CN112772008A - 天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法 - Google Patents

天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112772008A
CN112772008A CN201980047700.7A CN201980047700A CN112772008A CN 112772008 A CN112772008 A CN 112772008A CN 201980047700 A CN201980047700 A CN 201980047700A CN 112772008 A CN112772008 A CN 112772008A
Authority
CN
China
Prior art keywords
airflow
containment
damper
setting
instructions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980047700.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112772008B (zh
Inventor
詹姆斯·威廉·万格达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric IT Corp
Original Assignee
Schneider Electric IT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric IT Corp filed Critical Schneider Electric IT Corp
Publication of CN112772008A publication Critical patent/CN112772008A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112772008B publication Critical patent/CN112772008B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
    • H05K7/20745—Forced ventilation of a gaseous coolant within rooms for removing heat from cabinets, e.g. by air conditioning device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/16—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of parallelly-movable plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/041—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means
    • G06F1/206—Cooling means comprising thermal management
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20145—Means for directing air flow, e.g. ducts, deflectors, plenum or guides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20209—Thermal management, e.g. fan control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/1473—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with cams or levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
    • F24F2140/10—Pressure
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2614—HVAC, heating, ventillation, climate control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

一态样涉及一种用于控制设施中气流的系统，所述设施具有天花板引导管道气流遏制系统，所述气流遏制系统具有用于控制气流的第一阻尼器系统。所述系统包括输入，用以接收与所述设施中的气流有关的参数，所述参数包含用于所述设施中的装置的至少一气流阻力值；输出，用以提供输出数据，所述输出数据包含在所述设施中的一个或多个可控装置的至少一设置；及一个或多个处理器，配置为接收与气流有关的所述多个参数，确定与所述气流遏制系统相关联的多个气流值，并基于所述多个气流值，为所述一个或多个可控装置产生所述至少一设置，所述至少一设置包含用于所述第一阻尼器系统的至少一设置。

Description

天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法
交叉引用相关申请
本申请主张于2018年7月17日提交的美国临时申请第62/699,237号的优先权，其标题为“平衡天花板热管道遏制系统中的气流的方法”，以及要求于2018年12月14日提交的美国临时申请第62/779,961号的优先权，其标题为“平衡天花板热管道遏制系统中的气流的方法”，在此通过引用将全部内容并入本文。
技术领域
根据本发明公开的至少一实施例，总体上涉及用于空气遏制管理及设计的系统以及方法，并且更具体地涉及用于管理与用于数据中心的空气遏制系统有关的冷却设备的功耗的系统以及方法。
背景技术
用于计算机、通信和其他电子设备的集中式数据中心，包含多个机架，这些机架需要电源、冷却装置以及与外部通信设施的连接。数据中心仍然是美国最大和增长最快的电力消耗者之一。例如，预计到2020年，数据中心每年的耗电量约为1400亿千瓦时(kWh)。此外，数据中心设计的当前趋势是增加功率密度，为每个机架的计算机设备提供更多功率。计算机设备密度的增加，对服务于这些设施的冷却和电力系统添加了压力。
随着计算机设备消耗电能，电能通常会转化为热量。由结果可知，设备的冷却要求通常随着功耗而增加。一般的数据中心在高架地板下或头顶空间使用空气通风室，以通过数据中心分配冷却空气。一个或多个计算机室空调(computer room air conditioners,CRAC)或计算机室空气处理机(computer room air handlers,CRAH)通常沿着数据室中现有设备的外围或串联分布。穿孔砖可以放置在要冷却的设备机架的前面、上方或下方，以使冷却空气从地板下方、天花板或邻近处对机架内的设备进行冷却。此外，一些数据中心利用设备机架之间的遏制热管道，将热管道中的空气通过天花板管道输送回CRAH。
发明内容
本发明提供在天花板引导的遏制系统中平衡气流的系统和方法。一种在天花板引导热管道遏制系统中平衡气流的方法，可以包括：从包含在一个或多个热管道结构中的一个或多个压力传感器接收多个差压测量值；确定哪些热管道结构已达到一压力阈值，并基于确定的阈值空气压力来调整与热管道结构相关的冷却室空气处理机(computer roomair handlers,CRAH)，确定由CRAH调节导致的在相关的热管道结构上的压力变化，并基于确定的压力变化来调节与一个或多个热管道结构相关的阻尼器。
一个态样涉及一种用于控制一设施中的气流的系统，所述系统具有天花板引导管道的气流遏制系统，所述系统具有用于控制气流的第一阻尼器系统。所述系统包括：一输入，用以接收与所述设施中的气流有关的多个参数，其中所述多个参数包含用于所述设施中的一装置的至少一气流阻力值；一输出，用以提供输出数据，所述输出数据包含在所述设施中的一个或多个可控装置的至少一设置；及一个或多个处理器，配置为接收与气流有关的所述多个参数，确定与所述气流遏制系统相关联的多个气流值，并基于所述多个气流值，为所述一个或多个可控装置产生所述至少一设置，所述至少一设置包含用于所述第一阻尼器系统的至少一设置。
在所述系统中，所述天花板引导管道的气流遏制系统可以包括二遏制舱，所述二遏制舱包含一第一遏制舱及一第二遏制舱，所述第一遏制舱具有所述第一阻尼器系统，所述第二遏制舱具有一第二阻尼器系统，其中所述一个或多个处理器配置用于为所述第二阻尼器系统产生至少一设置。所述设施包含至少一冷却装置，其中所述一个或多个处理器还配置为基于所述多个气流值产生用于所述冷却装置的至少一设置。所述至少一冷却装置包含一风扇，而且所述一个或多个处理器配置为产生用于所述风扇的一风扇速度设置。所述第一遏制舱包含一第一压力传感器，所述第二遏制舱包含一第二压力传感器，其中所述输入配置为接收来自所述第一传感器的一第一测量压力值以及来自所述第二传感器的一第二测量压力值，并且基于所述第一测量传感值及所述第二测量传感值产生用于所述第一阻尼器系统的所述至少一设置以及用于所述第二阻尼器系统的所述至少一设置。所述一个或多个处理器配置为使用数据中心的一模型来确定与所述第一遏制舱相关联的一第一模型压力值以及与所述第二遏制舱相关联的一第二模型压力值，并且将所述第一模型压力值及所述第二模型压力值与所述第一测量压力值及所述第二测量压力值进行比较，以获得一比较结果。所述系统还包含一用户界面，所述用户界面包含至少一控件，所述至少一控件配置为从一用户接收输入，以调整至少一模型的多个参数。所述一个或多个处理器配置为基于所述比较结果来调整至少一模型的多个参数。
另一态样涉及一种非暂时性计算机可读介质，在其上存储用于控制一设施中的气流的计算机可执行指令序列。所述计算机可执行指令序列包括多个指令，所述多个指令指示至少一处理器：接收与所述设施中的气流有关的多个参数，其中所述多个参数包含用于所述设施中的一装置的至少一气流阻力值；确定与所述设施中的一气流遏制系统相关联的多个气流值，所述气流遏制系统包含一第一阻尼器系统；以及基于所述多个气流值，为在所述设施中包含的一个或多个可控装置产生至少一设置，所述至少一设置包含用于所述第一阻尼器系统的至少一设置。
所述天花板引导管道的气流遏制系统包含二遏制舱，所述二遏制舱包含一第一遏制舱及一第二遏制舱，所述第一遏制舱具有所述第一阻尼器系统，所述第二遏制舱具有一第二阻尼器系统，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以为所述第二阻尼器系统产生至少一设置。所述设施包含至少一冷却装置，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以基于所述多个气流值产生所述冷却装置的至少一设置。
所述至少一冷却装置包含一风扇，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以产生用于所述风扇的一风扇速度设置。所述第一遏制舱包含一第一压力传感器，所述第二遏制舱包含一第二压力传感器，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以接收来自所述第一传感器的一第一测量压力值以及来自所述第二传感器的一第二测量压力值，并且基于所述第一测量传感值及所述第二测量传感值产生用于所述第一阻尼器系统的所述至少一设置以及用于所述第二阻尼器系统的所述至少一设置。指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以使用数据中心的一模型来确定与所述第一遏制舱相关联的一第一模型压力值以及与所述第二遏制舱相关联的一第二模型压力值，并且将所述第一模型压力值及所述第二模型压力值与所述第一测量压力值及所述第二测量压力值进行比较，以获得一比较结果。指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以产生一用户界面，所述用户界面包含至少一控件，所述至少一控件配置为从一用户接收输入，以调整至少一模型的多个参数。指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以基于所述比较结果来调整至少一模型的多个参数。
另一态样涉及一种在具有天花板引导热管道遏制系统的设施中平衡气流的方法。所述方法包括：从多个压力传感器接收多个差压测量值，每个压力传感器与多个热管道结构中的一个相关联；识别所述多个热管道结构中的至少一热管道结构具有的一压差，所述压差大于一阈值水平；提供多个控制信号，基于所述多个差压测量值来调整与所述天花板引导热管道的遏制系统相关联的一冷却室空气处理机(cooling room air handler,CRAH)；在所述冷却室空气处理机调整之后接收所述多个热管道结构中的一第一热管道结构的一差压测量值；以及提供多个控制信号，以控制与所述第一热管道结构相关联的一第一阻尼器。
在所述方法中，所述多个热管道结构中的一个或多个热管道结构包含一阻尼器，所述方法还包括一开始将多个热管道结构中的一个或多个热管道结构的阻尼器设置为一最大打开位置。在所述方法中，提供多个控制信号以控制所述冷却室空气处理机包含：反复地降低所述冷却室空气处理机的一风扇速率，直到所述多个热管道结构中的至少一个热管道结构具有一压差，所述压差小于所述阈值水平。在所述方法中，提供多个控制信号以控制所述冷却室空气处理机包含：反复地增加所述冷却室空气处理机的一风扇速率，直到所述多个热管道结构中的至少一个热管道结构基于所述多个差压测量值具有足够的气流。
附图说明
下面参照附图讨论至少一实施例的各个态样，这些附图并非意图按比例绘制。附图被包括用以提供对各个态样及实施例的说明和进一步的理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，但是不用在作为对任何特定实施例的限制的定义。附图以及说明书的其余部分，用于解释所描述和要求保护的方面和实施例的原理和操作。在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的组件由相似的数字表示。为了清楚起见，并非每个组件都可以在每个图中标记。在附图中：
图1显示根据至少一实施例的天花板引导热管道遏制系统。
图2显示在至少一实施例中使用的热管道遏制系统。
图3显示用于至少一实施例的百叶窗阻尼器系统。
图4显示可与至少一实施例一起使用的百叶窗阻尼器系统。
图5显示根据至少一实施例用于天花板引导热空气遏制系统基于物理的流体网络模型(flow network model,FNM)图的示例。
图6显示与至少一实施例一起使用的阻尼器系统的流体阻抗图的示例。
图7显示用于至少一实施例的工具的用户界面的示例。
图8显示根据一实施例的进程的流程图。
图9显示用于至少一实施例的用户界面。
图10显示根据一实施例的进程的流程图。
图11是根据至少一实施例的数据中心管理系统的功能框图。
图12是可以与图11的数据中心管理系统一起使用的存储系统的功能框图。
具体实施方式
本发明的应用不限于在以下描述中阐述或由附图示出的构造细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或执行。同样地，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制。本文中“包括(including)”，“包含(comprising)”，“具有(having)”，“包含(containing)”，“涉及(involving)”及其变体的使用是开放式的，即“包括但不限于”。
本发明总体上涉及一种用于空气遏制管理和设计的方法，并且更具体地涉及用于管理与用于数据中心的天花板引导管道空气遏制系统有关的冷却设备的功耗的系统以及方法。这样的系统在物理上将数据中心中的冷却气流和热气流分开。通常会提供过多的冷却气流，以确保最坏情况的设备的机架舱获得足够的气流。这些通常需要提高使用冷却系统运行的风扇速度，因而导致总体成本效率下降。
在节能状态下操作数据中心通常需要具有实用但以准确的方式在各种操作状态下管理信息技术(Information Technology,IT)设备以及冷却设备的功耗的能力。目前用于控制冷却系统的数学模型可以大致分为两类：经验模型以及基于物理的模型。经验模型可以采用过去的实验数据或近似趋势类型的模型来预测将来的行为，而无需考虑某些物理原理，并且通常可以基于测量及/或制造商提供的数据。多项式、指数、幂律、对数和三角函数以及查找表通常作为经验模型。经验模型的计算简便性使得计算速度更快，但是由于这些模型基于针对特定运行条件的拟合实验数据，对于超出此特定设置的运行条件，这些预测可能会很不理想。基于物理的模型可能需要详细了解数据中心的一个或多个组件及/或要监视的组件的布局，因此可能会产生巨大的计算成本以及更长的模拟时间。
在一些实施例中，流体网络为主的软件工具用于确定数据中心冷却系统和基础设施中的气流不平衡。所述工具还可用于识别与适当的气流平衡相关的节能机会。实际的气流平衡可以通过使用安装在气流系统管道中的阻尼器来实现。可以控制阻尼器位置以及总冷却气流速率，以使优化量的冷却气流通过系统以冷却电子设备，同时使冷却系统承受最小背后压力(backpressure)。在某些实施例中，当已知信息技术(IT)气流时，可以通过分析来计算最佳阻尼器位置。在某些实施例中，为了解决系统模型和IT设备变更中的不确定性，可以单独使用闭环(closed-loop)控制系统，或与软件工具结合使用测得的气压和计算机室空气处理机(computer room air handlers,CRAH)流量实现平衡的气流。
图1显示根据各种实施例位于数据中心中的天花板引导热管道遏制系统的示例。热管道遏制(hot-aisle containment,HAC)系统100包括一热管道遏制舱(hot aislecontainment pod)102，所述舱包含由二排设备机架106、108形成的热管道104。所述热管道遏制舱102还包括位于所述热管道104上方的一遏制管道112。所述热管道遏制系统还包括一天花板通风室120以及计算机室空气处理机(computer room air handlers,CRAH)110。所述天花板通风室将所述遏制管道112耦合到CRAH 110。所述遏制管道包括一压力传感器114，所述压力传感器114确定所述遏制管道112外部(即，数据中心室中)与所述遏制管道112内部之间的气体压力差。在一些实施例中，所述压力传感器耦合到数据中心控制系统，以向所述数据中心控制系统提供压力差测量。如图1所示，所述天花板通风室还可以包括一穿孔瓦130，用于促进室和天花板通风室之间的额外气流。每个机架都设计为容纳计算机服务器以及其他IT设备。
在一实施例中，在所述机架中的设备被配置为从所述机架外部抽吸冷却空气，并且将加热的空气返回到所述热管道104。所述加热的空气通过遏制管道112，并且通过所述天花板通风室120返回CRAH 110。所述CRAH 110包括一个或多个风扇，这些风扇通过天花板通风室吸入热空气。所述CRAH110冷却加热的空气，并且将冷却空气提供给数据中心。
在一些实施例中，数据中心中可以存在多个CRAH 110以及多个遏制舱102，每个都耦合到所述天花板通风室。当使用多个冷却单元从共同的天花板通风室120吸回空气时，热管道气流遏制系统100提供所需的热空气和冷空气分离，同时提供冷却多余量。但是，当使用多个CRAH时，随着最高通风压力均匀地上升或下降，增加或减少任何一个冷却单元的气流速率都会影响数据中心中的所有连通管道的遏制舱。因此，无法单独控制从每个连通管道的舱中抽取多少IT排气(加上泄漏)气流。
在本文公开的一些实施例中，如下所述，通过阻尼器分别控制通过每个遏制舱的气流，并且适当地进行平衡，从而可以减少净冷却气流。随着净冷却气流的减少，CRAH的风扇速度可能会降低，从而节省了能源。风扇功率的节省可能是可观的，因为一般的风扇的机械功的节省会随着流量的体积降低而减少。冷却系统(例如冷水机)效率的提高也可能带来节省，当降低空气流量导致回风温度升高时，可以实现这一点。较高的回风温度可提高冷却系统的效率，因为这样的系统必须最终将热量散发到周围环境中。
图2和图3显示遏制舱102的其他视图。所述遏制舱102包括一金属框架116以及遏制管112，所述金属框架116为所述设备机架118提供支撑。所述金属框架116还可为架空电缆桥架、电气齿轮和其他设备提供支撑。所述金属框架116提供一种独立的方法，其中可以容易地将各种尺寸的机架添加或移除。在一个实施例中，可以使用可从位于罗德岛西金斯顿的施耐德电气信息技术(Schneider Electric IT)公司获得的超级舱(HyperPod)来实现框架。
如图2和图3所示，所述遏制管112的顶部包括一阻尼器系统122。所述阻尼器系统122包括多个可调节百叶窗124，这些百叶窗124在遏制管所述天花板通风室120之间跨过所述遏制管112的顶部而延伸。所述百叶窗124可在打开位置、关闭位置以及在打开位置及关闭位置之间的多个位置之间完全调节。在所述打开位置，所述百叶窗124对所述遏制管112和所述天花板通风室120之间的空气流提供低阻抗。在关闭位置，所述百叶窗124可几乎完全阻挡气流。在图3中，所述百叶窗124以45度取向显示。在一实施例中，所述阻尼器系统122包括一致动器126，所述致动器126响应于从所述数据中心控制系统接收到的信号来控制所述百叶窗122的位置。
图4显示可商业购买的百叶窗阻尼器系统222的示例，可被用作阻尼器系统122的补充或替代。所述阻尼器系统222包括可调节的百叶窗224和控制器226。在一实施例中，所述阻尼器系统和相关联的控制器被配置用于每个遏制舱102的遏制管道112。
在一实施例中，阻尼器系统的控制可以使用数据管理控制系统来自动化。在其他实施例中，可以提供一些或完整的手动(包括静态、固定位置)控制。使用数据中心管理控制系统，可以调节每个管道中的气流阻力，以调节各个舱的气流。
在本文讨论的至少一些实施例中，阻尼器系统的使用允许调节每个遏制舱的气流阻抗，直到进入天花板通风室的气流量等于遏制舱中IT设备的气流量为止。通过使遏制系统的所有遏制舱平衡，可以将整个冷却系统的气流减少到所有遏制舱气流的总和加上通过天花板通风室的泄漏气流的总和。
在一些实施例中，使用流体网络模型(flow network model，FNM)而不是基于计算流体动力学使用更复杂的技术来对遏制系统中的气流进行建模。用于数据中心的流体网络模型是已知的，并且类似于简单的电路。与压降ΔV和电流I对应的流体流量分别为压降ΔP和体积流量Q。但是，在电路中，ΔV与I成正比，如等式(1)所示，而在大多数流体应用中，ΔP与Q2成正比。在二种情况下，比例常数都称为“阻抗(resistance)”，在电路中给定符号R，在我们讨论的FNM中给定符号α。内容有：
ΔV＝IR(电路) (1)
ΔP＝αQ2(流体流量) (2)
天花板引导的热管道遏制应用程序可以表示为FNM，如图5所示。尽管只显示了两个天花板连通管道的舱，但网络可以推广到任意数量的舱。所述模型中还包括一条流体路径，所述流体路径代表通过天花板通风室的泄漏。从所述天花板通风室抽出，然后由所有冷却源提供给室的总冷却气流为Qcool。类似地，每个舱
Figure GDA0002994145950000101
的总IT气流是舱i内所有IT气流的总和。每个导管架模型包括两个阻抗：泄漏阻抗
Figure GDA0002994145950000102
和导管/阻尼器阻抗
Figure GDA0002994145950000103
前者表示在压力Pi下的热管道与室之间的总流动阻抗，而后者则表示在Pi与天花板通风室之间的阻抗。在此，将天花板压力Pc和数据中心室的压力Pr都假定为统一的值，其中后者为参考值零。通常，如果Pc和Pr在空间上有明显变化，则局部压力可以通过其他方式确定，并如上所述连接至FNM。例如，CFD可用于未开发地区设计，而测量可用于控制现有数据中心。
使用图5的简单二个舱的网络，需要三个等式来求解三个未知压力P1，P2和P。这三个等式分别代表了二个舱和天花板通风室中的气流平衡：
Figure GDA0002994145950000111
Figure GDA0002994145950000112
Figure GDA0002994145950000113
其中使用sgn函数建立正确的气流方向。请注意，等式3-5形成了一组非线性联立方程，没有通用解析的解。但是，这些等程是“行为良好(well behaved)”，并且可以通过许多商业软件包轻松地在数值上求解。一旦确定P1，P2和P2，就可以根据等式2轻松确定通过网络中任何阻抗元件的气流。
对于具有n个舱的数据中心，需要解决n+1个方程式，以求解n+1个压力。n具有的等式3和4的形式，代表了流入和流出每个舱的气流，具有的等式5的形式，代表了流入和流出天花板通风室的气流。
阻尼器和其他数据中心结构的电抗值可以在本发明的实施例中以多种方式确定，如现在将要讨论的。流体阻抗特性通常方便地表示为无量纲且与面积无关的损耗系数f，其定义为：
Figure GDA0002994145950000114
其中ρ是空气密度(假定为1.19kg/m3)，V是阻抗上游的空气速度。比较等式1和5，流经法向面积A，f和α的阻抗的关系如下：
Figure GDA0002994145950000115
在本文讨论的至少一些实施例中，为了计算A，假定机架和热管道的宽度分别为2英尺(610毫米)和3英尺(910毫米)。
表1中重现了各种天花板结构类型的天花板滴漏(Dropped-ceiling leakage)阻抗。
表1天花板滴漏损耗系数
Figure GDA0002994145950000121
从测量中可以知道，由八个(两排，每四排)机架组成的舱的泄漏阻抗
Figure GDA0002994145950000122
在测量中使用的机架是Netshelter SX AR3100机架，可从位于罗德岛西金斯顿的施耐德电气信息技术(Schneider Electric IT)公司获得，分别是42U(高)机架，600mm(宽)和1070mm(深)。舱以及室之间的大多数泄漏与机架本身有关，而不是与遏制结构有关，舱中的机架以平行流拓扑排列。因此，总舱泄漏阻抗
Figure GDA0002994145950000123
与单个机架泄漏阻抗
Figure GDA0002994145950000124
相关，如等式8所示：
Figure GDA0002994145950000125
其中，n是舱中机架的数量。对于并联的阻抗，其中所有n个阻抗都相等，等式8只是类似于1/Req＝1/R1+1/R2+…+1/Rn的流量模拟。表2列出测得的阻抗值以及其他计算值，以供参考。
表2机架和舱泄漏阻抗舱
Figure GDA0002994145950000126
Figure GDA0002994145950000127
*实验测量
在至少一实施例中，具有百叶窗的阻尼器系统用于平衡多个舱中的气流，然而，在其他实施例中，可以使用其他阻尼器系统(例如，穿孔的筛网、具有气流可以通过的面积的滑板等)来引入阻抗以平衡气流。阻尼器和其他设备的损耗特性可以通过CFD分析和实验获得。对于图2所示的阻尼器系统122，其特性是薄的(2D)6英寸(150毫米)宽的百叶窗124绕其中心枢转，使用CFD已确定在风速为1m/s(200fpm)的标称气流速度下，在几个不同百叶窗方向上通过阻尼器系统的压降。损耗系数fd由等式6计算得出，并绘制在图6中。在完全“打开”(0°)位置，fd约为0.3，并且随着阻尼器关闭而增加。所述阻尼器损耗系数可以通过以下经验曲线拟合近似于：
Figure GDA0002994145950000131
其中θ是百叶窗方向的度数。理论上，当阻尼器完全关闭且气流完全阻塞时，fd应该变为无穷大。然而，在至少一些实施例中，使用等式9来确定百叶窗方向θ，所述百叶窗方向θ对应于期望的阻尼器阻抗fd。此外，除非一个舱处于非活动状态，否则所述阻尼器的实际设置应明显小于90°。
在本文讨论的示例中，
Figure GDA0002994145950000132
代表管道本身加上阻尼器(如果存在)的流体阻抗。单独的管道阻抗在每个机架上估计为8.8Pa/(m3/s)2(7.9x10-9inH2O/cfm2)，对于所有尺寸的舱，其管道损耗系数为fD＝1.15。这样，完全打开的阻尼器附加管道的阻抗损耗系数为fD，o＝fd+fD＝0.3+1.15＝1.45。对于一般舱的尺寸，这转化为表3中所示的完全打开的阻尼器附加管道阻抗αD，o。
表3完全打开的阻尼器附加管道(Fully-Open-Damper-Plus-Duct)阻抗舱
Figure GDA0002994145950000133
Figure GDA0002994145950000134
如果知道或估计了实际的IT气流速率和各种系统阻抗，则可以直接从FNM确定最佳的每一个阻尼器的设置。下面的讨论集中在图5的简单二个舱的示例上，但是可以使用相同的方法将其推广到其他场景。
在平衡状态下，通过管道吸入并进入天花板通风室的气流与总舱IT气流相匹配；那么，通过每个舱的泄漏气流必须为零，这又意味着舱的压力等于所述室的压力：Pi＝Pr＝0。在这种情况下，等式3和4简化为：
Figure GDA0002994145950000141
，或
Figure GDA0002994145950000142
在一些实施例中，等式11可用于设置一个阻尼器相对于另一个的阻抗(百叶窗方向)；但是，要使用其他条件来建立绝对的阻尼器阻抗。在至少一些实施例中，通过将一个舱(或多个相同的舱)设置为其(它们)最小压降
Figure GDA0002994145950000143
然后通过调节其他阻尼器阻抗来增加通过其他管道的压降，直到满足等式11。因此，所述进程受到最大
Figure GDA0002994145950000144
和|Pc|的限制。使用等式12确定：
Figure GDA0002994145950000145
在所有舱/管道/阻尼器系统相同的情况下，此最大压降对应于具有最大IT气流的舱。|Pc|已知，可以通过从等式10计算所需的阻抗，然后例如通过图6和等式9将其与阻尼器位置相关联，来确定所有最佳阻尼器设置。最后，总的(最小的)冷却气流是所有优化的舱的气流加上天花板泄漏气流的总和：
Figure GDA0002994145950000146
基于降低CRAH风扇速率的能力，使用上述过程平衡气流可以节省能源。分数风扇节电可估算为：
Figure GDA0002994145950000151
其中
Figure GDA0002994145950000152
和
Figure GDA0002994145950000153
分别是当前和优化的冷却气流速率。
由于冷却系统效率的提高，总冷却气流的减少导致返回温度升高，因此可以节省额外的能量。
在一实施例中，以上讨论的流体网络模型和阻尼器计算被合并到具有如图7所示的显示屏700的软件工具中。所述软件工具可用于新数据中心的设计，并可用于优化现有数据中心的操作。所述工具可以使用多种市售产品中的一种来求解上面讨论的压力非线性方程，并提供优化设计所需的阻尼器位置和总冷却气流作为输出。所述软件工具可以被并入位于数据中心中或远离数据中心的数据中心管理系统中。
如图7所示，所述显示器700包括三个部分，包括一输入部分702，一当前设计部分704以及一优化设计部分706。所述输入部分用于允许用户输入数据中心(DC)特性。所述数据中心特性输入包括总冷却气流，空白区域和天花板构造类型。如上所述，后两个的量用于定义天花板泄漏。在图7的示例中，数据中心包括四个热管道遏制(hot aislecontainment,HAC)系统，也称为舱(Pod)。舱级别的输入包括每个舱的机架数和平均机架功率。每个舱的气流是由所述工具确定的，假设每千瓦的功率消耗为125cfm(212m3/hr)。工具中使用的所有流阻值α与上面提供的数据一致。在图7的示例中，数据中心是一个1,000平方英尺的数据中心，所述数据中心包含四个舱(Pod)，包括8个和12个机架舱，平均机架密度随每个舱而变化。
所述当前设计部分704显示在通过工具优化之前的示例数据中心的冷却性能。如当前设计部分所示，总冷却空气流量为50,000cfm，全球空气比为1.85，即冷却系统提供的空气流量比IT设备所需的空气流量多85％。在现有的数据中心中，空气比率通常大于2。在当前设计的全开式阻尼器配置中，舱的空气比在1.60和3.77之间变化。
所述优化设计部分706显示使用本文所述的阻尼器和技术的优化设计的结果和设置。在优化设计中，每个舱中安装了一个或多个阻尼器，阻尼器设置(以度为单位)如图7所示。优化的设计还显示所需的总冷却气流，例如，为28,119cfm。在图7的示例中，控制了数据中心CRAH中的风扇速度，以将气流从50,000cfm减少到28,119cfm，从而使风扇的能源成本节省了82％。在这种优化状态下，所有舱的压力均为零，舱的空气比为1，总冷却气流为28,119cfm(47,700m3/hr)。所述舱4的阻尼器设置为0°(完全打开)，所有其他舱相对于舱4的阻尼器保持平衡，阻尼器设置范围为45°-70°。优化的全局空气比为1.04，由于天花板的气流泄漏而略大于1。
在上述实施例中，在用于确定阻尼器位置的工具中实现了基于物理学的模型，所述模型导致了天花板引导的数据中心中气流的平衡。具体地，如果已知各种物理参数(IT和冷却器气流速率以及所有流体阻抗)，则根据上述实施例的方法和工具确定最佳的调节器位置和相应的最小总冷却器气流。在这种优化状态下，所有热管道或“舱”的压力都将等于周围室的环境压力，而天花板通风室的压力将处于相对真空状态。
尽管上述至少某些实施例提供了数据中心设计和冷却性能的改进，如现在将要描述的，进一步的实施例可以通过考虑数据中心和设备的实际参数来改进给定数据中心的冷却性能，所述实际参数可以不同于上面使用的参数。
图8提供了根据一实施例用于使用数据中心管理系统来控制数据中心的冷却性能的进程800的流程图。在动作802中，将数据中心特性输入到系统中。所述特性包括以上参考图7所述的数据中心特性。在动作804，所述系统使用上述的流体网络模型技术来为数据中心产生阻尼器设置和总冷却气流。在动作806，使用所产生的阻尼器设置和气流来操作数据中心的冷却系统。在数据中心设备运行一段时间以达到稳定状态之后，可以将数据中心中的测量压力值与在步骤804产生的初始压力值进行比较。在一实施例中，可以使用例如安装在每个热管道遏制管道内部的压力传感器，如图1所示的压力传感器114，来测量压力值。多个压力传感器也可以包含在上面的天花板冷却返回管道中。在动作808，将每个测量值与对应的初始压力值进行比较，以获得误差压力值。如果任何误差压力值的大小超过阈值，则进程进行到动作812，否则，进程在动作810处结束。
在动作812，调整模型的参数以使建模压力与测量压力更紧密地匹配。在一实施例中，参数的调整可以由数据中心的操作员使用数据中心管理系统的图形用户界面来实现。示例用户界面900在图9中显示。所述用户界面900包括一部分902，其显示选择的测量压力、建模压力和误差压力值。在其他实施例中，压力可以被显示为条形图，其他类型的图或表格。所述用户界面还包括带有滑动条的一调整部分904，所述滑动条用于调整模型的六个可调参数的系数，以及一个舱选择部分906。如图9所示，可调参数包括阻尼器阻抗、IT气流、冷却气流、机架泄漏阻抗、管道阻抗以及天花板阻抗，下面将分别讨论其中的每一个。最初，系数设置为1，并且用户可以将其设置为较小或较大的值。所述舱选择部分允许用户选择在部分902中为其显示建模压力和测量压力的舱。在一些实施例中，可以使用少于或多于6个可调参数。操作员可以使用滑杆调整参数，直到所有误差压力值都在上述阈值之内。在一些实施例中，如果在数据中心已经运行了一段时间(例如三个月)和/或在不同条件下(例如在轻量和重数据处理期间)之后对参数进行了调整，则数据中心的冷却效率可能会提高。此外，作为调整过程的结果而获得的系数值可以用于现有的或在设计过程中的其他数据中心和设备。
在另一实施例中，在动作812，数据中心管理系统可以自动调整参数以减小误差压力值。系统可以使用例如最小二乘法拟合或其他技术来调整参数。另外，数据中心管理系统可以使用更复杂的技术(例如机器学习)来自动调整调整参数。
在动作814，在模型的参数已经被调整之后，系统可以使用调整后的参数来产生用于阻尼器设置和气流的新值。在动作816，将新设置应用于数据中心，并且在动作818，所述进程结束。在其他实施例中，所述数据中心管理系统可以继续将测得的压力与建模的压力进行比较(基于调整后的参数)，并重复动作806至816。
在一些实施例中，数据中心管理系统可以从冷却单元接收气流的测量值，并且可以实时地接收和评估IT能力，可以使用测量值重新运行模型(过程800的动作804)，并提供更新的控制设置，或者自动调节冷却单元和阻尼器。
在上述进程800中，讨论了六个可调参数。下面将更详细地描述每个参数。如上所述，阻尼器的阻抗通常用损耗系数f来表示，损耗系数f取决于百叶窗的角度θ：f＝f(θ)，其中当阻尼器在25℃完全打开时，f(θ)是最小值(阻抗)。0°并随着θ接近90°变为无穷大(完全关闭)。为了模型调整，使用系数来提供高于和超过输入阻尼器阻抗值f＝f(θ)的可调节性。例如，f＝k1f(θ)其中，k1是可以由数据中心管理系统操作员调整或由数据中心管理系统自动调整的调整参数。
通常假定IT气流与(例如，实时测量的)IT功率成比例变化，即QIT[cfm]＝(125cfm/kW)P[kW]。像阻尼器阻抗一样，我们可以包括一个附加常数k2以提供可调节性。例如，QIT[cfm]＝k2(125cfm/kW)P[kW]，其中k2是可以由数据中心管理系统操作员调整或由数据中心管理系统自动调整的调整参数。
总冷却气流可以直接从冷却单元获得，也可以通过风扇RPM监控或其他方式推断出来。在任何情况下，在一些实施例中，包括附加常数k3作为气流值的附加乘数，以提供对数据中心管理系统操作员或由数据中心管理系统自动进行的可调节性的度量。
如上所述，总的机架泄漏系数αL(对于整个舱)只是并联的各个机架阻抗的等效阻抗。假设所有单独的机架都具有相同的阻抗，则
Figure GDA0002994145950000191
其中n是(天花板热管道)舱中的机架数。类似地，可以基于机架尺寸来缩放泄露阻抗。最后，这大大减少了必须提供并最终针对模型进行调整的独立机架泄漏值的数量。可以直接调整值
Figure GDA0002994145950000192
或者可以将其乘以由数据中心管理系统操作员调整或由数据中心管理系统自动调整的附加调整常数，例如k4。
类似于机架泄漏阻抗，可以基于管道尺寸(即，基于每个吊舱中有多少个机架)来缩放管道阻抗，从而在进程800中需要调整较少的独立管道阻抗值。管道阻抗
Figure GDA0002994145950000193
可以直接调整，也可以乘以额外的调整常数，例如，由数据中心管理系统操作员调整或由数据中心管理系统自动调整的k5。
天花板阻尼器阻抗(如阻尼器阻抗)通常通过假设特定的f值来确定。所述值可以直接调整，也可以乘以其他调整常数，例如k6，所述常数由数据中心管理系统操作员调整或由数据中心管理系统自动调整。
上述至少一些实施例提供了用于使用流体网络方法确定数据中心冷却设置的系统和过程。现在将参考图10描述用于使用热管道遏制系统来控制安装的数据中心的冷却的另一实施例，图10显示了进程1000。可以在数据中心管理系统中实现进程1000。所述进程1000是闭环控制进程，其用于在具有空气压力传感器的天花板引导的热空气遏制系统中设置阻尼器位置，所述压力传感器用于测量每个遏制系统内部相对于室内压力的压差。在至少一实施例中，所述进程1000可以用于迭代地调节风扇速度(总冷却气流)和阻尼器位置。
进程1000用于控制数据中心中的n个热管道。在图10的图中，P是N个热管道压力的向量。θ是N个阻尼角的向量。ΔP是测量噪声和其他不确定性的小容限。Z是调整阻尼器角度之前热管道接近零的压力的数量。find(|P|≤ΔP)是确定压力接近零的热管道数的过程的缩写。Y是阻尼器调整后压力接近零的热管道的数量。每次风扇速度或阻尼器角度改变时，都可能需要重新测量P。
最初，在进程1000的动作1002中，所有阻尼器角度都被设置为0°-完全打开。在动作1004，差压传感器测量相对于室内压力的每个包含的热管道内部的实时压力。所述进程用于调节阻尼器和冷却气流，以使所有包含的热管道的测得压差在很小的公差范围内变为零。
在动作1006，确定所有测得的压力值的绝对值是否小于公差ΔP。如果动作1006的结果为“是”，则所述进程在动作1008处结束，并且不需要进一步调节阻尼器或气流。如果动作1006的结果为“否”，则所述进程1000进行到动作1010。在动作1010，确定所测量的压力是否全部都小于ΔP。如果动作1010的结果为“是”，则表明所有热管道具有足够的冷却气流，而动作1012的进程将降低一个或多个冷却单元的风扇速度。在动作1014，确定至少一个热管道是否具有接近零的压力。如果动作1014的结果为“否”，则动作1012和1014将用于迭代地降低风扇速度，直到动作1014的结果为“是”。
如果步骤1010的结果为“否”，则表明一个或多个管道中的压力为正，并且系统将迭代地增加风扇速度，直到动作1018的结果为“是”。在动作1020，进程1000确定接近零压力的热管道的数量，并且进程移至动作1022。
在动作1022，排除压力接近于零的热管道，所述进程确定哪个热管道具有最小的压差，并且将进一步关闭与所述热管道相关的阻尼器。在动作1024和1026处，所述进程通过比较Z和Y来检查压力接近零的热管道的数量是否改变。如果压力接近零的热管道数量没有变化，所述阻尼器将在动作1022处进一步关闭，直到压力接近零的热管道数量变化并且动作1026的结果为“否”，此时进程返回动作1004。
在各种实施例中，返回到动作1004的进程1000的每一次通过被称为一次迭代。所述进程1000将继续进行迭代，直到所有天花板引导的热管道的压力都接近零为止。所述进程1000每次迭代调整CRAH风扇致动器和仅一个阻尼器致动器，并且将固定步长用于控制动作。所述进程1000确保阻尼器位置单调接近其最佳位置。即使有这些限制，在一个简单的示例测试用例中，所述进程也可以在少于30次迭代的情况下收敛到针对四个热管道的最佳解决方案。具有大量热管道舱的系统可能需要较少约束(例如，一次调整多个阻尼器致动器，并使用较大的步长进行控制动作)的过程来收敛合理的迭代次数，复杂的是，收敛到最优解可能不再是单调的。
可以使用诸如图11中所示的数据中心管理系统1100的一个或多个数据中心管理系统来操作本文公开的实施例。数据中心管理系统1100包括处理器1120，所述处理器1120连接到一个或多个记忆体装置1130，例如磁盘驱动器，存储器或用于存储数据的其他设备。所述记忆体1130可以用于在数据管理系统1100的操作期间存储程序和数据。所述数据管理系统1100还可以包括提供附加存储容量的存储系统1150。所述数据管理系统1100的组件通过互连机制1140耦合，它们可以包括一个或多个总线(例如，在同一机器内集成的组件之间)和/或网络(例如，在单独的离散机器上的组件之间)。互连机制1140使通信(例如，数据、指令)能够在系统组件之间以及与外部组件进行交换。
数据中心管理系统1100还包括一个或多个输入装置1110，例如键盘、鼠标、轨迹球、麦克风、触摸屏以及一个或多个输出装置1160，例如打印设备、显示屏、扬声器。所述输出装置可以用于显示与上述工具和过程相关联的屏幕。另外，所述数据中心管理系统1100可以包含一个或多个接口(未示出)，所述接口将数据管理系统1100连接到通信网络(作为互连机制1140的补充或替代)。
如图11所示，在一实施例中，所述数据中心管理系统1100耦合到CRAH1170、多个传感器1180和多个阻尼器1190。如上所述，根据至少一实施例，数据中心管理系统用于基于过程来控制一个或多个CRAH和阻尼器。所述数据中心管理系统1100还可以从CRAH 1170和阻尼器1190接收指示多个装置设置的数据。多个传感器1180可以包括耦合至热管道遏制系统的差压传感器，可以包括其他压力传感器、温度传感器和其他类型的传感器。
在图12中更详细地示出的存储系统1150可以包括计算机可读和可写的非易失性记录介质1210。其中存储了定义要由处理器执行的程序的信号，或者存储在介质1210上或其中要由所述程序处理以执行与本文所述实施例相关联的一个或多个功能的信息。所述介质可以是例如磁盘或闪存。在操作中，处理器使数据从非易失性记录介质1210读取到另一个记忆体1220中，与介质1210相比，所述记忆体允许处理器更快地访问信息。所述记忆体1220可以是易失性、随机存取存储器，例如动态随机存取存储器(DRAM)或静态RAM(SRAM)。如图所示，记忆体1220可以位于存储系统1150中，或者可以位于记忆体系统1130中。所述处理器1120通常操纵集成电路记忆体1130、1220内的数据，然后在处理完成之后将数据复制到介质1210。已知多种机制用于管理介质1210与集成电路存储元件1130、1220之间的数据移动，并且本公开不限于此。本公开不限于特定的记忆体系统1130或存储系统1150。
数据中心管理系统可以包括专门编程的专用硬件，例如专用集成电路(ASIC)。本公开的各方面可以以软件、硬件或固件或其任何组合来实现。此外，这样的方法、动作、系统、系统元件及其组件可以被实现为上述计算机系统的一部分或被实现为独立的组件。在本公开的各种实施例中使用的任何计算机系统可以是，例如基于英特尔奔腾型处理器，摩托罗拉PowerPC，Sun UltraSPARC，惠普PA-RISC处理器或任何其他类型的处理器的计算机。
尽管通过示例的方式示出了数据中心管理系统1100作为可以在其上实践本公开的各个方面的一种计算机系统，应当理解的是，本公开的各方面不限于在如图11所示的数据中心管理系统上实现。可以在具有图11所示的不同架构或组件的一台或多台计算机上实践本公开的各个方面。此外，在本文(或权利要求中)将本公开的实施例的功能或过程描述为在处理器或控制器上执行的情况下，这样的描述用意在包括使用不止一个处理器或控制器来执行功能的系统。
所述数据中心管理系统1100可以使用计算机系统来实现，所述计算机系统可以使用高级计算机编程语言来编程。数据中心管理系统1100也可以使用专门编程的专用硬件来实现。在数据中心管理系统1100中，所述处理器1120可以是可商购的处理器，例如可从英特尔公司获得的众所周知的奔腾级处理器。还有许多其他处理器可用。这样的处理器通常执行的操作系统可能是：例如，Microsoft Corporation提供的Windows 95，Windows 98，Windows NT，Windows 2000，Windows ME，Windows XP，Vista，Windows 7，Windows 10或后代操作系统，MAC OS System X或后代操作系统可以从Apple Computer公司获得，Solaris操作系统可以从Sun Microsystems获得，UNIX，Linux(任何发行版)，也可以从各种渠道获得。可以使用许多其他操作系统。
处理器和操作系统共同定义了一个计算机平台，在所述计算机平台上可以编写高级编程语言的应用程序。应当理解的是，本公开的实施例不限于特定的计算机系统平台、处理器、操作系统或网络。同样地，对于本领域技术人员应该显而易见的是，本公开不限于特定的编程语言或计算机系统。此外，应当理解，也可以使用其他适当的编程语言和其他适当的计算机系统。
数据中心管理系统的一个或多个部分可以分布在耦合到通信网络的一个或多个计算机系统上。例如，在至少一实施例中，根据本文公开的实施例，数据中心管理系统1100可以远离数据中心，但是通信地耦合到数据中心以接收传感器数据并且向数据中心的组件提供控制信息。例如，本公开的各个方面可以分布在一个或多个计算机系统中，所述计算机系统被配置为向一个或多个客户端计算机提供服务(例如，服务器)，或者执行总体任务作为分布式系统的一部分。例如，可以在客户端-服务器或多层系统上执行本公开的各个方面，客户端-服务器或多层系统包括在根据本公开的各种实施例的执行各种功能的一个或多个服务器系统之间分布的组件。这些组件可以是可执行的，中间的(例如，IL)或解释的(例如，Java)代码，其使用通信协议(例如，TCP/IP)在通信网络(例如，互联网)上进行通信。
应当理解的是，本公开不限于在任何特定系统或系统组上执行。而且，本公开不限于任何特定的分布式架构、网络或通信协议。
可以使用诸如SmallTalk，Java，C++，Ada或C#(C-Sharp)的面向对象的编程语言来编程本公开的各种实施例。也可以使用其他面向对象的编程语言。或者，可以使用功能、脚本和/或逻辑编程语言，例如BASIC，ForTran，COBoL，TCL或Lua。可以在非编程环境中实现本公开的各个方面(例如，以HTML，XML或其他格式创建的文档，当在浏览器程序的窗口中查看时，这些文档呈现图形用户界面(GUI)的各个方面或执行其他功能)。本公开的各个方面可以被实现为编程的或未编程的元件，或其任何组合。
总体上描述了上述系统和方法的实施例以用于具有大量设备机架的相对较大的数据中心。然而，本公开的实施例也可以与较小的数据中心以及除数据中心之外的设施一起使用。
在以上讨论的本公开的实施例中，分析的结果可以被描述为实时提供的。如本领域技术人员所理解的，术语“实时”的使用并不意味着建议立即获得结果，而是迅速可用，使设计者能够在短时间内(例如几分钟)尝试许多不同的设计。
描述了至少一些实施例以用于具有热管道遏制系统的数据中心。这些实施例也可以用在具有冷管道遏制系统的数据中心中。在具有冷管道遏制系统的数据中心中，可以监视和控制与所遏制的冷管道相关的压力和气流，以更有效地控制冷管道遏制系统中的气流。
因此，已经描述了至少一个实施例的几个态样，应当理解的是，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的变更、修改和改进的用意在于作为本公开的一部分，并且主要在落入本公开的范围内。因此，前面的描述和附图仅作为示例。

Claims (20)

1.一种用于控制一设施中的气流的系统，所述设施具有一天花板引导管道的气流遏制系统，所述气流遏制系统具有用于控制气流的一第一阻尼器系统，所述系统包括：
一输入，用以接收与所述设施中的气流有关的多个参数，其中所述多个参数包含用于所述设施中的一装置的至少一气流阻力值；
一输出，用以提供输出数据，所述输出数据包含在所述设施中的一个或多个可控装置的至少一设置；及
一个或多个处理器，配置为接收与气流有关的所述多个参数，确定与所述气流遏制系统相关联的多个气流值，并基于所述多个气流值，为所述一个或多个可控装置产生所述至少一设置，所述至少一设置包含用于所述第一阻尼器系统的至少一设置。
2.如权利要求1所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述天花板引导管道的气流遏制系统包含二遏制舱，所述二遏制舱包含一第一遏制舱及一第二遏制舱，所述第一遏制舱具有所述第一阻尼器系统，所述第二遏制舱具有一第二阻尼器系统，其中所述一个或多个处理器配置用于为所述第二阻尼器系统产生至少一设置。
3.如权利要求1所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述设施包含至少一冷却装置，其中所述一个或多个处理器还配置为基于所述多个气流值产生用于所述冷却装置的至少一设置。
4.如权利要求3所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述至少一冷却装置包含一风扇，而且所述一个或多个处理器配置为产生用于所述风扇的一风扇速度设置。
5.如权利要求2所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述第一遏制舱包含一第一压力传感器，所述第二遏制舱包含一第二压力传感器，其中所述输入配置为接收来自所述第一传感器的一第一测量压力值以及来自所述第二传感器的一第二测量压力值，并且基于所述第一测量传感值及所述第二测量传感值产生用于所述第一阻尼器系统的所述至少一设置以及用于所述第二阻尼器系统的所述至少一设置。
6.如权利要求5所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述一个或多个处理器配置为使用数据中心的一模型来确定与所述第一遏制舱相关联的一第一模型压力值以及与所述第二遏制舱相关联的一第二模型压力值，并且将所述第一模型压力值及所述第二模型压力值与所述第一测量压力值及所述第二测量压力值进行比较，以获得一比较结果。
7.如权利要求6所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述用于控制气流的系统还包含一用户界面，所述用户界面包含至少一控件，所述至少一控件配置为从一用户接收输入，以调整至少一模型的多个参数。
8.如权利要求6所述的用于控制气流的系统，其特征在于：所述一个或多个处理器配置为基于所述比较结果来调整至少一模型的多个参数。
9.一种非暂时性计算机可读介质，在其上存储用于控制一设施中的气流的计算机可执行指令序列，所述计算机可执行指令序列包括多个指令，所述多个指令指示至少一处理器：
接收与所述设施中的气流有关的多个参数，其中所述多个参数包含用于所述设施中的一装置的至少一气流阻力值；
确定与所述设施中的一气流遏制系统相关联的多个气流值，所述气流遏制系统包含一第一阻尼器系统；以及
基于所述多个气流值，为在所述设施中包含的一个或多个可控装置产生至少一设置，所述至少一设置包含用于所述第一阻尼器系统的至少一设置。
10.如权利要求9所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述天花板引导管道的气流遏制系统包含二遏制舱，所述二遏制舱包含一第一遏制舱及一第二遏制舱，所述第一遏制舱具有所述第一阻尼器系统，所述第二遏制舱具有一第二阻尼器系统，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：
多个指令，用以为所述第二阻尼器系统产生至少一设置。
11.如权利要求9所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述设施包含至少一冷却装置，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：多个指令，用以基于所述多个气流值产生所述冷却装置的至少一设置。
12.如权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述至少一冷却装置包含一风扇，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：
多个指令，用以产生用于所述风扇的一风扇速度设置。
13.如权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：所述第一遏制舱包含一第一压力传感器，所述第二遏制舱包含一第二压力传感器，其中指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：
多个指令，用以接收来自所述第一传感器的一第一测量压力值以及来自所述第二传感器的一第二测量压力值，并且基于所述第一测量传感值及所述第二测量传感值产生用于所述第一阻尼器系统的所述至少一设置以及用于所述第二阻尼器系统的所述至少一设置。
14.如权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：
多个指令，用以使用数据中心的一模型来确定与所述第一遏制舱相关联的一第一模型压力值以及与所述第二遏制舱相关联的一第二模型压力值，并且将所述第一模型压力值及所述第二模型压力值与所述第一测量压力值及所述第二测量压力值进行比较，以获得一比较结果。
15.如权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：
多个指令，用以产生一用户界面，所述用户界面包含至少一控件，所述至少一控件配置为从一用户接收输入，以调整至少一模型的多个参数。
16.如权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于：指示所述至少一处理器的所述多个指令还包含：
多个指令，用以基于所述比较结果来调整至少一模型的多个参数。
17.一种平衡一设施中的气流的方法，所述设施具有一天花板引导热管道的遏制系统，所述方法包括：
从多个压力传感器接收多个差压测量值，每个压力传感器与多个热管道结构中的一个相关联；
识别所述多个热管道结构中的至少一热管道结构具有的一压差，所述压差大于一阈值水平；
提供多个控制信号，基于所述多个差压测量值来调整与所述天花板引导热管道的遏制系统相关联的一冷却室空气处理机；
在所述冷却室空气处理机调整之后接收所述多个热管道结构中的一第一热管道结构的一差压测量值；以及
提供多个控制信号，以控制与所述第一热管道结构相关联的一第一阻尼器。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述多个热管道结构中的一个或多个热管道结构包含一阻尼器，所述方法还包括一开始将多个热管道结构中的一个或多个热管道结构的阻尼器设置为一最大打开位置。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于：提供多个控制信号以控制所述冷却室空气处理机包含：
反复地降低所述冷却室空气处理机的一风扇速率，直到所述多个热管道结构中的至少一个热管道结构具有一压差，所述压差小于所述阈值水平。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于：提供多个控制信号以控制所述冷却室空气处理机包含：
反复地增加所述冷却室空气处理机的一风扇速率，直到所述多个热管道结构中的至少一个热管道结构基于所述多个差压测量值具有足够的气流。
CN201980047700.7A 2018-07-17 2019-07-17 天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法 Active CN112772008B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862699237P 2018-07-17 2018-07-17
US62/699,237 2018-07-17
US201862779961P 2018-12-14 2018-12-14
US62/779,961 2018-12-14
PCT/US2019/042113 WO2020018612A1 (en) 2018-07-17 2019-07-17 Methods of balancing airflow in ceiling-ducted containment systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112772008A true CN112772008A (zh) 2021-05-07
CN112772008B CN112772008B (zh) 2023-10-20

Family

ID=69163519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980047700.7A Active CN112772008B (zh) 2018-07-17 2019-07-17 天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11582887B2 (zh)
EP (1) EP3824706A4 (zh)
CN (1) CN112772008B (zh)
WO (1) WO2020018612A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114546073A (zh) * 2021-12-31 2022-05-27 广东省工业边缘智能创新中心有限公司 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11246240B2 (en) 2019-12-16 2022-02-08 Schneider Electric It Corporation Systems and methods for generating in a graphical user interface a display representing air temperatures, pressures, and velocities in an information technology room
US11236920B2 (en) * 2020-06-03 2022-02-01 Siemens Industry, Inc. System and method for commissioning fresh air intake control
US11952791B2 (en) * 2021-04-12 2024-04-09 Krueger International, Inc. Freestanding enclosed office with wall support structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130078901A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Kingspan Holdings (Irl) Limited Cooling systems and methods for data centers
US9392733B2 (en) * 2002-03-28 2016-07-12 Schneider Electric It Corporation Data center cooling
US20180014428A1 (en) * 2015-05-01 2018-01-11 Baselayer Technology, Llc Side-cooled modular data center
US9874362B2 (en) * 2013-10-18 2018-01-23 Lennox Industries Inc. Systems and methods for ventilating a building
US20180168073A1 (en) * 2010-05-26 2018-06-14 Bripco Bvba Data Centre Cooling Systems

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8473265B2 (en) 2008-10-27 2013-06-25 Schneider Electric It Corporation Method for designing raised floor and dropped ceiling in computing facilities
US8209056B2 (en) 2008-11-25 2012-06-26 American Power Conversion Corporation System and method for assessing and managing data center airflow and energy usage
US8184435B2 (en) * 2009-01-28 2012-05-22 American Power Conversion Corporation Hot aisle containment cooling system and method
US8219362B2 (en) 2009-05-08 2012-07-10 American Power Conversion Corporation System and method for arranging equipment in a data center
US8996180B2 (en) 2010-09-17 2015-03-31 Schneider Electric It Corporation System and method for predicting perforated tile airflow in a data center
US8825451B2 (en) 2010-12-16 2014-09-02 Schneider Electric It Corporation System and methods for rack cooling analysis
US9830410B2 (en) 2011-12-22 2017-11-28 Schneider Electric It Corporation System and method for prediction of temperature values in an electronics system
US9727064B2 (en) 2011-12-23 2017-08-08 Schneider Electric It Corporation Dropped ceiling system cooling prediction
US10102313B2 (en) 2014-12-30 2018-10-16 Schneider Electric It Corporation Raised floor plenum tool
CN111163613B (zh) * 2014-12-30 2022-04-01 戴尔·勒费布尔 数据中心热量去除系统和方法
US10034417B2 (en) 2015-02-09 2018-07-24 Schneider Electric It Corporation System and methods for simulation-based optimization of data center cooling equipment
US10375864B2 (en) * 2017-08-07 2019-08-06 Panduit Corp. Airflow control in data centers utilizing hot aisle containment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9392733B2 (en) * 2002-03-28 2016-07-12 Schneider Electric It Corporation Data center cooling
US20180168073A1 (en) * 2010-05-26 2018-06-14 Bripco Bvba Data Centre Cooling Systems
US20130078901A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Kingspan Holdings (Irl) Limited Cooling systems and methods for data centers
US9874362B2 (en) * 2013-10-18 2018-01-23 Lennox Industries Inc. Systems and methods for ventilating a building
US20180014428A1 (en) * 2015-05-01 2018-01-11 Baselayer Technology, Llc Side-cooled modular data center

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114546073A (zh) * 2021-12-31 2022-05-27 广东省工业边缘智能创新中心有限公司 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP3824706A1 (en) 2021-05-26
US11582887B2 (en) 2023-02-14
WO2020018612A1 (en) 2020-01-23
US20200359532A1 (en) 2020-11-12
EP3824706A4 (en) 2022-05-04
CN112772008B (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112772008B (zh) 天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法
US10034417B2 (en) System and methods for simulation-based optimization of data center cooling equipment
US11604002B2 (en) Thermostat with steady state temperature estimation
US9410751B2 (en) Controlled cooling of an electronic system for reduced energy consumption
US9664400B2 (en) Automated technique of measuring room air change rates in HVAC system
CN105864954B (zh) 用于热量上升补偿的系统和方法
US9342079B2 (en) Controlled cooling of an electronic system based on projected conditions
US8457938B2 (en) Apparatus and method for simulating one or more operational characteristics of an electronics rack
US7024258B2 (en) System and method for model-based control of a building fluid distribution system
US8639651B2 (en) Manipulating environmental conditions in an infrastructure
JPH11224128A (ja) フィードフォーワードとフィードバック制御を有する室温制御装置および方法
US20190178521A1 (en) Thermostat with startup temperature estimation
Fang et al. A neural-network enhanced modeling method for real-time evaluation of the temperature distribution in a data center
US10914480B2 (en) Building control system with decoupler for independent control of interacting feedback loops
JP2017531155A (ja) 空調システム並びに空調システムの動作を制御するためのシステム及び方法
Lei et al. An inverse method based on CFD to determine the temporal release rate of a heat source in indoor environments
US11580281B2 (en) System and method for designing heating, ventilating, and air-conditioning (HVAC) systems
US20230250989A1 (en) Gain-scheduling system and method for improving fan speed control in air handling units
EP3117275B1 (en) Navier-stokes based indoor climate control
Zhang et al. Compact modeling of data center air containment systems
Hua et al. Comparison of deep reinforcement learning algorithms in data center cooling management: A case study
Gao et al. Performance evaluation and modeling of active tile in raised-floor data centers: An empirical study on the single tile case
VanGilder et al. Data center airflow prediction with an enhanced potential flow model
Zuo et al. Improving Data Center Energy Efficiency Through End-to-End Cooling Modeling and Optimization. Final Report
Han Holistic Optimization of Data Center Cooling Systems and Airflow Management

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant