CN105302260A

CN105302260A - 数据中心的模块化系统

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Publication number: CN105302260A
Application number: CN201510604207.4A
Authority: CN
Inventors: M·P·查马拉; O·P·莫拉雷斯
Original assignee: Amazon Technologies Inc
Current assignee: Amazon Technologies Inc
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: CN102550141B; BR112012006967A2; US9345173B2; JP2013506224A; CA2774238C; US20110307102A1; AU2010297988B2; US20130199032A1; RU2669368C1; CA2774238A1; CA2960216A1; US20150342096A1; RU2012116598A; US20130201618A1; US10779440B2; SG179175A1; EP2484187A4; EP2484187A1; JP5841190B2; AU2010297988A1

Abstract

用于数据中心的模块化计算系统包括一个或多个数据中心模块，该一个或多个数据中心模块包括安装在机架上的计算机系统。电气模块连接到数据中心模块，并向数据中心模块中的计算机系统提供电力。一个或多个空气调节模块连接到数据中心模块。数据中心模块可包括两个预先制造的部分，每个部分包括计算机系统的机架排。数据中心模块的两个计算模块部分在彼此连接时可组合以形成计算空间。

Description

数据中心的模块化系统

本申请是申请日是2010年9月27日、申请号是201080043341.7、发明名称为“数据中心的模块化系统”的发明专利申请的分案申请。

背景

诸如在线零售商、互联网服务提供商、搜索提供商、金融机构、大学的组织和其它计算密集的组织常常从大规模计算设施进行计算机操作。这样的计算设施安置并容纳按需要处理、存储和交换数据的大量服务器、网络和计算设备，以执行组织的操作。一般，计算设施的计算机机房包括很多服务器机架。每个服务器机架又包括很多服务器和相关的计算机设备。

因为计算设施可包含大量服务器，可能需要大量电力来操作该设施。此外，电力分布到散布在整个计算机机房中的大量位置(例如，很多机架与彼此和每个机架中的很多服务器间隔开)。通常，设施接收以相对高的电压馈送的电力。该电力馈电逐步降低到较低的电压(例如，110V)。电缆线路、汇流条、电力连接器和电力分配单元的网络用于以较低的电压将电力传送到该设施中的很多特定的部件。

计算机系统一般包括产生废热的很多部件。这样的部件包括印刷电路板、大容量存储设备、电源和处理器。例如，具有多个处理器的一些计算机可产生250瓦的废热。一些已知的计算机系统包括多个这样的较大的多处理器计算机，其配置在安装在机架上的部件中，并接着随后被定位在机架式系统内。一些已知的机架式系统包括40个这样的安装在机架上的部件，且这样的机架系统将因此产生高达10千瓦的废热。而且，一些已知的数据中心包括多个这样的机架式系统。一些已知的数据中心包括一般通过使空气循环通过机架系统中的一个或多个来便于从多个机架式系统移除废热的方法和装置。

任何给定的数据中心所需的计算能力的量可快速改变，如企业需要规定的。最经常地，需要在一个位置处的增加的计算能力。最初在数据中心中提供计算能力或扩展数据中心的现有能力(例如以附加服务器的形式)是资源密集的，并可能花费很多个月来实现。一般需要相当多的时间和资源来设计并建造数据中心(或其扩展)、铺设电缆、安装机架和冷却系统。一般需要额外的时间和资源来进行检查，并获得例如对电和HVAC系统的证明和核准。

在数据中心中可能遇到的一个问题是火。在一些数据中心中，在数据中心的一个部分中开始的火可能蔓延到数据中心的其它部分。例如，在电变压器或开关装置中开始的火可蔓延到整个数据中心，破坏数据中心中的所有服务器。因此，由于设备更换成本和计算资源的停机时间/损耗，火可能带来高成本。

附图简述

图1示出模块化计算系统的一个实施方案。

图2是模块化计算系统的一个实施方案的下层次的俯视图。

图3是模块化计算系统的一个实施方案的侧视图。

图4是示出模块化计算系统的电气模块的实施方案的俯视图。

图5是示出模块化计算系统的数据中心模块的实施方案的俯视图。

图6是示出用于冷却模块化计算系统的数据中心模块的空气调节模块的实施方案的侧视图。

图7是示出用于冷却模块化计算系统的电气模块的空气调节模块的实施方案的侧视图。

图8是示出包括独立蒸发冷却的模块化计算系统的上层次的可选实施方案的俯视图。

图9是示出没有单独的电气模块的模块化计算机系统数据中心模块的一个实施方案的示意图。

图10示出给模块化计算系统提供计算机资源的一个实施方案。

虽然本发明可容许各种修改和可选的形式，但其特定的实施方案作为实例在附图中示出，并在本文被详细地描述。然而应理解，附图和对其的详细描述不是用来将本发明限制到所公开的特定形式，而相反，本发明涵盖落在如所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效和可选形式。本文使用的标题仅为了组织的目的，且并不打算用来限制该描述或权利要求的范围。如在本申请中自始至终使用的，词“可以”在许可的意义(即，意味着有可能)而不是强制的意义(即，意味着必须)上使用。类似地，词“include(包括)”、“including(包括)”和“includes(包括)”意指包括但不限于。

实施方案的详细描述

公开了数据中心的模块化系统的各种实施方案。根据一个实施方案，数据中心的模块化计算系统包括具有安装在机架上的计算机系统的一个或多个数据中心。电气模块连接到数据中心模块，并向数据中心模块中的计算机系统提供电力。一个或多个空气调节模块连接到数据中心模块。空气调节模块包括至少一个风扇。空气调节模块向数据中心模块中的至少一个中的至少一个计算机系统提供空气。系统的模块可以在递送到数据中心位置之前被预先制造。在一些实施方案中，模块化计算系统是独立的环境上控制的计算系统，其只需要源电力和周围空气来操作。

根据一个实施方案，数据中心模块包括第一数据中心模块部分和第二数据中心模块部分，第一数据中心模块部分包括计算机系统的机架的第一排，而第二数据中心模块部分包括计算机系统的机架的第二排。第一计算模块部分和第二计算模块部分组合在彼此连接时组合以形成计算空间。模块可以在递送到数据中心位置之前被预先制造。

根据一个实施方案，为数据中心提供计算资源的方法包括将一个或多个预先制造的数据中心模块定位在一个位置。数据中心模块包括安装在机架上的计算机系统。包括至少一个风扇的预先制造的空气调节模块连接到数据中心模块。空气调节模块向数据中心中的计算机系统提供冷却空气。预先制造的数据中心模块在该位置被操作。

如本文使用的，“空气调节模块”意指向模块外部的一个或多个系统或部件提供空气的模块。

如本文使用的，“通道”意指紧邻一个或多个机架的空间。

如本文使用的，“周围环境”指在系统或数据中心的位置处的外部空气的状况。可以例如在空气调节系统的进气罩处或附近测出周围环境温度。

如本文使用的，“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。

如本文使用的，“数据中心”包括任何设施或设施的部分，其中计算机操作被执行。数据中心可包括专用于特定的功能或起到多种功能的服务器。计算机操作的实例包括信息处理、通信、模拟和操作控制。

如本文使用的，“计算机机房”意指计算机系统例如安装在机架上的服务器被操作的建筑物的房间。

如本文使用的，“计算机系统”包括各种计算机系统或其部件中的任何一个。计算机系统的一个实例是安装在机架上的服务器。如本文使用的，术语“计算机”不仅仅限于在本领域中称为计算机的那些集成电路，而是广泛地指处理器、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，且这些术语在本文可互换地使用。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，例如随机存取存储器(RAM)。可选地，也可使用光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用盘(DVD)。此外，附加的输入途径可包括与操作员接口例如鼠标和键盘相关的计算机外围设备。可选地，也可使用其它计算机外围设备，其可包括例如扫描仪。此外，在一些实施方案中，附加的输出通道可包括操作员接口监控器和/或打印机。

如本文使用的，“数据中心模块”意指包括或适合于安置和/或在物理上支持可为数据中心提供计算资源的一个或多个计算机系统。

如本文使用的，“电气模块”意指将电力分配给在电气模块外部的系统或部件的模块。

如本文使用的，“蒸发冷却”意指通过液体的蒸发来冷却空气。

如本文使用的，“外部冷却系统”意指在模块化计算系统外部的冷却系统。例如，外部冷却系统可以是连接到模块化计算系统的冷冻水系统。外部冷却系统可位于设施内部或室外。

如本文使用的，“自由冷却”包括操作，其中空气调节系统至少部分地从外部源(例如设施外部的空气)抽出空气和/或从计算机机房返回，并将空气推到电子设备而没有在空气调节子系统中的活跃的急冷(例如，通过关闭流量控制阀来切断通过空气调节子系统中的冷却器盘管的流体流)。

如本文使用的，“模块”是物理上彼此连接的部件或部件的组合。模块可包括功能元件和系统，例如计算机系统、机架、鼓风机、管道、电力分配单元、灭火系统、和控制系统、以及结构元件例如框架、壳体或容器。在一些实施方案中，模块在数据中心所在的位置外的位置处被预先制造。

如本文使用的，“可移动的”意指具有容器、壳体、框架或允许模块作为一个单元从一个位置移动到另一位置的其它结构的部件或部件的组合。例如，可移动模块可作为一个单元在平板拖车上移动。在一些情况下，可移动模块在被部署时可连接到地板、建筑物或永久结构的一部分。例如，可移动模块可栓接到数据中心设施的地板。

如本文使用的，“电力分配单元”指可用于分配电力的任何设备、模块、部件或其组合。电力分配单元的元件可包含在单个部件或组件(例如安置在公共外壳中的变压器和机架电力分配单元)内，或可分布在两个或多个部件或组件(例如每个安置在单独的外壳中的变压器和机架电力分配单元，以及相关的电缆，等等)当中。

如本文使用的，“机架”意指机架、容器、框架或可包含或物理上支撑一个或多个计算机系统的其它元件或元件的组合。

如本文使用的，“机械冷却”意指通过涉及对至少一种流体做机械功的例如在蒸气压缩制冷系统中出现的过程来冷却空气。

如本文使用的，“源电力”意指来自任何源的电力，包括但不限于从公用事业馈电接收的电力。在某些实施方案中，可从变压器的输出接收“源电力”。

如本文使用的，“空间”意指空间、区域或体积。

图1示出模块化计算系统的一个实施方案。模块化计算系统100包括数据中心模块102、空气调节模块104、电气模块106和空气调节模块108。空气调节模块104可每个向数据中心模块102中的一个提供冷却空气。空气调节模块108可向电气模块106提供冷却空气。

数据中心模块102中的每个包括半模块102A和半模块102B。每个半模块包括服务器机架的排116。服务器机架的每排116可包括几个机架110，每个机架包括几个安装在机架上的计算机系统(为了清楚起见，在图1中没有示出计算机系统)。在一个实施方案中，每个半模块容纳一排10个机架，每数据中心模块有总共20个机架。在一个实施方案中，模块化计算系统以20个机架的增量被依尺寸制造成每系统最多60个机架(三个数据中心模块)。在一个实施方案中，模块化计算系统的总尺寸是大约63英尺x26英尺(不包括发电机)。

电气模块106可向数据中心模块102提供电力。在模块内部或外部延伸的电缆和/或汇流条中可提供用于将来自电气模块106的电力分配到数据中心模块102的电导体。在一些实施方案中，电缆设置成通过在电气模块106和各种数据中心模块102之间延伸的导管或托盘。

在图1所示的系统中，示出了三个数据中心模块102。然而在其它实施方案中，模块化计算系统可只包括一个或两个数据中心模块或多于三个数据中心模块。同样，模块化计算系统的电气模块可依尺寸制造成支持少于三个数据中心模块或多于三个数据中心模块。

空气调节模块104中的每个向半模块102A中的一个和半模块102B中的一个提供空气。每个半模块102A和半模块102B包括用于从其各自的空气调节单元104接收冷却空气的进气开口112。每个半模块102A和半模块102B包括用于在空气通过服务器机架110之后将空气排放回空气调节单元的回风开口114。

在图1所示的实施方案中，为数据中心模块102的半模块102A和半模块102B提供包括空气调节半模块104A和空气调节半模块104B的一个空气调节模块104。空气调节半模块104A和空气调节半模块104B可连接以形成公共室。来自空气调节半模块104A中的风扇120的空气可与来自空气调节半模块104B中的风扇120的空气混合。来自空气调节半模块102A和104B的混合空气可例如经由半模块102A和半模块102B中的进气开口112提供到数据中心102。在其它实施方案中，半模块102A和102B中的每个可从单独的空气调节模块接收空气。在某些实施方案中，空气调节模块可连接到多于一个数据中心模块和/或向多于一个数据中心模块提供冷却空气。

在一个实施方案中，通过组合两个半部分来形成数据中心模块的空气调节单元。例如，数据中心模块102的空气调节单元可由两个半部分形成，其中每个空气调节模块半部分相应于一个半部分102A和102B。

在一些实施方案中，半模块102A、半模块102B、空气调节半模块104A、空气调节半模块104B、电气模块106和空气调节模块108中的每个是预先制造的模块。半模块102A、半模块102B、空气调节半模块104A、空气调节半模块104B、电气模块106和空气调节模块108中的每个可以被单独地输送到一个位置。例如，这些模块或半模块中的每个可在半拖车上输送。在该位置，半模块102A和半模块102B连接以形成数据中心模块102。当半模块102A和102B完全连接以形成数据中心模块102时，数据中心模块102可成为密封模块。

图2是模块化计算系统的一个实施方案的下层次的俯视图。模块化计算系统100的数据中心模块102和电气模块106定位成彼此成一直线。数据中心模块102的半模块102A和102B中的每个包括排116，该排116包括机架110。在图2所示的实施方案中，排116中的每个包括10个机架110。然而，排114可包括任何数量的机架。在某些实施方案中，每个半模块可包括多于一排的机架。空气可通过进气开口112从调节模块104中的一个提供到数据中心模块102。空气可通过回风开口114从数据中心模块102返回到空气调节模块。在某些实施方案中，从机架110排出的空气可排放到周围空气。

图3是模块化计算系统的一个实施方案的侧视图。数据中心模块102和电气模块106形成模块化计算系统100的下层次。空气调节模块104和空气调节模块108形成模块化计算系统100的上层次。空气调节半模块104A和空气调节半模块104B分别安装在半模块102A和半模块102B上。空气调节模块108安装在电气模块106上。空气调节模块104包括风扇120。风扇120可操作来使空气在数据中心模块102和电气模块106中循环。

可基于数据中心的需要来选择部署在系统中的数据中心模块的数量。例如，如果设施A中的数据中心需要38个服务器机架，而设施B需要55个服务器机架，设施A可设置有两个20-机架数据中心模块(其可容纳高达总共40个机架)，而设施B可设置有三个20-机架数据中心模块(其可容纳高达总共60个机架)。此外，随着时间的推移，如果在设施处需要的计算能力提高，则可将模块添加到数据中心处的模块化计算系统，而如果在设施处需要的计算能力降低，则可从数据中心处的模块化计算系统移除模块。

图4示出电气模块的实施方案。电气模块106可连接到外部电力源，例如公用事业馈电。电气模块106可将电力分配到数据中心模块102。电气模块106包括开关装置/机械配电板124和不间断电源(UPS)126。虽然在图4中只示出一个UPS，电气模块在一些实施方案中可具有多于一个的UPS(例如，5个UPS)。在某些实施方案中，模块化计算系统的电气模块可以没有UPS。电气模块的部件的服务通路可通过电气模块出入口128。

电气模块106可安置与模块化计算系统相关的所有电气齿轮。在一个实施方案中，电气模块106包括1600安培ATS、2个UPS(每个在550kW处)、关键配电板、主配电板和机械配电板。在一些实施方案中，在480/277Y电压处的电力被分配给数据中心模块中的机架。

对电气模块106的部件——包括但不限于不间断电源126——的冷却空气可由空气调节模块108(见图1和2)提供。电气模块106包括电气模块进气开口130、电气模块回风开口132和出射空气出口134。

电气模块106包括灭火系统136。灭火系统为电气模块106提供灭火。在一些实施方案中，灭火系统是自动化的。在一个实施方案中，灭火系统136包括FM-200灭火单元。在某些实施方案中，灭火系统136连接到数据中心的控制系统。在一个实施方案中，灭火系统控制进气开口130、回风开口132和出射空气出口134上的挡板。如果在电气模块106中探测到火，灭火系统136可自动关闭挡板。

电气模块106包括备用冷却系统138。在一个实施方案中，备用冷却系统138包括蒸发冷却系统。

图5是示出模块化计算系统的数据中心模块的实施方案。数据中心102包括半模块102A和半模块102B。半模块102A和半模块102B在现场连接在一起。支撑柱139设置在半模块102A和半模块102B的接合处。半模块102A包括服务器机架110A的排116A。半模块102B包括服务器机架110B的排116B。后通道140A在排116A后面。后通道140设置在服务器机架110A的排116A后面的空间中和服务器机架110B的排116B后面的空间中。半模块102A和半模块102B的连接形成在排116A和排116B之间的联合通道142。支撑柱137可设置在机架之间。

在模块化计算系统100的操作期间，空气调节模块104(图1所示)可通过进气开口112将空气供应到数据中心模块102。空气可从进气开口112流到联合通道142中。来自联合通道142的空气可流经服务器机架110A和服务器机架110B的前方144，越过服务器机架110A和服务器机架110B中的计算机系统，并接着通过在服务器机架110A和服务器机架110B的机架148上的出射空气设备146离开服务器机架。在一些实施方案中，来自各种服务器机架110A的出射空气在后通道140中混合。来自后通道140的空气可以通过返回开口114被吸到空气调节模块中。在某些实施方案中，出射空气设备146使从服务器机架110A或服务器机架110B中的一个离开的空气与后通道140中的空气隔离。例如，来自服务器机架110A或服务器机架110B中的一个的空气可直接用管道输送到空气调节模块104或直接排放到周围空气。在某些实施方案中，出射空气设备146包括放气孔。

在服务器机架110A和服务器机架110B前面的服务通路可以通过数据中心模块出入口150。在服务器机架110A和服务器机架110B后面的服务通路可以通过机架出入口152。在某些实施方案中，机架出入口可设置在机架排的两端处。例如，出入口可设置在每个回风开口114之下。

在一个实施方案中，每个半模块102A和半模块102B不大于9英尺宽x26英尺长x9英尺高。每个模块可具有在热行、冷行封闭布置中安置10个机架的能力。在本实例中，数据中心模块具有20个机架的容量。在一个实施方案中，每个机架是标准尺寸机架，其可以直接来自厂商或在现场建造。在一个实施方案中，机架是24英寸乘40英寸乘70英寸的机架，例如可以从Rittal得到。每个数据中心模块可具有三个出口点，每热行一个，且对于联合冷行有三个。

在一个实施方案中，数据中心模块包括具有7.5-9.0kW的标称使用范围的10kW机架。在数据中心模块内部的环境温度可在机架的进气侧处升高到95华氏温度。在一个实施方案中，数据中心模块、电气模块和空气调节模块的最大负载不超过1MW。

在图5所示的实施方案中，半模块102A和半模块102B的形状和安装被描绘为彼此的镜像。例如，半模块102A的进气开口112相对于半模块102A和半模块102B之间的分割线与进气开口112对称，半模块102A的回风开口114相对于半模块102A和半模块102B之间的分割线与回风开口114对称(回风开口114中的每个比进气开口112更远离分割线)。在其它实施方案中，数据中心模块的两个半部分的形状和安装可以是相同的，使得半模块的一种配置可以在任一位置(也就是说，在左侧或右侧上)上可互换地被使用。在一个实施方案中，进气开口112与回风开口114是相同的尺寸和间隔，适当的转接器板和/或管道设置在空气调节模块中以按规定路线运送用于在数据中心模块中的适当位置处引入和移除的空气(例如，使得空气被供应到联合通道142并后通道140移除，如上所述)。

图6示出用于冷却数据中心模块的空气调节模块的实施方案。空气调节模块104包括风扇120、VFD121、外部通风口160、回风通风口162、回风挡板163、过滤器164和盘管166。VFD121可连接到风扇120。VFD121可连接到在控制风扇120时使用的控制系统。在一个实施方案中，每个空气调节模块104包括单个电动风扇。在空气调节模块104上的顶板可稍微倾斜以防止水停滞在其上。如图3所示，每个半模块104A或104B可具有彼此并排地定位的两个风扇。然而，空气调节模块或半模块可具有任何数量或配置的风扇。

在模块化计算系统的操作期间，风扇120从外部通风口160、回风通风口162或其组合抽出空气并通过过滤器164，且将空气推到室168中。空气通过进气通风口170从室168流出。来自进气通风口的空气可进入连接到空气调节模块104的数据中心模块中。在一个实施方案中，盘管166连接到冷冻水回路。通过盘管166的冷冻水可在它进入数据中心模块之前冷却空气。在另一实施方案中，盘管166连接到自来水供应设备。在某些实施方案中，空气调节模块104可包括或连接到机械冷却系统和/或蒸发冷却系统。

图7是示出用于冷却电气模块的空气调节模块的实施方案。空气调节模块可以是通常类似于空气处理模块104的结构的结构。空气调节模块108的风扇120可从回风管道180、外部通风口182或其组合抽出空气，并将空气推到室184中，使空气通过进气管道186以与上面相对于图6对空气调节模块104描述的方式相似的方式被供应。空气调节模块108还包括机械冷却系统190。机械冷却系统190包括冷凝单元192。冷凝单元192包括盘管194和风扇196。冷凝单元192可在按需基础上操作，以在各种操作模式期间在电气模块中提供足够的冷却。冷凝器单元的排气可通过通风口198排出。空气调节模块108包括最小的外部进气挡板200。

在一个实施方案中，空气调节模块108包括3个风扇，2个用于在UPS充电周期期间的大量空气排空，且单个风扇控制基本模块温度。

空气调节模块104中的冷却部件可连接到控制系统。在一些实施方案中，为电气模块提供单独的控制系统，且为每个数据中心模块提供单独的控制系统。每个控制系统可测量诸如数据中心模块的温度、压力、流速和湿度的条件，并基于所测量的条件来调节该数据中心模块的冷却系统参数，例如风扇速度、空气源、机械冷却。在一个实施方案中，使用公共控制单元来控制在数据中心处的空气调节子系统和冷冻水子系统的全部。在其它实施方案中，为每个空气调节子系统和冷冻水子系统或为空气调节子系统和冷冻水子系统的子集提供单独的控制器。空气调节子系统和冷冻水子系统中的设备可被自动地、人工地或自动和人工组合地控制。

在某些实施方案中，控制系统包括至少一个可编程逻辑控制器。PLC除了别的以外还可基于来自操作员的命令信号来打开和关闭空气调节模块中的挡板，以在必要时对有优势的操作条件引导空气流通过数据中心模块。可选地，PLC可在完全打开和完全关闭的位置之间调节挡板，以调节气流。

模块化计算系统100可包括温度测量设备，其在一个实施方案中是热电偶。可选地，温度测量设备包括但不限于电阻温度探测器(PTD)和便于如本文所述的冷却操作的任何设备。例如，冷冻水热电偶可位于冷冻水子系统138内以便于在冷冻水从热交换器排放时测量其温度。在一个实施方案中，这样的冷冻水温度被控制在期望温度范围内或设定点。适当的设定点或范围在一些实施方案中可以在5摄氏度(℃)和28摄氏度(℃)之间。

在各种实施方案中，可响应于一个或多个条件来控制冷却系统的一个或多个空气调节模块的操作。例如，控制器可被编程来在一个或多个预定的条件例如温度和湿度被满足时将空气调节子系统的空气源从回风转换到外部空气。

在一些实施方案中，空气调节模块104和空气调节模块108只在自由冷却模式中操作，且制冷剂冷却不被使用。在其它实施方案中，空气调节模块104和空气调节模块108中的一个或两个可例如在具有极端湿度和热的位置上与制冷剂冷却一起操作。在一些实施方案中，空气调节模块104和空气调节模块108可使用蒸发冷却(在操作期间选择性地或连续地)。

在模块化计算系统的一些实施方案中，所述模块中的一些或全部可在物理上彼此连接。在某些实施方案中，模块可例如通过螺钉或销紧固在一起。然而在其它实施方案中，模块可以不紧固在一起，而是简单地紧邻彼此堆叠或排列。在一些实施方案中，邻接模块可包括对位元件例如轨道、销或楔。在某些实施方案中，两个邻接模块或两个邻接半模块中的一个或两个可包括密封元件，例如当它们彼此连接时在邻接元件之间自动产生的密封。

在一些实施方案中，模块化计算系统的邻接模块的接口特征布置成使得当模块连接在一起时电和/或冷却空气连接自动产生。例如，当图6所示的空气调节模块104连接到图5所示的数据中心模块102时，在空气调节半模块104A和104B中的每个中的进气开口170可对准数据中心半模块102A和102B中的一个中的相应的进气开口112，且在空气调节半模块104A和104B中的每个中的回风开口162可与在数据中心半模块102A和102B中的一个中的相应的回风开口114对准。类似地，当图7所示的空气调节模块108连接到图4所示的电气模块106时，空气调节模块108的进气开口186可与电气模块106的进气开口130对准，且空气调节模块108的回风开口180可与电气模块106的回风开口132对准。因此，当空气调节模块104连接到其各自的数据中心模块102，空气调节模块106连接到电气模块106，且在电气模块108和数据中心模块102之间产生电连接时，模块化计算系统100就可准备操作，而不需要例如在模块之间安装互连管道。

在一些实施方案中，模块化计算系统的模块可彼此间隔开。可使用适当的管道、导管、电缆、汇流条等产生在模块之间的连接。

图8是示出包括独立蒸发冷却的模块化计算系统的上层次的可选实施方案的俯视图。上层次210包括空气调节模块212和空气调节模块214。空气调节模块212可为模块化计算系统的数据中心模块提供冷却空气。空气调节模块214可为模块化计算系统的电气模块提供冷却空气。空气调节模块212由空气调节半模块212A和空气调节半模块212B形成。空气调节半模块212A和空气调节半模块212B形成公共流动室215。风扇120可通过回风开口162、外部空气开口216或两者的组合抽出空气。空气可通过过滤器218和蒸发冷却系统220被抽出，并接着通过进气开口170被推到数据中心模块中。在某些实施方案中，代替或除了蒸发冷却系统220以外，可提供机械冷却系统。

在一些实施方案中，数据中心模块102和电气模块104中的每个包括监督控制和数据获取(SCADA)和/或建筑物管理系统(BMS)。在一个实施方案中，系统以有规律的间隔测量空气和其它机械系统(例如UPS、开关装置)的温度，并自调节。如果SCADA系统不能进行适当的调节，则系统将自动呼叫系统职员。

在一个实施方案中，在模块化计算系统中的电气模块和数据中心模块每个包括其自己的灭火系统。如果火在数据中心模块中的一个中开始，或另一灾难性事件出现，或如果在数据中心模块中探测到任何其它问题条件，则在该数据中心模块中的控制系统可关闭数据中心模块。关闭该模块可包括但不限于关闭在数据模块中的所有气流开口上的挡板，以熄灭火。当损坏的数据中心模块被维修、或移除和更换时，在模块化计算系统中的电气模块和其余的数据中心模块可继续操作。在某些实施方案中，电气模块和数据中心模块可包括FM批准的绝缘。在某些实施方案中，模块可以是FM批准的。

在一些实施方案中，模块化计算系统作为设备的合格零件被定位在原位置(例如，不是永久住所)。在一些实施方案中，在装运到该位置之前，每个模块可由国家认可的测试实验室预先证明合格。在某些实施方案中，模块可以是UL认证的或ETL认证的。模块化计算系统或模块化计算系统的部分可以是铭刻ETLSEMKO、CE/ETSL、或UL的。在一些实施方案中，具有合格单元将减小建筑物检查的范围。例如，电气检查员可能仅检查在变压器/发电机和电气模块106上的外部面板之间的电缆连接，或在初始部署之后添加的任何附加的数据中心模块102的连接。模块化计算系统因此在一些实施方案中可以是具有快速部署能力、仅有较小的效用和光纤连接的自主式系统，光纤连接通常仅需要柜台上许可。

在一些实施方案中，包括在上面关于例如不间断电源、开关描述的电气模块106中的一些或全部电气部件可设置在机载数据中心模块上。图9是示出没有单独的电气模块的模块化计算机系统数据中心模块的一个实施方案的示意图。模块化计算系统221包括数据中心模块222和空气调节模块224。数据中心模块222包括半模块222A和半模块222B。半模块222A和半模块222B中的每个包括安装在机架上的UPS226和配电板228。配电板可包括断路器230。数据中心模块222可电连接到源电力。在某些实施方案中，提供在服务器水平的UPS。在某些实施方案中，UPS可以完全从模块化计算系统省略。

在图1、2和3所示的实施方案中，模块化计算系统100的数据中心模块102和电气模块106定位成彼此成一直线。然而在其它实施方案中，可相对于电气模块以不同的方式布置数据中心模块。例如，电气模块可夹在两个数据中心模块之间。作为另一实例，电气模块可由三个或更多模块围绕(例如在所有四侧上、或在西侧、北侧和东侧上)。在某些实施方案中，可在电气模块和数据中心模块之间或在两个数据中心模块之间提供空间。

图10示出提供包括模块化计算系统的计算机资源的一个实施方案。在250，选择用于给模块化计算系统提供计算资源的位置。在一些实施方案中，位置是室外场所。在其它实施方案中，位置是室内场所，例如在仓库内部。

在252，确定数据中心所需的计算能力。在254，从所需的计算能力确定计算系统的数据中心模块的数量。

在256，模块被运送到该位置。模块可包括数据中心模块、电气模块和空气调节模块。每个模块或模块的部分(例如半模块102A)可例如在半拖车上被单独地输送。在一些实施方案中，模块或模块的部分在一个场所例如工厂被预先制造，并输送到在另一场所的数据中心位置。然而在某些实施方案中，计算系统的模块的全部或一些部分可在数据中心位置处被组装。例如，数据中心模块的两个半部分可在一个位置连接在一起，机架可安装在数据中心模块中，或冷却系统例如风扇或蒸发冷却器可安装在空气调节模块中。在一些实施方案中，在将模块装运到该位置之前，模块被预先证明合格。在257，模块计算系统可被操作来为数据中心提供计算服务。

在258，重新评定数据中心处的计算需要。在260，附加的模块可基于该重新评定而被输送和安装在该位置。在一些实施方案中，一个或多个数据中心模块被添加到现有的模块化计算系统。

在262，监控在模块化计算系统中的数据中心模块和电气模块的条件。在264，响应于数据中心模块中的火的警告来关闭数据中心模块中的一个。在266，移除并更换火损坏的数据中心模块。当火损坏的数据中心模块被更换之后，除了火损坏的模块以外的数据中心模块可继续操作。

项目1.一种用于数据中心的模块化计算系统，包括：

一个或多个数据中心模块，其包括一个或多个安装在机架上的计算机系统；

一个或多个电气模块，其连接到所述一个或多个数据中心模块中的至少一个，并配置成向所述一个或多个数据中心模块中的所述计算机系统中的至少一个提供电力；以及

一个或多个空气调节模块，其连接到所述数据中心模块中的至少一个，其中所述空气调节模块中的至少一个包括至少一个风扇，其中所述至少一个空气调节模块配置成向所述数据中心模块中的至少一个中的至少一个计算机系统提供空气。

项目2.项目1的模块化计算系统，其中所述模块化计算系统配置成在没有外部冷却系统的情况下操作。

项目3.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个是配置成在没有外部冷却系统的情况下自由冷却所述数据中心模块中的至少一个的可移动模块。

项目4.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个包括配置成连接成与外部冷却系统流体连通的至少一个盘管，使得来自所述外部冷却系统的流体能够循环通过所述至少一个盘管以冷却在所述至少一个空气调节模块中的空气。

项目5.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个安装在所述数据中心模块中的一个或多个的顶部上。

项目6.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个包括一个或多个进气开口，且所述数据中心模块中的至少一个包括一个或多个进气开口，其中当所述空气调节模块连接到所述数据中心模块时，所述至少一个空气调节模块的至少一个进气开口至少部分地与所述至少一个数据中心模块的至少一个进气开口对准，使得进气能够经由所述至少部分地对准的进气开口从所述空气调节模块流到所述数据中心模块。

项目7.项目6的模块化计算系统，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个包括一个或多个回风开口，且所述数据中心模块中的至少一个包括一个或多个回风开口，其中当所述空气调节模块连接到所述数据中心模块时，所述至少一个空气调节模块的至少一个回风开口至少部分地与所述数据中心模块的至少一个回风开口对准，使得回风能够经由所述至少部分地对准的回风开口从所述数据中心模块流到所述空气调节模块。

项目8.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个电气模块中的至少一个是可移动模块。

项目9.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个数据中心模块中的至少一个是预先制造的。

项目10.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个是预先制造的。

项目11.项目1的模块化计算系统，其中所述一个或多个电气模块中的至少一个是预先制造的。

项目12.项目1的模块化计算系统，其中所述电气模块中的至少一个将电力分配给所述数据中心模块中的两个或多个。

项目13.项目1的模块化计算系统，其中所述数据中心模块中的至少一个包括预先制造的第一模块部分和预先制造的第二模块部分。

项目14.项目1的模块化计算系统，其中所述数据中心模块中的至少一个包括彼此连接的第一数据中心模块部分和第二数据中心模块部分，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据模块部分中的每个包括具有至少一个计算机系统的一个或多个机架的至少一排。

项目15.项目1的模块化计算系统，其中所述数据中心模块中的至少一个包括：

第一数据中心模块部分，其包括计算机系统的机架的第一排；

第二数据中心模块部分，其包括计算机系统的机架的第二排；

其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分组合来形成在所述第一数据中心模块部分的所述第一排和所述第二数据中心模块部分的所述第二排之间的联合通道。

项目16.项目15的模块化计算系统，其中所述空气调节模块中的至少一个配置成将空气供应到所述联合通道，其中机架的所述第一排中的所述机架中的至少一个配置成从所述联合通道接收空气并从所述机架排出空气，且其中机架的所述第二排中的所述机架中的至少一个配置成从所述联合通道接收空气并从所述机架排出空气。

项目17.项目16的模块化计算系统，其中所述空气调节模块中的至少一个配置成移除从所述机架中的至少一个出射的空气的至少一部分。

项目18.项目16的模块化计算系统，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分中的至少一个包括热通道，其中相邻于所述热通道的至少一个机架配置成将空气排放到所述热通道中，其中所述空气调节模块中的至少一个配置成移除从所述热通道排放的空气的至少一部分。

项目19.项目1的模块化计算系统，其中所述空气调节模块中的第一个配置成将空气供应到所述数据中心模块中的第一个，其中所述空气调节模块中的第二个配置成将空气供应到所述数据中心模块中的第二个。

项目20.项目1的模块化计算系统，其中所述空气调节模块中的所述第一个安装在所述数据中心模块中的所述第一个上方，而所述空气调节模块中的所述第二个安装在所述数据中心模块中的所述第二个上方。

项目21.项目1的模块化计算系统，还包括用于所述数据中心模块中的至少两个中的每个的单独的冷却空气控制系统，其中所述冷却控制系统中的每个配置成控制所述空气调节系统中的至少一个的操作。

项目22.项目1的模块化计算系统，其中所述空气调节模块中的至少一个包括机械冷却系统。

项目23.项目1的模块化计算系统，其中所述空气调节模块中的至少一个包括蒸发冷却系统。

项目24.项目1的模块化计算系统，其中所述模块中的至少两个每个包括灭火系统，其中所述灭火系统中的至少两个彼此独立。

项目25.一种数据中心模块，包括：

其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分在彼此连接时组合以形成计算空间。

项目26.项目25的数据中心模块，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二计算模块部分是预先制造的。

项目27.项目25的数据中心模块，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分是预先制造的并彼此可互换。

项目28.项目25的数据中心模块，其中所述计算空间包括在所述第一数据中心模块部分的所述第一排和所述第二数据中心模块部分的所述第二排之间的联合通道。

项目29.项目25的数据中心模块，其中机架的所述第一排中的所述机架中的至少一个配置成从所述联合通道接收空气并从所述机架排出空气，且其中机架的所述第二排中的机架中的至少一个配置成从所述联合通道接收空气并从所述机架排出空气。

项目30.项目25的数据中心模块，还包括配置成连接到所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分中的至少一个的一个或多个空气调节模块，其中所述一个或多个空气调节模块配置成向所述机架中的至少一个计算机系统提供冷却空气。

项目31.项目30的数据中心模块，其中所述空气调节模块中的至少一个包括彼此连接的第一空气调节模块部分和第二空气调节模块部分，其中所述至少一个空气调节模块配置成混合第一空气调节模块部分所提供的空气与第二空气调节模块部分所提供的空气。

项目32.项目31的数据中心模块，其中所述至少一个空气调节模块配置成将所述混合空气供应到由所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分形成的联合通道。

项目33.一种为数据中心提供计算资源的方法，包括：

将包括一个或多个安装在机架上的计算机系统的一个或多个预先制造的数据中心模块定位在所述数据中心的位置处；

将包括至少一个风扇的一个或多个预先制造的空气调节模块连接到所述数据中心模块中的至少一个，其中所述空气调节模块中的至少一个配置成将冷却空气提供到在所述数据中心模块中的一个或多个中的至少一个计算机系统；以及

操作在所述位置的所述一个或多个预先制造的数据中心模块中的至少一个。

项目34.项目33的提供计算资源的方法，其中操作在所述位置的所述数据中心模块包括运行在所述空气调节模块中的一个或多个风扇以自由冷却在所述数据中心模块中的至少一个中的一个或多个计算机系统。

项目35.项目33的提供计算资源的方法，其中定位所述一个或多个预先制造的数据中心模块包括：

将第一数据中心模块部分和第二数据中心模块部分单独地输送到所述位置；以及

在所述位置将所述第一数据中心模块部分连接到所述第二数据中心模块部分以形成数据中心模块。

项目36.项目33的提供计算资源的方法，还包括将一个或多个电气模块连接到所述一个或多个数据中心模块中的至少一个，其中所述电气模块中的至少一个配置成向所述一个或多个数据中心模块中的所述计算机系统中的至少一个提供电力。

项目37.项目36的提供计算资源的方法，还包括：

将至少一个附加的数据中心模块定位在所述位置；

将至少一个附加的数据中心模块连接到在所述位置的所述至少一个电气模块；以及

操作在所述位置的所述至少一个附加的数据中心模块。

项目38.项目36的提供计算资源的方法，还包括对在所述位置的至少两个数据中心模块单独地控制冷却空气。

项目39.项目36的提供计算资源的方法，还包括响应于在所述数据中心模块中的问题条件关闭在所述位置在操作中的一个数据中心模块的操作，同时维持在所述位置的至少一个其它数据中心模块的操作。

项目40.项目39的提供计算资源的方法，还包括更换已经关闭的所述数据中心模块，同时维持在所述位置的至少一个其它数据中心模块的操作。

虽然上面相当详细地描述了实施方式，但是一旦上面的公开被充分认识到，很多变化和修改将对本领域技术人员变得明显。意图是下面的权利要求被解释为包括所有这样的变化和修改。

Claims

1.一种数据中心模块，包括：

第一数据中心模块部分，其包括计算机系统的机架的第一排，以及位于机架的所述第一排和所述第一数据中心模块部分的外边界之间的第一开放空间；

第二数据中心模块部分，其包括计算机系统的机架的第二排，以及位于机架的所述第二排和所述第二数据中心模块部分的外边界之间的第二开放空间；

其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分被配置为：

被单独地输送到数据中心位置；以及

在所述数据中心位置处，经由所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分各自的外边界的横向连接，被横向地组合，以形成密封模块，所述密封模块被配置为将被接收到所述密封模块中的空气横向地供应到机架的所述第一排和机架的所述第二排并且包括：

相互并列地扩展的机架的所述第一排和机架的所述第二排；以及

联合通道，其由所述第一开放空间和所述第二开放空间的横向组合形成，其在机架的所述第一排和机架的所述第二排之间横向地扩展，并且被配置为将接收到的空气通过所述联合通道横向地导入所述密封模块中，并且通过机架的所述第一排和机架的所述第二排导出所述联合通道。

2.如权利要求1所述的数据中心模块，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分是预先制造的。

3.如权利要求1所述的数据中心模块，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分是预先制造的并且彼此可互换的。

4.如权利要求1所述的数据中心模块，其中机架的所述第一排中的所述机架中的至少一个机架被配置为从所述联合通道接收空气并从所述第一排中的所述至少一个机架排出空气，且其中机架的所述第二排中的所述机架中的至少一个机架被配置为从所述联合通道接收空气并从所述第二排的所述至少一个机架排出空气。

5.如权利要求1所述的数据中心模块，还包括配置为连接到所述第一数据中心模块部分或所述第二数据中心模块部分中的至少一个的一个或多个空气调节模块，以使得所述一个或多个空气调节模块被配置为向机架的所述第一排或机架的所述第二排中的至少一个中的至少一个计算机系统提供冷却空气。

6.如权利要求5所述的数据中心模块，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个包括彼此连接的第一空气调节模块部分和第二空气调节模块部分，其中所述至少一个空气调节模块配置为混合所述第一空气调节模块部分所提供的空气与所述第二空气调节模块部分所提供的空气。

7.如权利要求6所述的数据中心模块，其中所述至少一个空气调节模块配置为将所述混合空气供应到由所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分形成的所述联合通道。

8.如权利要求5所述的数据中心模块，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分在彼此连接时组合以形成计算空间。

9.一种方法，包括：

将第一数据中心模块部分定位在数据中心位置处，其中所述第一数据中心模块部分包括计算机系统的机架的第一排以及位于机架的所述第一排和所述第一数据中心模块部分的外边界之间的第一开放空间；

将第二数据中心模块部分定位在所述数据中心位置处，其中所述第二数据中心模块部分包括计算机系统的机架的第二排以及位于机架的所述第二排和所述第二数据中心模块部分的外边界之间的第二开放空间，其中将所述第二数据中心模块部分与所述第一数据中心模块部分分开地输送到所述数据中心位置；以及

经由横向地连接分开的所述第一数据中心模块部分和所述第一数据中心模块部分各自的外边界，在所述数据中心位置处将所述第一数据中心模块部分横向地连接到所述第二数据中心模块部分，以在所述数据中心位置处形成密封数据中心模块，所述密封数据中心模块被配置为将被接收到所述密封数据中心模块中的空气横向地供应到机架的所述第一排和机架的所述第二排，并且包括：

在共同的高处相互并列地扩展的机架的所述第一排和机架的所述第二排；以及

10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分是预先制造的。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分是预先制造的并且彼此可互换的。

12.如权利要求9所述的方法，其中机架的所述第一排中的所述机架中的至少一个机架被配置为从所述联合通道接收空气并从所述第一排中的所述至少一个机架排出空气，且其中机架的所述第二排中的所述机架中的至少一个机架被配置为从所述联合通道接收空气并从所述第二排的所述至少一个机架排出空气。

13.如权利要求9所述的方法，还包括将一个或多个空气调节模块连接到所述第一数据中心模块部分或所述第二数据中心模块部分中的至少一个，以使得所述一个或多个空气调节模块向机架的所述第一排或机架的所述第二排中的至少一个中的至少一个计算机系统提供冷却空气。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个空气调节模块中的至少一个包括彼此连接的第一空气调节模块部分和第二空气调节模块部分，其中所述至少一个空气调节模块配置为混合所述第一空气调节模块部分所提供的空气与所述第二空气调节模块部分所提供的空气。

15.如权利要求14所述的方法，包括操作所述至少一个空气调节模块将混合空气供应到由所述第一数据中心模块部分和所述第二数据中心模块部分形成的所述联合通道。