择的地板时，在优选实施例中该模块化系统单元被配置为座落在其位于的数据中心室的地板上。

注意在可选的实施例中，门单元的一个可以用可移除的面板代替。当两个或更多个这种模块化系统单元（比如模块化系统单元20和20a）连接到一起时，如图1和2所示，在配合端处的门（或面板）可被移除以构成具有从首尾相接延伸的内部开口的更长的密封通道，从而促进空气流动。在可选的实施例中，在配合端处的一个或多个门或面板可以留在原地。

数据中心空气路由系统10被构造为相对不透气的从而被冷却的进气口空气或加热后的排出空气的流动将被谨慎地管理。这种结构的一方面包括可从模块化系统单元20（和20a）的结构中可移除的全高度的侧壁盲板31，如下所述，以允许模块化系统单元20（和20a）用变化高度和宽度的间隙配置从而能容纳IT机架。如图2所示，IT机架71、72和73连接到模块化系统单元20的侧壁30，且机架271、272、273和274连接到模块化系统单元20a的侧壁。在图1和2所示的实施例中，侧壁盲板31可以是透明或半透明的以允许环境光进入到数据中心空气路由系统10的内部通道来帮助在通道内工作的人员。在可选的实施例中，根据需要，侧壁盲板可以是不透明的，或透明、半透明或不透明的组合。如下所述，模块化系统单元的天花板50也可包括一系列可选择地移除的天花板面板，该天花板面板可以是透明或半透明的从而环境光可穿入到数据中心空气路由系统10的内部通道中。在可选的实施例中，根据需要，天花板面板可以是不透明的，或透明、半透明或不透明的组合。

数据中心空气路由系统既可用于发送经调节的空气到IT机架中，也可以用于发送从IT机架排出以及从数据中心室排出或到用于冷却或再循环的空气调节单元进气口的被加热的空气。气流进入到或排出模块化系统单元20和20a优选地经由模块化系统单元的天花板50和/或经由数据中心室的地板（例如架空地板12）来完成。

如图1和2所示的实施例经由模块化系统单元的天花板50，具体地经由使用天花板空气传送或排出组件40实施空气流动。天花板空气传送/排出组件40包括一个或多个空气管道41。取决于在其中安装有数据中心空气路由系统的数据中心室的配置以及数据中心空气路由系统的具体使用，空气管道41可被构造成变化形状和尺寸。在图1和2所示的实施例中，数据中心路由系统10可预期被用于具有吊着或悬挂的天花板（未示出）的数据中心室，该天花板限定用于经调节的空气或排出空气的空气强制通风。为容纳该数据中心室的配置，空气管道41可包括能够连接到吊着和悬挂的天花板（未示出）的柔性管45，以及连接到模块化系统单元天花板50的管道框架42。图1和2所示的实施例也预期可选择的透明或半透明的管道侧壁43的使用，从而有助于环境光渗入到模块化系统单元20和20a的内部。在可选的实施例中，根据需要，管道侧壁可以是不透明的，或者透明、半透明和不透明的组合。

图1和2示出的也是位于空气管道41和模块化系统单元20和20a的内部通道之间的可选择的天窗（louvers）或挡板88。天窗或挡板88密封开口，在开口中空气管道41与模块化系统单元天花板50相接，并且在优选实施例中被平衡从而天窗或挡板88在气流进入到或排出气体管道41导致的特定压力差下自动地打开。

数据中心空气路由系统10也提供在模块化系统单元20（和20a）上的线缆的可选择的路由。如图1和2所示，通过支撑结构和电线托架58实施线缆布线，该支撑机构和电线托架连接到在模块化系统单元天花板50的每侧的模块化系统单元的管道框架42。

图2示出了具有八个IT机架的图1中的数据中心空气路由系统10，所示的机架71、72和73连接到模块化系统单元20的一个侧面并且机架271、272、273、274和275连接到模块化系统单元20a的一个侧面，以表示系统能被使用在其中的一种方式。进一步参考图2，每个IT机架包含顶部面板，例如IT机架71的顶部面板75。通过移除适当数量的侧壁盲板31并接近侧壁30放置IT机架的前侧或后侧，连接IT机架到模块化系统单元，从而将IT机架与模块化系统单元20或20a的内部流动地连接。

在大多数情况下，IT机架被设计用来容许经调节的空气进入到机架的前面并从机架的后面排出加热的空气。在该配置中，如果IT机架的前面连接到侧壁30并且向模块化系统单元20的内部打开，模块化系统单元20实现冷通道，经调节的空气经由模块化系统单元天花板50和天花板空气传送40或者经由模块化系统单元20（和20a）座落在其中的架空地板12中的开口进入到该冷通道中。在该配置中，加热的空气将经由IT机架敞开的后侧排出。可选的是连接IT机架到模块化系统单元侧壁30，从而它们的后侧连接到侧壁30并且向模块化系统单元20的内部打开，在这种情况下，数据中心路由系统实现经由排出组件40从数据中心室发送出加热的空气的密封的热通道。

进一步参考图2，侧面密封面板77可被安装以有助于在IT机架和剩余的侧壁盲板31之间提供相对不透气的密封。可调节的盲板76也可被安装以在IT机架顶部面板75和模块化系统单元的上部水平框架边缘78之间填充任何间隙。该构造保持IT机架到数据冷却空气路由系统10的相对不透气的连接。这也容纳不同高度和宽度的机架。

图3示出数据中心空气路由系统10a的可选的实施例。图3所示的实施例与图1的实施例本质上相同，具有两处不同。首先，在图3中的侧壁盲板31a是不透明的，以抑制环境光穿入到数据中心空气路由系统10a的内部通道。其次，管道侧壁43a也是不透明的，以进一步抑制环境光穿入到数据中心空气路由系统10a的内部通道。注意到任何透明/半透明和/或不透明的侧壁盲板和/或管道侧壁的组合可被使用以实现所需要级别的到数据中心空气路由系统的内部通道内的环境光的穿入。

图4示出单独的数据中心空气路由系统的空气管道41b，该被示出的管道连接到模块化系统单元20b的天花板50b，多个IT机架2271至2275被连接到该模块化系统单元20b。如图4所示，模块化系统单元天花板50b包括多个分离的可移除的天花板面板82、83、84和85。单独的空气管道41b已经经由一个这样的天花板面板的移除而被连接到模块化系统单元天花板50b。图4示出了许多可能的构造中的一种，并且在可选的实施例中，超过一个的分离的与空气管道41b类似的空气管道可连接到模块化系统单元天花板50b以为特定的应用提供充足的气流。注意到一个或多个天花板面板82至85可以是透明或半透明的从而环境光能够穿透到数据中心空气路由系统的内部通道中，或者不透明的以抑制环境光穿透到数据中心空气路由系统的内部通道中，或者它们的任意组合。类似地，管道侧壁43b可以是半透明、透明的、或不透明的，或它们的任意组合。

图5A、5B和5C示出可被合并入数据中心空气路由系统的空气运动系统的三个实施例。图5A是具有主动空气运动系统的数据中心空气路由系统的剖面图，该空气运动系统包括位于空气管道41和模块化系统单元天花板50交叉处的风扇87。图5B是示出可选的空气运动系统的数据中心空气路由系统的剖面图，该空气运动系统包括当空气管道41在使用中时打开并且当空气管道41不在使用中时自动关闭的天窗或挡板88，为了防止数据中心空气路由系统的内部通道中的空气渗透或外出。图5C是具有被动空气管理系统的数据中心空气路由系统的剖面图，该被动空气管理系统包括在空气管道41和模块化单元天花板50交叉处用作空气入口/出口的开口89.

图6A和6B示出用于将天花板空气传送/排出组件40并且具体地将空气管道41连接到模块化系统单元天花板50的两种不同的配置。参考图6A，空气管道41位于每个单元20和20a的模块化系统单元天花板50的中心。模块化系统单元天花板50包括左和右可移除的纵向面板101和102以及中心可移除面板105和106。五个空气管道41位于面板101和102之间。

图6B示出用于连接天花板空气传送/排出组件40到模块化系统单元天花板50的可选的设置，在该设置中空气管道41被定位于朝向每个模块化系统单元20和20a的一侧。空气管道41进一步被定位于彼此邻近并且邻近每个模块化系统单元20和20a的一个端部。如图6B所示的配置通过移动天花板面板102从而它邻接天花板面板101，并且移动天花板面板105从而它邻接天花板面板106实现，从而所示产生用于在开放的空间内连接空气管道41的足够的间隙。因此被连接到天花板的空气管道的数量和在天花板中的它们的放置是有弹性的。

图7示出适于用作冷通道的数据中心空气路由系统110的可选的实施例，在其中模块化系统单元天花板112是完整的，并且冷空气被容许经由架空地板12的开口进入到模块化系统单元20的内部。在现有技术中已知为IT机架的使用从架空地板的下面提供经调节的空气，因此地板强制通风和开口没有在这些图中示出。在图7所示的实施例中，加热的空气被从IT机架的后侧（例如机架113的后侧111）排出。

图8示出数据中心空气路由系统120的可选的实施例，在其中模块化系统单元20和20a包括固定的天花板123和123a，以及可移除的侧壁盲板121和122，以及121a和122b。注意到天花板123和123a，和/或侧壁盲板121、122、121a和122b可以是半透明的、透明的、或不透明的、或者它们的组合。如果用作冷通道，可通过与代替IT机架的模块化系统单元侧壁121、122、121a或122a中的一个相连接的成行类型的调节单元（未示出）完成冷却。

图9A示出用于模块化系统单元20的框架130。框架20包括下部水平构件131和132，以及上部水平构件134和139。下部水平构件131和132，以及上部水平构件134和139被连接到四个垂直的支撑柱133中的两个的每个端部，该四个支撑柱的一个位于模块化系统单元20的四个拐角中的每一个。图9A还示出侧壁盲板31。在图9B中示出在其中侧壁盲板31可移除地连接到上部水平构件134的方式，并且在图9C中示出在其中侧壁盲板31可移除地连接到下部水平构件131的方式。

如图9B所示，侧壁盲板31包括中心清楚或半透明的窗口或多个窗口31a。侧壁盲板31a的左侧和右侧两者进一步限定侧凸缘138。侧凸缘138的被定形以与邻近的侧壁盲板131的凸缘互锁。该互锁构造用于既提供结构整体性又在两个侧壁盲板之间阻挡气流。侧壁盲板31在其顶部带有适于装入在上部水平构件134中的水平槽135中的一个内的水平突起翼片137。如图9C所示，垂直突起翼片位于侧壁盲板31（未示出）的底部并适于装入在下部水平构件131的上部表面的槽136中的一个中。这种构造允许侧壁盲板31被轻易地连接到框架130并从框架130上移除。

图10示出上部交叉构件141以及它与上部水平构件139的连接的优选的构造。上部交叉构件141被用于稳定框架130。每个上部交叉部件141包括两个端部凸缘142（示出一个），该端部凸缘包括允许沿着上部水平构件139的上边缘与孔143可变化地对准的槽1043。槽1043和孔143的该配置允许上部交叉构件141根据需要被容易地增加、移除或者移动。螺钉或其他的紧固件适于经由该槽和孔安装。

进一步参考图2和9A，连接器结构14被直接安装在两个邻近的垂直支撑柱上，每一个来自模块化系统单元20和模块化系统单元20a。连接器结构14作为空气密封罩以在两个模块化系统单元20和20a之间帮助提供相对不透气的密封。

如图11A和11B所示，交叉构件141还允许带有挡板88的挡板框架88a的安装。挡板框架88a包括座落在交叉构件141的顶部并与交叉构件141的顶部上的开口对准的一个或多个凸缘147。凸缘/开口的组合允许沿着交叉构件141的长度方向上的挡板框架88a可变化的放置从而紧固，这样挡板框架88a可沿模块化系统单元20的左侧、右侧或在它的中心安置。图11还示出可选择的装饰性拐角件（corner pieces）146，该拐角件邻接门60以提供相比由垂直结构构件133独自所呈现的更完美的外观。

图12和13示出模块化系统天花板砖的两个可能的实施例。在这两个实施例中，天花板砖是重叠的、互锁的以及可单独移除的。如在图12中示出的，天花板砖151具有沿它们的两个边缘的方向相对的垂直凸缘，这样邻近的砖能重力互锁从而它们相互漂浮或相互套装。而且，平面区域允许一块砖的边缘相对于它重叠的砖的边缘移入或移出。具体地，天花板砖151以允许它们相互朝向和相互离开地滑动同时仍然保持重叠的方式相互重叠。这种特定的构造提供连续但可调（在通道的纵向方向上）的模块化系统单元天花板，该天花板能被调节以容纳天花板空气管道。

如图13所示，天花板砖161被交叉于天花板的宽度放置并且也重叠并互锁。与天花板砖151不同，天花板砖161优选机械地紧固。在该实施例中，可通过移除所需数量的砖容纳天花板管道。

在此描述的特定的构造、材料和尺寸并不是限制，同样可使用其它的构造。

尽管在一些附图而没有在其它附图中示出具体的特征，但是这只是为了方便，同样某些特征可以与任意的或者所有的其它根据权利要求的特征组合。

这里数值的叙述范围仅仅打算用作个别地参考落入该范围之内的每个分离的数值的简略的方法，除非这里另外指出，并且每个分离的数值被合并入说明书中就像它在这里被单独叙述的一样。

任意和所有示例的使用，或这里所提供的示例性的语言（例如“例如”），仅仅是用于更好地表示某些方面而且不应造成对范围的限制。

这里描述的实施例的各种修改，对于本领域技术人员从这里所提供的公开来看是显然的。因此，在不偏离权利要求的精神或本质属性的情况下，权利要求可以其他的具体形式体现。

Claims (25)

1.一种数据中心空气路由系统，包括：

包含框架的自立结构，所述框架限定两个侧壁边缘、天花板和两个端部以共同限定内部通道，其中所述侧壁包括多个全高度侧壁盲板，所述盲板在它们的上部和下部端部可移除地连接到所述框架并且可释放地相互连接，以便允许一个或多个IT机架连接到所述结构的任一侧，以在所述结构和所述IT机架之间发送空气；

一个或多个被确定尺寸和形状以在一个或多个IT机架的顶部和所述框架的顶部边缘之间填充空间的顶部面板；

其中所述结构是相对不透气的，以避免不需要的空气渗透或逃逸出所述结构内部；以及

位于一个或两个端部的门，以允许人员进入到所述内部通道，并抑制不需要的空气流入或流出该通道。

2.权利要求1的数据中心空气路由系统，其中所述框架一般为矩形并包括四个垂直的支撑柱，一个位于所述结构的每个拐角、两个上部水平构件和两个下部水平构件，每个水平构件连接到垂直的支撑柱中的两个，并且在其中侧壁盲板可移除地连接到至少一个下部水平构件和至少一个上部水平构件。

3.权利要求2的数据中心空气路由系统，其中所述下部和上部水平构件每个限定多个槽，并且所述侧壁盲板每个限定适于装入在上部水平构件中的一个的槽中的一个内的上部突起翼片以及适于装入在下部水平构件中的一个的槽中的一个内的下部突起翼片。

4.权利要求2的数据中心空气路由系统，其中所述框架进一步包括一个或多个上部交叉构件，在其中所述上部交叉构件的每个端部连接到所述上部水平构件中的一个。

5.权利要求4的数据中心空气路由系统，进一步包括至少一个挡板框架，所述挡板框架包括一个或多个挡板，并且其中所述挡板框架适于可移除地连接到所述上部交叉构件中的至少一个。

6.权利要求1的数据中心空气路由系统，其中所述天花板包括可移除的面板。

7.权利要求6的数据中心空气路由系统，其中所述可移除的天花板面板被配置为与邻近的天花板面板互锁。

8.权利要求6的数据中心空气路由系统，进一步包括空气传送/排出组件，所述空气传送/排出组件可连接到代替一个或多个被移除的天花板面板的所述结构。

9.权利要求8的数据中心空气路由系统，进一步包括位于空气传送/排出组件和内部通道之间的一个或多个挡板。

10.权利要求6的数据中心空气路由系统，在其中至少一些天花板面板是透明或半透明的。

11.权利要求1的数据中心空气路由系统，在其中至少一些侧壁盲板是透明或半透明的。

12.权利要求1的数据中心空气路由系统，进一步包括一个或多个被确定尺寸和形状以填充在一个或多个IT机架的侧面与邻近的侧壁盲板之间的空间的侧面密封面板。

13.权利要求1的数据中心空气路由系统，其中每个侧壁盲板的左侧和右侧限定适于允许每个侧壁盲板与邻近的侧壁盲板互锁的侧凸缘。

14.权利要求1的数据中心空气路由系统，进一步包括一个或多个线缆托架。

15.一种数据中心空气路由系统，包括：

自立结构，该自立结构包括一般矩形框架，该矩形框架限定两个侧壁边缘、天花板和两个端部以共同限定内部通道；

在其中所述框架包括四个垂直支撑柱，一个位于所述框架的每个拐角，以及两个上部水平构件和两个下部水平构件，每个水平构件连接到垂直支撑柱中的两个；

一个或多个侧壁盲板可移除地连接到上部水平构件中的一个和下部水平构件中的一个并且可释放地相互连接，以允许一个或多个IT机架连接到所述结构的每个侧面；

在其中每个侧壁盲板的左侧和右侧限定适于允许每个侧壁盲板与邻近的侧壁盲板互锁的侧凸缘；

一个或多个被确定尺寸和形状以填充在一个或多个IT机架的顶部和所述框架顶部边缘之间的空间的顶部面板；以及

一个或多个被确定尺寸和形状以填充在一个或多个IT机架的侧面和相邻的侧壁盲板之间的空间的侧面密封面板。

16.权利要求15的数据中心空气路由系统，在其中所述下部和上部水平构件每个限定多个槽，并且所述侧壁盲板每个限定适于装入在上部水平构件中的槽中的一个内的上部突起翼片以及适于装入在下部水平构件中的槽中的一个内的下部突起翼片。

17.权利要求15的数据中心空气路由系统，在其中所述天花板包括一个或多个可移除的面板。

18.权利要求15的数据中心空气路由系统，进一步包括一个或多个空气传送/排出组件。

19.权利要求15的数据中心空气路由系统，进一步包括一个或多个挡板。

20.权利要求15的数据中心空气路由系统，进一步包括一个或多个线缆托架。

21.一种数据中心空气路由系统，包括：

两个或更多自立结构，每个所述结构包括：

限定两个侧壁边缘、天花板和两个端部以共同限定内部空间的框架，

其中所述侧壁包括多个全高度侧壁盲板，所述侧壁盲板在它们的上部和下部端部可移除地连接到所述框架并且可释放地互相连接，以允许一个或多个IT机架连接到所述结构的任一侧，以在所述结构和所述IT机架之间发送空气；以及

一个或多个被确定尺寸和形状以填充在一个或多个IT机架的顶部和所述框架顶部边缘之间的空间的顶部面板；以及

一个或多个被确定尺寸和形状以填充在一个或多个IT机架的侧面和邻近的侧壁盲板之间的空间的侧面密封面板；

在其中每个所述结构的内部空间互相打开以构成延伸穿过两个所述结构长度的内部通道；以及

其中所述系统是相对不透气的，以避免不需要的空气渗透或逃逸出所述系统内部。

22.权利要求21的数据中心空气路由系统，进一步包括位于所述内部通道的一个端部或两个端部的门，以允许人员进入到内部通道并抑制不需要的空气流动。

23.权利要求21的数据中心空气路由系统，其中每个所述框架一般为矩形并包括四个垂直的支撑柱、一个位于所述结构的每个拐角、两个上部水平构件和两个下部水平构件，每个水平构件连接到垂直的支撑柱中的两个，并且在其中侧壁盲板可移除地连接到下部水平构件中的至少一个和上部水平构件中的至少一个。

24.权利要求23的数据中心空气路由系统，其中所述下部和上部水平构件每个限定多个槽，并且所述侧壁盲板每个限定适于装入在所述上部水平构件中的一个的槽中的一个内的上部突起翼片以及适于装入在所述下部水平构件中的一个的槽中的一个内的下部突起翼片。

25.权利要求23的数据中心空气路由系统，其中每个框架进一步包括一个或多个上部交叉构件，在其中所述上部交叉构件的每个端部连接到所述上部水平构件中的一个。

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