KR101320001B1 - 냉각 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

각 기기 랙이 전자 장비의 적어도 한 부분을 지지하고 산업 표준 폭을 가지는, 다수의 전자 기기 랙을 수납하는 데이터 센터 냉각 시스템이 개시된다. 냉각 시스템은 적어도 다수의 기기 랙의 각 폭의 약 절반 폭을 가지는 하우징을 포함하는 적어도 하나의 냉각 랙을 포함한다. 냉각 시스템은 냉각 시스템과 관련된 다른 구성 요소들을 더 포함한다. 그리고 데이터 센터 냉각 방법이 개시된다.

냉각 랙, 산업 표준 폭, 데이터 센터, 하우징

Description

냉각 시스템 및 방법{COOLING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 데이터 프로세싱, 네트워킹 및 전자 통신 장비를 수납하는 데이터 센터 수납 랙(rack) 및 인클로저(enclosure)에 관한 것으로, 특히 이러한 랙 및 인클로저에 의해 수납되는 냉각 장비를 사용하는 냉각 시스템 및 방법에 관한 것이다.

데이터 프로세싱, 네트워킹 및 전자 통신 장비와 같은 전자 장비를 수납하는 장비 인클로저 또는 랙은 오랫동안 사용되었다. 이러한 랙은 작은 배전실뿐만 아니라 설비실 및 큰 데이터 센터에서 장비를 수납하고 배열하는데 사용되었다. 특정 예에서, 랙을 지칭할 때 인클로저가 포함될 수 있을지라도, 기기 랙은 개방 구성(open configuration)일 수도 있으며, 랙 인클로저 내에 수납될 수도 있다.

수년 동안, 다양한 표준이 개발되어 장비 제조업자가 다양한 제조업자들에 의해 제조된 표준 랙을 실장할 수 있는 랙-마운터블 장비(rack mountable equipment)를 디자인할 수 있었다. 표준 랙은 일반적으로 서버, CPU와 같은 전자 장비의 복수의 유닛이 실장되고 랙 내에서 수직으로 스택되는 프론트 마운팅 레일(front mounting rail)을 포함한다. 예시적인 산업적 표준 랙은 약 6 내지 6.5 피트의 높이, 약 24 인치의 폭 및 약 40 인치의 깊이를 가진다. 이러한 랙은 일반 적으로 "19 인치" 랙으로 지칭되며, EIA(Electronics Industries Association)의 EIA-310-D 표준에 의하여 정의된다.

19 인치 랙은 데이터 센터 및 다른 큰 설비에서 다양하게 이용된다. 인터넷의 확산에 따라, 수백개의 이러한 랙을 포함하는 데이터 센터가 보기 드문 것은 아니다. 나아가, 컴퓨터 장비 및 특히, 컴퓨터 서버 및 블레이드(blade)의 크기가 감소함에 따라, 각 랙에 실장되는 전자 장비의 수는 증가하고, 장비를 적절히 냉각시키는 것에 대한 관심이 증가하였다.

랙-마운티드 장비(rack-mounted equipment)에 의한 열은 장비 구성 요소의 성능, 안정성 및 사용 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 특히, 인클로저 내에 수납된, 랙-마운티드 장비는 동작하는 동안 인클로저 영역 내에서 형성된 열점(hot spot) 및 열 축적(heat build-up)에 취약할 수 있다. 장비의 랙에 의해 형성된 열의 양은 동작하는 동안 랙에서 장비에 의해 소비된 전력의 양에 의존한다. 또한, 전기 장비의 사용자는 그들의 요구가 변하고 새로운 요구가 발생함에 따라 랙-마운티드 구성 요소를 추가, 제거 및 재배열할 수 있다.

이전에, 특정 구성에서, 데이터 센터는 일반적으로 데이터 센터실의 겉면(periphery) 주변에 배치된 고정된 유닛이며, 하드 파이프(hard pipe)된 CRAC(Computer Room Air Conditioner) 유닛에 의하여 냉각되었다. 이러한 CRAC 유닛은 유닛의 전면에서 공기를 흡입하여 데이터 센터실의 천장을 향햐여 냉각된 공기를 위로 배출하였다. 다른 예에서, CRAC 유닛은 데이터 센터실의 천장 근처에서 공기를 흡입하고, 기기 랙의 전면에 전달되게 냉각된 공기를 플랫폼(raised floor) 아래로 디스차지하였다. 일반적으로 이러한 CRAC 유닛은 상온(약 72 ℉)의 공기를 흡입하고 냉각된 공기(약 55 ℉)를 디스차지하며, 이를 데이터 센터실로 불어넣고 기기 랙 또는 기기 랙 근처에서 상온의 공기와 혼합한다.

랙-마운티드 장비는 일반적으로 랙의 전면 또는 공기 흡입구 측을 따라 공기를 흡입하고, 구성 요소를 통하며 공기를 흡입하며, 실질적으로 랙의 배출구 측 또는 후면에서 공기를 배출하는 것에 의해 그 자체를 냉각한다. CRAC형의 공기 조화 시스템(air conditioning system)의 단점은 냉기가 상온의 공기와 혼합되어 비효율적이라는 것이다. 이상적으로, 시스템을 가능한한 효율적으로 만들고, 에너지 및 상면적(floor space)을 가능한한 줄이도록, 가능한 높은 온도의 공기가 CRAC 유닛으로 흡입되고, CRAC에 의해 형성되는 배기(outlet air)는 상온보다 몇도 이하일 수 있다. 또한, 기류 요건은 랙-마운티드 구성 요소의 다양한 수 및 형태 그리고 랙 및 인클로저의 다양한 구성에 따라 상당하게 변할 수 있다.

데이터 센터실의 중간(middle)이나 센터(center) 또는 데이터 센터실의 중간(middle)이나 센터(center) 근처에서 CRAC 유닛을 요구하는 큰 데이터 센터에 있어, 배관 조인트(piping joint)의 가능한 결함을 수반하는 위험 때문에 데이터 센터의 천장에 냉각제 배관을 고정하는 것은 바람직하기 않으므로, CRAC 유닛으로 냉각제의 전달(delivey)은 플랫폼 내에 배치되어야 한다. 특히, 통상적인 CRAC 시스템에서, 유닛의 배관은 파이프의 상당한 컷팅 및 수납땜(hand soldering)을 요구한다. 누출(leaking)은 일반적이며, 데이터 센터에서 물이나 냉각제의 누출은 기기 랙에 수납된 장비에 손상 위험을 야기할 수 있다. 또한, 지진의 가능성은 파이프를 진동시키고 조인트의 결함을 야기할 수 있다. 적어도 이러한 이유들 때문에, 다수의 데이터 센터 디자이너 및 작업자는 머리 위를 지나는 데이터 센터 냉각용 배관을 고려하는 것을 꺼린다.

본 발명의 제1 태양은 다수의 전자 기기 랙으로서 각 기기 랙은 전자 장비의 적어도 한 부분을 지지하며, 산업 표준 폭(industry-standard width)을 가지는 다수의 전자 기기 랙을 수납하도록 디자인된 부피 공간(volume of space)을 포함하는 데이터 센터 냉각 시스템에 관한 것이다. 시스템은 적어도 다수의 기기 랙의 각 폭의 약 절반 폭을 가지는 하우징을 포함하는 적어도 하나의 냉각 랙을 포함한다. 시스템은 하우징에 의해 지지되는 냉각 시스템 구성 요소(cooling system component)를 더 포함한다.

시스템의 실시예는 냉각된 냉각제를 적어도 하나의 냉각 랙에 전달하고, 적어도 하나의 냉각 랙에서 가열된 냉각제를 제공받는 분배 박스(distribution box)를 더 포함할 수 있다. 시스템은 적어도 하나의 냉각 랙을 분배 박스에 연결하는 유체 전달 시스템(fluid communication system)을 구성하는 것을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유체 전달 시스템은 가요성 배관(flexible tubing) 및 가요성 배관을 지지하는 지지 부재를 포함한다. 가요성 배관은 적어도 하나의 냉각 랙과 대응되는 제1 커플링 및 분배 박스와 대응되는 제2 커플링을 포함하는 적어도 하나의 소정 길이의 가요성 배관을 포함한다. 시스템은 적어도 하나의 냉각 랙 및 분배 박스의 동작을 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다. 냉각 시스템 구성 요소는 적어도 하나의 냉각 랙의 하우징 내에 수납된 열 교환기를 포함하고, 적어도 하나의 냉각 랙은 열 교환기를 통해서 온기를 흡입하여 온기를 냉각하도록 구성될 수 있다. 조절 밸브는 실시가능하게(operably) 조절부에 커플링되어 적어도 하나의 냉각 랙으로 냉각제의 유량을 조절할 수 있다. 또한, 모니터가 실시가능하게 조절부에 커플링되어 부피 공간의 환경적 조건을 측정할 수 있다. 이에 의해, 조절부는 부피 공간의 환경적 조건에 근거하여 냉각 시스템 구성 요소의 동작을 조절하도록 구성된다. 일 실시예에서, 조절부는 적어도 하나의 냉각 랙 내에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 냉각 랙은 다수의 냉각 랙일 수 있다. 분배 박스는 냉각된 냉각제를 다수의 냉각 랙에 전달하고 다수의 냉각 랙에서 가열된 냉각제를 제공받으며, 조절부는 다수의 냉각 랙 및 분배 박스의 동작을 조절하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 조절부는 다수의 냉각 랙 중 하나에 제공된 주조절부(main controller)이다. 그러나 다른 실시예에서 조절부는 실시가능하게 적어도 하나의 냉각 랙에 커플링되되, 조절부는 적어도 하나의 냉각 랙의 냉각 용량(cooling capacity)을 결정하도록 구성된다. 적어도 하나의 냉각 랙의 하우징은 하우징에 커플링된 캐스터(caster)를 포함하여, 일반적인 수평면을 따라 하우징을 굴리며 이동시킬 수 있다.

본 발명의 제2 태양은 데이터 센터를 냉각하는 방법에 관한 것이다. 방법은 다수의 기기 랙으로서, 각 기기 랙은 전자 장비의 적어도 일부를 지지하며 산업 표준 폭을 가지는 다수의 기기 랙을 열(row)로 배열하는 단계를 포함한다. 방법은 다수의 기기 랙 중 두개의 기기 랙 사이에 냉각 랙을 배치하는 단계를 더 포함한다. 냉각 랙은 냉각 시스템의 구성 요소를 지지하는 하우징을 포함하되, 하우징은 다수의 기기 랙들 중 하나의 폭의 약 절반의 폭을 가진다. 방법은 냉각 랙에 냉각제를 전달하는 단계를 더 포함한다.

방법의 실시예들은 냉각 랙에 전달되는 냉각제의 유량을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 데이터 센터 내에서 환경적 조건(environmental condition)을 모니터링하는 단계 및 냉각 랙의 냉각 용량을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 다수의 기기 랙의 열은 배열되어 다수의 기기 랙의 전면에 냉기 통로(cool asile)를 형성하고 다수의 기기 랙의 후면에는 열기 통로(hot aisle)를 형성할 수 있다. 방법은 또한 열기 통로에서 냉각 랙으로 공기를 흡입(drawing)하는 단계, 흡입된 공기를 냉각하는 단계 및 냉각된 공기를 냉기 통로에 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 방법은 기기 랙에서 냉각 랙으로 공기를 직접 흡입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다수의 냉각 랙은 데이터 센터 내에 배치될 수 있다. 방법은 다수의 냉각 랙의 동작을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 방법은 데이터 센터 내의 환경적 조건을 모니터링하는 단계 및 데이터 센터 내의 환경적 조건에 근거하여 다수의 랙 각각의 동작을 선택적으로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 제3 태양은 전자 장비의 적어도 일부를 지지하는 전자 기기 랙으로서, 기기 랙은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 기기 랙의 하우징은 산업 표준 폭을 가지는 전자 기기 랙을 냉각하는 시스템에 관한 것이다. 시스템은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하는 냉각 랙을 포함하며, 냉각 랙의 하우징은 기기 랙의 폭의 약 절반의 폭을 가진다. 냉각 랙은 설치되고 배열되어, 냉각 랙의 측면은 기기 랙의 측면에 인접하고 기기 랙 및 냉각 랙의 전면과 후면은 실질적으로 동일 평면을 따라 배치되는 방식으로 기기 랙의 옆에 배치된다. 시스템은 냉각 랙의 하우징에 의해 지지되는 냉각 시스템 구성 요소 및 기기 랙과 냉각 랙의 후면에 고정된 후면 플레넘(plenum)을 더 포함한다. 후면 플레넘은 기기 랙 내에서 공기를 분리하여 냉각 랙이 공기를 냉각한다.

시스템의 실시예들은 기기 랙 및 냉각 랙의 전면에 고정된 전면 플레넴을 더 포함한다. 일 실시예에서 냉각 시스템의 구성 요소는 후면 플레넘을 통하여 기기 랙의 후면에서 냉각 랙의 후면으로 온기(warm air)를 흡입하며, 냉각 시스템의 구성 요소는 또한 냉각 랙의 후면으로 전달된 온기를 냉각하고 냉각된 공기를 냉각 랙의 전면 및 기기 랙의 전면으로 전달한다. 시스템은 냉각된 냉각제를 냉각 랙에 전달하고 냉각 랙에서 가열된 냉각제를 제공받는 분배 박스를 더 포함할 수 있다. 또한 시스템은 냉각 랙을 분배 박스에 연결하는 유체 전달 시스템을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 전달 시스템은 가요성 배관을 포함하되, 가요성 배관은 적어도 하나의 냉각 랙과 대응되는 제1 커플링 및 분배 박스와 대응되는 제2 커플링을 포함하는 소정 길이의 가요성 배관을 포함한다. 유체 전달 시스템은 가요성 배관을 지지하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 조절부는 실시 가능하게 냉각 랙에 커플링되어 냉각 랙의 동작을 조절한다. 냉각 시스템 구성 요소는 냉각 랙의 하우징(housing) 내에 수납된 열 교환기를 포함하며, 냉각 랙은 조절부의 관리 하에 열 교환기를 통해서 온기를 흡입하여 온기를 냉각하도록 구성될 수 있다. 조절 밸브는 실시 가능하게 조절부에 커플링되어, 적어도 하나의 냉각 랙으로 냉각제의 유량을 조절할 수 있다. 또한, 모니터는 실시 가능하게 조절부에 커플링되어 부피 공간의 환경적 조건을 측정할 수 있다. 이에 의해, 조절부는 부피 공간의 환경적 조건에 근거하여 냉각 시스템 구성 요소의 동작을 조절하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 조절부는 적어도 하나의 냉각 랙 내에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 냉각 랙은 다수의 냉각 랙일 수 있다. 분배 박스는 냉각된 냉각제를 다수의 냉각 랙에 전달하고 다수의 냉각 랙에서 가열된 냉각제를 제공받으며, 조절부는 다수의 냉각 랙 및 분배 박스의 동작을 조절하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 조절부는 다수의 냉각 랙 중 하나에 제공된 주 조절부(main controller)이다. 그러나 다른 실시예에서, 조절부는 실시 가능하게 적어도 하나의 냉각 랙에 커플링되되, 조절부는 적어도 하나의 냉각 랙의 냉각 용량을 결정하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 냉각 랙의 하우징은 하우징에 커플링된 캐스터를 포함하여, 일반적인 수평면을 따라 하우징을 굴리며 이동시킬 수 있다.

본 발명의 제4 태양은 전자 장비의 적어도 일부를 지지하는 정자 기기 랙으로서, 기기 랙은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 기기 랙의 하우징은 산업 표준 폭을 가지는 전자 기기 랙을 냉각하는 방법에 관한 것이다. 방법은 냉각 랙을 기기 랙의 옆에 배치하는 단계를 포함하되, 냉각 랙은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 냉각 랙의 하우징은 냉각 시스템의 구성 요소를 지지하며 기기 랙의 폭의 약 절반의 폭을 가진다. 냉각 랙은 설치되고 배열되어 냉각 랙의 측면은 기기 랙의 측면에 인접하고 기기 랙 및 냉각 랙의 전면과 후면은 실질적으로 동일 평면을 따라 배치되는 방식으로 기기 랙의 옆에 배치된다. 방법은 후면 플레넘을 기기 랙 및 냉각 랙의 후면에 고정하는 단계 및 냉각제를 냉각 랙에 전달하는 단계를 더 포함한다. 전면 및 후면 플레넘은 기기 랙 내에서 공기를 분리하여 냉각 랙이 공기를 냉각한다.

방법의 실시예는 전면 플레넘을 기기 랙 및 냉각 랙의 전면에 고정하는 단계를 포함한다. 방법은 냉각 랙으로 전달되는 냉각제의 유량을 조절하는 단계 및/또는 기기 랙 내에서 공기의 온도를 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제5 태양은 다수의 전자 기기 랙으로서, 각 기기 랙은 열로 배열되고 전자 장비의 적어도 일부를 지지하는 하우징을 포함하는 다수의 전자 기기 랙을 수납하도록 디자인된 부피 공간을 포함하는 데이터 센터를 냉각하는 시스템에 관한 것이다. 시스템은 다수의 냉각 랙으로서, 각 냉각 랙은 하우징 및 하우징에 의해 지지되는 냉각 시스템 구성 요소를 포함하는 다수의 냉각 랙을 포함한다. 시스템은 다수의 랙의 냉각 시스템 구성 요소에 커플링된 유체 전달 시스템을 더 포함한다. 유체 전달 시스템은 각 냉각 랙의 냉각제 시스템 구성 요소에 냉각된 냉각제를 제공하고 가열된 냉각제를 배출하도록 구성된다. 시스템은 또한 다수의 냉각 랙의 각 냉각 랙에 커플링되어 각 냉각 랙의 동작을 조절하는 적어도 하나의 조절부를 포함한다. 다수의 냉각 랙 및 유체 전달 시스템은 냉각 랙의 배치가 데이터 센터의 부피 공간 내에서 기기 랙의 열에 다양한 위치에 가능하도록 하는 모듈 방식(modular)으로 구성될 수 있다.

시스템의 실시예는 가요성 배관을 포함하는 유체 전달 시스템을 이용하여, 다수의 냉각 랙 각각에 냉각된 냉각제를 전달하고 가열된 냉각제를 제공받는 분배 박스를 더 포함할 수 있다. 가요성 배관은 다수의 냉각 랙 각각에 있어, 냉각 랙과 대응되는 제1 커플링 및 분배 박스와 대응되는 제2 커플링을 포함하는 소정 길이의 가요성 배관을 포함할 수 있다. 유체 전달 시스템은 가요성 배관을 지지하는 지지 부재를 더 포함한다. 냉각 시스템 구성 요소는 다수의 냉각 랙 각각의 하우징 내에 수납된 열 교환기를 더 포함하며, 다수의 냉각 랙 각각은 열 교환기를 통해서 온기를 흡입하여 온기를 냉각할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 실시 가능하게 조정부와 커플링되어 적어도 하나의 냉각 랙으로 냉각제의 유량을 조절하는 조절 밸브를 더 포함한다. 시스템은 실시 가능하게 조절부와 커플링되어 부피 공간의 환경적 조건을 측정하는 모니터를 더 포함할 수 있다. 조절부는 각 냉각 랙의 냉각 용량을 결정하고 모니터 상에 용량을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 조절부는 다수의 냉각 랙 중 하나 내에 배치되되, 조절부는 다수의 냉각 랙 중 하나에 배치된 주조절부일 수 있다. 다수의 냉각 랙 각각의 하우징은 하우징에 커플링된 캐스터를 포함하여, 일반적인 수평면을 따라 하우징을 굴리며 이동시킬 수 있다.

본 발명의 제6 태양은 다수의 전자 기기 랙으로서, 각 기기 랙은 전자 장비의 적어도 일부를 지지하는 다수의 전자 기기 랙을 수납하도록 디자인된 부피 공간을 포함하는 데이터 센터를 냉각하는 키트에 관한 것이다. 키트는 하우징을 포함하는 적어도 하나의 냉각 랙 및 적어도 하나의 냉각 랙의 하우징 내에 배치된 열 교환기를 포함하는 냉각 시스템을 포함한다. 키트는 적어도 하나의 냉각 랙의 열 교환기에 연결된 가요성 배관을 포함하는 유체 전달 시스템을 더 포함한다.

키트의 실시예는 가요성 배관에 냉각제를 분배하는 적어도 하나의 분배 박스를 더 포함하되, 가요성 배관은 적어도 하나의 냉각 랙과 대응되는 제1 커플링 및 분배 박스와 대응되는 제2 커플링을 포함하는 소정 길이의 가요성 배관을 포함할 수 있다. 키트는 또한 적어도 하나의 분배 박스에서 적어도 하나의 냉각 랙으로 냉각제의 유량을 조절하는 조절부 및 실시 가능하게 조절부에 커플링되어 냉각제의 유량을 조절하는 조절 밸브를 포함할 수 있다. 키트는 또한 실시 가능하게 조절부에 커플링되어 부피 공간의 환경적 조건을 측정하는 모니터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 지지 부재가 사용되어 데이터 센터 내에서 가요성 배관을 지지할 수 있다. 적어도 하나의 냉각 랙의 하우징은 하우징에 커플링된 캐스터를 포함하여 일반적인 수평면을 따라 하우징을 굴러 이동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 냉각 랙은 기기 랙의 폭의 약 절반의 폭을 가진다. 적어도 하나의 팬이 제공되되, 적어도 하나의 팬은 방출 가능하게(releasably) 적어도 하나의 냉각 랙의 하우징에 고정되며, 열 교환기를 통하여 온기를 흡입하고 온기를 냉각하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 제7 태양은 데이터 센터용 냉각 시스템을 디자인하는 단계; 냉각 랙, 가요성 배관 및 가요성 배관을 냉각 랙에 연결하는 커플링을 포함하는 냉각 시스템의 구성 요소를 선택하는 단계; 및 냉각 시스템의 구성 요소를 패키징하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

방법의 실시예들은 패키지된 냉각 시스템의 구성 요소를 쉬핑(shipping)하는 단계 및/또는 냉각 시스템을 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 시스템의 구성 요소를 선택하는 단계는 냉각제를 분배하는 분배 박스를 선택하는 단계, 분배 박스에서 적어도 하나의 냉각 랙으로 냉각제의 유량을 조절하는 조절부를 선택하는 단계, 및/또는 데이터 센터 내에서 가요성 배관을 지지하는데 이용되는 지지 부재를 선택하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제8 태양은 냉각 유닛에 냉각제를 제공하고 배출하는 유체 전달 시스템에 관한 것이다. 유체 전달 시스템은 가요성 배관 및 다수의 지지 부재를 포함한다. 각 지지 부재는 지지 구조체에 고정되며 방출 가능하게 가요성 배관에 고정되도록 구성된다. 각 지지 부재는 제1 부분(part) 및 대응되는 제2 부분을 포함하며, 제1 및 제2 부분은 사이에 배치된 가요성 배관과 서로 고정되도록 구성된다.

유체 전달 시스템의 실시예는 각 지지 부재가 소정 길이의 가요성 배관을 고정하도록 구성될 수 있다. 지지 부재의 제1 및 제2 부분 각각은 두개의 플랜지(flange)를 포함하며, 제1 부분의 플랜지는 제2 부분의 플랜지와 대응되고 제1 부분을 제2 부분의 플랜지에 고정할 수 있다. 각 지지 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 각 플랜지는 회전 방지 보스(anti-rotation boss) 및 보스 수용체(boss receptacle)를 포함할 수 있다. 이에 의해 플랜지의 보스는 대응부의 플랜지의 보스 수용체 내에 수용된다. 각 지지 부재는 방출 가능하게 다른 지지 부재에 고절될 수 있다. 제1 및 제2 부분 각각은 표면 및 표면 상에 제공된 인터커넥터(interconnect)를 포함할 수 있다. 이에 의해 제1 부분의 인터커넥터는 제2 부분의 대응되는 인터커넥터에 방출 가능하게 삽입되어 지지 부재가 다른 지지 부재에 부착된다. 인터커넥터는 더브테일 부착(dovetail attachment) 및 더브테일 수용체 중 하나로 구성될 수 있으며, 각 지지 부재는 지지 로드(support rod)에 고정되도록 구성될 수 있다. 유체 전달 시스템은 가요성 배관에 냉각된 냉각제를 전달하고 가열된 냉각제를 제공받는 분배 박스를 더 포함할 수 있다. 가요성 배관은 폴리에틸렌 내층(inner layer), 알루미늄 중심층 및 폴리에틸렌 외층을 포함할 수 있다. 절연층이 가요성 배관 상에 적용될 수도 있다.

본 발명의 제9 태양은 냉각 유닛 및 냉각 유닛에 냉각된 냉각제를 제공하는 소스(source)를 포함하는 형태의 냉각 시스템의 유체 전달 시스템을 설치하는 방법에 관한 것이다. 방법은 마주보는 양 단부(end)를 포함하는 소정 길이의 가요성 배관 및 가요성 배관을 지지하는 다수의 지지 부재를 포함하는 유체 전달 시스템을 제공하는 단계; 소정 길이의 가요성 배관의 일 단부를 소스와 연결하는 단계; 소정 길이의 가요성 배관의 다른 단부를 냉각 유닛에 연결하는 단계; 다수의 지지 부재를 소정 길이의 가요성 배관에 방출 가능하게 연결하는 단계; 및 지지 부재를 구조체에 부착하는 단계를 포함한다.

방법의 실시예들은 소정 길이의 가요성 배관 상에 절연층을 제공하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 다수의 지지 부재를 소정 길이의 가요성 배관에 방출 가능하게 연결하는 단계는, 각 지지 부재에 있어, 가요성 배관 상에 지지 부재의 제1 및 제2 대응부를 고정하는 단계를 포함한다. 가요성 배관 상에 지지 부재의 제1 및 제2 대응부를 고정하는 단계는 제1 및 제2 부분을 적어도 하나의 집타이(zip tie)로 묶는 단계를 더 포함하거나 제1 및 제2 부분을 적어도 하나의 나사 체결기(screw fastener)로 나사 체결하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 전달 시스템은 마주보는 양 단부 및 냉각 유닛을 소스에 연결하는 충분한 연속적인 길이를 갖는 소정 길이의 가요성 배관을 포함할 수 있다.

본 발명은 그 적용에 있어서 후술할 발명의 상세한 설명이나 도면에 개시된 상세한 구성이나 구성 요소들의 배치에 의하여 제한되지 아니한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들과 다른 실시예들로 실시될 수 있고, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 명세서에서 사용되는 "포함하는(including 또는 comprising)," "구비하는(having 또는 containing)", "수반하는(involving)"과 같은 용어들은 언급된 아이템들과 그 등가물 및 다른 아이템들이 추가되는 것을 배제하지 아니한다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예는 모듈화된 냉각 시스템에 선택적으로 구비되어, 데이터 센터의 장비 인클로저 또는 랙 내에 수납된 전자 장비를 냉각시킬 수 있다. 여기서 사용된 "인클로저" 및 "랙"은 전자 장비를 지지하는 장치를 지칭한다. 냉각 시스템은 하나 이상의 냉각 랙을 구비하여, 데이터 센터 내에 국부적인 냉각을 제공할 수 있다. 구체적으로, 멀티 냉각 랙이 기기 랙의 열 형태로 배치되어, 기기 랙 데이터 센터를 보다 효율적으로 냉각할 수 있다. 전자 장비에 의해 생성되는 온기의 순환 경로가 크게 줄어들어, 그 결과 데이터 센터 내에서의 온기와 냉기의 혼합을 거의 제거할 수 있다.

데이터 센터는 일반적으로 큰 공간을 가지도록 설계되어, 어떤 예에서, 데이터 장비는 데이터 센터 내에 열들의 형태로 배열된 수백 개의 전자 기기 랙을 수납할 수 있다. 기기 랙의 열들은 냉기 통로와 열기 통로를 포함하는 형태로 배치될 수 있다. 냉기 통로는 전자 장비가 일반적으로 억세스(access)되는 인클로저의 후면부에의 접근을 제공한다. 열기 통로는 기기 랙의 후면부에의 접근을 제공한다. 요구 조건의 변화에 따라서, 기기 랙의 수는 데이터 센터의 기능적 요구 사항에 의존하여 증감될 수 있다. 본 발명의 적어도 한 실시예는 모듈의 형태로 구현되고 스케일 가능하며 키트의 형태로 디자인되어, 이러한 변화 요구를 충족시킬 수 있다. 물론, 전술한 바와 같이 상대적으로 큰 데이터 센터를 냉각 시스템에 사용할 목적으로 설명하고 있지만, 본 발명의 시스템은 스케일 가능하고, 작은 스케일로 작은 공간에 채용될 수도 있다.

일 실시예에서, 냉각 시스템은 각 냉각 랙이 하우징을 구비하여 냉각 시스템의 구성 요소를 지지할 수 있는 복수의 냉각 랙을 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각 시스템의 구성 요소는 분배 박스에 커플링되어 냉각제를 열 교환기에 전달하고, 열 교환기로부터의 가열된 냉각제를 되돌려 받는 열 교환기를 포함할 수 있다. 팬(fan)은 공기가 열 교환기를 가로지르도록(across) 제공될 수 있다. 예를 들어, 냉각 랙의 기기 랙의 열 내에 배치될 수 있고, 데이터 센터 내의 열기를 열기 통로로부터 흡입하고, 공기를 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각시킬 수 있다. 이러한 구성으로 인하여 열기가 상온의 공기와 혼합되어 따뜻한 혼합물이 얻어지는 비효율성을 제거할 수 있다. 또한 이러한 구성은 데이터 센터의 공기 조화 시스템에 의해서 제공되는 잠재적인 냉각을 줄여, 가습의 요구를 줄일 수 있다.

어떤 실시예에서, 냉각 랙은 표준 사이즈 19 인치 기기 랙 폭의 절반, 예를 들어, 12 인치의 폭을 가질 수 있고, 냉각 랙은 모듈화어서 특정한 가열 및 냉각에 관하여 숙련되거나 전문화되지 않은 데이터 센터 작업자에 의해 기기 랙 열에 삽입될 수 있다. 냉각 랙의 구성 요소들과 전체 냉각 시스템은 키트 형태로 제공되어, 작업자가 특정한 도구 없이도 냉각 시스템을 설치할 수 있다. 냉각 시스템이 모듈로 구성되면 각 냉각 랙이 시스템의 용량, 유량, 냉각제와 공기의 흡입 및 배출 온도, 및 압력차를 감지하고 표시할 수 있으므로 사용자는 각 냉각 랙의 위치를 최적화할 수 있다. 이렇게, 효율성과 용도를 극대화하기 위하여 데이터 센터 내에 냉각 시스템이 채택되거나 채택되지 아니할 수 있다.

첨부된 도면들, 먼저 도 1을 참조하면, 일반적인 데이터 센터(10)의 일부가 도시되어 있다. 데이터 센터(10)는 바닥(12), 벽들(각각 14로 도시), 및 천장(16)에 의해서 정의되는 공간을 포함한다. 데이터 센터(10)는 복수의 기기 랙(각각 18로 도시)을 수납하도록 설계된다. 일 실시예에서, 각 기기 랙(18)은 미국 특허 출원 제10/990,927 호 "장비 인클로저 키트 및 조립 방법"에 개시된 바와 같이 구성될 수 있다. 2004년 11월 17일에 출원된 미국 특허 출원 10/990,927 호는 본 발명의 양수인에 의해 양수되어 본 출원의 참조자료로 병합된다. 또한, 도 1에는 상세하게 도시되어 있지 않지만, 기기 랙(18) 간의 케이블링(cabling)은 본 발명의 양수인에 의해 양수되어 본 출원의 참조자료로 병합된 미국 등록 특허 제6,967,283 호에 개시된 랙들의 최상부(roof) 상에 포함된 케이블 분배 홈들(troughs)를 이용하여 수행될 수 있다.

구체적으로, 도 1a을 참조하면, 기기 랙(18)은 데이터 프로세싱, 네트워킹 및 전자 통신 장비와 같은 전자 장비를 지지하는 프레임 또는 하우징(20)을 포함한다. 하우징(20)은 정면부(22), 배면부(24), 측면부(26, 28), 바닥부(30) 및 상면부(32)를 포함한다. 각 기기 랙(18)의 정면부(22)는 정면 도어(34)를 포함하여, 기기 랙의 내부에 접근이 가능하다. 도어 락(lock, 36)은 기기 랙(18)의 내부와 랙이 수납한 장비에의 접근을 막는다. 기기 랙(18)의 측면부(26, 28)는 측면을 덮어서 랙의 내부 영역을 에워싸는 적어도 하나의 패널(38)을 포함할 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았으나, 기기 랙(18)의 배면부(24) 또한 적어도 하나의 패널 또는 후면 도어를 포함하여, 랙의 후면으로부터 기기 랙의 내부에 접근하는 것을 막을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 정면 도어와 후면 도어뿐만 아니라 측면부 패널들과 배면부 패널들은 예를 들어, 천공성의(perforated) 시트 금속으로 제조되어서, 기기 랙의 내부 영역안으로/밖으로 공기가 유출입되도록 할 수 있다. 이와 달리, 패널들은 솔리드 금속으로 만들어질 수도 있다.

기기 랙(18)은 모듈로 구성되고 예를 들어, 데이터 센터 내와 같은 위치에/로부터 굴려질수 있도록 구성될 수 있다. 캐스터들(Casters, 40)이 각 기기 랙의 바닥에 고정되어 랙이 데이터 센터의 바닥에 굴려지도록 할 수 있다. 일단 배치되면, 레벨링 피트(leveling feet, 42)가 제거되어 기기 랙(18)을 열 내의 위치에 안전하게 정착시킬 수 있다. 기기 랙(18)에 사용되는 캐스터들(40)과 레벨링 피트(42)의 예가 미국 특허 출원 제10/990,927호에 상세하게 개시되어 있다.

제자리에 놓여지면, 전자 장비는 기기 랙(18) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 장비는 기기 랙(18)의 내부에 고정된 선반 위에 놓여질 수 있다. 도 1b에는 도시되지 아니하였으나, 전기적 데이터 전달을 위한 케이블이 기기 랙(18)의 상면이나 기기 랙의 상면(32)에 형성된 개구부를 구비하는 커버(또는 미국 등록 특허 제6,967,283호에 개시된 최상부) 또는 기기 랙의 개구된 상면을 통과하도록 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 케이블은 랙의 최상부를 따라 현을 친 형태로 제공되거나 전술한 케이블 분배 트로프에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 케이블은 플랫폼(raised floor) 내에 배치되고 기기 랙(18)의 바닥을 관통하여 전자 장비와 연결될 수 있다. 전술한 구성들에서 전력선과 통신선은 기기 랙(18)에 제공된다.

전술한 바와 같이, 도 1을 참조하면 데이터 센터(10)는 일반적으로 기기 랙의 열의 형태로 구성되되, 냉기 통로(C)로부터 랙으로 냉기를 흡입하고 랙으로부터 열기 통로(H)에 온기 또는 열기를 배출하도록 배열될 수 있다. 단지 설명을 위한 도시를 위하여 도 1에서 기기 랙(18)은 기기 랙의 정면부(22)에 두 개의 열 즉, 도 1에서 앞 쪽에 배치된 열과 뒤 쪽에 배치된 열로 배치되어 있다. 그러나 전술한 바와 같이 일반적인 데이터 센터에는 멀티 열들의 기기 랙(18)이 포함되고, 열들이 기기 랙의 앞에 서로 접하도록 배치되어 냉기 통로를 정의하고, 기기 랙의 뒤에 서로 접하도록 배치되어 열기 통로를 정의할 수 있다.

데이터 센터(10) 내의 열축적과 열점들을 처리하기 위하여, 그리고 데이터 센터 내의 실내 온도 문제를 처리하기 위하여 일반적으로 모듈 방식의 냉각 시스템이 일 실시예로 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템은 데이터 센터(10) 내에 배치된 복수의 냉각 랙(각각을 50으로 도시)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 데이터 센터(10)에 제공된 기기 랙(18) 2개마다 냉각 랙(50)이 배치되도록 배열될 수 있다. 그러나 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 개시로부터 데이터 센터의 환경적 조건에 의존하여 데이터 센터(10) 내에 더 많은 또는 더 적은 냉각 랙들(50)이 배치되도록 배열될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 나아가 어떤 실시예들에서, 냉각 랙을 집중시키고 위치를 배열하는 것을 데이터 센터 내의 가장 고온의 랙의 위치에 근거하여 조정하거나 데이터 센터 정보 관리 시스템에 의해서 얻어지고 분석된 정보에 근거하여 조정할 수 있다.

데이터 센터(10)은 바람직하게는 냉각제 매질 흡입구(52) 및 냉각제 매질 배출구(54)를 포함하여 냉각 유닛과 같은 적절한 공급원으로부터 냉각제 매질(예를 들어, 물, 글리콜 수용액 또는 R134A, R410A 냉각제와 같은 액상 냉각제)을 전달하거나 되돌려받을 수 있다. 이에 대해서는 보다 상세히 후술한다. 구체적으로 냉각제 매질 흡입구(52)는 냉각된 냉각제를 데이터 센터(10)에 전달하고, 냉각제 매질 배출구(54)는 가열된 냉각제를 데이터 센터(10)로부터 배출할 수 있다. 흡입구(52)와 배출구(54)는 다기관(manifold) 또는 분배 박스(일반적으로 56으로 도시)와 유체를 전달한다. 도 1b를 참조하면, 분배 박스(56)는 데이터 센터(10)에 배치된 인클로저(58)을 포함한다. 냉각제 매질 흡입구(52)와 배출구(54) 및 분배 박스(56)를에 대한 보다 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술된다. 도시한 바와 같이, 인클로저(58)는 기기 랙(18)과 유사하게 구성될 수 있다. 분배 박스(56)는 냉각된 냉각제를 각 냉각 랙(50)에 전달하고, 가열된 냉각제를 각 냉각 랙(50)으로부터 받도록 설계될 수 있다. 특정한 예에서, 분배 박스(56)는 데이터 센터(10) 내에 적절하게 배치될 수 있고, 다른 실시예에서, 데이터 센터의 외부에 배치될 수 있다. 그 배치를 용이하게 할 수 있도록, 분배 박스(56)의 인클로저(58)은 기기 랙(18)의 캐스터들(40) 및 레벨링 피트(40)와 유사한 캐스터들(60)과 레벨링 피트(62)를 포함할 수 있다. 도 1은 데이터 센터(10)의 냉각 랙들(50)과 기기 랙(18)에 인접하게 배치된 분배 박스(56)를 예시하고 있다.

어떤 실시예에서 분배 박스는 데이터 센터(10) 내에 고정될 수 있다. 예를 들어, 분배 박스는 벽(14) 또는 데이터 센터(10)의 내부 또는 외부의 다른 표면(예를 들어, 천장(16))에 부착될 수 있다. 이동 가능한 분배 박스(56)를 사용하면 본 발명의 냉각 시스템이 냉각 조건의 변화에 따라 요구되는 공간뿐만 아니라 다양한 형상과 크기를 가지는 공간들을 수용하도록 할 수 있다. 또한, 하나 이상의 분배 박스(56)가 많은 수의 냉각 랙을 수용하기 위한 큰 데이터실들 또는 예를 들어, 환경적으로 과다한 냉각을 요하는 큰 데이터실들에 제공될 수 있다.

분배 박스(56)는 복수의 가용성 배관(flexible tubes or tubing, 각각을 64로 도시)에 각 냉각 랙(50)에 제공된 두 개의 가용성 배관(64)들을 매개로 연결될 수 있다. 가용성 배관(64)은 구부러지거나 데이터 센터실(10)의 구조에 정합되도록 변형할 수 있다. 일반적으로, 가용성 배관(64)은 충분히 플렉서블하여서 데이터 센터(10)의 벽들(14)과 천장(16)에 정합될 수 있다. 도시한 바와 같이, 적절한 커플링들(각각을 66으로 도시)이 가용성 배관(64)의 끝단을 분배 박스(56)와 그것의 각 냉각 랙(50)에 연결한다. 각 가용성 배관(64)은 잘 알려진 방법으로 커플링(66)으로 적소에 가용성 튜브의 종착단을 고정하면서, 각 튜브를 분배 박스(56)와 냉각 랙(50)에 연결하는 크림프(crimped) 종착단을 구비할 수 있다. 일 실시예에서, 커플링들은 미네소타, 애플 밸리의 와이어스보(Wirsbo) 사에서 판매되는 타입일 수 있다. 커넥터들과 커플링들은 NPT 1 인치 커넥터를 이용하여 분배 박스(56)에 연결되고, 크러쉬(crush) 또는 크림프(crimp) 연결을 이용하여 가용성 배관(64)에 연결된다. 이 연결을 위해서는 특별한 도구를 필요로 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 가용성 배관(64)은 데이터 센터실의 레이아웃 설계에 근거하여 특정한 길이로 가절단(pre-cut)될 수 있다. 이와 달리, 가용성 배관(64)은 현장에서 특정한 길이로 절단될 수도 있다. 90° 클램프(70) 및 45° 클램프(72)와 같은 클램프(clamp)와 지지 부재들(68)은 가용성 배관(64)을 고정하도록 제공될 수 있다. 도시한 바와 같이, 지지 부재(68)는 가용성 배관을 천장 및 90° 클램프(70)와 45° 클램프(72, 도 13 참조)로부터 지지하며, 가용성 배관(64)을 데이터 센터(10)의 벽이나 다른 적절한 구조에 연결할 수 있다 지지 부재들(68)은 각 냉각 랙(50)의 흡입 및 배기 가용성 배관(64)을 서로 연결하여 균일하고 정돈된 모양을 가지도록 설계될 수 있다. 지지 부재들(68)은 또한, 천장을 따라 가용성 배관(64)의 가용성 배관(64)의 크고 일직선인 부분들에 적용될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 분배 박스(56)는 열 교환기(74) 또는 본 발명이 속한 기술 분야에 알려진 다른 냉각 유닛과 유체를 교환할 수 있다. 일 실시예에서, 열 교환기(74)는 데이터 센터(10)의 외부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 라인(76, 도 1에서의 배출구(54)에 대응)이 도 1에 도시된 냉각제 매질 배출구(54)와 유체를 교환하도록 제공되어, 가열된 유체를 펌프(78)에 전달하고 이어서 열 교환기(74)에 가열된 유체를 전달할 수 있다. 밸브(80)는 라인(76)과 펌프(78) 사이에 배치될 수 있다. 가열된 냉각제는 열 교환기(74)에서 냉각되고 냉각된 냉각제는 펌프(78)를 경유하여 라인(82, 도 1에서의 흡입구(52)에 대응)을 통해 다른 밸브(84)를 거쳐 분배 박스(56)로 되돌려진다. 밸브들(80, 84)는 라인들(76, 82)에 제공되어 분배 박스(56)와 열 교환기(74) 사이의 유체 흐름을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 열 교환기(74)는 냉각 시스템에 제공된 냉각제와 열접촉하여 냉각수(약 45 °F)를 제공할 수 있다.

분배 박스(56)는 소정 개수의 냉각 랙들(50)에 냉각제를 제공하고, 소정 개수의 냉각 랙들(50)로부터 냉각제를 받을 수 있다. 도 2는 예를 들어, 분배 박스(56)가 12개의 냉각 랙들(50)에 냉각제를 분배하는 것을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 유체 교환 시스템은 분배 박스(56)에 제공된 각 개별 흡입구와 배출구가 그들의 각 냉각 랙(50)과 연결되도록 제공될 수 있다. 분배 박스(56)는 조절 밸브(86)를 포함하여 특정한 냉각 랙(50)에 전달되는 냉각된 냉각제의 양을 조절하고 모니터할 수 있다. 유사하게, 분배 박스(56)는 다른 조절 밸브(88)을 포함하여 냉각 랙(50)로부터의 가열된 냉각제의 양을 조절하고 모니터할 수 있다. 구체적으로, 각 냉각 랙과 조절 밸브들(86, 88)은 냉각 랙에/로부터의 냉각된 냉각제의 전달과 가열된 냉각제의 수취를 독립적으로 조절하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 전술한 바와 같은 기능을 수행하는 다수의 조절 밸브들을 구비함으로써 얻어질 수 있다.

도시한 바와 같이, 각 냉각 랙은 두 개의 가용성 배관(64)을 구비할 수 있는데, 하나는 냉각된 냉각제를 그것의 각 냉각 랙에 전달하고, 다른 하나는 가열된 냉각제를 그것의 각 냉각 랙으로부터 배출한다. 일 실시예에서, 냉각 시스템의 유체 교환 시스템은 전술한 바와 같이 기결정된 길이로 제공될 수 있는 가용성 배관(64)을 포함한다. 가용성 배관은 적절한 폴리머로 제조된 타입이거나 다른 어떤 유사한 플렉서블 재료로 제조된 타입일 수 있다. 일 실시예에서, 가용성 배관은 미네소타, 애플 밸리의 아이어스보사에서 부품 번호(part no.) D1251000로 구매할 수 있다. 어떤 실시예에서, 가용성 배관은 지름이 약 1 인치일 수 있고, 폴리에틸렌(polyethylene) 내층, 알루미늄 중심층, 및 폴리에틸렌 외층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 절연층이 가용성 배관(64) 위에 제공될 수 있다. 절연층은 1/2 인치 두께를 가지는 EPDM 폼(foam)과 같이 적절한 물질로 제조되어 가용성 배관을 절연하고 보호할 수 있다. 일 실시예에서, 가용성 배관은 절연층의 둘레에 삽입될 수 있다.

조절부(90)가 구비되어 냉각 시스템의 동작을 조절할 수 있는데, 특히, 어떤 실시예에서, 냉각 랙 및/또는 분배 박스(56)의 동작을 조절할 수 있다. 분배 박스(56)에 관하여, 조절부는 그것의 동작을 제어하도록 구성되거나 또는 구성되지 않을 수 있다. 조절부와 통신하지 않는 경우, 분배 박스는 냉각 랙의 제어 하에서 동작한다. 일 실시예에서, 조절부(90)은 냉각 시스템의 전용 유닛일 수 있다. 다른 실시예에서, 조절부(90)는 일체화된 데이터 센터 제어 및 모니터링 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 각 냉각 랙(50)은 다른 냉각 랙의 조절부(90a)와 통신하는 냉각 랙에 제공된 조절부(90a)에 의해 독립적으로 동작할 수 있다. 이 특정한 실시예(예를 들어, 각 냉각 랙이 조절부 90a에 의해 독립적으로 동작하도록 구성된 실시예)에서, 각 제어 유닛(90a)은 필립스 16-비트 마이크로 프로세서로 구현될 수 있다. 특정한 구성에도 불구하고, 조절부는 데이터 센터(10) 내의 냉각 랙들(50)의 독립적인 동작을 제어하도록 설계될 수 있다. 이렇게, "조절부" 또는 "제어 유닛"은 조절부(90) 및/또는 제어 유닛(90a)을 지칭할 수 있다.

예를 들어, 조절부는 데이터 센터 내에 설치된 특정한 냉각 랙의 결함이나 무능을 확인하고, 냉각 랙들 또는 결함이 생긴 냉각 랙 근처의 냉각 랙들의 냉각 용량을 늘리도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나의 냉각 랙은 주유닛 또는 메인 유닛으로서 동작하고, 다른 냉각 랙들은 메인 유닛의 제어 하에서 동작하는 보조 유닛으로서 동작할 수 있다. 이 실시예에서, 메인 냉각 랙은 데이터 센터 작업자에 의해 조작되어 냉각 시스템 전체를 조절할 수 있다. 예를 들어, 조절부는 기기 랙으로부터 정보를 수집하고 각 기기 랙에 의해 소비되는 전력량을 결정하도록 구성될 수 있다. 이에 의하면, 조절부는 기기 랙에 의해서 소비되는 에너지에 근거하여 냉각 시스템 내의 특정한 냉각 랙의 냉각 용량을 증가시키도록 구성될 수 있다.

도 1 및 도 1c를 참조하면, 각 냉각 랙(50)은 기기 랙(18)의 하우징(20)과 유사하게 구성된 하우징(92)을 포함할 수 있다. 기기 랙(18)과 분배 박스(56)처럼, 하우징(92)은 수직 및 수평 지지 부재들로 구성된 프레임에 의해서 정의되는 전면부(94), 후면부(96), 두 측면부(98, 100), 바닥부(102) 및 상면부(104)를 가지는 사각 구조이다. 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 냉각 랙(50)은 냉각 장비를 수용하고, 운반 및 보관을 위하여 수작업 공구만으로 편리하게 철거 또는 분해할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 것처럼, 일 실시예에서, 냉각 랙(50)의 하우징(92)의 폭은 기기 랙(18) 폭의 약 절반일 수 있다. 전술한 바와 같이, 일반적인 19 인치 랙은 약 24 인치의 폭을 가진다. 따라서 냉각 랙(50)의 하우징(92)의 폭은 약 12 인치일 수 있다. 이 크기는 작업자가 데이터 센터(10)를 구성하는데 있어서, 수개의 열들 사이에 일정한 간격을 유지하면서 냉각 랙(50) 또는 다수의 냉각 랙들(50)을 기기 랙(18) 사이에 배치할 수 있도록 한다. 더 좁은 폭은 물론 적은 공간을 필요로 하고, 모듈화되고 이동 가능한 냉각 랙과 커플링되어, 쉽게 스케일될 수 있는 방법으로 냉각 랙을 편리하게 두 기기 랙 사이에 배치할 수 있도록 한다.

도 1c를 참조하면, 냉각 랙(50)의 하우징(92)의 전면부(94)는 프레임에 적절하게 고정된 정면 패널(106)을 포함한다. 정면 패널(106)은 데이터 센터(10) 작업자가 냉각 랙(50) 내부에 접근할 수 있도록 한다. 냉각 랙(50)은 하우징(92)의 프레임에 부착되고 냉각 랙의 측면부들(98,100)을 덮는 측면 패널들(100)을 포함할 수 있다. 그런데, 냉각 랙(50)이 일반적으로 두 기기 랙 (18) 사이에 배치되므로, 측면 패널들(108)은 불필요할 수도 있다. 유사하게, 하우징(90)은 냉각 랙(50)의 후면부(96)를 덮는 후면 패널(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 정면 패널(106), 측면 패널들(108), 및 후면 패널은 예를 들어 스크류 체결기(screw fasteners)를 사용하여 냉각 랙(50)의 프레임에 적절하게 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 나비 날개 모양의 수나사(thumb screws) 또는 1.4 회전 체결기(quarter-turn fasteners)와 같은 수작업이 가능한 체결기를 사용하여 프레임에 패널들을 부착할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 랙(50)의 하우징(92)은 냉각 랙의 내부에 공간을 형성하여, 냉각 시스템의 구성 요소들이 냉각 랙 내에 수납될 수 있다. 어떤 실시예에서, 정면 패널(106)은 냉각 랙(50)의 하우징(92)의 프레임에 힌지 방식으로 부착된 도어일 수 있다. 냉각 시스템의 구성 요소와 구조에 대해서는 냉각 시스템을 설명하면서 보다 상세하게 설명한다.

냉각 랙(50)은 모듈 방식으로 구성되고, 예를 들어, 두 기기 랙(18) 사이의 데이터 센터(10)의 열 내에 굴려 들어가거나 굴려 나오도록 구성될 수 있다. 캐스터들(110)은 냉각 랙(50)의 하우징(92)의 바닥부에 고정되어 냉각 랙을 데이터 센터(10)의 바닥을 따라 구르도록 할 수 있다. 일단 배치되면, 레벨링 피트(112)를 배치하여 냉각 랙을 열 내의 위치에 안전하게 정착시킬 수 있다. 기기 랙(18), 분배 박스(56), 캐스터들(110), 및 레벨링 피트(112)와 그것들의 냉각 랙의 하우징(92)에의 부착에 대해서는 미국 특허 출원 제10/990,927 호에 상세하게 개시되어 있다. 다른 실시예에서, 냉각 랙의 하우징은 아이 볼드(eye-bolt)로 형성되어 크레인이나 다른 리프팅(lifting) 장치를 사용하여 데이터 센터 내에 냉각 랙을 올리거나 둘 수 있다.

일 실시예에서, 장비와 냉각 랙(18, 50)의 정면부(22, 92)는 냉기 통로에 인접하고, 랙의 후면부(24, 96)는 열기 통로와 인접하도록 배열된다. 냉각 랙(50)이 모듈 방식이고 이동 가능하기에 공기 조화를 필요로 하는, 예를 들어 열기 통로에 인접한 데이터 센터(10) 내의 위치를 냉각하는 데에 특별히 효과적일 수 있다. 이러한 구성으로 인하여 냉각 랙(18)을 데이터 센터(10) 냉각 및 공기 조화를 위하여 데이터 센터 작업자가 냉각 랙들(50)을 필요한 만큼 추가 및 제거할 수 있는 빌딩 블록으로서 사용할 수 있다. 따라서, 냉각 랙(50)은 종래의 냉각 시스템 및 방법보다 훨씬 높은 레벨의 확장성을 제공할 수 있다. 또한, 동작 가능한 냉각 랙이 결함을 가진 냉각 랙을 빠르고 쉽게 대체할 수 있다.

도시한 바와 같이, 냉각 랙(50)의 하우징(92)의 전면부는 다수의 변속가능한 팬들(예를 들어, 8개, 각각을 114로 도시)은 화살표(A)로 도시한 것처럼 냉각 랙의 후면부(96)로부터 냉각 랙(50)의 전면부(94)로 필터링된 공기를 흡수하도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 팬들(114)는 단지 네 개의 스크류를 제거하고 냉각 랙(50)의 하우징(92) 안에 형성된 수용체(미도시)로부터 팬을 슬라이딩하여 팬을 제거할 수 있도록 냉각 랙 내(50)의 하우징(92)에 조립되고 배선될 수 있다. 각 팬(114)에 공급되는 전력은 블라인드메이트(blindmate) 커넥터와 같은 적절한 커넥터를 사용하여 단속(斷續)될 수 있다. 팬들(114)는 수용체 및 블라인드메이트 커넥터로부터의 그들의 용이한 제거뿐만 아니라 그들의 저전압 요구에 기초하여 핫 스왑이 가능하도록(hot swappable) 배열될 수 있다. 또한, 조절부(90)는 각 팬(114)의 동작을 모니터할 수 있도록 구성되어 팬의 소비 전력의 변화에 근거하여 팬의 결함을 예측할 수 있다.

냉각 랙 내(50)의 하우징(92)은 열 교환기(116)를 더 포함할 수 있다. 열 교환기(116)는 핀들(fins)을 가지는 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있고, 냉각 랙(50) 내 모서리에 배치될 수 있다. 구체적으로, 보다 많은 부피의 열기를 수용하도록 열 교환기의 접촉면을 넓히는 열교환기(116)를 하우징(92)의 전면부(94) 및 후면부(96)와 평행한 이론적인 수직면에 대하여 약간 틀어서 배치하여, 열교환기(116)는 냉각 랙(50)의 하우징(92)을 관통하는 공기 흐름 방향(화살표(A)에 평행한 방향)에 대하여 일반적으로 수직하게 배치될 수 있다. 이러한 배열로 인하여 냉각 랙(50)의 후면부를 통하여 흡수되고 열교환기(116)를 통해 전달되는 열기의 온도를 줄일 수 있다. 전술한 바와 같이, 냉각 랙(50)은 냉각 랙의 후면부가 열기 통로에 인접하도록 배치될 수 있다. 따라서, 냉각 랙의 후면부에 의해 흡수된 공기는 데이터 센터(10) 내의 주변 공기보다 상대적으로 온도가 높다. 팬들(114)은 열 교환기(116)로부터의 냉기를 팬들로부터 냉각 랙(50)의 전면부(94)로 날린다. 일 실시예에서, 냉각 랙은 3O kW의 냉각까지 제공할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각된 냉각제는 라인(118)에 의해서 열 교환기(116)에 제공되고, 가열된 냉각제는 라인(120)에 의해 열 교환기(116)로부터 배출된다. 도시한 바와 같이, 라인들(118, 120)은 하우징(92)의 상면부 근처에 위치한 커플링(66)에 의해 가용성 배관(64)에 연결된다. 가용성 배관(64)은 분배 박스(56)를 설명하면서 전술한 방법으로 커플링(66)에 의해 연결된다. 냉각 랙(50)으로 유입되는 냉각된 냉각제는 투 웨이 밸브(two-way valve, 124) 및 유량계(126)를 거쳐 흐르는데, 투 웨이 밸브(124) 및 유량계(126)는 냉각된 냉각제를 냉각 랙(50)에 전달하는 양을 조절할 수 있도록 한다. 본 명세서에서 때때로 투 웨이 밸브(124) 및 유량계(126)를 함께 제어 밸브로 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 조절부와 네트워크 관리 시스템의 구성에 따라서, 유량계(126)는 실시 가능하게 조절부(90)에 커플링되어 가용성 배관(64)을 통과하는 냉각제의 흐름을 측정할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서 냉각 랙은 냉각제의 조절부(90)로의 유량을 제공하도록 유량계(126)를 이용할 수 있다.

일 실시예에서, 유량계(126)는 조절부에 의해 얻어진 정보에 근거하여 냉각 랙(50)의 동작 용량을 조절부(90a)가 계산할 수 있도록 할 수 있다. 유량계(126)를 거치면, 냉각된 냉각제는 열교환기(116)의 탑 코일(116A) 및 바텀 코일(116B)에 흐른다. 냉각된 냉각제는 열교환기(116)를 거쳐 팬들(114)에 의해 흡수된 열기에 의해 가열된다. 냉각 랙의 순환 용량에 대해서는 도 5를 참조하여 시스템을 설명하는 부분에서 후술한다.

가열되면, 냉각제는 열교환기(116)로부터 라인(120)을 경유하여 쓰리 웨이 혼합 밸브(128)에 되먹임(return feed)으로 전달될 수 있다. 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 냉각된 냉각제의 일부는 라인(118)으로부터 투 웨이, 1/4 회전, 바이패스, 차단 볼 밸브(130)에 의해 쓰리 웨이 혼합 밸브(128)에 전달될 수 있다. 도시한 바와 같이, 차단 볼 밸브(130)는 쓰리 웨이 혼합 밸브(128)의 바이 패스 레그(leg, 132)에 부착되고, 차단 볼 밸브(130)를 차단하면, 쓰리 웨이 혼합 밸브(128)가 투 웨이 제어가 요구되는 애플리케이션에서 투 웨이 제어를 제공하도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 랙(50)에 유입된 냉각된 냉각제는 약 45 °F이다. 냉각 랙(50)으로부터 유출되는 가열된 냉각제는 약 55 °F이다.

쓰리 웨이 혼합 밸브(128)가 투 웨이 밸브로 전환 가능하도록 구성함으로써, 부하 균형 문제에 대한 위험 없이 냉각 랙(50)을 분배 박스(56)로부터 어떤 거리에도 떨어져 배치할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 랙이 분배 박스로부터 약 10 피트 떨어져 배치되고, 제2 냉각 랙이 분배 박스로부터 약 120 피트 떨어져 배치되며, 제2 냉각 랙에 전달되는 냉각제보다 제1 냉각 랙에 전달되는 냉각제의 압력 저하가 작으므로, 제1 냉각 랙이 분배 박스에 의해 분배된 냉각제의 많은 양을 받을 수 있다. 쓰리 웨이 밸브가 3방향 모드일 때, 제1 냉각 랙이 필요로 하는 냉각제를 메인 써킷을 통해 보내고 남은 냉각제는 바이패스 써킷으로 유입된다. 제1 냉각 랙이 냉각제의 대부분을 바이패스하는 반면, 제2 냉각 랙은 필요로 하는 냉각제의 단지 약 80% 만을 취할 수 있다. 쓰리 웨이 밸브를 2방향 모드로 전환하면, 제1 냉각 랙은 필요로 하는 냉각제를 단지 흡수하고, 그 결과 남은 냉각제가 제2 유닛 또는 다른 떨어진 유닛들에 유입되는 것을 보장된다.

도시된 바와 같이, 응축 팬(134)은 냉각 랙(50)의 바닥에 제공되어, 열 교환기(116)의 탑 코일과 바텀 코일(116A, 116B)으로부터의 응축물을 잡아낼 수 있다. 펌프(136)는 팬(134)으로부터의 응축물을 펌핑할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 냉각 랙(50)은 응축 팬(134) 내에 한 쌍의 플로트 스위치(float switch)를 사용하여 응축물 생성 속도를 정할 수 있다. 루우어 스위치의 활성화로부터 어퍼 스위치로의 부피 변화가 일정하다고 가정하고, 이 두 사건 사이의 시간 변수를 사용한다면, 응축물 생성 속도가 결정될 수 있다. 냉각 용량은 공기 내의 온도 변화(현열 능력; sensible capacity), 및 공기 내의 습도 변화(잠열 능력; latent capacity)라는 두 요소에 근거한다. 응축물은 공기로부터 제거된 수증기의 양을 의미하므로, 응축물 생성 속도를 알면 유닛의 잠열 능력을 결정할 수 있다. 부가적으로, 플로트 스위치는 펌프(136)의 제어를 용이하게 하고, 어퍼 레벨 스위치는 응축물 펌핑 동작을 개시하고, 로우러 레벨 스위치는 응축물 펌핑 동작을 종료할 수 있다. 일 실시예에서, 응축물 펌프(136)를 제외하면, 냉각 랙(50) 전체는 현재의 구성 요소들을 직접 이용한다.

냉각 랙의 하우징이 기기 랙 폭의 1/2인치인 것으로 도시되어 있지만, 냉각 랙의 크기는 어떤 특정한 구성이 되도록 조절될 수 있다. 산업 표준 폭의 절반을 가진 냉각 랙은 냉각 랙의 확장성을 향상시킨다. 그러나 예를 들어, 하우징이 기기 랙의 하우징과 동일한 폭을 가지도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 냉각 랙은 냉각 랙의 냉각 용량을 향상시키는 냉각 시스템 구성과 구성될 수 있다. 이런 구성은 데이터 센터 내의 열점들용으로 바람직하다.

도 5를 참조하면, 조절부(90, 조절부 유닛(90a) 포함)는 조절부에 의해 획득된 환경 파라미터들에 기초하여 냉각 시스템의 작동을 제어하는데 적용된다. 일 실시예에서, 조절부(90)는 단지 콘트롤러 영역 네트웍(controller area network: CAN) 버스(bus)를 통하여 서로 통신하는 냉각 랙에 제공되는 조절부 유닛(90a)으로 구체화될 수 있다. 다른 실시예에서, 마스터 조절부는 조절부 유닛(90a)의 동작을 조절하도록 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 냉각 랙(50)은 조절부(90a)와 조작 가능하도록 연결된 디스플레이 어셈블리(138)가 제공된다. 디스플레이 어셈블리(138)는 데이터실의 환경적 조건, 예를 들면, 냉각 랙의 데이터 센터의 온도 및 습도, 냉각 랙을 출입하는 공기의 온도, 냉각 랙을 출입하는 냉각제의 온도, 냉각 랙으로 유입되는 냉각제의 유량, 및 냉각 랙의 냉각 용량 등을 디스플레이하는데 적용된다. 다만, 이에 한정되지는 않는다. 적절한 모니터 및/또는 게이지가 그러한 정보를 얻기 위해 제공될 수 있다. 다른 대안으로, 또는 상술한 실시예에 부가하여, 환경적 조건들은 통합 데이터 센터 조절 및 모니터링 시스템을 제공하는 유닛에 디스플레이 될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 센터의 온도와 같은 환경적 조건의 변화는 각 냉각 랙(50)으로 유입되고 유출되는 냉각제의 온도를 포함하는 입력들의 변화를 유발한다. 조절부 유닛(90a: 및/또는 조절부(90))로 제공되는 추가 입력은 냉각제(물 등과 같은)의 잘 알려진 값뿐만 아니라 유량계(126)를 통하여 냉각 랙으로 입력되는 냉각제의 유량을 포함한다. 냉각제의 온도와 유량(flow rate)에 근거하여 총 열전달이 결정될 수 있다. 총 열전달은 유량에 냉각제 밀도를 곱하며, 냉각제의 비열을 곱하고, 냉각체의 유출 온도와 유입 온도의 차이를 곱하여 계산될 수 있다. 이러한 열전달 계산은 유량계(126)를 통하여 냉각 랙(50)으로 전달되는 냉각제의 양을 계산하기 위하여 조절부 (90a)에 의해 이루어진다. 조절부(90a)는 실시간으로 각 냉각 랙(50)의 부하 용량(load capacity)을 계산하는 사용자 입력을 허용하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 계산된 값은 상기 냉각 시스템의 예비 냉각 용량을 평가하는 최대 가능 냉각 용량(maximum possible cooling capacity)과 비교될 수 있다.

예를 들면, 냉각 랙(50)의 전체 냉각 용량 총량(total gross cooling capacity)은 다음 수학식에 의해 결정될 수 있다.

전체 냉각 용량 총량 = 상수 × 유량 × (T_out - T_in)

수학식 1에서의 유량(flow rate)은 분당 갤런(gallons per minute: GPM)이며, 상수는 501로 확인된다. 이러한 결과에 근거하여, 시간당 BTU의 순 냉각 용량 총량(total net cooling capacity)은 다음 수학식에 의하여 결정된다.

순 냉각 용량 총량 = 전체 냉각 용량 총량 - 송풍열(fan heat)

수학식 2는 또한 감지할 수 있는 냉각 용량 및 잠재된 냉각 용량을 합하여 계산될 수도 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 어셈블리(138)는 예를 들어, 데이터 센터의 온도 및 습도, 각 냉각 랙에 유출입 공기의 온도, 각 냉각 랙에 유출입하는 냉각제의 온도 및 상기 냉각 랙에 들어가는 냉각체의 유량 등과 같은 환경적 조건을 디스플레이하기 위한 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)를 포함하는 디스플레이 유닛(140)을 포함한다. 작업자가 냉각 시스템의 작동을 잘 조절할 수 있도록 복수의 콘트롤 버튼과 상태 표시기가 디스플레이 유닛(140)에 추가적으로 제공된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 어셈블리(138)는 냉각 랙의 전면 패널(front panel:106)에 형성된 개구부 내부에 실링 개스켓(142)과 마운팅 브라켓(144)에 의하여 고정될 수 있다(secure). 디스플레이 어셈블리(138)을 전면 패널(106)의 개구부 내에 공정되기 위하여 나사 결합 장치(미도시)가 제공될 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 전술한 바와 같이, 각각 일반적으로 일컬어지는 많은 수의 지지 부재는 천장으로부터 가요성 배관(64)을 보호하기 위해 제공될 수 있다. 소정의 실시예에서, 가요성 배관(64)은 분배 박스(56)를 지나 데이터 센터의 천장(16)에 직접 연결된다. 천장(16)에서 한 번, 가요성 배관(64)은 각 냉각 랙(50)을 향하여 천장을 따라 일반적인 수평 방향으로 방향을 바꾼다. 냉각 랙(50) 위에서 한 번, 가요성 배관(64)은 냉각 랙(50)과 천장 사이에서 가요성 배관(64)이 매달린 냉각 랙(50)을 향하여 떨어진다. 본 발명에 따른 지지 부재(68)과 클램프(70, 72)는 가요성 배관(64)을 지지 및 가이드하고, 배관의 굴절부를 곧게하도록 설계된다.

도 8에 잘 도시된 바와 같이, 지지 부재(68)는 가요성 배관(64)을 매달도록 설계된다. 지지 부재(68)는 가요성 배관의 상대적으로 길고 곧은 부분에서 가요성 배관(64)을 고정하기 위하여 활용될 수 있다. 일 실시예에서, 지지 부재(68) 및 클램프(70, 72)는 고분자 물질로부터 성형될 수 있고, 가요성 배관(64)(제공될 경우, 절연층 포함) 둘레를 고정하기 위하여 두 부분으로 형성된다. 다른 실시예에서, 지지 부재(68) 및 클램프(70, 72)는 임의의 적합한 금속 또는 합금으로 제작될 수 있다.

도 8은 천장 또는 또 다른 지지 구조, 예를 들면 I 빔(I-beam: 180) 또는 어떤 다른 구조로부터 각 냉각 랙(50)을 향하여 가요성 배관(64)을 매달(hang)거나, 떠(suspend)있게 하는 것을 일차적으로 수행하는 지지 부재(68)를 도시한다. 도시 된 바와 같이, 지지 부재(68)는 서로 인접하여 냉각 랙(50)에 제공되는 두 가요성 배관(64)을 고정하도록 설계되고, 가요성 배관(64)은 가요성 배관(64)과 냉각 랙(50)을 연결하도록 제공되는 커플링(66)을 따라 정렬된다. 지지 부재(68) 및 클램프(70, 72)의 구조에 따른 하나의 이점은 도구의 필요없이 조립될 수 있다는 점이다.

도 9를 참조하면, 지지 부재(68)는 두 가요성 배관(도 8의 64)을 고정하도록 배열된 두 부분(68a, 68b)을 포함한다. 각 부분(68a, 68b)은 나란히 배치된 가요성 배관(64)(제공된다면, 절연층 포함)의 두 라인을 덮도록 꼭맞게 형성된 벽부(182)를 포함한다. 플랜지(184, 186)는 벽부(182)의 맞은편의 끝단에 제공된다. 도시된 바와 같이, 플랜지(186)는 다른 플랜지에 형성된 수용체(190)에 수용되는 보스(boss; 188)를 포함한다. 가요성 배관 위로 지지 부재의 부분을 고정(clamp)할 때, 보스(188)는 가요성 배관(64)을 고정하는 위치에 지지 부재(68)를 유지하기 위하여 수용체(190) 내에 수용되는 배열을 가진다. 상기 부분(68a, 68b)의 벽부(182)는 가요성 배관이 부분 내에 편안히 맞는 크기로 형성되며, 이에 따라 가요성 배관 및/또는 절연층(제공될 경우)의 주름이나 변형을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 배관(64)이 위치되면, 지퍼 끈(zip tie: 192)이 가요성 배관을 둘러싸는 부분을 고정하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 나사 체결기(194)가 도 9에 도시된 방식으로 사용될 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 지지 부재(68)는 두개 이상의 가요성 관(도시하지 않음)을 서로 고정하기 위하여 적층 관계로 배열될 수 있다. 각 지지 부재(68)의 부분(68a, 68b)은 다른 지지 부재를 해체 가능하게 고정되도록 적용된 인터커넥터(196, 198)가 형성되는 배열이 된다. 각 부분(68a, 68b)은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 부분의 벽부(182)에 제공되는 두 인터커넥터(196, 198)를 포함한다. 지지 부재(68)를 또 다른 지지 부재에 부착하기 위하여 한 부분(68b)의 인터커넥터(196)가 다른 부분(68a)의 교합 인터커넥터(mating interconnector: 198)에 해체 가능하게 삽입되도록 하는 배열을 이룬다. 일 실시예에서, 인터커넥터(196, 198)는 더브테일(dovetail) 걸쇠(attachment)와 더브테일 수용체(receptacle) 중의 하나의 형태가 될 수 있다. 각 지지 부재(68)는 지지 로드(support rod; 200)에 결합되는 구성이 될 수 있고, 지지 로드(200)는 I-빔(180)과 같은 지지 구조에 적당히 결합된다. 지지 로드(200)는 또한 위에서 언급되고 도면에서 도시된 적층 배열로 구성될 때 지지 부재(68)들이 서로 다른 지지 부재에 대하여 미끄러지는 것을 방지한다.

다시 도 8을 참조하면, 지지 부재(68)들은 그들 각각의 냉각 랙에 대한 가요성 배관(64)을 지지하는 지지 로드(200)에 의해 지지된다. 지지 부재(68)들은 관통하는 길다란 로드(200)를 수용하도록 중앙 홀(202; 도 9)을 가진다. 한 쌍의 너트 체결기(204)는 지지 부지(68)들을 지지하는 길다란 로드(200)의 맨 아래에 제공된다. 도 8은 두 개의 지지부재(68)를 가지는 각 지지 로드(200)를 나타내지만, 지지 로드들은 데이터 센터의 요구 및/또는 각 지지 로드의 부하 조건에 따라 지지 부재들을 많게 또는 적게 결합할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상부 끝단에서 각 지지 로드는 I-빔(180) 또는 다른 구조에 의해 고정되도록 구성되는 클램핑 메커니 즘(clamping mechanism)을 가진다.

도 12 및 13은 데이터 센터 내에 가요성 배관(64)를 고정하기 위하여 각각 사용되는 클램프(70, 72)를 보여준다. 도 12는 상기 언급된 90˚ 클램프(70)를 보여준다. 클램프(68)과 함께, 상기 클램프(70)는 두개의 부분사이의 가요성 배관(64)를 고정시키기 위하여 서로 짝을 이루도록 디자인된 두개의 파트(70A, 70B)를 포함한다. 복수의 개구는 예를 들어, 벽에 클램프(70)를 고정시키도록 지퍼 끈 또는 나사 체결기에 제공되도록 한다. 한 쌍의 회전 체결기(146)는 벽(14) 또는 다른 적절한 구조에 클램프(70)를 부착하기 전에 두가지 파트(70A, 70B)를 서로 고정하도록 제공될 수 있다. 클램프(70)는 가요성 배관(64)를 대략 90˚ 방향만큼 변경할 때 사용된다. 유사하게, 클램프(72, 도 3 참조)는 가요성 배관(64)을 대략 45˚ 방향만큼 변경할 때 사용된다. 도 13에서 보는 바와 같이, 클램프(72)는 또한 두 개의 파트(72A, 72B)로 성형된다. 클램프가 가요성 배관(64)의 방향을 바꾸는 각도와 달리, 45˚ 클램프(72)는 90˚ 클램프(70) 구조는 동일하다. 당연히, 클램프는 가요성 배관(64)을 15˚, 30˚와 같이 임의의 각도만큼 방향을 변경하도록 디자인될 수 있다.

가요성 배관(64), 지지 부재(68) 및 클램프(70, 72)는 인접한 기기 랙(18)들 및 냉각 랙(50)들 사이에 제공되는 케이블 트로프(cable trough)에 의한 조합 상에서 사용될 수 있다. 구체적으로는, 케이블 트로프 브릿지는 냉각 랙(50)에 물리적 부착을 요구하지 않는 성형 메탈 구성요소(formed metal component)이다. 일 실시예에서는, 가요성 배관은 케이블 트로프 내에 배치될 수 있고, 클램프는 케이블 트 로프에 가요성 배관을 고정하기 위해 적요될 수 있다. 게다가, 전력 및 통신은 케이블 트로프 상에 배치될 수 있다. 케이블 트로프는 냉각 랙(50) 위의 브릿지로서 작용하며, 인접하는 두 기기 랙에 연결되어 냉각 랙(50)으로 하여금 열(row) 내 또는 열 밖으로 미끄러지도록 하여 데이터 센터(10)의 다른 위치로 옮기도록 한다.

다시 도 1 및 2를 참조하면, 동작에 있어서 필터링된 온기(warm air)는 각 냉각 랙(50)속으로 인도된다. 이 지점에서, 공기 온도는 측정된다. 다음, 온기는 공기로부터 열을 흡수하여 공기를 냉각시키는 열 교환기(116)를 관통하여 흐른다. 이 지점에서, 온도는 다시 측정된다. 팬(114)들은 냉각 랙(50)의 전면을 통하여 냉기(cooled air)를 펌핑한다. 팬(114)들은 개별적으로 냉각 랙을 통하여 공기 유동을 발생시키도록 제어될 수 있다. 뒤에서 논의될 전방 플레넘(plenum) 또는 후방 플레넘을 적용할 때, 후방 플레넘의 가압을 방지하기 위하여 냉각 랙(50)을 통한 압력 차가 측정된다. 동시에, 냉각제(예를 들어, 물)은 각 냉각 랙(50)으로 들어가며, 냉각제의 온도는 측정된다. 냉각제는 흐름을 감소시키는 투 웨이 밸브(two-way valve; 124)로 들어가며, 다른 경우에는 볼 밸브(130)를 닫도록 냉각제의 방향이 바꿔진다. 방향이 전환되지 않은 냉각제는 열 교환기를 관통하는 온기로부터 열을 흡수하는 열 교환기를 통하여 흐른다. 냉각제는 다음으로 쓰리 웨이 밸브(three-way valve; 128)로 들어가며, 냉각 랙(50)을 벗어나는 냉각제 유동을 측정하는 또 다른 유량계(미도시)를 통하여 진행한다. 이 지점에서, 냉각제의 온도는 획득된다. 공기, 냉각제 및 유량 데이터는 냉각 랙(50)의 성능 및 용량을 계산하기 위하여 사용된다.

이제 도 14 및 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 시스템(150)이 개시된다. 상기의 개시된 바와 같이, 각 기기 랙(18)은 엄청난 양의 열을 생성할 수 있다. 때때로, 특정 기기 랙(18)을 냉각시키는 데에 지정된 냉각 랙(50)을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 아래와 같이 냉각 시스템(150)이 하나의 냉각 랙을 냉각시키도록 디자인 된다.

냉각 시스템(150)은 각각 전방 플레넘(152) 및 후방 플레넘(154)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 플레넘(152, 154)들은 기기(18) 및 냉각 랙(50)의 전방(22, 94) 및 후방(24, 96) 각각에 부착되게 적용된다. 기기 랙의 전후방 도어 및 냉각 랙의 전후방 패널(또는 도어)을 제거 후에 기기 랙(18) 및 냉각 랙(50)이 나란히 배열된다. 각 플레넘(152, 154)은 각각 프레임(156, 158) 및 복수의 투명 인서트(insert, 160)를 포함한다. 각 인서트(160)는 프레임(156, 158)의 개별적인 개구내에 맞도록 크기가 조정된다. 전방 플레넘(152)은 기기 및 냉각 랙(18, 50)에 대한 전방 도어(162, 164)들을 포함하며, 전방 도어들은 기기 랙(18)의 전방 도어 및 냉각 랙(50)의 전방 패널의 구조에 있어 거의 동일하다. 유사하게, 후방 플레넘(154)은 후방 도어 또는 패널(166, 168)을 포함한다.

플레넘(152, 154)은 기기 랙의 후방으로부터 후방 플레넘(154)을 통하여 냉각 랙(50)의 후방으로 가열된 공기가 직접 흐르도록 기기 랙 및 냉각 랙 사이의 격리된 공간을 창설하여 기기 랙(18) 및 냉각 랙(50) 내의 공기를 포획한다. 가열된 공기는 요구되는 온도로 공기를 냉각시키는 열 교환기(116) 상으로 냉각 랙(50)의 팬(114)에 의해 흡입된다. 이러한 냉각된 공기는 전자 기기를 냉각시키는 기기 랙(18)내에 수용된 전자 기기를 통하여 흡입된다. 도 15에서 도시된 바와 같이, 플레넘(152, 154)의 프레임들(156, 158)은 인서트(insert, 160)들이 프레임에 의해 제공된 개구 내에 선택적으로 위치하도록 기기 랙(18) 및 냉각 랙(50) 사이에서 확장된다. 또한, 플레넘(152, 154)의 외부에 제공되는 인서트(160)들은 기기 랙(18) 및/또는 냉각 랙(50) 내의 데이터 센터(10)로부터 공기를 유도하기 위하여 선택적으로 제거될 수 있다. 게다가, 인서트 또는 다른 공기 흐름 기기들은 플레넘의 프레임들의 전방 및 후방 도어들에 포함될 수 있다.

따라서, 플레넘(152, 154)은 최대 냉각 가능성, 용량 및 효율을 제공하는 기기 랙 및 냉각 랙과 함께 작동하도록 고안된 모듈 시스템을 제공한다. 후방 플레넘(154)을 추가함에 의하여, 전자 기기에 의해 소모되는 공기가 냉각 랙을 통하여 지나도록 강제한다. 이러한 구성은 기기 랙에 의해 소모되는 온기가 기기 랙의 전면 방향으로 향하기 전에 냉각되는 것을 보장한다. 또한, 전방 플레넘(152)을 추가함에 의하여, 공기는 보다 많이 포함되고, 기기 랙 및 냉각 랙에 의한 소음은 감소된다. 추가적으로, 전방 및 후방 플레넘을 적용할 때 기기 랙 및 냉각 랙 내의 공기 흐름은 플레넘, 기기 랙 또는 냉각 랙 중 하나의 가압 또는 감압을 방지하기 위하여 균형되게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 데이터 센터(10)에 대한 냉각 시스템을 디자인 하는 사람이 개별적인 구성요소를 선택할 수 있도록 모듈화되며 크기 조정이 가능하다(scalable). 구체적으로는, 데이터 센터(10) 내에 배치된 전자 기기 및 상기 기기에 요구되는 최상의 동작 조건에 대하여 사용자는 특정한 데이터 센터에 최적화되며 맞춰지는 냉각 시스템을 디자인할 것이다. 사용자는 상기 냉각 시스템에 대한 구성요소(componet)를 선택하지만, 이에 한정되지 않는다. 냉각제를 분배하는 하나 또는 하나 이상의 분배 박스(56); 하나 또는 하나 이상의 냉각 랙(50); 냉각 랙(50)에 분배 박스를 연결시키는 가요성 배관(64); 복수의 지지 부재(68) 및 클램프(70, 72); 분배 박스로부터 냉각 랙에 냉각제의 유동을 조절하는 조절부(90; 각 냉각 랙(50)에 제공되는 조절부 유닛(90a)를 포함함); 냉각제의 유동을 제어하는 조절 밸브(예를 들어 투 웨이 밸브(124) 및 유량계(126)). 구성요소를 선택할 때에, 가요성 배관 길이, 배관 직경은 가변적으로 변동될 수 있고, 클램프의 수 및 타입은 계산될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 방에서의 냉각 랙(50) 및 분배 박스(56)의 위치는 컴퓨터 이용 설계 툴을 사용하여 결정될 수 있다. 2005년 5월 7일에 출원된 미국 특허 출원 11/120,137호 "설비 전력 및 냉각을 관리하는 방법 및 시스템" 및 2005년 9월 22일 출원된 미국 가출원 60/719,356호 "설비 전력 및 냉각을 관리하는 방법 및 시스템"은 본 출원의 양수인(출원인)에 의해 양수되어 본 출원의 참고자료로 병합된다. 이러한 출원들은 데이터 센터를 디자인하는 시스템 및 방법과, 데이터 센터 내의 포함된 관리 기기를 디자인하는 시스템 및 방법을 일반적으로 개시한다.

데이터 센터(10)에 대한 냉각 시스템이 디자인되면, 상기 냉각 시스템의 구성요소들이 선택되며 상기 냉각 시스템 구성요소는 제조 또는 유통 설비로부터 포장되어 데이터 센터에 운반된다. 수신되면, 냉각 시스템 구성요소는 조립될 수 있고, 데이터 센터(10) 내에 장착될 수 있다. 구체적으로는, 분배 박스(56)는 냉각 기(chiller; 74)와 같이 냉각 소스에 연결된다. 냉각 랙(50)은 기기 랙(18)들 또는 임의의 다른 적절한 위치 사이에서 데이터 센터(10) 내에 선택적으로 위치한다. 가요성 배관(64)는 커플링(66), 지지 부재(68) 및 클램프(70, 72)의 도움에 의해 냉각 랙(50)들에 분배 박스(56)를 연결시킨다. 냉각 랙(50) 및 분배 박스(56)는 설치를 완성시키는 전력 소스(미도시) 및 조절부(90)에 적절히 연결된다.

냉각 랙들은 위에서 논의된 타입들로 될 수 있다. 논의한 바와 같이, 가요성 배관(64)는 운송 전에 미리 절단될 수 있고 또는 길이에 맞도록 절단될 수 있다. 다른 대안으로, 가요성 배관(64)은 예기치 않게 발생할 수 있는 변동에 대하여 약간의 추가적 길이를 가지는 적절한 길이로 미리 절단(pre-cut)될 수 있다. 분배 박스(56) 및 냉각 랙(50)이 위치되면, 설치기(Installer)는 지지 부재(68) 상으로 가요성 배관(64)을 매달수 있다. 이 지점에서, 가요성 배관(64)들의 종착단은 적절한 커플링(66)에 의해 연결된다. 분배 박스(56) 및 냉각 랙(50)은 적절한 전기 공급기와 부가적으로 연결되며, 조절부(90) 또는 조절부 유닛(90a)에 연결된다.

상기의 언급과 같이 일 실시예에서의 조절부(90)는 분배 박스(56) 및 냉각 랙(50)의 동작을 제어하는 분리된 전용 유닛이 될 수 있다. 다른 실시예에서의 조절부(90)는 조절부 유닛(90a)들 중 하나를 대신하여 냉각 랙들 중 하나에 위치하여, 냉각 랙은 주요 냉각 랙으로서 기능하는 조절부 및 보조 냉각 랙으로서 기능하는 다른 냉각 랙을 가진다. 또 다른 실시예에서는, 냉각 시스템의 동작은 네트워크를 통하여 서로 다른 냉각 랙과 통신하는 조절부 유닛(91a)를 가진 각 냉각 랙을 구비한 일체화된 데이터 센터 제어 및 모니터링 시스템의 제어하에서 이루어진다. 이러한 실시예에서, 조절부(90)는 냉각 시스템 구성요소의 상태를 제공하는 데이터 센터 제어 시스템과 통신할 수 있고, 데이터 센터 제어 시스템에 대한 제어 명령을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 각 냉각 랙은 CAN 버스 네트워크과 같이 네트워크를 통하여 데이터 센터 조절부와 통신하는 조절부를 포함하며, 이러한 실시예에서의 데이터 센터 조절부는 본 발명의 양수인(출원인)에 의한 인프라스트럭쳐(InfraStruXure^TM) 데이터 센터와 같은 일체화된 데이터 센터 제어 및 모니터링 시스템을 이용하여 구현될 수 있다. 특정한 구성에도 불구하고, 조절부(90)는 분배 박스(56)로부터 냉각 랙(50)에 냉각제의 흐름을 제어하는데 적용된다. 설치 후, 냉각 시스템은 질적 테스트를 수행할 수 있다. 테스트가 성공적이면, 절연 물질(미도시)이 가요성 배관(64) 상으로 제공될 수 있다. 일 실시예에서는, 가요성 배관(64)은 절연체 속으로 삽입될 수 있다. 다른 실시예에서는, 절연체는 가요성 배관 위로 뿌려져 적용될 수 있다.

본 발명의 소정의 실시예에 따른 냉각 시스템은 데이터 센터를 냉각시키는 키트(kit)의 형태를 가질 수 있다. 데이터 센터의 공간적 양에 따라, 키트의 구성요소들은 데이터 센터의 냉각 요구를 만족시키기 위하여 가변적으로 크기 변화될 수 있다. 일 실시예에서는, 키트(kit)은 데이터 센터에서 기기 랙들의 열(row) 내에 흩어져 있도록 적용된 소정의 냉각 랙들 다수를 포함한다. 상기 냉각 랙들은 앞에서 설명한 냉각 랙(50)을 구체화 할 수 있다(embody). 상기 키트는 분배 박스에 각 냉각 랙을 연결시키는 소정의 길이를 가지는 가요성 배관 및 데이터 센터 구조 들에 가요성 배관들을 지지하거나 고정시키는 클램프를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 상기 키트는 데이터 센터 내에 수용된 매 두개의 전자 기기 랙들에 대하여 적어도 하나의 냉각 랙을 포함한다. 상기 키트는 냉각 요건에 따라 분배 박스 또는 분배 박스들을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 추가적 이점은 원래의 디자인을 설계하는 동안 냉각 기기(cooling equipment)에 대한 차후 요청이 설치되지 않더라도, 가요성 배관이 모든 현재 및 차후의 필요에 대하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 차후 설계가 상대적으로 악화된(예를 들어, 최대) 냉각 요건을 기초로하여 이루어질 수 있다. 분배 박스 및 몇몇 가요성 배관, 지지 부재 및 클램프는 특정한 때에 냉각 랙이 설치될지 않더라도 차후 디자인에 대비하여 만들어질 수 있다. 이러한 시스템에서는, 예비 설비는 냉각제를 이미 기존의 냉각 랙에 공급하는 분배 박스를 끄지 않고 튜브에 물을 채우고 튜브로부터 모든 공기를 제거하도록 만들어진다. 이러한 방식에 의하여, 추가적 냉각 랙은 냉각 시스템을 끄지 않고 차후에 부가될 수 있다.

따라서, 본 발명의 냉각 시스템은 데이터 센터 내에 스케일 조정 가능하며 모듈화된 구현으로 구성되는 것으로 보아야 한다. 냉각 시스템은 냉각 시스템의 설치에 특별한 교육을 받지 않으며 특정한 도구 없이도 설치될 수 있는 키트(kit) 형태로 제공될 수 있다. 냉각 시스템의 한가지 이점은 데이터 센터 내의 환경적 조건 또는 필요가 변경될 때 냉각 랙은 데이터 센터내에서, 또는 다른 데이터 센터로 이동 가능하다는 것이다.

또한, 냉각 시스템의 냉각 랙은 열 형태 제품으로 제공될 수 있기 때문에 냉각 랙은 데이터 센터 내에 가장 온도가 높은 공기를 흡입하고 주위 온도보다 약간 낮게 냉각시키도록 위치될 수 있다. 이러한 디자인 특징은 온도가 높은 공기와 상온 공기를 혼합하여 따뜻한 혼합물을 얻는 비효율성을 없앤다. 이러한 디자인은 에어컨에 의한 잠열 냉각을 현저히 감소시켜, 잠재적으로 가습기의 필요를 없앤다. 효율성의 개선은 냉각 유닛(즉, 냉각 랙)의 풋프린트(foot print)가 동일한 냉각 성능을 얻는데에 30% 가량 낮춰질 수 있다는 사실로 극명하게 보여진다. 구체적으로는, 바퀴들(casters) 및 높이 조절 다리를 포함하며, 냉각 랙 속으로 영구적으로 묶여지기 보다 냉각 랙 위로 제공되는 가요성 배관을 포함하는 이동가능한 냉각 랙의 예비 설비(provision)는 냉각 시스템의 효율 및 크기 조절을 개선시킨다. 냉각 랙의 위치를 최적화하는 작업자(operator)를 보조하기 위하여, 각 유닛의 냉각 용량은 휴량, 물 및 공기의 유입 및 유출 온도, 및 압력차에 따라 작업자에 의해 모니터링 될 수 있다. 이러한 데이터들은 룸 디지안(room design) 및 레이아웃(layout)에서 작업자에게 높은 유연성을 제공하고, 데이터 센터의 외주면을 따라 위치된 에어컨의 제약(constraint)을 제거하면서, 각 냉각 랙이 최대 열량을 중화시키는 냉각 랙들을 위치시키도록 할 수 있다. 전력 측면에서는, 각 냉각 랙은 직류하에서 동작하여 공급된 입력 전력이 몇 단계 유연성을 제공한다. 따라서, 냉각 유닛은 더 이상 특정한 전압으로 제작될 필요가 없다.

상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 냉각 시스템은 일체화된 데이터 센터 제어 및 모니터링 시스템의 일부로서 제공될 수도 있다. 일체화 된 제어 및 모니터링 시스템과 같이 사용될 때, 본 발명의 냉각 시스템은 냉각 랙 또는 서비스 랙의 제거 및 데이터 센터 내에서 다른 위치로의 위치변경을 용이하게 할 수 있다. 냉각 시스템은 예를 들어 데이터 센터 내에서 요구되는 추가적인 냉각 공기를 제공하는 하나 또는 그 이상의 CRAC 유닛과 결합하여 사용되는 데이터 센터 수용 빌딩의 잔류 냉각 시스템 속으로 일체화 될 수 있다.

냉각 시스템에는 복수의 팩터를 활용함으로써 예측 고장 결정 모듈이 제공될 수 있다. 구체적으로는, 조절부를 통하여 각 냉각 랙은 모터, 팬 또는 마모되는 다른 일부와 같이 임의의 부분(part)들이 수명이 거의 다해 갈 때에 데이터 센터 작업자에게 알리도록 디자인될 수 있다. 이러한 모듈의 예비 설비는 예방적 유지 기능 수행 및 가능한 중단 시간을 줄이도록 할 것이다. 상기 알림은 랙의 화면에 배달되거나 또는 일체화된 제어 및 모니터링 시스템을 통하여 데이터 센터 작업자에게 제공될 수 있다. 또한, 주조절부로서 구성된 냉각 시스템의 조절부는 고장난 냉각 랙 가까이에 위치된 다른 냉각 랙의 출력을 증가시켜 특정 냉각 랙의 고장을 보상할 수 있다.

본 발명의 실시예에 다른 냉각 시스템으로, 이중 마루(raised floor)의 필요가 없다는 것이 목격된다. 고장에 쉽게 노출되는 납땜된 조인트는 더 이상 필요하지 않기 때문에 데이터실 작업자는 가요성 배관을 포함하고자 할 것이다. 이중 마루(raised floor)를 제거함으로써, 이중 마루를 디자인하고 제공하는데 관련된 비용이 없어질 수 있다. 또한, 기기 랙에 수용된 기기 내진(earthquake resistance) 향상을 위하여 데이터 센터의 바닥에 더욱 고정될 수 있다. 예를 들어, 가요성 배 관은 데이터 센터 사용자에게 쉽게 보이고 검사될 수 있도록 한다. 상대적으로 이용률이 낮은 헤드룸(headroom)이 활용될 수 있기 때문에, 서버 룸들 또는 데이터 센터들에 대한 적절한 수가 증가된다. 이와 함께, 이중 마루 램프의 필요가 없어진다. 하지만, 상기에 언급된 몇몇 실시예는 이중 마루 및 이중 마루 아래로 지나는 냉각 시스템과 연계된 가요성 배관을 포함하는 데이터 센터들에 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 이전 시스템보다 설치가 빠르다. 모든 가요성 배관이 아닌 몇몇은 미리 추산될 수 있고, 키트 형태로 제공될 수 있다. 또한, 가요성 배관이 적용될 때 가요성 배관, 커플링 및 클램프는 분배 박스에 가요성 배관을 연결시키는데 사용될 수 있고, 각각의 냉각 랙은 연결 작업을 단축시키고 냉각 시스템의 외관을 단정하게 한다. 따라서, 데이터 센터는 보다 전문적으로 보여진다.

본 발명의 적어도 일 실시예의 다양한 양태에 따라, 다양한 변동, 수정 및 개선은 본 발명에 속하는 기술자에게는 용이하게 이루어질 수 있다. 이러한 변동, 수정 및 개선은 이러한 개시의 일부분으로 의도 되며, 본 발명의 사상 및 범위 내로 의도 된다. 따라서, 상기의 기술 및 도면은 오직 예로서 주어진다.

첨부된 도면은 스케일에 맞게 도시된 것이 아니다. 도면에서, 동일하거나 실질적으로 유사한 구성 요소는 다양한 도면들에서 동일 참조 부호로 나타내어진다. 간명한 도시를 위하여, 각 도면의 모든 구성 요소에 대하여 도면 부호를 붙이지는 아니하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템에 포함된 데이터 센터의 일부를 나타내는 사시도이다.

도 1a는 장비 랙의 사시도이다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예의 분배 박스의 사시도이다.

도 1c는 본 발명의 일 실시예의 냉각 랙의 사시도이다.

도 2는 데이터 센터의 냉각 시스템의 개략도이다.

도 3은 측면 패넬의 상당 부분이 제거되어 냉각 랙 내부를 나타내는 냉각 랙의 측면 입면도이다.

도 4는 냉각 랙의 개략도이다.

도 5는 냉각 시스템에 의해 모니터링되어 냉각 용량을 결정하는 환경적 파라미터의 플로우 디아그램이다.

도 6은 냉각 랙의 디스플레이 유닛의 정면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 디스플레이 유닛에 포함된 디스플레이 어셈블리의 분해 사시도(exploded perspective view)이다.

도 8은 데이터 센터의 지지 부재에 고정되고 가요성 배관을 지지하는 본 발 명의 일 실시예의 두 지지 부재의 사시도이다.

도 9는 도 8에 도시된 지지 부재 중 하나의 사시도이다.

도 10은 다른 지지 부재에 방출 가능하게 고정된 지지 부재의 사시도이다.

도 11은 도 10에 도시된 서로 방출 가능하게 고정된 지지 부재의 정면도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예의 클램프의 사시도이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예의 다른 클램프의 사시도이다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예의 냉각 시스템의 사시도이다.

도 15는 도 10에 도시된 냉각 시스템의 분해 사시도이다.

Claims (67)

1. 다수의 전자 기기 랙으로서, 상기 각 기기 랙은 전자 장비의 적어도 일부를 지지하며, 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 상기 각 기기 랙의 상기 하우징의 상기 양측면 사이의 간격은 상기 기기 랙의 상기 하우징의 폭을 정의하고, 상기 각 기기 랙의 상기 하우징은 산업 표준 폭을 가지는 다수의 전자 기기 랙을 수납하도록 디자인된 부피 공간을 포함하는 데이터 센터를 냉각하는 시스템에 있어서,

   적어도 하나의 냉각 랙은 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지고, 상기 냉각 랙의 상기 하우징의 상기 양측면 사이의 간격은 상기 냉각 랙의 상기 하우징의 폭을 정의하고, 상기 냉각 랙의 상기 하우징의 상기 폭은 상기 다수의 기기 랙의 각 폭의 절반 폭이고, 상기 냉각 랙은 상기 냉각 랙의 측면이 상기 기기 랙의 측면에 인접하는 방식으로 상기 기기랙의 옆에 설치되고 배열되는 적어도 하나의 냉각 랙; 및

   상기 하우징에 의해 지지되는 냉각 시스템 구성 요소를 포함하는 냉각 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 냉각 랙에 냉각된 냉각제를 전달하고 가열된 냉각제를 제공받는 분배 박스와

   상기 적어도 하나의 냉각 랙을 상기 분배 박스에 연결하는 유체 전달 시스템을 포함하는 냉각 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 유체 전달 시스템은 가요성 배관을 포함하는 냉각 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 유체 전달 시스템은 상기 가요성 배관을 지지하는 지지 부재를 더 포함하며,

   상기 가요성 배관은 상기 적어도 하나의 냉각 랙과 대응되는 제1 커플링 및 상기 분배 박스와 대응되는 제2 커플링을 포함하는 소정 길이의 가요성 배관을 포함하는 냉각 시스템.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 냉각 랙 및 상기 분배 박스의 동작을 조절하는 조절부를 더 포함하는 냉각 시스템.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 냉각 시스템 구성 요소는 적어도 하나의 냉각 랙의 상기 하우징 내에 수납된 열 교환기와

   상기 하우징 내에 방출 가능하게(releasably) 고정되고, 상기 열 교환기를 통하여 온기를 흡입하고 상기 온기를 냉각시키는 적어도 하나의 팬을 포함하는 냉각 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   실시 가능하게(operably) 상기 조절부에 커플링되어, 상기 적어도 하나의 냉각 랙의 유량을 조절하는 조절 밸브를 더 포함하는 냉각 시스템.
8. 제 5항에 있어서,

   실시 가능하게 상기 조절부와 커플링되어 상기 부피 공간의 환경적 조건을 측정하는 모니터를 더 포함하되,

   상기 조절부는 상기 부피 공간의 상기 환경적 조건에 근거하여 상기 냉각 시스템 구성 요소의 상기 동작을 조절하는 냉각 시스템.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 조절부는 상기 적어도 하나의 냉각 랙 내에 배치되는 냉각 시스템.
10. 제 2항에 있어서,

    상기 분배 박스는 상기 다수의 냉각 랙에 냉각된 냉각제를 전달하고 상기 다수의 냉각 랙으로부터 가열된 냉각제를 제공받는 냉각 시스템.
11. 제 1항에 있어서

    실시 가능하게 상기 적어도 하나의 냉각 랙에 커플링되는 조절부를 더 포함하되,

    상기 조절부는 상기 적어도 하나의 냉각 랙의 냉각 용량을 결정하는 냉각 시스템.
12. 데이터 센터를 냉각하는 방법에 있어서,

    다수의 기기 랙으로서, 상기 각 기기 랙은 적어도 하나의 전자 장비를 지지하며, 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 상기 각 기기 랙의 상기 하우징의 상기 양측면 사이의 간격은 상기 기기 랙의 상기 하우징의 폭을 정의하고, 산업 표준 폭을 가지는 상기 각 기기랙의 상기 하우징을 포함하는 다수의 기기 랙을 열로 배열하는 단계;

    전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하는 냉각 랙으로서, 상기 냉각 랙의 상기 하우징의 상기 양측면 사이의 간격은 상기 냉각 랙의 상기 하우징의 폭을 정의하고, 상기 냉각 랙은 냉각 시스템의 구성요소를 지지하고, 상기 냉각 랙의 상기 하우징은 상기 다수의 기기 랙 중 하나의 폭의 절반의 폭을 갖고, 상기 냉각 랙은 상기 냉각랙의 측면이 상기 기기 랙의 측면에 인접하는 방식으로 상기 기기 랙의 옆에 배치되는 냉각 랙을 상기 다수의 기기 랙 중 두개의 기기 랙 사이에 배열하는 단계; 및

    상기 냉각 랙에 냉각제를 전달하는 단계를 포함하는 냉각 방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 냉각 랙에 전달되는 냉각제의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 데이터 센터 내의 적어도 하나의 환경적 조건 및 상기 냉각 랙의 냉각 용량(cooling capacity)을 모니터링하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
15. 제 12항에 있어서,

    상기 다수의 기기 랙의 열은 배열되어 상기 다수의 기기 랙의 전면에 냉기 통로(cool aisle)를 형성하고, 상기 다수의 기기 랙의 후면에는 열기 통로(hot aisle)를 형성하되,

    상기 냉각 방법은 상기 열기 통로에서 상기 냉각 랙에 공기를 흡입하는 단계, 흡입된 공기를 냉각하는 단계 및 상기 냉각된 공기를 상기 냉기 통로에 배출하는 단계를 포함하는 냉각 방법.
16. 제 12항에 있어서,

    상기 데이터 센터 내에 다수의 냉각 랙을 배치하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 다수의 냉각 랙의 동작을 조절하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
18. 제 16항에 있어서,

    상기 데이터 센터 내에 환경적 조건을 모니터링하는 단계 및

    상기 데이터 센터 내의 환경적 조건에 근거하여 상기 다수의 랙 각각의 동작을 선택적으로 조절하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
19. 전자 장비의 적어도 일부를 지지하는 전자 기기 랙으로서, 상기 기기 랙은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 상기 기기 랙의 상기 하우징은 산업 표준 폭을 가지는 전자 기기 랙을 냉각하는 시스템에 있어서,

    전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하는 냉각 랙으로서, 상기 냉각 랙의 하우징은 상기 기기 랙의 폭의 절반의 폭을 가지며, 상기 냉각 랙은 설치되고 배열되어 상기 냉각 랙의 측면은 상기 기기 랙의 측면에 인접하고 상기 기기 랙 및 상기 냉각 랙의 상기 전면과 상기 후면은 동일 평면을 따라 배치되는 방식으로 상기 기기 랙의 옆에 배치되는 냉각 랙;

    상기 냉각 랙의 상기 하우징에 의해 지지되는 냉각 시스템 구성 요소; 및

    상기 기기 랙 및 상기 냉각 랙의 상기 후면에 고정된 후면 플레넘(back plenum)을 포함하되,

    상기 후면 플레넘은 상기 기기 랙 내에서 공기를 분리하고 상기 냉각 랙은 상기 공기를 냉각하는 냉각 시스템.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 기기 랙 및 상기 냉각 랙의 상기 전면에 고정된 전면 플레넘을 더 포함하는 시스템.
21. 제 20항에 있어서,

    상기 냉각 시스템의 구성 요소는 상기 후면 플레넘을 통하여 상기 기기 랙의 상기 후면에서 상기 냉각 랙의 상기 후면으로 온기를 흡입하며,

    상기 냉각 시스템의 상기 구성 요소는 상기 냉각 랙의 상기 후면에 전달된 상기 온기를 냉각하고, 상기 냉각된 공기를 상기 기기 랙의 상기 전면 및 상기 기 기 랙의 상기 전면에 전달하는 시스템.
22. 제 19항에 있어서,

    상기 냉각 랙에 냉각된 냉각제를 전달하고, 상기 냉각 랙에서 가열된 냉각제를 제공받는 분배 박스를 더 포함하는 시스템.
23. 제 22항에 있어서,

    상기 분배 박스에 상기 냉각 랙을 연결하는 유체 전달 시스템을 더 포함하되,

    상기 유체 전달 시스템은 가요성 배관을 포함하는 시스템.
24. 제 23항에 있어서,

    상기 가요성 배관은 상기 적어도 하나의 냉각 랙과 대응되는 제1 커플링 및 상기 분배 박스와 대응되는 제2 커플링을 포함하는 소정 길이의 가요성 배관을 포함하는 시스템.
25. 제 23항에 있어서,

    상기 유체 전달 시스템은 상기 가요성 배관을 지지하는 지지 부재를 더 포함하는 시스템.
26. 제 19항에 있어서,

    실시 가능하게 상기 냉각 랙에 커플링되어 상기 냉각 랙의 동작을 조절하는 조절부를 더 포함하는 시스템.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 냉각 시스템 구성 요소는 상기 냉각 랙의 상기 하우징 내에 수납된 열 교환기와

    상기 하우징 내에 방출 가능하게 고정되며 상기 조절부의 관리 하에 상기 열 교환기를 통해서 온기를 흡입하여 상기 온기를 냉각하는 적어도 하나의 팬을 포함하는 시스템.
28. 제 26항에 있어서,

    실시 가능하게 상기 조절부에 커플링되어 상기 냉각 랙으로의 냉각제의 유량을 조절하는 냉각 밸브를 더 포함하는 시스템.
29. 제 26항에 있어서,

    실시 가능하게 상기 조절부에 커플링되어, 부피 공간의 환경적 조건을 측정하는 모니터를 더 포함하되,

    상기 조절부는 상기 적어도 하나의 냉각 랙의 상기 냉각 용량을 결정하여 상기 모니터 상에 상기 용량을 디스플레이하는 시스템.
30. 전자 장비의 적어도 일부를 지지하는 전자 기기 랙으로서, 상기 기기 랙은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 상기 기기 랙의 상기 하우징은 산업 표준 폭을 가지는 전자 기기 랙을 냉각하는 방법에 있어서,

    냉각 랙을 상기 기기 랙의 옆에 배치하되, 상기 냉각 랙은 전면, 후면, 양측면, 하면 및 상면을 가지는 하우징을 포함하고, 상기 냉각 랙의 상기 하우징은 냉각 시스템의 구성 요소를 지지하며 상기 기기 랙의 폭의 절반의 폭을 가지고, 상기 냉각 랙은 설치되고 배열되어 상기 냉각 랙의 측면은 상기 기기 랙의 측면에 인접하고 상기 기기 랙 및 상기 냉각 랙의 상기 전면 및 상기 후면은 동일 평면을 따라 배치되는 방식으로 냉각 랙을 상기 장비 랩의 옆에 배치하는 단계;

    상기 기기 랙 및 상기 냉각 랙의 상기 후면에 후면 플레넘을 고정하는 단계; 및

    상기 냉각 랙에 냉각제를 전달하는 단계를 포함하되,

    상기 전면 및 후면 플레넘은 상기 기기 랙 내에 공기를 분리하여 상기 냉각 랙이 상기 공기를 냉각하는 냉각 방법.
31. 제 30항에 있어서,

    상기 기기 랙 및 상기 냉각 랙의 상기 전면에 전면 플레넘을 고정하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
32. 제 31항에 있어서,

    상기 냉각 랙에 전달되는 냉각제의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
33. 제 32항에 있어서,

    상기 기기 랙 내의 상기 공기의 온도를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 냉각 방법.
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