KR101817277B1

KR101817277B1 - 공간 절약 고밀도 모듈식 데이터 센터 및 에너지 효율 냉각 시스템

Info

Publication number: KR101817277B1
Application number: KR1020137001622A
Authority: KR
Inventors: 얼 케이슬링; 존 코스타키스; 제럴드 맥도넬
Original assignee: 이너테크 아이피 엘엘씨
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2018-01-10
Also published as: US20120127653A1; EP2586281A2; KR20180116480A; SG186785A1; CA3013470C; US8297067B2; KR20130041124A; KR20180006485A; EP2648496A3; JP5748849B2; US9282684B2; KR102062074B1; US20120318492A1; US8254124B2; CA2803168C; JP2013532341A; WO2011163532A2; AU2017202585A1; AU2011270812A1; AU2017202585B2

Abstract

공간 절약, 고밀도 모듈식 데이터 포드 시스템 및 에너지 효율적인 냉각 시스템이 개시된다. 모듈식 데이터 포드 시스템은 중앙 외기 냉방 시스템 및 다수의 모듈식 데이터 포드를 포함한다. 모듈식 데이터 포드는 중앙 외기 냉방 시스템에 결합한 열교환 어셈블리 및 열교환 어셈블리에 결합한 분산된 기계식 냉각 시스템을 포함한다. 모듈식 데이터 포드들은 다각형 형태로 적어도 다섯 개의 벽을 갖는 데이터 인클로저, 순환식 또는 U 형태로 마련된 다수의 컴퓨터 랙, 냉복도 및 열복도를 생성하는 덮개, 그리고 열복도 및 냉복도 사이에서 공기를 끊임없이 순환시키도록 구성된 공기 순환기를 포함한다. 모듈식 데이터 포드는 또한 인접한 공유 유체 및 전기 회로 섹션들에 결합하여 중앙 외기 냉방 시스템에 연결되는 공유 유체 및 전기 회로 섹션을 포함하는 보조 인클로저를 포함한다. 보조 인클로저는 중앙 외기 냉방 시스템에 의해 수행되는 냉각을 재단하도록 구성된, 분산된 기계식 냉각 시스템의 적어도 일부분을 포함한다.

Description

공간 절약 고밀도 모듈식 데이터 센터 및 에너지 효율 냉각 시스템{Space-saving high-density modular data center and energy-efficient cooling system}

여기에 개시된 발명 내용은 컴퓨팅 데이터 센터들에 대한 것이다. 더 상세하게는 여기에 개시된 발명 내용은 공간 절약 고밀도 모듈식 데이터 포드 시스템들 및 이를 위한 에너지 효율 냉각 시스템들에 대한 것이다.

본 출원은 2011년 1월 23일 출원된 발명의 명칭 "SPACE-SAVING HIGH DENSITY MODULAR DATA PODS AND ENERGY-EFFICIENT COOLING SYSTEM"의 미국 가출원 일련 번호 61/357,851; 2010년 11월 16일 출원된 발명의 명칭 "CLOSE-COUPLED COOLING SYSTEMS AND METHODS FOR CHILLERLESS OPERATION IN HIGH WET BULB TEMPERATURE APPLICATIONS"의 미국 가출원 일련번호 61/414,279; 201년 3월 2일 출원된 발명의 명칭 "MODULAR IT RACK COOLING ASSEMBLIES AND METHODS FOR ASSEMBLING SAME"의 미국 가출원 일련번호 61/448,631; 및 2011년 5월 3일 출원된 발명의 명칭 "SYSTEMS AND METHODS FOR CLOSE-COUPLED COOLING OF IT EQUIPMENT"의 미국 가출원 일련번호 61/482,070을 우선권 주장하며, 이들 내용 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.

전통적으로 대용량 데이터 센터들은, 동작 온도를 유지하기 위해서, 냉수(chilled water) 시스템들, 냉각 플랜트들(chilled plants) 및 직접 팽창 냉각(direct expansion cooling) 시스템들을 포함하여, 대형의, 과하게 큰 냉각 전기 인프라스트럭처(infrastructure)에 의존한다. 대형의, 과도하게 큰 냉각 전기 인프라스트럭처와 관련하여, 높은 초기 자본, 동작 및 유지 비용을 포함하여, 문제가 많다. 예를 들어, 전통적인 냉동 플랜트는 1MW의 전력 소비 용량을 갖는 대형의 데이터 센터를 지원하기 위해서 대략 280톤의 냉각 용량이 필요할 수 있다. 또한, 전통적인 냉각 플랜트는, 데이터 센터 내의 몇몇 선택된 영역이 아니라, 전형적으로 전체 데이터 센터를 냉각하도록 디자인된다. 따라서, 전통적인 냉각 플랜트는 냉각될 필요가 없는 영역에 대해서 상당한 양의 에너지를 소비한다. 또한, 전통적인 냉각 플랜트를 구현하는데 있어서의 디자인 제약들 중 하나는 전체 데이터 센터의 전력 소모 용량이다. 이러한 이유로, 부하 요동(load fluctuation)에 기인해서 데이터 센터가 그 전력 소모 용량으로 가동하지 않으면, 전통적인 냉각 플랜트의 효율은 급격하게 떨어진다.

현재, 감소한 비용으로 대형의 데이터 센터의 선택된 영역을 처리할 수 있는, 전통적인 대형의 과도하게 큰 냉각 전기 인프라스트럭처에 비해, 모듈 디자인 접근의 몇몇 냉각 시스템들이 시장에 있다. 예를 들어, 공랭식 외기냉방(free cooling) 시스템(또한 스트레이트 공랭식 시스템이라고도 불림)은 외부 공기를 대형의 데이터 센터의 서버 랙(server lack) 또는 서버 랙 컨테이너(container)를 냉각하는 매체(medium)로 사용한다. 하지만, 공랭식 외기냉방 시스템의 단점들 중 하나는 단지 차가운, 건조-기후 환경에서만 동작하는 것으로서 기후영역에 따라 그 사용이 제한된다는 것이다.

단열지원 시스템은 전통적인 대형의, 과도하게 큰 전기 인프라스트럭처와 경쟁하는 또 다른 냉각 시스템이다. 단열지원 시스템은 단열 수(adiabatic water)에 의해 지원되는 냉각 시스템으로 공랭식 외기냉방 시스템에 비해서 더 많은 영역에 적용될 수 있다. 하지만, 단열지원 시스템은 어느 정도의 냉각 내성 제한이 있고 예를 들어 IT 랙당 40kW의 IT 랙 부하를 갖는 데이터 센터들 같은 고밀도 데이터 센터에 대한 충분한 냉각을 제공할 수 없다.

본 발명의 실시 예는 전통적인 데이터 센터 및 그 냉각 시스템에 비해서, 예를 들어: (1) 킬로와트당 적은 비용으로 데이터 센터를 건설, 구축 및 작동, (2) 스틱 조립 공법에 비해 빠른 구축, (3) 데이터 센터가 서버 기술의 새로운 기술적 진보에 발맞추도록 더욱 쉽게 재시공 및 재구축, (4) 확대성(expandability),(5) 최고 전력사용효율(PUE)을 얻는 효율이 매우 높은 시스템과의 양립성,(6) 고밀도(예를 들어 높은 평방 피트 당 킬로와트)를 가능케 하는 공간 절약성 및 효율성, (7) 축소확장성(scalability), (8) 기계식 냉각 효율성, (9) 단일 구축, 대형의 실내 창고, 또는 예를 들어 데이터 센터 부지(farm) 같은 대형의 실외 적용을 위한 다용도 특성, (10) 열복도 및 냉복도 격납(containment)의 에너지 효율, (11) 다른 유형의 냉각 시스템 사용에 적합한 융통성, (12) 가외성(redundancy)을 위한 데이터 센터 티어(tier) 조건을 충족하도록 변형가능한 능력을 포함하여, 월등히 향상된 모듈식 데이터 포드 시스템 및 이와 관련된 냉각 시스템을 제공한다.

일 측면에서, 본 발명은 모듈식 데이터 센터에 특징이 있다. 일 실시 예에서, 모듈식 데이터 센터는 주 냉각 장치를 포함하는 제1 냉각 회로 및 다수의 모듈식 데이터 포드를 포함한다. 모듈식 데이터 포드들 각각은 다수의 서버, 제1 냉각 회로에 결합한 열교환 부재 및 열교환 부재에 결합한 제2 냉각 회로를 포함한다. 제2 냉각 회로는 다수의 서버를 냉각하도록 구성된다. 제2 냉각 회로는 제2 냉각 회로를 통해 흐르는 유체를 냉각하도록 구성된 보조 냉각 장치를 포함한다.

다른 측면에서, 본 발명은 모듈식 데이터 포드에 특징이 있다. 모듈식 데이터 포는 다수의 서버, 적어도 한 개의 열교환 부재 및 제2 냉각 회로를 포함한다. 적어도 한 개의 열교환 부재는 외기냉방 장치를 포함하는 제1 냉각 회로에 결합하도록 구성된다. 또한, 제2 냉각 회로는 다수의 서버와 열 소통 한다. 제2 냉각 회로는 기계식 냉각 장치를 포함한다.

다른 실시 예에서, 모듈식 데이터 센터는 중앙 냉각 시스템 및 다수의 모듈식 데이터 포드를 포함한다. 각 모듈식 데이터 포드는 다수의 서버, 중앙 냉각 시스템에 결합하는 열교환 어셈블리 및 열교환 어셈블리에 결합하는 분산 냉각 시스템을 포함한다. 열교환 어셈블리는 다수의 서버를 냉각하도록 구성된다.

다른 실시 예에서, 모듈식 데이터 포드는 인클로저, 인클로저 내에 마련된 다수의 컴퓨터 랙을 포함한다. 인클로저는 벽 부재들을 포함하며 벽 부재들은 각 벽 부재의 적어도 한 가장자리를 따라 서로 인접하여 결합한다. 벽 부재들은 다각형상으로 형성된다.

다수의 컴퓨터 랙은 벽 부재들의 내부 표면 및 컴퓨터 랙들의 제1 측면들 사이에 형성된 제1 볼륨을 형성한다. 다수의 랙은 또한 벽 부재들의 내부 표면 및 컴퓨터 랙들의 제2 측면들 사이에 형성된 제2 볼륨을 형성한다. 모듈식 데이터 포드는 제2 볼륨을 감싸도록 구성된 컴퓨터 랙 덮개 부재를 더 포함한다. 컴퓨터 랙 덮개 부재 및 데이터 포드 덮개 부재는 제3 볼륨을 형성한다. 제3 볼륨은 제1 볼륨을 제2 볼륨에 결합한다. 모듈식 데이터 포드는 또한 제1, 제2 및 제3 볼륨을 통해 공기를 끊임없이 순환시키도록 구성된 공기 순환기를 포함한다.

다른 실시 예에서, 모듈식 데이터 포드는 중앙 유체 및 전기 회로, 모듈식 데이터 포드들 사슬 그리고 중앙 냉각 장치를 포함한다. 모듈식 데이터 포드들 사슬에서 각 모듈식 데이터 포드는 공유 냉각 유체 회로 섹션 및 비공유 냉각 유체 회로를 포함한다. 비공유 냉각 유체 회로는 공유 유체 및 전기 회로 섹션에 결합한다. 공유 유체 및 전기 회로는 일 끝단에서 중앙 유체 및 전기 회로에 결합한다. 중앙 냉각 장치는 중앙 냉각 유체 회로에 결합한다. 중앙 냉각 장치는 모듈식 데이터 포드들의 첫 번째 사슬의 냉각 요건들의 적어도 일 부분을 지원하도록 구성된다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 모듈식 데이터 센터를 위한 냉각 시스템에 특징이 있다. 냉각 시스템은 주 냉각 장치를 포함하는 제1 냉각 회로를 포함한다. 냉각 시스템은 또한 다수의 모듈식 데이터 포드를 포함한다. 각 모듈식 데이터 포드는 다수의 서버 랙을 포함하는 인클로저, 제1 냉각 회로에 결합한 열교환 부재 그리고 열교환 부재에 결합한 제2 냉각 회로를 포함한다. 제2 냉각 회로는 인클로저를 냉각하도록 구성된다. 제2 냉각 회로는 제2 냉각 회로를 통해 흐르는 유체를 냉각하도록 구성된 보조 냉각 장치를 포함한다.

또 다른 실시 예에서, 본 발명은 전자 장비를 냉각하기 위한 시스템에 특징이 있다. 이 시스템은 외기냉방 시스템 및 기계적 차-냉각 시스템을 포함한다. 외기냉방 시스템은 대기중의 공기를 사용하여 전자 장비와 열 소통하는 제1 유체를 냉각하도록 구성된다. 기계적 차-냉각 시스템은 외기냉방 시스템에 결합한다. 기계적 시스템은 양(amount)의 함수로 외기냉방 시스템에서 흐르는 제2 유체를 냉각하도록 구성되는 데 이에 따라 외기냉방 시스템이 그 최대 냉각 용량을 초과한다.

또 다른 실시 예에서, 본 발명은 전자 장비를 냉각하기 위한 냉각 시스템에 특징이 있다. 이 냉각 시스템은 제1 유체 회로, 제2유체 회로 및 제3 유체 회로를 포함한다. 제1 유체 회로는 제1 유체 회로를 흐르는 제1 유체를 사용하여 전자 장비를 냉각하도록 구성된다. 제2 유체 회로는 제2 유체 회로를 흐르는 제2 유체를 냉각하도록 구성된다. 또, 제2 유체 회로는 외기냉각 제2 유체를 사용하여 제1 유체를 냉각하도록 구성된다. 제3 유체 회로는 대기 공기의 습구 온도 및 미리 결정된 제1 습구 온도 사이의 차이의 함수로써 대기 공기의 습구 온도가 미리 결정된 제1 습구 온도를 능가할 때 제2 유체를 기계적으로 냉각하도록 구성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 모듈식 데이터 포드 시스템 및 이와 관련된 냉각 시스템은 전통적인 데이터 센터 및 그 냉각 시스템에 비해서, 예를 들어: (1) 킬로와트당 적은 비용으로 데이터 센터를 건설, 구축 및 작동, (2) 스틱 조립 공법에 비해 빠른 구축, (3) 데이터 센터가 서버 기술의 새로운 기술적 진보에 발맞추도록 더욱 쉽게 재시공 및 재구축, (4) 확대성,(5) 최고 전력사용효율(PUE)을 얻는 효율이 매우 높은 시스템과의 양립성,(6) 고밀도(예를 들어 높은 평방 피트 당 킬로와트)를 가능케 하는 공간 절약 및 효율성, (7) 축소확장성, (8) 기계적 냉각 효율성, (9) 단일 구축, 대형의 실내 창고, 또는 예를 들어 데이터 센터 부지 같은 대형의 실외 적용을 위한 다용도 특성, (10) 열복도 및 냉복도 격납(containment)의 에너지 효율, (11) 다른 유형의 냉각 시스템 사용에 적합한 융통성, (12) 가외성을 위한 데이터 센터 단계 조건을 충족하도록 변형가능한 능력을 포함하여, 월등히 향상된 효과를 나타낸다.

본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 모듈식 데이터 센터의 개략적인 다이어그램이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다각형 벽 구성을 갖는 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 6각형 벽 구성을 갖는 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 7각형 벽 구성을 갖는 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 8각형 벽 구성을 갖는 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 9각형 벽 구성을 갖는 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 2f는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 10각형 벽 구성을 갖는 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 2g는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모듈식 데이터 포드를 형성하는 2개의 확장된 벽을 구비하는 도 2d의 8각형 모듈식 데이터 포드를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 열 복도 및 냉 복도를 포함하는 포괄적인 모듈식 데이터 포드의 개략적인 정면도(즉, 측단면도)이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 상부 코일 데크를 보여주는 모듈식 데이터 포드의 평면도(즉 상단면도)이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 천장 송풍기를 보여주는 모듈식 데이터 포드의 평면도(즉 상단면도)이다.
도 6은 본 발명에 따른 고 습구 온도 적용에서 칠러리스(chillerless) 작동을 위한 밀접 결합 냉각 시스템을 위한 흐름 다이어그램의 예시적인 실시 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 모듈식 데이터 포드를 위한 도 6의 밀접 결합 냉각 시스템을 포함하는 냉매-냉각 냉각 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 외부 냉각기를 포함하는 물-냉각 공기-조화 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 "A-프레임" 열교환기 어셈블리를 형성하는 개별 냉각 회로를 포함하는 모듈식 데이터 포드를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 "A-프레임" 열교환기 어셈블리를 형성하는 개별 냉각 회로를 포함하는 도 9의 모듈식 데이터 포드의 상부 평면도이다.
도 11은 도 10의 모듈식 데이터 포드 어셈블리의 하부 평면도로서 모듈식 데이터 센터 포드 어셈블리의 중앙 복도 아래의 배수조를 통해 수직으로 공기를 흐르게 하는 강제 흐름 내각 소자들을 보여준다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 밀접-결합 냉각 시스템을 포함하는 데이터 센터 어셈블리를 위한 냉각 시스템의 개략적인 흐름 다이어그램이다.
도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 도 12의 냉각 시스템을 포함할 수 있는 밀접-결합 냉각 시스템의 개략적인 흐름 다이어그램이다.
도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 물 흐름을 보여주는 물-냉각 냉각 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 15는 본 발명의 실시 예들에 따른 고 습구 상태가 때때로 발생하는 저 습구 환경을 위한 냉각 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 16은 본 발명의 실시 예들에 따른 물 흐름을 보여주는 물 냉각 시스템을 포함하는 물-냉각 냉각 시스템의 일 부분에 대한 개략적인 다이어그램이다.
도 17은 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 포드 부지의 단계 확장을 도시하는 모듈식 데이터 포드 부지의 개략적인 다이어그램이다.
도 18은 본 발명의 실시 예들에 따른 모듈식 데이터 포드를 위한 운송 시스템을 도시하는 모듈식 데이터 포드의 개략적인 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 포드의 제거를 도시하는 모듈식 데이터 포드 부지의 개략적인 다이어그램이다.
도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 모듈식 데이터 포드 부지의 개략적인 다이어그램이다.
도 21a 내지 도 21c는 본 발명의 실시 예들에 따른 전자 장비의 냉각 방법에 대한 흐름 다이어그램이다.
도 22a 내지 22b는 본 발명의 실시 예들에 따른 모듈식 데이터 센터의 모듈식 데이터 포드들을 구축하는 방법을 설명하는 흐름 다이어그램이다.

본 발명의 밀접-결합 냉각 시스템(closed-coupled cooling system) 및 방법의 실시 예들이 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 서술될 것이며, 도면들에서 동일한 참조번호는 동일한 또는 대응하는 요소를 가리킨다.

본 발명은 에너지 효율적이고 공간 절약형이며 고밀도의 서버 랙(server rack) 구성(configurations)을 제공하기 위한 모듈식 데이터 포드(modular data pod) 및 관련 지원 시스템에 대한 것이다. 이 모듈식 접근법은 서버 랙들을 냉각하기 위한 공기가 순환하는 열복도(hot aisle) 및 냉복도(cool aisle)를 만들기 위한 기하학적 형태 예를 들어 8각형, 6각형 및 5각형 등의 기하학적 형태의 매우 효율적인 사용을 고려한다. 이 같은 다각형 형태는 내각 및 내측 그리고 외각 및 외측 모두의 이점을 활용하여 최대 에너지 효율 및 공간 절약을 가능하게 한다. 내부 포드 형태는 서버 랙들의 위치결정을 위한 자연적인 환형 구성을 제공한다. 종래 기술과 비교해서, 이 구성은 보다 효율적으로 열복도 및 냉복도를 만들고 포함하도록 한다.

냉각 공기는 데이터 서버들 같은 컴퓨터 시스템들을 효율적으로 냉각하는데 사용되는데, 자연 대류가 가능하도록 자연 경로를 따른다. 자연 대류는 효율적인 방식으로 구축되는 기계적 냉각 시스템들 및 구성요소들 예를 들어 송풍기들(fans)의 도움을 받는다. 모듈식 데이터 포드들의 외부 형태는 모듈식 데이터 포드들의 다수-측면(multi-sides) 및 각진 기하학적 형태의 공간 절약 특성의 가장 효율적인 사용을 고려한다. 모듈식 데이터 포드들은 벌집에서 보이는 패턴들과 유사하게 빡빡한(tight) 그룹들로 구축된다. 벌집은 사람에게는 공간을 가장 잘 활용하는 것으로 간주 되고 있다. 모듈식 데이터 포드들에 대한 공간 절약형의 효율적 디자인은 IT 데이터 저장 산업의 엄청난 성장을 받아들인다. 완전히 모듈화된 데이터 포드들은 또한 저스트 인 타임(just in time) 구축을 위한 에너지 효율적인 냉각 시스템들 및 전기적, 제어 및 IT 시스템들을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밀접 결합(close-coupled) 냉각 시스템들 및 방법들은 "칠러리스(chiller-less)"이고 요동하는 IT 부하들의 냉각을 처리하는 냉각기(칠러, chiller)를 사용하는 냉각 시스템에 비해서 상당히 적은 기계적 냉각 능력을 필요로 한다. 몇몇 실시 예에서, 시스템은 1메가와트의 IT 부하의 냉각을 달성하기 위해서 대략 39~40톤의 차-냉각(sub cooling)을 사용한다. 이는 습구 상태(wet bulb condition)가 극단일 수 있는 (예를 들어 습구 온도(wet bulb temperature)가 화씨 78도 이상) 북동 또는 남반구 같은 상대적으로 높은 습구 상태의 지역에서의 냉각을 제공하는 것에 기초한 것이다. 이 시스템은 냉각기 또는 직접 팽창(DX: direct expansion) 시스템이 정상적으로는 의무였을, 상대적으로 높은 습구 환경 지역에 구축될 수 있다.

개별 차-냉각 시스템은 충분한 냉각이 정상적으로는 직접 팽창(DX)이나 냉각기 보조를 요구하였을 (냉복도에서) IT 랙 입구 냉각 온도를 지원하도록 개별 부하 점에서 밀접 결합 냉각과 협동할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 시스템은 모듈식 센터 적용 같은 밀접 결합 적용에 사용된다. 다른 실시 예들에서, 냉각 시스템은 전형적인 데이터 센터 여백(white space) 내에 모듈식 냉각을 지원하기 위해 패키지 시스템으로 사용될 수 있다. 시스템은 데이터 센터의 동작 비용(예를 들어 에너지 비용)뿐만 아니라 선행 투자 비용(up front)을 상당히 감소시킬 수 있다.

몇몇 실시 예에서, 시스템은 특정 프로젝트에 표시된 것 같이 화씨 72도 이상의 냉매를 사용하여 IT 서버 랙들을 냉각할 수 있다. 이는 특정 프로젝트에 표시된 것 같이 화씨 75도 이상의 차가운 냉복도 공기 온도 또는 입구 온도를 제공한다.

도 1은 모듈식 데이터 센터 또는 데이터 포드 하이브(hive)(1)의 개략적인 도면이다. 용어 "하이브"는 서로 결합한 다수의 모듈식 포드 및 관련된 냉각 인프라스트럭처(infrastructure)를 가리킨다. 데이터 포드 하이브(1)는 데이터 포드 사슬들(122, 124, 125)에 마련된 다수의 모듈식 데이터 포드(80)를 포함한다. 모듈식 데이터 포드(80)는 데이터 인클로저(data enclosure)(85), 보조 인클로저(818) 및 제어 회로망을 포함하고, 데이터 인클로저(85)는 서버 랙들을 포함한다.

데이터 포드들(80)은 중앙 냉각, 전력 및 제어 시스템에 결합한다. 중앙 냉각 시스템은 중앙 냉각 유체 회로(central cooling fluid circuit)를 포함한다. 중앙 냉각 유체 회로는 한 쌍의 제1 냉각 타워(131a, 131b), 한 쌍의 제2 냉각 타워(132a, 132b), 두 뱅크의 유체 펌프(146a, 146b), 한 쌍의 공급 라인(115a, 115b) 및 한 쌍의 회수 라인(return line)(125a, 125b)을 포함한다. 중앙 냉각 시스템은 또한 두 뱅크의 가변 주파수 구동부(144a, 144b)를 포함하며, 이는 두 뱅크의 유체 펌프(146a, 146b) 중 대응하는 뱅크를 구동한다. 중앙 냉각 시스템은 또한 두 뱅크의 가변 주파수 구동부(142a, 142b)를 포함하며, 이는 두 쌍의 냉각 타워(131a, 131b; 132a, 132b) 내의 송풍기들 및/또는 유체 펌프들을 구동한다. 데이터 포드 하이브(1)는 또한 모듈식 데이터 포드(80)들에 배터리 백업 전력을 제공하는 한 쌍의 중앙 배터리 백업 유닛(150a, 150b)을 포함한다.

도 1의 모듈식 데이터 포드 하이브(1)는 대용량(예를 들어 대략 12~15MW)의 서버 랙 용량을 지원하도록 디자인 및 구축될 수 있다. 도 1은 모듈식 데이터 포드들의 기하학적 형태의 공간 절약 속성을 보여준다. 전형적인 데이터 센터는 비-모듈식으로서 이 같은 수준의 서버 랙 용량 및 밀도를 처리하기 위해서는 3 내지 4배의 큰 공간을 요구한다.

도 1은 모듈식 데이터 포드 하이브(1)의 한 끝단에 시스템 인프라스트럭처를 배치한 것을 보여준다. 처음에, 충분한 개수의 데이터 포드가 초기 구축을 위해서 장착될 수 있다. 냉각 타워, 펌프 및 전기 스위치 장비의 개수는 저스트 인 타임 기반에 필요한 만큼으로 구축될 있다. 관련된 파이프 및 전기 체이스(chase)를 감싸는 보조 인클로저(818)를 포함하여, 추가의 모듈식 데이터 포드가 시간이 지남에 따라 데이터 포드 하이브(1)에 추가될 수 있다.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시 예들에 따른 다양한 다각형 형태를 갖는 모듈식 데이터 포드들을 도시한다. 다각형 형태의 외부는 공간 효율적인 패키지 또는 그룹화에 좋다. 다각형 형태의 내부는 모듈식 데이터 포드의 다각형 형태 내에서 사각형 또는 직사각형 서버 랙들의 모서리가 서로 접하는(corner to corner) 방식의 빡빡한 배열을 감안한 것이다.

이 같은 배열은 열복도 및 냉복도 사이의 효율적인 분할(partition)을 정의한다. 예를 들어, 컴퓨터 랙들이 데이터 포드의 벽들로 열을 방사(radiate) 또는 날려보내도록(blow) 배열된 실시 예들에서, 열복도는 모듈식 데이터 포드의 벽들 및 컴퓨터 랙들 사이의 공기 공간에 의해 정의되고, 냉복도는 모듈식 데이터 포드의 중앙을 향해 바라보는 컴퓨터 랙들의 측면에 의해 형성되는 공기 공간에 의해 정의된다. 다른 실시 예들에서, 컴퓨터 랙들은, 냉복도가 모듈식 데이터 포드의 벽들 및 컴퓨터 랙들 사이의 공기 공간에 의해 정의되고 열복도가 모듈식 데이터 포드의 중앙을 향해 바라보는 컴퓨터 랙들의 측면에 의해 모듈식 데이터 포드의 중앙에 형성된 공기 공간에 의해 정의될 수 있다.

컴퓨터 랙들의 빡빡한 그룹화는 또한 컴퓨터 랙들에 탑재되는 장비들 사이의 밀접한 거리의 효율적 사용을 감안한 것이다. 결과는 열복도 및 냉복도의 효율적인 분할, 밀접한 그룹화(즉, 공간 절약), 그리고 전기적, 기계적 그리고 IT 상호연결 및 처리를 위한 컴퓨터 시스템들 사이의 가까운 거리이다.

도 2a 내지 도 2g에 도시된 바와 같이, 모듈식 데이터 포드의 벽들은 5각형(예를 들어 도 2a의 모듈식 데이터 포드 50), 6각형(예를 들어 도 2b의 모듈식 데이터 포드 60), 7각형(예를 들어 도 2c의 모듈식 데이터 포드 70), 8각형(예를 들어도 2d의 모듈식 데이터 포드 80), 9각형(예를 들어 도 2e의 모듈식 데이터 포드 90), 그리고 10각형(예를 들어 도 2f의 모듈식 데이터 포드 100) 같은 여러 가지의 서로 다른 다각형 형태로 마련될 수 있다. 이 형태들은 또한 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 2d의 8각형 모듈식 데이터 포드(80)는 한쪽 방향으로 뻗어 모듈식 데이터 포드의 두 벽의 길이를 증가시켜 도 2g의 모듈식 데이터 포드(80')를 형성할 수 있다.

도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시 예에서, 모듈식 데이터 포드(50)는 적어도 하나의 가장자리를 따라 서로 인접하여 결합한 다섯 개의 외부 벽 부재(1051, 1052, 1053, 1054, 1055)를 갖는 데이터 인클로저(105)를 포함한다. 예를 들어, 가장자리(55)는, 다각형 형태에서, 외부 벽 부재(1051)를 외부 벽 부재(1052)에, 외부 벽 부재(1052)를 외부 벽 부재(1053)에, 외부 벽 부재(1053)를 외부 벽 부재(1054)에, 외부 벽 부재(1054)를 외부 벽 부재(1055)에, 외부 벽 부재(1055)를 외부 벽 부재(1051)에, 인접하여 결합한다.

5각형 모듈식 데이터 포드(50)는 그 내부에 외부 벽 부재(1051)에 근접하여 위치한 서버 랙(501), 외부 벽 부재(1052)에 근접하여 위치한 서버 랙(502), 외부 벽 부재(1053)에 근접하여 위치한 서버 랙(503), 외부 벽 부재(1054)에 근접하여 위치한 서버 랙(504), 그리고, 외부 벽 부재(1055)에 근접하여 위치한 서버 랙(505)를 포함한다.

모듈식 데이터 포드(50)의 중앙 지역 내에 열교환 볼륨(5002)을 정의하기 위해서, 서로 떨어져서 배열된 것으로 도시된 서버 랙들(501, 505)은 내부 백 부재(550)를 통해서 서로 인접하여 결합한다. 마찬가지로, 서로 떨어져서 배열된 것으로 도시된 서버 랙들(501, 502)은 내부 백 부재(510)를 통해서 서로 인접하여 결합한다. (여기서 정의된 바와 같이, 내부 벽 부재는 외부 벽 부재에 의해 정의된 각 모듈식 데이터 포드의 한계(confine) 내에 배치된 벽 부재이다). 비록 서버 랙들(502, 503) 및 서버 랙들(504,505)이 서로 떨어져서 마련된 것으로 도시되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 내부 벽 부재들(510,550)과 유사한 내부 벽 부재들이 서버 랙들(502, 503) 또는 서버 랙들(504,505)을 인접하여 결합하도록 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제1 열교환 볼륨(5001)이 모듈식 데이터 포드(50) 내에서 적절한 열 전달 상태를 생성하기 위해서 인접한 서버 랙들 사이의 모든 위치에 빡빡하게 정의될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다.

모듈식 데이터 포드(50)는 또한 외부 벽 부재(1051)에 인접하여 보조 인클로저(515)를 포함한다. 다른 실시 예들에서, 보조 인클로저(515)는 외부 벽 부재들(1051~1055) 중 하나에 인접할 수 있다. 보조 인클로저(151)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(525)을 포함한다.

도 2b에 도시된 것 같은 본 발명의 일 실시 예에서, 모듈식 6각형 데이터 포드(60)는 다각형 형태에서 적어도 한 가장자리를 따라 서로 인접하여 결합한 6개의 외부 벽 부재(1061, 1062,1063,1064,1065, 1066)를 갖는 인클로저(106)를 포함한다.

6각형 모듈식 데이터 포드(60)는 그 내부에 외부 벽 부재(1061) 및 외부 벽 부재(1062) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(601), 외부 벽 부재(1063)에 인접하여 배치된 서버 랙(602), 외부 벽 부재(1063) 및 외부 벽 부재(1064) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(603), 외부 벽 부재(1064) 및 외부 벽 부재(1065) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(604), 외부 벽 부재(1065)에 인접하여 배치된 서버 랙(605), 그리고, 외부 벽 부재(1066) 및 외부 벽 부재(1061) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(606)을 포함한다.

모듈식 데이터 포드(50)와 관련하여 설명을 한 방식과 유사하게, 열교환 볼륨(6002)을 모듈식 데이터 포드(60)의 중앙 지역 내에 정의하기 위해서, 일 실시 예에서, 서로 떨어진 것으로 도시된 서버 랙들(601, 602)이 서버 랙들(610,602) 사이의 내부 벽 부재(610)를 통해 서로 인접하여 결합할 수 있다. 또, 서버 랙들(605,606)이 서로 떨어진 것으로 도시되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 내부 벽 부재(610)와 유사한 내부 백 부재들이 대응하는 서버 랙들(605,606)을 인접하여 결합하도록 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제1 열교환 볼륨(6001)이 모듈식 데이터 포드(60) 내에서 의도된 적절한 열 전달 상태를 위해서 인접한 서버 랙들 사이의 모든 위치에 빡빡하게 정의될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다.

모듈식 데이터 포드(60)는 또한 외부 벽 부재들(1061~1066) 중 어느 하나에 인접하여 보조 인클로저 또는 구성요소(616)를 포함할 수 있다. 예를 들어 외부 벽 부재(1061)에 인접하여 보조 인클로저(616)가 마련될 수 있다. 또, 보조 인클로저(616)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(626)을 포함한다.

도 2c에 도시된 것 같은 본 발명의 일 실시 예에서, 모듈식 7각형 데이터 포드(70)는 다각형 형태에서 적어도 한 가장자리를 따라 서로 인접하여 결합한 7개의 외부 벽 부재(1071, 1072, 1073, 1074, 1075, 1076, 1077)를 갖는 인클로저(107)를 포함한다.

7각형 모듈식 데이터 포드(70)는 그 내부에 외부 벽 부재(1071) 및 외부 벽 부재(1072) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(701), 외부 벽 부재(1072) 및 외부 벽 부재(1073)에 인접하여 배치된 서버 랙(702), 외부 벽 부재(1073)에 인접하여 배치된 서버 랙(703), 외부 벽 부재(1074)에 인접하여 배치된 서버 랙(704), 외부 벽 부재(1075)에 인접하여 배치된 서버 랙(705), 외부 벽 부재(1076)에 인접하여 배치된 서버 랙(706), 외부 벽 부재(1076) 및 외부 벽 부재(1077) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(707), 외부 벽 부재(1077) 및 외부 벽 부재(1071) 모두에 인접하여 배치된 서버 랙(708)을 포함한다.

모듈식 데이터 포드(50) 및 모듈식 데이터 포드(60)와 관련하여 설명을 한 방식과 유사하게, 열교환 볼륨(7002)을 모듈식 데이터 포드(70)의 중앙 지역 내에 정의하기 위해서, 일 실시 예에서, 서버 랙들(701~708)이 서로 인접하여 실질적으로 서로 인접하여 배치될 수 있다.

비슷하게, 모듈식 데이터 포드(70)는 또한 외부 벽 부재들(1071~1077) 중 어느 하나에 인접하여 보조 인클로저(717)를 포함할 수 있다. 예를 들어 외부 벽 부재(1071)에 인접하여 보조 인클로저(717)가 마련될 수 있다. 비슷하게, 보조 인클로저(717)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(727)을 포함한다.

도 2d에 도시된 것 같은 본 발명의 일 실시 예에서, 모듈식 8각형 데이터 포드(80)는 다각형 형태에서 적어도 한 가장자리를 따라 서로 인접하여 결합한 8개의 외부 벽 부재(1081, 1082, 1083, 1084, 1085, 1086, 1087, 1088)를 갖는 인클로저(108)를 포함한다. 8각형 모듈식 데이터 포드(80)는 각각이 외부 벽 부재들(1081~1088)의 두 개의 벽에 근접하여 두 개의 벽에 대해 각을 이루도록 그 내부에 서버 랙들(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808)을 포함한다.

모듈식 데이터 포드(50), 모듈식 데이터 포드(60) 및 모듈식 데이터 포드(70)와 관련하여 설명을 한 방식과 유사하게, 열교환 볼륨(8002)을 모듈식 데이터 포드(80)의 중앙 지역 내에 정의하기 위해서, 일 실시 예에서, 서버 랙들(801~808)이 서로 인접하여 실질적으로 서로 인접하여 배치될 수 있다.

비슷하게, 모듈식 데이터 포드(80)는 또한 외부 벽 부재들(1081~1088) 중 어느 하나에 인접하여 보조 인클로저(818)를 포함할 수 있다. 예를 들어 외부 벽 부재(1081)에 인접하여 보조 인클로저(818)가 마련될 수 있다. 비슷하게, 보조 인클로저(818)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(828)을 포함한다.

도 2e에 도시된 것 같은 본 발명의 일 실시 예에서, 모듈식 9각형 데이터 포드(90)는 다각형 형태에서 적어도 한 가장자리를 따라, 예들 들어 가장자리들(99)를 따라 서로 인접하여 결합하여 다각형 형태를 형성하는 9개의 외부 벽 부재(1091, 1092, 1093, 1094, 1095, 1096, 1097, 1098, 1099)를 갖는 인클로저(109)를 포함한다. 9각형 모듈식 데이터 포드(90)는 각각이 외부 벽 부재들(1091~1099) 중 적어도 하나에 근접하여 적어도 하나에 대해 각을 이루도록 그 내부에 서버 랙들(901, 902, 903, 904, 905, 906, 907, 908)을 포함한다.

모듈식 데이터 포드들(50, 60,70, 80)과 관련하여 설명을 한 방식과 유사하게, 열교환 볼륨(9002)을 모듈식 데이터 포드(90)의 중앙 지역 내에 정의하기 위해서, 일 실시 예에서, 서버 랙들(901~908)이 서로 인접하여 실질적으로 서로 인접하여 배치될 수 있다.

모듈식 데이터 포드(90)는 또한 외부 벽 부재들(1091~1099) 중 어느 하나에 인접하여 보조 인클로저(919)를 포함할 수 있다. 예를 들어 외부 벽 부재(1091)에 인접하여 보조 인클로저(919)가 마련될 수 있다. 비슷하게, 보조 인클로저(919)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(928)을 포함한다.

도 2f에 도시된 것 같은 본 발명의 일 실시 예에서, 모듈식 10각형 데이터 포드(100)는 다각형 형태에서 적어도 한 가장자리를 따라, 예들 들어 가장자리들(111)를 따라 서로 인접하여 결합하여 다각형 형태를 형성하는 10개의 외부 벽 부재(1101, 1102, 1103, 1104, 1105, 1106, 1107, 1108, 1109,1110)를 갖는 인클로저(100)를 포함한다. 10각형 모듈식 데이터 포드(100)는 각각이 외부 벽 부재들(1101~1110) 중 적어도 하나에 근접하여 적어도 하나에 대해 각을 이루도록 그 내부에 서버 랙들(1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008)을 포함한다.

모듈식 데이터 포드들(50, 60,70, 80, 90)과 관련하여 설명을 한 방식과 유사하게, 열교환 볼륨(102)을 모듈식 데이터 포드(100)의 중앙 지역 내에 정의하기 위해서, 일 실시 예에서, 서버 랙들(1001~1008)이 서로 인접하여 실질적으로 서로 인접하여 배치될 수 있다.

모듈식 데이터 포드(100)는 또한 외부 벽 부재들(1101~1110) 중 어느 하나에 인접하여 보조 인클로저(1010)를 포함할 수 있다. 예를 들어 외부 벽 부재(1101)에 인접하여 보조 인클로저(1010)가 마련될 수 있다. 비슷하게, 보조 인클로저(1010)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(1020)을 포함한다.

도 2g를 참조하여 설명하였듯이, 본 발명의 일 실시 예에서, 도 2d에 도시된 8각형상의 모듈식 데이터 포드(80)는 한 방향에서 그 두 벽의 길이가 증가하여 도 2g의 모듈식 데이터 포드를 형성할 수 있다. 구체적으로 모듈식 데이터 포드(80')는 다각형 형태에서 적어도 한 가장자리를 따라 예를 들어 가장자리(88')를 따라 서로 인접하여 결합한 외부 벽 부재(1081', 1082', 1083', 1084', 1085', 1086', 1087', 1088')를 갖는 인클로저(108')를 포함한다.

8각형 모듈식 데이터 포드(80')는 그 내부에 각각 외부 벽 부재(1081') 및 외부 벽 부재(1082')에 근접하여 배치된 서러 랙들(801',802')을 포함한다. 인접한 서버 랙들(803a', 803b', 803c', 803d')은 또한 모듈식 데이터 포드(80') 내에서 확장된 외부 벽 부재(1083')에 인접하여 배치된다. 서버 랙들(804', 805', 806')은 모듈식 데이터 포드(80') 내에서 각각 외부 벽 부재들(1084', 1085', 1086')에 인접하여 배치된다. 인접한 서버 랙들(807a', 807b', 807c', 807d')은 또한 모듈식 데이터 포드(80') 내에서 확장된 벽 부재(1087')에 인접하여 배치된다. 서버 랙(808')은 또한 모듈식 데이터 포드(80') 내에서 외부 벽 부재(1088')에 인접하여 배치된다.

인접한 외부 벽 부재들(1088', 1081', 1082')은 모듈식 데이터 포드(80')의 제1 끝단(88a')을 형성하고 인접한 외부 벽 부재들(1084', 1085', 1086')은 제2 끝단(88b')을 형성한다. 비슷하게, 모듈식 데이터 포드들(50, 60, 70, 80, 90, 100)과 관련하여 설명을 한 방식과 유사하게, 열교환 볼륨(8002')을 모듈식 데이터 포드(80')의 중앙 지역 내에 정의하기 위해서, 일 실시 예에서, 서버 랙들(801'~808')이 서로 인접하여 실질적으로 서로 인접하여 배치될 수 있다.

비슷하게, 모듈식 데이터 포드(80')는 또한 외부 벽 부재들(1081'~1088') 중 어느 하나에 인접하여 보조 인클로저(818')를 포함할 수 있다. 예를 들어 외부 벽 부재(1081')에 인접하여 보조 인클로저(818')가 마련될 수 있다. 비슷하게, 보조 인클로저(818')는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명될 높은 습구 온도 적용에서 칠러리스 동작을 위한 밀접 결합 전용 냉각 시스템(828')을 포함한다.

도 3은 모듈식 데이터 포드(10)로 포괄적으로 지정된 포괄적인 모듈식 데이터 포드에 대한 측단면도(즉 정면도)이다. 도 3은 모듈식 데이터 포드를 위한 냉각 시스템의 공기 흐름 회로 내에서 공기 흐름 패턴을 도시한다. 모듈식 데이터 포드는 여러 종류의 공기 흐름 패턴들 및 열복도 및 냉복도 구성들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 열복도는 서버 랙의 후방 또는 측면에 위치할 수 있고 냉복도는 모듈식 데이터 포드의 중앙에 위치할 수 있다. 이 공기 흐름 패턴은 열복도 내에서 뜨거운 공기의 자연적인 굴뚝 또는 위쪽 방향의 대류를 제공하고, 냉복도는 송풍기들에 의해서 도움을 받을 수 있는 차가운 공기의 자연적인 아래 방향 공기 흐름 패턴이다. 다른 예로서, 열복도는 중앙에 위치할 수 있고 냉복도는 서버 랙들의 후방에 위치할 수 있다. 랙들의 꼭대기는 또한 뜨거운 공기가 랙 내에서 또는 선반 그 자체 내에서 흐르고 랙들의 상부 또는 바닥에서 탈출하도록 변형될 수 있다. 공기 흐름 패턴과 관련하여, 뜨거운 공기는 위쪽으로, 아래쪽으로 또는 다른 방향으로 흐를 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 또한 공기 흐름 회로에서 다양한 위치에서 중화 온도를 유지하도록 디자인될 수 있다. 도 3의 실시 예에서, 주 냉각은 서버 랙들 또는 선반의 후방에서 일어난다.

송풍기들은 다른 방식으로 배열되어 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 다른 공기 흐름 패턴들을 생성할 수 있다. 송풍기들은 모듈식 데이터 포드 내에서 어디에도 위치될 수 있다. 예를 들어 송풍기들은 모듈식 데이터 포드의 상부 또는 하부에 위치할 수 있고 수직으로 또는 수평으로 지향될 수 있다. 송풍기들의 위치 및 형태는 송풍기 효율을 포함하여 송풍기 기술에서 최신 발전에 따라 달라질 수 있다.

도 3에 도시된 냉각 코일 구성은, 모듈식 데이터 포드 내에서 공기를 냉각하는 세 방식(N+3)을 제공함으로써, 가외성(redundancy)을 제공한다. 하나 이상의 배터리가 도 3에 도시된 바와 같이 마루 챔버 내에 또는 냉복도 내의 어딘가에 탑재될 수 있다.

더 구체적으로, 모듈식 데이터 포드(10)는 일반적으로 예를 들어 도 2a 내지 도 2g를 참조하여 설명을 한 상술한 모듈식 데이터 포드들(50, 60, 70, 80, 90, 100, 80') 각각을 대표한다. 모듈식 데이터 포드(10)는 예를 들어 데이터 포드(50)(도 2a)의 외부 벽 부재들(1051, 1053)의 상부 가장자리들(1051a,1053a)에 접촉하여 지지 될 수 있고 모듈식 데이터 포드(10)의 지붕을 형성하는 데이터 포드 덮개 부재(12)를 포함한다. 외부 벽 부재들(1051~1055)은 인클로저(105)의 상부 끝단에 틈새(aperature)(12')를 정의하고 또한 외부 벽 부재들(1051~1055) 각각에 대응하는 내부 벽 부재들(1051a, 1052a, 1053a, 1054a, 1055a)을 정의한다(도 2a). 따라서, 데이터 포드 덮개 부재(12)는 틈새(12')를 실질적으로 덮도록 구성되고 배치된다.

컴퓨터 랙들(501~505) 각각은 외부 벽 부재들(1051~1055)의 대응하는 내부 벽 부재들(1051a~1055a)과의 관계에서 제1 측면(501a, 502a, 503a,504a,505a)을 정의하여, 컴퓨터 랙들(501~505)에 의해 정의된 내부 벽 부재들(1051a~1055a) 및 제1 측면들(501a~505a) 사이에 제1 볼륨 또는 열복도(5001)를 정의한다.

제1 냉각 코일들(531, 533)은 각각 서버 랙들(501, 503)의 제1 측면(501a, 503a) 상에 배치된 것으로 도시되었다.

컴퓨터 랙들(501~505) 각각은, 제2 볼륨 예를 들어 도 2a와 관련하여 전술한 열교환 볼륨 또는 냉복도(5002)를 정의하기 위하여, 제2 측면들(501b, 502b, 503b, 504b, 505b)을 정의하며 이들은 적어도 하나의 다른 제2 측면과 인터페이스하도록 지향한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 도 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g에 도시된 열교환 볼륨들(6002, 7002, 8002, 9002, 102, 8002')이 비슷하게 컴퓨터 랙들의 제2 측면들에 의해 정의되는 제2 볼륨들을 형성한다는 것을 이해할 것이다.

모듈식 데이터 포드(10)는 또한 제2 볼륨 또는 열교환 볼륨(5002)을 실질적으로 감싸도록 서버 랙들(501~505) 위에 구성되고 배치된 컴퓨터 랙 덮개 부재(14)를 포함한다. 데이터 포드 덮개 부재(12) 및 컴퓨터 랙 덮개 부재(14)는 제1 볼륨(5001)과 제2 볼륨(5002)을 결합하는 제3 볼륨(20)을 형성한다.

공기 순환기 지지 구조물(16)이 또한 서버 랙들(501~505) 위에 구성되고 배치되어 컴퓨터 랙 덮개 부재(14)의 일부분을 형성한다. 공기 순환기 지지 구조물(16)은 일반적으로 제2 볼륨(5002) 위에 배치되어 제2 또는 열교환 볼륨(5002)의 중앙 상부 경계를 정의한다. 공기 순환기 지지 구조물(16)은 적어도 하나의 공기 순환기를 포함하며 예시적으로 화살표 'A'로 표시된 바와 같이 공기를 아래로 순환시키는 세 개의 공기 순환기(16a, 16b, 16c)가 도시되었다. 제2 볼륨(5002)은 냉복도를 형성하고, 아래로 순환하는 공기는 방열을 위해서 서버 랙(501)에 배치된 서버들(511a, 511b, ..., 511n)을 통해서 그리고 서버들(533a, 533b, ..., 533n)을 통해서 그리고 제1 냉각 코일들(531, 533)을 통해서 순환하며, 여기서 서버에 의해서 가열된 공기는 냉각된다. (비슷하게, 냉각 코일들(미도시)이 서버 랙들(502, 504, 505)의 대응하는 제1 측면(502a, 504a, 505a)에 배치된다).

이제 냉각된 공기는 화살표 'B'로 표시된 바와 같이 제1 볼륨(5001)을 통과해 위쪽으로 흐르고 더 위쪽으로 흘러 제3 볼륨(20)까지 흐른다. 일 실시 예에서, 제2 냉각 코일들(21, 23)은 순환 공기 경로에서 컴퓨터 덮개 부재(14) 및 데이터 포드 덮개 부재(12) 사이에 배치되고 대응하는 서버 랙들(501, 503)의 제1 냉각 코일(531, 533)에 바로 위에 위치하여 제3 볼륨(20)의 경계들을 정의한다. 제2 냉각 코일들(21, 23)은 또한 공기를 냉각하며 냉각된 공기는 화살표 'C'로 표시된 바와 같이 제3 볼륨(20) 내로 이동하며 여기서 공기는 공기 순환기들(16a, 16b, 16c)의 흡기측들을 통해 흡입된다.

일 실시 예에서, 공기 순환기 지지 구조물(16)은 공기 순환기들(16a, 16b, 16c)을 통해 순환하는 공기를 더 냉각시키기 위해 공기 순환기들(16a, 16b, 16c) 의 흡기측들에 배치된 제3 냉각 코일(30)을 더 포함한다.

따라서, 하나 이상의 공기 순환기(16a, 16b, 16c)는 제1 볼륨(5001), 제2 볼륨(5002) 및 제3 볼륨(5003)을 통해 공기를 끊임없이 순환시키도록 구성된다.

일 실시 예에서, 냉각 코일들(531, 533, 21, 22, 30)은 냉각 매체로 냉매, 비-수성, 가스 또는 액체 매체를 포함한다. 여기에 정의된 바와 같이, 냉각 코일들(531, 533, 21, 22, 30)은 열교환 부재이다.

일 실시 예에서, 모듈식 데이터 포드(10)는 데이터 포드 덮개(105)의 하부 끝단(11')에 하나 이상의 배터리(32)로 표시된 것 같은 전용 전력 공급 장치를 포함한다. 하나 이상의 배터리는 직류/교류 변환기(미도시)와 전기적으로 소통하고, 이 직류/교류 변환기는 이어서 소외 전력 그리드(미도시)와 전기적으로 소통한다.

결과적으로, 도 3의 실시 예에서, 열복도는 IT 캐비넷들 또는 컴퓨터 서버 랙들의 후방 측 및 모듈식 데이터 포드의 벽들 사이에 형성되고, 냉복도는 컴퓨터 랙들의 전방 측에 의해 형성된다. 다시 말하면, 컴퓨터 랙들 또는 선반은 열복도 및 냉복도를 생성하도록 위치한다. 다른 실시 예들에서, 컴퓨터 랙들은 다른 열복도 및 냉복도 구성을 생성하도록 다른 방식으로 위치한다. 또 다른 실시 예들에서, 열복도 및 냉복도는 엄격하게 포함된다(strictly contained).

송풍기들, 코일들, 컴퓨터 랙들, 하나 이상의 배터리, 열복도, 냉복도, 파이프 터널들은 모듈식 데이터 포드 포장 또는 컨테이너 내에 배치된다. 추가적인 격실들(compartments) 모듈식 데이터 포드의 측면에 부착된다. 이 격실들은 교환기 모듈, 냉각 시스템을 위한 파이프, 파이프를 통해서 냉각 유체(예를 들어 냉매 또는 탈이온수)를 펌프 하기 위한 펌프들, 케이블 버스들(cable bus), 그리고 전기 격실들을 포함한다. 이 격실들은 방수가 될 수 있다. 사용자는 예를 들어 접근문을 경유하여 작업을 구축 또는 유지하기 위해서 이 격식들에 접근할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 여러 종류의 공기 흐름 패턴, 열복도 및 냉복도 구성을 사용할 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 열복도는 서버 랙의 후방 또는 측면에 존재할 수 있고 냉복도는 모듈식 데이터 포드의 중앙에 존재할 수 있다. 이 공기 흐름 패턴은 열복도 내에서 뜨거운 공기의 자연적인 굴뚝 또는 위쪽 방향의 대류를 제공하고, 냉복도는 송풍기들에 의해서 도움을 받을 수 있는 차가운 공기의 자연적인 아래 방향 공기 흐름 패턴이다. 다른 예로서, 열복도는 중앙에 위치할 수 있고 냉복도는 서버 랙들의 후방에 위치할 수 있다. 랙들의 꼭대기는 또한 뜨거운 공기가 랙 내에서 또는 선반 그 자체 내에서 흐르고 랙들의 상부 또는 바닥에서 탈출하도록 변형될 수 있다. 공기 흐름 패턴과 관련하여, 뜨거운 공기는 위쪽으로, 아래쪽으로 또는 다른 방향으로 흐를 수 있다.

도 3에 도시된 냉각 코일 구성은, 모듈식 데이터 포드 내에서 공기를 냉각하는 세 방식(N+3)을 제공함으로써, 가외성(redundancy)을 제공한다. 하나 이상의 배터리가 도 3에 도시된 바와 같이 마루 챔버(floor chamber) 내에 또는 냉복도 내의 어딘가에 탑재될 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 전력에서 상당한 램프 업(ramp up)(또는 모듈성) 능력, 데이터 수집, 및 HVAC 냉각 능력을 포함하도록 디자인된다. 각 포드는 하단 즉 서버 랙 당 약 1~2kW에서 상단 즉 서버 랙 당 약 40kW 범위의 서버 랙 부하 스펙트럼을 처리하도록 디자인된다.

데이터 포드들은 자연 대류 및 공기 이동 장치들(예를 들어 송풍기들 또는 공기를 이동할 수 있거나 공기 패턴을 생성할 수 있는 다른 장치들) 모두를 사용하여 열복도/냉복도를 통해 공기를 이동시킬 수 있다. 공기 이동 장치들은, 클라우드 컴퓨팅(cloud computing) 기술에 따라 냉복도 온도 및 서버 및 랙 부하 모두를 모니터하는 상태 제어 전략을 사용하여 공기 이동 장치들을 제어할 수 있는 에너지 효율적인 VFD들에 결합할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들의 냉각 코일들은 미세-채널 코일 기술을 채용할 수 있다. 이 냉각 코일들은 전형적인 코일들에 비해서 훨씬 깊이가 얕고 표면적이 작다. 모듈식 데이터 포드들은, 예를 들어 고출력을 제공하거나 코일 기술에서 미래 발전을 포함하는 코일들 같은 대체 코일을 수용하는 이동가능한 코일 섹션들로 만들어질 수 있다. 포드 주 코일 회로는 표준 냉매 기화 코일, 리시버, 탄뎀(tandem) 미세-채널 코일로 구성된 혼합 이중 코일 시스템을 포함할 수 있다. 이 같은 코일 기술의 접목은, 냉매 "상태 변화"의 이점을 사용함으로써, 더욱 높은 열 전달 능력을 가능하게 한다. 또는 이 시스템은 상태 변화없는 직선형 액체-펌프 시스템을 포함할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 다양한 밀봉(seal) 부류로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 막 밀봉재, 벽 공사, 개스킷(gasket), 문 처리 등이 SMACNA(Sheet Metal and Cooling Contractors' National Association)에 의해 공표된 다양한 밀봉 요구 조건을 만족하도록 조정될 수 있다. 모듈식 데이터 포드들은 또한 비-도전성의 화재 억제 시스템들을 포함할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 제조된 서버 랙들 또는 주문 설계된 랙 및 선반 구성요소들을 수용하도록 디자인될 수 있다. 주문 설계 랙들 또는 구성요소들은, 서버 지지체의 다양한 형태에 따르기 위해서 쉽게 이동, 개조 및 변형될 수 있도록, 모듈식 데이터 포드의 전체적인 물리적 구조의 일부분으로 포함될 수 있다.

모듈식 데이터 포드 구조는 내구성이 있으나 가벼운 구조이다. 예를 들어, 경량 사각관(light steel square tubing) 또는 I-빔 및 중량 알루미늄(heavy gauge) 구조 부재로 구성될 수 있다. 모듈식 데이터 포드들의 벽들 및 지붕은 이중벽 또는 단일벽 절연 패널을 포함할 수 있고, 금속, 플라스틱, 유리 또는 다른 복합 재질로 구성될 수 있다. 모듈식 데이터 포드들은 구조적인 골격 프레임을 가질 수 있고 또는 구조적인 능력을 갖는 표면 처리(skin treatment)를 받을 수 있다. 모듈식 데이터 포드에 사용되는 절연체의 형태 및 절연 정도는 데이터 포드가 구축되는 환경 또는 동작자의 다른 요구에 기초하여 변할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들의 외부는 에너지 절약 반사 페인트, 표면 코팅, 또는 태양막(solar membrane)(예를 들어 광발전막) 또는 코팅으로 처리될 수 있다. 지붕 구조는 지지체를 포함할 수 있고 프레임 타입 적용에서 태양 패널을 위해 접힐 수 있다(hold downs).

모듈식 데이터 포드 구조는, 지게차, 겐트리, 크레인, 헬리콥터 또는 다른 리그 장비(rigging equipment)를 사용하여 위로 또는 아래로 이동되도록 인양 고리(lifting lug) 또는 지지 구조체에 결합할 수 있다. 서버 랙들 또는 선반은 전달을 위해 포드의 서버 랙들 및 다른 장비들을 안전하게 하는 구속장치(restraint)를 포함할 수 있다.

데이터 포드들은 습도 조절 및 시스템 패키지에 결합할 수 있다. 예를 들어, 모듈식 데이터 포드들은, 외부 공간 또는 환경에서 데이터 포드 내로 습기의 이동을 제한하기 위해서, 막, 증기 장벽, 밀봉재, 및 다른 습도 조절 장치에 결합할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 접근 문들(access doors)을 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있다. 문들은 모듈식 데이터 포드의 외부 검사(external inspection)를 위한 이중의 해상 절연된 가시 유리를 포함할 수 있다. 모듈식 데이터 포드들은 내부적으로 및 외부적으로 요구되는 전등 리셉터클(receptable) 및 서비스 리셉터클에 결합될 수 있다. 모든 전기 회로들은 지락 보호로 보호될 수 있다. 옥외 사용을 위한 모듈식 데이터 포드들은 낙뢰 보호를 위한 구조를 포함할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 목적지에 구축되기 전에 중앙집중식으로 제어된 장소에 컴퓨터 랙들로 미리 적층될 수 있다. 이는 목적지에 특히 멀리 떨어진 지역에 컴퓨터 랙들로 포드를 적층 하는데 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

도 4는 도 2d의 8각형 모듈식 데이터 포드(80) 평면도(즉 상단면도)로서, 8각형 상부 코일 데크(deck)(838a)를 도시한다. 8각형 상부 코일 데크(838a)는 대응하는 서버 랙들(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808) 위에 배치된 수직으로 배치된 상부 냉각 코일들(841, 842, 843, 843, 844, 845, 846, 847, 848)의 어레이(840)를 수직적으로 지지한다. 이들 각각은, 도 3의 모듈식 데이터 포드(10)와 관련하여 설명한 것 같이 제3 볼륨(20)의 경계를 정의하기 위해서, 컴퓨터 랙 덮개 부재(14) 및 데이터 포드 덮개 부재(12) 사이에 배치된 순환 공기 통로에 배치된 제2 냉각 코일들(21, 22)과 비슷한 방식으로 경계를 형성한다. 컴퓨터 랙들(801 ~ 808) 각각의 후방 측(미도시) 상의 하부 후방 코일은 도 3의 냉매 코일들(531, 533)과 유사하다. 하부 후방 코일들은 열복도들(851, 852, 853, 854, 855, 856, 857, 858)에서 흐르는 공기를 냉각하는 제1 단계 또는 1차 방안이다. 열복도(851)는 서버 랙(802)의 후방 측 및 외부 벽 부재들(1082, 1083) 사이에 형성된다. 비슷하게, 열복도(853)는 서버 랙(803)의 후방 측 및 외부 벽 부재들(1083, 1084) 사이에 형성된다. 열복도(854)는 서버 랙(804)의 후방 측 및 외부 벽 부재들(1084, 1085) 사이에 형성된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 열복도들(855~858)이 비슷하게 형성되는 것을 이해할 것이다.

상부 수직 코일 어레이(840)는 8각형 형태로서 열복도들(851~858)에서 흐르는 공기를 냉각(n+2)하는 2차 방안이다. 파이프 연결들(840a, 840b)은 아래에 설명될 도 6과 관련하여 밀접 결합 냉각 시스템(2100)과 관련하여 전자 장비의 외부 환경(5)과 유체 소통하는 냉매 가스 유체 공급 통로(2100a)와 유체 소통하고 전자 장비의 외부 환경(5)과 또한 유체 소통하는 유체 회수 통로(2100b)와 유체 소통한다.

공기 순환기들(16a, 16b, 16c)의 흡기측들 상에 배치된 제3 냉각 코일(30)과 유사하게, 과열된 평판 코일(860)은, 열복도들(851~858)에서 흐르는 공기를 냉각(n+3)하는 3차 방안으로서, 모듈식 데이터 포드(80)의 중앙(미도시)에 위치할 수 있다. 제3 코일(860)은 또한, 서버 랙 코일의 열 부하가 보충 코일을 요구한다면, 재단(trim) 코일로 사용될 수 있다. 제3 코일(860)은 특정 서버 랙들의 우발성 과부하를 처리한다. 제3 코일(860)은 또한 극도로 낮은 부하 열 출력 상황을 위한 에너지 절약 코일로 사용될 수 있다. 제어 전략은 낮은 시스템 부하를 처리하기 위해서 1차 또는 주 코일(미도시)을 차단하고 제3 코일(860)을 활성화하는 것을 포함한다. 비슷한 방식으로, 파이프 연결들(860a, 860b)은 아래에 설명될 도 6과 관련하여 밀접 결합 냉각 시스템(2100)과 관련하여 전자 장비의 외부 환경(5)과 유체 소통하는 냉매 가스 유체 공급 통로(2100a)와 유체 소통하고 전자 장비의 외부 환경(5)과 또한 유체 소통하는 유체 회수 통로(2100b)와 유체 소통한다.

도 5는 천장 송풍기 어셈블리(870)를 보여주는 모듈식 데이터 포드(80)의 천장 수준에서의 평면도(즉 상단면도)이다. 컴퓨터 랙들(801~804, 806~808)은 각각 서버 랙(801)을 위한 모서리(801a), 서버 랙(802)을 위한 모서리들(802a, 802b), 서버 랙(803)을 위한 모서리들(803a, 803b), 서버 랙(804)을 위한 모서리들(804a, 804b), 서버 랙(806)을 위한 모서리들(806a, 806b), 서버 랙(807)을 위한 모서리들(807a, 807b), 서버 랙(808)을 위한 모서리들(808a, 808b)을 포함한다. 서버 랙들(801~804, 806~808)은 서버 랙(801)의 모서리들(801a, 801b)이 인접한 서버 랙들(808,802)의 모서리들(808b, 802b)와 접촉하는 순환 패턴으로 배치되는 것이 도시되어 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 나머지 서버 랙들(802, 803, 804, 806,807)의 모서리들의 배열을 이해할 것이다. 이 같은 둥근 패턴의 서버 랙들(801~804, 806~808)의 배열은 열복도들(851~854, 856~858) 및 볼륨(8002)에 의해 형성되는 냉복도 사이의 분할(partition)을 제공한다. 몇몇 실시 예에서, 컴퓨터 랙들 사이(801 및 802 사이, 802 및 803 사이, 803 및 804 사이, 806 및 807 사이, 807 및 808 사이, 808 및 801 사이)의 파이(π) 형 공기 공간들(851',852', 853', 856',857', 858') 각각은 냉복도(8002)로부터 분할되어 열복도들(851, 852, 853, 854, 856, 857, 858)의 일 부분을 형성할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모듈식 데이터 포드는 7개의 서버 랙(예를 들어 40kW 서버 랙들)일 수 있다. 조작하는 사람이 접근 문(81)을 통해 서러 랙들(801~804, 806~808)에 접근할 수 있도록, 두 서버 랙, 예를 들어 서버 랙들(804 및 806) 사이에 공간(805')이 존재할 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 모듈식 데이터 포드는 접근 문을 포함하지 않을 수 있다. 이 실시 예들에서 모듈식 데이터 포드는 8개의 서버 랙일 수 있다.

송풍기 어셈블리(870)의 송풍기(871) 및 조명(880)은 모듈식 데이터 포드(80)의 천장 수준에 위치한다. 송풍기들은 건물 관리 시스템(BMS)에 의해 제어되는 가변 주파수 구동기(VFD)(미도시)에 의해 구동된다. 건물 관리 시스템은 컴퓨터 랙들의 온도 및/또는 부하에 기초하여 송풍기 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어 건물 관리 시스템은 열복도 내에서 온도가 증가할 경우 송풍기 속도를 증가시킬 수 있다.

도 5는 또한 하부 파이프 체이스(pipe chase)에 들어가고 나오는 냉각 파이프들(882)을 도시한다. 하부 파이프 체이스는 떼어낼 수 있고 열교환기들(도 6과 관련하여 아래에 설명될 콘덴서들(1200a, 1200b, 1300) 완전한 밀접 결합 냉각 시스템(4000)) 및 모듈식 데이터 포드 어셈블리의 전자 장비를 보조 인클로저(818) 아래에 위치할 수 있다. 냉각 파이프들(882)은 여섯 개의 파이프를 포함한다: 냉각 유체를 모듈식 데이터 포드의 코일들에 공급하는 두 개의 공급 파이프; 냉각 유체를 냉각 시스템에 두 개의 회수 파이프; 그리고 두 개의 급속 역 회수 파이프. 모듈식 데이터 포드 어셈블리는 여러 구성 성분들 사이에 방수 칸(partition)을 포함할 수 있다.

예시적인 모듈식 데이터 포드들(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 80')은 컴퓨터 데이터 저장을 위한 사용에서 범용으로 디자인된다. 이들은 단일 포드 구축에 사용될 수 있다. 이들은 일시적인 또는 반-영구적인 사용을 위해 트레일러화(trailerized) 될 수 있다. 이들은 창고(warehouse) 또는 방-형(suite-type) 적용에서 옥내용으로 사용될 수 있다. 이들은 옥외 또는 부지-형 환경으로 구축될 수 있다. 이들의 공간 절약 형태, 크기 및 무게의 이점은 수송적으로 적용할 수 없는 곳 또는 그렇지 않으면 크고 무거운 컨테이너 모듈식 제품이 필요한 곳에 적용가능하도록 한다.

도 6은 IT 데이터 센터의 전자 장비를 냉각하도록 디자인된 밀접 결합 냉각 시스템(4000)을 도시한다. 시스템(4000)은 네 개의 독립적인 그러나 상호 협동하는 유체 회로(4100, 4200,4300,4400)를 포함한다.

제1 회로(4100)는 IT 데이터 센터의 전자 장비와 인터페이스하고 제1 유체를 통해 전자 장비를 냉각한다. 제1 유체는 유체 냉매(R134a) 또는 유사한 냉매를 포함한다. 제1 회로(4100)는 전자 장비와 유체 소통하고 전자 장비로부터 열을 제1 유체로 추출하는 적어도 하나의 증발기 코일(도 6에는 보이지 않음 그러나 예를 들어도 12의 증발기 코일 참조)을 포함한다. 제1 유체가 적어도 하나의 증발기 코일의 입구에서 출구로 흐를 때, 열은 전자 장비로부터 제1 유체로 전달된다. 일 실시 예에서, 제1 유체는 대략 23℃의 온도로 적어도 하나의 증발기 코일로 들어간다. 열전달 또는 열교환 중에, 제1 유체는 액체 상태에서 적어도 부분적인 증기 상태로 변환된다.

제1 코일(4100)은 적어도 하나의 증발기 코일의 입구에 결합한 유체 공급 통로(4100a) 및 적어도 하나의 증발기 출구에 결합한 유체 회수 통로(4100b)를 포함한다. 유체 공급 통로(4100a)는 제1 유체를 액체 상태로 적어도 하나의 증발기 코일의 입구에 전달하고, 유체 회수 통로(4100b)는 적어도 부분적으로 증기 상태의 제1 유체를 적어도 하나의 증발기 코일로부터 받는다. 제1 회로(4100)는 제1 유체를 유체 공급 통로(4100a)를 통해 펌핑하는 액체 냉매 펌프(412)를 포함한다. 제1 회로(4100)는 또한 액체 냉매 펌프(4120)의 용량 및 모터 속도를 조절하는 가변 주파수 구동기(4125)를 포함한다.

제1 회로(4100)는 또 유체 회수 통로(4100b)로부터 제1 유체를 받는 주 콘덴서(1300)를 포함한다. 주 콘덴서(1300)는 냉매-물 열교환기로서 주 콘덴서(1300)를 통해 흐르는 제1 유체를 냉각하고 부분적으로 증기 상태로부터 액체 상태로 응축한다. 일 실시 예에서, 제1 유체를 완전히 응축하고 냉각하기 위해서, 주 콘덴서(1300)는 미리 결정된 대략 23.3℃ 또는 그 아래의 응축 온도로 유지된다.

또, 제1 회로(4100)는 제1 유체를 주 콘덴서(1300)에서 냉매 액체 수용기(4128)로 나르는 유체 통로(4100c) 및 제1 유체를 냉매 액체 수용기(4128)에서 액체 냉매 펌프(4120)의 흡인측으로 나르는 유체 통로(4100d)를 포함할 수 있다.

냉매 액체 수용기(4128)는 제1 유체의 온도를 검출 및 조절하도록 구성된다. 특히, 냉매 액체 수용기(4128)는 제1 회로(4100)를 제4 회로(4400)에 열적으로 결합함으로써 제1 유체의 온도를 감소하도록 구성된다. 몇몇 실시 예에서, 냉매 액체 수용기(4128)는 제1 유체를 미리 결정된 온도 범위 대략 22.2℃ 에서 23.3℃로 유지한다.

냉매 액체 수용기(4128)는 또한 저장된 제1 유체의 액체 수준을 검출 및 조절하는 구성 요소(예를 들어 검출기 및 제어기)를 포함할 수 있다. 냉매 액체 수용기(4128)에서 낮은 액체 수준은 액체 냉매 펌프(4120)에서 공동화(cavitation) 문제를 야기할 수 있다. 이 문제를 피하기 위해서, 냉매 액체 수용기(4128)는 액체 수준을 검출하고 낮은 액체 수준이 검출되면 경고를 하는 액체 수준 제어기(4127)를 포함한다. 또한, 냉매 액체 수용기(4128)는 냉각 시스템(4000)이 유휴 또는 대기 모드일 때 제1 회로(4100)에 제1 유체를 모을 수 있다.

제2 회로(4200)는 주 콘덴서(1300a)에서 제1 회로(4100)와 인터페이스 하고 여기서 제2 회로(4200)는 제1 회로(4100)와 열교환을 수행한다. 특히, 제2 회로(4200)는 그것을 통해 흐르는 제2 유체를 갖는다. 제2 유체는 주 콘덴서(1300a)에서 제1 회로(4100)의 제1 유체로부터 방열한다. 일 실시 예에서, 제2 유체는 주 콘덴서(1300a)를 탈출하자마자 대략 28.8℃의 온도를 갖는다.

제2 회로(4200)는 냉각 타워, 유체 냉각기, 또는 드라이 냉각기(dry cooler) (도 6에는 도시되어 있지 않지만 예를 들어 도 14의 냉각 타워 CT-1A)로부터의 제2 유체를 나르는 유체 통로(4200a)를 포함한다. 유체 통로(4200a)는 제2 유체를 주 콘덴서(1300)로 전달하는 유체 통로(4200d)와 유체 결합한다. 유체 통로(4200h)는 제2 유체를 냉각 타워, 유체 냉각기 또는 드라이 냉각기로 되돌려 보내는 유체 통로(4200m)로 제2 유체를 나르는 유체 통로(4200e)와 유체 결합한다.

몇몇 실시 예에서, 제2 회로(4200)는 제2 회로(4200)를 통한 제2 유체의 흐름을 촉진하는 펌프를 포함한다. 일 실시 예에서, 제2 유체는 대략 315gpm의 유량으로 조절된다. 펌프는 다음의 어떠한 형태일 수 있다: 중앙 펌핑 및 냉각 타워, 드라이 냉각기, 유체 냉각기 또는 다른 냉각된 또는 우물물 회로.

또한, 제2 회로(4200)는 주 콘덴서(1300)에 들어가기 전에 제2 유체의 온도를 모니터하는 혼합된 물 온도 센서(4220)를 포함할 수 있다. 제2 회로(4200)는 또한 물 조절 밸브(4214)를 포함할 수 있는데, 이는 제1 회로(4100)의 온도 센서(4126)와 소통하도록 동작한다. 물 조절 밸브(4214)는 온도 센서(4126)의 지시에 비례하여 제2 유체의 유량을 조절하도록 구성된다.

예를 들어, 주 콘덴서(1300)를 미리 결정된 응축 온도(예를 들어 23.3℃) 또는 그 밑으로 유지하기 위해서, 물 조절 밸브(4124)는 온도 센서(4126)에 의해 측정된 주 콘덴서(1300)의 온도에 기초하여 제2 유체의 유량을 조절한다. 예를 들어, 온도 센서(4126)가 주 콘덴서(1300)의 미리 결정된 응축 온도(예를 들어 23.3℃) 보다 상당히 높은 온도를 가리킬 때, 물 조절 밸브(4124)는 제2 회로(4200)를 통해 흐르는 제2 유체의 유량을 상당히 증가시켜 주 콘덴서(1300)의 온도를 급격하게 낮춘다. 하지만, 온도 센서(4126)가 미리 결정된 응축 온도(예를 들어 23.3℃)보다 약간 높은 온도를 가리킬 때, 물 조절 밸브(4124)는 제2 회로(4200)를 통해 흐르는 제2 유체의 유량을 약간 증가시킨다.

몇몇 실시 예에서, 주 콘덴서(1300)의 온도를 미리 결정된 응축 온도(예를 들어 23.3℃) 또는 그 밑으로 유지하기 위해서, 제2 유체는 대략 역치 온도인 18.9℃ 또는 그 밑으로 유지된다.

제2 유체를 역치 온도(대략 18.9℃) 또는 그 밑으로 유지하기 위해서, 제2 회로(4200)는 제2 유체를 냉각하는 적어도 하나의 냉각 모드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 회로(4200)는 간단한 외기 냉방 모드를 포함할 수 있는 데, 이 모드에서 제2 회로(4200)는 대기에 의존하여 냉각 타워, 유체 냉각기 또는 드라이 냉각기를 통해 제2 유체를 냉각한다. 동작에 있어서, 주 콘덴서(1300)에서 열이 제1 유체로부터 제2 유체로 전달된 후, 열이 대기에 빼앗기는 것을 방지하기 위해서 제2 유체는 유체 통로(4200h, 4200e)를 통해 흘러 냉각 타워, 유체 냉각기 또는 드라이 냉각기로 진행한다. 냉각된 제2 유체는 이어서 제1 유체를 냉각하기 위해 유체 통로(4200a, 4200d)를 통해 흘러 주 콘덴서(1300)로 되돌아 간다. 제2 유체는 이상의 사이클을 반복할 수 있다.

일 실시 예에서, 간단한 외기 냉방 모드는, IT 데이터 센터의 습구 온도가 17.2℃ 보다 낮을 때에만, 제2 유체를 역치 온도(예를 들어 18.9℃) 또는 그 밑으로 유지한다. 만약 습구 온도가 17.2℃보다 높으면, 제2 유체는 그 역치 온도를 넘을 수 있다.

또한, 제2 회로(4200)는 기계적으로 압축된 냉각 모드를 포함할 수 있는 데, 이 모드에서 제3 회로(4300)는 기계적인 압축 사이클을 통해 제2 회로(4200)를 냉각한다. 제3 유체는 제3 회로(4300)를 통해 흐른다. 제3 유체는 R134a 또는 다른 적절한 냉매 같은 액체 냉매를 포함할 수 있다.

제3 회로(4300)는 제 유체가 주 콘덴서(1300)에 도달하기 전에 제2 회로(4200)를 차-냉각(sub-cool)하는 대기식 차-냉각 교환기(atmospheric sub-cooler exchanger)(1200a)를 포함한다. 대기식 차-냉각 교환기(1200a)는 냉매-물 교환기로서 제2 유체의 적어도 일 부분을 재단 또는 냉각한다. 제3 회로(4300)는 또한 재단 콘덴서(trim condensor)(1200b)를 포함할 수 있는데, 이는 제3 유체가 대기식 차-냉각 교환기(1200a)에서 제2 유체로부터 흡수한 열을 제2 유체에 되돌려주는 냉매-물 열교환기이다. 제3 회로(4300)는 제3 유체를 압축하는 차-냉각 압축기(4310)를 더 포함할 수 있다.

제3 회로(4300)는 압축을 위해서 대기의 차-냉각 교환기(1200a)로부터 차-냉각 압축기(4310)로 제3 유체를 나르는 유체 통로(4300a) 및 압축된 제3 유체를 재단 콘덴서(1200b)로 나르는 유체 통로(4300b)를 포함한다. 추가로, 제3 회로(4300)는 제3 유체를 재단 콘덴서(1200b)로부터 제3 유체를 대기의 차-냉각 교환기(1200a)로 확장하는 계량 장치 또는 열 팽창 밸브(4311)로 나르는 유체 통로(4300c)를 포함한다. 제3 회로(4300)가 활성화되어 있는 한 제3 유체가 제3 회로(4300)를 통해 끊임없이 흐를 수 있다는 것을 예측할 수 있다.

몇몇 실시 예에서, 제3 회로(4300)는 제2 유체가 그 역치 온도(예를 들어 18.9℃)를 넘어섰을 때에만 활성화되며, 이는 습구 온도가 17.2℃를 넘을 때에 일어난다. 제3 회로(4300)의 냉각 용량은 아래 표 1에 도시된 바와 같이 17.2℃를 초과하는 습구 온도에 직접 비례하여 조절될 수 있다.

습수 온도	제3 회로(4300)의 냉각 용량
63 wb(17.2℃)	0 톤
64 wb(17.8℃)	13 톤
65 wb(18.3℃)	26 톤
66 wb(18.9℃)	39 톤
67 wb(19.4℃)	52 톤
68 wb(20℃)	65 톤
69 wb(20.6℃)	78 톤
70 wb(21.1℃)	91 톤

제3 회로(4300)는 한 번에 1도씩 제2 유체의 온도를 재단 또는 냉각하는 것에 의해서 제2 유체의 온도를 면밀히 제어한다. 예를 들어, 제2 유체 온도가 그 역치 온도를 초과하여 1도 상승하면 제3 회로(4300)는 제2 유체의 온도를 1도 감소시킨다.

일 실시 예에서, 효율성을 이유로, 제2 회로(42000는, 제2 유체가 주 콘덴서(1300)로 들어가기 전에, 제3 유체와 열교환을 수행하기 위해서 제2 유체의 미량을 제어한다. 특히,제2 회로(4200)는 주 콘덴서(1300)의 입구 앞에 유체 통로(4200d) 상에 분할 티(splitter tee)(4210)를 포함한다. 이 분할 티(4210)는 제2 유체의 일 부분을 대략 제2 유체의 1/3을 대기의 차-냉각 교환기(1200a)로 돌린다. 몇몇 실시 예에서, 제2 유체의 대략 1/3은 대기의 차-냉각 교환기(1200a)의 입구에서 약 22.2℃의 온도를 갖는다.

제2 회로(4200)는 분할 티(4200)로부터 업스트림(upstream)의 유체 통로(4200) 상에 배치된 또 다른 분할 티(4111)를 포함할 수 있다. 분할 티(4211)는 제2 유체의 대략 1/3이 대기의 차-냉각 교환기(1200a)로부터 유체 통로(4200d)로 흐르도록 한다. 분할 티(4211)에서, 제2 유체의 대략 1/3은 나머지 제2 유체의 2/3와 재결합한다. 혼합된 제2 유체는 이어서 주 콘덴서(1300)로 향한다. 혼합된 제2 유체가 주 콘덴서(1300)로 들어가지 전에 대략 18.9℃의 온도를 가진다는 것을 예상할 수 있다.

또한, 효율적인 이유로, 제2 회로(4200)는 제2 유체가 주 콘덴서(1300)로부터 탈출한 이후에, 제3 유체와 열교환 하도록 제2 유체의 단지 소량만을 제어할 수 있다. 특히, 제2 회로(4200)는 분할 티(4212)를 주 콘덴서(1300)의 출구측에서 유체 통로(4200h) 상에 포함한다. 분할 티(4212)는 제3 유체로부터 열을 되찾기 위해서 유체 통로(4200i)를 경유하여 제2 유체의 대략 1/3을 재단 콘덴서(1200b)로 돌린다. 재단 콘덴서(1200b)의 출구측에서 제2 유체의 대략 1/3이 27.4℃의 온도를 가질 것을 예상할 수 있다. 제2 회로(4200)는 추가로 분할 티(4213)를 분할 티(4212)로부터의 다운스트림(downstream)의 유체 통로(4200h) 상에 더 포함할 수 있다. 분할 티(4213)는 재단 콘덴서(1200b)에서 탈출하는 제2 유체의 대략 1/3이 나머지 제2 유체와 결합하도록 한다. 분할 티(4213)에서, 제2 유체의 대략 1/3은 나머지 제2 유체의 2/3와 재결합한다. 혼합된 제2 유체가 분할 티(4213)에서 대략 26.4℃의 온도를 가질 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 혼합된 제2 유체는 이어서 함께 제2 회로(4200)의 출구측으로 향하여 유체 통로들(4200e, 4200)을 흐른다.

몇몇 실시 예에서, 제2 회로(4200)는 상술한 간단한 외기 냉방 모드 또는 기계적으로 압축된 냉각 모드 중 배타적으로 단지 하나의 냉각 모드만을 가질 수 있다.

다른 실시 예에서, 제2 회로(4200)는 서로 교대하는 두 냉각 모드 모두를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 회로(4200)는 습구 온도가 역치 온도 예를 들어 17.2℃ 또는 그 밑일 때 간단한 외기 냉방 모드로 전환되고 이 역치 온도를 넘어설 때 기계적으로 압축된 냉각 모드로 전환된다.

다른 실시 예들에서, 두 냉각 모드는 서로 협동하고 제2 회로(4200)는 동시에 두 냉각 모드에서 동작할 수 있다. 이 실시 예들에서, 간단한 외기 냉방 모드는 항상 실행되어 간단한 외기 냉방 모드가 습구 온도에 상관없이 활성인 상태가 된다. 한편, 기계적으로 압축된 냉각 모드, 예를 들어 제3 회로(4300)는 간단한 외기 냉방 모드 혼자서 역치 온도 예를 들어 18.9℃ 또는 그 밑으로 유지할 수 없을 때에만, 예를 들어 습구 온도가 역치 온도 예를 들어 17.2℃보다 높을 때 같은 경우에 활성화된다. 이 실시 예들에서, 습구 온도가 역치 온도 또는 그보다 낮을 때, 제2 회로(4200)는 냉각을 위해 단지 대기에만 의존한다. 습구 온도가 일단 그 역치 온도를 넘어서면, 제3 회로(4300)는 활성화되고 제어되어 역치 온도 초과인 습구 온도에 비례하여 냉각 용량을 생성한다. 제3 회로(4300)는 사용자 간섭없이 자동적으로 턴온 및 턴오프 될 수 있다. 예를 들어, 대기의 차-냉각 교환기(1200a)는 습구 온도가 그 역치 온도를 교차할 때 자동적으로 활성화 또는 비활성화 된다.

통계적으로, 냉각 시스템(4000)은 동작 시간의 대략 95% 동안 배타적으로 간단한 외기 냉방 모드로 동작한다. 기계적으로 압축된 냉각 모드는 동작 시간의 대략 5% 동안 턴온된다. 습구 온도가 대략 18.3℃인 지리학적 지역에서, 냉각 시스템(400)은 사실상 일 년 내내 간단한 외기 냉방 모드를 배타적으로 작동시키고 동작 시간의 0.04% 이내로 기계적으로 압축된 냉각 모드를 턴온한다. 습구 온도가 대략 20.6℃인 경우에, 기계적으로 압축된 냉각 모드는 동작 시간의 대략 3% 동안 활성화된다. 모든 시나리오에서, 발명의 배경기술 분야에 언급한 것 같은 전통적인, 대형의, 과도하게 큰 냉각 전기 인프라스트럭처는 그 동작 시간의 대략 40~60% 동안 기계적 압축 사이클에 의존할 것이고, 이는 본 발명의 냉각 시스템(4000)에 비해 높은 운용 비용을 야기한다.

제2 회로(4200)에 더해서, 제4 회로(4400)가 또한 제1 회로(4100)와 열교환을 수행할 수 있다. 특히, 제4 회로(4400)는 냉매 액체 수용기(4129)에서 제1 회로(4100)와 인터페이스 하고, 제4 회로(4400)는 자신을 통해 흐르는 제4 유체를 통해 제1 유체를 응축 및 냉각한다. 냉매 액체 수용기(4128)는 차-냉각 코일(4129)을 구비하는데, 이는 제1 회로(4100) 및 제4 회로(4400) 모두에 열적으로 결합한 증발기이다.

제4 회로(4400)는 압축을 위해서 제4 유체를 차-냉각 수용기(4129)로부터 차-냉각 압축기(4410)의 흡입측으로 나르는 유체 통로(4400a), 압축된 제4 유체를 차-냉각 압축기(4410)로부터 차-압축 콘덴서(1300a)로 나르는 유체 통로(4400b), 제4 유체를 차-냉각 콘덴서(1300a)로부터 제4 유체를 팽창하고 팽창된 제4 유체를 차-냉각 코일(4129)에 제공하는 열 팽창 밸브(4420)로 나르는 유체 통로(4400c)를 포함한다.

몇몇 실시 예에서, 제4 회로(4400)는 냉매 액체 수용기(4128)에 의해 검출된 상태에 기초하여 자동적으로 턴온 및 턴오프 된다. 예를 들어, 제4 회로(4400)는 냉매 액체 수용기(4128)에 의해 검출된 액체 수준이 미리 결정된 역치 아래로 떨어질 때 활성화된다. 특히, 제4 회로(4400)는 낮은 액체 수준이 검출될 때 액체 수준 제어기(4127)에 의해 생성된 경고 신호에 응답하여 활성화될 수 있고, 액체 수준이 미리 결정된 역치에 도달할 때 불활성화될 수 있다. 더욱이, 제4 회로(4400)는 냉매 액체 수용기(4128)에 의해 검출되는 제1 유체의 온도에 대해서도 경계를 한다. 예를 들어, 제4 회로(4400)는 제1 유체의 온도가 미리 결정된 역치를 초과할 때 활성화될 수 있고 미리 결정된 역치 또는 그 밑으로 떨어질 때 불활성화될 수 있다.

제2 회로(4200)는 차-냉각 콘덴서(1300a)에서 제4 회로(4400)로부터 방열한다. 몇몇 실시 예에서, 제2 회로(4200)는 유체 통로(4200d) 상에 분할 티(4205)를 포함한다. 분할 티(4205)는 분할 통로(4200b)를 포함하는데, 이는 제2 유체의 소량을 대략 5 gpm 을 차-냉각 콘덴서(1300a)로 돌리고, 이 같은 제2 유체의 소량은 제4 회로(4400)로부터 열을 추출한다. 제2 유체의 나머지는 제1 회로(4100)로부터 방열하기 위해서 유체 통로(4200d)를 통해 주 콘덴서(1300)로 흐른다.

제2 회로(4200)는 유체 통로(4200e) 상에 또 다른 분할 티(4215)를 포함할 수 있다. 분할 티(4215)는 분할 가지(4200c)를 포함하는데, 이는 차-냉각 콘덴서(1300a)의 출구측으로부터 회수된 제2 유체의 소량을 유체 통로(4200e)로 날라 제2 회로(4200)의 출구측으로 향해 진행하는 제2 유체의 나머지 부분에 결합시킨다. 일 실시 예에서, 제4 회로(44000가 활성일 즉 차-냉각 콘덴서(1300a)가 온 될때 분할 티(4215)에서 제2 유체의 온도는 대략 26.4℃이고, 제4 회로(4400)가 불활성일 때 즉 차-냉각 콘덴서(1300a)가 오프일 때, 26.7℃이다.

밀접 결합 냉각 시스템(4000)은 모듈식 데이터 포드의 보조 인클로저에 장착될 수 있고, 칠러리스 냉각을 고 습구 온도 적용에서 모듈식 데이터 포드의 데이터 인클로저 내에 제공할 수 있다. 예를 들어 도 2a 내지 도 2d 및 도 2f 내지 도 2g의 전용 밀접 결합 냉각 시스템들(525, 626, 727, 828, 1020, 828')는 도 6의 밀접 결합 냉각 시스템(4000)을 포함할 수 있다.

냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템에 비해서 예들 들어 냉각수 시스템, 냉각 플랜트 또는 직접 팽창 냉각 시스템에 비해서 많은 중요한 이점을 가진다. 첫째, 냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각시스템보다 훨씬 적은 기계적으로 보조를 받는 냉각 인프라스트럭처를 요구한다. 냉각 시스템(4000)은 필요할 때에만 기계적 보조 냉각 인프라스트럭처의 사용을 증가시킨다. 특히 냉각 시스템(4000)은 끊임없이 가동하는 두 개의 기본 회로 즉 제1 회로(4100) 및 제2 회로(4200)를 구비하고, 필요할 때에만 가동하는 두 개의 백업 회로 즉 제3 회로(4300) 및 제4 회로(4400)를 포함한다. 특히 제3 회로(4300)는 습구 온도가 역치 온도를 초과할 때 활성화되며, 제4 회로(4400)는 단지 제1 유체 액체 수준이 낮을 때 또는 유체 온도가 어떤 역치 이상일 때에만 활성화된다. 두 개의 백업 회로가 단지 필요할 때에만 동작하기 때문에 예를 들어 동작 시간의 10~20% 동안만 동작하기 때문에, 냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템보다도 훨씬 적은 기계적 보조 냉각 인프라스트럭처에 의존한다.

둘째, 냉각 시스템(4000)은 전통적인 시스템에 비해서 훨씬 덜 실패한다. 특히, 냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템에서 흔한 완전 시스템 전환 프로세스(full system swing over process)를 완전히 피할 수 있다. 완전 시스템 전환 프로세스는 한 시스템을 차단하고 다른 시스템을 시작하는 것에 의해서 두 시스템 사이를 전환하는 데, 전통적인 냉각 시스템이 외기 냉방 시스템 및 기계적 냉각 시스템 사이에서 전환할 때 전형적으로 발생한다. 냉각 시스템(4000)은 반면 완전 시스템 전환을 피한다. 냉각 시스템(4000)에서, 기본 회로들(4100, 4200)은 백업 회로들(4300, 4400)의 상태에 상관없이 항상 작동한다. 백업 회로들(4300, 4400)은 단지 필요할 때에만 턴온된다. 따라서, 냉각 시스템(4000)은 완전 시스템 전환 프로세스에서 실패를 피할 수 있고 전통적인 시스템에 비해서 보다 안전한 접근법이다.

셋째, 밀접 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템보다도 고 습구 온도에 대한 높은 내성을 가진다. 전통적인 냉각 시스템은 일반적으로 습구 온도가 10℃ 보다 높으면 동작 비용이 아주 높아진다. 예를 들어, 전통적인 냉각 시스템이 외기 냉방 모드에서 생존할 수 있는 최대 습구 온도는 대략 10℃이다. 습구 온도가 10℃를 초과하면, 전통적인 냉각 시스템은 IT 데이터 센터에 대한 충분한 냉각을 제공하기 위해서 외기 냉방 시스템에서 기계적 냉각 시스템으로 전환한다. 대략 10℃ 초과 매 0.5도를 위해, 기계적 냉각 시스템은 91톤이라는 추가의 냉각 용량을 생성해야 하는데, 이는 전통적인 냉각 시스템에 그 같은 추가적인 냉각 용량을 생성하기 위한 충분한 전력을 요구한다. 반면, 본 발명의 냉각 시스템(4000)은 고 습구 온도에 대한 보다 우수한 내성을 가진다. 냉각 시스템(4000)이 외기 냉방 모드에서 생존할 수 있는 최대 습구 온도는 대략 17.2℃인데, 전통적인 냉각 시스템의 최대 습구 온도보다 훨씬 높다. 17.2℃를 초과하는 매 0.5도를 위해 기계적 압축 냉각 모드는 추가의 13톤의 냉각 용량을 생성하는 데, 이는 전통적인 냉각 시스템보다 상당히 적은 전력을 소모하는 것이다. 고 습구 온도에 대한 높은 내성 때문에, 냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템보다도 높은 밀도 IT 데이터 센터 예를 들어 랙당 40kW IT 데이터 센터에 더 적합하다.

넷째, 냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템보다도 더 에너지 효율적이다. 냉각 시스템(4000)은 IT 데이터 센터 냉각을 보조하기 위해 대기에 의존하는 간단한 외기 냉방 모드를 구비함으로써 에너지 절약을 최대로 한다. 간단한 외기 냉방 모드에서, 냉각 시스템(4000)은 IT 데이터 센터의 부하 함수로 그 전력 소모를 동적으로 조절한다. 부하가 증가하면서 냉각 시스템(4000)은 전력 소모 수준을 증가시켜 두 기본 회로에서 유량 증가를 야기하고 그리고/또는 두 백업 회로 중 하나 또는 둘 모두를 활성화하며, 이는 이어서 부하 증가를 보상하기 위해 더 많은 냉각 용량을 생성한다. 반대로, 부하가 감소하면서 냉각 시스템(4000)은 그 전력 소모 수준을 감소시키고 이는 이어서 그 냉각 용량의 출력을 감소시킨다.

다섯째, 냉각 시스템(4000)은 전형적인 냉각 시스템에 비해서 IT 데이터 센터의 크기에 대해 더 스케일 가능하고(scalable) 더 쉽게 구축할 수 있다. 예를 들어, 냉각 시스템(4000)은, 전체적으로 IT 데이터 센터 전체를 커버 하도록 구축되어야 하는 전형적인 냉각 시스템과는 달리, IT 데이터 센터에서 특정, 목표 지점에 모듈식으로 구축될 수 있다. 그 모듈성으로 인해서, 냉각 시스템(4000)은 IT 데이터 센터에서 특정 지점을 표적으로 하고, 냉각을 필요로 하지 않는 지점을 피한다. 또한, 그 모듈성으로 인해서, 냉각 시스템(4000)은 전형적인 냉각 시스템이 실패한 현존하는 개보수 냉각 시스템 상에 구축될 수 있다. 또한, IT 데이터 센터에 구축되는 냉각 시스템(4000)의 개수는 동적 변화 예를 들어 IT 센터의 축소 또는 성장에 따라 조절가능하다.

마지막으로 냉각 시스템(4000)은 전통적인 시스템에 비해서 전체 비용이 낮다. 예를 들어 냉각 시스템(4000)은 상대적으로 낮은 초기 자본 및 유지비용을 요구한다. 또한, 그 에너지 효율성으로 인해, 냉각 시스템(4000)은 동작 비용이 낮다. 결과적으로 냉각 시스템(4000)은 전통적인 냉각 시스템보다 더 비용 효율적이다. 전체적으로 낮은 비용으로 인해, 고 습구 온도에 대한 높은 내성뿐만 아니라, 냉각 시스템(4000)은 고 밀도 IT 데이터 센터 예를 들어 랙당 40kW를 위한 최적의 냉각 선택이다.

따라서, 제어 전략이 채택되어 우회 제어 밸브, 온도 및 압력 센서, 그리고 수신기 안전 및 압력 조절기를 활용하는 밀접 시스템 압력 및 흐름 내성을 가능하게 한다. 이 같은 제어 전략은 실시간이고 모든 구성요소의 동적 제어와 관련된다. 제어 전략은 랙 서버들 및 컴퓨터 부하들의 실시간 개별적인 부하에 기초하여 밀접 결합 냉각을 보다 좋게 촉진하기 위해서, IT 서버로부터의 피드백을 포함한다.

전용 밀접 결합 냉각 시스템(예를 들어 525)의 이점들 중 하나는 이 시스템이 모듈식 데이터 포드들에 포함된 다른 서버들에 의해 발생되는 다른 열 부하에 적응할 수 있다는 것이다. 따라서, 전용 밀접 결합 냉각 시스템은 효율적으로 작동할 수 있다. 이와 반대로, 데이터 센터들 및 데이터 포드 모듈들을 위한 전통적인 냉각 시스템은 전통적으로 특정 컴퓨터 디자인을 위해 최악의 상태를 위해 디자인되고 동작한다. 또한, 전통적인 냉각 시스템은 최대의 열 부하를 갖는 데이터 모듈에 따라 모든 데이터 포드 모듈을 냉각한다.

도 7은 모듈식 데이터 포드들을 위한 전용 밀접 결합 하이브리드 냉매-냉각 및 물-냉각 냉각 시스템의 개략적인 다이어그램이다. 도 7의 예시적인 실시 예에서 냉각 시스템(2000)은 도 2a의 모듈식 데이터 포드(50)에 적용되는 것으로 도시되었다. 냉각 시스템은 세 개의 독립적인 그리고 개별적으로 펌핑 되는 냉매 냉각 코일 회로를 포함한다. 칠러리스 동작을 위한 전용 밀접 결합 냉각 시스템(525)은 도 2a를 참조하여 설명을 한 것 같이, 보조 인클로저 또는 격실(515) 내에 수용된다. 전용 밀접 결합 냉각 시스템(525)은 세 개의 차-냉각 회로(2011, 2012, 2013)를 포함한다. 차-냉각 회로들(2011, 2012, 2013)은 도 6의 냉각 시스템(4000)과 서로 비슷하다. 차-냉각 회로들(2011, 2012, 2013)은 각각 제1 냉각 회로(2100), 제2 냉각 회로(2200) 및 제3 냉각 회로(2300)를 포함한다. 도 6을 참조하여 위에서 설명을 한 바와 같이, 습구 온도가 미리 결정된 습구 온도 한계이거나 초과하면, 제2 유체 회로(2200)는 제1 냉각 회로(2100)를 통해 흐르는 제1 유체를 차-냉각하는 동작 모드로 된다. 제2 유체 회로(2200)의 동작은 하나 이상의 압축기(2200) 및 차-냉각 콘덴서(1200a) 및 증발성 차-냉각기(1200b) 및 입구에서 하나 이상의 펌프(2120)로 안정적인 유체 수준을 제공하는 냉매 유체 수용기(2130)를 포함한다.

제1 회로(2011)는 서버 랙들(501~505)의 후방 측(501a~505a)에 인접하여 주 냉각 수직 코일들(531~535)을 포함한다. 주 수직 코일들(531~535)은 제1 냉매 냉각 가스 공급 연결 헤더(2101a)를 통해 냉매 가스 유체 공급 통로(2100a)와 유체 소통한다. 냉매 가스는 이어서 도 5를 참조하여 설명을 한 전자 장비 및 유체 회수 통로(2100b)와 유체 소통하는 냉매 냉각 가스 회수 연결 헤더(2101b)로 방출된다.

제2 회로(2012)는 도 3에서 모듈식 데이터 포드(10)와 관련하여 설명을 한 (N+1) 부 냉각 수직 코일들(21, 22) 및 도 3에 명시적으로 도시되지 않은 추가의 (N+1) 수직 냉각 코일들(23, 24, 25)을 포함한다. 부 수직 코일들(21~25)은 제1 냉매 냉각 가스 공급 연결 헤더(2102a)를 통해 냉매 가스 유체 공급 통로(2100a)와 유체 소통한다. 냉매 가스는 일반적으로 서버 랙들(501~505)을 냉각하기 위해 서버 랙들(501~505) 근처에 위치한 부 수직 코일들(21~25)을 통과한다. 냉매 가스는 이어서 도 5를 참조하여 설명을 한 것 같이, 전자 장비 및 유체 회수 통로(2100b)와 유체 소통하는 냉매 냉각 가스 회수 연결 헤더(2102b)로 방출된다.

비슷하게, 제3 회로(2013)는 도 3을 참조하여 설명한 것 같이, 공기 순환기들(16a, 16b, 16c)을 통해 순환하는 공기의 추가적인 냉각을 위해서 공기 순환기들(16a, 16b, 16c)의 흡기측 상에 배치된 제3 냉각 코일(30) 같은 하나 이상의 (N+2) 냉각 코일을 포함한다. 비슷한 방식으로, 제3 냉각 코일(30)은 제1 냉매 낵각 가스 공급 연결 헤더(2013a)를 경유하여 냉매 가스 유체 공급 통로(2100a)와 유체 소통한다. 냉매 가스는 일반적으로 서버 랙들(501~505)을 냉각하기 위해 서버 랙들(501~505) 위에 위치한 제3 냉각 코일(30)을 통과한다. 냉매 가스는 이이서 도 5를 참조하여 설명한 것 같이, 전자 장비 및 유체 회수 통로(2100b)와 유체 소통하는 냉매 냉각 가스 회수 연결 헤더(2103b)로 방출된다.

일반적으로 초기 구성에서, 제1 냉각 회로(2011)는 냉각 물 공급 헤더(2152a)를 냉각하기 위해서, 제1 낮은 온도 회수 통로(2310a)와 유체 소통하는 주 냉각 코일 냉각 물 공급 연결(2311a) 및 제1 높은 온도 회수 통로(2310b)와 유체 소통하는 주 냉각 코일 물 회수 연결(2311b)을 경유하여 주 수직 냉각 코일들(531~535)과 유체 소통한다. 주 냉각 코일 물 회수 연결(2311b)은 냉각 물 회수 헤더(2151b)와 유체 소통한다. 냉각 물 공급 헤더(2152b)는 또한 제2 냉각 물 공급 헤더(2151a)와 유체 소통할 수 있다. 비슷하게, 냉각 물 회수 헤더(2151b)는 또한 제2 냉각 물 회수 헤더(2152b)와 유체 소통할 수 있다.

모듈식 데이터 포드(50) 내에서 열 부하가 증가하면 부 (N+1) 수직 냉각 코일들(21~25)은 장착될 수 있고 제2 냉각 회로(2012)는, 제1 낮은 온도 공급 통로(2310a)와 유체 소통하는 제2 냉각 코일 냉각 물 공급 연결(2312) 및 제1 높은 온도 회수 통로(2310b)와 유체 소통하는 제2 냉각 코일 냉각 물 회수 연결(2312b)을 경유하여 부 수직 냉각 코일들(21~25) 및 냉각 물 공급 헤더(2152a)에 연결된다. 제2 냉각 코일 냉각 물 회수 연결(2312b)은 냉각 물 회수 헤더(2151b)와 유체 소통한다.

모듈식 데이터 포드(50) 내에서 열 부하가 증가하면 하나 이상의 제3 (N+2) 냉각 코일(30)은 장착될 수 있고 제3 냉각 회로(2013)는, 제1 낮은 온도 공급 통로(2310a)와 유체 소통하는 제3 냉각 코일 냉각 물 공급 연결(2313a) 및 제1 높은 온도 회수 통로(2310b)와 유체 소통하는 제3 냉각 코일 냉각 물 회수 연결(2313b)을 경유하여 하나 이상의 제3 냉각 코일(30) 및 냉각 물 공급 헤더(2152a)에 연결된다. 제3 냉각 코일 냉각 물 회수 연결(2313b)은 냉각 물 회수 헤더(2151b)와 유체 소통한다.

도 7a 및 도 7b는 역 회수 역량을 제공하기 위한 목적으로 교대하는(alternate) 공급 헤더(2152a)와 비교해서 길이가 더 긴 루프 또는 파이프 벤드(pipe bend)(2151'a)가 물리적으로 장착될 수 있는 공급 헤더(2151a)를 상세하게 도시한다.

비슷하게 회수 헤더(2151b)에는 역 회수 역량을 제공하기 위한 목적으로 교대하는(alternate) 공급 헤더(2152b)와 비교해서 길이가 더 긴 루프 또는 파이프 벤드(pipe bend)(2151'b)가 물리적으로 장착될 수 있다.

따라서, 제1, 제2 및 제3 냉각 코일(2011, 2012, 2013)은 각각 열 부하에 따라 단일, 개별 모듈식 데이터 포드에서 스테이지(stage) 방식으로 또는 필요한 방식으로 장착되고 동작될 수 있다. 제2 및 제3 냉각 시스템(2012, 2013)이 사용되지 않을 때, 유체 수용기(4128)에서 제4 유체의 전부 또는 일부분은 기체 상태로 변하고 효과를 나타낼 수 있다.

세 개의 냉매 냉각 코일 회로(2011, 2012, 2013)는 R-134a(즉, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄) 냉매를 사용할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 하나 이상의 회로는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다른 냉매를 사용할 수 있다. 각 회로는 자신의 펌프(2120)를 구비한다. 각 회로는 또한 부 펌프 또는 가외 펌프를 포함할 수 있다.

도 7은 또한 물 냉각 콘덴서(1300)를 도시한다. 다른 실시 예들에서, 냉각 시스템은 공기 냉각 콘덴서 또는 다른 형태의 콘덴서를 사용할 수 있다. 각 콘덴서 회로는 냉매 및 냉각 물 회로들의 유지, 최적화 및 관리를 위해서 에너지 효율 제어를 포함할 수 있다. 냉각 시스템의 찬 물 측은 열을 물리치기 위한 임의의 매체 예를 들어 공기 냉각 시스템, 냉각 타워, 유체 냉각기, 글리콜 물 냉각 시스템 및 지열 시스템을 사용할 수 있다.

냉매 온도의 제어 및 조절은 주어진 세트 포인트에 기초하여 액체 냉매의 온도를 조절하는 물-조절 밸브들에 의해 관리된다. 냉각 시스템은 모듈식 데이터 포드들의 내부 상태를 모니터하는 제어 로직을 포함하고 내부 온도 및 특정 랙-부하 요구에 기초하여 냉각 시스템의 출력을 조절한다. 탈이온수 또는 냉매 회로들은 각각 가외 펌프들을 포함할 수 있다. 펌프들은 다양한 제어 전략에 따라 VFD로 구동되고 제어된다. 제어 전략은 클라우드 컴퓨팅 기술에 따라 서버 및 랙 위치들에서 수요 부하를 포함할 수 있다.

도 8은 모듈식 데이터 포드(50)에 적용되는 전용 밀접 결합 물 냉각 냉각 시스템(2400)의 예시적인 실시 예의 개략적인 다이어그램으로 냉각 수 예를 들어 탈이온수(비전도성)의 흐름을 보여준다. 물 냉각 냉각 시스템(2400)은 모듈식 데이터 포드(50)의 보조 인클로저(515) 내에 장착된 세 개의 독립적인 그리고 개별적으로 펌핑되는 탈이온수 냉각 코일 회로(2401, 2402, 2403)를 포함한다. 도 8의 회로들은, 도 7의 전용 밀접 결합 냉각 물 시스템(2000)이 도 8에서 열교환기를 포함하는 밀전용 밀접 결합 냉각 물 시스템(2400)으로 대체되고 도 8의 냉각 시스템(2400)이 보조 인클로저(515) 내에 수용되는 전용 외부 냉각기 스키드(skid)(2450)와 유체 소통하는 것을 제외하고는 도 6의 회로들과 유사하다. 전용 외부 냉각기 스키드(2450)는 제1 기계 보조 냉각기(2451) 및 가외 제2 기계 보조 냉각기(2452)를 포함하는 것으로 도시되었다. 냉각 코일 회로들(2401, 2402, 2403)의 각각은 탈이온수측(2420a) 및 냉각수측(2420b)을 갖는 열교환기(2420)를 포함한다. 탈이온수측(2420a) 상에, 탈이온수는 보조 인클로저(515) 내에 위치한 탈이온수 냉각수 공급 라인(2403a)을 경유하여 열교환기(2420)로부터 방출된다. 탈이온수 냉각수 공급 라인(2403a)은 공통 펌프 흡입 헤더(2430)를 갖는 가외 펌프들(243`, 2432)을 포함한다. 모듈식 데이터 포드(50)로부터 회수되는 가열된 물은 탈이온수 냉각 물 회수 라인(2403b)을 경유하여 열교환기(2420)로 회수되고 열은 열교환기(2420)의 탈이온수측(2420a) 및 열교환기(2420)의 냉각수측(2420b) 사이에서 교환된다.

열교환기(2420)의 냉각수측(2420b)은 제1 냉각수 공급 라인(2410a1)을 통해 냉각수 공급 헤더(2152a)와 유체 소통한다. 열교환기(2420)의 냉각수측(2420b)은 또한 제1 냉각수 회수 라인(2410b1)을 통해 냉각수 회수 헤더(2151b)와 유체 소통한다. 도 7을 참조하여 설명을 한 방식과 유사하게, 냉각수 공급 헤더(2152a)는 또한 제2 냉각수 공급 헤더(2151a)와 유체 소통할 수 있다. 비슷하게, 냉각수 회수 헤더(2151b)는 또한 제2 냉각수 회수 헤더(2152b)와 유체 소통할 수 있다.

기계 보조 냉각기들(2451, 2452)은 팽창 탱크(2460)와 유체 소통하는 제1 탈이온 냉각된 물 공급 및 회수 라인(2461)을 통해 공통 펌프 흡입 헤더(2430)와 유체 소통한다. 기계 보조 냉각기들(2451, 2452)은 기계 보조 냉각기들(2451, 2452)의 냉각 동작 동안 방열하기 위해서 교대로 탈이온수를 팽창 탱크(2460)로부터 끌어들이고, 냉각된 탈이온수를 팽창 탱크(2460) 및 펌프 흡입 헤더(2430)로 방출하여 되돌려보낸다.

비록 탈이온 냉각수 공급 및 회수가 제1 냉각수 공급 및 회수 라인(2461)을 통해 교대로 일어나는 것으로 설명되었으나, 탈이온 냉각수 공급 및 회수는 또한 기계 보조 냉각기들(2451, 2452) 및 공통 펌프 흡입 헤더(2430) 사이에서 개별 공급 및 회수 라인들을 통해 이루어질 수도 있다는 것을 통상의 지식을 가진 자는 인지할 것이다. 이 경우. 기계 보조 냉각 스키드(2450)는 연속적인 냉각 동작 모드를 위해서, 개별 펌핑 역량(미도시)을 그리고 펌프 흡입 헤더(2430)로 그리고 펌프 흡입 헤더(2430)로부터의 개별 공급 및 회수 라인들(미도시)을 포함한다.

도 5의 밀접 결합 냉각 시스템(2000)을 참조하여 설명하였듯이, 제1 냉각 회로(2401)의 탈이온 냉각수 공급 라인(2401a)은 일반적으로 모듈식 데이터 포드(50)로 확장하고 주 냉각 코일들(531~535)과 유체 소통하는 제1 공급 연결 헤더(2101a)와 유체 소통한다. 냉매 가스를 운반하는 대신에, 제1 공급 연결 헤더(2101a)는 이제 탈이온수를 주 냉각 코일들(531~535)을 통해 전달하고 이는 가열된 탈이온수를 냉각수 회수 라인(2403b)과 유체 소통하는 제1 회수 연결 헤더(2101b)로 방출한다.

전술한 바와 같이, 탈이온 냉각수 회수 라인(2403b)은 열을 열교환기(24200의 탈이온수측(2420a)에 전달한다. 열교환기(2420)의 냉각수측(2420b) 상에서 냉각수의 흐름은 온도에 의해 또는 제1 냉각 회로(2401)의 탈이온수 공급 라인(2403a)에서 온도에 의존하여 작동하는 흐름 조절 밸브에 의해 제어된다.

비슷하게, 제2 냉각 회로(2402)의 탈이온 냉각수 공급 라인(2402a)은 일반적으로 모듈식 데이터 포드(50)로 확장하고 부 냉각 코일들(21~25)과 유체 소통하는 제2 공급 연결 헤더(2102a)와 유체 소통한다. 냉매 가스를 운반하는 대신에, 제2 공급 연결 헤더(2102a)는 이제 탈이온수를 부 냉각 코일들(21~25)을 통해 전달하고 이는 가열된 탈이온수를 탈이온 냉각수 회수 라인(2403b)과 유체 소통하는 제2 회수 연결 헤더(2102b)로 방출한다. 탈이온 냉각수 회수 라인(2403b)은 열을 열교환기(2420)의 탈이온수측(2420a)으로 전달한다.

또한, 제3 냉각 회로(2403)의 탈이온 냉각수 공급 라인(2403a)은 일반적으로 모듈식 데이터 포드(50)로 확장하고 하나 이상의 제2 냉각 코일(30)과 유체 소통하는 제3 공급 연결 헤더(2103a)와 유체 소통한다. 냉매 가스를 운반하는 대신에, 제3 공급 연결 헤더(21033a)는 이제 탈이온수를 하나 이상의 제3 냉각 코일(30)을 통해 전달하고 이는 가열된 탈이온수를 탈이온 냉각수 회수 라인(2403b)과 유체 소통하는 제3 회수 연결 헤더(2103b)로 방출한다. 탈이온 냉각수 회수 라인(2403b)은 열을 열교환기(2420)의 탈이온수측(2420a)으로 전달한다.

도 6을 참조하여 설명을 한 방식과 유사하게, 습구 온도가 미리 결정된 한계 또는 그 한계를 초과하면, 기계 보조 냉각기들(2451, 2452) 중 하나 또는 모두는 하나 이상의 냉각 회로(2401, 2402, 2403)를 통해 흐르는 탈이온수를 차-냉각하는 동작 모드가 된다.

따라서, 제1, 제2 및 제3 냉각 회로(2401, 2402, 2403)는 하나 이상의 모듈식 데이터 포드의 초기 장착 후에 특정 시간에서의 열 부하 요건들에 의존하여 단일, 개별 모듈식 데이터 포드에서 스테이지 방식 또는 요구된 방식으로 장착되고 동작될 수 있다.

방열(heat rejection)은 또한 공기 냉각 콘덴서 또는 다른 유형의 콘덴서를 사용하여 수행될 수 있다. 시스템의 냉수측(2420b)은 방열하기 위해서 임의의 매체 예를 들어 공기 냉각, 냉각 타워, 유체 냉각기, 글리콜 물, 지열을 포함할 수 있다. 회로들은 가외 펌프들을 구비할 수 있다. 탈이온수 루프 온도의 제어 및 조절은 열교환기의 냉측 상에 위치한 조절 밸브들의 제어에 의해 관리된다. 조절 밸브들(2415)은 미리 결정된 세트 포인트에 기초하여 열리고 닫힌다. 시스템은 모듈식 데이터 포드들의 내부 상태를 모니터하고 내부 온도 및 특정 랙 부하 요구들에 기초하여 냉각 시스템의 출력을 조절하는 제어 로직을 포함한다. 휴대 탈이온수 및 팽창 탱크는 냉각 시스템에 필요한 물을 제공하기 위해 사용된다.

따라서, 데이터 포드들은 탈이온수 또는 냉매 냉각 코일을 사용할 수 있다. 코일들 각 세트는 (높은 수요를 충족하기 위해) 탄뎀으로 또는 가외 백업 회로들로 사용될 수 있는 개별 회로들을 구비한다. 예들 들어 데이터 포드들은 전형적인 상태를 위해서 주 세트의 코일을 사용하고 다른 상태를 위해서 하나 이상의 보조 세트의 코일을 사용할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 아주 조금의 차이를 갖는 도 3의 모듈식 데이터 포드(10)와 유사한 모듈식 데이터 포드(80")를 도시한다. 도 3을 참조하여 설명을 한 일반적인 모듈식 데이터 포드(10)와 비교해서, 도 9에 도시된 모듈식 데이터 포드(80")는 추가로 "A-프레임" 냉각 회로(2601)를 포함한다. 일 실시 예에서 "A-프레임" 냉각 회로(2601)는 도 12 및 도 13을 참조하여 아래에서 설명되듯이 제1 냉각 사이클 스키드(3001)로부터 제공되는 냉각제를 포함한다. "A-프레임" 냉각 회로(2601)는 "A-프레임" 열교환기 어셈블리(3400)를 구비하는데, 이는 도 9에 도시된 공기 순환기 지지 구조체(816)와 함께 도 10에 도시된 다수의 냉각 코일(3401a~3401c, 3502a~3502c)로 일부분이 구성된다.

도 9를 참조하여, 공기 순환기 지지 구조체(816)는 아래에 설명될 방향으로 공기 순환을 유도하는 방식으로 구성 및 배치된 공기 순환기들(816a, 816b, 816c)을 포함한다. 냉복도(8002')에서 찬 공기는 각 서버 랙(803a' 또는 807c')의 상부에서부터 서버 랙의 바닥으로 아래로 흐른다. 공기가 서버 랙 예를 들어 서버 랙(803a') 상의 서버 예를 들어 서버(813a')를 통과한 후, 공기는 열교환기(3214a)를 통과하고 이어서 서버 랙 예를 들어 서버 랙(803a') 및 외부 벽 부재(1083') 사이의 열복도(8001')로 들어간다. 이어서 공기는 순환 한 사이클을 완성하기 위해서 위쪽으로 순환하여 제3 볼륨(8003')으로 들어간다. 공기는 이어서 상술한 바와 같은 동일한 순서로 "A-프레임" 열교환기 어셈블리(3400)를 통해 재순환한다.

모듈식 데이터 포드(80")는 도 12 및 도 13을 참조하여 아래에서 설명할 것 같이, 제1 유체 회로(2071)의 일부인 유체 공급 통로들(2701a, 2071b) 및 제2 유체 회로(2702)의 일부인 유체 회수 통로들(2702a, 2702b)을 포함하는 지지 구조체(8000') 상에 지지된다.

모듈식 데이터 포드(80")는 또한 서버 랙들, 예를 들어 서버 랙들(803a', 807c') 위에 탑재되는 케이블 트레이들(cable trays)(340)을 포함한다. 일 실시 예에서, 모듈식 데이터 포드(80")는 데이터 포드 인클로저(108")의 하부 끝단(811')에 위치한 전용 전력 공급 예를 들어 하나 이상의 배터리(832)를 포함한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 외부 벽 부재들(1083', 1087')은 인클로저(108")의 상부 끝단(811)에 틈새(812')를 정의한다. 데이터 포드 덮개 부재(812)는 틈새(812')를 실질적으로 덮도록 구성되고 배치된다.

도 10은 모듈식 데이터 센터 포드(80")의 상부 평면도이다. 모듈식 데이터 포드(80")는, 모듈식 데이터 센터 포드(80")가 각 외부 벽 부재(1081'~1088')를 따라 보다 적은 양의 서버 랙들을 포함하는 것을 제외하고, 도 2g의 모듈식 데이터 센터 포드(80")와 거의 동일하다. 예를 들어, 확장된 외부 벽 부재(1083')는 서버 랙들(803a'~803c')을 포함하고, 제2 끝단(88'b)은 두 서버 랙(804', 806')을 포함한다. 서버 랙들은 도 10에 도시된 것 같은 "U" 형태 또는 다른 형태로 배열될 수 있다.

모듈식 데이터 포드(80")는 또한 서버 랙들(803a' 803b', 803c', 804') 위에 탑재된 제1 열교환기(3101a~3101d)를 포함한다. 모듈식 데이터 포드(80")는 또한 서버 랙들(807c', 807b', 807a', 806') 위에 탑재된 제2 열교환기(3102a~3102d)를 포함한다.

도 11은 모듈식 데이터 포드(80")의 중앙 복도(850) 아래에 배치되고 펌프(852)를 통해 수직으로 위쪽으로 공기 흐름을 강제하도록 구성된 공기 순환기들(816a, 816b)을 도시하는 모듈식 데이터 센터 포드(80")의 하부 평면도이다. 케이블 트레이들(340)은 서버 랙들(803a'~803c', 804', 806', 807a'~807c') 위에 일반적으로 "U" 형태 구성을 나타낸다.

일 실시 예에서, 도 12 및 도 13에 도시된 것 같이, 모듈식 데이터 센터 포드(80")는 두 개의 "A-프레임" 냉각 회로(2601, 2602)를 포함할 수 있다. 명확성을 위해서, 홀수 참조 번호들은 제1 냉각 회로(2601)에 포함된 구성 요소를 가리키고, 짝수 참조 번호들은 제2 냉각 회로(2602)에 포함된 구성 요소를 가리킨다. 냉각 회로들(2601, 2602)의 장착 및 동작은 동시에 일어날 필요가 없다.

두 냉각 회로(2601, 2602)는 각각 제1 냉각 사이클 스키드(3001) 및 제2 냉각 사이클 스키드(3002)로부터 냉각제를 공급받는다.

도 13에 도시된 바와 같이, 각 냉각 회로(2601, 2602)는 각각 제1 유체 회로(2701, 2702)를 포함한다. 제1 유체 회로들(2701, 2702)은 R134a 또는 비슷한 냉매를 사용하는 증발 회로들이고, 일 실시 예에서 데이터 센터 어셈블리(10 또는 10')의 다양한 열교환기들과 열 유체 소통한다.

도 12를 다시 참조하면, 제1 유체 회로들(2701, 2702) 각각은 유체 또는 냉매를 열교환기로/열교환기로부터 나름으로써 열교환기, 예를 들어 열교환기들(3101a~3101n)과 유체 소통하는 유체 공급 통로(2701a, 2701b) 및 유체 회수 통로(2701b, 2702b)를 포함한다. 열교환기들 예를 들어 열교환기들(3101a~3101n)은 부하 지점에서 밀접 결합 냉각을 제공하기 위해서 IT 데이터 센터에서 IT 서버들 또는 IT 랙들에 아주 근접하여 배치된다.

제1 유체 공급 통로(2701a)는 제1 가지 통로(2701a2)를 포함하는 데, 이는 냉각제 또는 냉각액을 부 가지들(2703a~2703n)을 경유하여 제1 열교환기들(3101a~3101n)로 나르고 부 가지들(2704a~2704n)을 경유하여 제2 열교환기들(3102a~3102n)로 나른다. 제1 유체 회수 통로(2701b)는 냉각제를 제1 열교환기들(3101a~3101n)로부터 부 가지들(2705a~2705n)을 경유하여 제1 냉각 회로(2601)로 돌려보내고, 냉각제를 제2 열교환기들(3102a~3102n)로부터 부 가지들(2706a~2706n)을 경유하여 나른다.

일 실시 예에서, 제1 유체 공급 통로(2701a)는 제2 가지 통로(2701a2)를 포함하는 데, 이는 냉각제를 부 가지들(2775a~2775n)을 경유하여 제4 열교환기들(3401a~3401n)에 공급하고 이어서 제5 열교환기들(3502a~3502n)에 공급한다. 냉각제는 부 가지들(2776a~2776n)을 경유하여 제5 열교환기들(3502a~3502n)로부터 빠져나와 가지 통로(2701b2)를 경유하여 제1 유체 회수 통로(2701b)로 들어간다. 냉각제는 제4 열교환기들 및 제5 열교환기들로부터 방열하고 그 결과로 가열된 유체로 전환된다.

제2 유체 통로들(2702a~2702n)도 열교환기들(3301a~3301n, 3213a~3213n,3214a~3214n)을 냉각하기 위해서 제1 유체 통로들(2701a~2701n)와 유사한 구조 및 기능을 가진다는 것을 예상할 수 있다.

냉각제가 각 열교환기를 떠나면, 냉각제는 열교환기들로부터 열을 흡수하고 가열된 유체가 되며, 이는 이어서 냉각을 위해서 도 13에 도시된 것 같은 주 콘덴서(1300)의 입구로 전달된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제1 냉각 회로(2601)는 도 6의 냉각 시스템(10)과 유사한 냉각 시스템을 포함한다. 제1 냉각 회로(2601)의 제1 유체 공급 통로(2701a) 및 제1 유체 회수 통로(2701b)는 각각 냉각 시스템의 제1 회로(100)의 제1 공급 통로(4100a) 및 제2 회수 통로(4100b)에 결합한다. 동작에 있어서, 제1 유체 회수 통로(2701b)는 가열된 유체를 제1 회수 통로(4100b)로 나르고, 제1 회수 통로(4100b)는 가열된 유체를 주 콘덴서(1300)로 전달하며, 여기서 가열된 유체는 냉각 및 응축된다. 가열된 유체의 냉각을 위해서, 주 콘덴서(1300)는 제2 회로(4200) 및 제3 회로(4300)의 도움을 받을 수 있다.

유체가 주 콘덴서(1300)로부터 빠져나온 후에, 유체는 냉매 액체 수용기(4128)로 흐르고 여기서 유체의 액체 수준 및 온도가 측정된다. 액체 수준이 낮거나 또는 온도가 높으면, 부 냉각 압축기(4410) 및 부 냉각 콘덴서(1300a)는 활성화되어 유체의 액체 수준을 높이고 그리고/또는 유체의 온도를 낮춘다. 유체가 냉매 액체 수용기(4128)로부터 빠져나온 후, 유체는 액체 냉매 펌프(4120)로 흐르고, 이 액체 냉매 펌프(4120)는 이제는 냉각제인 유체를 유체 공급 통로(4100a)로 펌핑하며, 유체 공급 통로(4100a)는 이어서 냉각제를 제1 유체 공급 통로(2701a)로 전달한다. 냉각제는 이어서 열교환기들, 예를 들어 열교환기들(3101a~3101n)을 냉각하기 위해서 재사용된다.

극도로 높은 밀도 적용을 위해서(예를 들어 랙당 25kW 이상), (직렬의) 이중 코일 회로가 사용될 수 있다. 부 코일(마이크로 채널)은 가장 차가운 냉매 액체를 먼저 수용한다. 이 코일은 (IT 랙들에 바로 인접한) 주 코일에 대한 입구 온도 보다 대략 10˚F 낮은 입구 공기 온도를 받는다. 마이크로 채널을 떠나는 액체 및 부분적인 증기는 이어서 단일의 구불구불한 단일 행 증발 코일로 들어간다. 이 구불구불한 코일은 IT 랙에 가장 가깝다. 따라서 구불구불한 코일은 가장 뜨거운 공기(대략 105˚F )를 받는다. 나머지 액체는 구불구불한 코일에서 증발하고 따라서 완전히 증발 원리의 잠열의 최대 방열 이점을 활용한다. 코일들 앞에 열 팽창 밸브 또는 다른 압력 계측 장치가 없다.

도 14는 모듈식 데이터 포드 예를 들어 도 2a 내지 도 2g, 도 3 내지 도 13의 모듈식 데이터 포드들(10, 50, 60,70, 80, 90,100, 80')을 위한 물-냉각 냉각 시스템(3000)의 개략적인 다이어그램이다. 이 실시 예에서, 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)은 냉각 시스템(3000)을 위해서 환경에 방열을 제공한다. 다른 실시 예들에서는, 하지만, 다른 열 전달 장비가, 예를 들어 다른 유체 냉각기 및 드라이 냉각기가 사용될 수 있다. 냉각 시스템은 또한 이중 가외 파이프 본관들 및 장비(펌프들 및 냉각 타워들)를 포함할 수 있다.

더 구체적으로, 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)로부터 냉각된 물은 공통 냉각 물 공급 헤더(3101)로 방출된다. 완전히 가외의 또는 대안의 반-용량 펌프들(3102a, 3102)은 공급 헤더(3101)를 통해 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)과 유체 소통하고, 펌프(3102a)가 가지 라인(3101)을 통해 흡입을 하고 펌프(3102b)가 가지 라인(3101b)을 통해 흡입을 하도록 냉각수 공급 헤더 가지 라인들(3101a, 3101b)을 분리한다.

냉각 시스템(3000)은 주 파이프들 및 가지 파이프들 상에 역-회수 파이프 회로를 포함하며, 가지 파이프들은 모듈식 데이터 포드들을 주 파이프들에 연결한다. 더 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에서, 제1 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3103a)은 냉각수를 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에 공급하기 위해서 냉각수 공급 헤더 가지 라인(3101a)과 유체 소통한다. 비슷하게, 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3103b)은 냉각수를 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에 공급하기 위해서 냉각수 공급 헤더 가지 라인(3101b)과 유체 소통한다.

냉각수는 모듈식 데이터 포드의 보조 인클로저(818)를 통과하는 제1 및 제2 냉각수 공급 가지 라인(3101a, 3101b) 섹션을 통해 하나 이상의 모듈식 데이터 포드에 공급된다.

제1 및 제2 냉각수 공급 가지 라인(3101a, 3101b)은 각각 냉각 시스템(3000)에 역 회수 능력을 부여하기 위해서 "U" 형상으로 구성되고 배치된다.

보조 인클로저(818)를 통과하고 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)의 장비에 의해서 가열된 냉각수는 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3113a, 3113b)을 통해 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)로 되돌아 간다. 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3113a, 3113b)은 각각 구불구불한 냉각수 회수 헤더 가지 라인들(3111a, 3111b)을 통해 공동 냉각 타워 물 회수 헤더(3111) 및 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)과 유체 소통한다.

비슷하게, 냉각수는 다른 모듈식 데이터 포드(80)의 보조 인클로저(818)를 통과하는 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3105a, 3105b) 섹션을 통해 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에 공급된다.

제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3105a, 3105b) 각각 역시 냉각 시스템(3000)에 역 회수 능력을 부여하기 위해서 "U" 형상으로 구성되고 배치될 수 있다.

또, 보조 인클로저(818)를 통과하고 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)의 장비에 의해서 가열된 냉각수는 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3115a, 3115b) 섹션을 통해 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)로 되돌아 간다. 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3115a, 3115b)은 각각 구불구불한 냉각수 회수 헤더 가지 라인들(3111a, 3111b)을 통해 공동 냉각 타워 물 회수 헤더(3111) 및 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)과 유체 소통한다.

일 실시 예에 있어서, 모듈식 데이터 포드들의 추가 요구가 증가함에 따라, 각각 모듈식 데이터 포드(80)의 보조 인클로저(818)를 통과하는 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3101a, 3101b)이, 하나 이상의 추가적인 모듈식 데이터 포드(80)가 추가되도록, 각각 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3103a', 3103b')으로 신장할 수 있다.

제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3103a', 3103b')은 각각 냉각 시스템(3000)에 역 회수 능력을 부여하기 위해서 "U" 형상으로 구성되고 배치될 수 있다.

비슷하게, 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3113a, 3113b)이 또한, 하나 이상의 추가적인 모듈식 데이터 포드(80)가 추가되도록, 각각 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 회수 냉각수 가지 라인 신장(3113a', 3113b')으로 신장할 수 있다.

이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3105a, 3105b) 각각 및 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 회수 가지 라인(3115a, 3115b) 각각이 또한, 하나 이상의 모듈식 데이터 포드가 추가될 수 있도록, 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가리 라인 신장(3105a', 3105b') 및 제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 회수 가지 라인 신장(3115a', 3115b')과 비슷하게 신장될 수 있다는 것을 인식할 것인다.

제1 및 제2 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3105a, 3105b) 각각은 또한 냉각 시스템(3000)에 역 회수 능력을 부여하기 위해서 "U" 형상으로 구성되고 배치될 수 있다.

역 회수 역량과 관련하여 앞서 설명한 내용으로부터 이해할 수 있듯이, 모듈식 데이터 포드를 냉각 타워들에 연결하는 파이프 회로의 총 통로 길이는 각 모듈식 데이터 포드에서 동일하다. 이 역-회수 특징은, 회로 상의 인접한 포드들의 시스템 차단 없이 또는 인접한 모듈식 데이터 포드들의 동작에 영향을 주지 않고, 모듈식 데이터 포드들이 추가되거나 제거되는 것이 가능하도록 한다. 실제로, 이 특징은, 냉각 시스템의 전체 동작에 영향을 주지 않고, 자유 자재로 모듈식 데이터 포드들을 데이터 위치에서 추가 및 제거를 유연하게 할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시 예들에 따른 모듈식 데이터 포드 디자인의 모듈화 역량과 결합한 역-회수 특징은 상대적으로 쉽게 모듈식 데이터 포드의 추가, 제거 및 재적층을 가능하게 한다. 따라서 모듈식 데이터 포드는 저스트 인 타임 방식으로 설치될 수 있다. 또한, 모듈식 데이터 포드들은 훨씬 작은 인프라스트럭처 작업을 요구하고 따라서 시간에 따른 단계식(phased) 부하를 갖는 전형적인 데이터 센터에 비해 낮은 비용을 요구한다.

도 15는 높은 습구 조건이 때때로 일어나는 낮은 습구 환경을 위한 냉각 시스템(3000')에 대한 개략적인 다이어그램이다. 냉각 시스템(3000')은 냉각 시스템(3000')이 모듈식 냉각기(3150)를 더 포함하는 것을 제외하고는 도 4d를 참조하여 설명을 한 냉각 시스템(3000)과 동일하다. 냉각 시스템(3000')은 하나 이상의 냉각 타워(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B) 또는 낮은 습구 상태에 효과적인 다른 유체 냉각기와, 높은 습구 상태에 효과적인 모듈식 냉각기(3150)를 포함한다.

더 구체적으로, 제1 및 제2 모듈식 냉각기 방출 라인(3121a, 3121b)을 통해 제1 및 제2 냉각수 공급 헤더 가지 라인(3101a, 3101b)을 분리하면서, 모듈식 냉각기(3150)가 제1 및 제2 모듈식 냉각기 흡입 라인(3131a, 3131b)을 통해 분리된 제1 및 제2 냉각수 회수 헤더 가지 라인(3111a, 3111b)과 유체 소통하기 때문에, 모듈식 냉각기(3150)는 하나 이상의 냉각 타워(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)에 대한 우회통로를 제공한다.

높은 습구 상태하에서, 모듈식 냉각기(3150)는 제1 및 제2 냉각수 공급 헤더 가지 라인(3101a, 3101b)에 보충적으로 냉각기 물을 주입하는 것에 의해서 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에 외인성 기계적 보조 냉각을 제공하는 동작 모드가 된다.

냉각 시스템(3000')은 모듈식 데이터 포드 하이브에 결합하여 물 또는 다른 냉각 유체를 냉각하는 별개의 냉각기가 거의 필요 없거나 필요 없이 동작할 수 있다.

도 16은 모듈식 데이터 포드들, 예를 들어 모듈식 데이터 포드들(80)이 결합한 존재하는 물-냉각 냉각 시스템을 포함하는 물-냉각 냉각 시스템(3110)의 일 부분에 대한 개략적인 다이어그램이다. 모듈식 데이터 포드들(80)은 모든 종류의 물-냉각 및 냉매-냉각 냉각 시스템으로부터 주입되도록 디자인될 수 있다. 모듈식 데이터 포드 구조는 새로운 또는 현존하는 콘덴서 물, 글리콜, 지열, 폐수, 또는 냉매 냉각 시스템 상에서 작동하도록 디자인될 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 모듈식 데이터 센터(80)로부터의 배관(piping)은 현존하는 냉각기 물 회로에 결합한다. 특히, 현존하는 냉각기 물 회로는 공급 헤더(3201) 및 회수 헤더(3202)를 포함한다. 모듈식 데이터 포드들이 전형적인 쾌적 냉방 시스템들에 비해 높은 냉각 공기 온도를 사용하기 때문에, 데이터 포드들로부터의 배관은 냉각된 물 회수 상의 냉각된 물 회로의 더 따뜻한 곳(warmer) 또는 소비된 측(spent side)에 결합할 수 있다. 더 구체적으로 물-냉각 냉각 시스템(3110)은 냉각된 물(3161a) 및 모듈식 데이터 포드 측(3161b)을 포함하는 을 갖는 열교환기(3161)를 구비한다. 냉각된 물 측(3161a)은 열교환기(3161) 냉각된 물 공급 라인(3160)을 통해 존재하는 냉각된 물 회수 헤더(3202)와 유체 소통한다. 냉각된 물 회수 헤더(3202)로부터의 소비된 측 물은 하나 이상의 냉각된 물 순환 펌프, 예를 들어 펌프들(3162A, 3162B)을 통해 열교환기(3161)의 냉각된 물 측(3161a)의 입구를 통해 흐른다. 열교환기(3161)의 냉각된 물 측(3161a) 입구(여기서 물은 열교환기(3161)의 냉각된 물 측(3161a)의 입구에서의 물에 비해서 온도가 높음)는 또한 펌프들(3162A, 3161B) 및 열교환기(3161) 냉각된 물 회수 라인(3163)을 통해 냉각된 물 회수 헤더(3202)와 유체 소통한다.

모듈식 데이터 포드 측(3161b)은 모듈식 데이터 포드 냉각된 물 공급 헤더(3165)를 통해 하나 이상의 모듈식 데이터 포드들(80)과 유체 소통한다. 모듈식 데이터 포드 냉각된 물 공급 헤더(3165)는, 물이 열교환기(3161)의 모듈식 데이터 공급 측(3161b)dml 출구로부터 모듈식 데이터 포드 냉각된 물 공급 헤더(3165)로 흐르도록, 하나 이상의 모듈식 데이터 공급 냉각된 물 공급 펌프들, 예를 들어 펌프들(3164A, 3164B)을 통해 열교환기(3161)의 모듈식 데이터 포드측(3161b)과 유체 소통한다. 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)는 그 보조 인클로저(818)를 통과하는 모듈식 데이터 포드 냉각된 물 공급 헤더 가지 라인(3166)과 유체 소통한다.

보조 인클로저(818)를 통해 흐르고 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에서 장비에 의해서 가열된 냉각수는 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3167)을 통해 존재하는 냉각된 물 회수 헤더(3202)로 되돌아 간다. 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3167)은 공통 열교환기 모듈식 데이터 공급 측 헤더(3170)를 통해 열교환기(3161)의 모듈식 데이터 포드 측(3161b)에 대한 입구와 유체 소통한다.

비슷하게, 냉각수는 다른 모듈식 데이터 포드의 보조 인클로저(818)를 통과하는 모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인(3168) 섹션을 통해 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에 공급된다.

보조 인클로저(818)를 통해 흐르고 하나 이상의 모듈식 데이터 포드(80)에서 장비에 의해서 가열된 냉각수는 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3169) 섹션을 통해 열교환기(3161)의 모듈식 데이터 포드 측(3161b)의 입구로 되돌아 간다. 모듈식 데이터 포드 냉각 회수 가지 라인(3168)은 또한 공통 열교환기 모듈식 데이터 공급 측 헤더(3170)를 통해 열교환기(3161)의 모듈식 데이터 포드 측(3161b)의 입구와 유체 소통한다.

모듈식 데이터 포드 냉각수 공급 가지 라인들(3166, 3168)은 또한 역 회수 열량을 냉각 물 시스템(3110)에 부여하기 위해서 "U" 형태로 구성되고 배치될 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 또한 다른 냉각 목적으로 사용되었고 냉각 제조 장비(즉 냉각기들)로 되돌아가도록 수송중에 있는 냉각된 물이 공급될 수 있다. 데이터 포드들은 극단적으로 높은 효율 수준에서 동작할 수 있고 제어 시스템은 시스템 최적화 전력을 포함하고 그 최대 이점을 나타낼 수 있도록 변형될 수 있다. 이 전략들은 데이터 포드 에너지 사용의 비용을 줄일 뿐만 아니라 존재하는 냉각된 물 플랜트의 동작 비용을 줄인다.

전술한 내용으로부터 이해되듯이, 도 2a 내지 도 2g를 다시 참조하면, 일 실시 예에서, 본 발명은 모듈식 데이터 포드 예를 들어 도 1a의 모듈식 데이터 포드(105), 도 1b의 모듈식 데이터 포드(106)와 관련되며, 이 모듈식 데이터 포드는: 다수의 벽 부재 및 데이터 포드 덮개 부재를 포함하는 인클로저; 인클로저 내에 마련되어 제1 볼륨 및 제2 볼륨을 형성하는 다수의 컴퓨터 랙; 그리고 제2 볼륨을 둘러싸도록 구성된 컴퓨터 랙 덮개 부재; 그리고 공기 순환기를 포함하며, 벽 부재들은 다각형 형태로 각 벽 부재의 적어도 한 가장자리를 따라 서로 이웃하여 결합하고, 제1 볼륨은 벽 부재들의 내부 표면 및 컴퓨터 랙들의 제1 측면들 사이에 형성되고, 제2 볼륨은 컴퓨터 랙들의 제2 측면들로 형성되며, 컴퓨터 랙 덮개 부재 및 데이터 포드 덮개 부재는 제1 볼륨 및 제2 볼륨에 연결된 제3 볼륨을 형성하며, 공기 순환기는 제1, 제2 및 제3 볼륨을 통해 공기가 끊임없이 순환하도록 구성된다.

모듈식 데이터 포드들(80)은 아주 적응적이고, 확장가능하고 신축가능한 특징을 포함하여 데이터 포드(80)들이 보다 쉽게 구축될 수 있도록 한다. 도 17은 데이터 포드 부지의 스테이지별 확장을 보여주는 모듈식 데이터 포드 하이브(1700)의 개략적인 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 초기 단계에서, 하이브가 부분적으로 구축된다. 굵게 표시된 데이터 포드들은, 펌프들, 전자 구성 요소들 및 냉각 타워들을 포함하는 기초 인프라스트럭처를 갖는 초기 단계에서 구축된 데이터 포드들이다. 이 같은 초기 구축 단계 이후에, 많은 데이터 포드 및 관련된 지지 시스템 인프라스트럭처가 추가될 수 있다. 또한, 많은 냉각 타워, 펌프 및 냉각 시스템을 위한 다른 장비가 시간에 따라 부하가 증가하면서 추가될 수 있다.

물리적인 인프라스트럭처 주 구성들(즉, 파이프 및 전기 케이블)이 하이브의 일 측에 위치한다. 이 배열은 하이브를 지지하기 위해 필요한 파이프의 양을 감소시킨다. 실재 가지 주 구성들(즉, 특정 데이터 포드를 위한 파이프 및 전기 케이블)은 각 데이터 포드에 포함되고, 이에 따라 필드에 설치되는 지지 가지 주요부분들의 양을 감소시키고 그 설치 비용을 감소시킨다. 이는 또한 비용을 현저히 감소시킨다.

도 17에 도시된 바와 같이, 모듈식 데이터 포드(80)는 데이터 하이브(1700) 또는 데이터 포드 사슬(122, 124, 126)에/로부터 추가되거나 제거될 수 있다. 특히, 각 모듈식 데이터 포드(80)는 모듈식 데이터 포드(80)가 데이터 포드 하이브(1700)에 추가될 수 있도록 하는 시스템 구성요소들을 포함한다. 각 모듈식 데이터 포드(80)는 보조 인클로저(818) 함유 유체 및 전기 회로 섹션을 포함한다. 이 유체 및 전기 회로 섹션들은 HVAC 파이프 세그멘트들 및 전기 도관들을 포함할 수 있다. 보조 인클로저(818) 각각에 포함된 HVAC 파이프 세그멘트들 및 전기 도관들은 모듈식 데이터 포드 사슬들(122, 124, 126) 상의 현존하는, 새로운 그리고 미래의 모듈식 데이터 포드들 사이의 유체 및 전기 연결을 형성한다.

보조 인클로저(818) 및 그 HVAC 파이프와 전기 도관들은 이미 구축된 모듈식 데이터 포드들 및 그 대응하는 인프라스트럭처의 동작을 방해하지 않고 데이터 센터의 단계별 확장을 촉진한다. 예를 들어, 도 17의 모듈식 데이터 센터 또는 모듈식 데이터 포드 하이브(1700)의 초기 구축은 제1 쌍의 냉각 타워(131a, 131b), 공급 라인(1115a, 1115b), 회수 라인(125a, 125b) 및 모듈식 데이터 포드 사슬(122) 같은 중앙 냉각 장치를 포함하는 중앙 냉각 유체 회로를 구비할 수 있다. 모듈식 데이터 포드 사슬(122)에서, 각 모듈식 데이터 포드는 공유된 또는 공통의 유체 및 전기 회로 섹션을 함유하는 보조 인클로저(818)를 또한 포함한다. 모듈식 데이터 포드 사슬(122)에서 각 모듈식 데이터 포드(80)는 또한 공유 유체 및 전기 회로 섹션에 결합하는 비공유 유체 및 전기 회로의 적어도 일부분을 포함하는 데이터 인클로저(85)를 포함한다. 비공유 유체 및 전기 회로는 대응하는 데이터 인클로저 내에 포함된 전자장치들을 냉각하도록 구성된 냉각 유체 회로를 포함한다. 공유 유체 및 전기 회로 섹션들은 서로 직렬로 연결되어 공유 유체 및 전기 회로(1705)를 형성한다. 공유 유체 및 전기 회로(1715)는 제1 끝단(1710)에서 중앙 냉각 유체 회로의 유체 공급 라인들(115a, 115b) 및 회수 라인들(125a, 125b)에 연결된다.

공유 유체 및 전기 회로(1705)는 적어도 하나의 공급 라인 및 적어도 하나의 회수 라인을 포함한다. 공급 및 회수 라인은 역 회수 구성으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 대응하는 보조 인클로저에 포함된 공유 유체 및 전기 회로 섹션들 각각은 네 개의 공급 라인 세그멘트 및 두 개의 회수 라인 세그멘트를 포함할 수 있다. 각 모듈식 데이터 포드(80)의 보조 인클로저(818) 내의 파이프 체이스들은 이중 역-회수 파이프 회로 세그멘트들을 포함하여 파이프 회로들 중 하나가 고장 날 경우에 가외성을 제공한다. 이 회로들은 새로운 모듈식 데이터 포드 각각이 모듈식 데이터 포드 사슬 상에 구축될 때 냉각 시스템의 역 회수 역량이 이어지도록 한다. 이 특징은 폐쇄 없이 또는 물 시스템 균형 문제에 대한 큰 대가 없이 모듈식 데이터 포드들의 추가 또는 제거를 가능하게 한다. 다른 실시 예들에서, 모듈식 데이터 포드들은 직접 제공 주요 구성들(역 회수 주요 구성들에 대해서) 또는 단일, 비-가외성 주요 구성들(예를 들어 공통 냉각 유체 회로가 단일 공급 라인 및 단일 회수 라인을 포함)을 포함한다. 이 모듈식 데이터 포드들은 자가 균형, 신뢰성 및 가외성 이슈가 덜 중요한 기본 1 유형(tier 1 type) 설비들 상에 사용될 수 있다.

냉각 타워 쌍은 중앙 냉각 유체 회로에 유체 결합하고 모듈식 데이터 포드들의 제1 사슬의 냉각 요구 조건의 적어도 일부분을 지원하도록 구성된다. 특히, 냉각 타워 쌍은 좋은 환경, 예를 들어 좋은 환경 습구 온도 하에서 모듈식 데이터 포드들의 체인의 모든 냉각 조건들을 지원하도록 구성된다.

상술한 바와 같이, 각 모듈식 데이터 포드는 데이터 인클로저 및 보조 인클로저(818)를 포함한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 보조 인클로저의 공유 유체 및 전기 회로 섹션들은 직렬로 서로 연결되어 선형 통로를 형성한다. 데이터 인클로저들은 이 선형 통로의 교대하는 측들 상의 대응하는 보조 인클로저에 결합한다. 데이터 인클로저는 선형 통로의 동일한 측 상의 인접한 데이터 인클로저가, 사람이 보조 인클로저들에 접근하는 것을 허용하도록 하는 통로를 형성하도록 그 형태 및 크기가 결정될 수 있다. 데이터 인클로저는 6각형 또는 8각형 같은 다각형 형태를 취할 수 있다. 모듈식 데이터 포드들의 이 같은 배열은, 전통적인 데이터 센터들에 비해서, 데이터 센터에 아주 작은 풋트린트(footprint)를 제공한다. 평방 피트당 데이터 용량을 더 늘이기 위해서, 모듈식 데이터 포드들은 다른 것의 상부에 적층될 수 있다.

초기 구축 이후에 모듈식 데이터 포드 센서는 추가 데이터 용량이 필요할 수 있다. 따라서, 제2 단에서, 모듈식 데이터 포드들 제2 사슬 및 제3 사슬이 모듈식 데이터 센터의 초기 구축과 유사한 방식으로 중앙 냉각 유체 회로에 결합할 수 있다. 제1 쌍의 냉각 타워가 추가의 모듈식 데이터 포드들 사슬들의 냉각 요구 조건을 처리하는데 충분한 역량을 갖지 않으면, 제2 쌍의 냉각 타워 같은 제2 중앙 냉각 장치가 제2 단에서 중앙 냉각 유체 회로에 유체 결합할 수 있다. 또 다른 단에서, 추가의 데이터 포드들이 제1 및 제2 사슬에 추가될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙 냉각 유체 회로는 역-회수 구성으로 공급 및 회수 라인을 포함한다.

도 18은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따라 모듈식 데이터 포드(80)를 위한 이송 시스템을 도시하는 모듈식 데이터 포드 하이브의 개략적인 다이어그램 및 평면도이다.

도 18에 도시된 바와 같이, 모듈식 데이터 포드(80)들은 크레인(1805)을 사용하여 모듈식 데이터 포드로부터 제거되어 다른 위치로 수송을 위해 중저상식(drop bed) 트랙터 트레일러(1810) 상에 배치되도록 디자인될 수 있다. 모듈식 데이터 포드(80)의 크기는 작은 트럭들 및 철도 평대(flat bed) 상에 들어맞도록 축소될 수 있다. 이 크기 축소 디자인은 모듈식 데이터 포드들이 처리할 수 있는 전체 출력 전력을 감소시킨다.

옥내 또는 옥외 환경 또는 적용에서, 수송 시스템은 오버헤드 겐트리(overhead gantry), 크레인, 트레일을 포함할 수 있다. 리그(rig)를 위한 충분한 공간 확보가 여의치 않으면, 데이터 포드들 사이의 복도 폭이 증가될 수 있다. 이는 지게차 또는 다른 등급-수준 리그 장비가 복도에 접근하여 데이터 포드들이 쉽게 제거 또는 구축될 수 있도록 한다.

도 19는 모듈식 데이터 포드 하이브(1)를 도시하는데, 제거된 데이터 포드들이 새로운 컴퓨터 시스템들 또는 서버들로 다시 적층될 수 있도록, 몇몇 데이터 포드들이 하이브로부터 제거되어 부지 밖(off site)으로 이송된 것을 보여준다. 동작하고 있는 인접한 데이터 포드들을 지원하도록 파이프 및 전기 시스템 인프라스트럭처에 영향을 주지않으면서, 데이터 포드 인클로저가 제거되는 것이 가능하도록, 파이프 및 전기 체이스 챔버들을 포함하여, 보조 인클로저 및 유체 및 전기 회로 섹션들이 유지될 수 있다. 따라서, 이 같은 모듈식 데이터 포드 하이브 디자인은 나머지 데이터 포드들의 동작에 영향을 주지않으면서 모듈식 데이터 포드가 추가, 제거, 변형 및 재장착될 수 있도록 한다.

데이터 포드들은 새로운 컴퓨터 시스템들로 재적층 되거나 그렇지 않으면 수리되는 부지 내(onsite) 또는 부지 밖의 개별 영역으로 이동될 수 있기 때문에, 이 디자인은 시간 및 비용을 절약한다. 재적층된 데이터 포드들은 이어서 동일한 또는 다른 데이터 포드 부지에 재구축될 수 있다. 이 디자인은, 데이터 포드의 재적층 또는 수리를 위해서 기술자 및 장비를 원격지 영역으로 보낼 필요가 없기 때문에 데이터 포드가 원격지에 구축되는 경우에 특히 시간 및 비용을 줄일 수 있다. 데이터 포드는 단순히 재적층 또는 수리되는 떨어진 지역으로 이송될 수 있다.

도 20은 데이터 포드 부지(2002)를 확대한 개략적인 다이어그램 및 평면도이다. 도시된 바와 같이, 인접한 하이브들은 거울상 패턴들로 위치할 수 있다. 하이브들에 대한 거울상 배치는 하이브들 중에 집적을 허용한다. 하이브들은 시간에 따라 단계별(stage) 또는 상태별(phase)로 구축될 수 있다. 각각의 새로운 하이브는 임의의 방향으로 인접한 거울상 하이브에 연결될 수 있다. 이 하이브들 집단은 하이브 집단 구조 내에서 가외성을 허용한다. 도시된 바와 같이, 확대된 데이터 포드 부지는 인접한 하이브들을 제공하는 데 사용될 수 있는 접근 길들을 포함한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 이동 크레인 및/또는 트랙터 트레일 또는 다른 운송 차량이 다수의 모듈식 데이터 포드 하이브(1)를 둘러싸는 접근 길들(2005)을 경유하여 모듈식 데이터 포드 부지의 모듈식 데이터 포드(80)에 접근할 수 있다.

데이터 포드 부지의 전체 디자인은 전형적인 데이터 센터보다 3~4배가량 적은 공간의 대형의 데이터 포드 부지를 구축하는 것이 가능하도록 하는 데이터 포드 형태 및 하이브 패턴의 유용한 사용을 포함한다. 실제로, 이 모듈식 접근은 다른 컨테이너화 모듈식 디자인 대비 모든 공간의 사용에서 훨씬 더 효율적이다. 데이터 포드들 그 자체는 선적 컨테이너 형태의 데이터 포드 같은 전형적인 모듈식 직사각형 또는 사각형 데이터 포드에 비해서 훨씬 빽빽하게 패키지 될 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 포드들은 또한 작은 풋프린트로 포함되는 모듈식 펌프 하우스 및 전기 빌딩으로부터 급이(fed) 될 수 있다.

도 1 내지 도 20과 연관하여, 도 21a 및 도 22b는 전자 장비의 냉각 방법(4500)의 일 실시 예를 설명한다. 이 방법은 단계 4501에서 시작하고, 제1 유체 예를 들어 액체 냉매 R134a 또는 유사한 냉매들을 사용하여, 전자 장비, 예를 들어 도 3에 도시되고 도 3을 참조하여 설명된 서버들(511a, ..., 511n, 533a, ..., 533n)를 냉각하는 단계 4502를 포함한다. 이 방법은 또한 도 6을 참조하여 설명하였듯이, 제1 유체로부터 대기 공기에 의해 냉각된 제2 유체로 열을 전달하는 것에 의해 제1 유체를 외기 냉방하고, 제1 유체에 대한 외기 냉방이 불충분한 범위 내에서 기계적으로 제2 유체를 냉각하는 단계 4502를 포함한다. 제2 유체의 기계적 냉각은 제2 유체의 온도의 함수이다.

단계 4506은 제2 유체로부터 제3 유체로 열전달이 가능하게 함으로써 제2 유체를 사용하여 제1 유체를 외기 냉방하기 전에 제2 유체를 냉각하는 것을 포함한다. 이 방법은 단계 4508에서 도 6의 제3 회로(4300)에서 부 냉각 압축기(4310)를 통해 제3 유체를 압축하는 것을 포함한다. 단계 4510은 제2 유체를 사용하여 제1 유체를 외기 냉방한 후에, 재단 콘덴서(1200b)를 통해 압축된 제3 유체로부터 제2 유체로 열전달이 가능하게 하여 압축된 제3 유체를 응축하는 것을 포함한다. 더 구체적으로, 압축된 제3 유체에 대한 응축은 재단 콘덴서(1200b)에 의해 수행된다.

단계 4512는 제3 유체의 온도를 낮추기 위해서, 예를 들어 열 팽창 밸브(4311)를 통해 응축된 제3 유체의 압력을 감소시키는 것을 포함한다. 단계 4514는 대기 공기의 습구 온도를 검출하는 것을 포함한다. 단계 4516은 제2 유체의 온도를 변경하기 위해서 검출된 습구 온도의 함수로써, 예를 들어 부 냉각 압축기(4310)를 통해 제3 유체의 압축 속도를 변경하는 것을 포함한다.

단계 4518은 유체 수용기 예를 들어 유체 수용기(4128)에서 자유-냉각된 제1 유체를 수용하는 것을 포함한다. 단계 4520은 예를 들어 수준 등(4127)을 통해 유체 수용기(4128)에 포함된 제1 유체의 액체 수준을 검출하는 것을 포함한다.

단계 4522는 검출된 유체 수용기(4128)의 액체 수준이 미리 결정된 제1 수준에 미달할 때 제1 유체를 응축하기 위해서 제1 유체를 기계적으로 냉각하는 것을 포함한다. 제1 유체의 기계적 냉각은 부 냉각 압축기(4410)를 통해 유체 회로(4400)에 의해 수행될 수 있는데, 제4 유체가 냉매 액체 수용기(4128)의 부 냉각 코일(4129)을 통해 흘러 부 냉각 응축기(1300a)로 들어가게 한다.

단계 4524는 검출된 액체 수용기(4128)의 액체 수준이 제1 수준 보다 높은 미리 결정된 제2 수준에 도달할 때, 부 냉각 압축기(4410)의 작동을 중단하여 기계적 냉각을 불활성화시키는 것을 포함한다.

단계 4526은 유체 수용기(4128)의 제1 유체로부터 제4 유체로 열전달을 가능하게 하여 유체 수용기(4128)의 제1 유체를 냉각하는 것을 포함한다. 단계 4528은 예를 들어 부 냉각 압축기(4410)를 통해 제4 유체를 압축하는 것을 포함한다. 단계 4528은 압축된 제4 유체로부터 대기 공기를 사용하여 냉각된 제2 유체로 열전달을 가능하게 하여 압축된 제4 유체를 응축하는 것을 포함한다. 단계 4532는 부 냉각 콘덴서(1300a)로부터 빠져나와 제4 유체의 온도를 감소하기 위해 제4 유체를 팽창하여 부 냉각 코일(4129)로 돌려보내는 열 팽창 밸브(4420)로 들어가는 제4 유체를 통해 응축된 제4 유체의 압력을 감소하는 것을 포함한다.

제1 유체, 제3 유체 및 제4 유체는 R134A 같은 냉매를 포함할 수 있고, 제2 유체는 물, 예를 들어 응축된 물, 냉각된 물 또는 글리콜 용액을 포함할 수 있다.

방법(4500)은 또한 예를 들어 주 콘덴서(1300)를 빠져나갈 때 제1 유체의 온도를 검출하는 온도 센서(4126)를 통해 외기 냉방된 제1 유체의 온도 함수로써 제1 냉각 회로(4100)에서 외기 냉방된 제1 유체의 온도를 검출하고, 제2 냉각 회로(4200)에서 제2 유체의 유량을 조절하는 것을 포함할 수 있다. 온도 센서(4126)를 읽음으로써 주 콘덴서(1300)의 온도가 반영된다. 방법은 단계 4621에서 끝난다.

도 22a 및 도 22b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 센터를 형성하기 위해 모듈식 데이터 포드들을 구축하는 방법(4600)을 도시한다. 더 구체적으로, 방법(4600)은 단계 4601에서 시작하고, 대응하는 다수의 모듈식 데이터 포드, 예를 들어 모듈식 데이터 포드(80)들의 다수의 공유 유체 및 전기 회로 섹션을 직렬로 연결하여 제1 끝단 및 제2 끝단을 갖는 공유 유체 및 전기 회로를 형성하는 것을 포함한다. 단계 4604는 다수의 모듈식 데이터 포드(80)들의 각 모듈식 데이터 포드(80)의 비공유 유체 및 전기 회로를 대응하는 공유 유체 및 전기 회로 섹션에 결합하는 것을 포함한다. 단계 4606은 공유 유체 및 전기 회로 섹션을 공유 유체 및 전기 회로의 제1 끝단에서 중앙 유체 및 전기 회로에 결합하는 것을 포함한다.

방법(4600)은 적어도 하나의 공급 라인 및 적어도 하나의 회수 라인, 예를 들어 도 7에 예시적으로 도시된 유체 공급 라인 헤더들(2151a, 2152a) 및 회수 라인 헤더들(2151b, 2152b)을 포함하는 공유 유체 및 전기 회로를 포함한다. 도 7을 참조하여 이전에 설명하였듯이, 유체 공급 헤더들(2151a, 2151b) 및 유체 회수 헤더들은 역-회수 구성으로 구성될 수 있다.

다시 도 22a 및 도 22b를 참조하면, 단계 4608은 중앙 냉각 장치 예를 들어 도 15에 도시된 냉각 타워들(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)을 결합하는 것을 포함하는데, 여기서 냉각 장치는 다수의 모듈식 데이터 포드(80)들의 냉각 조건의 적어도 일부분을 만족하도록 구성된다.

도 22a에 도시된 단계 4610은 다수의 제2 모듈식 데이터 포드(80)의 다수의 제2 공유 유체 및 전기 회로 섹션을 직렬로 연결하여 도 7에 도시된 바와 같이 제1 끝단 및 제2 끝단을 갖는 제2 공유 유체 및 전기 회로를 형성하는 것을 포함하는데, 공유 유체 및 전기 회로 섹션들은 직렬로 서로 연결되어 공유 유체 및 전기 회로(1705)를 형성한다. 공유 유체 및 전기 회로(1705)는 제1 끝단(1710)에서 중앙 유체 냉각 회로의 유체 공급 라인들(115a, 115b) 및 유체 회수 라인들(125a, 125b)에 연결된다.

단계 4612는 다수의 제2 모듈식 데이터 포드의 각 모듈식 데이터 포드의 비공유 유체 및 전기 회로를 대응하는 제2 공유 유체 및 전기 회로 섹션에 도 17을 참조하여 설명한 것 같이 연결하는 것을 포함한다.

단계 4614는 도 17에 도시된 것 같이, 제2 공유 유체 및 전기 회로 섹션을 제2 공유 유체 및 전기 회로의 제1 끝단에서 제1 공유 유체 및 전기 회로 섹션에 공유 유체 및 전기 회로의 제2 끝단에서 연결하는 것을 포함한다.

단계 4616은 다수의 제2 모듈식 데이터 포드(80)의 공유 유체 및 전기 회로 섹션들을 직렬로 연결하여 제1 끝단(1702) 및 제2 끝단(1706)을 구비하는 제2 공유 유체 및 전기 회로를 형성하는 것을 포함한다.

단계 4618은 모듈식 데이터 포드 각각의 비공유 유체 및 전기 회로를 예를 들어 다수의 제2 모듈식 데이터 포드의 냉각제 공급 라인들(4101a, 4102a, 4103a) 및 냉각제 회수 라인들(4101b, 4102b, 4103b)을 예를 들어 도 17을 참조하여 설명한 바와 같이 대응하는 제2 공유 유체 및 전기 회로 섹션에 결합하는 것을 포함할 수 있다.

단계 4620은 도 17을 참조하여 설명한 것 같이, 다수의 제2 모듈식 데이터 포드들의 모듈식 데이터 포드의 제2 공유 유체 및 전기 회로 섹션을 제2 공유 유체 및 전기 회로의 제1 끝단에서 중앙 유체 및 전기 회로에 연결하는 것을 포함할 수 있다.

중앙 냉각 장치는 도 14 및 도 15에 도시된 것 같이, 제1 중앙 냉각 장치, 예를 들어 냉각 타워(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)이다. 냉각 타워(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)중 하나가 다수의 제2 모듈식 데이터 포드(80)의 냉각 조건의 적어도 일부분을 만족하지 못하면, 방법(4600)은 제2 중앙 냉각 장치(CT-1A, CT-1B, CT-2A, CT-2B)를 중앙 유체 및 전기 회로에 연결하는 것을 포함한다.

방법(4600)은 대응하는 공유 유체 및 전기 회로를 포함하여, 다수의 모듈식 데이터 포드(80)의 각 모듈식 데이터 포드가 데이터 인클로저, 예를 들어 도 2d의 모듈식 데이터 포드(80)의 데이터 인클로저(108), 보조 인클로저, 예를 들어 도 2d의 보조 인클로저(828)를 포함하는 경우를 포함하고, 도 17에 도시된 것 같이 공유 유체 및 전기 회로의 교대하는 측들 상의 보조 인클로저에 데이터 인클로저를 결합하는 것을 더 포함한다.

도 20에 도시된 것 같이, 공유 유체 및 전기 회로의 동일한 측들 상의 인접한 데이터 인클로저들은 사용자가 보조 인클로저(818)에 접근할 수 있도록 통로(1)를 형성한다.

모듈식 데이터 포드는 표준 쾌적 냉각 온도보다 높은 냉각 온도(예를 들어 포드 입구에서 75˚F 이상)를 사용하도록 디자인될 수 있다. 포드들은 전형적인 쾌적 냉각 온도보다 높은 수준의 냉각 온도를 유지하기 위해서 차가운 물(예를 들어 탈이온수), 냉매, 차가운 물 및 냉매의 혼합, 또는 찬 공기를 사용할 수 있다. 냉각 공기 (또는 다른 냉각 유체)의 온도는 응축으로부터 보호하기 위해서 모듈식 데이터 포드 인클로저 내에서 이슬점보다 높은 안전 온도로 유지된다. 모듈식 데이터 포드들은 원하는 수준으로 모듈식 데이터 포드 내부의 공기 습도를 유지하기 위해서, 하나 이상의 가습기 및 관련된 제어기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 가습기는 물 관리 시스템(예를 들어 누설 제어)을 모듈식 데이터 포드와 연관된 다른 시스템들과 분리하기 위해서, 인접한 펌프 챔버에 수용될 수 있다. 포드들은 또한 가습기들 또는 물 또는 증기를 사용하는 다른 방법들의 조합을 사용하여 내부 공기의 습도를 제어할 수 있다.

다수의 모듈식 데이터 포드를 포함하는 데이터 센터는 전통적인 스틱빌딩 데이터 센터에 비해 훨씬 적은 기초 인프라스트럭처로 구축될 수 있다. 이는 초기 구축 단계에서 높은 부하를 가지도록 의도되지 않은 부지를 위한 선불 비용을 절약한다. 이 시스템들은 크기 축소가능하고 초기 구축을 위한 적은 인프라스트럭처를 요구한다.

전기, 기계적 및 IT 인프라스트럭처 시스템 상의 대부분의 구성 요소는 미리 제조된 지지 구조체에 집적될 수 있는데, 이는 필드에서 데이터 포드 시스템을 구축하는데 필요한 시간 및 돈을 현저히 줄일 수 있다.

냉각 시스템 및 모듈식 데이터 포드의 디자인은 의도된 데이터 센터 프로젝트의 단계 특정 요구를 조절하는 유연성을 제공한다. 대규모의 구축 시스템들 예를 들언 창고 하이브들 및 부지 하이브들은 시간이 지남에 따라 필요하게 되면 시스템이 단계 역량(tier capability)을 확장하는 것을 허용하는 확장가능성 특정을 가지도록 디자인된다. 시간에 지남에 따라 시스템 단계 역량을 늘이는 방법론은 공유 하이브로 불린다. 기본 시스템 디자인은 시스템이 인접한 하이브들의 냉각 자원들로부터 급이 되도록 가능하게 하는 밸브 구성요소들 및 응급 제어 전략들을 포함한다.

냉각 시스템(10)에 의해 제공되는 냉각 프로세스 (사이클)은 IT 랙 냉각에 대한 대기 조건(습구 온도) 및 전체 공기 온도 사이의 접근 온도에서 작은 내성(close tolerance)이 가능하도록 한다. 사이클은 환경 조건(낮은 습구 온도)을 활용하여 환경 조건이 허용할 때 랙 냉각 부하를 완전히 처리하도록 디자인된다. 또한, 시스템이 습구 온도에서 온도 스파이크(spike)에도 불구하고 냉각 부하를 처리할 수 있도록 하는 부 냉각 프로세스의 백업 시스템을 포함한다. 이는 냉각 매체(R134a) 또는 다른 냉매의 특정 열 특성을 최적화하는 것에 의해 달성될 수 있다.

냉각 시스템(10)에 의해 제공되는 간접 냉각 사이클은, 정상적으로는 DX 또는 냉각기 용량에서 요구되는 것의 15%보다 작은 크기를 가질 수 있는 부 냉각 시스템을 활용하여, IT 랙 입구 온도를 유지할 수 있다.

따라서, 모듈식 데이터 포드는 데이터 포드 하이브 또는 데이터 포드 사슬에/로부터 추가되거나 제거되도록 디자인된다. 특히, 각 모듈식 데이터 포드는 모듈식 데이터 포드가 하이브에 추가될 수 있도록 하는 시스템 구성요소들을 포함하도록 디자인된다. 각 모듈식 데이터 포드에 포함된 HVAC 파이프 및 전기 도관들은 모듈식 데이터 포드 사슬 상의 현존하는, 새로운 그리고 미래 모듈식 데이터 포드 사이의 연결을 형성한다.

각 모듈식 데이터 포드의 파이프 체이스는 이중 역-회수 파이프 회로를 포함한다. 이 회로들은 각 새로운 모듈식 데이터 포드가 모듈식 데이터 포드 사슬 상에 구축될때, 시스템의 역 회수 역량을 계속 유지하기 위한 것이다. 이 특징은 폐쇄 없이 또는 물 시스템 균형 문제에 대한 큰 대가 없이 모듈식 데이터 포드들의 추가 또는 제거를 가능하게 한다. 대안으로, 모듈식 데이터 포드들은 직접 급이 주요 구성들(역 회수 주요 구성들에 대해서) 또는 단일, 비-가외성 주요 구성들을 포함한다. 이 모듈식 데이터 포드들은 자가 균형, 신뢰성 및 가외성 이슈가 덜 중요한 기본 1 유형(tier 1 type) 설비들 상에 사용될 수 있다.

각 유체 또는 파이프 회로는 파이프 회로를 구축하고, 파이프 회로를 위치-특이 동작 유체로 채우고 그리고 파이프 회로를 작동하는 데 필요한 밸브들 및 부속품들에 결합한다. 이 시스템은 역-회수 회로들이 지속 또는 확장되도록 허용하는 엄격한 프로세스를 포함할 수 있다. 이 프로세스들은 모듈식 데이터 포드가 모듈식 데이터 포드들의 시스템으로 도입되기 전에, 충진, 분출(트림), 및 정역학적 회로 테스트를 포함할 수 있다. 이 프로세스들은 수송 또는 구축 중에 파이프 회로의 이음 연결이 발생하지 않도록 하기 위해서 공장에서 수행되는 정역학적 또는 공압적 적합 테스트를 포함할 수 있다. 이는 모듈식 데이터 포드가 인접한 모듈식 데이터 포드들의 동작에 영향을 주지 않고 또는 원치 않는 차단을 야기하지 않고 데이터 포드에 추가될 수 있도록 한다.

각 포드 사슬의 끝단 유닛은 두 개의 역-회수 회로 각각에 우회 티 배열을 포함한다. 이는 이전에 데이터 포드 사슬에 추가된 데이터 포드들의 차단 없이 데이터 포드 사슬에 미래의 데이터 포드들의 확장이 가능하도록 한다.

데이터 포드 하이브(1)의 각 데이터 포드 사슬은 통합적이지만 완전히 제거가능한, 예를 들어 모듈식 데이터 포드의 하부에 위치한 이중 파이프, 전기 및 IT 시스템 인프라스트럭처를 포함하도록 디자인된다. 이 기계적/전기적 체이스 섹션은 주 데이터 포드 엔빌롭(envelop)으로부터 분리되도록 디자인된다. 후방 섹션 또는 보조 인클로저는 데이터 포드 엔빌롭 또는 인클로저가 제거될 수 있도록, 주 데이터 포드 어셈블리로부터 제거가능하다. 모듈식 데이터 포드는, 모듈식 데이터 포드의 컴퓨터 서버들을 재적층하거나 기계적, 전기적 또는 제어 시스템을 유지 또는 업그레이드 하기 위해서, 주기적으로 부지 밖으로 제거될 수 있다. 파이프들 및 도관들은 부착 메커니즘(예를 들어 플랜지 또는 브레이크어웨이(break-away) 볼트 또는 와이어링 하니스 플러그(wiring harness plug))를 포함하여 파이프들 및 도관들이 모듈식 데이터 포드들로부터 쉽게 탈착되고 쉽게 재부착될 수 있도록 한다. 파이프 및 도관 체이스는 벽들, 멤브레인들, 밀봉제를 포함하여 체이스 및 모듈식 데이터 포드 엔빌롭 사이의 수밀 밀봉을 제공할 수 있다.

모듈식 데이터 포드(80)들이 옥외 환경에 설치될 때, 각 모듈식 데이터 포드(80)의 파이프 회로들은 보온(heat tracing), 절연, 및 절연 보호를 포함할 수 있다. 각 모듈식 데이터 포드는 그 자신의 보온 패널을 포함할 수 있는데, 이는 BMS로 완전히 통합되고 경고 및 상태 정보를 제공할 수 있다.

각 데이터 포드는 각 코일 뱅크 아래에 누설 전열 팬(leak containment pan)을 포함할 수 있다. 팬은 BMS에 연결된 누설 검출기를 포함할 수 있다. 누설 또는 다른 비정상 상태(예를 들어 모듈식 데이터 포드 내의 높은 습도)가 검출될 때, BMS는 작업자에게 경고를 촉발하거나 다른 방식으로 통지할 것이다.

각 포드는 모듈식 데이터 센터 엔빌롭 내의 전략적 지점들에 구축될 수 있는 누설 검출 센서들, 펌프, 열교환기 챔버, 및 탈착가능 파이프/전기 챔버들과 결합할 수 있다. 누설 검출 시스템은 완전히 BMS와 통합되고 이는 경고 및 상태 정보를 제공할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 완전히 가외성의 40kW 서버 랙들 같은 고밀도 서버 장비를 처리하도록 디자인될 수 있다. 모듈식 데이터 포드 디자인은 크기조절이 가능하여 서버 기술의 발전에 따라 서버 장비의 제곱 평방 피트당 증가된 전력 출력에 부합할 수 있다. 모듈식 데이터 포드의 크기조절(scaling)은 열교환기 및 펌핑 장비의 재결합 및 서버 랙들로의 전력 분배를 필요로 할 수 있다. 모듈식 데이터 포드의 크기 조절을 위한 변형은 전력 출력에서 증가하는 양에 의존한다.

모듈식 데이터 포드 냉각 주요 구성요소들은 강 파이프, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 파이프, 스페인리스 강 파이프, 동 파이프, 섬유유리 파이프, 철근콘크리트 파이프(RCV), 또는 다른 형태의 파이프이다. 파이프의 형태, 게이지, 강도, 및 두께는 특정 데이터 포드 시스템의 요구조건에 의존한다.

모듈식 데이터 포드들은 주어진 사양을 충족하기 위해서 대량 생산 또는 개별 주문 제작일 수 있다.

모듈식 접근법은 모듈식 데이터 포드들 및 모듈식 펌핑 및 전자 장비를 건설 및 구축하는 것을 포함하는데, 데이터 센터를 건설하는 비용절약적인 방법이다. 예를 들어, 모듈식 접근법은 필드 노동 비용 및 위험성을 상당히 줄이는데, 이는 필드 노동이 단지 모듈식 데이터 포드들 및 모듈식 펌핑 및 전자 장비를 설치 및 구축하는 데에만 필요하기 때문이다.

에너지 비용은 본 발명에 따라 모듈식 데이터 포드들을 창고 또는 비슷한 시설에 설치하는 것에 의해 줄어들 수 있다. 이는, 각 모듈식 데이터 포드 엔빌롭 내의 공간은 단지 컨디션닝(conditioning)을 요구하는 창고 내에서의 공간만이기 때문이다. 각 모듈식 데이터 포드 밖의 창고 공간은 최소한의 환기를 요구한다. 이는, 모듈식 데이터 포드들이 그들의 작은 물리적 풋프린트에 의해 공간을 절약하도록 디자인되기 때문에, 중요하다.

전형적인 데이터 센터는 데이터 센터 마루를 통해 분산된 서버 랙 어셈블리들에 의해 정의되는 열복도 및 냉복도에서 공기를 처리하는 최소한의 풋프린트를 요구한다. 예를 들어, 10,000 평방 피트 데이터 센터는 대략 200~220 서버 랙들을 수용할 수 있다. 각 랙은 평균 6 내지 13kW를 생성하는 능력을 가진다. 몇몇 랙은 더 높은 출력 예를 들어 16~24kW를 생성할 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 모듈식 데이터 포드는 상대적으로 적은 물리적 풋프린트에서 40kW 이상을 소모하는 8개의 서버 랙을 냉각하는 충분히 높은 수준의 방열을 달성할 수 있다.

모듈식 데이터 포드의 실시 예에서 서버 랙들의 빽빽한 순환식 구성은 에너지 비용의 감소로 나타나는데, 이는 모듈식 데이터 포드 내에서 상대적으로 좁은 공간을 냉각하는데 작은 에너지가 필요하기 때문이다. 또한, 서버 랙들 및 복도 격납(asile containment)의 빽빽한 구성 때문에, 모듈식 데이터 포드는 공기 흐름 패턴 제어를 위해 적은 팬 마력(fan horse power)을 필요로 한다.

모듈식 데이터 포드들은 유체를 냉각 타워들, 유체 냉각기들, 칠러들(chillers), 지열 시스템 또는 현존하는 건물 또는 플랜트 물 시스템으로부터 얻는 모듈식 펌핑 포드들로부터 공급받을 수 있다.

서버 랙들의 순환식 구성과 함께 모듈식 데이터 포드 컨테이너의 기하학적 형태는 공간의 효율적 사용을 제공하고 뜨거운 공가 패턴 제어를 위한 자연적 열복도/냉복도 격납 및 자연적 "굴뚝 효과"를 제공한다.

모두를 포함한 모듈식 디자인의 또 다른 이점은 "협동형" 데이터 창고 및 방의 구축을 위해서 아주 높은 안전성 및 구획화 정도를 가능하게 하는 것이다. 모듈 박스는 협동체 안에서 다른 IT 서버 랙들로부터의 분리를 생성한다. 박스들은 안정성 목적으로 잠겨질 수 있고 쉽게 모니터 될 수 있다.

모듈식 데이터 포드 내에서 서버 랙들의 빽빽한, 순환식 구성은 서로 관련된 서버들 및 IT 장비, 예를 들어 부/모, 마스터/슬레이브 및 가외성 서버들의 빽빽한 그룹화를 더욱 촉진한다. 이 같은 빽빽한 구성은 보다 IT 상호의존성 구성요소들 사이의 짧은 파이버 및 케이블 주행을 가능하게 한다.

실재 모듈식 데이터 포드를 하이브로 빽빽하게 패키지 하는 것은 정상적인 데이터 플로어 구축에서 필요로 되는 것보다 짧은 케이블 및 파이버 주행을 가능하게 한다. 하이브 구조는 상호 의존적인 IT 시스템들이 구축에서 효율적으로 그룹화되도록 허용하기 위해서 의도적으로 패턴화될 수 있다. 이 같은 상호 의존적인 그룹화(grooping)은 케이블 및 파이버 길이를 감소할 수 있다. 이 같은 감소는 노동력 및 재료 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 짧은 데이터 케이블 주행으로 동작 비용을 감소시킬 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 중요한 IT 부하, IT 상태, 냉각, 전력 시스템 성능을 실시간을 모니터하는 것이 가능한 실시간 데이터 모니터 서버들을 포함할 수 있다. 모듈식 데이터 포드들은 또한 외부 터치 패드 시스템 상태 및 모니터링 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 또한 낮은 랙 밀도 적용을 위해서 물리적 크기에서 크기가 줄어들 수 있다. 작은 크기 적용은 작은 모듈식 데이터 포드들에 보다 유리한, 5각형, 6각형, 또는 다른 다각형 형태를 활용한다.

개별적이거나 시스템적이거나 모듈식 데이터 포드 디자인의 실시 예들은 스틱빌딩인 전통적인 데이터 센터에 대해서 비용적인 측면에서 이점을 제공한다. 부분적인 또는 전체 모듈식 데이터 포드 시스템 구축 비용은 스틱빌딩 또는 대지빌딩(site building)보다 적어도 30% 적다.

모듈식 데이터 포드들 구축은 건설을 위한 현장 공수가 훨씬 적다. 이는 데이터 센터 프로젝트, 특히 원격지에서의 데이터 센터 프로젝트를 위한 전체 스케쥴을 현저히 감소시킨다.

파이프, IT 파이버 도관, 전기 체이스 격납 영역은 주 데이터 어셈블리로부터 완전히 탈착될 수 있다. 체이스는 물 시스템 수송 라인들을 실재 IT 데이터 포드 엔빌롭으로부터 격리하는 누설 검출 계측기 및 누설 제어 계측기와 들어맞는다. 데이터 영역들 및 냉각수의 혼합 공간 사용은 없다. 모듈식 데이터 포드들은 냉매 루프 또는 탈이온수 적용을 포함할 수 있다. (물 적용이 사용되면 탈이온수 비전도성 물 이외의) 어떠한 외부의 냉각수도 실재 데이터 포드 엔빌롭으로 들어가지 않는다.

모듈식 데이터 포드들은 혁신적인 제어전략을 사용하여 높은 효율을 얻는 냉각 시스템에 결합할 수 있다. 냉각 시스템은 데이터 센서 전력 사용 표준에 대한 효율성이 아주 높게 동작을 가능하게 하는 제어 전략을 사용할 수 있다. 시스템은 습구 조건에 이로운 영역 및 지역을 위한 1.1 PUE 수준에서 동작하는 것을 허용하는 제어 전략을 사용할 수 있다. 우호적이지 않은 습구 온도 조건을 겪는 환경을 위해서, 냉각 시스템은, 습구 조건이 시스템 부하가 더 이상 대기 조건에 의해 처리될 수 없을 때, 물-냉각 냉각 시스템을 보조하는 냉각기를 포함할 수 있다.

데이터 포드들은 댁내 수행(home-run) 도관들, 케이블 버스 도관, 또는 표준 버스 도관을 통해 전력이 공급될 수 있다. 전기 인프라스트럭처는 각 포드에 건설될 수 있고 그것 또는 인접한 포드가 포드 사슬에/로부터 추가 또는 제거된다면 확장가능 또는 적응가능한 능력을 구비한다.

각 모듈식 데이터 포드는 예를 들어 대규모 구축 적용을 위해 자신의 무정전전력 공급(UPS) 또는 USP 주 시스템에 연결되는 능력을 구비한다. 포드들은 회전 스타일 또는 정적 타입 UPS 같은 이중 가외성 USP로부터 전력을 공급받을 수 있다. 포드들은 또한 트랜스포머 및 충전지를 수용하도록 구성될 수 있다. 트랜스포머, UPS, 하나 이상의 배터리, 분배 패널은 실재 데이터 포드 엔빌롭 밖의 구획에 수용될 수 있다.

포드의 베이스는 비상 전력을 위해 하나 이상의 백업 배터리와 결합할 수 있다. 포드들은 또한 전기 버스에서의 플러그와 유사한 내부 고리형 전기 버스 캐리어(carrier)와 결합할 수 있다. 각 포드는 하나 이상의 배터리를 재충전하는 충전기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 백업 배터리는 교류 또는 그린 에너지 피드(feed)을 통해 충전될 수 있다. 랙들 사이의 설비층(interstitial space)은 각 컴퓨터 랙을 위한 전력 및 데이터 패치 지점을 포함하도록 사용될 수 있다.

주 버스 피드(bus feed) 및 모듈식 데이터 포드 엔빌롭 사이의 포드 전기 커넥터들은 제거될 수 있고 포드 엔빌롭들의 제거 및 재구축 가능하도록 주 버스 피드로부터 포드들의 연결이 끊어지는 것을 가능하게 한다. 각 모듈식 데이터 포드는 DC 다이오드 분리 역량을 포함할 수 있다.

포드들은 컬러-코드 광(예를 들어 LED 또는 광섬유 조명)으로 조명될 수 있다. 광의 컬러 및 강도는 동작 부하의 형태 및 밀도에 의존한다.

포드 전기 시스템들은 주어진 데이터 센터 프로젝트 예를 들어 티어(tier) 1~4 특정 티어 요구조건에 따라 적응할 수 있다.

배터리 회로는 특정 프로젝트를 위해 필요하다면 인접 포드 배터리 백업 능력을 포함하도록 수정될 수 있다.

포드들은 고객 요구에 따라 제거될 수 있는 컴퓨터 랙들에 특징이 있다. 컴퓨터 랙들은 작은 서버 지지 부하 및 큰 서버 지지 부하 모두를 처리할 수 있도록 적응가능하도록 디자인될 수 있다. 컴퓨터 랙들은 또한 서버들이 경사져서 위쪽으로 흐르는 패턴인 뜨거운 공기 패턴을 컴퓨터 랙(예를 들어 서버 랙)의 후방에 제공하는 것에 특징이 있다. 컴퓨터 랙들은 후방 송풍(blow) 공기 흐름 패턴 및 측면 송풍 공기 흐름 패턴을 갖는 서버들을 처리할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 냉각 시스템의 동작, 모니터, 제어를 위해 물 및 영국 열 유닛(BTU) 계측기를 포함할 수 있다. 모듈식 데이터 포드들은 모듈식 데이터 포드 및 관련 시스템들의 제어, 모니터, 및 최적화를 위해서 제어 시스템 및 필요한 모든 제어 패널 및 구성요소를 포함할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 스마트 그리드 시스템에 묶일 수 있고 대체 포드들 및 부지 밖 데이터 수집 장소에 부하 차단(load shedding) 및 처리 정보의 리디렉션(redirection)을 위해 클라우드 컴퓨팅 기술을 사용할 수 있다.

모듈식 데이터 포드들은 밀봉되거나 밀봉되지 않을 수 있다. 밀봉된 포드들은 열전달을 증가시키고 화재를 억제하기 위해서, 포드 내에 진공을 생성하거나 공기의 조성을 변경하는(예를 들어 산소의 제거) 장비에 결합되거나 그 같은 장비를 포함할 수 있다.

본 발명의 다수의 실시 예가 도면들에 도시되고 그리고/또는 기술되었지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 가능한 그 범위가 넓게 해석되어야 하고 상세한 설명도 마찬가지로 해석되어야 한다. 따라서 상술한 본 발명의 실시 예는 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며 단지 특정 실시 예를 설명한 것 뿐이다. 통상의 기술자는 여기에 첨부된 특허청구범위의 범위 및 사상 내에서 다른 변형이 가능하다는 것을 인지할 것이다.

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벽 부재들 및 데이터 포드 덮개 부재를 포함하는 인클로저;
상기 인클로저 내에 마련되어 제1 볼륨 및 제2 볼륨을 형성하는 다수의 컴퓨터 랙;
상기 제2 볼륨을 둘러싸도록 구성된 컴퓨터 랙 덮개 부재;
공기 순환기;
상기 다수의 컴퓨터 랙에 전기적으로 결합한 전용 전기 전력 공급 장치; 그리고,
상기 인클로저의 적어도 하나의 벽 부재의 외측 표면에 인접하게 배치된 보조 인클로저를 포함하며,
상기 벽 부재들은 다각형 형태로 각 벽 부재의 적어도 한 가장자리를 따라 서로 이웃하여 결합하고,
상기 제1 볼륨은 상기 벽 부재들의 내부 표면 및 상기 다수의 컴퓨터 랙의 제1 측면들 사이에 형성되고,
상기 제2 볼륨은 상기 다수의 컴퓨터 랙의 제2 측면들로 형성되며,
상기 컴퓨터 랙 덮개 부재 및 상기 데이터 포드 덮개 부재는 상기 제1 볼륨과 상기 제2 볼륨을 연결하는 제3 볼륨을 형성하며,
상기 공기 순환기는 상기 제1 볼륨, 상기 제2 볼륨 및 상기 제3 볼륨을 통해 공기가 끊임없이 순환하도록 구성되고,
상기 인클로저는 상기 보조 인클로저의 외측에 배치되고, 상기 보조 인클로저는 상기 인클로저와 분리되고 별개이며, 상기 보조 인클로저는 그 내부에 배치된 냉각 시스템을 포함하고, 상기 냉각 시스템은:
상기 인클로저와 열 소통하는 제1 유체 회로;
상기 제1 유체 회로와 열 소통하는 제2 유체 회로;
상기 제1 유체 회로 및 상기 제2 유체 회로와 유체 소통하는 콘덴서;
상기 제2 유체 회로와 열 소통하는 제3 유체 회로; 그리고,
상기 제2 유체 회로 및 상기 제3 유체 회로와 유체 소통하는 재단 콘덴서를 포함하는 모듈식 데이터 포드.
제61 항에 있어서,
상기 전용 전기 전력 공급 장치는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 모듈식 데이터 포드.
제61 항에 있어서,
상기 모듈식 데이터 포드는 상기 전용 전기 전력 공급 장치에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 DC/AC 인버터를 더 포함하는 모듈식 데이터 포드.
제62 항에 있어서,
상기 전용 전기 전력 공급 장치는 상기 적어도 하나의 DC/AC 인버터를 통해 외부 전기 그리드에 전기 전력을 제공하도록 구성된 모듈식 데이터 포드.
다수의 컴퓨터 랙을 냉각하는 방법으로,
상기 냉각 방법은:
다각형 형태의 인클로저 내에 다수의 컴퓨터 랙을 마련하여 상기 인클로저의 벽 부재들과 상기 다수의 컴퓨터 랙의 제1 측면들 사이에 제1 볼륨을, 상기 다수의 컴퓨터 랙의 제2 측면들 사이에 제2 볼륨을 형성하고;
상기 제2 볼륨을 둘러싸 상기 제1 볼륨을 상기 제2 볼륨에 연결하는 제3 볼륨을 형성하고;
상기 인클로저의 적어도 하나의 벽 부재의 외부 표면에 인접하게 보조 인클로저를 배치하고;
상기 제3 볼륨 및 상기 다수의 컴퓨터 랙을 경유해 상기 제1 볼륨 및 상기 제2 볼륨 사이에 공기를 순환하고; 그리고,
상기 보조 인클로저 내에 배치된 냉각 시스템을 통해 공기를 냉각함을 포함하는 냉각 방법으로,
상기 인클로저는 상기 보조 인클로저의 외측에 배치되고, 상기 보조 인클로저는 상기 인클로저와 분리되고 별개이며,
상기 냉각 시스템은:
상기 인클로저와 열 소통하는 제1 유체 회로;
상기 제1 유체 회로와 열 소통하는 제2 유체 회로;
상기 제1 유체 회로 및 상기 제2 유체 회로와 유체 소통하는 콘덴서;
상기 제2 유체 회로와 열 소통하는 제3 유체 회로; 그리고,
상기 제2 유체 회로 및 상기 제3 유체 회로와 유체 소통하는 재단 콘덴서를 포함하는 냉각 방법.
제65 항에 있어서,
상기 제1 볼륨, 상기 제2 볼륨 및 상기 제3 볼륨을 통해 공기를 순환함은 환경 조건에 따라 공기의 속도를 가변함을 포함하는 냉각 방법.
제65 항에 있어서,
상기 냉각 방법은:
상기 다수의 컴퓨터 랙에 인접하여 상기 제1 볼륨에 열교환 부재를 배치함을 더 포함하는 냉각 방법.
제67 항에 있어서,
상기 냉각 방법은 상기 제3 볼륨 내에 제2 열교환 부재를 배치함을 더 포함하는 냉각 방법.
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