DE202013012529U1

DE202013012529U1 - Steuerung der Kühlung von Rechenzentren

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Publication number: DE202013012529U1
Application number: DE202013012529.2U
Authority: DE
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: EP2834569A1; EP2834569B1; WO2013134023A1; US9091496B2; US20130233532A1; EP2834569A4; HK1207147A1

Abstract

Rechenzentrum-Kühlsystem umfassend: ein Rechenzentrum mit elektronischer Ausrüstung in einer Vielzahl von Schränken; eine Versorgung mit Kühlflüssigkeit; eine Vielzahl von Kühleinheiten im Rechenzentrum, jede der Kühleinheiten für die Abkühlung von der durch einen Teil der elektronischen Ausrüstung erwärmten Luft; eine Vielzahl von Steuerventilen, einschließlich einem Steuerventil, das mit einer bestimmten Kühleinheit der Vielzahl der Kühleinheiten verbunden ist; und eine Steuerung zur Ansteuerung des Steuerventils ausgelegt, das mit einer bestimmten Kühleinheit verbunden ist, um das Steuerventil zu öffnen oder zu schließen, um einen Sollwert für die Annäherungstemperatur der bestimmten Kühleinheit im Wesentlichen beizubehalten, dabei ist die Annäherungstemperatur eine Differenz zwischen einer Temperatur eines Luftstromes, der von der Kühleinheit verteilt wird und einer Temperatur der Kühlflüssigkeit, mit der die Kühleinheit versorgt wird und worin die Steuerung dafür ausgelegt ist, ein Signal für die Justierung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur zu empfangen.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Diese Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für die Kühlung von Bereichen, in denen sich elektronische Ausrüstung befindet, beispielsweise Computer-/Serverräume und Serverschränke in Rechenzentren.
HINTERGRUND
Computeranwender konzentrieren sich oft auf die Prozessorgeschwindigkeit (z.B. Megahertz und Gigahertz). Viele vergessen, dass diese Geschwindigkeit häufig mit einem höheren Stromverbrauch erkauft wird. Bei ein oder zwei Heim-PCs ist dieser zusätzliche Energieverbrauch im Vergleich zu den Kosten für den Betrieb die vielen anderen elektrischen Geräte im Haus zu vernachlässigen. Dabei kann der Stromverbrauch in Rechenzentrumsanwendungen, wo Tausende von Mikroprozessoren zum Einsatz kommen können, sehr bedeutend sein.
Der Stromverbrauch hat seinerseits ebenfalls einen Doppeleffekt. Ein Rechenzentrumsbetreiber muss nicht nur für die Elektrizität zahlen, um seine vielen Computer zu betreiben, sondern er muss auch für die Kühlung der Computer zahlen. Das basiert auf einfachen physikalischen Gesetzen, der gesamte Strom muss irgendwo hin und dieses „Irgendwo“ ist letztendlich die Umwandlung in Wärme. Ein paar Mikroprozessoren auf eine Hauptplatine montiert kann Hunderte Watt oder mehr Strom verbrauchen. Multiplizieren Sie diese Zahl mit mehreren Tausend (oder Zehntausenden), die durch die vielen Computer in einem großen Datenzentrum entstehen und die Wärmemenge kann schnell eingeschätzt werden, die erzeugt werden kann. Es ist, als stünden Tausende von eingeschalteten Flutlichtern im Raum. Die Auswirkungen des verbrauchten Stroms durch die kritische Belastung im Datenzentrum werden verstärkt, wenn alle erforderlichen Zusatzgeräte integriert werden, um die kritische Belastung zu unterstützen.
Dadurch können die Kosten des Hitzeabbaus einen bedeutenden Kostenfaktor beim Betrieb großer Rechenzentren darstellen. Diese Kosten umfassen normalerweise die Verwendung von noch mehr Energie in Form von Elektrizität und Erdgas, um Kühler, Kondensatoren, Pumpen, Lüfter, Kühltürme und andere ähnliche Komponenten zu betreiben. Obwohl Mikroprozessoren möglicherweise auf Hitze nicht so empfindlich reagieren wie Menschen, kann der Hitzeabbau wichtig sein, weil mit Zunahme der Temperatur auch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern in und Ausfällen von Mikroprozessoren stark steigt. In der Summe benötigt ein Rechenzentrum eine große Menge Elektrizität für den Betrieb und sogar noch mehr Elektrizität für die Kühlung.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieses Dokument erläutert Systeme und Techniken, die zur Senkung der benötigten Energie für die Kühlung eines Rechenzentrums verwendet werden können. Insbesondere können die Schränke in einem Rechenzentrum durch entsprechende Kühleinheiten gekühlt werden, indem die durch die Computer in den Schränken aufgeheizte Luft über Kühlschlangen in den Kühleinheiten geleitet wird (und die Luft anschließend den Schränken wieder zugeführt wird). Eine verbesserte Leistung kann durch die Steuerung des Systems mit einer bestimmten Annäherungstemperatur für jede der Kühlschlangen erreicht werden, die Annäherungstemperatur ist dabei der Unterschied zwischen einer Temperatur eines Luftstromes, der durch die Schlange zirkuliert wird und einer Temperatur eines Kühlmittels der Schlange. Der Sollwert für die Annäherungstemperatur kann verändert werden, beispielsweise durch ein zentrales Steuersystem, das Sollwertsignale an verschiedene Steuerventile im System schickt, die zum Halten der Annäherungstemperaturen an ihren jeweiligen Kühleinheiten durch die Sollwerte entsprechend betätigt werden. Solche Techniken können für die Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung verwendet werden, selbst wenn sich Umgebungsbedingungen (z.B. Außentemperaturen und Taupunkte, die die Leistung der Vorwärmsysteme auf der Wasserseite beeinflussen) ändern, während sich dabei die Ausgangstemperatur der Kühleinheiten an die Bedingungen anpasst, bleibt eine ausreichende Kühlung gewährleistet.
In einer allgemeinen Ausführungsform gehören zu einem Kühlsystem des Rechenzentrums: ein Rechenzentrum mit elektronischer Ausrüstung, die in vielen Schränken untergebracht ist; eine Kühlflüssigkeit; viele Kühleinheiten im Rechenzentrum von denen jede so konfiguriert ist, dass sie die von Teilen der elektronischen Ausrüstung des Rechenzentrums erwärmte Luft abkühlt; viele Steuerventile einschließlich ein Steuerventil an einer bestimmten Kühleinheit und eine Steuerung zur Regulierung des Steuerventils an einer bestimmten ühleinheit durch Öffnen oder Schließen, um den Sollwert der Annäherungstemperatur der bestimmten Kühleinheit zu halten.
Bei einem ersten Aspekt, der mit der allgemeinen Ausführungsform kombinierbar ist, definiert sich die Annäherungstemperatur durch die Differenz zwischen einer Temperatur eines Luftstromes um die Kühleinheit herum und einer Temperatur der Kühlflüssigkeit, die durch die Kühleinheit fließt.
Bei einem zweiten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Steuerung dafür ausgelegt, ein Signal für die Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur zu empfangen.
Bei einem dritten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Steuerung eine von vielen Steuerungen, von denen jede mit einer der Kühleinheiten assoziiert ist.
Bei einem vierten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Steuerung dafür ausgelegt, auf Basis des empfangenen Signals für die Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur das Steuerventil entsprechend zu bedienen.
Bei einem fünften Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Steuerung dafür ausgelegt, die Steuerventile zu öffnen, bis ungefähr 98% der Steuerventile zu ungefähr 95% geöffnet sind.
Ein sechster Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt weiterhin einen Sensor für die Luftstromtemperatur ein, dessen Aufgabe die Messung der Temperatur des Luftstroms ist, wenn dieser aus der Kühleinheit austritt.
Ein siebter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt weiterhin einen Sensor für die Flüssigkeitstemperatur ein, dessen Aufgabe die Messung der Temperatur der Kühlflüssigkeit ist, wenn diese in die Kühleinheit fließt.
Bei einem achten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, verfügt die spezifische Kühleinheit über eine oder mehre Kühlschlange(n), durch welche die Kühlflüssigkeit zirkuliert.
Bei einem neunten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, verfügt jede Kühleinheit über einen oder mehrere Ventilator(en), um Luft aus der Umgebung der Reihen von Schränken durch deren zur Umgebung offenen Vorderseiten, den diesen gegenüberliegenden Rückseiten und zu den Kühleinheiten zu bewegen.
Bei einem zehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist/sind der/die Ventilator(en) dafür ausgelegt, die Luft durch die Schränke zu bewegen, um die von der elektronischen Ausrüstung erzeugte Hitze zu empfangen.
Bei einem elften Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist/sind der/die Ventilator(en) dafür ausgelegt, die aufgeheizte Luft durch die Kühlschlangen zu bewegen, damit die von der elektronischen Ausrüstung erzeugte Hitze auf die Kühlflüssigkeit übertragen werden kann, bevor die Luft in den Umgebungsbereich abgegeben wird.
Bei einem zwölften Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist/sind der/die Ventilator(en) dafür ausgelegt, Luft aus dem umliegenden Arbeitsbereich durch die Vorderseiten von mindestens zwei nebeneinanderstehenden Schränken der Schrankreihe durch die gegenüberliegenden Rückseiten der zwei Schränke und zu den bestimmten Kühleinheiten zu bewegen.
Zu einem dreizehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, gehört eine Ventilatorsteuerung mit der die Geschwindigkeit der Ventilatoren (des Ventilators) als Reaktion auf das Signal für die Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur verändert werden kann.
Bei einem vierzehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, stehen die Schränke in Reihen und die Kühleinheiten werden auf einem Zwischenboden des Rechenzentrums zwischen Paaren von angrenzenden Reihen positioniert.
Bei einem fünfzehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, basiert das Signal für die Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur auf der Menge der Kühlflüssigkeit, die zur Bewältigung der Kühllast im Rechenzentrum benötigt wird.
Bei einem sechzehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, basiert das Signal für die Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur auf der Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit, die zwischen den Kühleinheiten zirkuliert.
Bei einem siebzehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Steuerung so konfiguriert, dass der Sollwert der Annäherungstemperatur verringert wird, wenn die Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit einen Schwellenwert unterschreitet und der Sollwert der Annäherungstemperatur erhöht wird, wenn die Gesamtmange der Kühlflüssigkeit einen Schwellenwert überschreitet.
Bei einem achtzehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, wird jedes mit einer Kühleinheit assoziierte Steuerventil so betätigt, dass ein eindeutiger mit der Kühleinheit assoziierter Sollwert der Annäherungstemperatur beibehalten wird.
Bei einem neunzehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, gehört zu jeder Kühleinheit ein Flüssig/Flüssig-Wärmetauscher einschließlich einer Arbeitsflüssigkeit, die mit der Kühlflüssigkeit zur Wärmeübertragung in Verbindung steht.
Bei einem zwanzigsten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, kann die Arbeitsflüssigkeit die durch eine Teilmenge der elektronischen Ausrüstung im Rechenzentrum aufgewärmte Luft abkühlen.
In einer anderen allgemeinen Ausführungsform schließt ein Verfahren für die Kühlung eines Rechenzentrums die Verteilung einer Kühlflüssigkeit an viele Kühleinheiten in einem Rechenzentrum ein, das elektronische Ausrüstung in vielen Schränken enthält; es wird Luft aus einem umliegenden Arbeitsbereich um die Schränke über eine Teilmenge der elektronischen Ausrüstung in den Schränken durch eine bestimmte der Kühleinheiten und wieder zurück in den Arbeitsbereich geleitet; die Temperatur der Luft beim Verlassen der Kühleinheit wird bestimmt; die Temperatur der zu der bestimmten Kühleinheit geleiteten Kühlflüssigkeit wird bestimmt; die Durchsatzrate der Kühlflüssigkeit durch die bestimmte Kühleinheit wird geändert, um den Sollwert der Annäherungstemperatur der bestimmten Kühleinheit beizubehalten.
Bei einem ersten Aspekt, der mit der allgemeinen Ausführungsform kombinierbar ist, definiert sich die Annäherungstemperatur durch die Differenz zwischen der Temperatur des Luftstroms, der aus der Kühleinheit austritt und der Temperatur der Kühlflüssigkeit, die durch die spezifische Kühleinheit fließt.
Ein zweiter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt basierend auf einer Veränderung des Sollwerts der Annäherungstemperatur, die durch die Steuerung angeordnet wird, die Änderung der Durchsatzrate der Kühlflüssigkeit ein, die zu der spezifischen Kühleinheit geliefert wird.
Bei einem dritten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt die Änderung der Durchsatzrate der zu der spezifischen Kühleinheit gelieferten Kühlflüssigkeit unter Verwendung einer Steuerung das Öffnen und Schließen des Steuerventils ein, das mit der spezifischen Kühleinheit assoziiert ist.
Ein vierter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt den Empfang eines Signals durch die Steuerung ein, das die Änderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur darstellt.
Ein fünfter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt die Betätigung einer Vielzahl von Steuerventilen ein, die mit den Kühleinheiten verbunden sind, um die Steuerventile so weit zu öffnen, dass ungefähr 98% der Steuerventile zu ungefähr 95% geöffnet sind.
Ein sechster Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt das Zirkulieren der durch die Teilmenge der elektronischen Ausrüstung aufgewärmte Luft durch eine oder mehrere der Kühlschlangen der bestimmten Kühleinheit ein.
Ein siebter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt das Zirkulieren kalter Luft von einer oder mehreren der Kühlschlangen in den umliegenden Arbeitsbereich ein.
Ein achter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt das Verändern der Durchsatzrate der Luft ein, die von der spezifischen Kühleinheit in den umliegenden Arbeitsbereich als Reaktion auf die Änderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur verteilt wird.
Ein neunter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt weiterhin die Bestimmung einer Kühllast für das Rechenzentrum ein.
Ein zehnter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt weiterhin die Einstellung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur ein, um der Kühllast für das Rechenzentrum zu entsprechen.
Bei einem elften Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, basiert das Signal für die Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur auf der Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit, die zwischen den Kühleinheiten zirkuliert.
Bei einem zwölften Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Steuerung so konfiguriert, dass der Sollwert der Annäherungstemperatur verringert wird, wenn die Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit einen Schwellenwert unterschreitet und der Sollwert der Annäherungstemperatur erhöht wird, wenn die Gesamtmange der Kühlflüssigkeit einen Schwellenwert überschreitet.
Bei einem dreizehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, wird jedes mit einer Kühleinheit assoziierte Steuerventil so betätigt, dass ein eindeutiger mit der Kühleinheit assoziierter Sollwert der Annäherungstemperatur beibehalten wird.
In einer anderen allgemeinen Ausführungsform gehört zum Kühlsystem des Rechenzentrums ein Computerschrank, der eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Geräten enthält; eine Lüftereinheit, angrenzend an den Computerschrank; ein Steuerventil zur Regulierung der Flussmenge der Kühlflüssigkeit zur Kühlschlange; und eine Steuerungseinheit, die zur Steuerung mit den Steuerventilen verbunden ist. Zur Lüftereinheit gehört zumindest ein Ventilator zur Zirkulation der Luft von einer Öffnung in der Frontseite des Computerschranks angrenzend an einen Arbeitsbereich für Menschen, durch den Schrank zu einer Öffnung der Rückseite des Computerschranks und der angrenzenden Lüftereinheit und mindestens einer Kühlschlange, die an die Öffnung in der Rückseite des Computerschranks angrenzt, um die aufgeheizte Luft aus dem Computerschrank abzukühlen. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie zur Einhaltung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur der Lüftereinheit das Ventil reguliert.
Bei einem ersten Aspekt, der mit der allgemeinen Ausführungsform kombinierbar ist, ist die Annäherungstemperatur eine Differenz zwischen der Temperatur des Luftstroms, der aus der Lüftereinheit austritt und der Temperatur der Kühlflüssigkeit, die in die Lüftereinheit fließt.
Bei einem zweiten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, wird der Sollwert für die Annäherungstemperatur aufgrund einer prozentualen Öffnung des Ventils verändert.
Ein dritter Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, schließt eine Hauptsteuerung ein, die kommunikativ mit der Einheitssteuerung in Verbindung steht.
Bei einem vierten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, ein Signal zu empfangen, dass die prozentuale Öffnung des Steuerventils indiziert, als Reaktion auf das Signal wird ein Befehl zur Änderung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur an die Einheitssteuerung gesendet.
In einem fünften Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, die verfügbare Menge von Kühlflüssigkeit in einer zentralen Kühlanlage festzustellen.
In einem sechsten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, aufgrund der verfügbaren Menge und des Signals der prozentualen Öffnung des Steuerventils einen zweiten Befehl zur Änderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur an die Einheitssteuerung zu senden.
Bei einem siebten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, das Signal über die prozentuale Öffnung des Steuerventils mit einem vorbestimmten Prozentwert zu vergleichen.
Bei einem achten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, aufgrund einer Abweichung zwischen dem Signal und dem vorbestimmten Prozentwert einen zweiten Befehl zur Änderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur an die Einheitssteuerung zu senden.
Bei einem neunten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, eine Vielzahl von Signalen über die prozentuale Öffnung vieler Steuerventile mit einem vorbestimmten Prozentwert zu vergleichen.
Bei einem zehnten Aspekt, der mit jedem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Hauptsteuerung dafür ausgelegt, aufgrund einer Abweichung zwischen einer Aggregation der Signale und dem vorbestimmten Prozentwert einen zweiten Befehl zur Änderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur an die Einheitssteuerung zu senden.
Verschiedene Ausführungsformen der Systeme und Verfahren für die Kühlung von Bereichen mit elektronischer Ausrüstung können einen oder mehrere der folgenden Vorteile einschließen. Beispielsweise kann ein Kühlgerät für die Kühlung eines Rechenzentrums ein Steuerschema mit einem statischen Ansatz implementieren, indem ein einzelner festgelegter Wert für einen Sollwert der Annäherungstemperatur für alle (oder die meisten) Kühlgeräte im Rechenzentrum gesetzt wird. Das Kühlgerät kann so angesteuert werden, dass der Sollwert für die Annäherungstemperatur gehalten wird (z.B. ein Unterschied zwischen den Temperaturen des Luftstroms, der aus dem Gerät austritt und der Flüssigkeit, die in den Apparat gelangt), anstatt zum Beispiel einfach eine Lufttemperatur für den Austritt aus dem Gerät. Das Kühlgerät kann entsprechend der Kühllast eines Rechenzentrums und aufgrund der Informationen, die lokal bei jedem Kühlgerät vorhanden sind, Kühlflüssigkeit zuweisen (z.B. von einer zentralen Anlage oder einer anderen Kühlvorrichtung). Das Kühlgerät kann entsprechend so gesteuert werden, dass die Temperatur im Rechenzentrum den Jahreszeiten in Übereinstimmung mit der Wetterauswirkung auf die Kühlanlagekapazität folgen kann (z.B. durch die Maximierung freier Kühlmöglichkeiten). Zusätzlich können Ausführungsformen der Systeme und Verfahren zur Kühlung von Bereichen mit elektronischer Ausrüstung einen dynamischen Ansatz der Temperaturregelung zur Verfügung stellen (z.B. kann sich der Sollwert für die Annäherungstemperatur für eines oder mehrere der Kühlgeräte im Laufe der Zeit verändern). Beispielsweise können mehrere Kühlgeräte aufgrund von einem oder mehreren Sollwert(en) für die Annäherungstemperatur angesteuert werden, um eine Kühllast im Rechenzentrum zu überwachen, die sich räumlich und zeitlich verändert. In einigen Ausführungsformen kann eine vorhandene Kapazität von Kühlflüssigkeit aus einer zentralen Kühlanlage optimal verteilt werden.
Weiterhin kann das Kühlgerät die Kühllast auch als Reaktion auf Faktoren handhaben, wie z.B. die Arten der elektronischen Geräte an verschiedenen Stellen des Rechenzentrums; die Arten der Aufgaben, die von den Einrichtungen ausgeführt werden; eine tatsächliche gesamte Hitzelast auf der Fläche des Rechenzentrums und eine tatsächliche Kapazität des Kühlsystems unter den gegenwärtigen Wetterbedingungen. Weiterhin kann durch die dynamische Änderung der Annäherungstemperatur eine Überzeichnung (z.B. Design eines Kühlsystems mit mehr Kühlflüssigkeit als benötigt) des Kühlflüssigkeitsvorrats verringert werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Verwenden einer Mastersteuerung für die dynamische Regulierung der Annäherungstemperatur den Einsatz zusätzlicher Kühlflüssigkeit dann zulassen, wenn die Kühler zur Senkung der Betriebskosten der zentralen Kühlanlage nicht eingeschaltet werden.
Diese allgemeinen und spezifischen Aspekte können mit einer Vorrichtung, einem System oder einem Verfahren implementiert werden, oder anhand aller möglichen Kombinationen aus Vorrichtungen, Systemen oder Verfahren. Die Details von einer oder mehrerer der Implementierungen sind in den begleitenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Objekte und Vorteile sind anhand der Beschreibung und den Zeichnungen sowie anhand der Patentansprüche ersichtlich.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt eine Drauf- und eine Seitenansicht für ein Beispiel einer Ausführungsform eines Teils von einem Rechenzentrum einschließlich einem Kühlgerät für ein Rechenzentrum;
1B zeigt in einem schematischen Diagramm ein System für die Kühlung eines Rechenzentrums;
2A–2B zeigen Ansichten von einem Beispiel eines Kühlgeräts für ein Rechenzentrum mit einem einzelnen Computerschrank bzw. einem Paar von Computerschränken Rücken an Rücken;
3A–3C veranschaulichen Beispiele für Ausführungsformen von einem Abschnitt eines Kühlgeräts in einem Rechenzentrum, das an ein Paar von Computerschränken grenzt;
4 zeigt einen Grundriss von zwei Reihen in einem Rechenzentrum bei dem die Kühlmodule zwischen den Reihen von Computerschränken angeordnet sind;
5A–5B zeigen einen Grundriss und eine Schnittansicht eines modularen Systems für ein Rechenzentrum;
6 veranschaulicht ein Beispiel einer Steuerschleife für ein Kühlgerät in einem Rechenzentrum;
7 veranschaulicht ein Beispielverfahren für die Kühlung eines Rechenzentrums auf Basis einer Annäherungstemperatur; und
8–9 veranschaulicht Beispielverfahren für die Anpassung einer Annäherungstemperatur zur Kühlung eines Rechenzentrums.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für die Kühlung von Bereichen, in denen sich elektronische Ausrüstung befindet, beispielsweise Computer-/Serverräume und Serverschränke in Rechenzentren. Bei einigen Beispielen für Ausführungsformen kann ein Kühlgerät z.B. so geregelt werden, dass eine statische oder dynamische Annäherungstemperatur gehalten wird, die durch eine Differenz in den Temperaturen der aus dem Kühlgerät austretenden Luft und der Kühlflüssigkeit, die in das Kühlgerät gelangt definiert ist. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Kühlsystem für ein Rechenzentrum über eine Vielzahl von Kühleinheiten verfügen, die so angeordnet sind, dass sie kühle Luft für elektronische Ausrüstung in Rackversion zur Verfügung stellen. Eines oder mehrere der Steuerventile kann/können in Fluidverbindung mit den Kühleinheiten stehen, um die Kühlflüssigkeit an die Kühleinheiten zu verteilen. Eine oder mehrere Steuerung(en) (zentralisiert oder verteilt arbeitend) kann/können abwechselnd mit den Steuerventilen in Verbindung stehen, um diese zur Erhaltung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur anzusteuern. Bei einigen Ausführungsformen werden die Steuerventile von der/den Steuerung(en) möglicherweise aufgrund einer Veränderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur reguliert. Das heißt, der Sollwert für ein durch ein bestimmtes Ventil gesteuertes Untersystem kann eine Annäherungstemperatur sein, eine solche Temperatur kann als eine Differenz zwischen der durch einen Temperatursensor am Ausgang (oder in dessen Nähe) der Kühleinheit gemessenen Lufttemperatur und einer Wassertemperatur am Einlass (oder in dessen Nähe) einer Kühlschlange der Kühleinheit berechnet werden. (Die spezifische Position kann veränderlich sein, solange die relevanten Temperaturen genau genug sind, damit die korrekte Kühlung entsprechend einem Schema für Annäherungstemperaturen gewährleistet werden kann.) Der Sollwert kann dann vom System geändert und das Steuerventil zur Wahrung des neuen Temperatursollwerts entsprechend angesteuert werden.
1A zeigt eine Drauf- und eine Seitenansicht für ein Beispiel einer Ausführungsform eines Teils von einem Rechenzentrum 10 mit einem Kühlgerät für ein Rechenzentrum 16. Wie veranschaulicht, schließt das Rechenzentrum 10 eine oder mehrere Reihen 14 von Computern in Schränken 15 untergebracht ein. Die Reihen 14 stehen im Wesentlichen parallel zueinander jeweils angrenzend an Gänge in einem für Menschen zugänglichen Arbeitsbereich 20. Die Computer in den Schränken 15 können bei einigen Ausführungsformen zum Arbeitsbereich 20 hin offen sein, so dass während des normalen Betriebs des Systems ein Luftstrom vom Arbeitsbereich 20 durch den Schrank 16 zirkulieren kann, und damit Techniker Zugang zu bestimmten Vorrichtungen erlangen, ohne dass der Luftstrom zu anderen Vorrichtungen beeinträchtigt wird (was bei einem geschlossenen Schrank der Fall wäre, bei dem der Techniker für den Zugriff auf eine der Einheiten eine Tür öffnen muss).
Das Rechenzentrum 10 schließt auch eine oder mehrere Kühleinheiten 16 ein, die zwischen angrenzenden Paaren der Reihen 14 von Schränken 15 angeordnet sind. Die Kühleinheiten 16 sind modular (und jede von ähnlicher Größe) und die Reihen der Schränke stehen mit dem „Rücken“ zu den Kühleinheiten 16, damit die erwärmte Luft aus den Schränken direkt in die Kühleinheiten 16 gelangt. Wie dargestellt, verfügt jede Kühleinheit 16 über eine Reihe von Lüftern 12 (z.B. sechs, wie abgebildet), die Luft vom Arbeitsbereich 20 durch die Schränke 15 in den Reihen 14 bewegen. Wie veranschaulicht, zirkuliert die Umgebungsluft 24 durch die Schränke 15 und wird durch wärmeerzeugende Geräte (z.B. Server, Prozessoren, unterbrechungsfreie Stromversorgungen und andere Vorrichtungen) zum aufgeheizten Luftstrom 26. Der aufgeheizte Luftstrom 26 zirkuliert durch eine oder mehrere der Kühlschlangen 22 der Kühleinheit 16 und wird zu einem abkühlenden Luftstrom 28. Der abkühlende Luftstrom 28 wird dann von den Lüftern 12 als abgehender Luftstrom 18 aus den Kühleinheiten 16 in den Arbeitsbereich 20 transportiert. Bei einigen Ausführungsformen können eine Temperatur des abkühlenden Luftstromes 28 und eine des abgehenden Luftstromes 18 im Wesentlichen identisch sein (z.B. wo es zwischen den beiden keine elektrische Ausrüstung oder die Durchmischung mit anderer Luft gibt). Bei einigen Ausführungsformen kann hingegen der abgehende Luftstrom 18 etwas wärmer als der abkühlende Luftstrom 28 sein, was z.B. an der Abwärme der Motoren (nicht gezeigt) liegen kann, von denen die Lüfter 12 angetrieben werden. Daher kann, wie dargestellt, ein Raum zwischen zwei im Wesentlichen parallelen Reihen 14 von Schränken 15, zu denen eine oder mehrere Kühleinheit(en) 16 gehören kann/können, ein warmes und ein kühles Luftplenum enthalten, bzw. jeweils eine Mehrzahl von diesen. Z.B. kann das warme Luftplenum durch Räume definiert sein, in die aufgeheizte Luftströme 26 durch die Ventilatoren 12 geleitet werden. Das kühle Luftplenum kann durch Räume definiert sein, in die der abkühlende Luftstrom 28 geleitet wird. So können die Kühlschlangen 22 das warme Luftplenum vom kühlen Luftplenum zwischen den Reihen 14 von Schränken 15 thermisch trennen.
Wie dargestellt, wird eine Kühlflüssigkeit 32 (z.B. gekühltes Wasser, gekühltes Glykol, Kondenswasser und/oder eine Mischung aus mehreren Flüssigkeiten) über eine Versorgungsleitung 30 zu den Kühlschlangen 22 transportiert (z.B. durch Pumpen). Nach der Zirkulation durch die Kühlschlangen 22, bei der die Wärme des aufgeheizten Luftstroms 26 auf die Kühlflüssigkeit 32 übergeht, wird diese zum Abkühlen über eine Rückführungsleitung 36 (d.h. die Kühlflüssigkeit 32 verlässt die Kühlschlangen 22) von den Kühlschlangen 22 z.B. zu einer zentralen Kühlanlage 36 geleitet. Obgleich in der Darstellung unter dem Fußboden verlegt, auf dem die Reihen 14 von Schränken 15 und die Kühleinheiten 16 stehen, können die Leitungen 32 und/oder 36 im Arbeitsbereich 20 verlaufen, oberhalb der Kühleinheiten 16 und/oder in einem anderen obenliegenden Raum untergebracht sein.
Das dargestellte System verfügt auch über einen oder mehrere Temperatursensor(en) 38. Ein Temperatursensor 38 kann, wie veranschaulicht, an einer oder mehreren Position(en) angebracht sein, um die Temperatur des Luftstromes 18 beim Austritt aus den Kühleinheiten 16 zu messen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Temperatur des abkühlenden Luftstromes 28, des abgehenden Luftstromes 18 und der Umgebungsluft 24 im Arbeitsbereich 20 im Wesentlichen ähnlich und/oder gleich sein. Daher kann man durch das Messen irgendeiner der Temperaturen dieser Luftströme die Lufttemperatur beim Verlassen der Kühleinheiten 16 zumindest annähernd schätzen.
Beim Betrieb können die Kühleinheiten 16 angesteuert werden (z.B. über eine oder mehrere einzelne Steuerung(en) und/oder eine Hauptsteuerung im Rechenzentrum), damit eine festgelegte Annäherungstemperatur gehalten wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die Annäherungstemperatur die Differenz zwischen einer Temperatur eines Luftstromes beim Verlassen der Kühleinheiten 16 (z.B. der abkühlende Luftstrom 28, der abgehende Luftstrom 18, die Umgebungsluft 24 und/oder einer durchschnittlichen Luftstromtemperatur, gebildet aus einer oder mehreren dieser Luftstromtemperaturen) und einer Temperatur der Kühlflüssigkeit 32 sein. Bei einigen Ausführungsformen kann eine solche Steuerung (z.B. Annäherungssteuerung) für die Mengenregulierung (z.B. Liter pro Minute) der Kühlflüssigkeit 32 beim Durchfließen der Kühlschlangen 22 genutzt werden, um eine festgelegte Annäherungstemperatur zu halten. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Annäherungssteuerung beispielsweise das Ansteuern eines Kühlmittelregelventils einschließen (z.B. durch eine einzelne oder eine Hauptsteuerung) um die Annäherungstemperatur auf einem gewünschten Wert zu stabilisieren. Da beispielsweise die erforderliche Menge an Kühlflüssigkeit 32 für die Abführung einer bestimmten Hitzemenge (z.B. kW), die von den elektronischen Geräten in den Schränken 15 erzeugt wird, invers mit der Annäherungstemperatur zusammenhängt, kann für die Änderung der Annäherungstemperatur ein „Drehknopf“ zur Verfügung stehen, um das erforderliche Verhältnis Liter-pro-Minute/kW zu justieren, damit die erzeugte Hitze durch den Durchfluss des Kühlmittels 32 durch die Kühlschlangen 22 abgeführt werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen können zu jedem gegebenen Zeitpunkt einige der Schränke 15 im Rechenzentrum unter mehr Last arbeiten (d.h. mehr kW emittieren) als andere Schränke 15. So kann die sich an jeder bestimmten Position im Rechenzentrum erforderliche Kühlenergie über die Zeit ändern. Die Annäherungssteuerung kann daher automatisch für die Verteilung der Kühlflüssigkeit 32 sorgen und somit der Kühllast „folgen“, obwohl es keine direkten Messungen der Energie (z.B., kW) oder der Durchsatzrate (z.B. Liter pro Minute) geben mag, wohl aber Temperaturmessungen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Annäherungssteuerung im Wesentlichen statisch sein (z.B. ändert sich der Sollwert der Annäherungstemperatur über die Zeit nicht). Beispielsweise kann eine statische Annäherungssteuerung einen einzelnen festgelegten Wert als den Sollwert für die Annäherungstemperatur für alle (oder die meisten) Kühlgeräte 16 im Rechenzentrum festlegen. Dadurch kann die Zuweisung von Kühlflüssigkeit (z.B. von einer zentralen Anlage oder anderen Kühlvorrichtung) entsprechend der Kühllast allein aufgrund der lokal bei jeder Kühleinheit 16 vorhandenen Information erfolgen (z.B. die Temperaturen der abgehenden Luft und der ankommenden Kühlflüssigkeit. Dieser Modus kann die Angleichung der Temperatur im Rechenzentrum z.B. an die Jahreszeiten mit deren Wetterauswirkung auf die Kühlanlagekapazität erlauben (z.B. durch die Maximierung der freien Kühlgelegenheiten).
Bei einigen Ausführungsformen kann die Annäherungssteuerung im Wesentlichen dynamisch sein (z.B. ändert sich der Sollwert der Annäherungstemperatur über die Zeit für eine oder mehrere der Kühleinheiten 16). Z.B. kann eine dynamische Annäherungssteuerung die räumliche und temporäre Abweichung von einem Sollwert der Annäherungssteuerung ermöglichen. Das Resultat kann sein, dass die ganze (oder die meiste) verfügbare Kühlflüssigkeit aus einer zentralen Kühlanlage (z.B. eine Kälteanlage, eine freie Kühleinrichtung und/oder beide) optimal verteilt werden kann. Durch die dynamische Änderung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur als Reaktion auf Faktoren wie z.B. die Typen der elektronischen Geräte (z.B. Server, Prozessoren, Speicherelemente usw.) an verschiedenen Stellen im Rechenzentrum; die Arten der von diesen Geräten geleisteten Dienste (z.B. Suchanfragen im Web, E-Mail und andere webbasierte Dienste); eine tatsächliche Gesamtwärmebelastung im Rechenzentrum; eine tatsächliche Kühlkapazität des Systems bei den gegenwärtigen Wetterbedingungen, können die Lufttemperaturen im Rechenzentrum (z.B. für Luftströme 18, 24, 26 und/oder 28) abgemildert werden. Weiterhin kann durch die dynamische Änderung der Annäherungstemperatur eine Überzeichnung (z.B. Design eines Kühlsystems mit mehr Kühlflüssigkeit als benötigt) des Kühlflüssigkeitsvorrats 32 verringert werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Implementierung eines Schemas für eine dynamische Annäherungssteuerung Informationen verwenden, die nicht lokal an bestimmte Kühleinheiten 16 gebunden sind. So können z.B. bei einigen Ausführungsformen der dynamischen Annäherungssteuerung Informationen wie die Serverbereitstellung, Gesamtleistungsaufnahme der Server, Gesamtkapazität der Kühlanlage, Wetterwerte und Wettervorhersagen zur Auswahl und Anpassung der optimalen Sollwerte für die Annäherungstemperatur einer jeden Kühleinheit 16, für eine Gruppe von bestimmten Kühleinheiten 16 und/oder alle Kühleinheiten 16 verwendet werden. Weiterhin kann die dynamische Annäherungssteuerung als Cloud-basierter Dienst eingerichtet werden, obwohl jede einzelne Kühleinheit 16 lokal eine statische Annäherungssteuerung haben kann (z.B. für die einzelne Kühleinheit 16).
1B zeigt in einem schematischen Diagramm ein System 100 für die Kühlung eines Rechenzentrums 101, das, wie abgebildet, ein Gebäude mit vielen Computern oder ähnlichen wärmeerzeugenden elektronischen Komponenten ist. Bei einigen Ausführungsformen kann das System 100 eine statische Annäherungssteuerung implementieren und/oder eine dynamische Annäherungssteuerung, um z.B. eine Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit zu den Kühleinheiten zu regulieren (wie die Kühlschlangen 112a und 112b). Um die Rechner herum, die in einer Anzahl paralleler Reihen angeordnet und in senkrechte Gestelle wie Gestelle 102a, 102b eingebaut sind, ist eine Arbeitsfläche 106 definiert. Die Gestelle können Paare senkrechter Schienen beinhalten, mit denen paarweise Einbauklammern verbunden sind (nicht dargestellt). Auf diesen Einbauklammern können Behälter mit Rechnern, etwa Standardleiterplatten in Gestalt von Mutterplatinen gesetzt werden.
Bei einem Beispiel können die Halterungen Winkelschienen sein, die durch Schweißen oder anderweitig an den vertikalen Schienen im Schrankrahmen befestigt sind, oberhalb der Halterungen können Hauptplatinen in Einschüben in Position gebracht werden, ähnlich wie man Serviertabletts in einer Cafeteria in einen Schienenschrank schiebt, oder Brotbleche in einen Brotschrank. Die Fächer können dicht aneinander angeordnet werden, um die Anzahl der Fächer in einem Rechenzentrum zu maximieren, aber ausreichend weit voneinander entfernt, um alle Komponenten in den Fächern zu enthalten und eine Luftzirkulation zwischen den Fächern zu ermöglichen.
Es können auch andere Anordnungen verwendet werden. Fächer können beispielsweise vertikal in Gruppen, so wie in der Form von Computer-Blades, montiert werden. Die Behälter können einfach im Gestell sitzen und elektrische Verbindung erhalten, nachdem sie eingeschoben wurden, oder sie können mit Mechanismen ausgestattet werden wie Leitungsstreifen entlang einer Kante, die beim Einschieben elektrische und Datenverbindungen herstellen.
Die Luft kann vom Arbeitsbereich 106 über die Einschübe und in das Warmluft-Plenum 104a, 104b hinter den Einschüben zirkulieren. Die Luft kann durch Lüfter, die hinter den Behältern angebracht sind, in die Behälter gesaugt werden. Die Lüfter können so programmiert oder in anderer Weise eingestellt sein, dass sie eine voreingestellte Ablufttemperatur für die Luft halten, die in den Warmluftkasten einströmt, und können so programmiert oder in anderer Weise eingestellt sein, dass sie einen bestimmten Temperaturanstieg über den Behältern halten. Ist die Temperatur der Luft im Arbeitsbereich 106 bekannt, steuert man über die Ablauftemperatur auch indirekt den Temperaturanstieg. Der Arbeitsbereich 106 kann unter Umständen auch als „kalter Gang“ und die Räume 104a und 104b als „warme Gänge” bezeichnet werden.
Der Temperaturanstieg kann erheblich sein. So kann beispielsweise im Arbeitsbereich 106 die Temperatur bei etwa 77°F (25 °C) liegen und die der Abluft in die Warmlufträume 104a, 104b auf 113°F (45 °C) eingestellt sein, sodass sich ein Temperaturanstieg von 36°F (20 °C) ergibt. Die Ablufttemperatur kann auch 212 °F (100 °C) betragen, wobei die wärmeerzeugenden Geräte bei diesen erhöhten Temperaturen arbeiten können. Beispielsweise kann die Lufttemperatur beim Austritt aus den Geräten und beim Erreichen des Warmluftraums 118,4, 122, 129,2, 136,4, 143,6, 150,8, 158, 165, 172,4, 179,6, 186,8, 194, 201 oder 208,4 °F (48, 50, 54, 58, 62, 66, 70, 74, 78, 82, 86, 90, 94 oder 98 °C) betragen. Eine derart hohe Ablufttemperatur steht im Allgemeinen im Gegensatz zur Lehre, wonach hitzeerzeugendes elektronisches Gerät am besten durch Spülung der Geräte mit großen Mengen schnell bewegter kühler Luft gekühlt wird. So ein Kaltluftansatz kühlt die Ausrüstung ab, aber er erfordert viel Energie.
Die Kühlung von bestimmten elektronischen Geräten, wie beispielsweise Mikroprozessoren, kann auch dann verbessert werden, wenn die Luft langsam über die Einschübe strömt, indem man auf den Mikroprozessoren oder anderen, besonders warmen Komponenten Lüfter befestigt oder Wärmerohre und damit verbundene Wärmetauscher.
Die aufgeheizte Luft kann nach oben in einen Deckenbereich oder Dachboden 105 geleitet werden, oder aber in einen Doppelboden, Keller oder einen anderen passenden Raum, wo sie von entsprechenden für die Aufgabe ausreichend dimensionierten Geräten weiter transportiert wird, z.B. einem Lüfter 110, der aus einem oder mehreren zentrifugalen Ventilator(en) besteht. Der Lüfter 110 kann dann die Luft in einen Kasten 108 leiten, der an den Arbeitsbereich 106 angrenzt. Der Kasten 108 kann einfach ein buchtgroßer Bereich in der Mitte einer Gestellreihe sein, der von Gestellen freigelassen worden ist, und der von etwaigen benachbarten Warmluftkästen und vom Kühlluftarbeitsbereich 106 isoliert auf seinen anderen Seiten isoliert wurde. Alternativ kann die Luft über Schlangen gekühlt werden, die eine Grenze von Warmluftkästen 104a, 104b ziehen, und direkt in den Arbeitsbereich 106 ausgestoßen werden, etwa oben auf den Warmluftkästen 104a, 104b.
Die Kühlschlangen 112a, 112b können an entgegengesetzten Seiten des Plenums fast bündig mit den Frontseiten der Schränke untergebracht sein. (Die Gestelle in derselben Reihe wie Kasten 108, die auf dem Bild aus der Seite aus- und in sie einlaufen, sind nicht dargestellt). Die Schlangen können eine große Oberfläche haben und sehr dünn sein, sodass sich gegenüber System 100 ein geringer Druckabfall ergibt. So können langsamere, kleinere und leisere Lüfter verwendet werden, um die Luft durch das System zu treiben. Vor die Schlagen 112a, 112b können Lüftungsgitter oder Drahtgeflecht angebracht werden, um sie vor Beschädigung zu schützen.
Im Betrieb drückt der Lüfter 110 die Luft in das Plenum 108 und verursacht durch den erhöhten Druck im Plenum 108 ein Ausstoßen der Luft durch die Kühlschlangen 112a, 112b. Wenn die Luft durch die Schlangen 112a, 112b strömt, gibt sie ihre Wärme an das Wasser in den Schlangen 112a, 112b ab und wird so gekühlt.
Die Geschwindigkeit des Lüfters 110 und/oder die Durchsatzrate oder Temperatur des Kühlwassers in den Kühlschlangen 112a, 112b kann als Reaktion auf gemessene Werte reguliert werden. So können beispielsweise die Pumpen, die die Kühlflüssigkeit fördern, solche mit veränderlicher Drehzahl sein, die so geregelt werden, dass sie eine bestimmte Temperatur im Arbeitsbereich 106 halten. Solche Regelmechanismen können dazu verwendet werden, im Arbeitsbereich 106 oder den Kästen 104a, 104b und Dachboden 105 zu halten.
Die Luft aus dem Arbeitsbereich 106 kann dann durch in den vielen Einschüben der Schränke 102a, 102b angebrachte Lüfter in die Schränke 102a, 102b gesogen werden. Die Luft kann sich erwärmen, wenn sie über die Behälter und durch die Netzteile streicht, die die Rechner in den Behältern versorgen, und dann in die Warmluftkästen 104a, 104b eintreten. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Einschub ein eigenes Netzteil und einen eigenen Lüfter haben, wobei sich das Netzteil an der Rückseite des Einschubs befindet und der Lüfter wiederum an der Rückseite des Netzteils befestigt ist. Alle Lüfter können so eingestellt oder programmiert sein, dass sie Luft mit einer einheitlichen gemeinsamen Temperatur fördern, etwa eingestellt auf 113°F (45°C). Der Prozess kann dann in dem Maße ständig neu eingestellt werden, in dem der Lüfter 110 die Luft aufnimmt und umwälzt.
Mit dem System 100 können auch zusätzliche Teile gekühlt werden. Z.B. ist der Raum 116 mit einer selbständigen Gebläsekonvektoreinheit 114 ausgestattet, die einen Ventilator und eine Kühlschlange enthält. Die Einheit 114 kann beispielsweise entsprechend einem in Raum 116 bereitgestellten Thermostat betrieben werden. Raum 116 kann beispielsweise ein Büro oder ein anderer Hilfsraum zu den Hauptbestandteilen des Rechenzentrums 101 sein.
Außerdem kann bei Bedarf auch zusätzliche Kühlung für den Raum 116 zur Verfügung gestellt werden. So kann beispielsweise eine handelsübliche Dach- oder ähnliche Klimaanlageneinheit (nicht dargestellt) eingebaut werden, um punktuell besondere Kühlbedürfnisse zu erfüllen. Als Beispiel kann System 100 so ausgelegt sein, dass die Zuluft zu Arbeitsbereich 106 78°F (25.56°C) hat, doch die Beschäftigten ziehen es vielleicht vor, ein Büro in Raum 116 zu haben, das kühler ist. So kann für das Büro eine dedizierte Klimaanlage zur Verfügung gestellt werden. Diese Anlage kann allerdings relativ effizient betrieben werden, wenn ihr Wirkungsbereich auf einen relativ kleinen Bereich eines Gebäudes oder einen relativ kleinen Teil der Wärmelast aus dem Gebäude beschränkt ist. Desgleichen können Kühleinheiten wie etwa Kältemaschinen für zusätzliche Kühlung sorgen, doch kann ihre Größe erheblich geringer ausfallen, als wenn sie dafür verwendet würden, nennenswerte Kühlung für das System 100 zu leisten.
Frischluft kann über verschiedene Mechanismen für den Arbeitsbereich 106 bereitgestellt werden. Z.B. kann eine zusätzliche Klimaanlage (nicht gezeigt), wie eine Standarddacheinheit zur Verfügung gestellt werden, um den notwendigen Austausch mit der Außenluft zu leisten. Eine solche Einheit kann auch dazu dienen, den Arbeitsbereich 106 von den begrenzten latenten Lasten im System 100 zu entfeuchten, etwa menschlicher Schweiß. Alternativ können Lüftungsgitter zwischen der Außenumgebungsluft und dem System 100 eingebaut werden, etwa angetriebene Lüftungsgitter zum Anschluss des Warmluftkastens 104b. System 100 kann so geregelt werden, dass es Luft durch die Kästen ansaugt, wenn die Umgebungs-(Außen-)Feuchtigkeit und Temperatur ausreichend niedrig sind, um die Kühlung mit Außenluft zu erlauben. Solche Lüftungen können auch mit Lüfter 110 verbunden werden, sodass die Warmluft in den Kästen 104a, 104b einfach in die Atmosphäre entlassen wir und die Außenluft sich mit der warmen Luft aus den Rechnern nicht vermischt und davon auch nicht verdünnt wird. Im System kann auch ausreichende Filtration vorgesehen werden, besonders, wenn Außenluft verwendet wird.
Der Arbeitsbereich 106 kann auch andere Hitzelasten aufweisen als die Einschübe, beispielsweise durch Menschen im Raum und die Beleuchtung. Ist das Luftvolumen, das durch die verschiedenen Gestelle strömt, sehr hoch, und nimmt es eine sehr hohe Wärmelast von vielen Rechnern auf, kann die geringe Zusatzlast aus anderen Quellen vernachlässigbar sein, außer vielleicht die kleine latente Last, die von den Beschäftigten erzeugt wird, und die sich mit einer kleinen Hilfsklimaanlageneinheit wie oben beschrieben entfernen lässt.
Kühlwasser kann von einem Kühlwasserkreis angetrieben durch eine Pumpe 124 zur Verfügung gestellt werden. Der Kühlwasserkreislauf kann mit direktem oder indirektem Rücklauf ausgebildet sein und allgemein ein geschlossenes System darstellen. Pumpe 124 kann jede geeignete Form annehmen, etwa eine herkömmliche Fliehkraftpumpe. Wärmetauscher 122 kann Wärme aus dem Kühlwasser im Kreislauf entfernen. Wärmetauscher 122 kann jede geeignete Form annehmen, etwa Platten-/Rahmen-Wärmetauscher oder Hülle-/Rohr-Wärmetauscher.
Die Hitze kann vom Kühlwasserkreis auf einen Kondensatorwasserkreis übertragen werden, zu dem der Wärmetauscher 122, die Pumpe 120 und der Kühlturm 118 gehören. Pumpe 120 kann ebenfalls jede geeignete Form annehmen, etwa eine herkömmliche Fliehkraftpumpe. Kühlturm 118 kann beispielsweise aus einem oder mehreren Zwangslüftungstürmen mit Druck- oder Schublüftung bestehen. Der Kühlturm 118 kann als kostenlos Kühlquelle angesehen werden, da er Energie nur für die Bewegung des Wassers im System benötigt und in manchen Implementierungen den Antrieb des Lüfters zur Bewirkung der Verdampfung. Er benötigt nicht den Betrieb eines Verdichters oder einer Kältemaschine oder einer ähnlichen Einrichtung.
Der Kühlturm 118 kann eine Vielzahl von Formen haben, einschließlich die eines hybriden Kühlturms. Ein solcher Turm kann sowohl die Verdampfungskühlung umfassen wie ein Wasser-Wasser-Wärmetauscher. Infolgedessen kann ein solcher Turm in einen kleineren Raum eingebaut werden und modularer als ein gewöhnlicher Kühlturm mit gesondertem Wärmetauscher betrieben werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass hybride Türme trocken betrieben werden können, wie oben besprochen. Außerdem können Hybridtürme leichter die Bildung von Wasserdampfsäulen vermeiden, die von Anwohnern eines Standortes negativ gesehen werden können.
Wie gezeigt, können die Flüssigkeitskreise eine indirekte Economiser-Anordnung auf der Wasserseite bilden. Diese Einsparungsanordnung kann relativ energieeffizient ausfallen, da die einzige für ihren Betrieb benötigte Energie die für den Betrieb von mehreren Pumpen und Lüftern ist. Außerdem kann dieses System günstig einzurichten sein, da Pumpen, Lüfter, Kühltürme sowie Wärmetauscher technisch einfache Geräte sind, die in vielen Gestalten leicht verfügbar sind. Außerdem sind die Geräte relativ simpel, weshalb Reparaturen und Wartung preiswert und einfach durchzuführen sind. Gegebenenfalls erfordern solche Reparaturen noch nicht einmal hochspezialisierte Techniker.
Alternativ kann auch eine direkte freie Kühlung zum Einsatz kommen, indem der Wärmetauscher 122 wegfällt und das Kühlturmwasser (Kondensatorwasser) direkt zu den Kühlschlangen 112a, 112b geleitet wird (nicht gezeigt). Eine solche Implementierung kann effizienter sein, da sie einen Wärmetauschschritt auslässt. Allerdings führt eine solche Implementierung andererseits dazu, dass Wasser aus dem Kühlturm 118 in ein System eingeführt wird, das ansonsten geschlossen wäre. Infolgedessen kann das System in einer solchen Implementierung mit Wasser gefüllt werden, das Bakterien, Algen und atmosphärische Verunreinigungen enthält, und auch mit anderen Schadstoffen im Wasser. Ein Hybridturm kann wie oben dargestellt ähnliche Vorteile bieten, jedoch ohne ähnliche Nachteile.
Das Steuerventil 126 im Kondensatorwasserkreis dient zur Versorgung mit zusätzlichem Wasser für den Kreis. Auffüllwasser kann allgemein erforderlich sein, da zum Betrieb von Kühlturm 118 die Verdampfung von großen Mengen Wasser aus dem Kreislauf gehört. Das Regelventil 126 kann an einen Wasserstandsfühler im Kühlturm 118 angehängt sein oder an ein Becken, das mehrere Kühltürme gemeinsam versorgt. Wenn das Wasser unter einen bestimmten Stand fällt, kann veranlasst werden, dass das Regelventil 126 sich öffnet und zusätzliches Auffüllwasser in den Kreislauf speist. In der Auffüllwasserleitung kann ein Rückschlagventil (back-flow preventer, BFP) eingebaut sein, dass den Rückfluss von Wasser aus dem Kühlturm 118 in den Hauptwasserkreislauf verhindert, was zur Verunreinigung dieses Kreislaufs führen könnte.
Optional kann ein separater Kühlkreis bereitgestellt werden. Der Betrieb des Systems 100 kann in Zeiten mit extremem atmosphärischen Umgebungsbedingungen (z.B. heiß und feucht), oder bei sehr hoher Hitzelast im Rechenzentrum 101 teilweise oder ganz auf diesen Kreis gelegt werden. Angesteuerte Mischventile 134 werden für die elektronische Umschaltung zum Kühlkreis, oder für die Kombination von Kühlleistung aus dem Kühlkreis und dem Kondensatorkreis zur Verfügung gestellt. Die Pumpe 128 kann Kühlturmwasser an den Kühler 130 liefern, die Pumpe 132 kann gekühltes Wasser oder Kühlwasser vom Kühler 130 in das verbleibende System 100 einspeisen. Der Kühler 130 kann jede geeignete Form haben, so auch Zentrifugal-, Hubkolben-, Schrauben- und Absorptionskältemaschinen.
Der Kühlerkreis kann zur Erreichung verschiedener geeigneter Temperaturen für Kühlwasser reguliert werden. Bei einigen Implementierungen kann mit dem gekühlten Wasser ausschließlich eine Kühlschlange versorgt werden, während bei anderen das gekühlte Wasser mit Wasser vom Wärmetauscher 122, Rückleitungswasser von einer Kühlschlange mit Verbindung zu beiden Strukturen gemischt oder versetzt werden. Das gekühlte Wasser kann vom Kühler 130 mit höheren als den typischen Kühlwassertemperaturen geliefert werden. Z.B. kann das gekühlte Wasser bei Temperaturen von zwischen 55 °F (13 °C) und 65 bis 70 °F (18 bis 21 °C) geliefert werden. Das Wasser kann dann mit Temperaturen zwischen 59 und 176 °F (15 und 80 °C) zurückfließen. Bei diesem Ansatz, der Quellen zusätzlich oder als Alternative zu kostenloser Kühlung verwendet, können Erhöhungen der Zulauftemperatur des Kältemaschinenwassers auch erhebliche Zuwächse in der Effizienz von System 100 zur Folge haben.
Die Pumpen 120, 124, 128, 132 können mit Antrieben für variable Geschwindigkeiten ausgerüstet sein. Solche Antriebe können elektronisch durch ein zentrales Steuersystem reguliert werden, um die Wassermenge für jede Pumpe als Reaktion auf die Änderung von Sollwerten oder Betriebszuständen im System 100 anzupassen. So kann beispielsweise die Pumpe 124 so gesteuert werden, dass im Arbeitsbereich 106 eine konstante Temperatur gehalten wird, etwa entsprechend Signalen von einem Thermostat oder sonstigem Fühler in Arbeitsbereich 106.
Beim Betrieb kann das System 100 auf Signale von verschiedenen Sensoren des Systems 100 reagieren. Die Fühler können beispielsweise Thermostate, Hygrostate, Durchflussmesser und andere ähnliche Fühler beinhalten. In einer Implementierung können im warmen Luftplenum 104a, 104b ein oder mehrere Thermostat(e) ebenso zur Verfügung gestellt werden, wie im Arbeitsbereich 106. Zusätzlich können sich im Arbeitsbereich 106 und im warmen Luftplenum 104a, 104b Sensoren für den Luftdruck befinden. Per Thermostat kann die Geschwindigkeit der verbundenen Pumpen reguliert werden, wenn die Temperatur anfängt zu steigen, laufen die Pumpen schneller, um zusätzliches Kühlwasser zur Verfügung zu stellen. Thermostate können auch für die Regulierung der Geschwindigkeit verschiedener Einzelteile benutzt werden, z.B. den Ventilator 110, um eine Druckdifferenz zwischen zwei Räumen, wie dem Dachboden 105 und dem Arbeitsbereich 106 zu bewahren und dadurch eine gleichbleibende Luftstromrate zu erzielen. Sind Mechanismen zur Verstärkung der Kühlung, etwa Beschleunigung von Pumpen, nicht mehr in der Lage, mit ansteigenden Lasten Schritt zu halten, kann ein Steuersystem die Kälteanlage 130 und die zugehörigen Pumpen 128, 132 zu aktivieren und die Regelventile 134 entsprechend zu modulieren, um zusätzliche Kühlung bereitzustellen.
Es können im Betrieb von System 100 verschiedene Temperaturwerte für die Flüssigkeiten im System 100 verwendet werden. Bei einer Beispielumsetzung kann der Sollwert der Temperatur im warmen Luftplenum 104a, 104b so gewählt werden, dass er bei oder nahe einer maximalen Ausgangstemperatur für Einschübe in den Schränken 102a, 102b liegt. Diese maximale Temperatur kann beispielsweise deswegen gewählt werden, weil es sich um eine bekannte Ausfalltemperatur oder eine definierte maximale Betriebstemperatur für Komponenten in den Einschüben handelt, oder es wird ein festgelegter Wert unterhalb der bekannten Ausfall- oder definierten Betriebstemperatur gewählt. Bei bestimmten Umsetzungen kann eine Temperatur von 45 °C gewählt werden. Bei anderen Implementierungen können Temperaturen von 25 °C bis zu 125 °C gewählt werden. Höhere Temperaturen können besonders dann angebracht sein, wenn alternative Materialien für die Komponenten der Computer im Rechenzentrum verwendet werden, wie Gate-Oxide für hohe Temperaturen und dergleichen.
Bei einer Implementierung können die Zuleitungstemperaturen für Kühlwasser bei 68 °F (20 °C) liegen, während die Rücklauftemperaturen 104 °F (40 °C) betragen können. Bei anderen Implementierungen können die Temperaturen zwischen 50 °F und 84.20 °F oder 104 °F (10 °C bis 29 °C oder 40 °C) für Zuleitungswasser und zwischen 59 °F und 176 °F (15 °C bis 80 °C) für Rücklaufwasser gewählt werden. Entsprechend den Spezifikationen für den gewählten Kühler können auch deutlich geringere Temperaturen für das gekühlte Wasser erreicht werden. Die Wassertemperaturen für Wasser aus dem Kühlturm können generell leicht oberhalb der Feuchttemperatur unter atmosphärischen Umgebungsbedingungen liegen, während die Wassertemperaturen für das Rücklaufwasser zum Kühlturm vom Betrieb des Systems 100 abhängen.
Mit diesen Parametern und den Parametern, die zuvor für die ein- und ausströmende Luft erläutert wurden, können verhältnismäßig begrenzte Annäherungstemperaturen mit dem System 100 erzielt werden. In diesem Beispiel ist die Annäherungstemperatur die Temperaturdifferenz zwischen der Luft, die aus der Kühlschlange austritt und dem Wasser, das in die Kühlschlange gelangt. Die Annäherungstemperatur ist immer positiv, weil das in die Kühlschlange gelangende Wasser das kälteste Wasser ist, es fängt an sich zu erwärmen, wenn es durch die Schlange fließt. Daher kann das Wasser deutlich wärmer sein, wenn es die Schlange verlässt und als Folge ist die Luft, die durch die Schlange strömt nahe dem Austrittspunkt des Wassers wärmer als die Luft, die am Eintrittspunkt des Wassers durch die Schlange strömt. Weil selbst die am stärksten abgekühlte abgehende Luft am Eintrittspunkt des Wassers wärmer als das ankommende Wasser ist, wird die Gesamttemperatur der abgehenden Luft zumindest etwas wärmer als die Temperatur des ankommenden Wassers sein.
Bei bestimmten Implementierungen kann die Temperatur des ankommenden Wassers 64 °F (18 °C) und die Temperatur der abgehenden Luft 77 °F (25 °C) sein, wie zuvor für eine Annäherungstemperatur von 12,6 °F (7 °C) angemerkt. In anderen Implementierungen können aus betriebswirtschaftlichen Gründen für eine gesamte Einrichtung breitere oder engere Näherungstemperaturen gewählt werden.
Mit einer beschränkten Annäherungstemperatur wird die Temperatur der abgekühlten Luft, welche die Schlange verlässt, nahe der Temperatur des Kühlwassers folgen, das in die Schlange einströmt. Infolgedessen kann die Lufttemperatur – im Allgemeinen ohne Rücksicht auf die Last – durch das Halten einer konstanten Wassertemperatur selbst konstant gehalten werden. In einem Verdunstungskühlungmodus kann eine konstante Wassertemperatur beibehalten werden, da die Feuchttemperatur konstant bleibt (oder sich nur sehr langsam ändert) und durch das Versetzen des wärmeren Rücklaufwassers mit Zulaufwasser, wenn die Feuchttemperatur fällt. Daher kann in bestimmten Situationen die aktive Regelung der Lufttemperatur vermieden werden und die Steuerung kann sich auf die Kühlwassertemperatur beim Zulauf und beim Rücklauf beschränken. Die Lufttemperatur kann auch als Überprüfung der Wassertemperatur verwendet werden, bei der die Wassertemperatur der relevante Steuerparameter ist.
Wie dargestellt, gehört zu dem System 100 auch ein Steuerventil 140 und zu dessen Bedienung als Reaktion auf einen oder zum Halten von einem Sollwert für die Annäherungstemperatur der Kühlschlangen 112a und 112b eine Steuerung 145. Z.B. kann ein Temperatursensor für den Luftstrom 155 nahe dem Auslass von einer oder beider der Kühlschlangen 112a und 112b angebracht sein. Der Temperaturfühler 155 kann so eine Temperatur von Luft messen, die an den Kühlschlangen 112a und/oder 112b austritt. Außerdem kann ein Temperaturfühler 160 kann in einer Leitung angebracht sein durch die das Kühlwasser zu den Kühlschlangen 112a und 112b gelangt (sowie zum Lüfter 114).
Wie dargestellt, kann die Steuerung 145 Temperaturinformationen von einem oder beiden der Temperaturfühler 155 und 160 erhalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 145 eine Hauptsteuerung sein (z.B. ein prozessorgestütztes Elektronikgerät oder eine andere elektronische Steuerung) des Kühlsystems für das Rechenzentrum, das kommunikativ mit jedem Steuerventil (wie z.B. Steuerventil 140) des Rechenzentrums und/oder den einzelnen Steuerungen für die Steuerventile in Verbindung steht. So kann die Hauptsteuerung beispielsweise eine Mastersteuerung sein, die kommunikativ mit den Folgereglern der entsprechenden Steuerventile in Verbindung steht. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 145 ein PID-Regler sein. Alternativ können auch andere Regelmodelle zum Einsatz kommen, beispielsweise PI. Ein anderes Beispiel für den Steuerungsansatz kann eine Steuerung mit einer Zustandsregelung sein (z.B., eine Zeitbereichsregelung), die ein mathematisches Modell eines physischen Systems als einen Satz von Variablen für Eingabe, Ausgabe und Zustand durch Differentialgleichungen erster Ordnung erstellt. Bei einigen Beispielen für Ausführungsformen kann die Steuerung 145 (oder andere hier beschriebene Regler) eine SPS sein, ein Computergerät (z.B. Desktop, Laptop, Tablett, Mobilgerät, Server usw.) oder eine andere Form der Steuerung. In Fällen, in denen eine Steuerung einen Ventilatormotor reguliert, kann die Steuerung zum Beispiel ein Leistungsschalter oder ein abgesicherter Trennschalter sein (z.B. zur AN/AUS-Steuerung), ein Lüfterregler mit 2 Geschwindigkeiten oder ein variabler Frequenzantrieb.
Im Betrieb kann die Steuerung 145 Temperaturinformationen erhalten und eine tatsächliche Annäherungstemperatur ermitteln. Die Steuerung 145 kann dann den aktuellen Sollwert für die Annäherungstemperatur mit einem vorbestimmten Sollwert für die Annäherungstemperatur vergleichen. Basierend auf einer Abweichung zwischen der tatsächlichen Annäherungstemperatur und dem Sollwert für die Annäherungstemperatur kann die Steuerung 145 das Steuerventil 140 (und/oder andere Steuerventile mit einer Fließverbindung zu den Kühlmodulen, wie den Kühlschlangen 112a und 112b und dem Gebläsekonvektor 114) bedienen, um den Kühlwasserfluss zu drosseln oder zu erlauben. Zum Beispiel kann in der abgebildeten Ausführungsform die Betätigung des Steuerventils 140 die Speisung von Kühlwasser zu/von den Kühlschlangen 112a und 112b und dem Gebläsekonvektor 114 ermöglichen oder einschränken. Nach der Betätigung kann die Steuerung 145 erforderlichenfalls zusätzliche Temperaturinformationen erhalten und das Steuerventil 140 weiter ansteuern (z.B. um eine Steuerung für eine Rücklaufschleife Steuerung einzuführen).
2A–2B zeigen Ansichten von einem Beispiel eines Kühlgeräts für ein Rechenzentrum mit einem einzelnen Computerschrank 204 bzw. einem Paar von Computerschränken 204 Rücken an Rücken. Generell zeigt die 2A einen Computerschrank 204 vor einem modularen Kühlgerät 202, die ein Luftumwälzsystem 200 bilden. In diesem Beispiel nimmt der Computerschrank 204 eine einzelne Bucht ein anstatt eine Baugruppe über 3 Buchten zu sein, wie in vorherigen Abbildungen. Die anderen zwei Buchten sind zum Zwecke der besseren Ansicht des Geräts 202 in Verbindung mit dem Schrank 204 weggelassen worden. 2A zeigt eine Seitenansicht des gleichen Geräts mit einem anderen Computerschrank an der Rückseite des Geräts 202 in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration.
Der Schrank 204 ist mit Laufrollen 206 (oder anderem Fahrwerk) ausgestattet, damit er von einem Techniker in einem Rechenzentrum leicht bewegt und vor dem Apparat 202 in Position gebracht werden kann. Feststeller oder anderer Verbindungsmechanismen können den Schrank 204 an der richtigen Stelle fixieren und in entsprechenden Umständen zur Vermeidung von Luftlecks den Schrank mit dem Apparat 202 versiegeln. Werden hingegen Ventilatoren im Apparat 202 eingesetzt, um eine Druckdifferenz von nahe Null zwischen dem Arbeitsbereich und der Frontseite des Apparates 202 zu halten, ist eine solche Abdichtung aufgrund des fehlenden Druckunterschiedes zwischen dem Warmluftbereich im Apparat 202 und dem Arbeitsbereich weniger dringlich.
Die Front des Geräts 202 ist nahe seiner linken Seite in 2A zusehen, weil dort noch keine Schränke aufgestellt wurden. Die Ansicht zeigt eine Frontoberfläche der Schlange 310, die einer Oberfläche gleichen kann, wie man sie bei der Betrachtung eines Autokühlers von vorne vorfindet. Bei diesem Beispiel kann die Oberfläche verhältnismäßig groß sein, hier im Rahmen von 1,83 m mal 1,52 m hoch. Die Schlangen können in einer angemessenen Weise dimensioniert sein, um durch Kühlung die von Computern in dem Schrank 204 und in anderen Schränken mit Entsprechung zum Gerät 202 erzeugte Hitze zu kompensieren. Unter den Schlangen kann ein Raum zur Verfügung gestellt werden, der dies Strömung der Luft von einer Seite des Apparates 202 zur anderen verhindert. Wie durch die Strömungspfeile angezeigt, kann Luft an den Enden des Apparates 202 ein- und austreten.
Bei einem Beispiel kann der Apparat 202 sechs oder mehr Buchten in einem Schrankpaar unterstützen, wie in 4 und die zugehörige Beschreibung zu sehen ist. Jede Bucht kann wiederum 20 bis 40 Einschübe enthalten, von denen jeder einen oder mehrere Mikroprozessor(en), zugehörige Elektronik und ein Spannungsnetzteil haben kann. Einige der Einschübe können der Datenverarbeitung vorbehalten sein, während andere ganz oder teilweise die Aufgaben der Speicherung und des Netzwerks übernehmen und über eine Anzahl von Festplattenlaufwerken oder anderen Speichereinheiten verfügen können, die im Allgemeinen weniger Hitze als Mikroprozessoren erzeugen.
2A zeigt unter dem Gerät 202 auch Hebevorrichtungen in Form von Gleitführungen 208. Wie oben erklärt, können solche Vorrichtungen Transport, Bewegung, Positionierung und Umsetzung des Apparates 202 durch Standardprozesse mit Standardausrüstung vereinfachen. Anderes Hebegerät kann ebenfalls zum Einsatz kommen wie beispielsweise hoch angebrachte Haken. Die Enden des Apparates 202 sind im offenen Zustand gezeigt, wie oben beschrieben wurde und durch die nach links und rechts zeigenden Strömungspfeile in der 2A entlang der Seite des Apparates 202 dargestellt ist, damit der Fluss von warmer Luft zwischen den Geräten möglich ist.
Wie in 2B gezeigt wird, liegt eine Rücken-an-Rücken-Anordnung mit einer V-förmigen Schlange 210 vor. Aus diesem Winkel ist ein Doppelboden zu sehen, der einen Teilraum 212 unterhalb des Rechenzentrums bildet. In diesem Teilraum 212 können z.B. Versorgungs- (216) und Rücklaufleitungen 214 für Kühlmittel liegen (z.B. Wasser oder eine Kühlflüssigkeit). Die Anschlüsse dieser Rohrleitungen können durch den Fußboden bis in den Apparat 202 reichen.
In einer anderen Anordnung kann der Doppelboden entfallen und die Rohrleitungen 216 und 214 können längs im Apparat 202 verlaufen. Solche Rohrleitungen können auch nach der Positionierung einer (Teil-)Reihe von Geräten montiert werden (z.B. durch die Verlegung entlang der Reihe und anschließend in die Gehäuse). Alternativ kann jeder Apparat seine eigene Länge Rohrleitung für Zu- und Ableitung haben, die bis nahe an das Ende des Gehäuses verläuft. Rohrleitungssegmente von angrenzenden Apparaten können mit kurzen flexiblen Verbindern angeschlossen werden. Sind solche Apparate räumlich getrennt, so kann der Anschluss hergestellt werden, indem eine Länge Standardrohrleitung zwischen den angrenzenden Apparaten eingesetzt wird (möglicherweise mit flexiblen Anschlüssen an jedem Ende).
Das dargestellte Luftumwälzungssystem 200 schließt auch einen Temperaturfühler 220 mit ein, der zur Messung der Lufttemperatur beim Austritt aus dem Kühlgerät 202 (z.B. durch die Ventilatoren des Apparates 202) angebracht ist. Ein anderer Temperaturfühler 222 ist in der Versorgungsleitung 216 verbaut, um eine Temperatur der Kühlflüssigkeit zu messen, die zu den Kühlschlangen 210 verbracht wird. Als Alternative kann der Temperaturfühler 222 anderswo im System 200 verbaut sein, um eine Temperatur der Kühlflüssigkeit zu messen, die zu den Kühlschlangen 210 verbracht wird.
Das dargestellte Kreislaufsystem 200 schließt auch ein Steuerventil 218 mit ein, dessen Aufgabe die Regulierung der Versorgung der Kühlschlangen 210 mit Kühlflüssigkeit ist. Wie dargestellt, wird das Steuerventil 218 im Verlauf der Rücklaufleitung 214 verbaut. Alternativ kann das Steuerventil 218 im Verlauf der Versorgungsleitung 216 oder an einer anderen Stelle im Flüssigkeitskreislauf der Kühlschlangen 210 untergebracht sein.
Das dargestellte Kreislaufsystem 200 schließt auch eine Steuerung 224 ein, die mit dem Steuerventil 218 verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 224 das Steuerventil 218 entsprechend einem Sollwert für die Annäherungstemperatur ansteuern (z.B. ein vorbestimmter Wert definiert durch die Differenz zwischen einer Lufttemperatur beim Verlassen des Kühlgerätes 202 und der Temperatur der Kühlflüssigkeit bei der Versorgung der Kühlschlangen 210). Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 224 wie oben beschrieben den Sollwert für die Annäherungstemperatur entsprechend einer Vielzahl von Faktoren anpassen. Weiterhin kann die Steuerung 224 bei einigen Ausführungsformen eine einzelne Steuerung sein (z.B. ein Folgeregler), die Befehle von einer Master- oder Hauptsteuerung des Luftumwälzungssystems 200 und/oder des Rechenzentrums erhält (z.B. den Sollwert für die Annäherungstemperatur).
3A–3C zeigen Beispiele für Ausführungsformen von einem Abschnitt eines Kühlgeräts in einem Rechenzentrum, das an ein Paar von Computerschränken grenzt. Zum Beispiel stell 3A zeigt eine Seitenansicht 330 eines Schrankpaares mit Abstandshaltern an den hinteren Ecken. Generell zeigt diese Abbildung, dass die Schränke nach hinten weiter herausragen können, als die Hauptplatinen und andere verbundene Bauteile in den Schränken, welche die Luft an der Auf- und Abwärtsströmung hindern können. Daher kann hinter jedem Einschub hinter dem Auslasspunkt Raum gelassen oder geschaffen werden, damit sich die Luft zwischen den Bereichen hinter den Einschüben verhältnismäßig frei bewegen kann, selbst wenn Schänke bündig an die Schlangen geschoben werden, so dass aufgrund der senkrechten Fläche quasi eine Abdichtung mit der Rückseite des Schrankes vorliegt. Infolgedessen kann sich austretende, heiße Luft etwas weiter verbreiten, bevor sie durch die Schlange strömt, dadurch wird eine größere Oberfläche der Schlange für die Kühlung benötigt. Weiterhin kann sich die Luft nach oben oder unten, oder von Seite zu Seite bewegen, um eine bessere Durchmischung in einem System zu erzielen, falls in bestimmten Bereichen eine höhere Hitzelast anfällt als in anderen, oder falls bestimmte Bereiche eine geringere Kapazität haben (z.B. wenn die Schlangen in diesen Bereichen defekt oder zerstört sind). Außerdem kann die Schlange 337 durch die Verteilung der Luft eine viel größere Oberfläche zur Kühlung einsetzen, nicht nur den Bereich, der direkt von den Lüftern angeblasen wird.
Wie in dem Beispiel der Abbildung gezeigt, verfügt ein Schrank 334 über eine Anzahl von entfernbaren Einschüben und steht Rücken an Rücken mit einem anderen Schrank. Die vertikale Schlange 337 befindet sich an der hinteren Kante des Schrankes 334. Weil der Schrank 334 eine größere Tiefe aufweist als die Einschübe im Schrank, wird hinter den Einschüben ein Raum 336 für den Schrank 334 gebildet. Z.B. können die Rückseiten der Einschübe über eine Anzahl von Ventilatoren verfügen und/oder wird Spannungsnetzteile, anhand derer die erwärmte Luft aus den Einschüben entfernt wird. Luft wird durch vom Ventilator 332 durch die Schlange 337 in den Raum für kühle Luft 338 transportiert. In diesem Beispiel wird die Schlange 337 als vertikale Schlange gezeigt, die einen Teil der Rückseite des Schranks verdeckt und flach gegen dessen Rückseite gedrückt wird; allerdings können auch andere Anordnungen verwendet werden. Z.B. kann die Schlange über den Oberkanten der Schränke angebracht werden und die Schränke können Rücken an Rücken aneinandergepresst stehen, was den Luftstrom allein auf die Abstandbereiche beschränkt. Bei einem Beispiel können die Schlangen wie ein umgedrehtes V direkt über dem Warmluftbereich zwischen den gegenüberliegenden Rückseiten der Einschübe in den Schränken angeordnet sein.
Trennung oder Abstand können auf unterschiedliche Weisen umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Schrankrahmen mit mehr Tiefe als die Einschübe des Schrankes ausgelegt werden, außerdem können die Schrankseiten über Öffnungen verfügen, um eine seitliche Luftströmung zu ermöglichen, selbst wenn die Rahmen Rücken an Rücken gegeneinander gepresst sind. Allerdings kann der Rahmen generell die gleiche Tiefe haben wie die Einschübe und es können als Abstandhalter Anbauten an der Rückseite des Schrankes angebracht werden. Andere Mechanismen zur Schaffung von etwas, oder einem bestimmten Abstand können ebenfalls verwendet werden.
3B zeigt eine Seitenansicht 340 eines Schrankpaares mit schrägen Einschüben. Ein Beispiel ist der Einschub 344, der als Teil einer Reihe von Einschüben in einem vertikalen Stapel angeordnet ist, der den zuvor erläuterten Beispielen ähnelt. Der Einschub 344 hat auch ein Spannungsnetzteil und einen Ventilator an der Rückseite. Bei diesem Beispiel liegt jedoch im Vergleich mit anderen Einschüben die Rückseite des Einschubs 344 wesentlich höher als die Vorderseite. Beim Betrieb wird Luft an der Front des Schranks mit dem Einschub 344 und den anderen Einschüben eingesogen und zu dem Warmluftraum 346 hinter den Einschüben transportiert. Die Luft strömt dann aufgrund des Ventilators 342 durch die Kühlschlangen und in den Bereich für Kühlluft 348, von wo sie dann zurück in den Arbeitsbereich verteilt wird. Der Bereich an der Schrankfrontseite über dem obersten Einschub kann mit einer Blende oder ähnlichen Komponente abgedeckt werden, um hier eine Luftströmung zu unterbinden.
Die Ventilatoren und/oder das Spannungsnetzteil für den Einschub 344 können zusammen mit dem, oder abgesetzt vom, Behälter 344 montiert werden. So kann z.B. die Achse des Ventilators in Richtung des Luftstromes den Einschub 344 hinauf ausgerichtet sein (d.h. der Ventilator kann so wie der Einschub 344 schräg liegen), oder aber der Ventilator kann horizontal, vertikal oder in einer anderen Position montiert werden, die vom Winkel des Einschubes 344 abweicht.
Weil die Luft während des Durchströmens durch elektronische Bauelemente im Einschub 344 erwärmt wird, steigt sie auf natürliche Weise von der Frontseite des Einschubes 344 nach hinten auf. Eine solche natürliche Bewegung kann die Luftumwälzung im Einschub 344 verursachen oder unterstützen. Bei bestimmten Umsetzungen können mechanische Verteilungssysteme, wie z.B. Ventilatoren, von der Rückseite der Einschübe entfernt werden, damit die Rückseiten teilweise oder ganz geöffnet sind, die natürliche Konvektion der erwärmten Luft kann die Luft über die Rückseite des Einschubes auch ohne erhebliche mechanische Unterstützung abführen. Solche natürliche Zirkulation kann die Luftumwälzung während des Normalbetriebs erhöhen, kann bei Ausfall von mechanischen Systemen einen begrenzten Betrieb ermöglichen, oder auch als Gesamtzirkulation für Einschübe fungieren, welche Komponenten mit einer niedrigen Hitzelast beherbergen. Obwohl die Einrichtung der Schränke mit starken Einbauwinkeln wie z.B. mehr als 20, 30 oder 40 Grad von der Horizontale möglicherweise kostspieligen ungenutzten Raum verursacht (siehe den ungenutzten dreieckigen Bereich oberhalb von 344), ist dieser Raum in diesem Kontext nicht vergeudet, die oberen Einschübe können Raum außerhalb der Reichweite eines Arbeiters einnehmen, da er nur den tiefsten Punkt des obersten Einschubs für Wartungsarbeiten erreichen können muss, die Frontseite.
3C zeigt eine Seitenansicht 350 eines Schrankpaares für Computer, bei denen die Kühlschlangen oberhalb der Schränke angebracht sind. Generell unterscheidet sich diese Umsetzung von anderen hier erläuterten dadurch, dass sich die Kühlschlange oberhalb der Schränke befindet und nicht dahinter oder darunter. Üblicherweise wird von einer Montage der Kühlschlangen über einem Schrank abgeraten, weil eine solche Anordnung wassergefüllte Bestandteile über elektrischen Anlagen unterbringt, die durch Einwirkung von Wasser einen Kurzschluss erleiden könnten. Bei dieser Umsetzung werden Leitplatten 354 unter den Schlangen 352 zur Verfügung gestellt, um etwaiges Wasser aus Leckagen aufzufangen und von den Computern 358 weg zu leiten, z.B. seitlich (wenn man die Schränke von vorne bei offenen Rändern betrachtet) und dann zur Endwand der Schrankreihe zu einem Fallrohr oder einer anderen Auffangvorrichtung.
Die Leitplatten 354 können horizontal von vorne nach hinten geneigt sein, damit die Flüssigkeit weg von allen Einschüben geleitet wird sowie von einer zur anderen Seite, um die Flüssigkeit auf einer Seite zu sammeln, die nicht über den Computern 358 ist, es kann auch einen vertieften Kanal geben, damit zusätzliche Flüssigkeit ohne Überlaufen am Rand der Leitplatten 354 transportiert werden kann. Werden die Leitplatten aus Blech oder ähnlichem Material gemacht, können entlang eines Randes durch Umbiegen des Metalls entlang einer Linie Ablaufrinnen angelegt werden.
Die Leitplatten 354 können mannigfaltig angeordnet und eingerichtet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu vermindern, dass Wasser auf die Computer 358 spritzt oder diese anders erreichen kann. So können z.B. können mehrere Winkel in die Platte 354 gepresst werden, um zu verhindern, dass Wasser nach dem Auftreffen auf die Platte 354 nach oben wegspritzt. Weiterhin kann die Oberfläche der Platte perforiert sein, ein Sieb, eine Schaumstoffschicht oder eine ähnliche Struktur kann auf die Platte 354 gelegt werden, um Spritzer zu vermindern. Auch andere Teile der Schränke können so gestaltet sein, dass Tropfen oder Spritzer verhindert werden. Z.B. können die Ränder der Rahmenteile eines Schrankes nach hinten umgebogen oder abgewinkelt sein, damit Wasser von den Rändern weggeleitet wird, welches sonst auf eine Hauptplatine tropfen könnte. Solche Rahmenteile können auch Ablauflöcher haben, die an geeigneten Stellen dafür sorgen, dass aufgefangenes Wasser nach unten ablaufen kann.
Die Anbringung der Schlangen oberhalb der Schränke kann eine Reihe von Vorteilen bringen. Z.B. können durch eine Verlagerung der Schlangen weg von dem Raum zwischen den Schränken die Schränke dichter zusammengestellt werden, weil der Raum für vertikale Luftströmung im Warmluftbereich weitgehend uneingeschränkt ist. So sind beispielsweise die Schränke in 3C so dargestellt, dass sie sich Rücken an Rücken berühren (mit einem Abstandhalter zwischen der Rückseite jedes Motherboards und der Rückseite jedes Schranks, um einen Luftstrom nach oben und unten zu ermöglichen), während die Schränke in den anderen Abbildungen einen größeren Abstand zeigen. Das Ausmaß der Verringerung des Abstandes hängt selbstverständlich von dem benötigen Luftdurchsatz für die Kühlung des Systems ab. Im Ergebnis kann in einer Einrichtung mit der Hochmontage der Kühlschlangen zusätzliche Bodenfläche zurückgewonnen werden.
Zusätzlich kann die Montage der Schlangen oberhalb des Schrankes anstatt darunter dazu führen, dass zusätzliche Computer im Schrank untergebracht werden können, die sich dennoch in einer akzeptablen Reichweite eines Technikers befinden. Ist zum Beispiel ein Kühlmodul 60 cm über dem Boden montiert (d.h. der Schlangenteil des Kühlmoduls, wie in 1B gezeigt) und die Computer werden nur in Ausrichtung mit dem Schlangenteil montiert, so kann durch die Entfernung des Moduls aus der Schrankunterhälfte dem System die Installation von zusätzlichen Computern im Rahmen von 60 cm in jedem Schrank ermöglicht werden, was zu vielen zusätzlichen Computern in jedem Schrank führt. Generell fallen Schlangen nicht so häufig aus wie Computer, die Montage von Schlangen in einem Bereich ohne direkten Zugriff ist daher weniger problematisch, als die Montage von Computern in so einem Bereich. Außerdem können die Schlangen in dieser Anordnung an dauerhafter Infrastruktur montiert werden, z.B. einem Gerüst, das sich hinter oder zwischen bestimmten Schränken befindet. Dadurch können Schränke einfach auf ihre Position gebracht werden.
In einer ähnlichen Anordnung kann an der Rückseite des Warmluftbereiches eine Wand für jeden gegenüberliegenden Schrank zur Verfügung gestellt werden und/oder die Anordnungen von Schlangen und Ventilatoren können integriert werden, um mit dem Schrank beweglich zu sein. In solch einer Anordnung wären der Computerschrank und das Kühl- und Ventilationssystem Teil einer einzelnen Baugruppe. Die Rückwand kann zur Schaffung eines einzelnen Warmluftbereiches für einen Schrank oder benachbarte Schränke verwendet werden (dabei wird der Luftstrom seitlich zwischen benachbarten Schränken ermöglicht), die in einer einzelnen Reihe stehen (z.B. wenn eine Reihe von Schränken mit der Rückseite an einer Wand stehen), oder die Rückwand kann weggelassen werden, um einen gemeinsamen Warmluftbereich für Schrankreihen zu schaffen, bei denen die Schränke Rücken an Rücken stehen.
Bei einer solchen integrierten Umsetzung kann die Kühlschlange sowohl oberhalb wie auch unterhalb des Schrankes montiert werden. Oberhalb montiert kann die Schlange horizontal positioniert werden, so dass die Luft vertikal durch sie strömt, und die Ventilatoren können oben auf der Schlange montiert werden und nach oben blasen. Bei Montage an der Unterseite kann ein rechtwinkliger Bereich genutzt werden, um die Luft unter dem Schrank entlang und durch eine vertikal montierte(n) Schlange und Ventilator zu leiten (mit einer horizontalen Luftströmung).
4 zeigt einen Grundriss der zwei Reihen 402 und 406 in einem Rechenzentrum 400 bei denen die Kühlmodule zwischen den Reihen von Schränken angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen kann Rechenzentrum 400 eine statische und/oder eine dynamische Annäherungssteuerung implementieren, um z.B. eine Durchflussmenge für die Kühlflüssigkeit zu den Kühleinheiten zu regulieren. Allgemein veranschaulicht diese Abbildung bestimmte Stufen der Dichte und Flexibilität, die durch Konstruktionen wie die zuvor angesprochenen erreicht werden können. Jede der Reihen 402, 406 besteht aus einer Reihe von Kühlmodulen 412, die von zwei Reihen mit Computerschränken 411, 413 eingefasst sind. Bei einigen (nicht gezeigten) Umsetzungen kann eine Reihe auch für eine einzelne Reihe von Computerschränke bereitgestellt werden, z.B. durch Positionieren der Kühlmodule an einer Wand eines Rechenzentrums mit Blenden über eine Seite der Reihe der Kühlmodule oder durch Verwendung von Kühlmodulen, die nur auf einer Seite Öffnungen haben.
Diese Figur zeigt auch eine Netzwerkkomponente 410, die in den vorherigen Figuren nicht gezeigt wurde. Die Netzwerkkomponente 410 kann z.B. ein Netzwerk-Switch sein, an den jeder Einschub des Schrankes angeschlossen ist und der seinerseits mit einem zentralen Netz in Verbindung steht. So kann die Netzvorrichtung 20 oder mehr Datenports haben, die mit 100 Mbps oder 1000 Mbps arbeiten, sowie einen Uplink-Port mit 1000 Mbps, 10 Gbps oder einer anderen geeigneten Netzgeschwindigkeit. Die Netzvorrichtung 410 kann z.B. ganz oben im Schrank unterhalb der nach außen ragenden Teile des Ventilatoreinschubs installiert werden. Andere Zusatzgeräte für die Unterstützung der Computerschränke können ebenfalls an diesen oder ähnlichen Stellen, oder in einem der Einschübe des Schrankes montiert werden.
Jede der Reihen mit Computerschränken und Kühleinheiten in den Reihen 402, 406 kann eine bestimmte Einheitsdichte aufweisen. Insbesondere kann sich eine gewisse Anzahl dieser Computer- und Kühleinheiten über eine bestimmte Länge einer Reihe wiederholen wie etwa über 30 Meter. Oder anders ausgedrückt, kommt jede der Einheiten in einer Reihe alle X cm erneut vor.
In diesem Beispiel ist jede der Reihen ungefähr 12 Meter lang. Jeder der Schränke über 3 Buchten ist ungefähr 1,8 Meter lang. Jede der Kühleinheiten ist etwas länger als jeder der Schränke. Somit würden sich beispielsweise die Schrankeinheiten alle 1,8 Meter wiederholen, wenn jeder Schrank 1,8 Meter lang wäre und alle Schränke nebeneinander stehen würden. Im Ergebnis kann man sagen, dass die Schränke eine „Standbreite“ von 1,8 Metern haben.
Wie man sehen kann, ist die Standbreite der Reihen der Kühlmodule in Reihe 402 anders als in Reihe 406. Die Reihe 412 in der Reihe 402 enthält fünf Kühlmodule, während die entsprechende Reihe der Kühlmodule in Reihe 406 sechs Kühlmodule enthält. Nimmt man also an, dass die Gesamtlänge jeder Reihe 12,8 Meter beträgt, dann wäre die Standbreite der Kühlmodule in Reihe 406 2,13 Meter (12,8/6) und in Reihe 402 2,56 Meter (12,8/5).
Die Standbreite der Kühlmodule und der Computerschränke kann sich unterscheiden (und die jeweiligen Längen der zwei Gerätearten können unterschiedlich sein), weil warme Luft in Reihen wie Reihe 412 auf- und abströmen kann. Daher kann ein Schrank oder eine Bucht warme Luft in einen Bereich abgeben, in dem es kein Kühlmodul zur Aufnahme gibt. Aber diese warme Luft kann seitwärts durch die Reihe zu einem angrenzenden Modul gesogen werden, in dem sie gekühlt und anschließend zurück in den Arbeitsbereich entlassen wird, wie z.B. den Gang 404.
Bei gleichen Bedingungen würde die Reihe 402 weniger Kühlleistung erhalten als die Reihe 406. Jedoch ist es möglich, dass die Reihe 402 weniger Kühlung benötigt, damit wäre die bestimmte Zahl von Kühlmodulen für jede Reihe zur Deckung der erwarteten Kühlanforderung errechnet worden. Z.B. kann die Reihe 402 mit Einschüben ausgestattet werden, die neue Low-Power-Mikroprozessoren enthalten; die Reihe 402 kann mehr Speichereinschübe haben (die im Allgemeinen weniger Energie brauchen als die für Prozessoren) und wenige Prozessoreinschübe; oder Reihe 402 bekommt weniger rechenintensive Aufgaben zugewiesen als die Reihe 406.
Zusätzlich können die zwei Reihen 402, 406 beide die gleiche Anzahl von Kühlmodulen gehabt haben, aber dann kann ein Operator im Rechenzentrum ermittelt haben, dass die Reihe 402 für einen effektiven Betrieb nicht so viele Module benötigt. Entsprechend kann der Operator ein Modul entfernt haben, damit es anderswo eingesetzt werden konnte.
Die bestimmte Dichte der benötigten Kühlmodule kann berechnet werden, indem man zuerst die Wärmeabgabe der Computerschränke auf beiden Seiten einer gesamten Reihe berechnet. Die Kühlleistung eines Kühlmodules kann bekannt sein und kann in die berechnete Gesamthitzelast aufgeteilt und aufgerundet werden, um die benötigte Zahl der Kühleinheiten zu erhalten. Diese Einheiten können entlang einer Reihe so entweder möglichst gleichmäßig verteilt werden, oder so nah wie möglich an der Hitzelast, da bestimmte Computerschränke in der Reihe mehr Hitze erzeugen als andere. Wie nachfolgend ausführlicher erklärt, kann die Reihe der Kühleinheiten mit den Reihen der Stützsäulen in einem Gebäude abgestimmt sein und die Einheiten können entlang der Reihe so aufgeteilt werden, das keine Säulen betroffen werden.
Bei Raum zwischen Kühlmodulen kann eine Blende 420 zur Abdeckung des Raumes verwendet werden, damit die Luft aus dem Warmluftsammelraum nicht nach oben in den Arbeitsbereich entweicht. Die Blende 420 kann in Gestalt von einem Satz passender Blechtafeln auftreten, die im Verhältnis zueinander entlang Schlitzen 418 in einer der Tafeln verschiebbar sind, und durch Anziehen eines Verbinders über dem Schlitz in Position befestigt werden.
4 zeigt auch einen Schrank 424, der für Wartung oder Wiedereinbau entfernt wurde. Der Schrank 424 kann auf Transportrollen montiert sein, damit einer der Techniker 422 ihn nach vorn in den Gang 404 ziehen und dann wegrollen kann. In der Figur wurde in einer Öffnung, die durch die Entfernung des Schrankes 424 entstand, eine Blende 416 installiert, damit keine Luft aus dem Arbeitsbereich in den Warmluftsammelraum gesogen wird oder um zu verhindern, dass sich warme Luft aus dem Bereich mit der im Arbeitsbereich vermischt. Die Blende 416 kann eine feste Verkleidung sein, eine flexible Tafel, oder jede andere geeignete Form haben.
Bei einer Implementierung kann ein Raum mit Kühleinheiten Seite-an-Seite für eine maximale Dichte geplant sein, aber die Hälfte der Einheiten kann bei der Installation weggelassen werden (z.B. damit gibt es eine Deckung von 50%). Solch eine Anordnung kann eine für die Hitzelast der Schränke ausreichende Kühlkapazität erzielen (z.B. ungefähr vier Schränke pro Einheit, bei der die Schränke ungefähr die gleiche Länge wie die Kühleinheiten haben und Rücken an Rücken mit diesen aufgestellt sind). Bei Schränken mit höherem Energiebedarf können die Kühleinheiten zur Anpassung an die höhere Hitzelast näher zusammen positioniert werden (z.B. wenn der Schrankabstand durch maximale Kabellängen begrenzt wird), oder die Schränke werden entsprechend weit auseinander positioniert, damit die Kühleinheiten nicht verschoben werden müssen. Durch Veränderung der Stellbreiten für Schrank oder Kühleinheit kann somit Flexibilität erzielt werden.
5A–5B zeigen jeweils einen Grundriss und eine Schnittansicht eines modularen Systems für ein Rechenzentrum. Bei einigen Ausführungsformen kann eines von mehreren Rechenzentren 500 eine statische und/oder eine dynamische Annäherungssteuerung implementieren, um z.B. eine Durchflussmenge für die Kühlflüssigkeit zu den Kühleinheiten zu regulieren. Das System kann eines von mehreren Rechenzentren 500 in Schiffscontainern 502 einschließen. Obgleich in der Figur nicht maßstabsgerecht gezeigt, kann jeder Container 502 etwa 12 Meter lang, 2,5 Meter breit und 2,9 Meter hoch sein (z.B. ein IAAA Schiffscontainer). Bei anderen Implementierungen kann der Container unterschiedliche Maße haben (z.B. kann es sich um einen ICC Container handeln). Solche Container können Teil eines Rechenzentrums für schnelle Bereitstellung sein.
Jeder Container 502 verfügt über abnehmbare Seitenwände. Außerdem beherbergt jeder Container 502 Ausrüstung, die dafür ausgelegt ist, den Container vollständig an einen Nachbarcontainer anzuschließen. Solche Anschlüsse ermöglichen allgemeinem Zugang zur Ausrüstung in vielen verbundenen Containern, ein gemeinsames Umfeld und einen abgeschlossen Einsatzraum.
Jeder Container 502 kann jeweils an seinen Enden Vorräume 504, 506 haben. Bei mehreren verbundenen Containern geben diese Vorräume Zugang zwischen den Containern 502. Eine oder mehrere Verbindungstafel(n) oder andere Netzkomponenten für den Betrieb des Rechenzentrums 500 können ebenfalls in den Vorräumen 504, 506 untergebracht sein. Zusätzlich können die Vorräume 504, 506 Anschlüsse und Steuerungen für den Container enthalten. Z.B. können Kühlleitungen (z.B. von Wärmetauschern, die Kühlwasser aus einer Kühlwasserquelle wie etwa einem Kühlturm zur Verfügung stellen) durch die Stirnwände des Containers verlegt sein und in den Vorräumen 504, 506 in Absperrventilen enden, damit das Rechenzentrum ganz einfach zum Beispiel an Kühlwasserrohrleitungen angeschlossen werden kann. Außerdem können sich in den Vorräumen 504, 506 auch Schalteinrichtungen für Steuerungen im Container 502 befinden. Die Vorräume 504, 506 können weiterhin Anschlüsse und Steuerungen für die Koppelung von mehreren Containern 502 miteinander einschließen. Als ein Beispiel wird dank die Verbindung der internen Kühlleitungen über die Anschlüsse in den Vorräumen 504, 506 lediglich ein externer Anschluss an eine Kühlleitung benötigt. Andere Versorgungseinrichtungen können in einer vergleichbaren Weise koppelbar sein.
Zentrale Arbeitsbereiche 508 können entlang der Mitte der Container 502 in Gestalt von Gängen definiert sein, in denen sich Ingenieure, Techniker und andere Arbeiter bewegen können, wenn sie mit Wartung und Überwachung des Rechenzentrums 500 betraut sind. Es können Arbeitsbereiche 508 zur Verfügung gestellt werden, in denen Arbeiter Einschübe aus Schränken entnehmen und durch neue Einschübe ersetzen können. Generell ist jeder Arbeitsbereich 508 für die freie Bewegung von Arbeitern dimensioniert, um die Handhabung der verschiedenen Bestandteile im Rechenzentrum 500 zu ermöglichen, einschließlich Platz zum bequemen Ausfahren der Einschübe aus den Schränken. Bei mehreren verbundenen Containern 502 sind die Arbeitsbereiche 508 grundsätzlich von den Vorräumen 504, 506 aus zugänglich.
An jeder Seite des Arbeitsbereiches 508 kann eine Reihe von Schränken aufgestellt sein, z.B. Schrank 519. Jeder Schrank kann einige Dutzend Einschübe, wie den Einschub 520 enthalten, auf denen verschiedene Computerteile verbaut sind. Die Einschübe können einfach auf Schienen im Schrank in Position gehalten werden und übereinander gestapelt sein. Einzelne Einschübe können aus einem Schrank entnommen, oder ein kompletter Schrank in einen Arbeitsbereich 508 verschoben werden.
Die Schränke können in einer Reihe von Buchten aufgestellt werden, wie z.B. der Bucht 518. In der Figur nimmt jede Bucht sechs Schränke auf und ist etwa 2,5 Meter breit. Der Container 502 hat auf jeder Seite jedes Arbeitsbereiches 508 4 Buchten. Zwischen angrenzenden Buchten kann für den Zugang zwischen den Buchten Platz gelassen werden, und Raum für die Montage von Steuerungen oder anderen Komponenten zu schaffen, die jede Bucht zugeordnet sind. Auch andere Anordnungen der Schränke und Buchten können bei Eignung verwendet werden.
Hinter den Schränken entlang der Rückwand des Containers 502 befinden sich Warmluftbereiche 510, 514. Sind zwei Schiffscontainer miteinander verbunden, entsteht ein größerer Warmluftbereich 512. In den Warmluftbereich gelangt die Luft, die vom Arbeitsbereich 508 über die Einschübe geströmt ist, wie beispielsweise den Einschub 520. Die Luftbewegung kann durch Ventilatoren verursacht werden, die sich im Schrank, im Fußboden oder an anderen Stellen befinden. Sind beispielsweise Ventilatoren in den Einschüben montiert und wird jeder der Ventilatoren in den verbundenen Einschüben so angesteuert, die Luft bei bestimmten Temperaturen abzusaugen, wie 40 °C, 42,5 °C, 45 °C, 47,5 °C, 50 °C, 52,5 °C, 55 °C oder 57,5 °C, so wird die Luft in den Bereichen 510, 512, 514 im Allgemeinen eine einzige Temperatur haben oder zumindest fast eine einzige Temperatur haben. Infolgedessen kann ein geringer Bedarf für das Mischen oder Versetzen der Luft in den Warmluftbereichen 510, 512, 514 vorliegen. Alternativ wird es beim Einsatz von im Boden montierten Ventilatoren eine größere Temperaturveränderung der Luft geben, die durch die Schränke strömt und eine größere Vermengung von Luft in den Bereichen 510, 512, 514, um ein gleichbleibendes Temperaturprofil zu erhalten.
5B zeigt eine Schnittansicht des Rechenzentrums aus 5A. Diese Figur zeigt deutlicher den Zusammenhang und den Luftstrom zwischen den Arbeitsbereichen 508 und den Warmluftbereichen 510, 512, 514. Insbesondere wird Luft über Einschübe, wie den Einschub 520, durch Ventilatoren an der Rückseite 519 der Einschübe gesogen. Obgleich einzelne Ventilatoren einzelnen Einschüben oder einigen wenigen Einschüben zugeordnet sind, können auch Konstellationen von Ventilatoren zur Verfügung gestellt werden. Z.B. können größere Ventilatoren oder Gebläse eingesetzt werden, um mehr als einen Einschub zu versorgen, einen Schrank oder eine Schrankgruppe, oder sie können im Fußboden, im Warmluftbereich oder an einer anderen Stelle installiert sein.
Die Luft kann durch die Ventilatoren 522, 524, 526, 528 aus dem Warmluftbereich 510, 512, 514 gezogen werden. Die Ventilatoren 522, 524, 526, 528 können in unterschiedlicher Ausführung vorliegen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann es sich um eine Reihe von Radialventilatoren handeln. Die Ventilatoren können der Länge nach im Container 502 und unter den Schränken angebracht sein, wie in 5B zu sehen ist. Eine Anzahl von Ventilatoren kann jedem Ventilatormotor zugeordnet sein, daher kann eine Gruppe von Ventilatoren ausgetauscht werden, wenn ein Motor oder Ventilator ausfällt.
Ein erhöhter Fußboden 530 kann an oder nahe den Unterseiten der Schränke verbaut sein, auf dem Arbeiter in Arbeitsbereichen 508 stehen können. Der erhöhte Fußboden 530 kann aus perforiertem Material bestehen, in Gitter- oder Netzform, durch das die Luft von den Ventilatoren 522, 524 in die Arbeitsbereiche 508 strömen kann. Verschiedene Arten industrieller Bodenbelags- und Plattformmaterialien können für die Produktion eines geeigneten Bodens mit geringen Druckverlusten genutzt werden.
Die Ventilatoren 522, 524, 526, 528 können aufgeheizte Luft aus den Warmluftbereichen 510, 512, 514 durch die Kühlschlangen 562, 564, 566, 568 blasen. Die Kühlschlangen können mit nach bekannten Methoden dimensioniert werden und können Standardschlangen in Form von Luft/Wasser-Wärmetauschern mit einem einen niedrigen Druckabfall sein, beispielsweise ein Abfall von 1,27 cm. Kühlwasser kann bei einer Temperatur von beispielsweise 10, 15 oder 20 Grad Celsius zu den Kühlschlangen geleitet werden und diese bei einer Temperatur von 20, 25, 30, 35 oder 40 Grad Celsius wieder verlassen. Bei anderen Implementierungen kann das Kühlwasser mit 15, 10, oder 20 Grad Celsius geliefert werden und beim Rücklauf Temperaturen von ungefähr 25 Grad Celsius, 30 Grad Celsius, 35 Grad Celsius, 45 Grad Celsius, 50 Grad Celsius oder höher aufweisen. Die Position der Ventilatoren 522, 524, 526, 528 und der Schlangen 562, 564, 566, 568 kann auch vertauscht werden, um einen vereinfachten Zugang zu den Ventilatoren für Wartung und Austausch zu erreichen. In einer solchen Anordnung ziehen die Ventilatoren Luft durch die Kühlschlangen.
Die bestimmten Zulauf- und Rücklauftemperaturen können als Parameter oder Grenzwerte für das System vorgewählt werden; oder sie können eine Variable in Abhängigkeit von anderen Parametern des Systems sein. Ebenso können die Zulauf- und Rücklauftemperatur überwacht und als Steuereingabe für das System genutzt werden oder sie können sich als abhängige Variable von anderen Parametern des Systems frei entwickeln. Z.B. kann die Temperatur in den Arbeitsbereichen 508 ebenso eingestellt werden, wie die Temperatur in den Lufteintrittsbereichen 510, 512, 514. Die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des Kühlwassers können dann entsprechend geändert werden, um die nötige Kühlung zur Einhaltung der festgelegten Temperaturen zu erreichen.
Die spezifische Positionierung von Bauteilen im Container 502 kann zur Erfüllung bestimmter Anforderungen geändert werden. Z.B. kann der Standort von Ventilatoren und Kühlschlangen geändert werden, um weniger Richtungsänderungen im Luftstrom zu erzielen, oder den Zugang für Wartungsarbeiten wie z.B. die Reinigung oder den Austausch von Schlangen oder Ventilatormotoren zu vereinfachen. Geeignete Methoden können auch zur Geräuschverminderung durch Ventilatoren im Arbeitsbereich 508 verwendet werden. Z.B. kann die Positionierung der Schlangen vor den Ventilatoren dabei helfen, die Ventilatorgeräusche zu dämpfen. Auch die Materialauswahl und das Layout der Bestandteile können einen Druckabfall verringern und einen ruhigeren Betrieb der Ventilatoren ermöglichen, z.B. auch durch eine niedrigere Rotationsgeschwindigkeit. Die Ausrüstung kann auch im Hinblick auf einen einfachen Zugang beim Anschluss von Containern untereinander und deren spätere Trennung positioniert werden. Komponenten der Versorgung und anderer können auch mit dem Ziel der Vereinfachung von Zugang und Anschlüssen zwischen Containern 502 verbaut werden.
Der Luftstrom in den Warmluftbereichen 510, 512, 514 kann über Drucksensoren gesteuert werden. Z.B. können die Ventilatoren so angesteuert werden, dass der Druck in den Warmluftbereichen in etwa mit dem in den Arbeitsbereichen 508 übereinstimmt. Aufnahmen für die Drucksensoren können an jeder geeigneten Stelle installiert werden, um Druckunterschiede über die Einschübe 520 hinweg zu ermitteln. Z.B. kann eine Aufnahme an einer zentralen Stelle des Bereichs 512 verbaut werden, während eine andere an einer Wand, die den Bereich 512 vom Arbeitsbereich 508 trennt, auf der Seite des Arbeitsbereichs 508 installiert ist. Z.B. können die Sensoren in einer herkömmlichen Weise durch ein Steuersystem angesteuert werden, um den Betrieb der Ventilatoren 522, 524, 526, 528 zu regulieren. Für jeden Bereich kann ein Sensor zur Verfügung gestellt werden und die Ventilatoren eines jeden (Teil-)Bereiches können an einen einzigen Steuerungspunkt angeschlossen sein.
Beim Betrieb kann das System Probleme in einem Bereich besser von anderen Komponenten isolieren. Hat zum Beispiel ein bestimmter Schrank Einschübe, die besonders warme Luft abgeben, so hat dies' keinen Einfluss auf einen Druck-Sensor im Bereich (selbst wenn die Ventilatoren des Einschubs schnell laufen), weil Druckunterschiede schnell abgebaut werden und die Luft mit anderer kühlerer Luft aus dem Bereich gezogen wird. Letztendlich wird die Luft unterschiedlicher Temperaturen im Plenum, im Arbeitsbereich oder in einem Bereich zwischen dem Plenum und dem Arbeitsbereich ausreichend vermischt.
6 veranschaulicht ein Beispiel einer Steuerschleife 600 für ein Kühlgerät 612 in einem Rechenzentrum. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kühlgerät 612 der Kühleinheit 16 gleichen, die in der 1 gezeigt wird, oder einem anderen in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Kühlgerät. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerschleife 600 das Kühlgerät 612 ansteuern, um den Zufluss der Kühlflüssigkeit zum Kühlgerät 612 beizubehalten und/oder zu justieren, damit ein Sollwert für die Annäherungstemperatur des Kühlgerätes 612 erreicht wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sollwert für die Annäherungstemperatur eine Differenz zwischen einer Temperatur von Luft, die das Kühlgerät 612 verlässt, und der Temperatur der Kühlflüssigkeit sein, die beim Kühlgerät 612 ankommt. Bei einigen Ausführungsformen kann das dargestellte Kühlgerät 612 eine Reihe von Kühleinheiten im Rechenzentrum verkörpern, wie z.B. eine Gruppe von Kühleinheiten, einige Gruppen von Kühleinheiten oder alle Kühleinheiten im Rechenzentrum.
Wie veranschaulicht, umfasst die Steuerschleife 600 einen Eingabewert 602 und einen Rücklaufwert 614 ein, die für die Summierfunktion 604 zur Verfügung gestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Eingabewert 602 eine gewünschte Ventilstellung (z.B. ein Prozentwert für die Öffnung) eines bestimmten Ventils (oder einer Gruppe von Ventilen) mit Verbindung zu einem bestimmten Kühlgerät 612 im Rechenzentrum darstellen. Z.B. kann die gewünschte Ventilposition 100% offen sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die gewünschte Ventilposition ungefähr 95% offen sein, was etwas Spielraum für eine Regulierung des Ventils lässt.
Der Rücklaufwert 614 in der dargestellten Ausführungsform kann eine Ventilposition (z.B. ein Prozentwert für die Öffnung) eines bestimmten Ventils in Verbindung mit dem Kühlgerät 612 sein. Z.B. kann das bestimmte Ventil „X“ Prozent der Ventile ausmachen, wie entsprechend der Durchsatzrate im Rechenzentrum bestimmt. Bei einigen Ausführungsformen kann das bestimmte Ventil das 2te prozentuale Steuerventil sein, was bedeutet, dass ungefähr 98% der Ventile, die mit Kühlgerät im Rechenzentrum verbunden sind, eine gleiche oder kleinere Ventilposition (d.h. Prozentwert für die Öffnung) des 2ten prozentualen Ventils aufweist.
Die Summierfunktion 604 vergleicht den Eingabewert 602 mit dem Rücklaufwert 614 und meldet an die Steuerung 608 einen Ausgabewert 606. Selbstverständlich ist bei einigen Ausführungsformen die Summierfunktion 604 Bestandteil der Steuerung 608. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 608 eine Hauptsteuerung des Kühlsystems für das Rechenzentrum sein, das kommunikativ mit jedem Steuerventil des Rechenzentrums und/oder den einzelnen Steuerungen für die Steuerventile in Verbindung steht. So kann die Hauptsteuerung beispielsweise eine Mastersteuerung sein, die kommunikativ mit den Folgereglern der entsprechenden Steuerventile in Verbindung steht. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 608 ein PID-Regler sein. Alternativ können auch andere Regelmodelle zum Einsatz kommen, beispielsweise PI. Ein anderes Beispiel für den Steuerungsansatz kann eine Steuerung mit einer Zustandsregelung sein (z.B., eine Zeitbereichsregelung), die ein mathematisches Modell eines physischen Systems als einen Satz von Variablen für Eingabe, Ausgabe und Zustand durch Differentialgleichungen erster Ordnung erstellt.
Die Steuerung 608 erhält und/oder ermittelt den Ausgabewert 606 (z.B. eine Differenz zwischen dem Eingabewert 602 und dem Rücklaufwert 614). Auf Basis des Ausgabewertes 606 kann die Steuerung 608 einen Sollwert für die Annäherungstemperatur 610 justieren, der an das Kühlgerät 612 weitergegeben wird. Wenn der Ausgabewert 606 beispielsweise eine Differenz zwischen dem E 602 und dem Rücklaufwert 614 darstellt, die größer als ein Schwellenwert ist (z.B. mehr als 1 °C), dann kann der Sollwert für die Annäherungstemperatur 610 durch die Steuerung 608 justiert werden.
Wenn der Rücklaufwert 614 kleiner als der Eingabewert 602 ist (z.B. ist das X Perzentilventil weniger geöffnet, als gewünscht), dann kann die Steuerung 608 den Sollwert für die Annäherungstemperatur 610 nach unten justieren (d.h. verringern), was zu weiteren Öffnung des Steuerventils oder der Ventile führt und mehr Kühlflüssigkeit zum Kühlgerät 612 gelangt. Ist hingegen der Rücklaufwert 614 größer als der Eingabewert 602 (z.B. ist das X Perzentilventil weiter geöffnet, als gewünscht), dann kann die Steuerung 608 den Sollwert für die Annäherungstemperatur 610 nach oben justieren (d.h. erhöhen), was zu weiteren Schließung des Steuerventils oder der Ventile führt und weniger Kühlflüssigkeit zum Kühlgerät 612 gelangt.
7 veranschaulicht ein Beispielverfahren 700 für die Kühlung eines Rechenzentrums auf Basis einer Annäherungstemperatur. Das Verfahren 700 kann beispielsweise von oder mit einem Kühlsystem für ein Rechenzentrum implementiert werden, wie z.B. die Kühlsysteme 100 und/oder 500, die in den 1 und 5 dargestellt sind, sowie auch ein Kühlsystem mit einer Kühleinheit 16, der Kühleinheit 200 oder einer anderen Kühleinheit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
Das Verfahren 700 kann bei Schritt 702 beginnen, wenn eine Kühlflüssigkeit an mehrere Kühleinheiten in einem Rechenzentrum verteilt wird, das über elektronische Ausrüstung in vielen Schränken verfügt. Die Schränke können bei einigen Ausführungsformen offene Buchten sein (z.B. offen an der Vorder- und Rückseite zu einem umgebenden Arbeitsbereich bzw. einem Warmluftbereich). Die Schränke sind daher während des Betriebs der Zahnstangen und des Kühlsystems beidseitig zugänglich (z.B. während ein Kühlluftstrom durch die Schränke strömt). Bei einigen Ausführungsformen kann die Kühlflüssigkeit eine gekühlte Flüssigkeit sein, wie Wasser, Glykol, Ammoniak oder eine andere Flüssigkeit. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kühlflüssigkeit eine kühle Flüssigkeit sein, wie Kondensatorwasser von einem Kühlturm, einem Verdunstungskühler, einem Kühlerkondensator oder einem anderen Kondensator. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kühlflüssigkeit eine Mischung aus gekühltem Wasser einer Kühlanlage und gekühltem Wasser, das zu einer Kühlanlage zurückfließt.
Bei Schritt 704 wird Luft aus einem die Schränke umgebenden Arbeitsbereich über eine Teilmenge der elektronischen Ausrüstung in den Schränken zirkuliert. Bei einigen Ausführungsformen kann die Luft durch einen oder mehrere Ventilator(en) der Kühleinheiten durch die Schränke verteilt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Luft durch eines oder mehrere von Geräten zur Luftbewegung, die an oder nahe Servern in den Einschüben der Schränke angebracht sind, (mindestens teilweise) durch die Schränke verteilt werden.
Bei Schritt 706 wird eine Temperatur der Luft beim Verlassen der Kühleinheit (z.B. Austrittslufttemperatur oder „ALT“) ermittelt. Die Messung der Austrittsluft aus der Kühleinheit kann z.B. durch einen Temperaturfühler gemacht werden (z.B. Thermoelement, digitaler Sensor, analoger Sensor usw.), der an oder nahe von einem oder mehreren Ventilator(en) der Kühleinheit angebracht ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Lufttemperatur am Rand einer oder mehrerer der Kühlschlangen der Kühleinheit gemessen werden (d.h.an der Kaltseite). Bei einigen Ausführungsformen kann die Lufttemperatur alternativ im Arbeitsbereich gemessen werden, der die Kühleinheit umgibt.
bei Schritt 708 wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit bei der Ankunft an der Kühleinheit ermittelt (z.B. die Eintrittsflüssigkeitstemperatur oder „EFT“). Bei einigen Ausführungsformen kann ein Temperaturfühler in einer Versorgungsleitung für Kühlflüssigkeit angebracht sein, durch die eine oder mehre Kühlschlange(n) der Kühleinheit mit Kühlflüssigkeit versorgt wird/werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Differenz zwischen ALT und EFT als Annäherungstemperatur der Kühleinheit definiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die ALT ungefähr 78°F (25,5 °C) und die EFT etwa 55°F (12,8 °C) betragen bei einer Annäherungstemperatur von 22°F (–5,5 °C). Jedoch kann in anderen Ausführungsformen die EFT 64°F (17,7 °C) bei einer Annäherungstemperatur von 14°F (–10 °C) betragen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Annäherungstemperatur der Kühleinheit auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, z.B. auf etwa 14°F (–10° C), um so die Leistungsfähigkeit der Kühleinheit zu maximieren. Weiter kann bei einigen Ausführungsformen ein Rechenzentrum mit vielen Kühleinheiten einen einzigen Sollwert für die Annäherungstemperatur für alle Kühleinheiten haben, einen einzigen Sollwert für die Annäherungstemperatur für jede Kühleinheit und/oder einen einzigen Sollwert für die Annäherungstemperatur für Gruppen von Kühleinheiten aus der Vielzahl der Kühleinheiten im Rechenzentrum. Durch einzige Sollwerte für die Annäherungstemperatur für jede Kühleinheit oder eine Gruppe von Kühleinheiten kann die Menge von Kühlflüssigkeit maximiert werden, die für die Kühleinheiten des Rechenzentrums verfügbar ist (z.B. von einer oder mehreren zentralen Kühlanlage(n) gepumpt).
Bei Schritt 710, wird eine Durchsatzrate der Kühlflüssigkeit zu der Kühleinheit beibehalten, die auf einem Sollwert für die Annäherungstemperatur der Kühleinheit basiert. Z.B. kann bei einigen Ausführungsformen ein Steuerventil in der Versorgungsleitung für Kühlflüssigkeit zu der Kühleinheit betätigt werden, damit der Sollwert für die Annäherungstemperatur erreicht wird, wenn die Kühleinheit Kühlluft für das Rechenzentrum und die elektronische Ausrüstung in den Schränken bereitstellt. Z.B. kann eine Steuerung des Steuerventils das Ventil automatisch ansteuern, damit der Sollwert für die Annäherungstemperatur beibehalten wird.
Bei Schritt 712, wird die Durchsatzrate der Kühlflüssigkeit zu der Kühleinheit aufgrund einer Änderung des Sollwerts für die Annäherungstemperatur angepasst. Bei einigen Ausführungsformen (von denen einige mit Bezug auf die 8–9 ausführlicher beschrieben werden), kann die Annäherungstemperatur für die Kühleinheit angepasst werden z.B. in Abhängigkeit der Außentemperatur, dem Klimazustand im Rechenzentrum und/oder vorhandenen oder auftretenden Anforderungen/Kapazitäten für Kühlung, um nur einige zu nennen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Steuerung (z.B. eine Hauptsteuerung in kommunikativer Verbindung mit einzelnen Steuerungen, die an Steuerventile der Kühleinheiten angeschlossen sind), den Öffnungsgrad der Steuerventile der jeweiligen Kühleinheiten im Rechenzentrum überwachen.
Die Steuerung kann die Positionen der Ventile überwachen, um festzustellen, ob ein vorbestimmtes Perzentilventil (z.B. das 95ste Perzentilventil unter den vielen Steuerventilen in Bezug auf die Kühleinheiten im Rechenzentrum) eine vorbestimmte Öffnungsposition hat (z.B. ungefähr 95% geöffnet). Wenn z.B. das 95th Perzentilventil nur zu 75% geöffnet ist, dann kann Sollwert für die Annäherungstemperatur gesenkt werden (d.h. verringert). Durch das Senken des Sollwertes kann zum Beispiel das 95ste Perzentilsteuerventil mit dem Ziel einer völligen Öffnung angesteuert werden. Alternativ können alle, oder eine Gruppe von Steuerventilen mit dem Ziel einer geöffneten Position angesteuert werden, wenn der Sollwert für die Annäherungstemperatur verringert wurde, bis das 95ste Perzentilventil die Einstellung 95% geöffnet erreicht. So würde mehr Kühlflüssigkeit zu einer oder mehrerer der Kühleinheiten verteilt, was die ALT während der Strömung durch die Kühleinheit verringert.
Ist z.B. das 95ste Perzentilventil zu 100% geöffnet, dann kann der Sollwert für die Annäherungstemperatur angehoben werden (d.h. gesteigert). Durch die Anhebung des Sollwertes kann zum Beispiel das 95ste Perzentilsteuerventil mit dem Ziel einer Schließung angesteuert werden (z.B. in Richtung 95% geöffnet). Alternativ können alle, oder eine Gruppe von Steuerventilen mit dem Ziel einer geschlossenen Position angesteuert werden, wenn der Sollwert für die Annäherungstemperatur angehoben wurde, bis das 95ste Perzentilventil die Einstellung 95% geöffnet erreicht. So würde weniger Kühlflüssigkeit zu einer oder mehrerer der Kühleinheiten verteilt, was die ALT während der Strömung durch die Kühleinheit erhöht.
8–9 veranschaulichen Beispielverfahren 800 und 900 für die Anpassung einer Annäherungstemperatur zur Kühlung eines Rechenzentrums. In 8, das Verfahren 800 kann beispielsweise von oder mit einem Kühlsystem für ein Rechenzentrum implementiert werden, wie z.B. die Kühlsysteme 100 und/oder 500 aus den 1 und 5 dargestellt sind, sowie auch ein Kühlsystem mit einer Kühleinheit 16, der Kühleinheit 200 oder einer anderen Kühleinheit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Weiterhin kann das Verfahren 800 zusätzlich mit, oder alternativ zu einem oder mehreren Verfahren zur Anpassung eines Sollwertes für die Annäherungstemperatur implementiert werden, wie in den Figuren dargestellt ist. 6 oder 7 weiter oben.
Bei Schritt 802 wird eine gesamte Strombelastung des Rechenzentrums gemessen. Die gesamte Strombelastung des Rechenzentrums kann eine Menge elektrischer Energie sein, die von der elektrischen Ausrüstung im Rechenzentrum genutzt wird (z.B. Server in Schränken).
Bei Schritt 804 können äußere Umgebungsbedingungen gemessen werden. Bei einigen Ausführungsformen können Außentemperatur, Feuchtigkeit und/oder Enthalpie des Klimas außerhalb eines Rechenzentrums gemessen werden. Zum Beispiel können solche äußeren Umgebungszustände zumindest teilweise die Kühllast des Rechenzentrums und den Energiebedarf der elektrischen Ausrüstung beeinflussen. Die äußeren Umgebungszustände können zum Beispiel durch Infiltration, strukturelle Übertragung und/oder die Anforderungen an die Absaug-/Außenluft (z.B. durch die ASHRAE-Standards) eine externe Kühllast für das Rechenzentrum darstellen. Der Energiebedarf der elektrischen Ausrüstung kann die interne Kühllast des Rechenzentrums bestimmen. Die Summe der internen und externen Kühllasten kann zumindest eine ungefähren Wert für die Gesamtkühllast des Rechenzentrums ergeben. Die Gesamtkühllast kann von den Kühleinheiten im Rechenzentrum getragen werden, die kühle Luft in den Arbeitsbereich und den Schränken verteilen, um die Kühllast zu vermindern. Die Hitze im Rechenzentrum aus der Gesamtkühllast wird auf die Kühlflüssigkeit übertragen, die an die Kühleinheiten verteilt wird
Bei Schritt 806 wird ein vorhandenes Volumen an Kühlflüssigkeit ermittelt. Das vorhandene Volumen an Kühlflüssigkeit kann z.B. eine maximale Menge volumetrischen Durchsatzes (z.B. Liter pro Minute) der Kühlflüssigkeit sein, die an die Kühleinheiten des Rechenzentrums verteilt werden kann. Das kann z.B. durch Bezugnahme auf die maximale Pumpkapazität von einer oder mehreren Kühlmittelpumpe(n) ermittelt werden, durch eine gemessene maximale Durchsatzrate für einen Kühlflüssigkeitsversorgungskreislauf (z.B. durch einen Strömungsmesser in einer Versorgungsleitung für Kühlflüssigkeit, wie den Strömungsmesser 150 in der 1B) oder auf andere Art.
Bei Schritt 808 wird eine Menge Kühlflüssigkeit pro Einheit der Kühllast bestimmt. Bei irgendeiner Ausführungsform kann die Kühllast eine Gesamtkühllast oder alternativ eine Kühllast der der elektronischen Ausrüstung in Schränken des Rechenzentrums einschließen. Daher kann bei einigen Ausführungsformen die Menge von Kühlflüssigkeit pro Einheit der Kühllast eine Menge von Kühlflüssigkeit (z.B. Liter pro Minute) pro elektrische Energie durch die elektronische Ausrüstung in Hitze umgewandelt sein (z.B. Kilowatt).
Bei Schritt 810 wird der Sollwert für die Annäherungstemperatur bestimmt, z.B. anhand der festgelegten Menge von Kühlflüssigkeit pro Einheit der Kühlenergie. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen der Sollwert für die Annäherungstemperatur aufgrund einer bestimmten Lufttemperatur zwischen (z.B. in der Mitte oder anderweitig) einer maximal zulässigen Temperatur der Umgebungsluft 24 und einer minimalen zulässigen Temperatur der Umgebungsluft 24 und einer Flüssigkeitstemperatur ungefähr gleich einer nominalen Eintrittstemperatur der Flüssigkeit (z.B. der Versorgung 32 mit Kühlflüssigkeit).
Bei Schritt 812 wird ermittelt, ob der festgelegte Sollwert für die Annäherungstemperatur z.B. vom derzeitigen Sollwert für die Annäherungstemperatur abweicht. Als weiteres Beispiel kann ermittelt werden ob der festgelegte Sollwert für die Annäherungstemperatur vom gewählten Sollwert für die Annäherungstemperatur abweicht. Wurde ermittelt, dass der festgelegte Sollwert für die Annäherungstemperatur nicht vom aktuellen und/oder dem gewählten Sollwert für die Annäherungstemperatur abweicht, kehrt das Verfahren 800 zu Schritt 800 zurück. Wurde ermittelt, dass der festgelegte Sollwert für die Annäherungstemperatur nicht vom aktuellen und/oder dem gewählten Sollwert für die Annäherungstemperatur abweicht, dann wird bei Schritt 814 der Sollwert für die Annäherungstemperatur für eine oder mehrere der Kühleinheiten im Rechenzentrum aktualisiert (z.B. durch eine Hauptsteuerung verbunden mit den Steuerungen der Steuerventile der jeweiligen Kühleinheiten). Das Verfahren 800 kann zu Schritt 802 zurückgehen.
In 9 kann das Verfahren 900 kann beispielsweise von oder mit einem Kühlsystem für ein Rechenzentrum implementiert werden, wie z.B. die Kühlsysteme 100 und/oder 500 aus den 1 und 5 dargestellt sind, sowie auch ein Kühlsystem mit einer Kühleinheit 16, der Kühleinheit 200 oder einer anderen Kühleinheit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Weiterhin kann das Verfahren 900 zusätzlich mit, oder alternativ zu einem oder mehreren Verfahren zur Anpassung eines Sollwertes für die Annäherungstemperatur implementiert werden, wie in den Figuren dargestellt ist. 6 oder 7 weiter oben.
Bei Schritt 902 wird ein Gesamtvolumen an Kühlflüssigkeit gemessen, mit dem die Kühleinheiten im Rechenzentrum versorgt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann sich ein Durchflussmesser (z.B. ein mechanischer Durchflussmesser, wie ein Turbinenrad-Durchflussmesser, ein Durchflussmesser auf Druckbasis, wie ein Venturi-Durchflussmesser, oder eine andere Art von Durchflussmesser) in einem Hauptrohr für die Verteilung von Flüssigkeit an alle, oder die meisten der Kühleinheiten im Rechenzentrum befinden, um das Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit zu messen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine relative Geschwindigkeit (z.B. U/min) einer Pumpe gemessen werden, welche die Kühlflüssigkeit durch das Hauptrohr verteilt, um einen volumetrischen Durchsatz der Kühlflüssigkeit zu ermitteln, die an die Kühleinheiten geliefert wurde (z.B. durch Referenzieren einer Leistungskurve für die Pumpe). Bei einigen Ausführungsformen können Durchflussmesser mit jeweiligen Kühleinheiten verbunden sein und die Durchsatzraten der an die Kühleinheiten gelieferten Kühlflüssigkeit können z.B. über eine Hauptsteuerung des Kühlsystems für das Rechenzentrum gemessen und summiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen können die Kühleinheiten mit Kühlflüssigkeit bei einer Durchsatzrate versorgt werden, die dabei hilft, eine vorbestimmte Annäherungstemperatur an den Kühleinheiten zu halten (z.B. eine Differenz zwischen einer Lufttemperatur beim Austritt aus der Kühleinheit und einer Kühlflüssigkeitstemperatur bei der Ankunft an der Kühleinheit). Jede Kühleinheit kann ein assoziiertes Steuerventil haben, das durch seine Aktivierung den Sollwert für die Annäherungstemperatur beibehalten kann. Bei einigen Ausführungsformen kann jede Kühleinheit im Rechenzentrum den gleichen Sollwert für die Annäherungstemperatur haben. Bei einigen Ausführungsformen kann jede Kühleinheit mit einem einzigartigen Sollwert für die Annäherungstemperatur angesteuert werden. Bei noch anderen Ausführungsformen können bestimmte Gruppen der Kühleinheiten entsprechend einem Sollwert für die Annäherungstemperatur angesteuert werden (z.B. durch Bedienung des Steuerventils für jede Kühleinheit).
Bei Schritt 904 wird das gemessene Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit mit einem Schwellenwert verglichen. Bei einigen Ausführungsformen wird das gemessene Volumen (oder der volumetrische Durchsatzwert) von einer Hauptsteuerung des Kühlsystems für das Rechenzentrum mit einem vorgespeicherten Wert verglichen. Bei Schritt 906 wird ermittelt, ob das gemessene Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit größer als der Schwellenwert ist. Ist das gemessene Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit größer als der Schwellenwert, dann wird der Sollwert für die Annäherungstemperatur nach unten justiert (d.h. verringert) und zwar um einen bestimmten Wert (z.B. 1 °C, 0,5 °C, 0,25 °C, 2 °C oder einen anderen Wert). Das führt bei einigen Ausführungsformen zur Betätigung von einem oder mehreren der Steuerventile in Richtung einer geöffneten Position, dadurch werden die Kühleinheiten mit mehr Kühlflüssigkeit versorgt. Dadurch kann sich im Umkehrschluss die Austrittslufttemperatur der Eintrittsflüssigkeitstemperatur annähern. Der Prozess 900 kann dann zu Schritt 902 zurückgehen.
Ist das gemessene Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit nicht größer als der Schwellenwert, dann wird ermittelt, ob das gemessene Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit kleiner als der Schwellenwert bei Schritt 908 ist. Ist das gemessene Gesamtvolumen der Kühlflüssigkeit kleiner als der Schwellenwert, dann wird der Sollwert für die Annäherungstemperatur nach oben justiert (d.h. angehoben) und zwar um einen bestimmten Wert (z.B. 1 °C, 0,5 °C, 0,25 °C, 2 °C oder einen anderen Wert). Das führt bei einigen Ausführungsformen zur Betätigung von einem oder mehreren der Steuerventile in Richtung einer geschlossenen Position, dadurch werden die Kühleinheiten mit weniger Kühlflüssigkeit versorgt. Dadurch kann sich im Umkehrschluss die Austrittslufttemperatur von der Eintrittsflüssigkeitstemperatur entfernen. Der Prozess 900 kann dann zu Schritt 902 zurückgehen.
Eine Reihe von Implementierungen wurde beschrieben. Nichtsdestotrotz ist selbstverständlich, dass verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können. So können verschiedene Kombinationen aus hierin beschrieben Komponenten für Ausführungsformen ähnlicher Apparate zur Verfügung gestellt werden. Weiter kann bei einigen Beispielen für Ausführungsformen des hierin beschriebenen Kühlgerätes ein Flüssig/Flüssig-Wärmetauscher zusätzlich zu einem Ventilator- und Flüssig/Luft-Wärmetauscher (oder anstatt diesem) enthalten sein, um die elektronische Ausrüstung in einem oder mehreren Schrank/Schränken zu kühlen. Zum Beispiel kann der Flüssig/Flüssig-Wärmetauscher Hitze von der elektronischen Ausrüstung in einer Arbeitsflüssigkeit annehmen und auf die Kühlflüssigkeit übertragen. Dementsprechend liegen andere Implementierungen im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Rechenzentrum-Kühlsystem umfassend: ein Rechenzentrum mit elektronischer Ausrüstung in einer Vielzahl von Schränken; eine Versorgung mit Kühlflüssigkeit; eine Vielzahl von Kühleinheiten im Rechenzentrum, jede der Kühleinheiten für die Abkühlung von der durch einen Teil der elektronischen Ausrüstung erwärmten Luft; eine Vielzahl von Steuerventilen, einschließlich einem Steuerventil, das mit einer bestimmten Kühleinheit der Vielzahl der Kühleinheiten verbunden ist; und eine Steuerung zur Ansteuerung des Steuerventils ausgelegt, das mit einer bestimmten Kühleinheit verbunden ist, um das Steuerventil zu öffnen oder zu schließen, um einen Sollwert für die Annäherungstemperatur der bestimmten Kühleinheit im Wesentlichen beizubehalten, dabei ist die Annäherungstemperatur eine Differenz zwischen einer Temperatur eines Luftstromes, der von der Kühleinheit verteilt wird und einer Temperatur der Kühlflüssigkeit, mit der die Kühleinheit versorgt wird und worin die Steuerung dafür ausgelegt ist, ein Signal für die Justierung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur zu empfangen.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin die Steuerung eine aus einer Vielzahl von Steuerungen ist, von denen jede mit einer Kühleinheit aus der Vielzahl von Kühleinheiten assoziiert ist.
Kühlsystem für ein Rechenzentrum nach Anspruch 1, worin die Steuerung dafür ausgelegt ist, auf Basis des empfangenen Signals zur Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur das Steuerventil entsprechend zu bedienen.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin die Steuerung dafür ausgelegt ist, die Mehrzahl der Steuerventile zu bedienen, damit die Mehrzahl der Steuerventile öffnen, bis ungefähr 98% der Mehrzahl der Steuerventile zu ungefähr 95% geöffnet sind.
Kühlsystem eines Rechenzentrums nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Sensor für die Luftstromtemperatur, dessen Aufgabe die Messung der Temperatur des Luftstroms ist, wenn dieser aus der bestimmten Kühleinheit austritt; und einen Sensor für die Flüssigkeitstemperatur, dessen Aufgabe die Messung der Temperatur der Kühlflüssigkeit ist, wenn diese in die Kühleinheit fließt.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin die bestimmte Kühleinheit eine oder mehrerer Kühlschlangen enthält, durch welche die Kühlflüssigkeit zirkuliert.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 6, worin jede Kühleinheit über einen oder mehrere Ventilator(en) verfügt, um Luft aus dem die Schrankreihen umgebenden Arbeitsbereich durch die offenen Vorderseiten zu den gegenüberliegenden Rückseiten und den Kühleinheiten zu bewegen.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 7, worin der/die Ventilator(en) dafür ausgelegt ist/sind, die Luft durch die Schränke zu bewegen, um die von der elektronischen Ausrüstung erzeugte Hitze zu empfangen, und worin der/die Ventilator(en) dafür ausgelegt ist/sind, die aufgeheizte Luft durch die Kühlschlangen zu bewegen, damit die von der elektronischen Ausrüstung erzeugte Hitze auf die Kühlflüssigkeit übertragen werden kann und die Luft in den Arbeitsbereich abzugeben.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 7, worin der/die Ventilator(en) dafür ausgelegt ist/sind, Luft aus dem umliegenden Arbeitsbereich durch die Vorderseiten von zumindest zwei nebeneinanderstehenden Schränken der Schrankreihe durch die gegenüberliegenden Rückseiten der zwei Schränke und zu der bestimmten Kühleinheit zu bewegen.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Ventilatorsteuerung, mit der die Geschwindigkeit der Ventilatoren (des Ventilators) als Reaktion auf das Signal zur Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur verändert werden kann.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin die Schränke in Reihen stehen und die Kühleinheiten auf einem Zwischenboden des Rechenzentrums zwischen Paaren von angrenzenden Reihen positioniert werden.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin das Signal zur Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur auf der Menge der Kühlflüssigkeit basiert, die zur Bewältigung der Kühllast im Rechenzentrum benötigt wird.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin das Signal zur Justierung des Sollwertes der Annäherungstemperatur auf der Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit basiert, mit der die Vielzahl der Kühleinheiten versorgt wird.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 13 worin die Steuerung so konfiguriert ist, dass der Sollwert der Annäherungstemperatur verringert wird, wenn die Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit einen Schwellenwert unterschreitet und der Sollwert der Annäherungstemperatur erhöht wird, wenn die Gesamtmange der Kühlflüssigkeit einen Schwellenwert überschreitet.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin jedes mit einer Kühleinheit assoziierte Steuerventil so betätigt wird, dass ein eindeutiger mit der Kühleinheit assoziierter Sollwert der Annäherungstemperatur beibehalten wird.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 1, worin jede Kühleinheit einen Flüssig/Flüssig-Wärmetauscher enthält, der eine Arbeitsflüssigkeit enthält, die in einer Wärmetransferverbindung mit der Kühlflüssigkeit steht, die Arbeitsflüssigkeit kühlt dabei die Luft ab, die durch einen Teil der elektronischen Ausrüstung im Rechenzentrum erwärmt wurde.
Rechenzentrum-Kühlsystem umfassend: ein Computerschrank mit einer Vielzahl von wärmeerzeugenden Geräten; eine Gebläsekonvektoreinheit neben dem Computerschrank, umfassend: zumindest ein Ventilator zur Zirkulation der Luft von einer Öffnung in der Frontseite des Computerschranks angrenzend an einen Arbeitsbereich für Menschen, durch den Schrank zu einer Öffnung der Rückseite des Computerschranks und der angrenzenden Lüftereinheit; und mindestens eine Kühlschlange an der offenen Rückseite des Computerschranks und dafür ausgelegt, die heiße Luft vom Computerschrank zu übernehmen und abzukühlen; ein Steuerventil zur Regulierung des Durchsatzes der Kühlflüssigkeit bei der Versorgung der Kühlschlange; und eine Einheitssteuerung in Verbindung mit dem Steuerventil und dafür ausgelegt, das Ventil zu betätigen, damit ein Sollwert für die Annäherungstemperatur der Ventilatorspuleneinheit erreicht wird, worin eine Sollwert für die Annäherungstemperatur eine Differenz zwischen einer Lufttemperatur beim Austritt aus der Gebläsekonvektoreinheit und einer Temperatur der Kühlflüssigkeit bei Ankunft an der Gebläsekonvektoreinheit ist; worin die Änderung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur auf dem Öffnungsgrad des betätigten Ventils beruht.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 17, weiterhin umfassend eine Hauptsteuerung verbunden mit einer Einheitssteuerung und dafür ausgelegt, ein Signal zu empfangen, dass die prozentuale Öffnung des Steuerventils indiziert, als Reaktion auf das Signal wird ein Befehl zur Änderung des Sollwertes für die Annäherungstemperatur an die Einheitssteuerung gesendet.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 18, worin die Hauptsteuerung dafür ausgelegt ist, eine verfügbare Menge von Kühlflüssigkeit in einer zentralen Kühlanlage zu ermitteln und aufgrund der ermittelten vorhandenen Menge und dem Signal, das den Öffnungsgrad des Steuerventils darstellt einen zweiten Befehl an die Einheitssteuerung zu geben, den Sollwert für die Annäherungstemperatur zu ändern.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 18, worin die Hauptsteuerung dafür ausgelegt ist, das Signal, das den Öffnungsgrad des Steuerventils darstellt mit einem vorgewählten Grad zu vergleichen und aufgrund einer Abweichung zwischen dem Signal und dem vorgewählten Grad einen zweiten Befehl an die Einheitssteuerung zu geben, den Sollwert für die Annäherungstemperatur zu ändern.
Kühlsystem des Rechenzentrums nach Anspruch 17, worin die Hauptsteuerung dafür ausgelegt ist, die Vielzahl der Signale, welche die Öffnungsgrade der Vielzahl der Steuerventile darstellen mit einem vorgewählten Grad zu vergleichen und aufgrund einer Abweichung zwischen der Aggregation der Vielzahl der Signale und dem vorgewählten Grad einen zweiten Befehl an die Einheitssteuerung zu geben, den Sollwert für die Annäherungstemperatur zu ändern.