DE202011110897U1 - Mischwasserkühlung eines Rechenzentrums - Google Patents

Mischwasserkühlung eines Rechenzentrums Download PDF

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    • H05K7/208Liquid cooling with phase change
    • H05K7/20827Liquid cooling with phase change within rooms for removing heat from cabinets, e.g. air conditioning devices

Abstract

Kühlsystem für ein Rechenzentrum, welches Folgendes umfasst: einen Kaltwasserkreislauf, der Belastungen im Rechenzentrum mit den Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen verbindet; einen Kondensatorwasserkreislauf, der Kondensatorwasser einer oder mehrerer Kälteanlagen mit einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern verbindet; eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen, die den Kaltwasserkreislauf mit dem Kondensatorwasserkreislauf verbinden; und ein oder mehrere Regelventile, die in einer oder mehreren Leitungen angeordnet sind, um die relative Menge von erwärmtem Rücklaufwasser vom Rechenzentrum zum Kaltwasserkreislauf und Kondensatorwasserkreislauf zu steuern.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Patentschrift bezieht sich auf die Bereitstellung von Betriebsmedien, wie die Kühlung eines Rechenzentrums.
  • HINTERGRUND
  • Rechenzentren sind große Gewerbeobjekte, in denen eine sehr große Anzahl von Computern untergebracht ist, wie z. B. Tausende oder Zehntausende von Rack-montierten Computerservern und andere Computerausrüstung (z. B. Speichergeräte, Netzteile und Netzwerkgeräte). Im Allgemeinen stellen Rechenzentren Rechendienstleistungen, wie das Hosting von Webseiten, Suchdienste, E-Mail-, Video- und andere Dienste, einer Zahl von verteilten Remote-Anwendern zur Verfügung.
  • Da die Zahl der Anwender, welche mit dem Internet verbundenen ist, enorm gestiegen ist und die Arten der von ihnen geforderten Dienstleistungen enorm in ihrer Komplexität zugenommen haben, müssen Rechenzentren nun eine schnell zunehmende Menge an Rechenressourcen bereitstellen. Als Ergebnis haben die Größe der Rechenzentren und ihre Anzahl zugenommen und, da Rechenzentren die Verwendung elektronischer Ausrüstung erfordern, sind auch die elektrischen Anforderungen an Rechenzentren gestiegen. Da die von Rechenzentren verwendete Elektrizität in Wärme umgewandelt wird, sind auch die Anforderungen an die Kühlung von Rechenzentren deutlich gestiegen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In diesem Dokument werden verschiedene Mechanismen und Techniken zur Bereitstellung der Kühlung von Rechenzentren diskutiert. Im Allgemeinen wird in dieser Patentschrift die Bereitstellung eines Kühlsystems diskutiert, in welchem warmes, vom Rechenzentrum zurücklaufendes Wasser alternativ zu den Kaltwasserseiten der Kälteanlage geführt werden kann, welche das Rechenzentrum versorgen, und auch zu den Kühlkörpern, welche die Kälteanlagen versorgen. Die jeweilige Menge an Rücklaufwasser, die durch die beiden Anlagen geleitet wird, kann mit Hilfe von Regelventilen angepasst werden, und zwar basierend auf dem dem System auferlegten Belastungsniveau. An relativ kühlen Tagen kann beispielsweise das gesamte, vom Rechenzentrum zurücklaufende Wasser durch die Kühlkörper geleitet werden und dann zum Rechenzentrum zurückfließen, wobei effektiv eine freie Kühlung oder ein luftseitiger Vorwärmmodus bereitgestellt wird. An einem sehr warmen Tag und/oder wenn die elektronische Ausrüstung im Rechenzentrum eine hohe Kühllast auferlegt, kann das gesamte Rücklaufwasser durch die Kälteanlagen geleitet werden, und die Kühlkörper können auf der Seite des Kondensatorwassers von den Kälteanlagen getrennt werden, sodass es effektiv zwei übliche Kreisläufe gibt – einen Kaltwasserkreislauf und einen Kondensatorwasserkreislauf. An den Tagen dazwischen kann eine Reihe von Kühlkörpern von der direkten Versorgung der Kälteanlagen oder der direkten Versorgung des Rechenzentrums ohne Eingreifen der Kälteanlagen umgeschaltet werden. Außerdem können entsprechende Kälteanlagen in Abstimmung mit dem Umschalten des Flüssigkeitsstroms zu den Kühlkörpern erregt oder abgeregt werden.
  • Die hierin beschriebenen Systeme und die Techniken können einen oder mehrere der folgenden Vorteile bereitstellen. In geeigneten geographischen Gebieten, Umgebungen oder Klimazonen kann ein solches System zu niedrigeren Kosten betrieben werden (geringerer Nettostromverbrauch) als sie für die Verwendung anderer Kühltechniken zulässig sind. Zum Beispiel können die hierin beschriebenen Kälteanlagen, anstatt sie einfach herunter zu fahren oder viel von dem Wasser des Rechenzentrums zurückzuführen und den Rest durch die gerade erforderlichen Kälteanlagen zu leiten, aus dem System herausgenommen werden. Eine mittlere Kühlung kann eher von den Kühlkörpern alleine bereitgestellt werden als nur von einer kleinen Anzahl von gedrosselten Kälteanlagen. An Tagen mit starker Beanspruchung (z. B. wenn die Trockenkugel-Temperatur draußen relativ hoch ist) kann das Rechenzentrum immer noch entsprechend betrieben werden, obwohl die Kälteanlagen das meiste oder ganze Wasser des Rechenzentrums befördern. An Tagen mit einer mittleren Belastung kann das System hoch- oder heruntergefahren werden, um der Belastung zu entsprechen, sodass ein Teil des Systems frei gekühlt wird und ein anderer Teil von der Kälteanlage gekühlt wird. Als Ergebnis ist ein mit den hier diskutierten Techniken betriebenes Rechenzentrum im Wesentlichen günstiger zu betreiben als es andere Rechenzentren wären.
  • In einer Anwendung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Kühlung durch ein Kühlsystem für ein Rechenzentrum offengelegt. Dieses Verfahren umfasst die Bereitstellung einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern und einem oder mehreren Kälteanlagen, wobei jede Kälteanlage auf der einen Seite eine Flüssigkeitsübertragung mit dem Kaltwasserkreislauf und auf der anderen Seite eine Flüssigkeitsübertragung mit dem Kondensatorwasserkreislauf hat. Dieses Verfahren umfasst auch die Umwälzung eines ersten Teils des vom Rechenzentrum kommenden Rücklaufwassers zu einer ersten Teilmenge der Luft-/Wasserkühlkörper und durch den Kondensatorwasserkreislauf, die Umwälzung eines zweiten Teils des vom Rechenzentrum kommenden Rücklaufwassers zu einer zweiten Teilmenge der Luft-/Wasserkühlkörper und durch den Kaltwasserkreislauf, und die Umwälzung eines ersten und zweiten Teils des Rücklaufwassers als gekühltes Eintrittswasser zum Rechenzentrum. Dieses Verfahren kann auch die gezielte Aufteilung des Rücklaufwassers in jede erste und zweite Teilmenge der Luft-/Wasserkühlkörper beinhalten, und zwar als Antwort auf die Ermittlung einer Änderung der Kühllast für das Rechenzentrum. Die gezielte Aufteilung kann die Erhöhung des Wasseranteils für die zweite Teilmenge im Verhältnis zum Wasseranteil der ersten Teilmenge umfassen, wenn die Gesamtbelastung auf das Kühlsystem zunimmt. Die gezielte Aufteilung kann auch die Öffnung einer oder mehrerer zusätzlicher Reihen von Kühlkörpern für die erste Teilmenge von Kühlkörpern umfassen, wenn die Gesamtbelastung zunimmt. Die Luft-/Wasserkühlkörper können auch Hybridkühltürme umfassen.
  • Unter bestimmten Gesichtspunkten sind die Luft-/Wasserkühlkörper als Gitter mit x Reihen und y Spalten angeordnet, wobei jede Teilmenge an Kühlkörpern eine oder mehrere Reihen von Kühlkörpern im Gitter umfasst. Der erste Teil des Rücklaufwassers kann auch auf die zweite Seite der Kälteanlagen umgewälzt werden, nachdem er zur ersten Teilmenge der Luft-/Wasserkühlkörper umgewälzt worden ist. Darüber hinaus kann die zweite Teilmenge des Rücklaufwassers durch den Kaltwasserkreislauf dem Rechenzentrum zugeführt werden, ohne dass es durch die Kälteanlagen fließt. Darüber hinaus kann die zweite Teilmenge des Rücklaufwassers mit Wasser, welches von der Kaltwasserseite der Kälteanlage zugeführt wird, gemischt werden.
  • In einer anderen Anwendung wird ein Kühlsystem für ein Rechenzentrum zur Verfügung gestellt. Das System umfasst einen Kaltwasserkreislauf, welcher Lasten im Rechenzentrum mit den Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen verbindet, einen Kondensatorwasserkreislauf, welcher die Kondensatorwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen mit einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern verbindet, ein oder mehrere Rohre für Flüssigkeiten, welche den Kaltwasserkreislauf mit dem Kondensatorwasserkreislauf verbinden, und ein oder mehrere Regelventile in einem oder mehreren Rohren, welche so angeordnet sind, dass sie die jeweilige Menge an warmem Rücklaufwasser, das vom Rechenzentrum kommt und zum Kaltwasserkreislauf und Kondensatorwasserkreislauf fließt, steuert. Das System kann auch ein zentrales Steuerungssystem umfassen, welches so programmiert ist, dass es ein oder mehrere Regelventile als Antwort auf Änderungen in der Kühllast des Rechenzentrums steuert. Das zentrale Steuerungssystem kann so programmiert sein, dass ein Teil des erwärmten Rücklaufwassers, welches für den Kaltwasserkreislauf bereitsteht, hinsichtlich eines Teils des erwärmten Rücklaufwassers, welches vom Kondensatorwasserkreislauf bereitgestellt wird, wenn die Kühllast des Rechenzentrums steigt, erhöht wird. Das zentrale Steuerungssystem kann auch zur Bereitstellung des Betriebs der Kälteanlagen in Abstimmung mit der Umschaltung der Luft-/Wasserkühlkörper vom Kaltwasserkreislauf auf den Kondensatorwasserkreislauf programmiert werden, und zwar als Antwort auf Änderungen in der Kühllast des Rechenzentrums.
  • Unter bestimmten Gesichtspunkten umfasst das System weiterhin Regelventile, die so angeordnet sind, dass sie einen Teil der Luft-/Wasserkühlkörper gezielt von einem zweiten Teil der Luft-/Wasserkühlkörper trennen, sodass der erste Teil mit dem Kaltwasserkreislauf verbunden ist, und der zweite Teil mit dem Kondensatorwasserkreislauf. Zusätzlich kann das System ein Vorlaufverteilerrohr und ein Rücklaufsammelrohr für das Rechenzentrum umfassen, welche beide ein Rohr mit einer Vielzahl von Hähnen beinhalten, wobei eine erste Vielzahl von Hähnen mit Rohrleitungen innerhalb des Rechenzentrums verbunden ist, und eine zweite Vielzahl von Hähnen an die Ausgänge einer oder mehrerer Kälteanlagen angeschlossen ist. Das Rücklaufsammelrohr kann an die Eingänge einer oder mehrerer Kälteanlagen und einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern angeschlossen sein. Die Luft-/Wasserkühlkörper können auch Trockenkühltürme umfassen.
  • In einer weiteren Anwendung wird ein Kühlsystem für ein Rechenzentrum offengelegt. Das System umfasst eine oder mehrere Kälteanlagen, welche die Kaltwasserseiten und die Kondensatorwasserseiten definieren, eine Warmwasser-Rückführungsleitung, die so angeordnet ist, dass sie Wasser vom Rechenzentrum zum Kühlsystem transportiert, einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern, die so angeordnet sind, dass sie das Wasser vom Rechenzentrum aufnehmen und es kühlen, indem Umgebungsluft um das Wasser vom Rechenzentrum zirkuliert, und Mittel zur Kontrolle der Wassermengen vom Rechenzentrum, welche durch die Luft-/Wasserkühlkörper und durch die Kälteanlagen zirkulieren. Unter bestimmten Gesichtspunkten zirkuliert das Wasser vom Rechenzentrum durch die Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen und die Kondensatorwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen. Das Wasser vom Rechenzentrum kann auch erst durch die Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen zirkulieren, nachdem es durch die Luft-/Wasserkühlkörper zirkuliert ist.
  • Die Details einer oder mehrerer Anwendungen des Kühlsystems und der Kühltechniken des Rechenzentrums sind in den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Merkmale und Vorteile der Systeme und Techniken sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Patentansprüchen ersichtlich.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Rechenzentrums und einer angeschlossenen Kühlanlage.
  • 1B ist eine Draufsicht auf ein dem Rechenzentrum aus 1A ähnliches Rechenzentrum.
  • 2 ist ein dem Rechenzentrum aus 1A und 1B ähnliches Rechenzentrum.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Kühlungsverfahren für ein Rechenzentrum darstellt.
  • 4A ist eine schematische Darstellung eines Luft-/Wasserkühlsystems für eine Anlage.
  • 4B ist eine schematische Darstellung des Systems aus 4A in einem Freikühlmodus.
  • 4C ist eine schematische Darstellung des Systems aus 4A in einem teilweisen Freikühlmodus.
  • 4D ist eine schematische Darstellung des Systems aus 4A in einem Kühlmodus der Kälteanlage.
  • 5A bis 5F sind schematische Darstellungen eines Luft-/Wasserkühlsystems für mehrere Anlagen mit verschiedenen Kühlmodi.
  • 6A bis 6F sind schematische Darstellungen eines Luft-/Wasserkühlsystems für mehrere Anlagen, das eine sekundäre Verrohrung der Kälteanlage mit verschiedenen Kühlarten hat.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Allgemeinen werden hier verschiedene Beispieltechniken für die Errichtung und den Betrieb von Rechenzentren in der Art und Weise beschrieben, dass sie einen geringeren Stromverbrauch für die Kühlung von Rechenzentren erlauben. Im Allgemeinen kann das von einem Rechenzentrum kommende Wasser, welches zur Kühlung elektronischer Bauteile im Rechenzentrum (z. B. Computerracks, Netzwerkteile) verwendet wurde und welches daher erwärmt ist, entweder zur Kaltwasserseite einer oder mehrerer Kälteanlagen, zu einem Kühlkörperfeld oder zu einem Mix aus beidem geleitet werden. Wasser von den Kühlkörpern kann direkt zum Rechenzentrum zurückgeleitet werden, um mit der Kühlung der Ausstattung im Rechenzentrum fortzufahren und/oder kann durch die Kondensatorseiten der Kälteanlagen geleitet werden.
  • Der Anteil an warmem Wasser, welches von den Kälteanlagen gekühlt wird, was relativ teuer ist, gegenüber dem Anteil an warmem Wasser, das von den Kühlkörpern gekühlt wird, was relativ günstig ist, kann durch die Kühllasten des Systems ermittelt werden und durch Regelventile, die entsprechend in die Wasserkreisläufe platziert wurden, eingestellt werden. An kühlen Tagen kann das gesamte Wasser entsprechend von den Kühlkörpern gekühlt werden, sodass der Kreislauf vom Rechenzentrum bis zu den Kühlkörpern und zurückgehen kann, und zwar ohne die Beteiligung der Kälteanlagen. An wärmeren Tagen kann eine Teilmenge der Kälteanlagen betrieben werden und ein entsprechender Anteil der Kühlkörper kann verwendet werden, um Kondensatorwasser in einem Kondensatorwasserkreislauf zu den Kälteanlagen zu zirkulieren. Der Rest der Kühlkörper kann dazu verwendet werden, das Wasser direkt zurück zum Rechenzentrum fließen zu lassen (wo es mit dem Wasser vermischt werden kann, das von den Kaltwasserseiten der Kälteanlagen bereitgestellt wird, um die gewünschte Temperatur des zugeführten Wassers beizubehalten).
  • Verschiedene solche Anordnungen können unter bestimmten Wetterbedingungen nicht die effektivsten sein. Beispielsweise kann sie bei hohen Trockenkugeltemperaturen sehr effizient sein, um Kälteanlagen mit Kältemitteln zu verwenden, die in einem Spulenfeld zirkulieren. Die hierin verwendeten Techniken können jedoch für eine kostengünstigere Kühlung sorgen, wenn die Kühlkosten unter einer Vielzahl von Bedingungen betrachtet werden, wie über den Lauf des Jahres für ein Rechenzentrum, das in einem relativ gemäßigten Klima betrieben wird (z. B. ein Klima, bei dem die Temperatur zeitweise hoch und sonst im Wesentlichen kühler ist, entweder zu unterschiedlichen Tageszeiten oder in verschiedenen Jahreszeiten).
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Rechenzentrums 102 und der angeschlossenen Kühlanlage. Das Rechenzentrum 102 und die Kühlanlage sind Teil eines größeren Rechenzentrumstandorts 100, welcher das Rechenzentrum 102 und die zusätzlichen Systeme und Leistungen beinhaltet, welche notwendig sind, um das Rechenzentrum 102 zu betreiben. Die Figuren hier konzentrieren sich auf die zusätzlichen Kühlleistungen und -systeme, obwohl ein geschickter Handwerker verstehen würde, dass auch elektrische Systeme mit den hier offenbarten Merkmalen integriert sind, um sowohl die elektronische Ausrüstung in dem Rechenzentrum 102 selbst als auch die Ausrüstung in der Kühlanlage (z. B. Pumpen, Kälteanlagen, Ventilatoren, automatische Ventile usw.) mit Energie zu versorgen.
  • Ein Ziel bei dem Betrieb eines Rechenzentrums wie das Rechenzentrum 102 ist, die Menge der vom Rechenzentrum 102 verbrauchten Elektrizität zu minimieren. Ein großer Teil dieser Elektrizität fließt in den Betrieb der elektrischen Ausrüstung innerhalb des Rechenzentrums 102, Elektrizität, die schließlich in Hitze umgewandelt wird. Nahezu ironisch ist, dass ein anderer Großteil der elektrischen Energie des Rechenzentrums 102 in die Beseitigung der Hitze, die vom ursprünglichen Stromverbrauch erzeugt wurde, fließt. Dieser sekundäre Stromverbrauch kann enorm sein, sodass Steigerungen der Leistungsfähigkeit des Kühlsystems für das Rechenzentrum große Kosteneinsparungen bedeuten kann.
  • Wiederum bezugnehmend auf 1, sind im Rechenzentrum 102 eine oder mehrere Reihen von Computerracks 110 untergebracht, welche jeweils eine große Vielzahl von Computern aufnehmen kann (z. B. Dutzende oder mehr einer gleichen oder kleineren Zahl an Hauptplatinen). Rack 110 ist hier mit gestrichelten Linien dargestellt, um zu zeigen, dass es sich innerhalb des umgebenden Rechenzentrums 102 befindet. Der Computer in den Racks 110 kann auf Hauptplatinen umgesetzt werden, welche zum Beispiel horizontal auf Regalen oder vertikal montiert sind, und zwar mit Vorder- oder Hinterseiten, die Verbindungen für das Netzwerk und die elektrische Energie beinhalten.
  • Luftzirkulationsgeräte, wie Ventilatoren, können bei den Computern platziert werden. Die Luft kann auch durch Kühlschlangen zirkulieren, die sich entweder neben den Computern befinden und über das gesamte Rechenzentrum 102 verteilt sind, oder sich an zentraleren Orten befinden (z. B. durch die Absaugung von erwärmter Luft in einen Warmluft-Einfangraum, der Kühlschlangen entlang einer oder mehrerer seiner Außenränder hat und der gekühlte Luft in den Arbeitsbereich des Rechenzentrums 102 zurückführt, sodass sie wieder über die Computer und die andere elektronische Ausrüstung zirkulieren kann).
  • Die Hauptplatine kann auch mit Flüssigkeitskühlern ausgestattet sein. Um zum Beispiel eine gezielte Kühlung da vorzusehen, wo eine große Wärmeübertragung benötigt wird, können die Hauptplatinen einander gegenüber montiert werden, wobei sich ein stark wärmeleitender Block zwischen ihnen befindet, der ein hohes Niveau an Wärme im physischen Kontakt mit dem Block generiert. Kühlwasser kann dann durch den Block zirkulieren, sodass eine sehr wirkungsvolle Wärmeübertragung von diesen Bauteilen bereitgestellt wird. Bauteile von geringerer Hitze, wie Speicherchips (z. B. DRAM und Flashspeicher, enthaltenen Solid-State-Drives (SSDs)) können auf die Rückseiten der Hauptplatinen montiert werden, weg vom Block, und können durch Umluft gekühlt werden (z. B. Konvektion).
  • Das Rohr für die Kühlwasserversorgung 114 und die Rückführungsleitung des Kühlwassers 112 sind typisch für die Verrohrung, die verwendet werden kann, um das Kühlwasser zu den Kühlschlangen und zurück zur Kühlanlage zu transportieren. Solche Rohre 112, 114 können zum Beispiel für jede Reihe der Computerracks 110 oder für jede Gruppe von n Reihen von Computerracks vorgesehen werden. Die spezielle Gestaltung von Racks und Kühlwasserzirkulationsrohren kann in Abhängigkeit von den einzelnen Bedürfnissen des Rechenzentrums 102, seinen Bau- und Betriebskosten und dem jeweiligen Stellenwert der Errichtung des Rechenzentrums 102 variieren.
  • Die Kühlanlage in diesem Beispiel besteht aus einem Kühlhaus 104 und einem Kühlkörperfeld 106. Die Kühlwasserleitungen 112, 114 können zu dem Kühlhaus 104 führen, welches mit dem Rechenzentrum 102 verbunden ist oder sich neben ihm befindet (z. B. um die Kosten für die Rohrleitungen und die Wärmeübertragung in die Rohre zu reduzieren). Verschiedene Kälteanlagen (eine von diesen ist mit gestrichelten Linien dargestellt) können im Kühlhaus 104 eingebaut werden und können kaltes Wasser (dessen tatsächliche Temperatur von den besonderen Bedürfnissen des Rechenzentrums 102 abhängen kann) für die Wasserzuführleitung 114 bereitstellen. Die Kälteanlagen können auch erwärmtes Wasser vom Rechenzentrum, wie von der Wasserrückführungsleitung 112, erhalten. Eine solcher Kreislauf ist ziemlich typisch für verschiedene Arten von Kühlsystemen.
  • Die Kälteanlagen im Kühlhaus 104 können, wie es typisch für Kälteanlagen ist, zusätzlich zu ihren Kaltwasserseiten Kondensatorwasserseiten haben. Die Kälteanlagen verwenden im allgemeinen Betrieb Strom (z. B. bei Kälteanlagen mit Kolbenverdichter, mit Schraubenverdichter oder bei Zentrifugalkälteanlagen) oder eine andere Energiequelle (z. B, Erdgas), um Wärme von ihrer Kaltwasserseite zu ihrer Kondensatorwasserseite zu transportieren, sodass die Hitze vom Rechenzentrum 102 wegtransportiert wird. Dadurch verlässt das kalte Wasser die Kälteanlagen mit einer wesentlich geringeren Temperatur als es in sie eintritt, und das Kondensatorwasser verlässt die Kälteanlagen mit einer wesentlich höheren Temperatur als es in sie eintritt.
  • Das erwärmte Kondensatorwasser wird dann im Kühlkörperfeld 106 gekühlt, nachdem es von der Kondensatorseite der Kälteanlage dem Kondensatorwasserkreislauf zugeführt wurde. Das Kühlkörperfeld 106 besteht aus einer Vielzahl von Kühlkörpern (z. B. Gebläsekonvektoren), von denen jeder einen Radialventilator beinhaltet, der über ein Gitter von Rippen bläst, durch die geschlossene Rohre in einer traditionellen Kühlkörperanordnung gehen. Bei Außenumgebungsbedingungen kann die Luft das Kondensatorwasser wesentlich kühlen, wenn es durch das Kühlkörperfeld 106 fließt, bevor es zu den Kälteanlagen zurücktransportiert wird.
  • Daher kann das kalte Wasser in einem Betrieb des Systems zwischen der Kaltwasserseite der Kälteanlage und dem Rechenzentrum 102 zirkulieren, und das Kondensatorwasser kann zwischen der Kondensatorwasserseite der Kälteanlage und dem Kühlkörperfeld 106 zirkulieren. Ein solcher Betrieb würde einen relativ hohen Energieverbrauch erfordern, da die Kälteanlagen für ihren Betrieb relativ viel Energie benötigen, es aber auch eine starke Kühlung bereitstellen würden.
  • Es wird eine Umgehungsleitung 108 dargestellt, die jedoch vom Kühlhaus 104 ausgeht und zur Bereitstellung von erwärmtem Rücklaufwasser vom Rechenzentrum 102 zum Kühlkörperfeld 106 verwendet wird, ohne dass Wasser durch die Kälteanlagen des Kühlhauses 104 zirkuliert. Daher kann beispielsweise das Rücklaufwasser vom Rechenzentrum 102 zu den Kälteanlagen vollständig zum Kühlkörperfeld 106 verschoben werden und dann zum Rechenzentrum 102 zurückfließen, ohne durch die Kälteanlagen zu fließen. Obwohl ein solcher Zirkulationsbetrieb im Allgemeinen nicht so viel Wärme vom Wasser abzieht wie wenn es durch die Kälteanlagen fließen würde, kann es genug Wärme entziehen, wenn die Außen-Trockenkugeltemperatur mild ist und das mit einem viel geringeren Stromverbrauch. Ein solcher Betrieb kann als Freikühlbetrieb angesehen werden. Die zwei Betriebsarten können auch in unterschiedlichen Anteilen gemischt werden, wie in den folgenden Figuren genauer beschrieben wird.
  • 1B ist eine Draufsicht auf ein dem Rechenzentrum aus 1A ähnliches Rechenzentrum. Diese Figur zeigt wieder das Rechenzentrum 102 auf der linken Seite, mit drei Beispielreihen von Serverschränken 112 und zwei Paaren von Wasserzulaufrohren 114 und Rücklaufwasserrohren 112 innerhalb des Rechenzentrums 102. Rechts vom Rechenzentrum 102 ist ein Kühlhaus 104 und in diesem Beispiel verbindet ein Zwischengeschoss 103 das Rechenzentrum 102 mit dem Kühlhaus 104. Im Zwischengeschoss sind ein Rohrverbinder für das Eintrittswasser und ein Rohrverbinder für das Rücklaufwasser für das Rechenzentrum 102 untergebracht. Jeder Rohrverbinder kann eine bestimmte Anzahl von Hähnen haben, die zu den jeweiligen Zuleitungs- und Rückführungsrohren sowohl zum Rechenzentrum 102 als auch zu den Kälteanlagen 118 im Inneren des Kühlhauses 104 führen. Jeder Hahn kann eine Absperrklappe (nicht dargestellt) haben, sodass die jeweiligen, den Hähnen entsprechenden Rohre vom Rest des Systems getrennt sein können.
  • Die Verwendung solcher Absperrklappen und Rohrverbinder kann eine flexiblere Konstruktion, Reparatur und Erweiterung des Rechenzentrums 102 ermöglichen. Wenn das Rechenzentrum zum Beispiel gebaut wird, kann zuerst der Rohrverbinder installiert werden, mit allen relevanten Hähnen, die an den Rohrverbindungen befestigt und abgetrennt sind. Sobald die Kälteanlagen und Serverreihen eingebaut sind, können ihre dazugehörigen Rohre an die Stutzen angeschlossen werden und die Absperrklappen können dann geöffnet werden, wenn die neuen Racks oder Kälteanlagen in Betrieb genommen wurden. Auf diese Weise kann ein Teil des Rechenzentrums 102 schnell ans Netz angeschlossen werden und weiterhin ohne Eingriff betrieben werden, während andere Teile des Rechenzentrums 102 eingebaut und ans Netz angeschlossen werden. Wenn ein Teil des Rechenzentrums 102 oder eine Kälteanlage 118 repariert, ersetzt oder erweitert werden muss, können seine dazugehörigen Absperrventile ebenfalls geschlossen werden, und die Änderungen können ohne eine wesentliche Beeinträchtigung des restlichen Systems erfolgen.
  • Die Verwendung eines solchen Rohrverbinders kann auch die Flexibilität des Systembetriebs erhöhen. Sämtliche Kälteanlagen 118 zusammen können insbesondere sämtliche Rackreihen 110 des Rechenzentrums 102 zusammen durch die Rohrverbinder versorgen. Wenn eine Kälteanlage ausfallen sollte und das System n + 1 Kälteanlagen zur Verfügung hat, dann können die restlichen Kälteanlagen den Bedarf aufnehmen und das kalte Wasser kann gleichmäßig zu den Racks verteilt werden. Auch wenn die Kälteanlagen den vollen Bedarf nicht decken können, kann das kalte Wasser zu einer höheren Temperatur als der Auslegungstemperatur gleichmäßig zu allen Racks geliefert werden. Auch wenn einige Racks abgeschaltet werden müssen, ist der Betreiber des Rechenzentrums 102 bei der Auswahl der Racks, die abgeschaltet werden müssen, flexibel, da jeder Racksatz nicht eindeutig einer speziellen Kälteanlage entspricht.
  • Eine Pumpe 116 zirkuliert das erwärmte Rücklaufwasser vom Rechenzentrum 102 zur Kühlanlage und leitet es mit Hilfe von zwei Regelventilen 120 und 122 um. Diese Ventile können zusammen mit anderem gemeinsam von einem zentralen Steuerungssystem kontrolliert werden, um die anteilmäßigen Mengen des erwärmten Rücklaufwassers entweder dem Kühlkörperfeld 106 oder den Kälteanlagen 118 zur Verfügung zu stellen. Ist beispielsweise eine geringere Kühlung erforderlich, kann mehr Wasser zum Kühlkörperfeld 106 geleitet werden, und wenn eine höhere Kühlung erforderlich ist, kann mehr Wasser zu den Kälteanlagen 118 (und weniger zu dem Kühlkörperfeld 106) geleitet werden.
  • Eine solche anteilige Umlenkung des Wassers kann auch so gesteuert werden, dass sie in Stufen auftritt, sodass Gruppen von Kälteanlagen 124 zum vom Rechenzentrum 102 kommenden Wasserkreislauf hinzugefügt werden und vom Kondensatorkreislauf der Kälteanlagen 118 weggenommen werden (z. B. wenn die Kühllasten sinken). Das Feld 106 hat zum Beispiel sechs Spalten von Kühlkörpern, wobei jede Spalte fünf Kühlkörper in Reihe hat. In den Rohrverbindern befinden sich Regelventile, die das Kühlkörperfeld 106 versorgen, sodass Gruppen von jeweils drei Spalten zwischen den zwei Kreisläufen umgeschaltet werden können. Die Gruppen von drei Spalten können jeweils der Kondensatorwasserkühlung entsprechen, welche für eine Kälteanlage 118 benötigt wird. Daher kann eine entsprechende Kälteanlage aktiviert werden, indem eine Gruppe von drei Spalten von Kälteanlagen 124 zum Kondensatorkreislauf führt. Sobald die Umgebungstemperatur oder andere Kühllasten sinken (z. B. sobald die Aktivität der Computer im Rechenzentrum 102 zurückgeht), können die Kälteanlagen dagegen abgeschaltet werden, und das Ventil kann geöffnet werden, sodass beide Spaltensätze über das Ventil 122 erwärmtes Rücklaufwasser bekommen. Die gestrichelte Linie in Feld 106 stellt dar, dass zwei weitere Spaltensätze zum Feld 106 hinzugefügt werden könnten, entsprechend den zwei zusätzlichen Kälteanlagen, die dem Kühlhaus 104 hinzugefügt werden könnten, und zusätzliche Reihen von Racks (nicht dargestellt), welche zum Rechenzentrum 102 hinzugefügt werden könnten.
  • Das Ventilatorfeld kann vom zentralen Steuerungssystem kalibriert werden, sodass vom System der günstigste Betriebsmodus eingestellt wird. Nachschlagetabellen, von der empirischen Forschung ermittelte Funktionen und Lernsysteme, die auf früheren Daten beruhen, können beispielsweise verwendet werden, um die geeignetste Anzahl von Kälteanlagen zu ermitteln, die in jedem Teil des Systems für Sonderbedingungen angebracht werden sollte (z. B. direkte Interaktion mit dem Rechenzentrum gegenüber Unterstützung der Kälteanlagen 118).
  • Das zentrale Steuerungssystem kann für die Festlegung des Wasseranteils, der durch Feld 106 geleitet wird gegenüber der Menge, die durch die Kälteanlagen 118 geleitet wird, verschiedene Variablen berücksichtigen. Die Trockenkugeltemperatur kann, zum Beispiel, ein entscheidender Faktor sein, und prognostizierte Umgebungstemperaturen (des Wetterberichts) können verwendet werden, um sicherzustellen, dass das System richtig eingestellt ist, wenn sich die Temperaturen ändern. Ebenso kann ein Steuerungssystem zur Bereitstellung von Computeraufgaben für das Rechenzentrum 102 mit dem zentralen Steuerungssystem kommunizieren, sobald sich die angepasste Computeraktivität wesentlich auf die Kühllasten im Rechenzentrum 102 auswirkt. Daher kann das zentrale Steuerungssystem über vorausschauende Modelle für Kühllasten verfügen, die sowohl die zukünftige Außenumgebungstemperatur als auch die zukünftigen Rechenbelastungen des Rechenzentrums berücksichtigen, um den günstigsten Betriebsmodus für das Rechenzentrum 102 festzulegen.
  • 2 ist ein dem Rechenzentrum aus 1A und 1B. In diesem Beispiel beinhaltet das Rechenzentrum 102 zwei Reihen von Computer-Serverschränken 210A und 210B. Eine solche Staffelung von Racks kann die wärmeerzeugende Dichte des Rechenzentrums 102 erhöhen und Verbesserungen in verschiedenen Computer- und Kühltechniken bewirken. In diesem Beispiel ist die gesamte „Stapelhöhe“ der Rechnerschränke ca. 14 Fuß (ca. 4 Meter) hoch. In diesem Beispiel gibt es einen Gang, sodass die Arbeiter Zugang zu allen Computern haben. Des Weiteren wird die Luft horizontal hinter den Racks verteilt und in einen Arbeitsbereich am Ende der Racks hinein, obwohl an beiden Enden der Racks offene Bereiche für die Luftzirkulation vorgesehen sein können. An den Enden können sich eine oder mehrere Kühlschlangen befinden, sodass die sich hinter den Racks befindende Luft gekühlt werden kann bevor sie wieder zurück in den Arbeitsbereich gelangt.
  • Ein erhöhter Boden ist unter den Racks 210A und 210B dargestellt und die Zuführungsleitungen 214 und Rückführungsleitung 212 befinden sich auf konventionelle Art unter dem Boden. Die Leitungen können fließend (nicht dargestellt) mit den Kühlschlangen innerhalb des Rechenzentrums 102 verbunden sein, und zwar durch Hähne entlang der Länge der Leitungen 212, 214. Alternativ können die Schlangen an einem Ende des Rechenzentrums bereitgestellt werden, und die Leitungen 212 und 214 können sich nur im Zwischengeschossbereich 204 befinden.
  • Die mit den Leitungen 212 und 214 verbundenen Rohrverbinder für die Zuleitung 216 und den Rücklauf 218 sind im Zwischengeschossbereich 204 dargestellt. An den Leitungen 212 und 214 sind Absperrklappen dargestellt, sodass die Leitungen 212 und 214 fließend vom Rest des Systems getrennt werden können. Gekühltes Wasser kann dem Rohrverbinder 218 für die Zuleitung von der Pumpe 222 zur Verfügung gestellt werden, welche es von einer oder mehreren Kälteanlagen 224 bezieht. Rücklaufwasser, das im Rechenzentrum erwärmt wurde, kann von einer Pumpe 220 umgewälzt werden, die das Wasser entweder den Kälteanlagen 224 oder einem Kühlkörperfeld 228 zuführt oder einer gemischten Kombination der beiden. Eine andere Leitung führt vom Kühlkörperfeld 228 zurück zur Zuleitung 218, sodass das Kühlkörperfeld 228 das Rechenzentrum 202 direkt versorgen kann, und zwar ohne die Kälteanlagen 224 oder in Kombination mit den Kälteanlagen 224.
  • Eine Pumpe 226 wird zur Kontrolle des Wassers in einem Kondensatorkreislauf auf der Kondensatorseite der Kälteanlage betrieben, wobei das Wasser durch die Kühlkörper des Kühlkörperfelds, welches das Rechenzentrum 202 nicht direkt versorgt, zirkulieren kann. Das Kondensatorwasser der Kälteanlagen 224 und das erwärmte Wasser des Rechenzentrums 202 kann in geeigneten Fällen auch (mit Hilfe der Pumpe 220) gemischt werden, bevor es dem Kühlkörperfeld zugeführt wird (z. B. indem beide einem Rohrverbinder zugeführt werden, der wiederum mit dem Kühlkörperfeld verbunden ist).
  • Eine besondere Ventilanordnung ist in der Figur nicht dargestellt, obwohl die Ventilanordnungen der Figuren oben und unten wie jeweils anwendbar verwendet werden können. Im Besonderen können die Ventile in einem fließenden Kreislauf so angeordnet werden, dass der unterschiedliche Wasserbedarf zum Bereich der Kälteanlagen des Systems und nur zum Bereich der Kühlkörper des Systems umgeleitet wird, so wie es die Erfordernisse des Rechenzentrums verlangen. Auf diese Art kann das System verschiedene Kühlarten vorsehen, von denen jede auf unterschiedliche Belastungsstufen des Rechenzentrums 202 und der Außenumgebungsbedingungen ausgerichtet ist.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Kühlungsverfahren für ein Rechenzentrum darstellt. Im Allgemeinen erfordert das Verfahren die Bereitstellung von Kühlkörpern und Kälteanlagen, die an Wasserkreisläufe angeschlossen sind und von automatischen Ventilen unterteilt werden, sodass den Kühlkörpern als direkte Kühler des Rechenzentrums unterschiedliche Wassermengen zur Verfügung stehen gegenüber indirekten Kühlern (zur Unterstützung der Kälteanlagen durch Kühlkondensatorwasser für die Kälteanlagen).
  • Das Verfahren beginnt beim Kasten 302, in welchem die Kühlkörper und Kälteanlagen ein Rechenzentrum in einer Anordnung versorgen, die eine kontrollierbare und selektive Wasserzirkulation in einem gekühlten Wasserkreislauf vorsieht (z. B. ein Kreislauf, der üblicherweise den gekühlten Bereich versorgt und der zur Kühlwasserseite der Kälteanlage zirkuliert) gegenüber Wasser in einem Kondensatorwasserkreislauf (z. B. ein Kreislauf, der üblicherweise zur Kondensatorwasserseite der Kälteanlagen und zu den Kondensatorwasserkühlern, wie Kühltürmen oder Gebläsekonvektor-Kühlereinheiten, zirkuliert).
  • Im Kasten 304 werden die gekühlte und die Kondensatorwasserseite der Kälteanlagen an die Kühlkörper und das Rechenzentrum angeschlossen. Die Kühlwasserseite kann beispielsweise ausschließlich an das Rechenzentrum angeschlossen werden, und die Kondensatorwasserseite kann ausschließlich an die Kühlkörper angeschlossen werden. Ein solches Anschlussschema ist eine typische Verbindung für die Kühlung mit einer Reihe von Kälteanlagen, besonders, wenn das System stark belastet wird (z. B. die Computer in einem Rechenzentrum sehr aktiv sind und warme Umgebungsbedingungen herrschen).
  • Im Kasten 306 zirkuliert ein erster Teil des Wassers durch die Kühlkörper und ein zweiter Teil durch die Kühlwasserseite der Kälteanlagen. In diesem Modus werden die zwei Zirkulationen voneinander getrennt gehalten. Sinkt jedoch die Systembelastung, kann das Verfahren zum Kasten 308 übergehen, in welchem das Verfahren gezielt die Menge des Rücklaufwassers vom Rechenzentrum zu den Kühlkörpern und die Menge zu den Kälteanlagen anpasst. Daher wird jetzt weniger des Rücklaufwassers zu den Kälteanlagen geleitet, sodass weniger Wasser von der Kondensatorseite der Kälteanlagen zu den Kühlkörpern gesendet werden muss. Zum Beispiel kann eine der Kälteanlagen abgeschaltet und vom System getrennt werden. Die zusätzliche Kapazität in den Kühlkörpern, die dadurch zur Verfügung steht, kann durch die Zirkulation eines Teils des erwärmten Rücklaufwassers direkt zu den Kühlkörpern und dann durch den Rücklauf des dem Rechenzentrum von den Kühlkörpern bereitgestellten Wassers aufgenommen werden. Das andere, dem Rechenzentrum zur Verfügung gestellte Wasser kann noch von den Kälteanlagen, die noch in Betrieb sind, bereitgestellt werden.
  • Wenn die Belastung weiter sinkt, kann dieser Prozess andauern, wobei zusätzliche Kälteanlagen stromlos werden und zusätzliche Teilmengen der Kühlkörper das Rechenzentrum direkt versorgen. Schließlich können alle Kälteanlagen stromlos werden und es kann ein einziger Kreislauf vom Rechenzentrum zu den Kühlkörpern und zurück übrigbleiben. Daher kann das hier dargestellte Verfahren durchgängig und sich wiederholend sein, sodass sich der Wasserverlauf im System mit den Systembedingungen verändern kann, und sogar mit einer vorausgesagten Systembedingung.
  • 4A ist eine schematische Darstellung eines Luft-/Wasserkühlsystems für eine Anlage. Dieses System ist im Allgemeinen wie die oben beschriebenen Systeme angeordnet, zeigt jedoch detaillierter ein Beispiel einer Ventilanordnung zur Bereitstellung des Wasserflusses durch die Kreisläufe des Systems. In diesem Beispiel, stellt eine Rücklaufwasserpumpe das vom Rechenzentrum (außerhalb der Figur auf der rechten Seite) kommende Wasser bereit, und die Regelventile kontrollieren, wie viel von diesem Wasser einem Kühlkörperfeld zur Verfügung gestellt wird. Eine andere Pumpe auf der Kondensatorseite der Kälteanlage stellt dem Kühlkörper eher Kondensator-, als erwärmtes Kaltwasser zur Verfügung. Andere Ventile kontrollieren, welcher Kühlkörper in der Reihe der Kühlkörper Wasser von welchem Kreislauf bekommt.
  • 4B ist eine schematische Darstellung des Systems aus 4A in einem Freikühlmodus. In diesem Modus wurden die Ventile so gesteuert, dass die Leitung der Kondensatorkreislaufpumpe geschlossen wurde und die Kühlkörper das Wasser nur direkt vom Rechenzentrum bekommen. In diesem Modus kann die Kälteanlage auch abgeschaltet werden.
  • 4C ist eine schematische Darstellung des Systems aus 4A in einem teilweisen Freikühlmodus. In diesem Modus werden beide Pumpen betrieben und die mittleren Ventile auf der Zulauf- und Rücklaufseite des Kühlkörpers wurden geschlossen. Somit ist die Reihe der Kühlkörper in zwei Hälften geteilt, wobei die rechte Hälfte das Rechenzentrum direkt versorgt, und die linke Hälfte den Kondensatorkreislauf und die Kondensatorseite der Kälteanlage versorgt. In diesem Modus kann die Kälteanlage auf einer relativ niedrigen Stufe betrieben werden.
  • Obwohl die Zuströmseite der Kühlkörper in zwei Teile getrennt ist, kann das Wasser, welches von zwei Seiten in den Kühlkörper einströmt, auch gemischt werden, wie bei der Bereitstellung eines Rohrverbinders entlang der Eingänge der Kühlkörper und der Bereitstellung von Wasser für den Rohrverbinder von zwei benachbarten Positionen oder von einer gemeinsamen Leitung. Eine solche Annäherung kann die jedem Kühlkörper zur Verfügung gestellte Belastung besser ausgleichen und kann in solchen Situationen vorzuziehen sein. Verschiedene Anordnungen können auch verwendet werden, um die Aufteilung oder die Verteilung der Eingangsseite der Kühlkörper zu erlauben, in Abhängigkeit von dem Modus, in welchem ein Betreiber ein System betreiben will.
  • 4D ist eine schematische Darstellung des Systems aus 4A in einem Kühlmodus der Kälteanlage. Hier wurde der gesamte Betrieb der Kühlkörper zugunsten der Kälteanlage an den Kondensatorwasserkreislauf übergeben. Das kann ein Betriebsmodus für Maximalbedingungen (hohe Belastung im Rechenzentrum und hohe Außentemperaturen) und maximalen Energieverbrauch sein. In diesem Modus versorgt die Pumpe des Rechenzentrums nur die Kaltwasserseite der Kälteanlage, da das Ventil zwischen der Pumpe und dem Kühlkörperfeld von einem zentralen Steuerungssystem geschlossen worden ist, welches alle Ventile, die Kälteanlage und die Pumpen steuert, die zusätzlich zu den hier beschriebenen Steuerungstechniken bekannte Steuerungstechniken verwenden.
  • 5A bis 5F sind schematische Darstellungen eines Luft-/Wasserkühlsystems für mehrere Anlagen mit verschiedenen Kühlmodi. Dieses System ist ähnlich wie das System in 4A, aber es ist viel größer und umfasst zahlreiche Reihen von Kühlkörpern und Kälteanlagen. Jede Reihe von Kühlkörpern kann ähnliche Ausmaße wie die anderen Reihen haben und kann aus einer oder mehreren Reihen oder Spalten von Kühlkörpern in dem Feld bestehen. Jede Reihe kann einer Kälteanlage entsprechen, sodass das Wasser, wenn diese Kälteanlage in Betrieb ist, so geleitet wird, dass die entsprechende Reihe dieser Kälteanlage die Kühlung für den Kondensatorkreislauf zur Verfügung stellt. Die Pumpen sind hier ähnlich und in ähnlichen Positionen wie diejenigen in 4A, obwohl sie erwartungsgemäß wesentlich größer sind.
  • In 5B wird das gesamte Rücklaufwasser vom Rechenzentrum (wieder rechts außerhalb der Figur) durch das Kühlkörperfeld durchgeleitet und dann direkt zum Rechenzentrum zurückgeführt. Ein solcher Freikühlmodus kann sehr energieeffizient sein und kann verwendet werden, wenn die Umgebungsbedingungen es erlauben.
  • In 5C hat sich die Last auf das Rechenzentrum erhöht und die Umgebungsbedingungen dürften sich verschlechtert haben, sodass ein Teil der Kühlkörper jetzt gekühltes Kondensatorwasser für eine Kälteanlage bereitstellt. Die entsprechenden Regelventile können geöffnet oder geschlossen sein, wie leicht zu verstehen ist, um solch einen Wasserverlauf vorzusehen.
  • In 5D wurde eine zweite Kälteanlage dazu geschaltet, wodurch die Hälfte der verfügbaren Kälteanlagen aktiviert wurde. Als Ergebnis wurde eine Hälfte des Kühlkörperfeldes für die Versorgung der Kondensatorwasserseiten beansprucht und die andere Hälfte zur direkten Versorgung des Rechenzentrums.
  • In 5E wurde eine dritte Kälteanlage dazu geschaltet und ein anteiliger Teil des Kühlkörperfeldes wurde umgeschaltet (eine Reihe von vier weiteren Kühlkörperspalten). In 5F wurden die Umgebungsbedingungen und/oder die Belastung so erhöht, dass jetzt alle Kälteanlagen in Betrieb sind. In dieser Situation kann es zum Beispiel Nachmittag sein, wenn die Außentemperatur hoch ist. Die hier gezeigten Systemmodi können daher den Betrieb eines Systems von der Nacht, wenn die Rechenbelastungen und die Außentemperaturen gering sind, bis zum Nachmittag, wenn beides relativ hoch ist, darstellen (obwohl das System auch Spitzen berücksichtigen kann, wie bei der Vorhersage eines Anstiegs des E-Mail-Verkehrs jeden Morgen). Die Bereitstellung der Kühlung im Kühlkörperfeld kann in den Zustand aus 5B zurückgehen, wenn die Nacht wieder hereinbricht. Ähnliche Muster können über die Jahreszeiten hinweg erkannt werden, vom Winter zum Sommer und zurück.
  • 6A bis 6F sind schematische Darstellungen eines Luft-/Wasserkühlsystems für mehrere Anlagen, das eine sekundäre Verrohrung der Kälteanlage mit verschiedenen Kühlarten hat. Die Phasen in diesen Figuren stimmen mit den Phasen und Betriebsweisen in den entsprechenden 5A bis 5F überein, obwohl eine Pumpe zu der Kaltwasserseite hinzugefügt worden ist, um für die zusätzliche Zirkulation und Steuerung des Wassers in diesem Kreislauf zu sorgen. Dieser zweite Kaltwasserkreislauf kann einen zusätzlichen Nutzen bei der Steuerung des Systems liefern, wie es ein geschickter Handwerker nachvollziehen könnte.
  • In einigen Anwendungen können die Kühlkörper als Mehrfach-Hybridkühlanlagen verwirklicht (z. B. Kühltürme, die in einem Trockenmodus betrieben werden) und für eine Dateneinrichtung vorgesehen werden. Die Anlagen können innerhalb der Anlage mit einer bestimmten Anzahl von Serverreihen verbunden werden, wie z. B. eine einzige Reihe oder zwei Reihen. Die spezielle Anlage kann dann diese Reihe oder Reihen oder die Server zur Kühlung versorgen. Zusätzliche Vielfalt und Redundanz kann auch bereitgestellt werden, indem jede der Kühlanlagen und jede Reihe an einen gemeinsamen Rohrverbinder angeschlossen wird, sodass jede Reihe noch auf Kühlwasser des Rohrverbinders zugreifen kann, auch wenn eine der Anlagen offline geschaltet ist, oder, wenn nicht die volle Kapazität der Kühlanlagen gebraucht wird.
  • Die Beschreibungen hier sind nur beispielhaft und in keiner Weise als einschränkend beabsichtigt. Darüber hinaus erfordern die logischen Abläufe in den Abbildungen nicht die abgebildete Reihenfolge oder die sequenzielle Reihenfolge, um die gewünschten Resultate zu erzielen. Darüber hinaus können andere Schritte vorgesehen oder Schritte aus den beschriebenen Abläufen eliminiert werden und andere Komponenten können zu den beschriebenen Systemen hinzugefügt werden oder von diesen entfernt werden. Dementsprechend liegen andere Implementierungen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.

Claims (11)

  1. Kühlsystem für ein Rechenzentrum, welches Folgendes umfasst: einen Kaltwasserkreislauf, der Belastungen im Rechenzentrum mit den Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen verbindet; einen Kondensatorwasserkreislauf, der Kondensatorwasser einer oder mehrerer Kälteanlagen mit einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern verbindet; eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen, die den Kaltwasserkreislauf mit dem Kondensatorwasserkreislauf verbinden; und ein oder mehrere Regelventile, die in einer oder mehreren Leitungen angeordnet sind, um die relative Menge von erwärmtem Rücklaufwasser vom Rechenzentrum zum Kaltwasserkreislauf und Kondensatorwasserkreislauf zu steuern.
  2. Das System aus Anspruch 1, welches weiterhin ein zentrales Steuerungssystem umfasst, das programmiert wurde, um ein oder mehrere Regelventile als Antwort auf die Änderungen der Kühllast im Rechenzentrum zu steuern.
  3. System nach Anspruch 2, worin das zentrale Kontrollsystem so programmiert ist, dass ein Teil des erwärmten Rücklaufwassers, welches für den Kaltwasserkreislauf bereitsteht, hinsichtlich einem Teil des erwärmten Rücklaufwassers, welches vom Kondensatorwasserkreislauf bereitgestellt wird, erhöht wird, wenn die Kühllast des Rechenzentrums zunimmt.
  4. System nach Anspruch 2, worin das zentrale Kontrollsystem zur Bereitstellung des Betriebs der Kälteanlagen in Abstimmung mit der Umschaltung der Luft-/Wasserkühlkörper vom Kaltwasserkreislauf auf den Kondensatorwasserkreislauf programmiert ist, und zwar als Antwort auf Änderungen der Kühllast des Rechenzentrums.
  5. System nach Anspruch 1, welches weiterhin Regelventile umfasst, die so angeordnet sind, dass sie einen Teil der Luft-/Wasserkühlkörper gezielt von einem zweiten Teil der Luft-/Wasserkühlkörper trennen, sodass der erste Teil mit dem Kaltwasserkreislauf und der zweite Teil mit dem Kondensatorwasserkreislauf verbunden ist.
  6. System nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Vorlaufverteilerrohr und ein Rücklaufsammelrohr für das Rechenzentrum umfasst, wobei jedes ein Rohr mit einer Vielzahl von Hähnen beinhaltet, mit einer ersten Vielzahl von Hähnen, verbunden mit Rohrleitungen innerhalb des Rechenzentrums, und einer zweiten Vielzahl von Hähnen, verbunden mit den Ausgängen einer oder mehrerer Kälteanlagen.
  7. System nach Anspruch 6, worin das Rücklaufsammelrohr an die Eingänge einer oder mehrerer Kälteanlagen und einer Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern angeschlossen ist.
  8. System nach Anspruch 1, worin die Luft-/Wasserkühlkörper Trockenkühltürme umfassen.
  9. Kühlsystem für ein Rechenzentrum, welches Folgendes umfasst: eine oder mehrere Kälteanlagen, welche die Kaltwasserseiten und Kondensatorwasserseiten festlegen; eine Warmwasser-Rückführungsleitung, die so angeordnet ist, dass sie Wasser vom Rechenzentrum zum Kühlsystem transportiert; eine Vielzahl von Luft-/Wasserkühlkörpern, die so angeordnet sind, dass sie das Wasser vom Rechenzentrum aufnehmen und es kühlen, indem Umgebungsluft um das Wasser des Rechenzentrums zirkuliert; und Mittel zur Steuerung der Wassermengen vom Rechenzentrum, welche durch die Luft-/Wasserkühlkörper und durch die Kälteanlagen zirkulieren.
  10. Das Kühlsystem aus Anspruch 9, worin das Wasser vom Rechenzentrum durch die Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen und die Kondensatorwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen zirkuliert.
  11. Kühlsystem aus Anspruch 10, worin das Wasser vom Rechenzentrum durch die Kaltwasserseiten einer oder mehrerer Kälteanlagen zirkuliert, nachdem es durch die Luft-/Wasserkühlkörper zirkuliert ist.
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