CN102792788B - 用于数据中心的压缩空气冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种用于从数据中心的计算机机房中的组件中除热的系统，其包括：储存压缩空气的一个或多个空气存储容器、将压缩空气供应给所述空气存储容器的一个或多个压缩机和与所述存储容器中至少一个流体连通的一个或多个充气室。所述充气室中至少一个可将空气供应给计算机机房。

Description

用于数据中心的压缩空气冷却系统

技术领域

本发明涉及一种用于数据中心的冷却系统，更具体地涉及用于数据中心的压缩空气冷却系统及其冷却方法。

背景技术

例如网上零售商、互联网服务供应商、搜索供应商、金融机构、大学的组织和其它计算密集的组织通常用大规模计算设施进行计算操作。这些计算设施容置和容纳大量服务器、网络和计算机设备以便处理、存储和交换如执行组织操作所需的数据。通常，计算设施的计算机机房包括许多服务器机架。每个服务器机架转而包括许多服务器和相关的计算机设备。

计算机系统通常包括产生废热的许多组件。这些组件包括印刷电路板、大容量存储装置、电源和处理器。例如，具有多个处理器的某些计算机可能产生250瓦的废热。某些已知的计算机系统包括被构造成机架安装式组件且随后接着定位在机架系统内的多个这类较大的多处理器计算机。某些已知的机架系统包括40个这类机架安装式组件并且这些机架系统因此将产生多达10千瓦的废热。此外，某些已知的数据中心包括多个这类机架系统。某些已知的数据中心包括通常通过使空气循环通过一个或多个机架系统而促进从多个机架系统去除废热的方法和设备。通常用来冷却数据中心的空气处理和冷却设备可以包括HVAC系统、冷水系统、蒸发冷却系统和有关的组件(例如冷却塔、鼓风机、制冷剂回路和变频驱动)的不同组合。这类空气处理和冷却设备给数据中心增加了大量成本和复杂度。此外，在某些情况下，这类设备可能产生超过环境的可接受限制(例如在城市噪音控制条例下所强制执行的噪音限制)的噪音。

任何给定数据中心所需的计算容量的量可以随着业务需求的指示而迅速改变。很多时候，需要增大某个位置处的计算容量。首先，提供数据中心中的计算容量，或扩建数据中心(例如以额外服务器的形式)的既有容量是资源密集的并且可能得花几个月才能见效。通常需要用大量时间和资源来设计和建立数据中心(或其扩建)、布线、安装机架和冷却系统。通常需要用额外的时间和资源来例如对电力系统和HVAC系统进行检查并且获得认证和通过。

发明内容

本发明提供一种用于从数据中心的计算机机房中的组件中除热的系统，其包括：一个或多个空气存储容器，其被构造来储存压缩空气；一个或多个压缩机，其被构造来将压缩空气供应给所述空气存储容器中至少一个；和一个或多个充气室，其与所述至少一个存储容器流体连通，其中所述充气室中至少一个被构造来将空气供应给计算机机房。

作为优选，该系统还包括在所述充气室中至少一个与所述存储容器中至少一个之间流体连通的至少一个压缩空气室，其中所述压缩空气室被构造来将空气供应给所述至少一个充气室。

作为优选，该系统还包括一个或多个阀门和耦合到所述一个或多个阀门中至少一个的控制系统，其中所述控制系统被构造来控制所述阀门以控制压缩空气到所述充气室中至少一个中的流动。

作为优选，该系统还包括被构造来允许外界空气进入所述充气室中至少一个的一个或多个外界空气通风口，其中所述充气室被构造来将压缩空气与所述外界空气的至少一部分混合。

作为优选，所述充气室中至少一个包括被构造来使空气从所述计算机机房回流的一个或多个回流空气通风口，其中所述充气室被构造来将压缩空气与从所述计算机机房回流的所述空气的至少一部分混合。

作为优选，该系统还包括被构造来从所述压缩空气的至少一部分中除水的至少一个干燥装置。

作为优选，该系统还包括被构造来在所述空气进入所述计算机机房前将水分引入到所述空气中的至少一个增湿装置。

作为优选，该系统还包括被构造来在所述空气进入所述计算机机房前冷却所述空气的至少一个蒸发冷却系统。

作为优选，该系统还包括被构造来在所述压缩空气进入所述计算机机房前从所述压缩空气的至少一部分中过滤出杂质的至少一个过滤器。

作为优选，该系统还包括被构造来使空气移动通过所述计算机机房中的至少一个计算机系统的一个或多个风扇。

本发明还提供一种冷却数据中心的计算机机房中的计算机系统的方法，其包括：压缩空气；将所述压缩空气的至少一部分存储在一个或多个容器中；将来自所述容器的空气的至少一部分引入到所述计算机机房中；和使所述空气的一部分在所述计算机机房中的至少一个计算机系统中的至少一个发热组件上流动以冷却所述至少一个发热组件。

作为优选，该方法还包括将压缩空气的一部分与外界空气混合。

作为优选，该方法还包括将压缩空气的一部分与从所述计算机机房回流的空气混合。

作为优选，该方法还包括将从所述计算机机房回流的空气的至少一部分排到外部。

作为优选，该方法还包括在将所述压缩空气引入到所述计算机机房中之前对所述压缩空气的至少一部分进行增湿。

附图说明

图1是图示根据一个实施方案的使用压缩空气的用于数据中心的冷却系统的示意图。

图2是图示包括地板送风充气室的数据中心的一个实施方案的示意图。

图3是图示包括中央风扇和蒸发冷却的数据中心的一个实施方案的示意图。

图4是图示用于冷却具有导气装置的多排机架系统的压缩空气冷却系统的一个实施方案的示意端视图。

图5A图示包括具有共用过道的机架系统的数据中心的一个实施方案的示意端视图。

图5B图示包括具有共用过道的机架系统的数据中心的计算机机房的示意俯视图。

图6图示包括用于将空气从压缩空气冷却系统输送到机架系统的管道的数据中心的实施方案。

图7图示使用压缩空气冷却数据中心的一个实施方案。

具体实施方式

虽然本发明具有各种修改和替代形式，但是本发明的特定实施方案仅举例来说示出在图中并且将在本文中作详细描述。然而，应当了解图及其详细描述并非旨在将本发明限于所公开的特定形式，而是相反，本发明涵盖落在如随附权利要求书所定义的本发明的精神和范畴内的所有修改、等效物和替代物。本文所使用的标题仅用于组织目的且并非旨在用来限制具体实施方式或权利要求书的范畴。如贯穿本申请案所使用，以非强制性意义(即，意指有可能)而不是强制性意义(即，意指必须)使用词“可能”。相似地，词“包括”(“include”、“including”和“includes”)意指包括但不限于。

公开将压缩空气用于冷却数据中心中的计算机系统的系统和方法的各种实施方案。根据一个实施方案，一种用于从数据中心的计算机机房中的组件中除热的系统包括储存压缩空气的一个或多个空气存储容器、将压缩空气供应给所述空气存储容器的一个或多个压缩机、和与所述空气存储容器中至少一个流体连通的一个或多个充气室。所述充气室中至少一个将空气供应给所述计算机机房。

根据一个实施方案，一种数据中心包括计算机机房、所述计算机机房中的一个或多个计算机系统和冷却所述计算机系统中的发热组件的冷却系统。冷却空气系统包括储存压缩空气的一个或多个空气存储容器、将压缩空气供应给所述空气存储容器的一个或多个压缩机、和与所述空气存储容器中至少一个流体连通的一个或多个充气室。所述充气室中至少一个将空气供应给所述计算机机房。在特定实施方案中，可以在数据中心处使用压缩空气冷却系统来代替任何冷水系统或制冷剂回路。

根据一个实施方案，一种冷却数据中心的计算机机房中的计算机系统的方法包括压缩空气和将所述压缩空气存储在一个或多个容器中。来自容器的空气的一部分可以被引入到所述计算机机房中。所述计算机机房中的空气的一部分可以在所述计算机机房中的一个或多个计算机系统的发热组件上通过以冷却所述发热组件。

如本文所使用，“过道”意指紧挨着一个或多个机架的空间。

如本文所使用，就系统或设施而言，“环境”意指环绕所述系统或设施的至少一部分的空气。例如，就数据中心而言，环境空气可以是所述数据中心外面(例如在所述数据中心的空气处理系统的进气罩处或附近)的空气。

如本文所使用，“计算”包括可由计算机执行的任何操作，例如计算、数据存储、数据检索或通信。

如本文所使用，“风门”包括可移动以控制(例如，增大或减小)通过管道或其它通道的流体流动的任何装置或组件。风门的实施例包括板、叶片、面板或圆盘或其任何组合。风门可以包括多个元件。例如，风门可以包括可同时旋转以关闭管道的一系列彼此处于平行关系的板。如本文所使用，“定位”风门意指放置或设置所述风门的一个或多个元件以通过所述风门实现所要流动特征，例如打开、关闭或部分打开。

如本文所使用，“数据中心”包括在其中执行计算机操作的任何设施或设施的部分。数据中心可以包括专用于特定功能或服务多个功能的服务器。计算机操作的实施例包括信息处理、通信、模拟和操作控制。

如本文所使用，“室”意指至少部分封闭的空间。室可以具有任何形状。室可以具有一个单元或多个单元。

如本文所使用，“压缩空气”意指已被压缩至超过环境压力的压力的空气。

如本文所使用，“压缩机”意指可用来压缩空气的任何装置。合适的压缩机类型的实施例可以包括容积式、动态式、往复式、轴向式、离心式、旋转螺杆式、滑片式或隔膜式。

如本文所使用，“计算机系统”包括任何不同计算机系统或其组件。计算机系统的一个实施例为机架安装式服务器。如本文所使用，术语计算机不仅限于在所属领域中称作计算机的集成电路，但是泛指处理器、服务器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语在本文中可交换着使用。在各种实施方案中，内存可以包括但不限于计算机可读媒体，例如随机访问内存(RAM)。或者，还可以使用光盘-只读内存(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。此外，额外输入通道可以包括与例如鼠标和键盘的操作者界面相关的计算机外围设备。或者，还可以使用可包括例如扫描器的其它计算机外围设备。此外，在某些实施方案中，额外输出通道可包括操作者界面监视器和/或打印机。

如本文所使用，“容器”可以是任何不同形状和大小。合适的容器可以包括罐、圆筒、器皿和管子。容器可以形成单个内体积(例如单个罐)或多个内体积(例如多个罐)。

如本文所使用，“干燥装置”意指可从空气中去除水分的任何装置。在某些实施方案中，干燥装置包括干燥剂。干燥剂可以是各种形式，包括层状、块状或嵌入过滤器中。在某些实施方案中，干燥装置可以包括滴盘。

如本文所使用，“数据中心模块”意指包括或适合于容置和/或物理上支撑可将计算资源提供给数据中心的一个或多个计算机系统的模块。

如本文所使用，“蒸发冷却”意指空气通过液体蒸发的冷却。

如本文所使用，如果流体可在至少一操作条件期间在元件之间流动，那么所述元件是“流体连通的”。流体连通可以控制。例如，可以在彼此流体连通的两个元件之间提供阀门。在某些实施方案中，可以在彼此流体连通的元件之间提供中间元件。可以在彼此流体连通的空气压缩机与数据室之间提供充气室。

如本文所使用，“自然冷却”包括空气处理系统至少部分从外部来源(例如设施外面的空气)和/或来自计算机机房的回流中抽取空气并且将所述空气压至电子设备而无需空气处理子系统中的主动致冷的操作。

如本文所使用，“机械冷却”意指空气通过涉及对至少一种流体进行机械作业(例如发生在蒸气压缩制冷系统中)的过程的冷却。

如本文所使用，“模块”为组件或实体耦合至彼此的组件的组合。模块可以包括功能元件和系统(例如计算机系统、机架、鼓风机、管道、配电单元、灭火系统和控制系统)以及结构元件(例如框架、外壳或容器)。在某些实施方案中，模块在数据中心现场之外预制。

如本文所使用，“充气室”意指可用来分配空气的室。

如本文所使用，“机架”意指机架、容器、框架或其它元件或者可包括或实体支撑一个或多个计算机系统的元件的组合。

如本文所使用，“机房”意指建筑物的房间或空间。如本文所使用，“计算机机房”意指在其中运行例如机架安装式服务器的计算机系统的建筑物的房间。

如本文所使用，“空间”意指空间、区域或体积。

图1是图示根据一个实施方案的包括压缩空气存储装置的数据中心的冷却系统的示意图。数据中心100包括数据中心计算设施102和冷却系统104。冷却系统104包括压缩机106、干燥装置108、压缩空气存储罐112、压缩空气存储室114和混合充气室116。数据中心计算设施102包括机架122中的计算机系统120。

压缩机106吸入环境空气并且压缩所述空气。所述压缩空气通过干燥装置108。干燥装置108可以从压缩空气中去除和/或收集水分。在某些实施方案中，一个或多个干燥装置可以是脱水装置。干燥装置可以包括例如干燥剂材料，例如硅石。在特定实施方案中，取代干燥装置在压缩机106与压缩空气存储罐112之间，或作为其补充，干燥装置还可以位于压缩空气存储罐112中。例如，一个或多个压缩空气存储罐112可以包括滴盘。累积在例如滴盘的干燥装置中的水可以定期流出以从冷却系统104中清除水分。

在某些实施方案中，干燥装置可以并入一个或多个过滤器或与一个或多个过滤器串联放置。所述过滤器可以从压缩空气中去除杂质。例如，过滤器可以去除在压缩过程期间泄漏到压缩机106中的压缩空气中的任何润滑剂，例如油。过滤器还可以去除被吸入压缩机中的来源空气中所存在的杂质。例如，过滤器可以去除与被吸入压缩机中的外界空气一起引入的污染物，例如烟、烟雾和工业和/或农业活动的空气传播副产物。

来自压缩机106的压缩空气可以累积在压缩空气存储罐112中。阀门130允许控制空气离开压缩空气存储罐112。阀门130可以手动地、自动地或由其组合控制。在某些实施方案中，使用控制系统134控制阀门130。

在图1中所示的实施方案中，冷却系统104包括三个压缩机106和六个压缩空气存储罐112。然而，冷却系统可以包括任何数量的压缩机、存储罐、干燥装置和其它元件。此外，在其它实施方案中，所述元件的顺序和安排可以改变。在一个实施方案中，冷却系统仅包括单个压缩机和单个存储罐。

在冷却系统104运行期间，压缩空气可以从一个或多个压缩空气存储罐112中释放出来并且释放到压缩空气存储室114中。来自压缩空气存储罐112的空气可以随着所述空气在压缩空气存储室114中扩张而冷却。来自压缩空气存储室114的空气可以被引入到混合充气室116中。来自压缩空气存储室114的空气还可以随着所述空气扩张到混合充气室116中而冷却。外界空气还可以通过外界空气通风口136而被引入到混合充气室116中。压缩空气和外界空气可以在混合充气室116中混合。来自压缩空气存储罐112的空气可能是干燥的，因为水分在压缩期间被去除。增湿装置138可以为混合充气室116中的空气增湿。来自混合充气室116的空气可以被供应给计算机机房102以冷却机架122中的计算机系统120。在某些实施方案中，所述空气的所有或一部分可以回流到混合充气室116。

图2是图示包括地板送风充气室的数据中心的一个实施方案的示意图。数据中心150包括计算设施152和冷却系统154。冷却系统154可以从计算设施152中除热。在图2中所示的实施方案中，冷却系统154包括压缩空气子系统156。压缩空气子系统156可以将冷却空气提供给计算设施152。

为了说明，在图2中示出三个压缩空气子系统156(为了清楚起见，仅示出前端空气处理子系统156的详情)。然而，冷却系统154中的压缩空气子系统156的数目可以改变。此外，实施方案之间(和给定实施方案中的子系统之间)，压缩机、存储罐、存储室的数目可以改变。在某些实施方案中，冷却系统154包括许多压缩空气子系统156。在另一实施方案中，冷却系统154仅包括一个压缩空气子系统156。在具有多个压缩空气子系统的设施和/或多个计算设施中，可以(例如，在供应侧、回流侧或两侧上)提供交叉管道以允许来自压缩空气子系统的冷却空气在一个数据中心内或在多个数据中心之间分配和/或重新导向。可以共同地控制、单独地控制或以其组合形式控制压缩空气子系统。在特定实施方案中，仅数据中心的全部压缩空气子系统的子集设有外界空气通风口。例如，数据中心上的一半压缩空气子系统可以都具有外界空气通风口和回流空气通风口，而数据中心上的另一半压缩空气子系统仅具有回流空气通风口。

在某些实施方案中，压缩空气系统的多个部分可以在与数据中心隔开的位置中。例如，压缩机和/或压缩空气存储罐可以运行和/或维持在与数据中心隔开的位置中。压缩空气可以通过气罐或管道从隔开的位置输送到数据中心。

每个压缩空气子系统156可以通过供应管道158和回流管道160而耦合到数据中心154。冷却空气可以从压缩空气子系统156开始流动通过供应管道158到地板充气室162中。冷却空气可以从地板充气室162开始通过限流装置164到机房166中的过道165中。冷却空气可以传递到机架170中并且在计算机系统168上方通过。在所述空气被机架170中的计算机系统168加热后，所述空气可以通过回流管道160。空气可以重新循环通过一个或多个压缩空气子系统或通过排气通风口172从系统中流出。排气通风口172包括排气风门174。

在某些实施方案中，隔板和/或管道可以将进入机架170的相对较冷空气与离开机架170的加热空气隔离。

压缩空气子系统156包括压缩机180、压缩空气存储罐182、压缩空气存储室184和混合充气室186。压缩机180、压缩空气存储罐182和/或压缩空气存储室184可以与混合充气室186处于相同的建筑物中或处于不同建筑物中。

在压缩空气存储罐182中提供干燥装置190。在压缩空气存储罐182与压缩空气存储室184之间提供阀门192。可以操作阀门192以控制空气从压缩空气存储罐182到压缩空气存储室184的流动。

每个压缩空气子系统156可以包括压缩空气释放阀门200、外界空气风门204和回流空气通风口206和回流空气风门208。压缩空气释放阀门200、外界空气风门204和回流空气风门208可以控制空气到混合充气室186中的流动。在特定实施方案中，空气从压缩空气存储室184到混合充气室186中的流动可以受风门而不是阀门的控制。

压缩空气释放阀门200、外界空气风门204和回流空气风门208可以被调整来控制被供应给机房166的空气的混合。例如，在热天，外界空气风门204可以关闭使得用于冷却机房166中的计算机系统的所有空气通过压缩空气释放阀门200从压缩空气存储室184和/或通过回流空气风门208从机房166回流的空气中供应。在某些实施方案中，可以控制压缩空气和重新循环的空气的混合以使混合充气室中的空温度度升高或稳定。

在特定实施方案中，取代风门或作为风门的补充，可以通过阀门控制压缩空气存储室与混合充气室之间的空气流动。

在混合充气室186中提供过滤器210和增湿器212。过滤器210可以过滤通过外界空气通风口202和回流空气通风口206接收的空气。增湿器212可以在混合充气室186中的空气被供应给机房166前对所述空气进行增湿。

控制单元220可以被编程来控制压缩空气子系统156中的装置。控制单元220耦合到压缩机180、阀门192、增湿器212、压缩空气释放阀门200、外界空气风门204、回流空气风门208和排气风门174。控制单元220与温度传感器222、224、226、228和229以及压力传感器230和232进行数据通信。在一个实施方案中，所有压缩空气子系统156受共同的控制单元(例如，控制单元220)控制。在其它实施方案中，针对每个压缩空气子系统156或针对压缩空气子系统156的子集提供单独的控制器。可以自动地、手动地或由其组合控制压缩空气子系统156中的装置。每个控制系统可以测量例如数据中心中的温度、压力、流量和湿度的条件，并且基于所述测量条件来调整所述压缩空气子系统的冷却系统参数，例如空气混合物、空气源和流量。

在图2中所示的实施方案中，压缩空气子系统156可以通过供应管道158将空气压至地板充气室162中。在其它实施方案中，可以通过供应管道直接将冷却空气压至机房166中而不用通过地板充气室。在一个实施方案中，地板充气室可以用作压缩空气冷却系统的混合充气室。在各种实施方案中，可以选择限流装置164来控制机房166中的不同机架170之间的冷却空气的流量和分配。在一个实施方案中，压缩空气子系统可运行以在计算机机房中的机架中产生0.1英寸水的静压力。

在冷却系统154的累积模式运行期间，阀门192可以完全关闭。压缩机180可以运行来压缩空气。来自压缩机180的压缩空气可以累积在压缩空气存储罐182中。干燥装置190可以从压缩空气存储罐182中吸收和/或去除水分。

在冷却系统154的冷却模式运行期间，阀门192可以打开以允许压缩空气释放到压缩空气存储室184中。随着来自压缩空气存储罐182的压缩空气释放到压缩空气存储室184中，所述空气可以扩张。来自压缩空气存储室184的压缩空气可以被引入到混合充气室186中。随着来自压缩空气存储室184的空气进入混合充气室186，所述空气可以进一步扩张。外界空气可以通过外界空气通风口202引入混合充气室186中。外界空气和压缩空气可以在混合充气室186中混合。

可以控制混合充气室186中的空气混合使得供应管道158的入口处的空气压力高于地板充气室162中的压力。来自混合充气室186的空气可以流动通过供应管道158进入地板充气室162中。来自地板充气室162的空气进入机房166中的过道165中、通过机架170中的计算机系统168、向上离开机架、并且进入回流管道160中。在某些实施方案中，空气例如通过自然对流而通过机房166。在某些实施方案中，计算机系统168中的风扇240造成或促进空气在冷却系统154与机房166之间循环并且遍及计算机系统168中的发热组件。然而，在特定实施方案中，冷却系统可以不具有任何风扇，并且流动可以通过控制压缩空气到所述冷却系统中的释放而产生。

在特定实施方案中，控制单元包括至少一个可编程逻辑控制器。PLC可以尤其基于来自操作者的命令信号而打开和关闭冷却空气系统中的阀门或风门以根据主要运行条件的需要引导空气流动通过数据中心。或者，PLC可以在完全打开位置与完全关闭位置之间调节阀门和风门以便调节空气流动。

控制系统可以包括在一个实施方案中为热电偶的温度测量装置。或者，温度测量装置包括但不限于电阻式温度检测器(RTD)和促进如本文所述的冷却操作的任何装置。例如，热电偶可能位于混合充气室内以促进所述混合充气室中的空气温度。

在各种实施方案中，可以对一个或多个条件作出响应而控制冷却系统的一个或多个压缩空气子系统的运行。例如，控制器可以被编程来在满足一个或多个预定条件(例如温度和湿度)时将压缩空气子系统的空气源从回流空气切换成外界空气。

图3是图示包括蒸发冷却的数据中心的一个实施方案的示意图。数据中心300包括计算设施302和压缩空气冷却系统304。冷却系统304包括压缩空气子系统306。压缩空气子系统306可能与上文参考图2所述的冷却空气系统154相似。冷却系统304还包括风扇310、变频驱动312和蒸发冷却器314。风扇310耦合到变频驱动312。变频驱动312耦合到控制单元316。VFD 214可以从控制单元316接收控制信号并且随后调节风扇310的转速。压缩空气释放阀门200、外界空气风门204、回流空气风门208和排气风门174还可以经由控制单元316调节以依与上文参考图2所述相似的方式调节通过子系统306的空气流动。空气可以从混合充气室320中吸入并且通过蒸发冷却器314。当液体通过所述蒸发冷却器时，蒸发冷却器314可以将液体蒸发到空气中。来自蒸发冷却器314的空气可以通过供应管道158并且进入地板充气室162中。空气可以从地板充气室162进入机房166、通过机架170而从机架170中的计算机系统168中除热。加热空气可以从机架中流出、向上通过天花板通风口320、进入天花板充气室322中、并且通过回流管道160返回。

在某些实施方案中，数据中心包括多个机架系统，在一些或所有所述机架系统上具有导气装置。导气装置可以将进入或离开一些机架系统的空气与数据中心中的空气空间和/或通过所述数据中心中的其它机架系统的空气隔离。在某些实施方案中，导气装置将离开一排机架系统中的一个机架系统的空气与相邻于所述排的过道中的空气隔离。图4图示用于冷却具有导气装置的多排机架系统的压缩空气冷却系统的一个实施方案的示意端视图。数据中心330包括计算机机房332、压缩空气冷却系统334、地板室335和充气室336。充气室336在计算机机房332的天花板338上方。

计算机机房332包括成排342的机架系统340和成排346的机架系统344。过道348形成在排342与排346之间。过道350和352分别形成在计算机机房332的墙与排342之间和在计算机机房332的墙与排346之间。机架系统340和344包括导气装置354。

为了从机架系统340和344中的服务器中除热，压缩空气冷却系统334可运行以导致空气在计算机机房332中流动并且通过机架系统340和344。可以通过开口356将空气压到地板室335中。来自地板室335可以通过通风口358和360进入计算机机房332。来自通风口358的空气可以通过排342的前侧流动到过道350中并且流动到机架系统340中。来自通风口360的空气可以通过排346的前侧流动到过道348中并且流动到机架系统344中。空气可以流动通过机架系统340和344中的服务器并且进入导气装置354。导气装置354中的加热空气可以通过连接管道362被引导到充气室336。排342的机架系统340上的导气装置354可以将离开机架系统340的加热空气与过道348中的空气隔离。

在数据中心的某些实施方案中，压缩空气冷却系统的混合充气室可以通过计算机机房的天花板交换空气。图5A图示包括具有共用过道的机架系统的数据中心的一个实施方案的示意端视图。图5B图示在图5A中所示的计算机机房的示意俯视图。数据中心380包括计算机机房382和压缩空气冷却系统384。压缩空气冷却系统384包括混合充气室386。计算机机房382包括成排390的机架系统388。在一个实施方案中，数据中心模块中包括计算机机房382。导气装置392耦合到机架系统388。压缩空气冷却系统384导致空气从供应通风口394开始流动并且进入中心过道396。来自中心过道396的空气流动到机架系统388中。导气装置392通过导气装置392的顶部将从机架系统388离开的空气导出。回流空气通风口397可以从计算机机房382中抽出空气，包括从导气装置392流出的空气。

图6图示包括用于将空气从压缩空气冷却系统输送到机架系统的管道的数据中心的实施方案。数据中心400包括计算机机房402和压缩空气冷却系统404。计算机机房402包括机架408中的计算机系统406。管道410将混合充气室412与机架414连接。如在图6中所示，在一个实施方案中，可以针对每个计算机系统406提供单独的管道410。在运行期间，来自混合充气室412的空气可以流动通过管道410进入机架408并且遍及计算机系统406。由计算机系统所加热的空气可以流动到导气装置416、进入充气室418、并且回流到混合充气室412。在特定实施方案中，流动控制装置可以用来控制和/或调节空气通过各种管道410的流动。在特定实施方案中，管道410可以使用快速断开装置耦合到机架。

图7图示使用压缩空气来冷却数据中心的一个实施方案。在步骤440中，空气被压缩。在某些实施方案中，空气可以在将使用所述空气的数据中心处被压缩。在其它实施方案中，空气可以在不同位置上被压缩并且输送到数据中心。

在步骤442中，压缩空气被存储。在某些实施方案中，存储罐中的空气压缩和累积可以在开始冷却操作前执行。在其它实施方案中，空气压缩可以在冷却操作期间执行。在某些实施方案中，空气压缩机可以继续运行直到存储罐中空气的压力和/或量达到预定水平为止。当空气的压力或量已经达到所述预定水平时，可以关闭空气压缩机。

在步骤444中，制定数据中心中的机架安装式计算系统的运行标准。运行标准可以包括例如机架系统中服务器的目标运行温度范围、运行压力或流量。

在步骤446中，压缩空气冷却系统被启动。在一个实施方案中，来自一个或多个存储罐的压缩空气可以被释放压缩空气存储室中。在某些实施方案中，空气扩张出存储罐可以降低空气的温度。在447中，来自压缩空气存储室的空气可以扩张到混合充气室。空气可以随着其从压缩空气存储室进入混合充气室中而进一步扩张，其可以进一步降低所述空气的温度。在某些实施方案中，来自压缩空气存储室的空气与其它空气源(例如外界空气或从计算机机房回流的空气)混合。在特定解决方案中，来自压缩空气存储室的空气与回流空气混合以使所述空气的温度升高或稳定。

在步骤448中，可以为充气室中的空气增湿。在某些实施方案中，对空气增湿可以降低所述空气的温度。在特定实施方案中，可以用例如上文参考图3所述的蒸发冷却系统来增湿。

在步骤450中，来自充气室的空气被供应给数据中心中的发热组件。例如，所述空气可以通过例如上文参考图2所述的地板被供应给机架式计算机系统。

在步骤452中，当计算机系统运行时测量计算机机房中的空气的一个或多个特征。在某些实施方案中，所述测量特征包括混合充气室或供应充气室的空气温度。在其它实施方案中，所述测量特征包括流动通过机架或通过所述机架中的特定服务器的空气的空气流量。其它测量特征包括不同位置上的空气温度、压力或湿度。

在454中，基于测量特征和运行标准确定是否调整一个或多个运行参数。如果测量到的空气特征和运行标准表明需要调整，那么在456中调整运行参数。例如，如果通过服务器的流量过低，那么控制来自存储室(例如上文参考图2所述的压缩空气存储室184)的流动的阀门可以移动到更开放的位置以增加来自所述压缩空气存储室的空气。如果测量到的空气特征和运行标准表明不需要调整，那么在458中继续运行而不调整运行参数。可以手动地、自动地或由其组合完成对压缩空气冷却系统的运行参数的调整。

作为另一实施例，如果外界空气超过预定温度和/或湿度限制，那么压缩空气冷却可以被启动或压缩空气到计算机机房的流动增大。相反，如果外界空气低于预定温度或湿度条件，那么压缩空气冷却可以被停用或压缩空气到计算机机房的流动减小。

在460中，可以监控压缩空气存储罐中的压力水平和/或所述存储罐中压缩空气的量。在462中，可以确定所存储的空气的压力和/或量是否已经降至低于预定阀值。当空气的压力和/或量降至低于所述预定水平时，压缩机可以启动来补给存储罐。压缩空气存储罐的监控和补给可以手动地、自动地或由其组合执行。

在特定实施方案中，压缩空气子系统的运行条件可能与时间有关。例如，如果数据中心具有户外压缩机(其噪音水平超过某个地方的夜间噪音条例)，那么空气压缩机可以在白天期间运行并且接着在夜间关掉。作为另一实施例，如果数据中心具有传统的空气处理系统(其噪音水平超过某个地方的夜间噪音条例)，而且也具有压缩机位于建筑物内部的压缩空气冷却系统，那么可以在夜间关掉所述传统的空气处理系统并且开启所述压缩机冷却系统。以此方式，压缩空气冷却系统可能允许数据中心的占空比高于仅具有传统冷却设备的数据中心。

在某些实施方案中，压缩机可以在数据中心冷却期间连续运行。在其它实施方案中，压缩机可以在冷却操作期间关闭，用于冷却的任何压缩空气来自压缩空气存储罐中的累积空气。

虽然上文已经相当详细地描述实施方案，但是一旦完全明白上文的公开内容，本领域技术人员就能明白许多变化和修改。下文权利要求旨在被理解为涵盖所有这些变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于从数据中心的计算机机房中的组件中除热的系统，其包括：

一个或多个空气存储容器，其被构造来储存压缩空气；

一个或多个压缩机，其被构造来将压缩空气供应给所述空气存储容器中至少一个；和

一个或多个充气室，其与所述至少一个存储容器流体连通，

其中所述充气室中至少一个被构造来将空气供应给计算机机房。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括在所述充气室中至少一个与所述存储容器中至少一个之间流体连通的至少一个压缩空气室，其中所述压缩空气室被构造来将空气供应给所述至少一个充气室。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括一个或多个阀门和耦合到所述一个或多个阀门中至少一个的控制系统，其中所述控制系统被构造来控制所述阀门以控制压缩空气到所述充气室中至少一个中的流动。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括被构造来允许外界空气进入所述充气室中至少一个的一个或多个外界空气通风口，其中所述充气室被构造来将压缩空气与所述外界空气的至少一部分混合。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述充气室中至少一个包括被构造来使空气从所述计算机机房回流的一个或多个回流空气通风口，其中所述充气室被构造来将压缩空气与从所述计算机机房回流的所述空气的至少一部分混合。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括被构造来从所述压缩空气的至少一部分中除水的至少一个干燥装置。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括被构造来在所述空气进入所述计算机机房前将水分引入到所述空气中的至少一个增湿装置。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括被构造来在所述空气进入所述计算机机房前冷却所述空气的至少一个蒸发冷却系统。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括被构造来在所述压缩空气进入所述计算机机房前从所述压缩空气的至少一部分中过滤出杂质的至少一个过滤器。

10.根据权利要求1或2所述的系统，其还包括被构造来使空气移动通过所述计算机机房中的至少一个计算机系统的一个或多个风扇。

11.一种冷却数据中心的计算机机房中的计算机系统的方法，其包括：

压缩空气；

将所述压缩空气的至少一部分存储在一个或多个容器中；

将来自所述容器的空气的至少一部分引入到所述计算机机房中；和

使所述空气的一部分在所述计算机机房中的至少一个计算机系统中的至少一个发热组件上流动以冷却所述至少一个发热组件。

12.根据权利要求11所述的方法，其还包括将压缩空气的一部分与外界空气混合。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其还包括将压缩空气的一部分与从所述计算机机房回流的空气混合。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其还包括将从所述计算机机房回流的空气的至少一部分排到外部。

15.根据权利要求11或12所述的方法，其还包括在将所述压缩空气引入到所述计算机机房中之前对所述压缩空气的至少一部分进行增湿。