CN102804098B - 电气装置冷却效率监视 - Google Patents

Abstract

设备冷却性能的变化可通过借助冷却效率指标间接测量冷却性能来检测。运行冷却效率指标被计算为设备电力消耗与设备和环境温度之间温度差的比。将运行冷却效率指标与基线冷却效率指标进行比较，以检测冷却性能的变化。

Description

电气装置冷却效率监视

背景技术

热力学第一定律(系统内部能量以增到到其的能量减去系统在其周围做的功的量增大)应用于这样的电气设备：其中，由于电气设备消耗电能，其产生作为废弃副产品的热。所产生的废热的量值与装置消耗的能量的量以及装置的固有效率有关。设备的温升与这种废热的量值以及可用冷却量有关。冷却由于传导、辐射和对流而发生。

在依赖于强制或自然对流冷却的装置的特定情况下，几个因素能够限制可用冷却。当设备内或外的电缆路径不适当地阻塞入口、排出空气管道和/或空间时，可能导致阻塞的气流路径。安装在设备中的抽拉式保持器(drawing holders)、障碍物(barriers)或电气绝缘片可能阻塞外部散热器格栅套，啮齿动物或昆虫巢穴可能阻塞通气口或空气路径，或者，通气口周围不充分的空隙可能限制气流。冷却风扇可能由于轴承故障、断开或松散到风扇电动机的布线、风扇电源故障、破裂、弯曲或损失风扇叶片或者覆盖污染物的风扇叶片而失效。肮脏或油腻的空气过滤器可能使得冷却性能劣化。外部冷却空气可能由于过小、失效或不适当地设置的空调、已被放置为过于接近设备的外部热源或导致重新流入冷却入口的不适当的废热路径设置而过热。外部冷却空气可能由于导致系统压力变化的上游管道变化、漩涡、涡流、静点、逆流或其他空气混合问题或者在到达电气设备之前泄漏到环境中的冷却空气而过慢地流动。空气管道可能变得断开，导致冷却性能的劣化。

由以上所列可见，许多不同的起因可能显著损害冷却性能。由于这些因素中的任何一个或一组能够导致冷却问题，这些问题中的任何一个可能导致电气设备失效或加速劣化，因为过热的设备不能像以可接受温度限制运行的设备那样有效地运行。检测这些问题的传统方法包括监视风扇的旋转速度，用减震器开关或压力传感器或热传感器测量气流速率，测量入口空气、排出空气、散热器或设备的其他区域的温度。

发明内容

设备冷却性能的变化可通过借助冷却效率指标间接测量冷却性能来检测。运行冷却效率指标被计算为设备电力消耗与设备和环境温度间温度差之间的比。将运行冷却效率指标与基线冷却效率指标进行比较，以便检测冷却性能的变化。

因此，提供了一种计算机可读介质，其具有存储于其上的计算机可执行指令，用于执行冷却效率监视方法。该方法包含接收关于被监视的电气装置的基线热传递率(baseline rate of heat transfer)，将基线热传递率转换为基线冷却效率指标。基线冷却效率指标包含到被监视电气装置的输入电力与跨被监视电气装置的温度差的比。确定被监视电气装置消耗的电力量。确定被监视电气装置温度和接近于被监视电气装置的环境温度，以便计算被监视电气装置温度和环境温度之间的温度差。

运行冷却效率指标至少部分地基于被监视电气装置消耗的电力与计算得到的温度差的比来计算。将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较。提供传达运行冷却效率与基线冷却效率之间比较结果的输出。该方法可在每个装置、每个封装和/或每个设备空间的基础上进行，以及在促进监视电气装置冷却性能的任何其他粒度水平的基础上进行。

冷却效率监视系统包含环境温度输入逻辑、设备温度输入逻辑、电力消耗输入逻辑、冷却效率计算逻辑、冷却效率比较逻辑。环境温度输入逻辑接收来自接近于被监视电气装置的环境温度传感器的环境温度信号。设备温度输入逻辑接收来自与被监视电气装置相关联的设备温度传感器的设备温度信号。电力消耗输入逻辑接收来自与被监视电气装置相关联的电力消耗传感器的输入到装置的电力量。

冷却效率计算逻辑计算设备温度信号与环境温度信号之间的温度差，并至少部分地基于输入到装置的电力与计算得到的温度差的比来计算运行冷却效率指标。冷却效率比较逻辑确定基线冷却效率，将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较，并提供传达运行冷却效率与基线冷却效率之间比较结果的输出。冷却效率系统可被配置为接收来自与被监视装置一体化的传感器的温度和电力消耗信号。

在可被配置为用于仅仅将能量的一部分转换为热的电气装置的某些实施例中，电力消耗被确定为装置内的能量耗散。能量耗散基于输入到装置的电力来计算。能量耗散与温度差一起使用，以确定冷却效率指标。装置内的能量耗散可通过测量离开装置的电力量并确定输入到装置的电力与离开装置的电力之间的差来计算。能量耗散可使用已经关于电气装置确定的能量损耗vs.输入到装置的电力的模型来计算。模型的应用可使用查阅表、多项式公式或其他技术来实现。

附图说明

附图并入说明书并构成说明书的一部分，其示出了本发明的多种实施形态的多种示例性系统、方法和其他示例性实施例。将会明了，附图中所示出的元件边界(例如方框、方框组或其他形状)表示边界的一个实例。本领域技术人员将会明了，在某些实例中，一个元件可被设计为多个元件，或者，多个元件可被设计为一个元件。在某些实例中，被示为另一元件的内部部件的元件可被实现为外部部件，反之亦可。另外，元件不是按比例绘制的。

图1为设备空间内的冷却运行的功能框图；

图2为一流程图，其概括示出了监视冷却效率的方法的一个示例性实施例；

图3为冷却效率监视系统的示例性实施例的功能框图；

图4为安装在设备外壳上的冷却效率监视系统的功能框图；

图5为安装在设备外壳上的冷却效率监视系统的功能框图；

图6为安装在设备外壳上的冷却效率监视系统的功能框图；

图7示出了一种示例性计算环境，其中可运行示例性的系统和方法以及等价物。

具体实施方式

气体流动问题的许多因素和原因意味着对可能影响冷却性能的各个装置完全进行仪器分析(instrument)在成本上是困难的。然而，由于电气设备或电子设备可能由于过温而失效，检测这些问题是重要的。不巧的是，对于可变负载系统，简单地等待达到高温限制可能导致在解决冷却问题花费的时间内发生的设备损坏。因此，希望在温度达到报警限制之前检测问题。另外，对于通过制冷进行外部冷却的装置，由于阻塞的气流引起的不足的冷却可能导致制冷系统移动到较低的温度设置点，因为其试图降低被保护设备的温度。这导致浪费的能量，如果存在修正气流的较好方法的话。最后，如果设备温度没有升高到高于前面的水平，未对设备进行适当冷却的后果可能导致加速的设备劣化和早期故障。

将空气用作冷却介质的对流热消耗(冷却)可使用Navier-Stokes公式来建模。在代入空气特性后简化这些公式并求解英制(imperial)测量单位，得到下面的公式：

$\stackrel{\·}{Q}=1.08\mathrm{V\ΔT\η}$ 公式1

其中：

V＝以CFM为单位的体积流率

ΔT＝入口温度和排出温度之间的差(°F或℃)

η＝热传递效率(有意的或无意的隔离)

求解电气设备中的这些公式可能需要测量气流、能量流和温度差的传感器。传统的问题在于，热传递率难以测量。然而，在没有测量体积气流的完整仪器的情况下，可能没有可用的充足信息以求解这些流体动力热传递公式。在强制空气(对流的)系统中——例如在数据中心的地板冷却下——获得充足的仪器分析是困难且昂贵的。

图1为一功能框图，其示出了典型的数据中心100，数据中心100使用对流冷却来对设备进行冷却。数据中心100容纳IT设备115的多个轨道或外壳110，IT设备115例如为服务器、路由器、交换机和电路保护装置。计算机室空调器120从室内吸取热的空气，对之进行冷却，并使冷却后的空气在室内流通，如图1中的箭头所示。典型地，来自计算机室空调器120的空气的至少一部分在房间地板下流动，并被强制通过有孔地砖130上的孔。

大多数数据中心需要实质性的冷却。在许多情况下，服务器密度已经远远超过数据中心使用可用冷却容量对这些服务器进行冷却的能力。在这种情况下，希望“找到”浪费掉的冷却。由于上面所讨论的因素中的任何因素可能导致冷却系统效率降低，定位这些问题对于运行者来说是重要的。类似地，减小能量消耗减小了成本，并释放出闲置的冷却容量，由于需要较小的冷却，这减小了提供所需冷却需要的资本金额。

最优化强制空气冷却系统的一种常用技术是使用数据中心的计算流体动力(CFD)模型。CFD模型的输出求解了Navier-Strokes公式，因此求解了气流、温度、压力、密度。特别地，由于设备制造者在其设备上设置了温度限制，CFD分析可用于推定气流的当前路径如何将或如何将不对设备进行充分冷却。随着IT设备被重新放置，制冷受到调节，风扇或鼓风机和/或空气管道被修改，CFD模型用于计算设备内的多个点上的新的温度和气流速率。通过在适当路径的冷却气流的情况下最优地放置设备，保持特定温升需要的气流能被最小化，特定设备布置的最优冷却性能可被确定。使用CFD模型来确定冷却性能的一个缺点在于，任何对设备或冷却系统的改变典型地意味着应当运行另一个CFD模型。这是现实的问题，因为CFD模型涉及某种量的复杂度和时间。

下面包括这里使用的所选术语的定义。定义包含属于该术语的范围内并可用于实现的部件的多个实例和/或形式。实例不是为了进行限制。术语的单数和复数形式可在定义的范围内。

提及“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”、“一实例”等表示所介绍的实施例或实例可包含特定特征、结构、特性、属性、元件或限制，但不是每个实施例或实例必须包含该特定特征、结构、特性、属性、元件或限制。另外，重复使用术语“在一实施例中”并不必然指同一实施例，但可能为同一实施例。

回到公式1，Navier-Stoke公式的输入包括跨热对象(内部与环境)的温度、热对象消耗的能量、跨该对象的气流、热传递(散热器)的效率。温度监视是非常直接的。类似地，测量热输入(kW)也是非常直接的。然而，气流速率或散热器效率的确定是相当复杂的。通过将容易测量的值结合到无论系统如何运行应当保持恒定的比值中，这里介绍的冷却效率监视技术和系统检测与基线CFD模型之间的变化。如果这些比值改变，其为冷却系统气流和/或性能变化的指标。使用这里介绍的技术和系统因此可允许冷却基础设施变化的检测，而不运行附加的CFD分析。在达到温度警报前也可检测到问题，为操作者给出更多的时间来定位和修理该问题。

公式1可被重写，以便隔离容易获知的量(温度和输入电力)，并将它们以较不容易确定的量(气流和散热器效率)的形式来表达。

$\frac{\stackrel{\·}{Q}}{\mathrm{\ΔT}}=1.08\mathrm{V\η}$ 公式2

其中：

V＝以CFM为单位的体积流率

ΔT＝入口温度和排出温度之间的差(°F或℃)

η＝热传递效率(有意的或无意的隔离)

由于电气设备将电能转换为热，所产生的热量将会与设备消耗的电能有关。特定设备(例如计算机)将实质上100％的电能转换为热。其他设备，例如变压器、断路器、不间断电源(UPS)或可变频率驱动器(VFD)是更为高效的电能消耗器，所消耗能量的特定百分比被转换为热。因此，百分比值被分配给这种热转换率，并称为delta“δ”。由于这一转换率可能基于设备的百分比负载(例如来自变压器的I²R损耗)或其他效应变化，转换率变量δ被写作一个或多于一个的外部参数的函数，外部参数被分组并写作变量“x”，结果，转换率被写作δ(x)。由于3412BTU近似等于一电气kWh，公式2可被重新写作：

$\frac{W}{\mathrm{\ΔT}}=1.08\mathrm{V\η}*3412\mathrm{\δ}\left(x\right)=3685\mathrm{V\η\δ}\left(x\right)$ 公式3

其中：

W＝以kWh为单位的热传递率

V＝以CFM为单位的体积流率

ΔT＝入口与排出温度之间的差

η＝热传递效率(有意或无意的隔离)

δ＝作为参数的函数，电能到热的转换效率

公式3右侧的值难以获得，但全部是基本恒定的，或者，在电气设备效率的情况下，可被准确地建模。如果冷却气流速率或将kWh能量传递到空气中的散热器的效率发生变化，公式3左手侧的值不应改变。因此，如果这些值中的任何一个变化，可能导致W除以ΔT的比值变化。由于两个变量可能同时变化(例如，气流体积下降，同时，散热器效率升高)，其一中的变化可能被掩蔽。然而，互相掩蔽的这些值的净效果可能是系统的每度瓦特数不变化。换句话说，冷却性能可能保持不变。每度瓦特数度规可被称为“冷却效率指标”，获得值的难度可被分解为新的变量ε。

$\frac{W}{\mathrm{\ΔT}}=\mathrm{\ϵ}$ 公式4

其中：

W＝以kWh为单位的热传递率

ΔT＝入口与排出温度之间的差

ε＝epsilon，冷却效率指标

从系统工程的观点看来，冷却效率指标为温度增益参数，其预测电力输入或消耗vs.消耗电能的装置或装置组的结果得到的长时间温度变化的效应。依赖于输出温度传感器相对于装置的位置，温度处理值可经历特定的传输延迟。出于这个原因，随着时间对冷却效率指标的瞬时计算进行平均可能是有利的。

可使用用于计算这种移动平均值的许多不同的方法。一种版本计算模态(mode)(冷却效率指标的最普通的值(most common value))。这种方法在输入信号含有噪音或包含偶发瞬变时是有用的(值下降到零的情况下的输入丧失)。对信号进行平滑引入了附加的传输延迟(从事件发生时以及其被检测到时起的时间延迟)，故存在采样频率、响应速度和平滑量之间的妥协。较大的平滑水平可允许在不发生大量讨厌的警报的情况下检测冷却性能中的较小变化，但也可减慢检测这些变化的响应时间。通过适当地选择参数，系统的设计者可牺牲平滑(增益)、响应速度和成本(采样速率和传感器准确度)。

图2为一流程图，其示出了方法200的示例性实施例，方法200对关于电气设备的冷却效率进行监视。在210处，基线冷却效率以kWh/度为单位或以其他类似的单位建立。基线冷却效率可通过接收关于所监视电气装置的基线热传递率并将基线热传递率转换为基线冷却效率指标来建立，基线冷却效率指标为到所监视电气装置的输入电力与跨所监视电气装置的温度差的比。在220处，确定被监视电气装置消耗的电力量。在230处，被监视电气装置温度和接近于被监视电气装置的环境温度被确定，以计算被监视电气装置的温度和环境温度之间的温度差。

在240处，运行冷却效率指标至少部分地基于所监视电气装置消耗的电力与计算得到的温度差的比来计算。在250处，将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较，在260处，如果冷却效率中的差超过阈值，提供传达运行冷却效率和基线冷却效率之间的比较结果的通知。

在某些实施例中，通过为被监视的电气装置分配热转换率，将基线热传递转换为基线冷却效率指标。热转换率至少部分地基于被监视电气装置的设备分类(classification)来选择。例如，计算机装置可分配为1的热转换率，更为高效(在电到热产生方面)的装置——例如断路器——可被分配小于1的率。

通过定义，高效设备——例如断路器——相比于其电力输入对应地具有低的损耗。对于这种装置，模型可以为确定热转换率δ(x)的优选方法，相比于测量对于给定装置在输入和输出电力之间的差。这是因为输入与输出电力之间的差可小于节省成本的能量计量装置的固有分辨率。另外，即使可用计量装置具有较低的成本，测量输入与输出电力可能涉及具有复杂性和成本的相应增大的附加的传感器。然而，如果对于损耗vs负载不存在充分准确的模型，使用已知的过采样技术，可使用甚至更低准确度的能量表计，以提供小差别损耗的更为准确的测量。

尽管冷却效率指标的绝对测量相比于检测冷却效率指标随时间的变化的能力来说可能重要性较低，确定准确的基线冷却效率指标对于理解设备在监视过程开始时的运行有多好是重要的。冷却效率指标通过确定装置冷却效率随时间的趋势来确定。然而，如果创建基线冷却效率指标的开始点为处于未知且可能是不良运行条件的设备，设备可能已经正在经受冷却问题，产生较不可靠的基线冷却效率指标。因此，结合CFD模型的实现建立基线冷却效率指标可对于高效率(在电到热发生的方面)电气装置提供更为有益的基线冷却效率指标。

为了扩充CFD模型，具有装置中的准确计量的损耗是有用的。对于接近满负载运行的线性电气设备，这些损耗倾向于主要是电阻性的，因此与电流平方成比例(I²R)。然而，许多其他的损耗——例如涡流和磁滞损耗——频繁被观察到，特别是在具有磁性元件的装置(包含围绕设备的结构)中。在非线性(半导体、铁心)装置中，与开关频率和装置特性有关的损耗是普遍的。这些其他的损耗不仅受到电流量值的影响，而且受到包含在电流中的频率分量的影响。因为现实世界中的设备在具有电流谐波的系统中运行，准确的损耗模型应当包含经过装置的能量中的频率电流分量的百分比。在这些情况下，计算装置热转换率δ(x)中的外部参数x为负载和频率分量二者的函数，或x＝f(a，b)，其中，“a”为与能量量值有关的函数，“b”为电流随时间的变化的函数(即频率谐波)。

在某些实施例中，通过将热传递单位转换为电力消耗单位并求解Navier-Stokes公式，以便隔离电力消耗比和关于所监视电气装置温度与环境温度的温度差的比，基线热传递被转换为基线冷却效率指标。基线热传递可使用CFD分析来计算。在某些实施例中，计算运行冷却效率指标的移动平均值，并将计算得到的移动平均值与基线冷却效率指标进行比较。

方法200可实现为一组存储在计算机可读介质上的计算机可执行指令。例如，计算机可读介质可被配置为便携式的，并能够用于传送或以其他方式将该组指令提供到监视冷却效率的装置。或者，计算机可读介质可在监视冷却效率的装置(即ASIC)内。当然，可在实践方法200时使用如这里所定义的计算机可读介质的其他配置。

这里使用的“计算机可读介质”，指的是存有信号、指令和/或数据的指令。计算机可读介质可采用包括但不限于非易失性介质、易失性介质的形式。非易失性介质可包括例如光盘、磁盘等。易失性介质可包括例如半导体存储器、动态存储器等。计算机可读介质的一般形式可包括但不限于软盘、柔性盘、硬盘、磁带、其他磁性介质、ASIC、CD、其他光学介质、RAM、ROM、存储器芯片或卡、存储棒，以及计算机、处理器或其他电子装置可从之进行读取的其他介质。

这里关于设备使用的“逻辑”包括但不限于硬件、固件、在计算机可读介质上被编码为可执行步骤的方法和/或其组合，以便执行功能或动作，和/或导致来自另一逻辑、方法和/或系统的功能或动作。逻辑可编码在一个或多于一个的实体介质上，其存储计算机可执行指令，如果计算机可执行指令由机器(例如ASIC)执行，使得机器执行所编码的方法。逻辑可包含软件控制的微处理器、离散逻辑(例如，特定功能集成电路(ASIC))、模拟电路、数字电路、编程逻辑装置、包含指令的存储器装置，等等。逻辑可包含门、门的组合、其他电路部件等等。尽管介绍了多个逻辑单元，在某些实例中，可以将多个逻辑单元并入一个物理逻辑。类似地，在介绍了单个逻辑的情况下，在某些实例中，可以将该单个逻辑分布在多个物理单元之间。

图3示出了监视数据中心300中的多个电子装置A-D的冷却效率的冷却效率监视系统310的功能框图。冷却效率监视系统包含环境温度输入逻辑320，设备温度输入逻辑330，电力消耗逻辑340，冷却效率计算逻辑350，冷却效率比较逻辑360。环境温度输入逻辑接收来自接近于所监视的电气装置A-D的环境温度传感器X的环境温度信号。设备温度输入逻辑接收来自与所监视设备相关联的设备温度传感器(未示出)的设备温度信号。许多电气装置自身监视温度，并可能能够向设备温度输入逻辑330输出其温度。

电力消耗输入逻辑接收来自与所监视设备相关联的电力消耗传感器(未示出)的电力消耗量。冷却效率计算逻辑350计算设备温度与环境温度之间的温度差。至少部分地基于电力消耗和所计算的温度差之间的比，冷却效率逻辑还计算运行冷却效率指标。冷却效率比较逻辑360确定基线冷却效率，并将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较。冷却效率比较逻辑例如可以接收来自CFD分析的基线热传递，或在其他情况下，基线冷却效率可由另一装置计算并传送到冷却效率比较逻辑360。冷却效率比较逻辑350传达运行冷却效率与基线冷却效率之间的比较结果。在某些实施例中，冷却效率比较逻辑360包含警报机构，其在运行冷却效率和基线冷却效率之间的差超过预定阈值时提供警报。

这里介绍的冷却效率技术和系统可用在消耗电能并排放废热的任何装置上。这种装置的实例包括：断路器(敞开的或封闭的)，熔断器和熔断开关，可变或可调节频率驱动器，降低电压软启动器，不间断电源，变压器，包含开关板、开关设备和电动机控制中心的电气组件和结构，以及例如向服务器、网络设备、可编程逻辑控制器、存储装置、电话系统提供电力的开关型电源等的部件。这里介绍的冷却效率技术和系统也可用于监视例如数据中心、布线柜、电气室等的电气装置的组或系统。冷却效率指标的变化可用于远远在达到过温限制之前检测任何这些装置或系统中的冷却系统性能变化。

图4-6示出了传感器可如何安装在包含多个发热电气装置的典型外壳中的多种实例。图4示出了用于外壳410的冷却效率监视系统400。外壳410容纳几个电气装置415a-4151，例如电动机控制器或服务器。温度传感器420安装在各个电气装置415中(或已经存在于其中)。外壳温度传感器450测量外壳410内的温度。环境温度传感器460测量外壳外的温度。电力消耗传感器430a-4301对于各个电气装置415安装，以便监视各个装置的电力消耗。整组电力表计440测量到整个外壳的电力输入。冷却效率指标可关于多个部件以及部件组来计算。使用图4所示的部件，使用专用电力传感器430a-430i，以及使用在对于各个装置的温度传感器415a-4151和外壳温度传感器450之间的差，冷却效率指标可关于各个电气装置计算。

图5示出了冷却效率监视系统500，其包含监视到外壳505的电力输入的一个电力消耗传感器550。使用多个温度传感器，包括安装在外壳内的断路器跳闸单元温度传感器530、电力电子装置散热器温度传感器510、微处理器温度传感器520，以及环境温度传感器540。外壳内的各个温度传感器与外壳外部的环境传感器相配合，与到外壳的kW输入一起，可用于计算冷却效率指标。对于的增强计算，各个分立的温度传感器可用于计算分立的冷却效率指标。温度传感器的冗余性提供了设备如何运行的深刻了解，特别是对传感器校准误差的检测以及传输延迟。

图6为典型的冷却效率监视系统600的简化版本，该系统监视外壳610的冷却效率。使用一个电力消耗传感器650和三个温度传感器：环境温度(外壳外)传感器640，外壳内温度传感器630(测量装置组产生的热)，装置温度传感器620。使用这些值，三个冷却效率指标可被计算并确定其趋势：对于整体外壳vs环境的冷却效率指标，对于各个装置vs环境的冷却效率指标，对于各个装置vs外壳的冷却效率。

尽管在图4-6中示出了三个特定的系统，任何数量的温度和电力消耗传感器配置可对于冷却效率监视使用。可用最小成本影响(leverage)现有的传感器，并根据需要增加外部传感器。通过连续求解冷却效率指标，描述装置或装置组中的热传递的线性联立方程(LSE)事实上被求解。传感器的冗余性允许计算对同一系统但使用不同输入进行建模的几个不同的LSE。各个LSE之间对于该装置、组件或结构的计算得到的趋势冷却效率指标变化之间的偏差指示可能的传感器校准漂移或其他传感器故障。冷却效率的LSE计算变化(减小)之间的一致现在可被识别和固定，释放空闲的冷却容量，减小能量成本，可能地延长设备寿命(如果结果是设备以较低温度运行的话)，并减小对于资本支出的需求，因为附加的冷却可用于冷却更多的设备。

图7示出了示例性的计算装置，其中，这里介绍的示例性系统和方法以及等价物可运行。示例性的计算装置可以为计算机700，例如NAT装置，包含通过总线708可操作地连接的处理器702、存储器704、输入/输出端口710。在一实例中，计算机700可包含冷却效率逻辑730，以计算冷却效率指标。冷却效率逻辑730可位于ASIC中。在不同的实例中，冷却效率逻辑730可用硬件、编码在有形介质上的方法、固件和/或其组合实现。尽管冷却效率逻辑730被示为附着到总线708的硬件部件，将会明了，在一实例中，冷却效率逻辑730可在处理器702中实现。

因此，冷却效率逻辑730可提供用于确定被监视电气装置消耗的电力量的(例如硬件，固件)装置。该装置可被实现为例如ASIC，其被编程为从电气装置和传感器接收数据。

冷却效率逻辑730可提供(例如硬件，固件)装置，用于确定被监视电气装置温度和接近于被监视电气装置的环境温度，以便计算被监视电气装置的温度和环境温度之间的温度差。装置可被实现为例如ASIC，其被编程为从电气装置和传感器接收数据。

冷却效率逻辑730可提供(例如硬件，固件)装置，用于至少部分基于被监视电气装置消耗的电力与所计算的温度差之间的比，计算运行冷却效率指标。该装置可被实现为例如ASIC，其被编程为对从电气装置和传感器接收的数据进行操作。

冷却效率逻辑730也可提供(例如硬件、固件)装置，用于将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较。冷却效率逻辑730也可提供(例如硬件，固件)装置，用于提供传达运行冷却效率和基线冷却效率之间比较结果的输出。

冷却效率逻辑730可提供：(例如固件，硬件)装置，用于接收关于所监视电气装置的基线热传递率；以及装置，用于将基线热传递率转换为基线冷却效率指标，基线冷却效率指标包含到被监视装置的输入电力与跨被监视电气装置的温度差的比。该装置可被实现为例如ASIC，其被编程为对从电气装置和传感器接收的数据进行操作。

一般地介绍了计算机700的示例性配置，处理器702可以为多种不同的处理器，包括双核微处理器以及其他的多处理器体系结构。存储器704可包括易失性存储器和/或非易失性存储器。非易失性存储器可包括例如ROM、可编程ROM(PROM)等等。易失性存储器可包括例如RAM、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)，等等。尽管介绍了计算机700，冷却效率逻辑730可出现在联网装置中。

经由例如输入/输出接口(例如卡，装置)718以及输入/输出端口710，盘706可以被可操作地连接到计算机700。盘706可以为例如磁盘驱动器，固态盘驱动器，软盘驱动器，磁带驱动器，Zip驱动器，闪存卡，存储棒等等。另外，盘706可以为CD-ROM驱动器，CD可烧录(CD-R)驱动器，CD可再写入(CD-RW)驱动器，数字多功能盘和/或数字视频盘ROM(DVD ROM)等等。例如，存储器704可存储过程714和/或数据716。盘706和/或存储器704可存储操作系统，其控制和分配计算机700的资源。

总线708可以为单内总线互联体系结构和/或其他总线或网状体系结构。尽管示出了一个总线，将会明了，计算机700可使用其他总线(例如外部设备高速互联(PCIE)，1394，通用串行总线(USB)，以太网)与多种装置、逻辑、外围装置通信。总线708可以为包括例如存储器总线、存储器控制器、外围设备总线、外部总线、纵横开关和/或本地总线等类型。

计算机700可经由I/O接口718和输入/输出端口710与输入/输出装置交互。输入/输出装置可以为例如键盘、麦克风、点选装置、照相机、视频卡、显示器、盘706、网络装置720等。输入/输出端口710可包括例如串行端口、并行端口和USB端口。

计算机700可在网络环境中运行，因此可经由I/O接口718和/或I/O端口710连接到网络装置720。通过网络装置720，计算机700可与网络交互。通过网络，计算机700可逻辑连接到远程计算机。计算机700可交互的网络包括但不限于LAN、WAN和其他网络。

尽管通过介绍实例示出了示例性系统、方法等，并且尽管以可观的细节介绍了实例，申请人无意以任何方式将所附权利要求的范围限制或局限到这些细节。当然，不可能为介绍这里介绍的系统、方法等等而介绍所有想到的部件或方法的组合。因此，本发明不限于特定细节、代表性设备、这里介绍和示出的说明性实例。因此，本申请旨在包括落入所附权利要求的范围内的改变、修改和变型。

详细说明书和权利要求书中使用的“包含”或“包括”是包括性的，类似于权利要求中作为过渡词使用的“包含”。

Claims (20)

1.一种用于监视冷却效率的方法，该方法包含：

接收基线冷却效率指标，其包含到被监视电气装置的输入电力与跨被监视电气装置的温度差的比；

确定而不控制到被监视电气装置的电力输入量；

确定被监视电气装置温度和接近于被监视电气装置的环境温度，以计算而不控制被监视电气装置温度和环境温度之间的温度差；

至少部分地基于到被监视电气装置的电力输入和计算得到的温度差的比，计算运行冷却效率指标；

将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较；

提供输出，其传达运行冷却效率与基线冷却效率之间的比较结果。

2.权利要求1的方法，其还包含接收关于被监视电气装置的基线热传递率，并将基线热传递率转换为基线冷却效率指标。

3.权利要求2的方法，其中，通过将热传递单位转换为电力消耗单位并求解Navier-Stokes公式以隔离到被监视电气装置的电力输入和关于被监视电气装置温度与环境温度的温度差的比，进行所述转换，使得基线冷却效率指标包含到被监视电气装置的电力输入和温度差的比。

4.权利要求1的方法，其中，将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较的步骤通过计算运行冷却效率指标的移动平均值并将计算得到的移动平均值与基线冷却效率指标进行比较来完成。

5.权利要求1的方法，其中，通过确定流入容纳多个电气装置的设备外壳的电力量，进行到被监视电气装置的电力输入的确定，其中，通过确定外壳内的温度，进行被监视电气装置温度的确定，通过确定外壳外的温度，进行环境温度的确定。

6.权利要求1的方法，其中，通过确定流入容纳多个电气装置的设备外壳内的被监视电气装置的电力，进行到被监视电气装置的电力输入的确定。

7.权利要求6的方法，其中，通过确定容纳被监视电气装置的外壳外的温度，进行环境温度的确定。

8.权利要求6的方法，其中，通过确定容纳被监视电气装置的外壳内的温度，进行环境温度的确定。

9.权利要求1的方法，其中，通过从与被监视电气装置一体化的温度传感器接收表示被监视电气装置温度的信号，进行被监视电气装置温度的确定。

10.权利要求1的方法，其包含至少部分地基于到被监视电气装置的电力输入，确定被监视电气装置的热转换率，且其中，冷却效率指标至少部分地基于到被监视电气装置的电力输入除以热转换率的比。

11.权利要求10的方法，其中，通过测量被监视电气装置输出的电力并确定到被监视电气装置的电力输入与被监视电气装置输出的电力之间的差，进行热转换率的确定。

12.权利要求10的方法，其中，通过求解热转换模型，进行热转换率的确定，热转换模型将被监视电气装置的热转换率表达为到被监视电气装置的电力输入的函数。

13.一种冷却效率监视系统，包含：

环境温度输入逻辑，其接收来自接近于被监视电气装置的环境温度传感器的环境温度信号；

设备温度输入逻辑，其接收来自与被监视电气装置相关联的电气装置温度传感器的设备温度信号；

电力消耗输入逻辑，其接收而不控制来自与被监视电气装置相关联的电力消耗传感器的电力消耗；

冷却效率计算逻辑，其计算而不控制设备温度与环境温度之间的温度差，并至少部分地基于电力消耗与计算得到的温度差的比来计算运行冷却效率指标；以及

冷却效率比较逻辑，其确定基线冷却效率，将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较，并提供传达运行冷却效率与基线冷却效率之间比较结果的输出。

14.权利要求13的冷却效率监视系统，其中，冷却效率比较逻辑计算运行冷却效率的移动平均值，并将计算得到的移动平均值与基线冷却效率进行比较。

15.权利要求13的冷却效率监视系统，其中，通过将对于被监视电气装置的基线热传递的热传递单位转换为电力消耗单位并求解Navier-Stokes公式以隔离电力消耗和关于设备温度与环境温度的温度差的比，冷却效率比较逻辑确定基线冷却效率，使得基线冷却效率包含输入电力消耗和温度差的比。

16.权利要求13的冷却效率监视系统，其中，冷却效率比较逻辑包含警报机构，其在运行冷却效率与基线冷却效率之间的差超过预定阈值时提供警报。

17.权利要求13的冷却效率监视系统，其中，通过求解将被监视电气装置的热转换率表达为被监视电气装置的电力消耗的函数的热转换模型，冷却效率计算逻辑确定被监视电气装置的热转换率，且其中，冷却效率计算逻辑至少部分地基于除以热转换率的装置电力消耗与计算得到的温度差的比来计算冷却效率指标。

18.一种冷却效率监视系统，包含：

用于确定而不控制由被监视电气装置消耗的电力量的装置；

用于确定被监视电气装置温度和接近于被监视电气装置的环境温度，以计算而不控制被监视电气装置的温度与环境温度之间的温度差的装置；

用于至少部分地基于由被监视电气装置消耗的电力与计算得到的温度差的比来计算运行冷却效率指标的装置；

用于将运行冷却效率指标与基线冷却效率进行比较的装置；以及

用于提供传达运行冷却效率与基线冷却效率之间比较结果的输出的装置。

19.权利要求18的冷却效率监视系统，其还包含：

用于接收关于被监视电气装置的基线热传递率的装置；以及

用于将基线热传递率转换为基线冷却效率指标的装置，基线冷却效率指标包含到被监视电气装置的输入电力与跨被监视电气装置的温度差的比。

20.权利要求18的冷却效率监视系统，其中，用于计算运行冷却效率指标的装置包含用于求解热转换模型的装置，热转换模型将被监视电气装置的热转换率表达为由被监视电气装置消耗的电力的函数，且其中，用于计算的装置通过将由被监视电气装置消耗的电力量除以热转换率来计算冷却效率。