CN107409478B - 数据中心热量去除系统和方法 - Google Patents

Abstract

新的数据中心热量去除系统和方法允许用于在数据中心环境中去除热量和冷却空气的主动和被动热处理的组合。系统和方法包括数据中心热量去除系统，其包括可调节热馈送冷空气进气系统、包括一个或多个热通道和一个或多个冷通道的用于冷空气和暖空气的分配系统以及使用自然发生的对流过程吸入冷空气通过数据中心装备以排出热空气的对流系统。喷雾器、冷却元件和/或冷冻盒可以进一步冷却空气的进气。控制器被编程为高效地管理和控制数据中心内的气候(例如，温度、湿度、气流、压力、空气质量等)，以使用于空气分配和冷却的能量的使用最小化。

Description

数据中心热量去除系统和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月30日提交的标题为“DATA CENTER HEAT REMOVALSYSTEMS AND METHODS”的美国临时申请No.62/098,176的优先权的权益，该申请的包括附录的全部内容通过引用并入本文。

版权声明

本专利文档公开的一部分包含受版权保护的素材。版权拥有者不反对任何人对专利文档或专利公开按照其在官方专利文件或记录中那样进行传真复制，但是除此以外在任何情况下都保留所有版权。

技术领域

本公开一般而言涉及数据中心。更具体而言，本公开涉及用于冷却数据中心服务器和从数据中心去除热量的新的、改进的系统和方法。

背景技术

数据中心是用于容纳计算机系统和相关联的组件(诸如空调系统)的设施。大规模的数据中心可以包括数百台服务器，并且为数据中心计算机装备和冷却装备供电所需要的能量可能与小城镇所需要的一样多。

因此，数据中心消耗的能量使用是主要的成本因素。数据中心中的能量成本来自计算、网络活动以及使用能量并且作为副产品生成热量的电力变换。但是，大部分的能量成本与从数据中心去除热量相关联。主动热量管理装备(即，空调系统)的效率远低于100％，这意味着热量监测和管理装备增加了数据中心热量去除问题，因为它们通过其自己的操作生成热量。

在常规的数据中心环境中，使用暖气、通风、空调(HVAC)来维持期望的温度。通常，环境温度由恒温器监测，恒温器打开和关闭暖气或空调以维持由恒温器设定的温度。

发明内容

实施例提供了允许用于从具有计算装备、联网装备和/或配电系统的数据中心环境去除热量的主动和被动热数据中心处理的组合的系统和方法。

在一些实施例中，数据中心热量去除系统可以包括可调节热馈送冷空气进气系统、包括一个或多个热通道和一个或多个冷通道的用于冷空气和暖空气的分配系统以及使用自然发生的对流过程通过数据中心装备吸入冷空气以排出热空气的对流系统。即，一些实施例利用被动压力差来排出热空气并引入冷空气，或者单独地或者与风扇或其它空气循环设备的主动使用相结合。此外，一些实施例可以使用热交换器。

在一些实施例中，这些组件是可互换的和模块化的，并且是提供从数据中心去除热量的有效方法的新颖的解决方案的基础。

实施例利用自然对流来从数据中心去除热量，包括使用热通道和冷通道之间的压力差。实施例还可以使用来自喷雾器和/或冷冻盒的冷空气来吸入冷空气。一些实施例可以使用自然过程在数据中心中形成两个不同的压力区域。一些实施例可以使用自然过程来使单个服务器的冷通道输入与其到暖通道的输出之间的气压差最大化。一些实施例允许自然过程驱动的多级空气冷却。

有利地，实施例有效地管理数据中心内的气候(其可以包括温度、湿度、气流和空气质量等)，并且最小化用于空气分配的能量的使用。一些实施例最小化通过其自己的操作生成热量的主动热量管理装备的使用。一些实施例最小化并消除移动冷却部件的使用。一些实施例最小化与服务器加热和冷却相关联的维护成本。一些实施例管理计算服务的成本。

在一些实施例中，用于数据中心热量去除的系统包括可调节压力馈送冷空气进气系统；一个或多个热交换器；用于冷空气和暖空气的分配系统(冷通道和暖通道)；以及通过数据中心装备连同嵌入式服务器风扇一起吸入冷空气的对流系统。该系统还可以利用自然发生的对流过程来排出热空气，从而产生相对真空以吸入冷空气(并且可以最佳地使用用于处置暖空气的可调节风扇)。因此，实施例可以包括密封的暖低压区域和冷压区域。

一些实施例可以自动利用对流来进行冷却。一些实施例被设计成允许多级冷却。一些实施例利用压力来排出热空气和吸入冷空气。许多附加的实施例也是可能的。

当结合以下描述和附图考虑时，将更好地认识和理解本公开的这些和其它方面。但是，应当理解的是，虽然以下描述指示本公开的各种实施例及其许多具体细节，但其作为说明而非限制的方式给出。在不脱离本公开的精神的情况下，可以在本公开的范围内进行许多替换、修改、添加和/或重新布置，并且本公开包括所有这样的替换、修改、添加和/或重新布置。

附图说明

本说明书的附图形成说明书的一部分，提供附图以绘出本公开的某些方面。应当注意的是，附图中所示的特征不必然按比例绘制。通过参考结合附图的以下描述可以获得对本公开及其优点的更完整的理解，其中附图中相似的标号指示相似的特征。

图1绘出了图示根据一些实施例的被配置用于数据中心并具有冷却单元的示例性数据中心热量去除系统的示意图。

图2是实现本文公开的示例性数据中心热量去除系统的数据中心的示例性服务器箱的透视图。

图3是根据一些实施例的冷却单元的示例性布置的框图。

图4-7是根据一些实施例的示例性冷却单元的视图。

图8是图示根据一些实施例的被配置为在数据中心中维持期望温度的示例性数据中心热量去除系统的框图。

图9是根据一些实施例的示例性数据中心热量去除系统的逻辑控制图。

具体实施方式

以下是对其中根据一些实施例可以实现热量去除系统的一个示例性数据中心环境的描述。图1绘出了示意性地图示根据一些实施例的数据中心热量去除系统的布局的示意图。在图1的示例中，用于数据中心100的数据中心热量去除系统包括冷却单元102。如将在下面更详细描述的，冷却单元102可以包括壳体、被配置用于从数据中心外部吸入空气的一个或多个风扇或类似设备、用于冷却空气的一个或多个喷雾器以及用于进一步降低空气温度的一个或多个冷却器单元。

数据中心100可以包括一个或多个服务器箱106a和106b。服务器箱106a和106b可以被实施为具有壁107、门116a、116b、116c、116d和天花板(未示出)的自包含的房间或壳体。服务器箱106a和106b被配置为分别容纳服务器108a、108b以及108c和108d的一个或多个组。服务器组108a、108b以及108c和108d可以包括安装在彼此上方的服务器的机架。注意，虽然图示了两个服务器箱，但是在实践中，数据中心可以采用多得多的服务器箱。因此，各图仅仅作为示例。

服务器箱106a和106b包括用于经由一个或多个“冷通道”115从冷却单元102吸入冷空气的开口112。在其中数据中心包括许多服务器箱的示例中，可以在其它服务器箱之间形成附加的冷通道。服务器箱106a和106b还可以被配置为使得服务器108a和108b的组(以及类似地，服务器组108c和108d)分别由“热通道”110a和110b隔开。在操作中，冷空气从(一个或多个)冷通道115吸入，并流过服务器组108a和108b(以及类似地，流过服务器组108c和108d)，其中空气被服务器加热。然后，隔离在热通道110a和110b中的经加热的空气通过相应的箱106a和106b的天花板中的通风口117a和117b被吸上来并吸出。从热通道110a和110b逸出的经加热的空气将在热通道110a和110b中产生较低的压力，从而导致冷空气从(一个或多个)冷通道115被吸入。空气循环可以通过改变允许通过供给侧或通过排气侧或两者的空气体积来控制(下面详细描述)。

因此，由服务器组108a、108b以及108c和108d加热的空气将经由自然对流上升到箱106a和106b的顶部，并通过通风口117a和117b被放出。一些实施例提供用于热空气流动的密封罩(参见例如图2所示的罩211)。在一些实施例中，可以在通风口117a和117b中或与通风口117a和117b结合提供附加的风扇，以帮助吸出经加热的空气和/或维持期望的压力差。

如图1中的示例性流线所示(由线114a和114b表示)，空气从冷却单元102流到一个或多个冷通道115中，经由开口112从一个或多个冷通道115中被吸入到服务器箱106a和106b中。在服务器箱106a和106b内部，服务器的内部风扇(未示出)可以将空气吸过服务器并且吸出到热通道110a和110b中。经加热的空气通过通风口117a和117b从热通道110a和110b放出。

在一些实施例中，通风口117a和117b可以设置有风扇或者有风扇的帮助，风扇将空气向上吸入通风口中。在一些实施例中，风扇被耦接到一个或多个压力传感器或由一个或多个压力传感器控制，压力传感器可以用于确保热通道110a和110b中的压力低于冷通道115中的压力。例如，如果检测到热通道110a或110b中的压力与冷通道115中的压力相同或更高，则相应的风扇可以以更高的速度操作，以将更多的空气向上吸入到热通道110a和110b中以便通过通风口117a和117b放出。这确保了可以维持或以其它方式控制期望的压力差和/或期望的气流速率。

图2是图示容纳多个服务器组(未示出)的数据中心的示例性服务器箱的透视图。为了清楚起见，仅示出一个服务器箱。图2的数据中心可以是图1所示的数据中心100的实施例。在该示例中，服务器箱206a和相邻的服务器箱(未示出)由冷通道215隔开。服务器箱206a的侧部包括用于将冷空气引入到服务器箱206a中的筛孔212。如图所示，服务器箱206a包括限定到服务器箱206a内的热通道(未示出)的开口的访问门216a。在所示的示例中，服务器箱热通道(在服务器箱206a内部)经由壳体或罩211从服务器箱206a的天花板延伸到数据中心的天花板。用冷空气对冷通道215增压，然后该冷空气通过服务器箱206a的机架被吸入，如箭头214所示。然后空气经由封闭或密封的罩211被吸出服务器箱206a的顶部。

如以上关于图1所述，数据中心热量去除系统可以包括一个或多个冷却单元，诸如冷却单元102。图3是根据一些实施例的可以在数据中心中使用的冷却单元300的一个示例性布置的框图。冷却单元300可以包括用于容纳下面描述的冷却单元的各种组件的结构或壳体。在一个示例中，壳体可以包括根据一个非限制性示例的大约20英尺长、7'10”高和7'8”宽的运输容器壳体。也可以使用其它类型和尺寸。

在图3所示的示例性冷却单元300中，空气流过冷却单元300的方向由冷却单元300的每个端部处的箭头示出。环境空气在第一端301处进入冷却单元300(如箭头303所示)，并在第二端305处退出进入到数据中心中(如箭头307所示)。在图3所示的示例中，冷却单元300包括第一风扇单元314、第一过滤器312、第二风扇单元310、喷雾器308、冷却器单元306、第三风扇单元304和第二喷雾器302。在一些实施例中，组件中的每一个可以被配置为延伸穿过容器的截面。此外，在一些实施例中，可能不需要组件中的一个或多个。例如，在一些实施例中，本文公开的数据中心热量去除系统(例如，图1所示的数据中心100)可能不需要冷却器单元306，其中被配置有数据中心热量去除系统的数据中心外部的空气通常处于可能不需要人为冷却的足够冷的温度(例如，取决于数据中心所位于处的气候、位置和/或高度)。此外，在一些实施例中，空气的湿度可能使得只需要一个喷雾器。

在一些实施例中，可以基于气流要求来按需要选择冷却单元300中的风扇单元的数量和配置。在一些实施例中，风扇单元314、310和304每个可以包括能够移动大约72,000CFM空气的四个44”鼓风扇。对风扇单元的控制在下面详细描述。在一些实施例中，过滤器单元312可以被实现为四级海帕(Hepa)过滤器。

在一些实施例中，冷却器单元306可以被配置为在冷却单元300的两侧包括冷却器，其中线圈从侧部以45度延伸以彼此相遇。在一些实施例中，线圈单元可以铰接，使得当不在使用中时，其可以用马达摆动到冷却单元的侧部。

在数据中心热量去除系统的一些实施例中，可以在数据中心中放置各种类型的传感器以感测数据中心中的各种状况。在一些实施例中，感测到的状况被存储在数据库中，并且被控制系统使用，以控制冷却单元的组件和相关联的风扇、通风口等的操作(下面所述)。控制系统可以与冷却单元300或数据中心本身或两者相关联。传感器可以包括温度传感器、湿度传感器、气流传感器、压力传感器和/或其它类型的环境传感器。在一些实施例中，每个冷却单元300可以在78度或78度下向数据中心提供达60,000CFM的空气。在其它实施例中，每个冷却单元300可以按需要提供较多或较少的容量。

当冷却单元300对数据中心加压时，数据中心的可变速吊顶风扇(例如，用于图1的通风口117a和117b或图2的罩211)可以被调节，以将热通道中的压力保持为低于系统的冷却侧。当温度低于阈值(例如65度)时，风扇中的一个可以被减速或关闭以降低压力，并且吊扇将减速以减少被释放的空气量。

图4-7是根据一些实施例的示例性冷却单元的视图。其它配置和布局也是可能的。在图4-7中，壳体壁被隐藏，以显示壳体内部的冷却单元组件。图4是冷却单元的等距视图。图5是图4所示的冷却单元的俯视图。图6是图4所示的冷却单元的侧视图。图7是图4所示的冷却单元的端部视图。

如上所述，在一些实施例中，可以使用标准运输容器容纳冷却单元。典型的运输容器由在一端处具有门的钢盒组成。虽然标准运输容器作为冷却单元壳体能很好地工作，但是也可以使用定制的壳体。在一个示例中，使用标准的20英尺冷冻运输容器。在该示例中，在容器的一端处形成进气区域(如下所述)。

如图4-7所示，冷却单元400包括在一端处具有门412的壳体410。在冷却单元400的使用期间，门412被打开或完全去除。在图4-6中，空气流过冷却单元400的方向是从右到左。

在冷却单元400的右端处是在壳体410中形成开口以允许空气从外部被吸入到冷却单元400中的多个通风口414。在图4所示的示例中，通风口414在壳体410的端部上和三侧上形成。通风口414的下游是一个或多个风扇416。在图4-7所示的示例中，四个风扇布置成基本上覆盖壳体410的横截面。可以使用较多或较少的风扇。如下面更详细描述的，风扇416可以是单一速度或可变速度，并且可以被一起控制或独立控制。风扇416将空气经由通风口414吸入到冷却单元400中，并迫使空气通过(一个或多个)过滤器418。在一个示例中，风扇416是42英寸的鼓风扇，每个鼓风扇能够移动18,200立方英尺/分钟(CFM)的空气。在图4-7的示例中，四个风扇放置在进气侧。在其它示例(例如，图3)中，在壳体410的排放端上放置另外四个风扇。在一个示例中，过滤器是与两侧成45度角的3级堆过滤器，以提供更多的表面积。

过滤器418的下游是喷雾器420。在所示的示例中，喷雾器420在壳体410的顶部附近包括指向下方的一系列喷雾器喷嘴。当喷雾器420被激活时，随着空气流过冷却单元400，向下喷射细小的水雾422。依赖于温度和相对湿度，喷雾器420可以将空气的温度降低大约10度。

冷却器420的下游是喷雾器冷却元件424。为了清楚起见，喷雾器冷却元件424在图4中未示出，但是在图5-6中示出。喷雾器冷却元件424由金属材料制成，并且通过提供用于雾冷凝的表面来帮助更进一步冷却空气。当空气流过喷雾器冷却元件424时，空气不仅通过蒸发雾而冷却，而且还通过经过喷雾器冷却元件424而冷却。喷雾器冷却元件424可以是允许空气流过同时提供用于雾冷凝的金属表面的任何构造。喷雾器冷却元件424的示例可以包括线圈、金属格栅或网格等，如本领域技术人员将理解的。

喷雾器420和喷雾器冷却元件424的下游是安装在壳体410的相对的壁上的一对冷却器426。冷却器426可以是配置为冷却空气的常规的现成(off-the-shelf)空调或冷冻单元。如果需要进一步冷却空气，可以打开冷却器426中的一个或多个。图5-6还示出了冷冻元件，诸如放置在冷却器426之间的壳体410内的冷冻线圈428。冷冻元件428是从冷却器426延伸到冷却器单元400中的管道的延伸部分，以改善与空气的热传递。在一个示例中，冷冻元件428被配置为从壳体410的侧部以45度角延伸出。在一个示例中，冷冻元件428是可移动的，以在不使用时自动摆回靠在壳体410的内壁上。

注意，冷却单元的配置可以按需要采取许多配置。例如，图3所示的冷却单元300具有三组风扇和两组喷雾器。依赖于各种因素，诸如当地气候、数据中心大小、成本限制等，可以以平衡期望性能和成本的方式配置冷却单元。

如上所述，可以通过感测数据中心中的各种状况并相应地控制系统的各种组件来控制和维持数据中心的温度。图8是图示被配置为以最高能效的方式维持期望的数据中心温度的系统800的框图。系统800具有能够与系统800的各种组件接合并控制系统800的各种组件的控制器810。控制器810可以由与系统800的组件接合的单个设备构成，或者可以包括一起工作的多个设备。例如，数据中心可以具有单独的风扇控制器、冷却器控制器等。在一个示例中，基于web的应用在服务器812上运行并且控制控制器810的操作。可以由技术人员使用一个或多个客户端设备814以经由基于web的应用来配置和监测控制器。

系统800使用多个传感器816来感测数据中心中的各种状况。传感器可以包括温度传感器、湿度传感器、气流传感器和/或压力传感器以及任何其它期望的传感器。温度传感器可以感测热通道、冷通道、服务器箱、冷却单元、排放口、各个服务器等中的温度。也可以在室外或在冷却单元的进气部分处感测环境温度。类似地，湿度传感器也可以按需要感测数据中心中任何地方的湿度。压力传感器感测数据中心中各处的气压。通过监测整个数据中心的气压，可以维持通过系统的期望气流。在一个示例中，在冷通道、热通道和排放口中感测气压。系统800还可以使用期望的任何其它类型的传感器。

系统800控制系统的风扇818的操作以在整个系统中维持期望的气流。例如，数据中心可以在冷却单元中具有风扇(例如，图4中的风扇416)以及在排放口(例如，图1中的通风口117a和117b)中具有风扇。当使用变速风扇时，控制器810控制风扇是打开还是关闭并且控制其速度。控制器810能够确定如何最高效地使用风扇来维持期望的气流并且因而维持期望的温度。例如，如果需要给定量的气流来维持目标温度，则控制器可以选择性地激活各个风扇，并以期望的(一个或多个)速度控制它们，以使用尽可能少的电来实现期望的气流。

如果系统配备有可关闭的通风口，则系统800还可以控制系统中的通风口820的打开和关闭。例如，冷却单元的进气口可以包括可以由控制器810打开和关闭的百叶窗。类似地，排放口可以由控制器810打开和关闭。通风口820不仅可以被打开和关闭，而且还可以被打开期望的量，以进一步控制通过通风口820的气流的量。

系统800还控制系统的喷雾器822(例如，图4中的喷雾器420)的操作，以降低系统中的空气温度。如上所述，在合适的条件下激活喷雾器822可以将空气温度降低大约10度。喷雾器822在低湿度条件下具有最好的效果。通过获知空气的湿度，控制器810可以确定何时激活喷雾器822将具有有益的效果。

系统800还控制系统的冷却器单元824(例如，图4中的冷却器426)的操作以降低空气温度。通过激活冷却器单元824，可以显著降低空气温度以帮助实现期望的空气温度。

控制器810还可以按需要控制各种其它组件。此外，控制器810和基于web的应用可以监测、记录和报告系统800的操作的各方面。系统800可以或者经由客户端设备包括或者经由独立的指示器和设备包括监测器、视觉指示器、警报器等，以允许用户或技术人员监测系统800的操作。

控制系统800以尽可能最高效的方式在服务器箱中实现期望的目标温度。电力使用是决定冷却数据中心的成本的主要因素。有助于降低空气温度的系统800的各种组件每个都使用不同量的电。因此，控制器810被配置为通过以最小化电力使用的方式控制系统组件来实现和维持目标温度。

控制器的目标是使用尽可能少的电量来维持期望的目标温度。当冷却器单元可能使用显著多于风扇和喷雾器的电力时，控制器将尝试在不使用冷却器单元或者至少使冷却器单元的使用最小化的情况下维持期望的目标温度。类似地，控制器将选择性地激活和控制风扇的速度以使用最少量的电力来实现期望的气流。

在一个示例中，控制器810使用算法来控制系统。在可能时，算法可以在不使用冷却器单元824的情况下维持期望的目标温度。例如，在合适的条件下，可以通过单独控制风扇818的激活和速度来维持期望的目标温度。在合适的条件(例如，相对低的湿度水平)下，喷雾器822可以与风扇一起使用。喷雾器822的使用可以允许风扇使用减少，从而进一步降低电力使用。

经由传感器的控制算法获知系统中的状况(例如，温度、湿度、气压差)，并且可以相应地控制系统。例如，假设需要X度的温度降。已知外部环境空气温度、系统中的各种温度和系统中的相对气压，控制器可以确定需要Y立方英尺的气流以达到期望的目标温度。然后控制器选择性地激活和控制系统中的风扇的速度，以实现所确定的气流速率。控制器还考虑喷雾器的激活将如何影响空气温度，以及因而如何影响期望的气流速率。当感测到的状况指示使用喷雾器将是有益的时，喷雾器将被激活。因此，控制器可以以尽可能高效的方式使用风扇和喷雾器的组合来维持期望的目标温度，优选地不依赖于冷却器单元。如果外部环境温度足够高(在一个示例中，可能为78度)，则期望的目标温度可能不能仅用风扇和喷雾器实现。在这种情况下，控制器将打开冷却器单元中的一个或多个，以使空气温度降至期望的目标水平。

图9是图示基于感测到的状况来控制冷却单元中的风扇(例如，图4中的风扇416)的示例的逻辑控制图。在图9所示的示例中，控制器基于冷却单元的进气处的空气的温度来控制通过系统的气流量。通常，较冷的空气需要较少的气流来冷却数据中心，而较暖的空气需要较多的气流来冷却数据中心。

如图9所示，控制器从一个或多个温度传感器获得温度读数。(一个或多个)温度传感器可以位于冷却单元的进气处、冷却单元的外部或任何其它合适的位置处。在这个示例中，如果传感器报告大约50华氏度的空气温度，则控制器向冷却单元风扇发送以50CFM/kW运行的数字信号。如图9中的气流速率值所指示的，期望的流动速率也依赖于数据中心中所消耗的电力量(在该示例中为50CFM/kW)。换言之，当数据中心消耗较多的电力时，生成较多的热量，并且因此需要较多的气流。可以通过选择性地激活风扇以及设置所激活的风扇的速度来实现期望的流动速率。在一些示例中，还可以通过控制排风扇对气流速率进行微调。如果传感器报告大约70华氏度的空气温度，则控制器向冷却单元风扇发送以126CFM/kW运行的数字信号。如果传感器报告大约90华氏度的空气温度，则控制器向冷却单元风扇发送以225CFM/kW运行的数字信号。

如本领域技术人员将理解的，可以以类似的方式基于任何期望的感测状况控制系统的其它组件(例如，喷雾器、冷却器等)。还要注意，系统的不同组件的激活可能彼此影响。例如，如果喷雾器被激活，那么与没有喷雾器的期望气流速率相比，可能期望较低的气流速率。

注意，重要的是不仅将数据中心的温度降低到期望水平，而且不让温度降低到远低于期望水平。一些服务器装备的可靠性依赖于相对恒定的温度。因此，在一些情况下(例如，冬季月份)，外部环境空气将足够冷，使得控制器将限制气流以保持空气温度达到期望的目标值。

上述系统可以被内置到新的数据中心中或者被改造到现有的数据中心中。在系统被改造到现有数据中心中的示例中，一个或多个冷却单元中的每个可以安装在数据中心壁中形成的开口中，如图1所示。在每个热通道中，创建了排气口/罩(例如，图1中的通风口117a和117b)，以将热空气从数据中心吸出。还可以安装控制器和各种传感器(例如，温度、湿度和/或压力等)，以监测和控制系统的操作。

参考本文所示的示例性的并且因此非限制性的实施例更充分地解释了本公开的这些和其它方面及其各种特征和有利的细节。但是，应当理解的是，详细描述和具体示例虽然指示优选的实施例，但是仅作为说明而不是作为限制给出。可能省略了对已知编程技术、计算机软件、硬件、操作平台和协议的描述，以便不会不必要地用细节使本公开模糊。根据本公开，以本发明性概念为基础的精神和/或范围内的各种替代、修改、添加和/或重新布置对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

本文描述的一些实施例可以以软件或硬件或两者的组合中的控制逻辑的形式来实现。控制逻辑可以存储在诸如计算机可读介质的信息存储介质中，作为适于引导信息处理设备执行在各种实施例中公开的一组步骤的多条指令。基于本文提供的公开和教导，本领域普通技术人员将理解实现本发明的其它方式和/或方法。

用软件程序或代码实现本文描述的步骤、操作、方法、例程或其部分也在本发明的精神和范围内，其中这样的软件程序或代码可以存储在计算机可读介质中并且可以由处理器操作以允许计算机执行本文描述的任何步骤、操作、方法、例程或其部分。本发明可以通过在一个或多个控制系统中使用软件程序或代码来实现，也可以使用专用集成电路、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、光学、化学、生物学、量子或纳米工程系统、组件和机构、包括温度、湿度和/或压力传感器的各种类型的传感器来实现。本发明的功能可以通过包括分布式或联网系统、硬件组件和/或电路的各种手段来实现。在另一个示例中，数据的通信或转移(或以其它方式从一处移动到另一处)可以是有线的、无线的或通过任何其它手段。

“计算机可读介质”可以是可包含、存储、传送、传播或传输程序以供指令执行系统、装置、系统或设备使用或与之结合使用的任何介质。计算机可读介质可以是(作为示例而非限制)电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置、系统、设备、传播介质或计算机存储器。这样的计算机可读介质将是机器可读的，并且包括可以是人类可读的(例如，源代码)或机器可读(例如，目标代码)的软件程序或代码。非暂时性计算机可读介质的示例可以包括随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器、数据盒、磁带、软盘、闪存存储器驱动器、光学数据存储设备、压缩盘只读存储器以及其它适当的计算机存储器和数据存储设备。在说明性实施例中，软件组件中的一些或全部可以驻留在单个服务器计算机上或者单独的服务器计算机的任何组合上。如本领域技术人员可以理解的，实现本文公开的实施例的计算机程序产品可以包括一个或多个非暂时性计算机可读介质，其存储可由计算环境中的一个或多个处理器解释的计算机指令。

“处理器”包括处理数据、信号或其它信息的任何硬件系统、机构或组件。处理器可以包括具有中央处理单元、多个处理单元、用于实现功能的专用电路系统或其它系统的系统。处理不需要限于地理位置，或者具有时间上的限制。例如，处理器可以“实时”、“离线”、以“批处理模式”等执行其功能。可以在不同时间和不同地点通过不同的(或相同的)处理系统执行处理的各部分。

本领域技术人员将理解，合适的控制系统可以包括中央处理单元(“CPU”)、至少一个只读存储器(“ROM”)、至少一个随机存取存储器(“RAM”)、至少一个硬盘驱动器(“HD”)和一个或多个输入/输出(“I/O”)设备。I/O设备可以包括键盘、监测器、打印机、电子指点设备(例如，鼠标、轨迹球、触控笔、触摸板等)等。在本发明的实施例中，控制系统可以经由网络连接访问至少一个数据库。

ROM、RAM和HD是用于存储可由CPU执行的或能够被编译或解释为可由CPU执行的计算机可执行指令的计算机存储器。合适的计算机可执行指令可以驻留在计算机可读介质(例如，ROM、RAM和/或HD)、硬件电路系统等或其任何组合上。在本公开内，术语“计算机可读介质”不限于ROM、RAM和HD，并且可以包括可由处理器读取的任何类型的数据存储介质。计算机可读存储介质的示例可以包括但不限于易失性和非易失性计算机存储器以及存储设备，诸如随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器、数据盒、直接存取存储设备阵列、磁带、软盘、闪存驱动器、光学数据存储设备、压缩盘只读存储器以及其它适当的计算机存储器和数据存储设备。因此，计算机可读介质可以指数据盒、数据备份磁带、软盘、闪存驱动器、光学数据存储驱动器、CD-ROM、ROM、RAM、HD等。

如本文所使用的，术语“包含”、“包括”、“包括有”、“具备”、“具有”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性包含。例如，包含元件列表的处理、产品、物品或装置不一定仅限于这些元件，而是可以包括未明确列出的或者这些处理、产品、物品或装置固有的其它元件。

此外，除非另有指示，否则本文所使用的术语“或”通常旨在意味着“和/或”。例如，以下中的任何一种都满足条件A或B：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)并且B为真(或存在)，以及A和B两者都为真(或存在)。如本文(包括附录)所使用的，由“一个”或“一”(以及当先前的基础是“一个”或“一”时的“该”)引领的术语包括该术语的单数和复数形式两者，除非另有指示(即，引用“一个”或“一”清楚地仅指示单数或仅复数)。此外，如本文的描述和附录中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。

此外，本文给出的任何示例或图示不应当被视为以任何方式作为对它们所使用的任何一个或多个术语的限制、限定或表示定义。相反地，这些示例或图示要被视为相对于一个特定实施例进行描述并且仅作为说明。本领域普通技术人员将理解，使用任何一个或多个术语的这些示例或说明涵盖了其它实施例以及其实现和改编，其可以或可以没有在说明书中一起或在其它地方给出，并且所有这些实施例旨在包括在该一个或多个术语的范围内。指定这种非限制性示例和说明的语言包括但不限于：“例如”、“诸如”、“比如”、“在一种实施例中”等。

本发明领域技术人员将认识到，除了上述具体示例之外，所公开的实施例还涉及各种各样的领域。例如，虽然以上示例在数据中心的上下文中进行描述，但是本文公开的一些实施例可以被改编或以其它方式实现以在其它类型的环境、情景等中工作。在该上下文中，说明书和附图要被视为是说明性而不是限制性意义上的，并且所有这些修改旨在包括在本公开的范围内。因此，本公开的范围应当由以下权利要求及其合法等同物来确定。

Claims (19)

1.一种用于在数据中心环境中去除热量和冷却空气的系统，所述系统包括：

壳体，具有进气端和排气端；

放置在所述壳体内的一个或多个风扇，用于引导空气从所述进气端通过所述壳体流到所述排气端；

喷雾器，具有用于喷射雾以冷却所述壳体中的空气的喷嘴；

至少一个喷雾器冷却元件，放置在所述喷雾器的下游并且被结构化以允许空气流过，所述至少一个喷雾器冷却元件具有被配置为用于雾冷凝的金属表面，雾冷凝进一步冷却所述壳体中的空气；

至少一个冷却器单元，放置在所述至少一个喷雾器冷却元件的下游，用于进一步冷却流过所述至少一个喷雾器冷却元件的空气；以及

至少一个冷冻元件，从所述至少一个冷却器单元延伸并且放置在所述壳体内接近所述排气端。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述壳体包括运输容器。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个喷雾器冷却元件包括金属线圈。

4.如权利要求1所述的系统，还包括实现控制算法的控制器，所述控制算法用于管理和控制所述一个或多个风扇、所述喷雾器、所述至少一个喷雾器冷却元件和所述至少一个冷却器单元的操作。

5.如权利要求4所述的系统，还包括多个传感器，所述多个传感器通信地连接到所述控制器，用于感测所述数据中心环境中的环境状况，并向所述控制器提供反映感测到的所述数据中心环境中的环境状况的读数。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述控制器基于感测到的所述数据中心环境中的环境状况来管理和控制所述操作。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个风扇包括至少一个变速风扇。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述数据中心环境包括具有至少一个服务器箱和冷通道的数据中心，所述至少一个服务器箱具有朝向所述冷通道的筛孔、至少一个服务器组以及热通道，其中所述热通道中的空气由所述至少一个服务器箱内部的所述至少一个服务器组加热，其中来自所述壳体的所述排气端的空气被引导到所述数据中心的所述冷通道，其中所述系统还包括封闭在所述至少一个服务器箱中的至少一个通风口，用于排放所述热通道中的空气，所述排放使冷空气从所述冷通道中被吸入，流过所述筛孔和所述至少一个服务器组，并且进入到所述至少一个服务器箱内部的所述热通道中。

9.一种用于在数据中心环境中去除热量和冷却空气的方法，所述方法包括：

提供冷却单元，所述冷却单元包括：

壳体，具有进气端和排气端；

放置在所述壳体内的一个或多个风扇，用于引导空气从所述进气端通过所述壳体流到所述排气端；

喷雾器，具有用于喷射雾以冷却所述壳体中的空气的喷嘴；

至少一个喷雾器冷却元件，放置在所述喷雾器的下游并且被结构化以允许空气流过，所述至少一个喷雾器冷却元件具有被配置为用于雾冷凝的金属表面，雾冷凝进一步冷却所述壳体中的空气；

至少一个冷却器单元，放置在所述至少一个喷雾器冷却元件的下游，用于进一步冷却流过所述至少一个喷雾器冷却元件的空气；以及

至少一个冷冻元件，从所述至少一个冷却器单元延伸并且放置在所述壳体内接近所述排气端；

经由通信地连接到控制器的多个传感器感测所述数据中心环境中的多个位置处的环境状况，包括温度、气压和湿度；以及

由所述控制器基于感测到的环境状况控制所述一个或多个风扇、所述喷雾器、所述至少一个喷雾器冷却元件和所述至少一个冷却器单元的操作，所述环境状况包括所述数据中心环境中的所述多个位置处的温度、气压和湿度。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述控制包括：

由所述控制器确定期望的气流速率；以及

基于所确定的期望的气流速率，选择性地激活所述一个或多个风扇并为所激活的风扇中的每一个风扇设定速度。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述控制包括：

当感测到的温度和感测到的湿度向所述控制器指示所述喷雾器对于降低空气温度有效时，由所述控制器激活所述喷雾器。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述控制包括：

感测所述壳体的所述进气端处的温度；以及

如果感测到的所述壳体的所述进气端处的温度在阈值以上，则由所述控制器激活所述至少一个冷却器单元。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述控制包括：

由所述控制器确定期望的气流速率；

感测数据中心排气位置处的气压；

感测数据中心进气位置处的气压；以及

选择性地激活一个或多个变速风扇，并且基于感测到的所述数据中心排气位置和所述数据中心进气位置处的气压来为每个激活的变速风扇设置速度。

14.一种用于改造用于在数据中心环境中去除热量和冷却空气的系统的方法，所述方法包括：

提供冷却单元，所述冷却单元包括：

壳体，具有进气端和排气端；

放置在所述壳体内的一个或多个风扇，用于引导空气从所述进气端通过所述壳体流到所述排气端；

喷雾器，具有用于喷射雾以冷却所述壳体中的空气的喷嘴；

至少一个喷雾器冷却元件，放置在所述喷雾器的下游并且被结构化以允许空气流过，所述至少一个喷雾器冷却元件具有被配置为用于雾冷凝的金属表面，雾冷凝进一步冷却所述壳体中的空气；

至少一个冷却器单元，放置在所述至少一个喷雾器冷却元件的下游，用于进一步冷却流过所述至少一个喷雾器冷却元件的空气；以及

至少一个冷冻元件，从所述至少一个冷却器单元延伸并且放置在所述壳体内接近所述排气端；

将多个传感器放置在所述数据中心环境中；

将所述多个传感器通信地连接到控制器，所述控制器实现用于控制所述一个或多个风扇、所述喷雾器、所述至少一个喷雾器冷却元件和所述至少一个冷却器单元的控制算法；

将所述冷却单元放置在所述数据中心环境中，其中所述冷却单元的所述壳体的所述进气端暴露在所述数据中心环境的外部；

将所述冷却单元的所述壳体的所述排气端放置在所述数据中心环境内部并与接近至少一个服务器箱的冷通道连通；

经由通信地连接到所述控制器的所述多个传感器来感测所述数据中心环境中的环境状况；以及

基于感测到的所述数据中心环境中的环境状况，由所述控制器控制所述一个或多个风扇、所述喷雾器、所述至少一个喷雾器冷却元件和所述至少一个冷却器单元的操作。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述至少一个服务器箱包括朝向所述冷通道的筛孔、至少一个服务器组和热通道，其中所述热通道中的空气由所述至少一个服务器箱内部的所述至少一个服务器组加热，其中排放所述热通道中的空气使冷空气从所述冷通道中被吸入，流过所述筛孔和所述至少一个服务器组，并且进入到所述至少一个服务器箱内部的所述热通道中。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：

为所述至少一个服务器箱设置封闭或密封的排气罩，所述封闭或密封的排气罩被结构化为用于引导空气从所述至少一个服务器箱内部的所述热通道排放。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述控制器被配置为基于感测到的所述数据中心环境中的环境状况来选择性地激活一个或多个变速风扇并为每个激活的变速风扇设置速度。

18.如权利要求14所述的方法，其中所述控制器被配置为基于感测到的所述数据中心环境中的环境状况来选择性地激活所述喷雾器。

19.如权利要求14所述的方法，其中所述控制器被配置为基于感测到的所述数据中心环境中的环境状况来选择性地激活所述至少一个冷却器单元。