CN1795706A

CN1795706A - 空气再循环指数

Info

Publication number: CN1795706A
Application number: CNA2004800145397A
Authority: CN
Inventors: C·巴舒; R·沙马; C·D·帕特尔
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2006-06-28
Also published as: US7051946B2; JP2007505285A; JP4639192B2; US20040240514A1; WO2004107142A2; EP1627559A2; WO2004107142A3; EP1627559B1

Abstract

提供了一种用于确定数据中心(100)中气流再循环指数值的系统(202)。系统(202)包括控制器(204)，该控制器具有度量模块(216)，该度量模块配置为确定数据中心(100)一个或多个位置中的空气再循环指数值。

Description

空气再循环指数

发明背景

数据中心可定义为容纳排列在多个机架中的计算机系统的位置，例如房间。标准机架，例如电子柜，定义为电子工业协会(EIA)机壳，宽78英寸(2米)、长24英寸(0.61米)并且深30英寸(0.76米)。这些机架配置为容纳多个计算机系统，例如约四十(40)套系统，其中机架的未来配置被设计成容纳高达八十(80)套系统。计算机系统一般包括多个部件，例如一块或多块印刷电路板(PCB)、海量存储设备、电源、处理器、微控制器、半导体设备等，各部件在工作期间会耗散相当大的热量。例如，包括多个微处理器的典型计算机系统可耗散约250W的功率。因此，包括四十(40)套这种类型计算机系统的机架可耗散约10KW的功率。

将机架中部件耗散的热传导到数据中心中包含的冷空气所需的功率一般等于操作这些部件所需功率的约10％。然而，消除数据中心中由多个机架耗散的热所需的功率一般等于操作机架中这些部件所需功率的约50％。例如，在数据中心中冷却空气所需的额外热动力功导致耗散机架与数据中心之间各种热负荷所需的功率量不同。一方面，通常用风扇冷却机架，风扇操作上在散热部件上移动冷却液，例如空气或经调节的空气等；而数据中心经常实现相反的功率循环，以冷却热回风。实现降温所需的额外功，加上与移动数据中心和冷凝器中的冷却液相关联的功，常合计达50％的功率需求。这样，除了面对机架冷却的那些问题，数据中心的冷却还提出了问题。

一般通过操作一个或多个空调单元来冷却常规的数据中心。例如，空调单元的压缩机一般需要的最小功率大约是足以冷却数据中心所需工作能量的30％。其它部件，例如冷凝器，吹风机(风扇)等，一般需要所需冷却能力的额外20％。例如，具有100个机架(每个机架具有10KW的最大功率消耗)的高密度数据中心一般需要1MW的冷却能力。除了驱动空气移动设备(例如风扇、鼓风机等)所需的功率，具有1MW除热能力的空调单元一般需要最小300KW的输入压缩机功率。常规的数据中心空调单元并不基于数据中心的分布需求而改变其冷却液输出。相反，即使在数据中心内的热负荷降低时，这些空调单元一般也操作在或接近最大压缩机功率。

空调单元基本连续的操作一般设计为根据最坏情况操作。例如，空调单元一般设计在最大能力左右，并利用冗余，从而使数据中心可以在基本连续的基础上保持在线。然而，数据中心中的计算机系统一般利用最大冷却能力的30-50％左右。在这方面，常规的冷却系统经常试图冷却那些没有操作在可能使其温度超过预定温度范围的电平的部件。因此，与充分冷却包含在数据中心机架中的发热部件所需的运行费用相比，常规的冷却系统常常带来更大的运行费用。

影响冷却系统效率的另一个因素是在数据中心中存在的空气再循环的等级。即，常规的冷却系统并未设计为减少冷却液与热空气的混合。由此，传递到机架的冷却液一般混合了被部件加热的空气，从而降低了从部件到冷却液的传热效率。另外，热空气混合了冷却液从而降低了返回空调单元的空气的温度，并由此降低了空调单元的传热效率。

发明内容

根据一个实施例，本发明涉及一种用于确定具有一个或多个机架的数据中心中空气再循环指数的方法。一个或多个机架包括入口和出口，并沿冷通道和热通道放置。在所述方法中，确定热空气渗透到冷通道中所引起的焓升，以及来自一个或多个机架的出口的热空气的总焓升。另外，通过用热空气渗透到冷通道中所引起的焓升除以来自一个或多个机架的热空气的总焓升来产生第一指数值。

根据另一实施例，本发明涉及一种用于确定数据中心中气流再循环指数值的系统。该系统包括具有度量模块的控制器，所述度量模块配置为确定数据中心的一个或多个位置中的空气再循环指数值。

根据又一实施例，本发明涉及一种用于控制数据中心中空气再循环的方法。在所述方法中，接收一个或多个机架的入口温度和出口温度以及基准温度。另外，基于入口和出口温度以及基准温度计算第一空气再循环指数值。此外，响应于计算的第一空气再循环指数值来操纵一个或多个致动器，从而控制数据中心中的空气再循环。

根据再一实施例，本发明涉及一种用于控制数据中心中空气再循环的方法。在所述方法中，接收工作负荷放置请求，并识别能够执行所请求的工作负荷的服务器。此外，计算所识别的服务器上的空气再循环指数，并将工作负荷置于具有最低空气再循环指数的服务器上。

根据另一实施例，本发明涉及一种用于设计数据中心的方法。在所述方法中，接收数据中心配置，并计算数据中心配置的空气再循环指数。此外，重新配置数据中心，以最小化空气再循环指数值。

根据另一实施例，本发明涉及一种用于控制数据中心中空气再循环的系统。所述系统包括用于计算数据中心一个或多个区域中的空气再循环指数的装置和用于减少数据中心一个或多个区域中空气再循环的装置。

根据另一个实施例，本发明涉及一种嵌入一个或多个计算机程序的计算机可读存储介质。所述一个或多个计算机程序实现控制数据中心中空气再循环的方法。一个或多个计算机程序包括一组指令，所述指令用于：接收一个或多个机架的入口温度和出口温度；接收基准温度；基于入口和出口温度和基准温度计算第一空气再循环指数值；以及响应于计算的第一空气再循环指数值操纵一个或多个致动器，从而控制数据中心中的空气再循环。

附图说明

根据以下参照附图的描述，对本领域的技术人员而言，本发明的特征将变得明显，其中：

图1A示出根据本发明实施例的数据中心的简化透视图；

图1B示出根据本发明实施例的图1A所示数据中心的侧视简图；

图1C示出根据本发明实施例的数据中心上部的横截面侧视图；

图2是根据本发明实施例的冷却系统的示例性框图；

图3示出根据本发明实施例的示例性计算机系统；

图4A和4B共同示出根据本发明实施例的冷却系统的操作模式的示例性流程图；

图4C和4D分别示出根据本发明备选实施例的图4A和4B中所示操作模式的可选步骤；

图5示出根据本发明实施例的冷却系统的操作模式的示例性流程图；以及

图6图示根据本发明实施例用于设计和配置数据中心布局的操作模式的示例性流程图。

具体实施方式

出于简化和示意性的目的，主要参照本发明的示例性实施例来描述本发明。在以下描述中，阐述了大量具体细节，以便提供对本发明的全面理解。然而，对本领域普通技术人员而言显然的是，可以实践本发明而不局限于这些具体细节。在其它例子中，没有详细描述众所周知的方法和结构，以免不必要地模糊本发明。

在整个本公开中，都引用了“冷却液”和“热空气”。出于简化的目的，“冷却液”一般可定义为已经由冷却设备(例如空调单元)冷却的空气。此外，“热空气”一般可定义为已经加热的空气或冷却液，例如已经吸收了来自发热/耗散部件的热量的冷却液。然而，应该很明显，术语“冷却液”并不用于表示仅包含冷空气的空气，并且“热空气”并不用于表示仅包含已加热的空气。相反，本发明实施例可与包含冷却液和热空气混合物的空气一起工作。此外，冷却液和热空气可表示除空气以外的气体，例如本领域普通技术人员已知的、可用于冷却电子部件的致冷剂及其它类型的气体。

根据本发明实施例，可根据数据中心内的各种环境条件来计算无量纲的、可缩放参数。这些参数可实现为控制冷却液传递、热空气消除和工作负荷放置中的一个或多个，以提供数据中心中部件的有效冷却。一方面，可以通过减少数据中心中的空气再循环量来改进冷却效率。即，通过减少热空气与冷却液的再循环，反之亦然，可在已知的冷却系统上改进冷却数据中心中部件的冷却液的潜力。通过本发明实施例的操作可获得的一个结果是，可以减少操作数据中心中冷却系统所需的能量，从而减少相关的运行成本。

无量纲参数可用于确定数据中心冷却系统的可缩放“性能指数”。此外，性能指数可以量化数据中心不同位置处发生的再循环量。在这点上，在整个本公开中，该参数被公开为供热指数(SHI)和回热指数(RHI)。SHI和RHI总体上可用作一个或多个部件、机架、机架群或数据中心的热管理和能量效率的指标。

基于在整个数据中心的不同位置处测量的温度来计算SHI和RHI。例如，可实现由计算机机房(例如数据中心)空调单元提供的冷却液的温度，以确定SHI和RHI。由于此时基本可以控制由空调单元提供的冷却液的温度，因此该冷却液的温度可看作是基准温度。

此外，上述指数可以基于不同入口和出口处的温度。通过示例的方式，可在供风孔入口、机架入口、机架出口、回风孔入口等处测量温度。如下文将更详细描述的，这些不同位置处的温度是数据中心几何布局的函数。此外，温度可根据供风孔以及机架入口和出口的各种操纵而变化。

根据本发明的另一实施例，可用计算流体动力学模型来计算SHI和RHI。可执行该模型以确定基本优化的数据中心布局。因此，根据本发明的该实施例，数据中心的布局可设计用于基本最佳冷却系统能量利用。这可能需要将机架置于相对于供风口和空调单元的预定配置。这也可能需要使用具有不同配置的机架，以控制流经这些机架的气流。

在操作数据中心冷却系统的过程中，可实现SHI和RHI。例如，SHI和RHI可用于控制向机架传递冷却液和/或从机架消除热空气。作为另一例子，SHI和RHI可用于确定机架间的基本最佳的计算负荷分布。即，基于SHI和RHI计算，由位于机架中的一个或多个部件(例如服务器、计算机等)执行的计算工作负荷可由一个或多个其它部件共享。备选地，计算工作负荷分布在较少数量的部件之间。

首先参考图1A，其示出了根据本发明实施例的数据中心100的简化透视图。术语“数据中心”一般用于表示可放置能够发热的一个或多个部件的房间或其它空间。在这方面，术语“数据中心”并不用于将本发明限制在传递或处理数据的任何具体类型的房间，也不应解释为术语“数据中心”的使用将本发明限制在除上述定义之外的任何方面。

对本领域的普通技术人员而言，应该很容易明白的是，图1A示出的数据中心100是一般化图示，并在不脱离本发明精神的前提下，可添加其它部件，或去掉或更改现有部件。例如，数据中心100可包括任意数量的机架和各种其它部件。此外，应该理解的是，发热/耗散部件可置于数据中心100中，而不装在机架中。

数据中心100被示为具有以平行行排列的多个机架102-108，例如电子柜。机架102-108的每行都被示为包括置于活动地板110上的4个机架(a-d)。可在活动地板110下的空间112中放置多根导线和通信线(未示出)。空间112也可用作强制通风系统，用于将冷却液从空调单元114传递到机架102-108。冷却液可通过位于一些或所有机架102-108之间的通风孔从空间112传递到机架102-108。通风孔116被示为位于机架102、104、106和108之间。

机架102-108一般配置成容纳多个能够产生/耗散热的部件(未示出)，例如，处理器、微控制器、高速视频卡、存储器、半导体器件等。这些部件可以是多个子系统(未示出)(例如计算机、服务器等)的元件。子系统和部件可被实现为执行各种电子(例如计算、开关、路由、显示等)功能。在执行这些电子功能时，部件及子系统一般会耗散相当大的热量。由于通常已知的机架102-108包括超过四十(40)个或更多个子系统，因此这些机架可将充分大量的热传递给冷却液，以将子系统和部件维持在通常的预定工作温度范围内。

虽然数据中心100被示为包括四行机架102-108和一个空调单元114，但应该理解，数据中心100可包括任意数量的机架(例如100个机架)和空调单元(例如四个或更多个)。示出四行机架102-108和一个空调单元114仅是出于示意性和简化描述的目的，而不用于在任何方面限制本发明。

现在参照图1B，其示出了根据本发明实施例的图1A中所示数据中心100的侧视图的简化示图。在图1B中，机架102a、104a、106a和108a是可见的。关于图1B所示实施例的更详细描述可在2001年10月5日提交的同时待审和共同转让的美国申请No.09/970707中找到，该申请通过引用全部结合在本文中。

如图1B所示，机架102和104之间以及机架106和108之间的区域可包括冷通道118。由于这些通道配置为接收来自通风孔116的冷却液，因此这些通道被看作“冷通道”。此外，机架102-108一般接收来自冷通道118的冷却液。机架104和106之间以及机架102和108后侧的通道被看作热通道120。由于这些通道定位为接收被机架102-108中的部件加热的空气，因此这些通道被看作“热通道”。通过将冷通道118和热通道120基本分开(例如用机架102-108)，可基本防止冷却液在传递到机架102-108之前与热空气进行再循环。

机架102-108朝向冷通道118的一侧可被看作是机架的前部，而机架102-108背朝冷通道118的一侧可被看作是机架的后部。出于简化而非限制目的，本公开的全文都将根据这种命名法来描述机架102-108的各个侧面。

根据本发明另一实施例，机架102-108可定位为它们的后侧彼此相邻(未示出)。在该实施例中，通风孔116可设置在每个通道118和120中。此外，机架102-108的顶板上可包括出口，以使热空气能够流出机架102-108。

如上所述，空调单元114接收热空气并冷却该热空气。此外，空调单元114例如通过如下过程向机架102-108提供已经冷却的空气，例如冷却液。空调单元114一般包括风扇122，用于将冷却液(例如空气)提供到空间112(如强制通风系统)中，和/或从数据中心100抽出空气(例如如箭头124所示)。操作中，热空气如箭头124所示进入空调单元114，并以一般为本领域普通技术人员已知的方式，通过冷却旋管126、压缩机128和冷凝器130的操作进行冷却。在冷却系统效率方面，一般期望回流空气由数据中心100中的空气的相对最暖的部分组成。

虽然本公开的全文参考使用风扇122来从数据中心100中抽出热空气，但应该理解，在不脱离本发明保护范围的前提下，可实现任何其它合理适用的空气去除方式。通过示例，与风扇122分开的风扇(未示出)或鼓风机可用于从数据中心100中抽取空气。

此外，基于冷却机架102-108中热负荷所需的冷却液，空调单元114可操作在不同级别。例如，可以更改压缩机128的容量(例如施加在致冷剂上的工作量)和/或风扇122的速度，从而控制传递到机架102-108的冷却液的温度和数量。在这方面，压缩机128可包括可变容量压缩机，并且风扇122可包括可变速风扇。由此可控制压缩机128以增加或者降低流过的致冷剂的质量流量比。

由于与本发明实施例共同使用的压缩机128和风扇122的具体类型可根据个人需要而改变，因此本发明不局限于任何具体类型的压缩机或风扇。相反，任何能够实现本发明某些方面的合理适用类型的压缩机128和风扇122都可与本发明实施例共同使用。压缩机128和风扇122的选择可取决于多种因素，例如冷却要求、成本、运行费用等。

本领域的普通技术人员应该理解，本发明实施例可与恒速压缩机和/或恒速风扇一起操作。一方面，可基于空间112中冷却液的压力来实现对冷却液传递到机架102-108的控制。根据该实施例，例如可通过置于数据中心100中不同位置处多个通风孔116的操作来控制空间112内的压力。即，通过选择性地控制通过通风孔116的冷却液的输出，可在整个空间112将空间112中的压力保持基本恒定。通过示例的方式，如果空间112一个位置中的冷却液压力超过预定级别，则可能引起基本接近该位置定位的通风孔使更多的冷却液能够流过，从而降低该位置的压力。本实施例的更详细描述可在2002年11月26日提交的美国专利申请No.10/303761和2003年1月27日提交的美国专利申请No.10/351427中找到，这些申请已转让给本发明的受让人，并由此通过引用全部结合在本文中。

此外，或者作为压缩机128的备选，可在空调单元114中实现热交换器(未示出)，以冷却流体源。热交换器可包括在空气通过热交换器时通常用于有效地冷却空气的冷却水热交换器、离心冷却器(例如YORK制造的冷却器)等。热交换器可包括多台空调器。这些空调器可提供有由泵驱动并由冷凝器或冷却塔冷却的水。可根据散热需求来改变热交换器容量。由此，可降低热交换器容量，例如，其中不必将冷却液保持在相对低的温度。

在操作中，冷却液一般从风扇122流进空间112，如箭头132所示。冷却液通过多个通风孔116流出活动地板110并流入机架102-108的各个区域，如箭头134所示。通风孔116可包括在同时待审的美国申请No.09/970707中公开和描述的动态可控通风孔。如该申请中所描述的，由于通风孔116一般操作上控制流过的冷却液的速度、体积流率和方向中的至少一个，因此通风孔116被称为“动态可控的”。此外，动态可控通风孔116的具体例子可在2003年2月28日提交的同时待审的美国申请No.10/375003中找到，该申请已转让给本发明的受让人，并通过引用全部结合在本文中。

当冷却液流出通风孔116时，该冷却液可流入机架102-108。机架102-108的前侧上一般包括入口(未示出)，以接收来自通风孔116的冷却液。该入口一般包括使冷却液能够进入机架102-108的一个或多个开口。此外，或备选地，一些或全部机架102-108的前侧可包括用于基本控制冷却液流入机架102-108的设备。合适设备的例子在同时待审和共同转让的美国专利申请号TBD(代理人档案号200208399-1和200208585-1)中描述了，这两篇申请都是于2003年4月30日提交的，其公开的内容通过引用整体结合在本文中。

当冷却液流过机架102-108时，通过吸收从位于机架102-108中的部件耗散的热量，冷却液可变热。热空气一般可通过位于机架102-108后侧上的一个或多个出口排出机架102-108。此外或备选地，一些或全部机架102-108的后侧可包括用于充分控制冷却液流入机架102-108和/或控制热空气流出机架102-108的设备。此外，在同时待审和共同转让的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号200208399-1和200208585-1)中描述了合适设备的例子。

通过与上面提到的同时待审的申请中阐述的方式一致的方式操作上述设备，通过机架102-108的气流可与通过通风孔116的气流基本平衡。此外，可在通过机架102-108和通风孔116的气流之间实现一种比例关系。根据以那些同时待审的申请中描述的方式控制气流，与已知的冷却系统相比，可充分降低或消除热气流与冷却液之间的再循环级别。

当冷却需求根据机架102-108中的热负荷以及冷却液的体积流率的随后变化而改变时，空调单元114可改变提供给机架102-108的冷却液量。例如，如果机架102-108中的热负荷通常增加，则空调单元114可操作上增加冷却液源和温度中的一个或多个。备选地，如果机架102-108中的热负荷通常减少，则空调单元114可操作上降低冷却液源和温度中的一个或多个。在这点上，可充分优化由空调单元114使用以通常将数据中心100内的部件保持在预定工作温度范围内的能量。

作为备选，可能产生流到机架102-108的额外的冷却液引起部件温度上升的情况。例如，这在相对大量的热空气再循环到冷却液中时可能发生。在此情况下，且如下文将更详细描述的，可响应于升高的部件温度而减少冷却液传递。此外，可响应于降低的部件温度而增加冷却液传递。因此，应该理解，当数据中心100中的温度改变时，本发明并不限制在一种操作方式。

通过通风孔116、上述设备和空调单元114的操作，可以实现冷却液流动和温度的全局和区域性控制。例如，通风孔116和上述设备一般提供流动到机架102-108的冷却液的局部或区域性控制。此外，空调单元114一般提供对整个数据中心100各个部分的冷却液流动和温度的全局控制。依靠冷却液的区域性和全局控制，与常规的数据中心冷却系统相比，可充分降低空调单元114在将机架102-108的部件维持在预定工作温度范围内过程中所消耗的能量。

多个温度传感器136-144，例如热敏电阻、热电偶等，可被置于整个数据中心100的各个位置。通过示例的方式，温度传感器136可设在机架102-108的入口处，以检测传递到机架102-108中的冷却液的温度。温度传感器138可设在机架102-108的出口处，以检测从机架102-108排出的热空气的温度。温度传感器140还可被置于通风孔116处，以检测从空间112提供的冷却液的温度。此外，温度传感器142、144可分别置于靠近空调单元114的入口和出口处，以分别检测进入空调单元114的热空气以及传递到空间112的冷却液的温度。

温度传感器136-144可彼此通信，和/或与计算机通信，该计算机配置为控制数据中心冷却系统(例如空调单元114、通风孔116等)的操作。可通过诸如IEEE 802.3等的有线协议、诸如IEEE 801.11b、801.11G、无线串行连接、蓝牙等的无线协议或其组合实现通信。此外或备选地，温度传感器136-144中的一个或多个可包括位置感知设备，如在TBD(代理人档案号200208028-1)提交的、题为“位置感知设备(LOCATION AWARE DEVICES)”的同时待审和共同转让的美国专利申请序列号TBD中所描述的，该申请的公开内容通过引用整体结合在本文中。如该申请所描述的，这些设备称为“位置感知”是因为，它们可操作上确定它们相对于其它传感器和/或设备的大体位置，并通过无线通信系统彼此通信。

根据本发明的另一个实施例，可提供移动设备146，以收集或测量数据中心100中的至少一个环境条件(例如温度、压力、气流、湿度、位置等)。更具体地说，移动设备146可配置为在机架102-108周围移动，以确定整个数据中心100的各个位置处的一个或多个环境条件。在这点上，移动设备146可使能够在数据中心100的各个位置处检测到数据中心中的温度，而实际上只需较少的温度传感器。移动设备146及其可操作性的更详细描述可在2002年5月31日提交的、同时待审和共同转让的美国申请No.10/157892中找到，该申请的公开内容通过引用整体结合在本文中。

如10/157892申请中所述，移动设备146可以是配置用于绕数据中心100的机架102-108移动的自驱动机构。此外，移动设备146一般包括配置为检测各个高度处的一个或多个环境条件的多个传感器。移动设备146可将这些环境条件信息传送到空调单元控制器(未示出)，该控制器可在确定冷却液传递到数据中心100中机架102-108的过程中利用这些信息。此外，移动设备146可将环境条件信息传送到配置为操作通风孔116的通风孔控制器(未示出)。根据另一个实施例，移动设备146可接收来自温度传感器的环境信息，该温度传感器包括与上述位置感知设备类似的配置。例如，该传感器可将温度测量传送到指示热点(例如温度实际上高于正常温度的位置)的移动设备146。移动设备146可改变其移动到已检测热点的路线，以检验传感器测量的温度。

图1C是根据本发明实施例的数据中心100上部的横截面侧视图。如图1C所示，可在数据中心100中提供热交换单元(HEU)150和152。在2002年8月2日提交的同时待审的美国申请No.10/210040中公开和描述了HEU 150和152，该申请已转让给本发明受让人，并通过引用整体结合在本文中。如10/210040申请中所述，HEU 150和152一般以基本受控的方式操作上接收来自机架102-108的热空气，冷却接收的空气，并将冷却的空气送回机架102a-108a。HEU 150和152配置为具有从空调单元114流过该HEU的致冷剂，以冷却它们接收的热空气。HEU 150和152一般包括接收热空气的开口和将冷却的空气返回机架102-108的一个或多个风扇。此外，HEU 150和152还可包括温度传感器(未示出)，或者温度传感器可被置于HEU150和152附近。

由传感器136-144、移动设备146和/或置于HEU 150和152附近的温度传感器检测的温度可实现为确定数据中心100中再循环的度量。该度量可定义为供热指数(SHI)和回热指数(RHI)。SHI可定义为热空气渗透到冷却液中的测量，并可根据下式确定：

等式(1)：

SHI = \frac{δQ}{Q + δQ}

其中Q表示来自数据中心100的机架102-108中所有部件的总热耗散，而δQ表示冷却液进入机架102-108前的焓升量。

可通过对从温度传感器140检测的机架102-108入口处的温度减去温度传感器138检测的机架102-108出口处的温度所获得的值取平均，来确定总的热耗散。可通过下列等式确定冷却液的总热耗散Q和焓升量δQ：

等式(2)：

Q = \underset{j}{Σ} \underset{i}{Σ} m_{i, j}^{r} C_{p} ({(T_{out}^{r})}_{i, j} - {(T_{in}^{r})}_{i, j})

等式(3)：

δQ = \underset{j}{Σ} \underset{i}{Σ} m_{i, j}^{r} C_{p} ({(T_{in}^{r})}_{i, j} - T_{ref})

其中，m^r _i，j是通过第j行机架中第i个机架的质量流量比，而(T^r _in)_i，j和(T^r _out)_i，j是来自第j行机架中第i个机架的平均入口和出口温度。此外，T_ref表示通风孔116空气温度，假定对于所有冷通道118，该温度是相同的。

等式1中的分子表示冷通道中的空气进入机架前得到的显热，而分母表示空气离开机架排气装置前得到的总显热。由于对于等式2和3而言，质量流量比的和相等，因此SHI可写为机架入口、机架出口和空调单元114出口温度的函数。这样，SHI可表示如下：

等式(4)：

SHI =

(\frac{\underset{j}{Σ} \underset{i}{Σ} ({(T_{in}^{r})}_{i, j} - T_{ref})}{\underset{j}{Σ} \underset{i}{Σ} ({(T_{out}^{r})}_{i, j} - T_{ref})})

也可对于通道中的一群机架计算SHI，以求出进入特定冷通道的热渗透。此外，可对于单个机架计算SHI，以隔离易受热点影响的区域。等式1和3表示，较高的δQ导致较高的(T^r _in)_i，j，并因此导致更高的SHI。当机架的入口温度T_in相对于T_ref升高时，系统变得更易出现故障和可靠性问题。升高T_in还表示增加了由于混合产生的熵，并降低了数据中心100的能量效率。因此，SHI可以是机架、机架群或数据中心中的热量管理和能量效率的指标。

SHI为0表示没有热空气再循环到冷却液中的理想系统。因此，根据本发明实施例，在操作数据中心冷却系统部件期间的一个目标是最小化SHI。

来自机架102-108排气装置的热空气被向上抽入数据中心100的天花板空间。热空气然后流入空调单元114的入口。在此流动期间，热空气可能与来自冷通道118的冷却液混合，并因此可能损失一些热量。该过程中的热损失量等于冷通道118中的空气获得的二次热量。根据数据中心100中的总的热平衡，来自所有机架102-108的总热耗散(Q)应等于空调设备114的总冷却负荷。因此，机架排气装置和空调单元114入口之间的数据中心中的热平衡可写成下式：

等式(5)：

δQ = \underset{j}{Σ} \underset{i}{Σ} m_{i, j}^{r} C_{p} ({(T_{out}^{r})}_{i, j} - T_{ref}) -

\underset{k}{Σ} M_{k} C_{p} ({(T_{in}^{c})}_{k} - T_{ref})

其中M_k是通过空调单元例如空调单元114的质量流量比，而T^c _in是单个空调单元入口温度。

在等式5中，右手边第一项表示从机架102-108排出的热空气的总焓量(Q+δQ)。第二项表示热空气与冷却液气流混合引起的焓降。关于总排气焓，将方程5标准化并重新整理得到：

等式(6)：SHI+RHI＝1

其中RHI是回热指数，并由下式定义：

等式(7)：

RHI = (\frac{Q}{Q + δQ}) = \frac{\underset{k}{Σ} M_{k} C_{p} ({(T_{in}^{c})}_{k} - T_{ref})}{\underset{j}{Σ} \underset{i}{Σ} m_{i, j}^{r} C_{p} ({(T_{out}^{r})}_{i, j} - T_{ref})}

在等式7中，分子表示空调单元114吸取的总热量，而分母表示机架排气装置处的总焓升量。由于空调单元114吸取的热量还等于从机架耗散的热量，因此分子表示数据中心100中的有效热耗散。

如果机架中的热负荷是常量，则T^r _in的增加一般导致机架返回侧上的T^r _out增加。对于等式7而言，显然温度的该变化会减小RHI，这表示在空气到达空调单元114之前经历了更高度的混合。来自机架排气装置的热空气可能与热通道中、天花板空间中或机架与墙之间的空间中的冷却液混合。为了研究每行中的局部混合，可以用通道排气装置和机架排气装置之间基于通道的控制体积求出RHI，或者可以从通过已知温度数据和等式6计算SHI来推断RHI。RHI的值越高一般表示具有低混合级的通道设计越好。

根据本发明实施例，数据中心冷却系统部件可以主要增加RHI值的方式操作。

可在本发明发明者发表的两篇文章中找到以上等式以及SHI和RHI可用在数据中心环境中的例子的更详细描述。第一篇文章于2002年6月24日发表在《美国航空航天学会》，且题为“用于热设计估计和大型数据中心性能的无量纲参数(Dimensionless Parameters forEvaluation of Thermal Design and Performance of large-scale DataCenters)”。第二篇发表在2003年4月版的《热、通风、空调和致冷研究国际期刊》，且题为“数据中心的有效热管理-目前和长期研究需求(Efficient Thermal Management of Data Centers)”。在这些文章中包含的公开内容通过引用整体结合在本文中。

图2是根据本发明一个实施例的冷却系统202的示例性框图200。应该理解，框图200的以下描述仅是可操作这种冷却系统202的各种不同方式中的一种。此外，应该理解，冷却系统202可包括附加部件，并在不脱离本发明保护范围的前提下，可去掉和/或更改所描述的一些部件。

冷却系统202包括配置为控制冷却系统202操作的控制器204。通过示例的方式，控制器204可以控制用于第一机架222和第二机架224的致动器206a、206b、通风孔致动器208a和/或HEU致动器208b，以改变数据中心100中的气流特性。作为另一个示例，控制器204可控制置于数据中心100中各服务器220上的工作负荷。控制器204可包括微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等。

第一机架致动器206a和第二机架致动器206b可配置为操纵配置为改变通过机架例如机架202-208的气流的装置。合适的致动器206a、206b和装置的例子可在同时待审的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号为200208399-1和200208585-1)中找到。如那些专利申请中所述，可在机架上设置天窗组件或斜板，并且该天窗组件或斜板可操作上改变通过机架的气流。

通风孔致动器208a可包括配置为改变通过通风孔的气流的致动器。合适的通风孔致动器208a以及配置为改变通过通风孔的气流的致动器的例子可在2003年2月28日提交的同时待审和共同转让的美国专利申请No.10/375003中找到，并且该申请的公开通过引用整体结合在本文中。在美国专利申请No.09/970707中公开了这些类型通风孔的各种操作模式的讨论。

HEU致动器208b可包括配置为改变流入和流出HEU 150和152的气流的致动器。例如，致动器208b可配置为操作HEU 150和152的一个或多个风扇。合适的HEU致动器208b的例子可在以上提到的申请No.10/210040中找到。可提供接口电子装置210，以用作控制器204与第一机架致动器206a、第二机架致动器206b、通风孔致动器208a以及HEU致动器208b之间的接口。接口电子装置210可指示第一机架致动器206a、第二机架致动器206b和/或通风孔致动器208a改变其配置，从而改变流过这些致动器并因此流过机架的气流。通过示例的方式，接口电子装置210可根据来自控制器204的指令改变提供到通风孔致动器208a的电压，以改变通风孔致动器208a传动轴的旋转方向和/或幅度。

控制器204还可与配置为提供计算机软件存储的存储器212对接，该软件提供冷却系统202的功能性。存储器212可实现为易失性和非易失性存储器的组合，诸如DRAM、EEPROM、快闪存储器等。存储器212还可配置为提供用于包含数据/信息的存储器，该数据/信息涉及可例如响应于计算的SHI测定数据来操纵机架致动器206a和206b、通风孔致动器208a及HEU致动器208b的方式。

控制器204可包括配置为将控制信号传送到接口电子装置210的冷却系统模块214。该冷却系统模块214可接收来自度量模块216的指令，该度量模块配置为计算SHI和RHI之一或两者。可以上文关于图1B阐述的方式来计算SHI和RHI。控制器204还可包括配置为与度量模块216通信的工作负荷模块218。工作负荷模块218可响应于计算的SHI和RHI之一或两者而操作上用于在多个服务器220之间分配工作负荷。

一方面，冷却系统模块214可以传输使得可以主要降低SHI的方式操纵机架致动器206a和206b、通风孔致动器208a和/或HEU致动器208b的指令。此外，这些指令可针对主要增加RHI。此外或备选地，工作负荷模块218可将工作负荷分布在各个服务器220之间，以主要减少SHI值和/或主要增加RHI值。

如上文所述，可基于数据中心不同位置处的冷却液和热空气的温度来计算SHI值和RHI值。一方面，可在机架入口和出口、通风孔以及空调单元入口和出口处检测在计算SHI过程中实现的温度。

出于描述的简化而非限制的目的，图2示出了两个机架222和224、一个通风孔温度传感器226和一个空调单元228。然而，应该理解，在不脱离本发明保护范围的前提下，可在具有任意数量的机架、通风孔和空调单元的数据中心中实现框图200的以下描述。

第一机架222被示为具有第一入口温度传感器230和第一出口温度传感器232。第二机架224被示为具有第二入口温度传感器234和第二出口温度传感器236。温度传感器230-236被示为与控制器204(更具体地说是度量模块216)通信。通风孔温度传感器226还被示为与度量模块216通信。此外，空调单元228被描述为包括与度量模块216通信的入口温度传感器238和出口温度传感器240。

温度传感器226、230-240可包括热电偶、热敏电阻器，或被另外配置为检测温度和/或温度的变化。第一和第二入口温度传感器230和240配置为检测分别通过第一和第二机架222、224的入口进入的冷却液的温度。第一和第二出口温度传感器232、236配置为检测分别通过第一和第二机架222、224的各个位置的出口排出的热空气的温度。通风孔温度传感器226配置为检测通过通风孔(例如通风孔116)传递的冷却液的温度。入口温度传感器238和出口温度传感器240配置为检测进入空调单元228的热气流和流出空调单元228的冷却液的各自温度。

控制器204可通过有线连接或通过无线协议，诸如IEEE801.11b、801.11g、无线串行连接、蓝牙等或其组合，接收来自传感器226和230-240的检测温度。度量模块216可基于接收的检测温度计算SHI和RHI值中的一个或两者。一方面，度量模块216可确定数据中心100各个位置处的SHI值和/或RHI值。例如，度量模块216可确定一个或多个部件、一个机架、机架群、多个机架群或整个数据中心的SHI值和/或RHI值。度量模块216也可向冷却系统模块214和工作负荷模块218提供SHI值和/或RHI值。

根据本发明实施例，并如上文关于同时待审的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号为200208028-1)所述，温度传感器226、230-240可包括位置感知设备。通过使用上述申请中描述的位置感知设备，控制器204可确定和存储各个传感器的位置。此外，控制器204可以无线接收来自传感器的温度信息，并且该控制器可配置为在重新配置数据中心的情况下基本自动地确定传感器位置。

图3示出了根据本发明实施例的示例性计算机系统300。计算机系统300可包括图2中所示的控制器204。在这方面，计算机系统300可用作执行包含在控制器204中的一个或多个模块的平台。

计算机系统300包括一个或多个控制器，诸如处理器302。处理器302可用于执行模块(例如冷却系统202的模块216-218)。来自处理器302的命令和数据在通信总线304上传递。计算机系统300还包括主存储器306，例如存储器212，诸如可在运行时间期间执行的冷却系统202程序代码的随机存取存储器(RAM)，以及辅助存储器308。辅助存储器308例如包括一个或多个硬盘驱动器310和/或表示软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等的可移动存储驱动器312，在这些驱动器中可存储用于供应系统的程序代码的拷贝。

可移动存储驱动器310以众所周知的方式读取和/或写入可移动存储单元314。用户输入和输出设备可包括键盘316、鼠标318和显示器320。显示适配器322可与通信总线304和显示器320对接，并可接收来自处理器302的显示数据，以及将显示数据转换为显示器320的显示命令。此外，处理器302可通过网络适配器324在网络(例如因特网、LAN等)上通信。

对于本领域普通技术人员而言，很明显可在计算机系统300中添加或替代其它已知的电子部件。此外，计算机系统300可包括在数据中心中的机架中使用的系统板或叶片、常规的“白盒”服务器或计算设备等。并且，图3中的一个或多个部件可以是可选择的(例如用户输入设备、辅助存储器等)。

图4A和4B示出了根据本发明实施例的冷却系统(例如冷却系统202)的操作模式400和450的示例性流程图。应该理解，操作模式400和450的以下描述仅是可操作本发明实施例的多种不同方式中的一种。对本领域普通技术人员而言，同样明显的是，操作模式400和450表示一般性说明，并在不脱离本发明保护范围的前提下，可添加其它步骤或去掉或更改现有步骤。参考图2中所述的框图200对操作模式400和450进行描述，并因此参考该框图中引用的元件。

操作模式400和450中所示的操作可作为实用程序、程序或子程序包含在任何期望的计算机可存取介质中。此外，操作模式400和450可由以多种活性和非活性形式存在的计算机程序实施。例如，上述操作可作为包括以源代码、目标代码、可执行代码或其它格式形式的程序指令的软件程序存在。上述任一项都能以压缩或非压缩形式在包括存储设备和信号的计算机可读介质上实施。

示例性计算机可读存储设备包括常规的计算机系统RAM、ROM、EPROM、EEPROM以及磁盘或光盘或磁带。示例性计算机可读信号，无论是否使用载波来调制，都是宿主或运行计算机程序的计算机系统可配置为存取的信号，包括通过因特网或其它网络下载的信号。上述的具体例子包括CD ROM上或经因特网下载的程序的分布。在某种意义上，作为一个抽象实体，因特网本身是计算机可读介质。对一般的计算机网络同样正确。因此，应该理解，能够执行上述功能的任何电子设备都可执行以下列举的那些功能。

控制器204可实现操作模式400，以基于计算的SHI值来控制通过数据中心100的气流。在步骤402可响应于各种刺激来启动操作模式400。例如，可响应于预定的时间推移、响应于传输信号的接收和/或响应于检测的环境条件(例如温度、湿度和位置等)的变化来启动操作模式400。

在步骤404，控制器204可接收来自入口温度传感器230和234的机架入口温度测量。控制器204还可接收来自出口温度传感器232和236的机架出口温度测量。应该理解，在步骤404，控制器204可接收来自许多机架(例如机架102-108)的入口和出口温度测量。

在步骤406，控制器204可接收来自通风孔温度传感器226和空调单元出口温度传感器240中的一个或两者的基准温度T_ref。在理想条件下，例如在冷却液从空调单元出口通过通风孔时没有热量传递给冷却液的情况下，空调单元出口处冷却液的温度与通风孔的相等。基准温度T_ref既可看作空调单元出口处冷却液的温度，又可看作是通风孔处冷却液的温度。应该理解，任一温度都可用于确定SHI值。

此外，当在数据中心100中使用HEU 150和152来为机架102-108提供冷却液时，基准温度T_ref可看作是HEU 150和152出口处冷却液的温度。因此，应该理解，该温度可用于确定SHI值。

控制器204可在步骤408启动定时器，以跟踪何时计算SHI值，如步骤410所示。也可在步骤404和406接收温度测量之前启动定时器，以跟踪何时接收那些测量。在步骤410，控制器204，更具体地说是度量模块216，可执行上文列出的计算，来确定第j行中第i个机架的SHI值。如上所述，可基于机架入口温度、机架出口温度和基准温度来计算SHI值。此外，可对数据中心中的单个机架、机架群(如特定行中的所有机架)或所有机架执行步骤410和随后的步骤。

在步骤412，度量模块216可确定计算的SHI值是否超过或等于最大设置SHI值(SHImax，设置)。最大设置SHI值可存储在存储器212中，并可定义为SHI阈值，控制器204可使用该阈值来确定是否操纵影响通过机架的气流的致动器。可根据多个因素来选择最大设置SHI值。这些因素例如可包括可接受的再循环级别、数据中心配置的功能限制等。此外，最大设置SHI值可随机架或机架群的不同而改变。

此外，度量模块216可确定SHI值的增加级别。例如可基于给定部件、机架和/或机架群的先前的SHI值计算，来作出这个确定。如果确定SHI值超常增加，则控制器204可操作上发出已出现SHI值这种增加的警报或其它信号。确定SHI值超常的级别可取决于多个因素，并可随部件、机架和/或机架群的不同而改变。这些因素中的一些可包括部件或机架的定位、机架的部件的位置中的气流特性以及可接受的热耗散特性等。

因此，数据中心的一些机架或区域可具有低于最大设置SHI值的SHI值，而数据中心的其它机架或区域可具有超过其各自最大设置SHI值的SHI值。对那些具有低于最大设置SHI值的SHI值的机架或机架群，可重复步骤404-412。可以基本连续的方式重复这些步骤。备选地，控制器204可进入空闲或休眠状态，如步骤402所示，并可响应于上述一个或多个条件而启动控制方案400。

对于那些具有等于或超过最大设置SHI值的SHI值的机架或机架群，控制器204可在步骤414操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以增加通过那些机架或机架群中一个或多个的气流。如上所述，致动器206a和206b可配置为改变通过各个机架222和224的气流。在这点上，致动器206a和206b可控制如在同时待审的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号200208399-1)中阐述的活动天窗的操作，和/或如在同时待审的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号200208585-1)中阐述的斜板的操作。此外，通风孔致动器208a可控制将冷却液传递到冷通道118以提供给机架222和224，如在同时待审的美国专利申请No.09/970707和10/375003中阐述的。

同样，在步骤414，控制器204，更具体地说是度量模块216，可确定一个或多个致动器206a、206b、208a、208b要被操纵到的级别。该确定可基于过去的性能考虑。例如，控制器204可将用于给定部件、机架和/或机架群的各个致动器206a、206b、208a、208b操纵所计算的SHI值存储在存储器212中。度量模块216可利用该信息确定致动器206a、206b、208a、208b操纵的级别。

在步骤416，控制器204可在比步骤404稍迟的时刻(例如t+1时刻)再次接收来自传感器226、230-236和240的温度测量。如步骤418所示，这些温度测量用于计算t+1时刻的SHI值。比较在t时刻计算的SHI值与在t+1时刻计算的SHI值，以确定在步骤414执行的操纵是否在步骤420产生了降低SHI并因此减少了热空气进入冷却液中的再循环的预期效果。

如果SHI值已经降低，即，t时刻的SHI值超过t+1时刻的SHI值，则控制器204可重复步骤404-420。可根据预设时间表来重复这些步骤，或者只要数据中心和冷却系统在操作便可重复上述步骤。备选地，控制器204可进入空闲或睡眠状态，如步骤402所示，并可响应于上述一个或多个条件而启动操作模式400。

如果SHI值没有降低，即，t时刻的SHI值小于或等于t+1时刻的SHI值，则可以确定，致动器206a、206b、208a、208b的操纵实际上导致了SHI值增加。因此，在步骤422，控制器204可操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以减少通过机架的气流。一方面，SHI值的增加可指示，通过机架的气流的增加可引起热空气与冷却液的再循环的增加。在这种情况下，可调用图4B中所示的第二个方案(操作模式450)，这将在下文中更详细描述。

根据图4A中所示的被视为第一方案的操作模式400，当SHI值超过或等于最大设置SHI值时，传递到机架的冷却液可能增加(步骤404-414)。

图4B示出了在第一方案没有产生降低SHI值的预期效果的条件下的第二方案，操作模式450。可在第一控制方案的步骤422之后启动第二方案。一般而言，根据第二方案，控制器204以与第一方案基本相反的方式操作。即，例如在第二方案下，控制器204可响应于t时刻超过或等于最大设置SHI值的SHI值来操纵致动器206a、206b、208a、208b，以减少流到机架的冷却液。

如图4B所示，在步骤452和454，控制器204可再次接收来自传感器226、230-236和240的温度信息。此外，控制器204可在根据检测的温度信息计算第j行中第i个机架的SHI值之前启动定时器，或者当控制器204在步骤456接收温度信息时可启动定时器。在步骤456，控制器204，更具体地说是度量模块216，可执行上文列出的计算，以确定SHI值。此外，可对单个机架、机架群(例如特定行中的所有机架)或数据中心中的所有机架执行步骤456和随后的步骤。在步骤460，控制器204可比较计算的SHI值和最大设置SHI值，以确定SHI值是否低于期望值。

对于那些具有低于最大设置SHI值的SHI值的机架或机架群，可重复步骤452-460。可以基本连续的方式重复这些步骤。备选地，控制器204可进入空闲或休眠状态，例如步骤402，并可响应于以上关于步骤402阐述的一个或多个条件来启动操作模式450。

对于那些具有等于或超过最大设置SHI值的SHI值的机架或机架群，控制器204可在步骤462操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以减少通过那些机架或机架群中一个或多个的气流。如上所述，致动器206a和206b可配置为改变通过各个机架222和224的气流。在这点上，致动器206a和206b可控制如在同时待审的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号200208399-1)中阐述的活动天窗的操作，和/或如在同时待审的美国专利申请序列号TBD(代理人档案号200208585-1)中阐述的斜板的操作。此外，通风孔致动器208a可控制将冷却液传递到冷通道118以提供给机架222和224，如在同时待审的美国专利申请No.09/970707和10/375003中阐述的。

在步骤464，控制器204可在比步骤452稍迟的时刻(例如t+1时刻)再次接收来自传感器226、230-236和240的温度测量。如步骤466所示，这些温度测量用于计算t+1时刻的SHI值。比较在t时刻计算的SHI值与在t+1时刻计算的SHI值，以确定在步骤462执行的操纵是否在步骤468产生了降低SHI并因此减少了热空气进入冷却液中的再循环的预期效果。

如果SHI值已降低，即t时刻的SHI值超过t+1时刻的SHI值，则控制器204可重复步骤452-468。可根据预设时间表来重复这些步骤，或者只要数据中心和冷却系统在操作，便可重复上述步骤。备选地，控制器204可进入空闲或休眠状态，例如步骤402，并可响应于以上关于步骤402阐述的一个或多个条件来启动操作模式450。

如果SHI值没有降低，即，t时刻的SHI值小于或等于t+1时刻的SHI值，则可以确定，致动器206a、206b、208a、208b的操纵实际上导致了SHI值增加。因此，在步骤470，控制器204可操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以增加通过机架的气流。一方面，SHI值的增加可指示，通过机架的气流的减少可能引起热空气与冷却液的再循环的增加。在这种情况下，可调用如图4A中所示的第一方案(操作模式400)。

通过响应于产生非期望结果的第一方案而执行操作模式450和响应于产生非期望结果的第二方案而执行操作模式450，控制器204可响应于各个SHI值计算而基本了解操作致动器206a、206b、208a、208b的最优方式。在这点上，控制器204可基本适应于可能导致改变SHI值的数据中心中的变化条件。

例如，只要数据中心在操作，则可在预定时间间隔等重复第一和第二方案任意次。因此，对于数据中心的各个部分而言，当SHI值变化时，控制器204可改变传递到机架中的冷却液。此外，控制器204可根据迭代过程改变通过机架的气流。即，每当批准改变时，控制器204就可按预定量改变气流，并重复该过程，直到SHI值低于最大设置SHI值为止。

在这点上，通过控制冷却液传递，以降低SHI值并因此减少热空气进入冷却液中的再循环，可充分优化将机架内部件的温度保持在预定范围内所需的能量。

图4C和4D示出了根据本发明备选实施例分别在图4A和4B中示出的操作模式的可选步骤。先参考图4C，其示出了可代替步骤414-420执行的步骤424和426。根据该实施例，在步骤412之后，可在步骤424确定一个或多个致动器206a、206b、208a、208b的设置。该致动器设置例如可基于供风孔打开的程度、斜板的角度、活动天窗的角度等。因此，例如可根据致动器设置来确定通过通风孔和一个或多个机架的气流。

在步骤426，将确定的致动器设置与预定最大致动器设置相比较。预定最大致动器设置可基于多个因素。例如，预定最大致动器设置可与上述气流设备的最大打开位置相关。备选地，预定最大致动器设置可与通过气流设备的气流的期望等级相关。即，例如预定最大致动器设置可设置为基本防止可能破坏通过一个或多个机架的气流等级，诸如在很少或没有气流通过一个或多个机架的情况下。

如果确定的致动器设置大于预定最大致动器设置，则控制器204可在步骤422操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以减少到一个或多个机架的气流。备选地，如果确定的致动器设置低于预定最大致动器设置，则控制器204可在步骤414操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以增加到一个或多个机架的气流。

现在参考图4D，其示出了可代替步骤462-468执行的步骤472和474。根据该实施例，在步骤460之后，可在步骤472确定一个或多个致动器206a、206b、208a、208b的设置。致动器设置例如可基于供风孔的打开程度、斜板的角度、活动天窗的角度等。因此，例如可根据致动器设置来确定通过通风孔和一个或多个机架的气流。

在步骤474，将确定的致动器设置和预定最小致动器设置相比较。预定最小致动器设置可基于多个因素。例如，预定最小致动器设置可与上述气流设备的最小打开位置相关。备选地，预定最小致动器设置可与通过气流设备的气流的期望等级相关。即，例如预定最小致动器设置可设为基本防止可能破坏通过一个或多个机架的气流等级，诸如在很少或没有气流通过一个或多个机架的情况下。如果确定的致动器设置小于预定最小致动器设置，则控制器204可在步骤470操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以增加到一个或多个机架的气流。备选地，如果确定的致动器设置高于预定最小致动器设置，则控制器204可在步骤462操纵一个或多个致动器206a、206b、208a、208b，以减少到一个或多个机架的气流。

执行在操作模式400和450所示的步骤之后，当检测到SHI变化时，控制器204可确定执行操作模式400和450中的哪一个。例如，在操作模式400之前的行为(例如步骤402-420)导致部件、机架或机架群的SHI降低时，控制器204可执行操作模式400。备选地，在操作模式450之前的行为(例如步骤452-468)导致部件、机架或机架群的SHI降低时，控制器204可执行操作模式450。此外，控制器204可响应于各个部件、机架或机架群的SHI确定来执行操作模式400或450。一方面，控制器204基本上知道要执行操作模式400或450中的哪一个，例如响应于所计算的超过预定最大设置SHI的SHI来操纵一个或多个致动器，以增加或减少气流。

图5示出了根据本发明实施例的冷却系统(例如冷却系统202)的操作模式500的示例性流程图。应该理解，以下描述的操作模式500仅是本发明实施例可操作的多种不同方式中的一种。对于本领域普通技术人员同样明显的是，操作模式500代表一般性图示，并在不脱离本发明保护范围的前提下，可以增加其它步骤，或者去掉或更改现有步骤。参考图2中所示的框图200对操作模式500进行描述，并因此参考该框图中引用的元件。

操作模式500中所示的操作可作为实用程序、程序或子程序包含在任何期望的计算机可存取介质中。此外，操作模式500可由以多种活性和非活性形式存在的计算机程序来实施。例如，它们可作为包括以源代码、目标代码、可执行代码或其它格式形式的程序指令的软件程序而存在。以上任一项都能以压缩或非压缩形式实施在包括存储设备和信号的计算机可读介质上。

示例性计算机可读存储设备包括常规的计算机系统RAM、ROM、EPROM、EEPROM以及磁盘、光盘或磁带。示例性计算机可读信号，无论是否使用载波调制，都是宿主或运行计算机程序的计算机系统可配置为存取的信号，包括通过因特网或其它网络下载的信号。上述具体例子包括在CD ROM上或经因特网下载的程序的分布。在某种意义上，作为一个抽象实体，因特网本身是计算机可读介质。对一般的计算机网络同样正确。因此，应该理解，能够执行上述功能的任何电子设备都可执行以下列举的那些功能。

控制器204可实现操作模式500，以基于计算的SHI值控制通过各个服务器220的工作负荷。可响应于在步骤502的工作负荷放置请求的接收，而启动操作模式500。例如，可响应于由一个或多个服务器220执行的工作请求而启动操作模式500。

在步骤504，控制器204，更具体地说是工作负荷模块218，可识别具有满足规定性能策略的超能力的装置，例如一个或多个服务器220。例如，工作负荷模块218可确定哪个服务器220能够执行请求的任务。

在步骤506，工作负荷模块218可接收在步骤504识别的装置的SHI值。工作负荷模块218可接收来自度量模块218的该信息，该度量模块可以上文所述方式计算SHI值。此外，工作负荷模块218可请求工作负荷模块218响应工作负荷请求的接收而执行SHI计算。

工作负荷模块218可在步骤508将工作负荷置于一个或多个具有最低SHI值的装置上。在这点上，可基本优化从机架中装置到冷却液的热传递效率。

图6示出了根据本发明实施例用于设计和配置数据中心布局的操作模式600的示例性流程图。应该理解，操作模式600的以下描述仅是本发明实施例可操作的多种不同方式中的一种。对于本领域普通技术人员同样明显的是，操作模式600代表一般性图示，并在不脱离本发明保护范围的前提下，可增加其它步骤，或者去掉或更改现有步骤。

在操作模式600中概括的一些步骤可由例如存储在存储器212中并由控制器204执行的软件来完成。该软件可包括计算流体动力学(CFD)工具，该工具设计为基于输入的温度来计算数据中心各个位置处的气流动力学。CFD工具可编程为根据机架入口和出口处的预测温度以及预测基准温度来确定数据中心各部分的SHI值。

在步骤602，根据提议的数据中心的布局或配置以及提议的机架中的发热，可计算SHI值。根据计算的SHI值，可在步骤604重新配置数据中心的布局或配置，以最小化SHI值。步骤604可包括迭代过程，在此过程中将各种数据中心配置输入到工具中，以确定哪个布局产生最小的SHI值。一旦确定了具有最小SHI值配置的布局，就可在步骤606配置具有这种布局的数据中心。

如在上文列出的同时待审的申请中更详细描述的，CFD工具可实现为监控数据中心100中的空气温度和气流。根据本发明实施例，CFD工具可实现为计算数据中心100各部分的SHI值，由此确定数据中心100中热空气再循环的等级。例如，可将传递到机架中的冷却液的温度、从机架排出的热空气的温度以及基准温度输入CFD工具。CFD工具可以与上文阐述的等式类似的方式用输入的温度信息计算SHI值。CFD工具还可创建数据中心400中SHI值的数字模型。SHI值的数字模型可用于创建遍及数据中心100各个部分的SHI值的地图。

Claims

1.一种用于确定数据中心(100)中气流再循环指数值的系统(202)，所述系统包括：

控制器(204)，其具有配置为确定所述数据中心(100)的一个或多个位置中空气再循环指数值的度量模块(216)。

2.如权利要求1所述的系统(202)，还包括：

多个温度传感器(230-236)，配置为检测所述数据中心(100)的不同位置处的空气温度；

基准温度传感器(226、240)，配置为检测基准空气温度；且

其中所述度量模块(216)配置为基于所述多个温度传感器(230-236)和所述基准温度传感器(226、240)检测的温度来确定空气再循环指数值。

3.如权利要求1和2中任一项所述的系统(202)，其中所述控制器(204)还包括冷却系统模块(214)，所述冷却系统模块配置为响应于确定的空气再循环指数值来操作一个或多个致动器(206a-208b)，以改变所述数据中心(100)中的气流。

4.如权利要求1-3中任一项所述的系统(202)，还包括：

工作负荷模块(218)，其配置为响应于所述确定的空气再循环指数值来改变工作负荷放置。

5.一种用于控制数据中心(100)中空气再循环的方法(400、450)，所述方法包括：

接收(404、452)一个或多个机架的入口温度和出口温度；

接收(406、454)基准温度；

基于所述入口和出口温度以及所述基准温度来计算(410、458)第一空气再循环指数值；以及

响应于计算的第一空气再循环指数值来操纵(414、422、462、470)一个或多个致动器，由此控制所述数据中心中的空气再循环。

6.如权利要求5所述的方法(400、450)，还包括：

确定(424、472)所述一个或多个致动器的设置；

将所述一个或多个致动器的设置与预定最大致动器设置和预定最小致动器设置中的至少一个相比较(426、474)；并且

其中所述操纵(414、422、462、470)步骤包括响应于所述比较步骤来操纵(414、422、462、470)所述一个或多个致动器。

7.如权利要求5和6中任一项所述的方法(400、450)，还包括：

接收(416、464)第二组入口和出口温度；

计算(418、466)第二空气再循环指数；

确定(420、468)第一再循环指数是否超过第二再循环指数；以及

响应于第一指数超过第二指数来操纵(422、470)所述一个或多个致动器，以减少到所述一个或多个机架的气流。

8.一种用于控制数据中心中空气再循环的方法(500)，所述方法包括：

接收(502)工作负荷放置请求；

识别(504)能够执行所请求的工作负荷的服务器；

计算(506)所识别的服务器上的空气再循环指数；以及

将所述工作负荷放置(508)在具有最低空气再循环指数的服务器上。

9.一种嵌入一个或多个计算机程序的计算机可读存储介质(212、306)，所述一个或多个计算机程序实现控制数据中心中空气再循环的方法，所述一个或多个计算机程序包括一组指令，所述指令用于：

接收(404、452)一个或多个机架的入口温度和出口温度；

接收(406、454)基准温度；

响应于所计算的第一空气再循环指数值来操纵(414、422、462、470)一个或多个致动器，由此控制所述数据中心中的空气再循环。

10.如权利要求9所述的计算机可读存储介质(212、306)，所述一个或多个计算机程序还包括一组指令，所述指令用于：

接收(416、464)第二组入口和出口温度；

计算(418、466)第二空气再循环指数；