CN113747742A

CN113747742A - 用于数据中心和服务器的备用冷却

Info

Publication number: CN113747742A
Application number: CN202011482198.3A
Authority: CN
Inventors: 高天翼
Original assignee: Baidu USA LLC
Current assignee: Baidu USA LLC
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-12-03
Also published as: US11785748B2; US20210378151A1

Abstract

配置用于备用操作的数据中心的冷却布置，包括主动冷却系统的该布置具有液体冷却系统。该布置还包括：进气百叶窗，设定为在正常操作模式期间将数据中心的内部空间与外部环境隔开的关闭位置以及在备用操作期间使外部空气能够自由流入内部空间的打开位置；排气百叶窗，设定为在正常操作模式期间将数据中心的内部空间与外部环境隔开的关闭位置以及在备用操作期间使内部空气能够自由流出到外部环境的打开位置；以及控制器，配置为当主动冷却系统的电源供应已被中断时，引导进气百叶窗和排气百叶窗设定为打开位置。该布置还包括流体系统，该流体系统在正常模式下用作开环并且在备用模式下用作闭环。

Description

用于数据中心和服务器的备用冷却

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及数据中心。更具体地，本发明的实施方式涉及在电源故障/停电或冷却系统故障期间的数据中心冷却。

背景技术

冷却是计算机系统和数据中心设计中的重要因素。诸如封装在服务器内的高性能处理器的高性能电子部件的数量已稳步增加，从而增加了服务器在正常操作期间产生和散发的热量。如果允许服务器运行的环境随时间升高温度，则会降低数据中心内使用的服务器的可靠性。维护适当的散热环境对于这些服务器在数据中心的正常操作以及服务器的性能和寿命至关重要。尤其是在冷却这些高性能服务器的情况下，需要更有效且高效的冷却方案。

主动冷却系统涉及使用能量来冷却用于数据中心的空气。这种系统循环冷却剂以从数据中心内转移并去除热量。冷却剂是两相的(例如，使用制冷循环)或单相的流体(例如，水冷却换热回路)。在任何一种情况下，都使用了某种形式的需要施加电源才能运行主动冷却系统的耗电部件。

持续向数据中心的计算机系统供电对于避免数据丢失至关重要。因此，通常有几层备用电源系统。然而，某些备用系统(诸如发电机)需要几分钟才能达到完全操作模式，并且在发电机开始断电和完全操作模式期间必须向计算机供电。

另一种场景是当主冷却系统故障且没有足够的冗余冷却可用时。此时，如果不提供紧急冷却，则可能由于IT系统过热而造成永久性损坏。

不间断供电或不间断电源(UPS)是一种在主电源故障时立即向计算机提供紧急电源的电气设备。UPS与辅助或应急电源系统或者备用发电机的不同之处在于，它将通过提供存储在电池(通常是铅酸电池)中的能量为输入电源中断提供近乎瞬时的保护。大多数不间断电源的电池运行时间只有几分钟，但是提供了足够的时间以开启发电机或迁移工作负载。

铅酸电池的获取和维护相当昂贵。因此，出现了弃用UPS单元而代替使用备用电池单元(BBU)的趋势，备用电池单元基本上是机架自身上的锂离子电池。然而，这些BBU仅向IT设备提供电源。这意味着即使是很短的时间，也可能没有专用于冷却系统的备用能源。另一方面，为冷却系统配备备用电源，相应的基础设施成本也会增加。因此，挑战在于在没有可用于运行冷却系统的备用能源的情况下设计冷却。另外，BBU自身在放电期间需要短时间的冷却。至关重要的是，即使仅很短的时间段，也要具有经济高效的方案。

使用周围空气和/或附近流的水的系统有时被称为“自然冷却”，或“直接自然冷却”。当周围温度足够低时，这些系统能在“主动”冷却与“自然”冷却之间切换。基本概念在于，系统关闭压缩机或其它空气冷却设备，但泵和鼓风机继续运行并将外部空气过滤后直接泵到数据中心。当外部温度升高时，系统激活空气冷却设备以提供主动空气冷却。无论使用哪种操作模式，这些系统仍然需要电源以运行泵和鼓风机，并且在电源故障期间无法运行以将外部空气引入建筑物。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种具有多个电子机架的数据中心的冷却布置，包括：主动冷却系统，具有用于使所述数据中心内的内部空气再循环的鼓风机、用于从所述内部空气中去除热量的热交换器、以及用于引导所述内部空气通过所述热交换器的风管；多个进气百叶窗，采用将所述数据中心的内部空间与外部环境隔开的关闭位置或使外部空气能够自由流入到所述内部空间的打开位置；多个排气百叶窗，采用将所述数据中心的所述内部空间与所述外部环境隔开的关闭位置或使所述内部空气能够自由流出到所述外部环境的打开位置；以及控制器，配置为当所述主动冷却系统的电源供应已被中断时，引导所述进气百叶窗和所述排气百叶窗采用所述打开位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于运行数据中心的冷却系统的方法，包括：在正常操作模式下，通过向所述冷却系统的鼓风机供应电源而运行所述冷却系统，从而通过风管并通过热交换器使所述数据中心内的内部空气再循环；监控所述鼓风机的所述电源；以及响应于检测到所述电源的中断，通过停止通过所述热交换器的空气循环，而使所述冷却系统在备用操作模式下运行，打开进气百叶窗以使外部空气能够流入所述数据中心，并且打开排气百叶窗以将所述内部空气从所述数据中心内排放到所述数据中心外的环境。

根据本发明的又一方面，提供了数据中心，包括：建筑物围墙；位于所述建筑物围墙内部的多个电子机架，每个电子机架具有多个刀片式服务器和备用电池单元；主动冷却设备，包括鼓风机、热交换器和通向所述热交换器的风管；外部进气口，在正常操作模式下设定为关闭位置而在备用操作模式下设定为打开位置，所述外部进气口位于所述建筑物围墙的外墙上；排气出口，在所述正常操作模式下设定为关闭位置而在所述备用操作模式下设定为打开位置，所述排气出口位于所述建筑物围墙的第二外墙上；以及分流阀，位于所述风管的入口处，在所述正常操作模式下设定为打开位置而在所述备用操作模式下设定为关闭位置，以防止空气在所述备用操作模式下进入所述风管。

附图说明

本发明的实施方式在附图的各图中以示例性而非限制的方式示出，附图中相同附图标记指示相似元件。

图1A和图1B是根据一个实施方式的分别示出处于正常模式和备用模式的数据中心或数据中心冷却设施的示例的示意图。

图2A和图2B是根据一个实施方式的分别示出处于正常模式和备用模式的数据中心或数据中心冷却设施的示例的示意图。

图3A和图3B根据一个实施方式的分别示出处于正常模式和备用模式的数据中心或数据中心冷却设施的示例的示意图。

图4A和图4B根据一个实施方式的分别示出处于正常模式和备用模式的数据中心或数据中心冷却设施的示例的示意图。

图5是示出根据实施方式的处理流程的流程图。

图6是示出根据实施方式的处理流程的流程图。

具体实施方式

将参考以下讨论的细节来描述本发明的各种实施方式和方面，并且附图将示出各种实施方式。以下描述和附图是对本发明的说明，而不应解释为对本发明的限制。为了提供对本发明的各种实施方式的透彻理解，描述了大量的具体细节。然而，在某些示例中，为了提供对本发明的实施方式的简明讨论，没有描述公知的或常规的细节。

本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合实施方式所描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施方式中。在本说明书中各个地方出现的短语“在一个实施方式中”不必全都指同一实施方式。

本公开提供了用于数据中心的系统冷却方案。当运行冷却系统的电源中断时，紧急冷却布置将外部的周围空气引入数据中心机房。这些布置不依赖于对主动冷却系统供电。在公开的实施方式中，外部空气可以在正常操作配置下间接和/或部分地用于数据中心冷却，而在紧急冷却配置下用作数据中心中的IT设备的直接且唯一的冷却源。

使用外部空气有几个限制，包括空气质量，因为空气可能在某些区域受到污染，在某些时间段甚至空气湿度条件下空气温度可能太高。尽管这些限制可能使空气不适合用于长期冷却，但空气仍可以在短时间内用于冷却IT。这意味着即使空气温度可能很高(达到损坏IT的程度，但仍然能在短时间内提供一定水平的冷却能力)，也可以利用。如另一个示例，如果空气质量甚至很差，也可以短时间使用而不会导致电子设备的损坏。

公开的方面包括一种具有多个IT设备机架的数据中心的冷却布置，该布置配置为用于正常操作和二级备用操作，包括主动冷却系统的该布置具有用于再循环数据中心内的内部空气的鼓风机、用于从内部空气中去除热量的热交换器、以及用于引导内部空气通过热交换器的风管。该布置还包括：进气百叶窗，设定在正常操作模式期间将数据中心的内部空间与外部环境隔开的关闭位置以及在备用操作期间使外部空气能够自由流入到内部空间的打开位置；排气百叶窗，设定在正常操作期间将数据中心内部空间与外部环境隔开的关闭位置以及在备用操作期间使外部空气能够自由流入到内部空间的打开位置；这意味着空气被吸入机房中并冷却IT并直接排放到外部；以及控制器，配置为当主动冷却系统的供电已被中断时，引导进气百叶窗和排气百叶窗设定为打开位置。在一些实施方式中，该布置还包括分流百叶窗，该分流百叶窗设定为在正常操作中引导内部空气通过热交换器的以及设定为在备用操作模式期间转向位置，从而防止内部空气流过热交换器。在这方面，热交换器是用于在两种或更多种流体之间转移热量的任何系统。

需要提及的是，对于不同的数据中心配置和冷却方案(诸如冷通道/热通道容器)可以设计不同的风管系统。

公开的实施方式提供了数据中心机房级设计和冷却系统级设计，其设定为切断主动冷却设备的电源时能够在正常冷却模式与紧急冷却模式之间进行切换。备用电池能源用于IT，且如果冷却液是用在硬件中的，则还可能用于流体循环。在紧急冷却配置中，如果有冷却液回路，则设计为将冷却液回路从开环(在第一冷却模式下)切换到关闭的冷却回路。在一个实施方式中，备用能源可以专用于流体再循环。在一个实施方式中，可以将备用能源添加到机房液体冷却单元，并且液体冷却单元在第一冷却模式下的开环运行和闭环运行中均使用而功能不同。公开了二级控制方法，以在主电源切断时维持整个系统可以运行的时间。监控温度并用于控制冷却模式的切换，以便在发电机联机或恢复正常供电后恢复正常操作。在其它实施方式中，其它标准或控制信号可与温度结合使用。

图1A是示出根据一个实施方式的数据中心或数据中心单元的示例的示意图。在该示例中，图1A示出了在正常操作模式下数据中心的至少一部分的侧视图。根据一个实施方式，数据中心系统100包括信息技术(IT)部件、设备或仪器的一排或多排电子机架，诸如处理不同类型的计算工作负载和存储数据等的计算机服务器或存储服务器等。在该实施方式中，每排包括电子机架(诸如电子机架110A至110N)的阵列。然而，可以实施为更多排或更少排的电子机架。通常，这些排平行对齐，具有彼此面对的前端和彼此背离的后端，排之间形成通道以允许管理人员在其中走动。然而，也可以应用其它配置或布置。例如，两排电子机架可以背靠背地彼此面对、不在两者之间形成通道，而前端则彼此背离。还可以理解的是，这些排平行对齐，具有彼此面对的后端和彼此背离的前端，排之间形成通道以允许管理人员在其中走动。当数据中心中有多个这种排时，可以以任何已知的配置来布置任何两排。可以在排之间添加冷通道或热通道容器方案以隔开冷热空气。

在一个实施方式中，电子机架(例如，电子机架110A至110N)的每一个包括壳体以容纳布置在其中运行的堆叠中的多个IT部件。电子机架可包括冷却液歧管、多个服务器插槽(例如，配置有相同或相似形成因素的标准机架或机壳)、以及多个能够插入服务器插槽中或从服务器插槽中移除的服务器机壳(也称为刀片式服务器或服务器机架)。每个服务器机壳表示具有一个或多个处理器、存储器和/或永久性存储设备(例如，硬盘)的计算节点，其中计算节点可以包括在其中运行的一个或多个服务器。另外，每个机架可包括在主电源中断时提供临时电源的BBU 105(例如，锂离子电池)。每个BBU的临时电源仅提供给机架上的设备。然而，每个服务器节点还可包括接收BBU电源的自身的风扇。

当使用冷却液时，将处理器附接到液体冷却板(也称为冷却板装备)以接收冷却液。冷却板可从冷却回路接收冷却液。另外，一个或多个可选的冷却风扇与服务器机壳关联，以向其中包含的计算节点提供空气冷却。冷却空气可用于其它电子设备，而高功率部件则是液体冷却。

冷却系统120可以联接到多个数据中心系统(诸如数据中心系统100)。在一个实施方式中，冷却系统120包括基本上为热交换器的外部冷却单元122、以及内部冷却单元或机房调节单元124。外部冷却单元122使用周围空气来处置从建筑物内散除的热量。内部冷却单元124接收再循环的空气并对其进行冷却，然后将空气吹入机架区域。在这种情况下，打开还能用作转向百叶窗的内部百叶窗130，并关闭外部排气百叶窗132。外部空气仅在外部冷却单元122的热交换器中循环，而不进入建筑物。另外，此时进气百叶窗134也是关闭的。因此，没有外部空气进入，且没有内部空气离开数据中心大楼。顺便提及，在本公开中每次提及百叶窗旨在覆盖引导空气流的其它装置，诸如挡板、阀等。

图1B示出了用于主电源断开的情况下的备用冷却模式。在此模式下，一旦激活备用冷却模式，则通过打开进气百叶窗134来使用周围空气并将其直接引入数据中心，并经由排气百叶窗132排放到建筑物的外部。此时，分流百叶窗130是关闭的，使得没有空气通过内部冷却单元124的风管循环。另外，由于没有电源可用于激活外部冷却单元122内的鼓风机，因此没有空气通过外部冷却单元122循环。BBU仅用于为服务器供电，并且周围空气通过机架上的风扇流动以冷却机架110A至机架110N上的IT设备，而风扇由备用电池105供电。周围空气可能不足以用于长时间冷却机房；然而，周围空气仅使用很短的时间，直到发电机联机或恢复主电源为止。这意味着直接使用外部空气可能导致的任何潜在侵蚀影响都可以有限的，且可以忽略不计。排出的热空气通过返回通道和排气百叶窗132离开机房直接到外部环境。

重要的是要注意，在这种配置中主动冷却设备无法运行。即，在周围空气用于冷却的现有技术系统中，仍然是主动冷却系统将外部空气带入服务器机房中，因此其必须具有电源。当主电源发生故障时，这种系统无法将外部空气供应到服务器机房。相反，在该实施方式中，设定为没有电源可用于主动冷却系统。代替地，外部空气通过单独的风管传送，然后再通过单独的百叶窗系统排出，因此绕开了主动冷却系统。另外，空气运动仅取决于机架的各个风扇，从而无需为单独的鼓风机或泵供电。

图2A示出了与IDEC冷却(间接蒸发冷却)相结合的冷却方法和设计的实施方式。在IDEC布置中，为了从数据中心机房内排出的空气中散热，外部单元222循环周围的空气。然后，外部单元222将数据服务器中的空气返回到数据中心，使得来自数据中心的空气不会离开而到外部环境。来自外部环境的空气不会进入数据中心机房，并且进气百叶窗234是关闭的。可以看出，在图2A所示的正常操作条件下，数据中心内部空气再循环和周围空气再循环是彼此独立的。关闭热空气返回通道上的排气百叶窗232，从而迫使空气通过分流百叶窗230再循环到外部单元222。

图2B示出了当发生停电时且发电机联机之前的第二级备用冷却模式。打开进气百叶窗234以直接从外部周围吸入空气。另外，打开排气百叶窗232而关闭分流百叶窗230，从而将热空气直接排出到外部，并防止内部空气流入机械主动冷却系统的风管中。因此，周围空气绕过机械主动冷却系统。同样在该实施方式中，空气通过由备用电池单元供电的IT风扇或机架风扇来流动。在一个实施方式中，图2A和图2B所示的IDEC单元可以是诸如空气处理器单元的其它冷却单元。

图3A和图3B分别示出了在混合冷却数据中心机房中实施的实施方式的正常冷却模式和备用冷却模式。在该实施方式中，使用冷却空气和冷却液来冷却数据中心和IT设备。使用诸如后门热交换器的冷却盘管340冷却冷却空气。然后，通过机械冷却单元322使用外部空气从冷却液中散热。液体冷却和冷却盘管340可以以不同的方法布置，并行使用不同的回路，或串联使用一个回路。在正常操作条件下，关闭百叶窗332和百叶窗334，使得数据中心内的空气再循环，而外部空气仅用于从外部单元322提取热量。

在图3A中示出了两种不同类型的流体连接设计，并且可以采用任一种。由机械冷却单元322供应的冷却液可以以两种模式中的任一种供应。在第一模式下，将液体并行地提供到冷却盘管340(冷却盘管340可以理解为诸如后门的机架级冷却单元)，并提供到诸如服务器级冷却板的液体冷却布置。在第二模式下，将液体先供应到机架级冷却盘管然后再供应到冷却板，或者以相反的顺序供应，这意味着冷却盘管和冷却板是串联连接的。在图3A中被称为冷却回路331的顶部连接示出了第二模式场景，而被称为冷却回路333的底部连接示出了第一模式场景。本主题发明人于2019年9月20日提交的序号为16/578,273的共同未决的申请中提供了进一步的信息，该申请的全部内容通过引用合并于此。

图3B示出了将冷却回路从开环切换到闭环的备用冷却模式。在该模式下，打开进气百叶窗334和排气百叶窗332，使得外部的周围空气直接流过机房以冷却机架中的设备，然后排出机房外。冷却盘管340是用作在常规冷却模式(开环模式)下冷却室内空气的冷却设备，并且外部周围空气是用作在备用冷却模式下(闭环模式)冷却冷却盘管340中液体的冷却源。在一个实施方式中，每个服务器机壳模块化地联接到冷却液歧管，使得服务器机中其余服务器机架可以从电子机架中移除而不影响电子机架中其余服务器机壳和冷却液歧管的运行。在另一个实施方式中，每个服务器机壳通过快速释放联接组件联接到冷却液歧管，快速释放联接组件具有联接到挠性软管的入口连接器和服务器液体出口连接器，以将冷却液分配到处理器的服务器液体。服务器液体入口连接器将经由机架液体入口连接器从安装在电子机架后端的冷却液歧管中接收冷却液。服务器液体出口连接器将经由机架液体出口连接器向冷却液歧管排放携带从处理器交换的热量的较暖或较热液体，然后再返回到电子机架内的冷却剂分配单元(CDU)。

图4A和图4B示出了根据一个实施方式的用于正常冷却模式和备用冷却模式的详细系统设计的俯视图，分别包括液态流体再循环和气流再循环的变化。这些图示出了液体冷却回路从开环(图4A)到闭环(图4B)的切换，其中在开环中来自冷却盘管的液体流过外部热交换器422，其中在闭环中液体仅在建筑物内部的管内循环。

在图4A所示的正常制冷模式下，关闭百叶窗432和百叶窗434，使得没有外部空气进入建筑物。需要提及的是，在图中以简化方式表示了数据中心的外部冷却系统。代替地，外部空气通过外部冷却单元422循环，以从返回管447流入外部冷却单元422的液体中散热。来自外部单元422的液体通过供应管446流入机架，其中，从冷却板中散热(如用于各种处理器的散热器一样工作)，并流过冷却盘管440，冷却盘管440用作冷却建筑物内的再循环空气。在该模式下，三通阀#1置于完全笔直的位置，以通过返回线447仅将暖/热液体从机架发送到外部冷却单元422；并且三通阀#2也置于完全笔直的位置，以仅将液体从供应线446发送到盘管440和回路460。两个主阀448都处于打开位置，这种情况称为开环。另外，由于可以由位于冷却单元422内的主泵423泵送液体，此时#2泵450无需运行。

回路内的流体由泵423流动，因此泵450可能处于闲置状态，即关闭。在不同的实施方式中，冷却系统422可以在回路中使用CDU单元。如果在正常操作模式期间，使用CDU中封装的泵来再循环回路中的流体，则相应的泵需要工作。另外，在备用模式下该泵也需要工作。在这种布置中，完全通过三通阀而非泵的变化来产生开环和闭环流动中的流体变化。

从图4A可以看出，在正常操作位置，冷却盘管440和冷却回路460并联连接到主供应线446和主返回线447。即，来自供应线446的冷供应液并行地流入冷却盘管440和冷却回路460。类似地，热液体从冷却盘管的440和冷却回路460并行地流入返回线447。

图4B示出了电源故障-备用操作模式。在该模式下，打开百叶窗432和百叶窗434，使得外部空气直接流入建筑物中并流过机架。外部空气是唯一的冷却源。具体地，使外部空气流过盘管440以冷却盘管440中流动的液体。另外，空气还用于冷却空气冷却的其它电子器件。然后，将空气排到建筑物外部。由于没有电源供应到冷却单元422，所以主泵423无法运转且主阀448是关闭的。另外，由从备用电池机架442供应的能量激活次级泵450。

在图4A中，冷却回路和冷却盘管并联连接，但是在图4B所示的实施方式中，冷却回路和冷却盘管串联布置如下。将三通阀#1和三通阀#2置于旁通位置，使得来自冷却回路460的液体而非流入热返回线447的液体被转移到三通阀#2。三通阀#2将液体引导到冷却盘管440中。在另一个实施方式中，如在[0029]中提到的，液体冷却回路和冷却盘管的原始设计可以在正常模式和备用模式下都以串联方式设计和运行。区别在于两种模式下使用的泵不同且阀的位置也不同。

要注意，次级泵450仅用于二级中的备用冷却配置，使得仅需要几分钟的足够能量。因此，不需要大的电池备用能源来运行次级泵450。还要注意，该实施方式强制由流动空气冷却的液体流入冷却回路460以冷却IT设备，然后流入冷却盘管440并被冷却。以这种方式，外部空气用于冷却冷却盘管440内的液体，并且来自冷却盘管440的液体用于冷却冷却回路460。这与冷却盘管上执行的热转移的正常操作相反，其中冷却盘管440用于冷却空气。

在公开的实施方式中，当发生电源故障时，外部进气百叶窗和排气百叶窗需要改变位置。因此，需要使百叶窗配置为没有主电源也能完成位置变化。这可以由各种不同方式来实现。例如，所有百叶窗都可能配备有具有自身备用电池单元的发动机，备用电池单元专用于在主电源故障的情况下打开/关闭百叶窗。因此，这需要相对较小的电池，该电池存储足够切换百叶窗位置一次的能量，由于一旦发电机联机或主电源恢复，则可以利用提供的主电源将百叶窗返回至正常操作位置。

根据另一实施方式，使用每个百叶窗板被弹性偏置的跳闸系统，在不施加电源的情况下设定于一个位置，而在存在施加电源的情况下设定于第二位置。例如，每个百叶窗可以被弹簧或重力偏压以设定于一个位置，并且可以使用电磁吸引力或其它通电/机电机构来保持在第二位置。在这种布置中，在正常操作模式期间，电源用于通过电磁装置/系统或其它通电机构控制百叶窗处于打开或关闭位置。当发生电源断开时，电磁装置会因电源断开而停用，并且弹簧或重力偏置会根据百叶窗的特定位置使百叶窗从打开到关闭或从关闭到打开。类似的方法可以用任何液体阀来实施。例如，三通阀可经由弹力(诸如弹簧负载)偏置到设定的一个位置(通过或绕过)以及经由施加机电能量切换到第二位置。因此，当主电源从机电装置中移除时，阀设定为其弹性偏置位置。

因此，公开的实施方式提供了一种数据中心，包括：建筑物围墙；建筑物围墙内的多个机架，每个机架具有多个刀片式服务器和备用电池单元；主动冷却设备，包括鼓风机、热交换器和通向热交换器的风管；外部进气口，在正常操作模式下设定为关闭位置而在备用操作模式下设定为打开位置，外部进气口位于建筑物围墙的外墙上；排气出口，在正常操作模式下设定为关闭位置而在备用操作模式下设定为打开位置，排气出口位于建筑物围墙的第二外墙上；以及转向阀，位于风管的入口处，在正常操作模式下设定为打开位置而在备用操作模式下设定为关闭位置，以防止空气在备用操作模式下进入风管；以及液体冷却回路从开环到闭环的变化。

图5是示出根据实施方式的处理流程的流程图。在框500中，数据中心监控系统感测主电源的断开。此时系统可以进入紧急备用模式，其中将紧急电源(例如BBU电源)提供到机架以维护IT服务(参见框505)。在一些实施方式中，最初，系统可以在监控机架和/或机房温度的同时维护现有的冷却配置(非运行中)。在框510处，系统例如通过计时器的运行或通过感测温度的升高超过设定阈值等来改变冷却配置。此时改变冷却配置以使得外部空气能够进入服务器机房并排出服务器机房。当服务器机房采用液体冷却时，框515是可选的。在这种情况下，液体冷却管从开环变为闭环。如本文公开的示例中所示，可以由使用三通阀来完成。框520指示第二级备用电源(例如，BBU)可以用于为冷却设备的某些部分(例如，液体泵或百叶窗)供电。框525指示可以通过发电机联机或主电源恢复来恢复全部或部分电源。此时冷却配置可以返回到正常操作模式。

因此，公开的实施方式提供一种用于运行数据中心的冷却系统的方法，该方法包括：在正常操作模式下运行冷却系统，通过向冷却系统的鼓风机供电，从而通过风管并通过热交换器使数据中心内的内部空气再循环；监控鼓风机的电源；以及当检测到电源中断时，使冷却系统在备用操作模式下运行，通过停止通过热交换器的空气循环，打开进气百叶窗以使外部空气能够流入数据中心，并且打开排气百叶窗以将空气从数据中心内排放到数据中心的外部环境。在其它实施方式中，电源用于运行任何类型的数据中心的冷却系统，并且由于电源断开导致冷却系统故障而启动备用模式。该方法还可以包括：在正常操作模式下，提供在主动空气冷却系统与数据中心内提供的计算机机架之间循环冷却液的液体冷却管道；以及在备用操作模式下，停止主动冷却系统中冷却液的循环。该方法还可以包括：在正常操作模式期间，液体冷却管道布置为使冷却液并行流入冷却盘管和冷却回路；以及在备用操作模式期间，液体冷却管道布置为使冷却液串行流入冷却盘管和冷却环路。

图6示出了根据公开的实施方式的使用温度(包括一级和二级、第一级备用电池系统和第二级备用电池系统、空气冷却源和液体冷却源)的系统响应和控制。框600指示在主电源断开时，存在两级控制。框605指示在感测到电源故障时，激活第一级备用(例如，使用BBU)以向IT设备提供备用电源。此时，尽管冷却系统由于断电而无法运行，但仍维持在正常操作配置下。但是，从发生电源故障之前开始使用系统中存储的冷却物质，同时监孔服务器机房内的温度。

在框610处，当检测到温度已经升高到预设阈值以上时，系统进入二级，其中冷却配置设定为备用模式。具体而言，百叶窗板移动到备用模式，其中，外部空气流经服务器机房以冷却机架，并且冷却液体冷却盘管(如果使用)。另外，如果使用液体冷却，则备用电源用于激活备用液体泵以循环液体。通常，二级模式仅需维持几分钟，直到发电机联机或恢复供电为止。另一方面，如果在框615处温度升高到最大允许阈值以上，则系统强制关闭以避免对设备的永久损坏。当发电机联机或主电源恢复时，冷却系统返回正常操作模式。

在以上的说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述。将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的更宽泛精神和范围的情况下，可对本发明作出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims

1.一种具有多个电子机架的数据中心的冷却布置，包括：

主动冷却系统，具有用于使所述数据中心内的内部空气再循环的鼓风机、用于从所述内部空气中去除热量的热交换器、以及用于引导所述内部空气通过所述热交换器的风管；

多个进气百叶窗，采用将所述数据中心的内部空间与外部环境隔开的关闭位置或使外部空气能够自由流入到所述内部空间的打开位置；

多个排气百叶窗，采用将所述数据中心的所述内部空间与所述外部环境隔开的关闭位置或使所述内部空气能够自由流出到所述外部环境的打开位置；以及

控制器，配置为当所述主动冷却系统的电源供应已被中断时，引导所述进气百叶窗和所述排气百叶窗采用所述打开位置。

2.根据权利要求1所述的冷却布置，还包括分流百叶窗，所述分流百叶窗设定为引导所述内部空气通过所述热交换器的正常操作位置或设定为防止所述内部空气流过所述热交换器的转向位置。

3.根据权利要求2所述的冷却布置，其中，所述分流百叶窗位于所述风管的入口处，从而在所述分流百叶窗设定为所述转向位置时防止所述内部空气流入所述风管。

4.根据权利要求1所述的冷却布置，其中，所述进气百叶窗和所述排气百叶窗通过弹性作用或电池电源而设定为所述打开位置。

5.根据权利要求1所述的冷却布置，还包括冷却液管，并且其中，所述冷却液管在正常操作模式期间设定为开环配置，而在备用操作模式期间设定为闭环配置。

6.根据权利要求5所述的冷却布置，其中，所述冷却液管包括用于所述多个电子机架中的每一个的液体冷却回路和冷却盘管，并且其中，所述液体冷却回路和所述冷却盘管在所述正常操作模式下设定为并联管连接，而在所述备用操作模式下设定为串联管连接。

7.根据权利要求6所述的冷却布置，还包括多个三通阀，所述三通阀在所述正常操作模式下设定为第一位置以形成所述并联管连接，而在所述备用操作模式下设定为第二位置以形成所述串联管连接。

8.根据权利要求5所述的冷却布置，还包括联接到所述冷却液管和备用电池的次级泵。

9.根据权利要求8所述的冷却布置，其中，所述冷却液管包括冷却回路和冷却盘管，并且其中，在所述备用操作模式下，所述次级泵从所述冷却盘管接收液体并将所述次级泵送到所述冷却回路，并且其中，阀装置从所述冷却回路接收所述液体并将所述液体转移到所述冷却盘管中，使得所述液体从所述次级泵流入所述冷却回路，然后流入所述冷却盘管，然后再返回所述次级泵。

10.一种用于运行数据中心的冷却系统的方法，包括：

在正常操作模式下，通过向所述冷却系统的鼓风机供应电源而运行所述冷却系统，从而通过风管并通过热交换器使所述数据中心内的内部空气再循环；

监控所述鼓风机的所述电源；以及

响应于检测到所述电源的中断，

通过停止通过所述热交换器的空气循环，而使所述冷却系统在备用操作模式下运行，

打开进气百叶窗以使外部空气能够流入所述数据中心，并且打开排气百叶窗以将所述内部空气从所述数据中心内排放到所述数据中心外的环境。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，停止通过所述热交换器的空气循环包括：运行分流百叶窗以防止空气进入所述风管。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在所述正常操作模式下，在主动冷却系统与所述数据中心内部提供的计算机机架之间提供使冷却液循环的液体冷却管道；以及

在所述备用操作模式下，停止所述主动冷却系统中所述冷却液的循环。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

在所述正常操作模式期间，所述液体冷却管道布置为使所述冷却液并行流入冷却盘管和冷却回路；以及

在所述备用操作模式期间，所述液体冷却管道布置为使所述冷却液串行流入所述冷却盘管和所述冷却回路。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

在所述备用操作模式期间，将备用电池电源施加到次级泵以循环所述冷却液，并且使空气流过所述冷却盘管。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述液体冷却管道布置为：包括运行三通阀以绕开所述主动冷却系统。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述备用操作模式下运行所述冷却系统，包括：

在检测到所述电源的所述中断时，通过向所述数据中心内的电子机架提供备用电源并监控所述数据中心内的温度，而启动第一级备用模式；以及

在检测到温度升高到设定阈值以上时，通过打开所述进气百叶窗以使所述外部空气能够流入所述数据中心，并打开排气百叶窗以将空气从所述数据中心内部排放到所述数据中心外的环境，而启动第二级备用模式。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，启动所述第二级备用模式还包括：将液体冷却系统从开环重新配置为闭环。

18.数据中心，包括：

建筑物围墙；

位于所述建筑物围墙内部的多个电子机架，每个电子机架具有多个刀片式服务器和备用电池单元；

主动冷却设备，包括鼓风机、热交换器和通向所述热交换器的风管；

外部进气口，在正常操作模式下设定为关闭位置而在备用操作模式下设定为打开位置，所述外部进气口位于所述建筑物围墙的外墙上；

排气出口，在所述正常操作模式下设定为关闭位置而在所述备用操作模式下设定为打开位置，所述排气出口位于所述建筑物围墙的第二外墙上；以及

分流阀，位于所述风管的入口处，在所述正常操作模式下设定为打开位置而在所述备用操作模式下设定为关闭位置，以防止空气在所述备用操作模式下进入所述风管。

19.根据权利要求18所述的数据中心，其中，所述外部进气口和所述排气出口中的每一个包括在主电源故障时导向所述打开位置的弹性致动器以及所述分流阀包括在所述主电源故障时导向所述关闭位置的弹性致动器。

20.根据权利要求18所述的数据中心，其中，所述电子机架的每一个包括冷却盘管和冷却回路，并且其中，所述数据中心还包括冷却管道，所述冷却管道在所述正常操作模式期间将开环设计中的所述冷却回路和所述冷却盘管并联连接或串联连接，并且在所述备用操作模式期间仅作为闭环串联连接。