CN105283713A - 冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种用于去除电气系统的热量的系统包括：除湿装置，其包括干燥剂；蒸发冷却装置；空气移动装置；和气流控制装置。所述空气移动装置使空气移动通过所述除湿装置、所述蒸发冷却装置和所述电气系统。所述气流控制装置控制通过所述除湿装置的流速。

Description

冷却系统

背景技术

当使用时，电子部件产生废的热能。这种热能应当被去除以减轻部件过热和部件后续失效的可能性。计算机系统通常包括多个此类部件或废热源，其包括但不限于印刷电路板、大容量存储装置、电源和处理器。例如，一台个人计算机的系统可产生100瓦至150瓦废热并且具有多个处理器的一些较大计算机可产生250瓦的废热。一些已知的计算机系统包括被配置成机架式部件并随后被放置在机架系统内的多个此类较大的多处理器计算机。一些已知的机架系统包括40个此类机架式部件并且此类机架系统因此将产生高达10千瓦的废热。此外，一些已知的数据中心包括多个此类机架系统。

一些已知的数据中心包括经配置促进废热从多个机架系统去除的方法和设备。此外，一些已知的数据中心包括多个机架系统，其具有相对于部件密度和使用是不均匀的多种配置，使得每个机架系统与其余机架系统相比以非均匀的速率产生废热。在此类数据中心中，对此类非均匀废热产生源的均匀热去除方法和设备的应用可能在去除废热时不完全有效并且高效的。

一些数据中心使用外部的空气作为冷却空气的重要来源。但是，外部空气的特性和质量可能变化很大，甚至在给定的位置。除了可能发生的随季节变化的温度和湿度的显著变化，外部空气的环境质量可能由于无数外部因素而改变。外部空气的这些随着时间推移在可用性、冷却能力和质量的变化对数据中心的冷却空气系统的有效规模和运行构成挑战。例如，在一年中的干燥时间大小用作冷却器的机械冷却系统可能无法在高温、潮湿的天气提供足够的冷却。相反，大小用于在高温、潮湿的夏季月份期间提供有效冷却的机械制冷系统可能致使系统在一年中的干燥时间用作冷却器明显过大。

附图说明

图1示出数据中心的一个实施方案，其包括可以形成空气和水滴的两相混合物的文氏管段。

图2示出数据中心的一个实施方案，其包括文氏管段和用于将空气和薄雾的两相混合物与返回空气混合的旁路管。

图3示出数据中心的一个实施方案，其包括文氏管段以及可以经操作使空气和水滴的两相混合物干透的干燥剂轮。

图4示出干燥剂轮的一个实施方案。

图5示出数据中心的一个实施方案，数据中心具有：干燥剂轮，其具有控制空气流至干燥剂轮的气门，和干燥剂旁路管。

图6示出具有多个干燥剂轮的数据中心的一个实施方案，所述多个干燥剂轮具有控制空气流至干燥剂轮的气门。

图7示出具有热交换器的数据中心，热交换器用于将数据中心中的电气负载的热量传递到干燥剂再活化回路。

图8示出具有太阳能加热系统的数据中心，所述太阳能加热系统促进干燥剂再活化。

图9示出具有干燥剂轮的建筑物的一个实施方案，所述干燥剂轮具有用于干燥剂再活化的逆流布置。

图10示出在数据中心中使用空气和水滴的两相混合物冷却电气系统的一个实施方案。

图11示出在数据中心中使用至干燥剂轮的受控空气流冷却电气系统的一个实施方案。

图12是示出包括上部和下部蒸发介质库的蒸发冷却系统的一个实施方案的流体示意图。

本文所描述的各种实施方案可以有各种修改和替换形式。具体的实施方案借助附图中的示例示出并将在本文中详细描述。然而，应当理解，附图及其详细描述并不旨在将本公开限制在所公开的特定形式，而是相反，意图覆盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的标题仅用于组织目的且并非意在用以限制本发明的描述或权利要求的范围。如整个申请中所用，词“可”是以许可意义(即意指具有某种可能性)来使用，而不是以强制意义(即意指必须)来使用。同样，词“包括(include、including和includes)”意指包括但不限于。

具体实施方式

公开了用于冷却数据中心中的电子设备的系统和方法的各种实施方案。根据一个实施方案，用于冷却建筑物中的产热部件的系统包括耦接至建筑物的房间的管道和一个或多个空气移动装置。所述管道包括文氏管段。所述空气移动装置使空气移动通过管道的文氏管段，使得空气中水的至少一部分从水蒸汽转化成水滴。水滴在包括空气和水的两相混合物中被携带至文氏管段的下游。

根据一个实施方案，用于冷却建筑物中的产热部件的系统包括耦接至建筑物的房间的管道和一个或多个空气移动装置。管道包括收缩段。所述空气移动装置移动空气通过管道的收缩段，使得空气中的水从水蒸汽转化成水滴。水滴在包括空气和水的两相混合物中被携带到收缩段下游。

根据一个实施方案，去除建筑物中的电气系统的热量的方法包括移动空气通过管道的收缩段，使得空气中的水的至少一部分从水蒸汽转化成水滴。空气和水滴的两相混合物被移动。电气装置使用两相混合物来冷却。

根据一个实施方案，数据中心包括电气装置和冷却系统。冷却系统包括干燥剂轮、在干燥剂轮下游的蒸发冷却装置、空气移动装置和气流控制装置。所述空气移动装置使空气移动通过所述干燥剂轮、蒸发冷却装置并在电气装置的产热部件上。气流控制装置控制通过所述干燥剂轮中的至少一个干燥剂轮的流量。

根据一个实施方案，用于从电气系统去除热量的系统包括除湿装置(包括干燥剂)、蒸发冷却装置以及空气移动装置和气流控制装置。所述空气移动装置使空气移动通过所述除湿装置、蒸发冷却装置和电气系统。气流控制装置控制通过除湿装置的流速。

根据一个实施方案，去除电气系统的热量的方法包括控制一个或多个空气流的流速。空气流经过干燥剂以去除空气中的水蒸汽。空气流被移动通过浸湿介质。热量使用来自浸湿介质的空气从电气系统去除。

如本文所使用的，“数据中心”包括进行计算机操作的任何设施或设施的一部分。数据中心可包括专用于特定功能(如电子商务交易、数据库管理)或服务于多种功能的服务器和其它系统以及部件。计算机操作的示例包括信息处理、通信、仿真和操作控制。

如本文所使用的，“机械冷却”是指通过涉及诸如在蒸汽压缩制冷系统中发生的对至少一种流体做机械功的过程来冷却空气。

如本文所使用的，“蒸发冷却”是指通过液体蒸发来冷却空气。

如本文所使用的，“直接蒸发冷却”是指将液体直接蒸发成待冷却的空气流来冷却空气。

如本文所使用的，“绝热系统”是指通过液体蒸发来冷却的系统。

如本文所使用的，“环境”是指在系统或数据中心的位置的外部空气的状况。例如，环境温度可在或接近空气处理系统的进气罩提取。

如本文所使用的，“计算装置”包括可以执行计算操作的各种装置的任一种，诸如计算机系统或其部件。计算装置的一个示例是机架式服务器。如本文所用，术语计算装置并不限定于只有在本领域称为计算机的那些集成电路，而是宽泛地指处理器、服务器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路，并且这些用语在本文中可互换使用。计算装置的一些示例包括电子商务服务器、网络装置、通讯设备、医疗设备、电力管理和控制设备以及专业音频设备(数字、模拟或它们的组合)。在各种实施方案中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)。另选地，也可以使用光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用光盘(DVD)。而且，额外的输入通道可包括与操作员界面相关联的的计算机外设诸如鼠标和键盘。另选地，也可使用可包括例如扫描仪的其它计算机外设。此外，在一些实施方案中，额外的输出通道可包括操作员界面监视器和/或打印机。

如本文所使用的，“气门”包括可以经移动以控制(例如，增加或减少)流体流过管道或其它通路的任何装置或部件。气门的示例包括板、叶片、面板或盘或它们的任意组合。气门可包括多种元件。例如，气门可包括彼此并行、可以同时旋转以闭合管道的一系列板。如本文所使用的，“定位”气门是指放置或留下气门的一个或多个元件以实现所需的通过气门的流动特性，诸如打开、闭合或部分打开。在具有四个空气处理子系统的系统中，定位外部空气气门可包括打开所述子系统中的一个子系统的外部空气气门并保持闭合其它三个子系统中的外部空气气门。

如本文所使用的，“自由冷却模式”包括空气处理子系统至少部分从外部源(诸如设施外部的空气)吸入空气并迫使空气流至电子设备而空气处理子系统无活跃冷却(例如，流过空气处理子系统中的冷凝器线圈的流体通闭合流动控制阀被关闭)的运行模式。

如本文所使用的，“房间”是指建筑物的房间或空间。“计算机机房”是指在运行计算机系统诸如机架式服务器的房间。

在一些实施方案中，冷却系统包括除湿系统。在某些实施方案中，除湿系统位于冷却系统中的其它设备诸如蒸发冷却系统的上游。除湿系统可向在空气处理子系统中的数据房间和/或冷却设备提供例如与外部空气相比相对干燥的空气。

在一些实施方案中，系统具有带有收缩段的管道，水蒸汽在所述收缩段中被转化成水滴。水滴在空气和水的两相混合物中被携带至下游。水滴的至少一部分被从所述混合物去除。

在一些实施方案中，用于冷却建筑物中的产热部件的系统包括具有文氏管段的管道，空气中的水蒸汽在所述文氏管段被转化成水滴(例如，薄雾)。水滴在空气和水的两相混合物中被携带到文氏管段下游。从混合物可去除水滴。

图1是数据中心冷却系统的实施方案的示意图，其包括除湿系统和直接蒸发冷却段。冷却系统100可去除在数据中心102中运行的计算机系统的热量。在如图1所示的实施方案中，冷却系统100包括空气处理子系统104。空气处理子系统104可将冷却空气引导至数据中心102。

冷却系统100中的空气处理子系统104的数量可以改变。在一些实施方案中，冷却系统100包括许多空气处理子系统104。在一个实施方案中，冷却系统100可包括四个空气处理子系统104。在另一实施方案中，冷却系统100只包括一个空气处理子系统104。在具有多个空气处理子系统和/或多个数据中心的设施中，可提供交叉管道(例如，在供给侧、返回侧或两者)，以允许空气处理子系统的冷却空气分布和/或重新定向在数据中心内或数据中心之间。可共同控制、单独控制或者它们的组合来控制空气处理子系统。在某些实施方案中，只有针对数据中心的总空气处理子系统的一个子集设置有外部空气通风口。例如，在数据中心处的一半空气处理系统可同时具有外部空气通风口和回程空气通风口，而在数据中心处的另一半空气处理系统仅具有回程空气通风口。

每个空气处理子系统104可通过供给管道108和返回管道110耦接至数据中心102。冷却空气可从空气处理子系统104流过供给管道108流入压力通风系统(plenum)112。冷却空气可从压力通风系统112流过节流装置114进入房间116。冷却空气可越过机架118。在空气被机架118加热后，空气可穿过返回管道110。空气可通过一个或多个空气处理子系统再循环或通过排气口120从系统中排出。排气口120包括排气气门122。

用于冷却系统100的空气可从外部空气、再循环空气或外部空气和再循环空气的组合抽取。空气处理子系统104包括外部空气通风口124。外部空气通风口124包括外部空气气门126。空气处理子系统104包括混合空气气门130。

冷却系统100包括除湿系统132、蒸发冷却器136、送风机138和回风机144。冷却系统100包括旁路管140。旁路管140可允许所有供应空气或其一部分绕过蒸发冷却器136。蒸发冷却器旁路气门141和蒸发冷却器面向气门142可以被选择性地定位以控制通过蒸发冷却器136的流动。冷却系统100包括返回空气旁路151和返回空气旁路气门152。送风机138和回风机144耦接至VFD146。VFD146耦接至控制单元150。

除湿系统132包括管道170、冲击板系统172和旁路系统173。管道170包括文氏管段174。文氏管段可以是文丘管喷嘴的形式。文氏管段174包括收缩段，其中管道的横截面面积减小。文氏管段174包括收敛段176、缩小段178和发散段180。文氏管段174可以是二维的文氏管形状或三维的文氏管形状。

外部空气、返回空气或两者的组合可作为空气源来提供。空气源可由送风机138通过文氏管段174抽取。相对于进入文氏管段174的空气的流速和压力，在缩小段178的空气速度增加并且压力降低。在缩小段178或接近缩小段178，空气中水蒸汽的一部分可能脱离饱和，使得在空气中形成水滴。可形成空气和薄雾的多相混合物。在某些实施方案中，在缩小段178的温度可能下降。

冲击板系统172包括板182、排水盘184和排水管186。送风机138从文氏管段174抽取空气并跨过冲击板系统172。冲击板系统172可用作除水装置。因为来自文氏管段174的空气和水滴的混合物流过板182，水可能积聚在板182上(例如，以冷凝水的形式)。板上的水可能从板182滴落并收集在排水盘184中。在排水盘184中收集的水可从空气处理子系统104带离进入到排水管186中。

送风机138将经过冷凝板系统172的空气移动通过蒸发冷却器136。因为空气源中的一些水已被除去，所以供给到蒸发冷却器136的空气可以是相对干燥的。向蒸发冷却器136提供相对干燥的空气可增加冷却系统的效率。

旁路系统173包括管道管和一组气门，其允许空气绕过文氏管段174和冲击板系统172中的任一个或两个。

在图1中，为了说明的目的，冲击板系统172被示为在收缩段178的下游。尽管如此，在一些实施方案中，除水装置可被定位在相对于管道的收缩段的不同位置。例如，用于收集水的冲击板可位于管道的最窄段(例如，缩小段178)或者在管道的发散部分(例如，发散段180)。在一些实施方案中，除水装置被定位在管道中以优化去除空气和薄雾的两相混合物中的薄雾。

在如图1所示的冷却系统100中，除湿系统132可用于对来自外部空气、再循环空气或外部空气和再循环空气的组合的空气除湿，这取决于冷却系统100的运行模式。

控制单元150可经编程以控制空气处理子系统102和除湿系统132中的装置。控制单元150耦接至送风机138、回风机144、外部空气气门126、排气气门122和混合空气气门130。控制单元150与温度传感器、湿度传感器和压力传感器进行数据通信。例如，控制单元150与邻近冷却系统100的进气罩定位的温度传感器190进行数据通信。在一个实施方案中，控制单元150与在除湿系统132下游的位置的传感器192进行数据通信。

在一个实施方案中，在数据中心的所有空气处理子系统和除湿系统用公共控制单元来控制。在其它实施方案中，提供了用于每个空气处理子系统和除湿子系统或用于空气处理子系统和/或除湿子系统的子集的单独控制器。在空气处理子系统和除湿子系统中的装置可自动控制、手动控制或它们的组合来控制。

在某些实施方案中，控制单元150包括至少一个可编程逻辑控制器。除其它事项外，根据现行的工作条件，在必要时，PLC可基于操作员的命令信号打开和闭合空气处理系统104中的气门以引导空气流过数据中心102。另选地，PLC可在完全打开和完全闭合位置之间调节气门以调节气流。

冷却系统100也包括多个温度测量装置，在一个实施方案中，所述温度测量装置是热电偶。另选地，所述温度测量装置包括但不限于电阻温度检测器(RTD)和如本文所述便于冷却系统100运行的任何装置。

在图1所示的实施方案中，空气处理子系统104可迫使空气通过供给管道108进入压力通风系统112中。在其它实施方案中，可迫使冷却空气通过供给管道直接进入房间116，而无需通过压力通风系统。在各种实施方案中，限流装置114可经选择以控制冷却空气在房间116中的各个机架118之间的流速和分布。

在各种实施方案中，冷却系统的一个或多个空气处理子系统、除湿系统或蒸发冷却装置的运行可响应于一个或多个条件来控制。例如，控制器可以被编程当一个或多个预定条件诸如温度和湿度被满足时，将空气处理子系统的空气源从返回空气切换到外部空气。

在各种实施方案中，数据中心的冷却系统可以以两种或更多种不同的模式工作。在任何给定时间的工作模式可基于外部空气的特性、冷却系统中的不同位置的空气的特性和在数据中心或其附近现行的其它特性来选择。在各种实施方案中，多模式冷却系统可将冷却数据中心所需要的能量的量减到最小。多模式系统可允许更有效地使用冷却空气系统的部件，允许减少系统的一个或多个元件的尺寸/容量，降低冷却系统的运行成本和/或提高冷却效果(诸如通过数据中心中计算机系统的较低的工作温度)。

在一些实施方案中，数据中心的冷却包括空气源(诸如外部空气)的预除湿。在一个实施方案中，外部空气温度和/或除湿系统上游的温度被监测，并且除湿线圈中的流体被保持比测得的空气温度低几度。外部空气可以是相对热和潮湿的空气，这可在佛罗里达州南部的夏季月份期间发现。从除湿系统排出的空气可以是相对热和干燥的。在一个实施方案中，冷却模式可以是蒸发冷却。在一些实施方案中，冷却模式可以是包括机械冷却和蒸发冷却的混合模式。在某些实施方案中，除湿系统的工作参数经控制实现至冷却设备的供给空气的所需特性。在一个实施方案中，在除湿系统的线圈中的水被保持在比外部空气和/或进入除湿系统的进入空气低几度的温度。在某些实施方案中，来自数据房间的空气可再循环通过除湿系统和/或冷却设备。

评估控制条件的顺序可能在不同实施方案中不同。控制条件可以随时间(连续地或以有规律或无规律的间隔)监测，以及模式切换根据条件的变化来完成。除湿系统可在本文所述的各种工作模式中是有效或无效的，无论是连续的还是基于空气条件的。

在一个实施方案中，由Greenheck制造的QEP-54送风机在建筑物中是180000立方英尺/分钟。在一个实施方案中，由Comefri制造的ATLI0-40T2回风机在建筑物中是180000立方英尺/分钟。

在一些实施方案中，空气和液态水(例如，薄雾)的多相混合物与来自建筑物中的产热部件的返回空气混合。图2示出数据中心的一个实施方案，其包括文氏管段和用于将空气和薄雾的两相混合物与返回空气混合的旁路管。图2所示的系统可类似于以上关于图1所述的系统。冷却系统200包括文氏管段174、混合区202和旁路204。混合区202可以被选择性地放置借助通风口206与返回管道110流体连通。气门208可经操作控制来自返回管道110的空气至混合区202的流动。

空气源可由送风机138通过文氏管段174抽取。相对于进入文氏管段174的空气的流速和压力，在缩小段178的空气速度增加并且压力降低。在缩小段178或接近缩小段178，空气中水蒸汽的一部分可能脱离饱和，使得在空气中形成水滴。空气和薄雾的两相混合物中的空气中可能携带水滴。

来自返回管道110的空气可通过通风口206引入混合区202中。在混合区202中，空气和薄雾的两相混合物可与来自返回管道110的空气混合。从返回管道110引入的空气可能已被数据中心102中的部件加热。来自返回管道110的空气的热量可能致使两相混合物中的水滴的一部分返回饱和状态。以这种方式，返回空气在再循环到数据中心102之前可被冷却。

在一些实施方案中，干燥剂系统在空气用于建筑物中的冷却部件之前除去空气源中的水。在某些实施方案中，已被干燥剂系统除湿的空气在用来冷却该部件之前被使用直接蒸发冷却器冷却。

在一些实施方案中，干燥剂系统用来去除空气和薄雾的两相混合物中的水。图3示出数据中心的一个实施方案，其包括文氏管段以及可以经操作使空气和水滴的两相混合物干透的干燥剂轮系统。冷却系统220包括除湿系统222。除湿系统222包括文氏管段170、干燥剂轮系统224和旁路226。

干燥剂轮系统224包括干燥剂轮228和轮驱动单元230。干燥剂驱动单元230可使干燥剂轮228旋转，使得干燥剂轮228的一部分处于至数据中心102中的产热部件的供给空气的流动中，并且干燥剂轮228的另一部分处于来自数据中心102的产热部件的返回空气的流动中。

干燥剂轮224包括干燥剂材料，在送风机138通过干燥剂轮228抽取空气时，所述干燥剂材料去除空气中的水。流过返回管道110的空气可以被移动通过干燥剂轮228的一部分以再活化所述轮中的干燥剂材料。在一些实施方案中，在空气经过被再活化的干燥剂轮228的部分之前，加热器232经操作加热返回管道110中的空气。在各种实施方案中，加热器232可以是燃气加热器或电加热器。

在一些实施方案中，用于再活化干燥剂装置的空气从外部空气抽取。例如，在如图3所示的实施方案中，利用外部空气再活化干燥器轮228，返回空气气门235和返回空气旁路气门162可以闭合或部分闭合。外部空气再活化气门236可被打开，以允许空气移动装置144将空气移动通过待再活化的干燥器轮228的所述部分。在一些实施方案中，再活化空气是外部空气和返回空气的混合物。例如，外部空气再活化气门236和返回空气气门235两者可被部分打开，使得来自计算房间的空气和外部空气的混合物供应给干燥剂轮228的再活化部分。

图4示出干燥剂轮的一个实施方案。干燥剂轮240包括干燥剂材料242。干燥剂轮240可被旋转(例如，使用带驱动)，使得干燥剂轮240的每个部分交替地穿过干燥区244和再活化区246。管道的系统(为清楚起见，图4未示出管道)可被用来将待除湿的空气流引入干燥区244并将待再活化的空气流引入再活化区246(例如，使干燥剂材料干透)。可用在干燥剂轮中的干燥剂材料的示例包括硅胶、活性炭、氯化钙或氯化锂。在干燥剂轮240转动时，干燥剂轮240的每个部分在干燥模式和再活化模式之间循环。

在一些实施方案中，用于去除电气系统的热量的系统包括一个或多个干燥剂除湿装置和蒸发冷却装置。流至除湿装置的空气使用气流控制装置来控制。

在一些实施方案中，数据中心包括电气装置和冷却系统。冷却系统包括干燥剂轮和在干燥剂轮下游的蒸发冷却装置。气流控制装置(例如，一组百叶窗)用来控制流至干燥剂轮的空气。

在一些实施方案中，空气通过一组百叶窗进入单元。百叶窗被机动化以控制进气气流。从那里，空气通过干燥剂轮。干燥剂轮减少空气中的水分含量(或相对湿度％)。空气通过风机室并接着通过冷却空气的蒸发冷却介质。最后，空气被输送到空调空间。

图5示出数据中心的一个实施方案，其具有干燥剂轮，干燥剂轮具有控制流至干燥剂轮的空气的气门，和干燥剂旁路管。冷却系统260。冷却系统260包括除湿系统262。除湿系统262包括干燥剂轮系统234、旁路264、轮气门266和旁路气门。轮气门266和旁路气门268可连接至控制单元150。流至干燥剂轮224的空气可使用轮气门266和旁路气门268来控制。例如，当空气被引入蒸发冷却器136之前除湿是所需要的时候，轮气门266可被打开以及旁路气门268可被闭合。如果除湿未是所需要的时候，则轮气门266可被闭合以及旁路气门268可被打开。在一些实施方案中，供给蒸发冷却器136的空气是外部空气和已使用一个或多个干燥剂轮系统262除湿的空气的混合物。

在一些实施方案中，多个干燥剂轮被用于将处理后的空气的量运至空间。通过使用管道式新鲜空气和气门机构，可增加或减少处理空气的量同时保持输送到空调空间的恒定空气体积。

图6示出具有多个干燥剂轮的数据中心的一个实施方案，所述多个干燥剂轮具有控制流至干燥剂轮的空气的气门。冷却系统280包括干燥剂轮系统282、干燥剂管道系统284、再活化管道系统286、干燥剂系统旁路287和再活化系统旁路288。干燥剂系统主气门289和干燥剂系统旁路气门290可经操作以控制至送风机138的空气源。再活化主气门291和再活化旁路气门292可经操作以控制至干燥剂轮系统282中的再活化干燥剂的空气流量。

每个干燥剂轮系统282包括干燥剂轮系统294、干燥剂气门296和再活化气门298。干燥剂轮系统294、干燥剂气门296和再活化气门298可以通过控制单元150来控制。

在一些实施方案中，一个或多个干燥剂轮系统282经操作在空气经过蒸发冷却器136之前对空气除湿。有效干燥剂轮系统的数量以及每个有效干燥剂轮系统的工作参数可基于在数据中心中的条件或数据中心中或外部的环境条件。被再活化干燥剂轮系统的数量同样可基于数据中心中的条件或数据中心中或外部的环境条件。例如，如果外部空气的湿度是相对低的，则所有这三个干燥剂轮系统282可使用干燥剂系统旁路287被旁路。相反，如果外部空气的湿度是相对高的，则所有这三个干燥剂轮系统282可通过打开干燥剂系统气门296和干燥剂系统主气门2989来操作。在一些实施方案中，只有干燥剂轮系统282的子集被操作(例如，只有干燥剂轮系统282中的1个或2个)。在一些实施方案中，供给蒸发冷却器136的空气是外部空气和已使用一个或多个干燥剂轮系统282除湿的空气的混合物。

图7示出具有热交换器的数据中心，热交换器用于将数据中心中的电气负载的热量传递到干燥剂再活化回路。冷却系统320包括除湿系统322、计算房间排气管道324、计算房间排气风机326和再活化回路328。再活化回路328包括再活化热交换器330。再活化热交换器330可将通过计算房间排气管道324的空气的热量传递至再活化回路330中的空气。加热后的空气可强行通过干燥剂轮228的再活化区以再活化所述轮中的干燥剂。在一个实施方案中，再活化热交换器330是热轮。在另一实施方案中，再活化热交换器330是板框式热交换器。在某些实施方案中，在计算房间排气管道324中的空气在通过再活化热交换器330之前使用加热器232来预热。

在如图7所示的实施方案中，用于再活化回路的空气从至计算房间的主供应空气管道抽取。然而，在某些实施方案中，代替或除了供给空气管道之外，用于再活化回路的空气还可从外部空气抽取。

图8示出具有太阳能加热系统的数据中心，所述太阳能加热系统促进干燥剂再活化。冷却系统360包括除湿系统362和太阳能加热装置364。太阳能加热装置364可向再活化回路366中的空气传递太阳能热量。加热后的空气可强行通过干燥剂轮228的再活化区以再活化所述轮中的干燥剂。在某些实施方案中，再活化回路366中的空气的太阳能热量使用另一种热源诸如电加热器或燃气加热器来补充。

在一些实施方案中，用于再活化干燥剂轮的空气来自使用干燥剂轮除湿的处理空气。在一个实施方案中，用于计算房间的干燥剂轮的再活化的空气与经过数据中心的电气系统的空气隔离。

在一些实施方案中，用于再活化干燥剂轮的空气被引入空气待除湿的轮的同一侧。图9示出具有干燥剂轮的建筑物的一个实施方案，所述干燥剂轮具有用于干燥剂再活化的逆流布置。系统380包括再活化管道系统382。待再活化的干燥剂轮228的部分经过再活化管道系统382。再活化空气移动装置384将空气移动通过正被再活化的干燥剂轮228的部分(在图9中，从右到左)。再活化管道系统382与返回管道110隔离。

在一些实施方案中，去除建筑物中的电气系统的热量的方法包括：移动空气流通过管道的收缩段以将空气中的一些水转化为水滴。

图10示出在数据中心中使用空气和水滴的两相混合物冷却电气系统的一个实施方案。在400，空气被移动通过管道的收缩段，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化成水滴。在一个实施方案中，收缩段包括在管道的文氏管段中。水蒸汽可能在高速和低压的区域脱离饱和。

在402，包括空气和水滴的两相混合物被引导通过管道。在一些实施方案中，两相混合物包括薄雾。两相混合物可由在收缩段下游的空气移动装置从所述收缩段抽取。

在404，电气装置使用两相混合物来冷却。在一些实施方案中，水由除水装置诸如冲击板系统或干燥剂轮从两相混合物中除去。在除水装置下游的更干燥空气可经过蒸发冷却器。来自蒸发冷却器的空气可用于冷却电气装置，诸如在数据中心中的服务器。

在一些实施方案中，在除湿系统中的空气流动或其它工作特性基于从建筑物中或外部的传感器的信息来控制。可用于控制除湿的传感器类型包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和空气速度传感器。

在一些实施方案中，用于去除电气系统的热量的方法包括控制空气流的流速。该流移动通过干燥剂以除去除湿空气。除湿空气被移动通过浸湿介质。电气系统的热量使用来自浸湿介质的空气去除。

图11示出在数据中心中使用至干燥剂轮的受控空气流冷却电气系统的一个实施方案。在420，空气流动的速率在空气流中控制。

在422，一个或多个空气流移动通过干燥剂以除去空气中的水蒸汽。在一些实施方案中，空气经过干燥剂轮。在一些实施方案中，至两个或更多个干燥剂轮的空气流被独立控制。至每个干燥剂轮的空气流动可基于数据中心中的条件、外部空气或两者来控制。例如，如果被引入到冷却系统的空气源比较干燥，则至一个或不是至干燥剂轮的气门可被打开。如果至冷却系统的空气源是相对潮湿的，则气门可被打开以将空气馈入两个或更多个干燥剂轮。

在424，空气流经过或通过浸湿介质。在一些实施方案中，空气经过蒸发冷却器。

在426，电气系统的热量使用来自浸湿介质的空气除去。在一些实施方案中，电气系统是在数据中心的计算房间中的机架式计算装置。

图12是示出包括上部和下部蒸发介质库的蒸发冷却系统的一个实施方案的流体示意图。蒸发冷却系统500包括上部蒸发介质库502和下部蒸发介质库504。在一个实施方案中，蒸发介质是由Munters公司制造的Celdek介质。生活供水的供应通过供水阀506来提供。水通过分配歧管508馈送至上部蒸发介质库502和下部蒸发介质库504中的每个。水也可使用泵510从底部贮槽512向分配歧管508供应。平衡阀514可经控制平衡至歧管508的流动和/或介质中的水位。水可使用三通阀520再循环至贮槽512。水可通过排水阀522从系统排出或去除。

在某些实施方案中，蒸发冷却系统可仅使用蒸发介质库之一来运行而通过另一蒸发介质库的流动被抑制。来自蒸发冷却器的空气可通过供给通风口402被引导至数据中心的一个或多个房间。

来自数据中心的返回空气可在回气室中接收。在一些实施方案中，在回气室中的空气可通过排气口排出到外部。在其它实施方案中，混合空气气门可经操作以允许返回空气的一部分或全部与输入外部空气在混合区域中混合。在某些实施方案中，在回气室中的空气强行通过返回空气旁路。通过返回空气旁路的流量可通过返回空气旁路气门来控制。

在某些实施方案中，除了蒸发冷却系统以外或代替蒸发冷却系统，冷却系统还包括机械冷却系统。在一个实施方案中，除热子系统包括空调制冷子系统。在另一实施方案中，除热子系统包括冷却塔子系统。在又一实施方案中，除热子系统包括服务水子系统。在某些实施方案中，机械冷却系统诸如空调制冷系统可与空气处理子系统诸如上面关于图1所述的空气处理子系统104中的冷却空气直接热传递连通。

在某些实施方案中，一个或多个子系统(例如，CRAC)的运行可被控制以增加或减少冷却系统的总输出。在某些实施方案中，从正常切换到自由冷却模式的单元的数量可被选择以实现冷却性能的期望水平。在一些实施方案中，外部空气和返回空气之间的切换和/或冷凝器的关闭可以经编程发生在各阶段。

为清楚起见，在上述图中，控制单元和气门以及风扇之间的连接未示出。然而，在各种实施方案中，在附图中所示的任何或全部气门可自动进行控制(例如，可编程逻辑控制器)。另外，在附图中所示的任何或全部气门可包括用于控制气门的位置的致动器或其它机构。

虽然在本文所述的许多实施方案中，出于示例目的描述了用于数据中心中的电气系统的具有除湿的非机械冷却，但是在各种实施方案中，除湿可经执行用于其它类型的建筑物和其它类型的产热部件。例如，具有除湿的非机械冷可用来冷却发电厂、制造厂、医疗保健设施或者办公楼。

本公开的实施方案可以根据以下条文来说明：

1.一种数据中心，其包括：

多个电气装置，所述多个电气装置包括产热部件；以及

冷却系统，所述冷却系统包括：

一个或多个干燥剂轮；

在所述干燥剂轮的至少一个下游的一个或多个蒸发冷却装置；

一个或多个空气移动装置；以及

一个或多个气流控制装置；

其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述干燥剂轮中的至少一个、至少一个或多个蒸发冷却装置以及所述电气装置的产热部件中的至少一个，

其中所述气流控制装置中的至少一个经配置控制通过所述干燥剂轮中的至少一个的流量。

2.根据条款1所述的系统，其中所述冷却系统经配置将空气移动通过所述干燥剂轮中的至少一个以再活化所述干燥剂轮，其中所述冷却系统经配置将所述电气装置的热量传递到正在供应的空气中的至少一部分，以促进再活化所述至少一个干燥剂轮。

3.根据条款1所述的系统，其中所述一个或多个干燥剂轮包括两个或更多个干燥剂轮，其中所述干燥剂轮中的至少两个的每个经配置对不同空气流除湿。

4.一种用于去除电气系统的热量的系统，其包括：

包括干燥剂的一个或多个除湿装置；

一个或多个蒸发冷却装置；

一个或多个空气移动装置；以及

一个或多个气流控制装置；

其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述除湿装置中的至少一个、至少一个或多个蒸发冷却装置以及所述电气系统中的一个或多个，

其中所述气流控制装置中的至少一个经配置控制通过所述除湿装置中的至少一个的流速。

5.根据条款4所述的系统，其中所述除湿装置中的至少一个包括干燥剂轮。

6.根据条款4所述的系统，其中所述至少一个气流控制装置包括一组或多组气门，其中所述至少一个气流控制装置经配置打开和闭合所述气门中的至少一个以改变流过所述除湿装置的空气的速率。

7.根据条款4所述的系统，其还包括可经配置旁路所述除湿装置中的至少一个的一个或多个管道。

8.根据条款4所述的系统，其中所述至少一个气流控制装置包括控制器，其中所述控制器经配置控制空气流过所述除湿装置中的至少一个的速率。

9.根据条款8所述的系统，其还包括耦接至所述控制系统的一个或多个温度传感器，其中所述控制系统经配置至少部分基于来自所述温度传感器中的至少一个的信息控制所述管道中的空气流。

10.根据条款8所述的系统，其还包括耦接至所述控制系统的一个或多个湿度传感器，其中所述控制系统经配置至少部分基于来自所述湿度传感器中的至少一个的信息控制所述管道中的空气流。

11.根据条款4所述的系统，其还包括混合压力通风系统，其中所述系统经配置混合外部空气与被所述除湿装置中的至少一个改性的空气。

12.根据条款4所述的系统，其中一个或多个除湿装置包括两个或更多个干燥剂轮，其中干燥剂轮中的至少两个的每个经配置对不同空气流中的空气除湿。

13.根据条款12所述的系统，其中所述一个或多个气流控制装置包括两个或更多个气流控制装置，其中所述气流控制装置中至少两个的每个可经配置控制流过所述干燥剂轮的不同干燥剂轮的空气的速率。

14.根据条款4所述的系统，其还包括：在管道中在所述除湿装置中的至少一个上游的收缩段，其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述管道的收缩段，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化成水滴。

15.根据条款4所述的系统，其中所述电气装置是在数据中心中，其中所述系统经配置将来自数据中心中所述电气装置的加热空气移动通过所述干燥剂轮的至少一个，其中所述加热空气促进再活化所述干燥剂轮。

16.根据条款4所述的系统，其还包括太阳能加热装置，所述太阳能加热装置经配置加热空气，其中所述系统经配置将被所述太阳能加热装置加热的空气的至少一部分移动通过所述干燥剂轮中的至少一个，以促进再活化所述干燥剂轮。

17.根据条款4所述的系统，其还包括热交换器，所述热交换器经配置将来自被电气系统加热的第一空气流的热量传递至第二空气流，其中所述系统经配置将来自所述第二空气流的空气的至少一部分移动通过所述干燥剂轮的至少一个以再活化所述干燥剂轮。

18.根据条款4所述的系统，其还包括在所述管道的至少一个中的一个或多个文氏管段，其中所述文氏管系统经配置减少用于再活化所述干燥剂轮中的至少一个的空气的至少一部分的压力。

19.一种去除电气系统的热量的方法，其包括：

控制一个或多个空气流的流动速率；

将所述空气流中的至少一个的至少一部分移动通过干燥剂以去除空气中的水蒸汽；

将所述空气流的至少一部分移动通过浸湿介质；以及

使用来自所述浸湿介质的空气的至少一部分去除一个或多个电气系统的热量。

20.根据条款19所述的方法，其还包括将由所述电气系统加热的空气的至少一部分移动通过所述干燥剂的至少一部分以再活化所述干燥剂。

21.根据条款19所述的方法，其还包括：

太阳能加热空气流；并且

将太阳能加热空气的至少部分移动通过所述干燥剂以再活化所述干燥剂。

22.根据条款19所述的方法，其中控制一个或多个空气流的流动速率包括运行一个或多个气门以改变流至所述干燥剂的空气速率。

23.根据条款19所述的方法，其中控制一个或多个空气流的流动速率包括：控制至第一干燥剂轮的第一空气流的流动速率和控制至第二干燥剂轮的第二空气流的流动速率，其中将所述空气流的至少一个的至少一部分移动通过干燥剂包括使第一空气流经过所述第一干燥剂轮以及使第二空气流经过所述第二干燥剂轮。

24.一种用于冷却建筑物中的产热部件的系统，其包括：

耦接至建筑物的房间的管道，其中所述管道包括一个或多个文氏管段；以及

一个或多个空气移动装置，

其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述管道的文氏管段中的至少一个，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化为水滴，

其中所述水滴的至少一部分在包括空气和水的两相混合物中被携带到至少一个文氏管段的下游。

25.根据条款24所述的系统，其还包括经配置去除所述混合物中的至少一部分水的一个或多个除水装置。

26.根据条款24所述的系统，其还包括在所述管道的至少一个文氏管段下游的蒸发冷却装置，其中所述蒸发冷却器经配置冷却经过所述蒸发冷却装置的空气的至少一部分。

27.根据条款24所述的系统，其中所述房间是数据中心的计算房间，其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述计算房间中的电气装置以去除所述电气装置的热量。

28.一种系统，其包括：

耦接至建筑物的房间的管道，其中所述管道包括一个或多个收缩段；以及

一个或多个空气移动装置，

其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述管道的收缩段的至少一个，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化成水滴，

其中所述水滴的至少一部分在包括空气和水的两相混合物中被携带到至少一个收缩段的下游。

29.根据条款28所述的系统，其中所述至少一个空气移动装置在所述管道的至少一个收缩段的下游。

30.根据条款28所述的系统，其中所述空气移动装置经配置将空气移动通过所述管道的收缩段，使得空气的温度降低。

31.根据条款28所述的系统，其中所述房间是数据中心的计算房间，其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述计算房间中的电气装置以去除所述电气装置的热量。

32.根据条款28所述的系统，其还包括经配置去除所述混合物中的至少一部分水的一个或多个除水装置。

33.根据条款32所述的系统，其中所述除水装置中的至少一个包括经配置将混合物中的液态水的至少一部分收集为冷凝水的一个或多个板。

34.根据条款32所述的系统，其中所述除水装置中的至少一个包括经配置去除所述混合物中的液态水的至少一部分的一个或多个干燥剂装置。

35.根据条款28所述的系统，其还包括在所述管道的收缩段下游的蒸发冷却装置，其中所述蒸发冷却装置经配置冷却经过所述蒸发冷却装置的空气的至少一部分。

36.根据条款28所述的系统，其还包括经配置将所述两相混合物中的至少一部分与从所述房间返回的加热空气混合的压力通风系统。

37.根据条款28所述的系统，其还包括经配置控制所述空气移动装置中的至少一个的控制系统。

38.根据条款28所述的系统，其中所述系统包括一个或多个除水装置，其中所述控制系统可经配置将空气引导通过所述管道的至少一个收缩段而无需将空气引导通过一个或多个除水装置。

39.根据条款28所述的系统，其中所述控制系统可经配置将空气引导通过所述除水装置中的至少一个而无需将空气引导通过所述管道的所述一个或多个收缩段。

40.根据条款28所述的系统，其中所述控制系统可经配置将外部空气与来自所述管道的收缩段下游的空气混合。

41.根据条款28所述的系统，其还包括耦接至所述控制系统的一个或多个温度传感器，其中所述控制系统经配置至少部分基于来自所述温度传感器中的至少一个的信息控制所述管道中的空气流。

42.根据条款28所述的系统，其还包括耦接至所述控制系统的一个或多个湿度传感器，其中所述控制系统经配置至少部分基于来自所述湿度传感器中的至少一个的信息控制所述管道中的空气流。

43.一种去除建筑物中电气系统的热量的方法，其包括：

将空气移动通过管道的收缩段，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化成水滴；

移动包含空气和所述水滴的至少一部分的两相混合物；以及

使用所述两相混合物中的至少一部分冷却一个或多个电气装置。

44.根据条款43所述的方法，其还包括去除所述两相混合物中的水滴的至少一部分。

45.根据条款44所述的方法，其还包括将水蒸发到所述收缩段下游的空气中以冷却所述空气。

46.根据条款43所述的方法，其中冷却所述一个或多个电气装置包括去除数据中心的计算装置的热量。

47.根据条款43所述的方法，其中冷却所述一个或多个电气装置包括：

将所述两相混合物与建筑物的房间的返回空气混合以冷却所述返回空气；并且

将所述返回空气的至少一部分再循环至所述房间。

虽然已相当详细描述了以上实施方案，但是对于本领域的技术人员来说，一旦完全了解以上公开内容，各种变化和修改将变得明显。意图在于所附权利要求书应解释为涵盖所有此类变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于去除电气系统的热量的系统，其包括：

包括干燥剂的一个或多个除湿装置；

一个或多个蒸发冷却装置；

一个或多个空气移动装置；以及

一个或多个气流控制装置；

其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述除湿装置中的至少一个、至少所述一个或多个蒸发冷却装置以及所述电气系统中的一个或多个，

其中所述气流控制装置中的至少一个经配置控制通过所述除湿装置中的至少一个的流速。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述除湿装置中的至少一个包括干燥剂轮。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个气流控制装置包括一组或多组气门，其中所述至少一个气流控制装置经配置打开和闭合所述气门中的至少一个以改变流过所述除湿装置的空气的速率。

4.根据权利要求1所述的系统，其还包括可经配置旁路所述除湿装置中的至少一个的一个或多个管道。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个气流控制装置包括控制器，其中所述控制器经配置控制空气流过所述除湿装置中的至少一个的速率。

6.根据权利要求5所述的系统，其还包括耦接至所述控制系统的一个或多个温度传感器，其中所述控制系统经配置至少部分基于来自所述温度传感器中的至少一个的信息控制所述管道中的空气流。

7.根据权利要求5所述的系统，其还包括耦接至所述控制系统的一个或多个湿度传感器，其中所述控制系统经配置至少部分基于来自所述湿度传感器中的至少一个的信息控制所述管道中的空气流。

8.根据权利要求1所述的系统，其还包括混合压力通风系统，其中所述系统经配置混合外部空气与被所述除湿装置中的至少一个改性的空气。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个除湿装置包括两个或更多个干燥剂轮，其中所述干燥剂轮中的至少两个的每个经配置对不同空气流中的空气除湿。

10.根据权利要求1所述的系统，其还包括：在管道中在所述除湿装置中的至少一个上游的收缩段，其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述管道的所述收缩段，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化成水滴。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述电气装置是在数据中心中，其中所述系统经配置将来自所述数据中心中的所述电气装置的加热空气移动通过所述干燥剂轮的至少一个，其中所述加热空气促进再活化所述干燥剂轮。

12.根据权利要求1所述的系统，其还包括太阳能加热装置，所述太阳能加热装置经配置加热空气，其中所述系统经配置将被所述太阳能加热装置加热的空气的至少一部分移动通过所述干燥剂轮中的至少一个，以促进再活化所述干燥剂轮。

13.根据权利要求1所述的系统，其还包括热交换器，所述热交换器经配置将来自被所述电气系统加热的第一空气流的热量传递至第二空气流，其中所述系统经配置将来自所述第二空气流的空气的至少一部分移动通过所述干燥剂轮的至少一个以再活化所述干燥剂轮。

14.一种去除电气系统的热量的方法，其包括：

控制一个或多个空气流的流动速率；

将所述空气流中的至少一个的至少一部分移动通过干燥剂以去除空气中的水蒸汽；

将所述空气流的至少一部分移动通过浸湿介质；以及

使用来自所述浸湿介质的空气的至少一部分去除一个或多个电气系统的热量。

15.一种系统，其包括：

耦接至建筑物的房间的管道，其中所述管道包括一个或多个收缩段；以及

一个或多个空气移动装置，

其中所述空气移动装置中的至少一个经配置将空气移动通过所述管道的所述收缩段的至少一个，使得空气中的至少一部分水从水蒸汽转化成水滴，

其中所述水滴的至少一部分在包括空气和水的两相混合物中被携带到所述至少一个收缩段的下游。