TW201407119A - 使用液化天然氣以用於資料中心冷卻及電源產生之系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種藉由將熱直接或間接轉移至液化天然氣(LNG)用於冷卻資料中心之系統及方法。一或多個中間熱交換迴路包含熱轉移液用於將熱從該資料中心內之電裝備傳達至搭配之LNG氣化終端設施。此外，LNG及藉由該資料中心之熱損加熱之致冷劑之間之溫度梯度係用以驅動熱引擎來產生無排放電力或機械功。

Description

使用液化天然氣以用於資料中心冷卻及電源產生之系統及方法

本發明關於為了冷卻作業空氣或熱轉移流體而藉由液化天然氣(LNG)之熱轉移流體之低溫冷卻，更特定地關於冷卻作業空氣或熱轉移流體用以冷卻資料中心裝備之應用。

對高密度資料計算、電信及存儲需求而言，電腦系統裝備典型地安裝於位於資料中心之開放或封閉裝備架中，亦已知為「伺服器場」，其中環境可加以控制以維持適當工作溫度範圍、相對濕度範圍、及清潔免於顆粒物質。

產業分析師估計單在美國資料中心數量幾為3百萬個。大部分該些資料中心為小型或中型並服務公司內部需求。最近，「雲端」及線上服務提供者已創建方式步驟變更，藉由提供更大能力於遠端資料中心而非使用者電腦來處理、轉移、及儲存資料，而處理數位資訊。資料計算及儲存之需求作為時間之函數而指數增長已導致許多新資料中心的需要，各具大能力及相應高電力需求。

如Glantz於2012年9月22日紐約時報(The New York Times)「電力、污染及網際網路」(Power,Pollution andInternet)中所說 明，詳http：//www.nytimes.com/2012/09/23/technology/data-centers-waste-vast-amounts-of-energy-belying-industry-image.html？pagewanted=all&_r=0，全世界資料中心電力需求增加據估計於2005至2010之間達56%，現在則呈現全球總用電1.1至1.5%之電力需求或約3百億瓦，其以提及之方式併入本文。

依據Toomey「2005至2010資料中心用電成長」，http：//www.analyticpress.com/data centers.html，其以提及之方式併入本文，美國資料中心電力需求佔2010年總電力產生量的1.7至2.2%。依據2009美國EPA排放因子，此代表美國每年約6180萬噸CO₂排放可歸因於資料中心的電力需求。

藉由資料中心中電腦、記憶體儲存、及諸如照明、風扇、泵等輔助裝備使用之電能被轉換為熱能造成裝備之溫度增加。若超過其最大設計溫度，電腦系統組件便遭受故障。藉由循環冷卻空氣通過裝備、藉由冷卻機櫃、或藉由以熱轉移流體直接冷卻電腦組件、或其任何組合，組件得以維持於安全工作溫度範圍中。美國採暖、致冷及空調工程師協會(ASHRAE)發展及公佈資料中心冷卻標準，其提供產業專家共識之資料中心冷卻的最佳實踐。

冷卻空氣或熱轉移流體用以冷卻資料中心中裝備的最常見方法為藉由電力驅動、反向郎肯循環蒸氣壓縮式冷卻器，以致冷後續致冷作業空氣用以冷卻裝備的空氣、水、或熱轉移流體。

蒸氣壓縮式冷卻器可用於冷卻任何資料中心。「Green Grid」(http：//www.thegreengrid.org/)已定義測量資料中心冷卻效率之標準，稱為電力使用效率(PUE)：其係藉由總設施電力除以IT裝備電力而決定。2010年平均PUE為1.8，但在若干狀況下可高達2.5。此平均包括使用替代冷卻方法之若干大型新資料中心，所以使用蒸氣壓縮式冷卻器之資料中心的 PUE範圍約介於2至2.5。(詳Uptime Institute Announces Results of Second Annual Data Center Industry(2012年6月11日)，http：//www.uptimeinstitute.com/images/stories/NewsPress/July11.12_Uptime_2012_Survey_Press_Release_FINAL.pdf)。

已嘗試許多其他冷卻方法，且每一項均有其優點及缺點。若干通常稱為「免費冷卻」。使用替代吸熱裝置以補充或取代蒸氣壓縮冷卻器可導致資料中心之電能節省。目前使用之替代方法包括空氣側節能(使用較低溫度外部空氣同於具絕熱空氣至環境)及水側節能(使用較低溫度水源或冷卻塔以提供蒸發冷卻)。這樣的環境溫度的替代品有效地降低冷卻成本之程度取決於裝備及當地氣候。除了持續具有低溫及低濕度氣候之位置外，當周圍的空氣或水的溫度和相對濕度過高時，利用該些方法的資料中心將需補充致冷。於ASHRAE溫度和濕度的限制外作業之資料中心，由於溫度過高或腐蝕損壞，裝備的可靠性將受到損害及維護成本增加之概率增加。詳Strutt等人「於廣泛作業溫度及濕度範圍之資料中心效率及IT裝備可靠性」(The Green Grid，2012)，www.thegreengrid.org。

另一種冷卻方法使用水噴灑到空氣過濾器介質以創建空氣的若干蒸發冷卻。若潮濕的空氣直接用以冷卻電腦裝備，便可超過推薦的最大ASHRAE相對濕度水平。

然而，通常被稱為「免費冷卻」的冷卻方法並非真正的免費。他們於作業中使用諸如風扇及泵之裝備，並可能需要非常大的資本支出，以達到所需的能力。例如，水分蒸發冷卻塔將變得非常大，甚至在溫帶氣候，需要非常顯著的泵和風扇能。由於外部空氣或水溫度接近資料中心的最大允許的工作溫度，外部空氣或蒸發冷卻的水的體積呈指數增加，造成流經裝備之過濾空氣的體積、冷卻風扇能、及泵能大為增加。在若干狀況 下，尤其是空氣側節能，冷卻能力受限於通過裝備架之冷卻空氣速度，使得電腦電源負載必須減少或電腦關機以避免其過熱破壞。

特定實體尺寸及電力密度之裝備架中可消耗之電能量取決於藉由電腦製造商及資料中心設計決定的若干因素。機架內增加的冷卻能力允許電力密度相應增加，從而減少資料中心的整體大小。在炎熱、潮濕氣候下的替代冷卻方法不能夠維持目前發展和採用之充分冷卻工作溫度以允許高機架電力密度。依據Intel於2002年稱，3.7兆次浮點計算系統典型地在約5.1千瓦電(KWE)/機架的電力密度，約安裝25架。2008年前，相同的計算能力可以安裝在佔據約1/25樓板面積具約21KWE電力密度的單個機架中。在2008年新的資料中心中科技發展水平之機架電力密度約為30KWE。帕特森等人之「數據中心冷卻狀況」(The State of Data Center Cooling)(Intel，2008)預測機架的電力密度在2014年前增加至約37KWE，主要是由於記憶體容量的快速增加。

拉特(Rath)，「資料中心的選址(Data Center Site Selection)」(拉特諮詢(Rath Consulting)，http：//rath-family.com/rc/DC_Site_Selection.pdf)解決了除了環境吸熱裝置可用性及/或低成本電源以外，許多決定新資料中心位置要考慮的因素。選址考慮的因素包括：網路延遲、光纖光纜連接的可用性、接近用戶、政治穩定、自然災害潛勢、審查制度、勞動力的可用性、及許多其他因素。

運行可靠性在資料中心的運作至關重要。(詳Neudorfer「第5層資料中心的來臨」(The Advent of the Tier 5 Data Center)，2013年2月5日關鍵任務雜誌(Mission Critical Magazine)，http：//www.missioncriticalmagazine.com/articles/85506-the-advent-of-the-tier-5-data-center)資料中心停電是昂貴的。根據在2011年全國資料中心研究， 任何類型的資料中心停機事件的平均成本為505,502美元。長時間停電對於資料中心運營商在費用和商譽方面是毀滅性的。

因此，在冷卻要求方面，對冷卻系統有長期感到成長之需求，該冷卻系統為連續可用，可冷卻高電力密度裝備，在各種氣候條件下有效，環保中性或有益，並較現行的做法更節能。

在各種實施例中，本發明提供於資料中心之冷卻系統，該冷卻系統為連續可用，可冷卻高電力密度裝備，在各種氣候條件下有效，有益於環境，並較現行的做法更節能。如相對於下列實施例所說明，該冷卻系統採用液化天然氣(LNG)。

依據本發明之各式實施例，提供用於致冷空氣或熱轉移流體之方法，文中亦稱為「工作流體(working fluid)」、「轉移流體(transfer fluid)」或「致冷劑(refrigerant)」。來自資料中心之加熱的空氣或熱轉移流體將熱轉移至液化天然氣，過程中增加低溫冷卻液化天然氣之溫度或蒸發至少一部分液化天然氣及接著產生回收之天然氣。將熱從空氣或轉移流體轉移至液化天然氣之程序，包括熱轉移至致冷劑其接著將熱轉移至液化天然氣，及熱轉移至第一致冷劑，其將熱轉移至第二致冷劑，其將熱轉移至液化天然氣。可想像的是若干高效率系統可能需要多熱轉移至多工作流體連結之實施例。

依據進一步實施例，提供使用冷卻致冷劑將熱從空氣或熱轉移流體移除之方法，其後續用以維持資料中心之電腦裝備處於所欲工作溫度範圍。

依據進一步實施例，提供使用LNG及來自資料中心之熱之間之溫度梯度以驅動膨脹引擎或原動機而創建功、產生電、或驅動冷卻系統以提供資料中心冷卻之方法。

依據又另一實施例，提供使用冷卻致冷劑組合電熱電聯產設施之方法，電熱電聯產設施產生廢熱可用以驅動吸收冷卻器而提供資料中心冷卻。

依據本發明之另一方面，提供用於冷卻資料中心電腦裝備之系統。該系統具有熱轉移迴路用於接收來自資料中心之熱，以及致冷劑，推動在熱轉移迴路內循環，用於將熱從資料中心轉移至吸熱裝置，其中，吸熱裝置係藉由提取用以加熱或氣化液化天然氣之熱而予提供。該系統亦可具有熱引擎用於從資料中心及吸熱裝置之間之熱梯度提取功。

100‧‧‧致吸熱裝置

101、301、401‧‧‧資料中心

102‧‧‧液化天然氣

103‧‧‧入口導管

104‧‧‧第一熱交換器

106‧‧‧出口導管

108、218‧‧‧中間熱交換迴路

110、220‧‧‧泵

111‧‧‧資料中心導管

112‧‧‧再氣化廠

114‧‧‧第二熱交換器

208‧‧‧第一中間交換迴路

224、423‧‧‧熱交換器

315‧‧‧膨脹器

316、419‧‧‧機械耦合

317‧‧‧發電機

318‧‧‧電路徑

328‧‧‧致冷迴路

420‧‧‧壓縮機

421‧‧‧機械冷卻迴路

422‧‧‧節流閥

藉由參照下列詳細說明連同參照附圖，本發明之上述特徵將更易於理解，其中：圖1顯示依據本發明之較佳實施例之使用LNG以提供冷卻至電腦資料中心之程序總覽。

圖2示意地描繪本發明之實施例，使用第二致冷劑以將資料中心中所產生之熱轉移至液化天然氣氣化器。

圖3示意地描繪本發明之實施例以產生電力。

圖4示意地描繪本發明之實施例以提供補充冷卻至資料中心。

依據本發明之實施例，如現在詳細說明，藉由資料中心及LNG再氣化廠(否則文中稱為蒸發廠或終端)之間之配置而滿足資料中心 冷卻需求。即使令人驚訝和前所未有，以上所說明之特別需求應用LNG冷卻能力以冷卻資料中心和隨之而來的發電成本和節約資源的目的以及文中所說明之其他優點。

習知用於資料中心冷卻之技術使用較低溫LNG更溫暖之溫度吸熱裝置，諸如周圍空氣或海水。使用以LNG為基礎之吸熱裝置提供的較冷溫度有利地導致大得多的熱轉移之溫度梯度，因而高度效率地冷卻。事實上，依據以下所說明之本發明之實施例的程序涉及「熱到熱」的熱交換，其可完成接近100%的效率。

文獻中已建議將再氣化LNG(蒸發)用於各式冷卻應用。若干該些冷卻應用包括下列多樣：速凍食品、藉由液化諸如氮氣、氬氣和氧氣之氣體而分離空氣成分、低溫研磨諸如橡膠的彈性體、以及使用各種技術之發電和發電效率的提高。然而，對於任何該些習知技術應用而言，連續冷卻操作不是關鍵的。令人驚訝的是，LNG再氣化亦可應用於諸如資料中心冷卻之關鍵應用，其中沒有冷卻將造成大規模的基礎設施中斷。因而，資料中心較習知應用為更佳匹配。類似於LNG再氣化終端，資料中心典型地為「任務關鍵」操作，其運行365天/年，因此它的持續拒絕熱總是可用於LNG終端，且因此非常適合再氣化終端對於氣化LNG之持續需要。在以上所注意之習知技術應用中，藉由搭配之產業提供知熱源並不一致，必須更頻繁地藉由典型地用於蒸發LNG之來自海水的熱或天然氣燃燒予以補充。再者，若LNG終端不具有連續輸出量，為相互優勢可能仍搭配非關鍵資料中心。若干資料中心僅為備份的目的而存在，並可於LNG終端發出氣體及具有可用以提供冷卻至資料中心之再氣化時，派遣作為備份設施。

出版物，包括公開的專利、專利申請、網站、公司名稱、及 文中提及之科學文獻，建立熟悉本技藝之人士可用之知識，並藉由提及其全部內容至猶如每一被具體及個別地指定相同程度之方式併入。任何引用本文及本說明書的具體教義之間的任何衝突，應以後者優先的方式解決。

定義

除非文意另有所指，如同本說明及附圖中所使用，下列用詞將具有所指定之意義：「資料中心(data center)」用詞(或等效地「伺服器場」)將標示任何設施，包含具體希望容納電腦裝備之一或多個結構。

「雲端服務提供商(cloud service provider)」用詞是指經由網際網路向一或多方提供資料及/或計算能力之任何實體，其可包括被授權經由任何連接裝置存取資料及/或計算能力之提供者實體。

如文中所用之「連接(connected)」用詞應用以說明兩個或更多裝置或功能性之間或其中的關係，不論耦合為實體或虛擬，以致能於裝置或功能性或其若干子集之間之物質、能量或資訊之轉移。

「熱轉移流體(heat transfer fluid)」用詞(文中亦稱為「致冷劑」及「工作流體」)是一種流體，藉由流體之運動而用於傳達熱。熱轉移流體可液體或為氣體，可如文中所說明用於一種以上相位或物質狀態。

「熱引擎(heat engine)」用詞是指但不限於任何模態提取的系統中可用的熱能，將其轉換為可能隨後用於機械之機械功，或轉換成任何形式的能量，無論是電、熱、或機械。

「作業空氣(Process air)」是指空氣或任何其它氣體，其係諸如冷卻電裝備之產業程序的組成部分。作業空氣可為文中依據本發明之實施例所說明之用途而充當熱轉移流體。

首先參照圖1提供本發明的實踐中所涉及的概念的一般概 述。依據本發明之實施例，一般指定標號100之致吸熱裝置提供用於資料中心101。資料中心101包括如以上提供之資料中心的定義指出之電腦(未顯示)。與致吸熱裝置100冷卻資料中心101之同時，包含資料中心101之電腦產生的熱被回收並用以加熱和氣化液化天然氣(LNG)102。源自圖1中所描繪之致冷可用以致冷藉由資料中心使用之資料中心導管111中的空氣或熱轉移流體，以保持裝備處於安全的溫度作業範圍內。

LNG 102被轉換為氣體(設計為天然氣NG)之設施於文中稱為「LNG再氣化廠」，一般指定標號112。LNG 102以-162℃輸送到再氣化廠112，但在分配於天然氣管線之前需氣化及加熱至周圍溫度。許多LNG再氣化廠燃燒天然氣作為氣化LNG之燃料。此程序平均消耗約總接收LNG的1.8%，以氣化和加熱天然氣。依據本發明，藉由使用來自資料中心101之廢熱以氣化LNG 102及加熱天然氣NG至周圍溫度而傳輸至終端用戶，LNG再氣化廠112可得益。藉由減少抽海水之電力需求及因使用殺菌劑的水質問題，本發明減少了對環境的負面影響，魚類和幼蟲的衝擊和夾帶，以及快速溫度變化對生物群的衝擊。再者，搭配之資料中心101亦實現了更低的成本和次要環境效益。因而，本發明同時減少蒸發液化天然氣及冷卻資料中心電腦裝備所需之成本和能量。

依據本發明之某實施例，來自LNG設施112之部分LNG 102的所有滑流被加熱，導致低溫冷卻(低於沸點)減少，或另一方面，LNG可能會氣化。如文中所使用，在任何申請項中，「低溫冷卻(subcooling)」用詞係指在特定壓力之凝結溫度以下冷卻。氣化之天然氣仍在設施之現有天然氣分配基礎設施中。此方法類似於在電力站利用之傳統的熱電聯產，其中膨脹後的剩餘的部分蒸汽能量用於加熱，而不是在凝結過程中被浪費。在這種情況下，當天然氣分配予客戶之前NG被氣化時，LNG的冷卻 能力是被利用而非浪費。

進一步參照圖1，LNG 102行進通過入口導管103至第一熱交換器104(文中亦稱為「LNG熱交換器」)，並從那裡以液態或氣態的形式通過出口導管106。中間熱交換迴路108攜帶熱轉移流體(或「致冷劑」，未顯示)，其可為液體或氣體，並可於分別通過第一及第二熱交換器104及114之一或二者時改變相位。

可用於熱交換迴路(例如圖1之中間熱交換迴路108)中之熱交換流體包括但不限於單組分的烴類，如丙烷和甲烷，或多組分的熱轉移流體。熱轉移流體可以液相或氣相存在，並可於熱交換迴路內改變相位。在若干實施例中，熱轉移流體將於工作溫度範圍內從氣體凝結到液體。因此，在若干實施例中，丙烷、加壓甲烷、或多組分的熱轉移流體是較佳的，因為它們的氣體/液體相位轉變在工作溫度及壓力的範圍內，且因為它們於工作溫度範圍內凝結但不凍結。當前已知的或在將來開發的任何其他致冷劑或熱轉移流體可在本發明之範圍內用作熱轉移流體。熱轉移流體藉由泵110在中間熱交換迴路108內循環。由於泵110在低溫溫度下抽取流體，其可為來自法國Hesingue「Cryostar SAS」的離心泵，並可由本技藝中一般技術之人士選擇進一步適合之泵。

經由中間熱交換迴路108之熱轉移速率相應於資料中心101之總冷卻要求，或它的一部分。熱交換器114的高壓側的工作溫度典型地介於-50℃至30℃之範圍，同時熱交換器114的低壓側的工作溫度典型地在或接近-162℃。上數值係藉由範例提供，但不侷限於此。提供用於依據上述操作範圍之熱轉移所需的致冷劑的數量和磁通的設計在熱引擎技藝中甚至一般技術之人士的技術範圍內均為熟知，此處不需進一步闡述。

提供所需熱轉移能力之LNG熱交換器104的設計在本技藝 中為熟知。於中間熱交換迴路108之溫度操作之第二熱交換器114的設計在熱工程技藝中甚至一般技術人士之技術內類似地為熟知的，此處不需進一步闡釋。第二熱交換器114將熱從於資料中心導管111內循環之熱轉移流體轉移以滿足資料中心101內裝備的冷卻需求。Miller提供資料中心使用水流滿足冷卻需求之範例，「Equinix最新應用地下水冷卻」(Equinix is Latest to Adapt Ground Water for Cooling)(「資料知識中心」(Data Knowledge Center)，2012年10月26日)((http：//www.datacenterknowledge.com/archives/2012/10/26/equinix-adapts-ground-water-cooling/)，其以提及之方式併入本文。

現在參照圖2說明，在本發明之另一實施例中，額外的中間熱交換迴路218被導入蒸發LNG 102及資料中心101之間之熱路徑中。如同所示，熱力學、安全性、和其他可用致冷劑之屬性的考量可能需要使用多個致冷劑。在圖2中，LNG 102行進經過入口導管103至熱交換器104較冷側之第一熱交換器104。天然氣以液態或氣態的形式行進，從第一熱交換器104經過出口導管106。如上面所討論的，第一中間熱交換迴路108攜帶流體或氣體之第一熱轉移流體(或「致冷劑」，未顯示)，可於通過第一及第二熱交換器104及114之一或二者時改變相位。熱轉移流體藉由第一泵110而於第一中間熱交換迴路108內循環。從第一中間熱交換迴路108內之第一熱轉移流體提取熱以加熱或氣化LNG 102。以上已討論適當致冷劑之選擇。

第二熱交換器114是在第一交換迴路108的熱側及第二中間交換迴路218的冷側。在第二熱交換器114內，來自第二中間交換迴路218中第二致冷劑(即第二熱轉移流體)的熱係於熱交換器224藉由資料中心導管111中之流體加熱，反過來，經由第二中間交換迴路218冷側之第二 熱交換器114將熱轉移至第一中間熱交換迴路108。藉由第二泵220推動第二熱轉移流體環繞第二中間熱交換迴路218循環。第二泵220必須以第二熱轉移流體之溫度範圍處理流體。

離開第二熱交換器114之加熱的第一熱轉移流體被抽取(經由第一泵110及第一中間交換迴路108)返回到第一熱交換器104以進行冷卻。在本發明之若干實施例中，氨因為其高的蒸發熱屬性而較佳地作為第二熱轉移流體。

第二中間交換迴路218內之冷卻第二轉移流體進入第三熱交換器224，在此藉由第三熱交換器224加熱，藉以接收來自資料中心導管111中熱轉移流體之熱。使用致冷的水或其他熱轉移流體、或低毒性、無腐蝕性、不易燃的致冷劑，諸如R410a，例如作為資料中心導管111中之轉移流體，以將冷卻從第三熱交換器224轉移至資料中心。

退出第三熱交換器224之加熱的第二熱轉移流體被抽取(經由第二泵220及第二中間交換迴路218)返回到第二熱交換器114進行冷卻。退出資料中心導管111中第三熱交換器224之冷卻之第三熱轉移流體接著可用以冷卻資料中心101。與致吸熱裝置100冷卻資料中心101的同時，藉由包含資料中心101之電腦產生的熱，隨著其經由第一入口導管103進入第一熱交換器而被回收，並用以加熱及氣化熱液化天然氣(LNG)102。

典型的LNG再氣化廠具有多倍的廢致冷量，甚至可用於今日建構之大的雲端和線上服務提供商的資料中心之所需。本發明相關的資本開支使得大多數中小尺寸資料中心不合算。隨著新的大型綜合資料中心正在興建，提高熱源和吸熱裝置之間的熱平衡，易於描述此處說明之採納過程，並產生大量節省運營成本。例如，典型具每天發送量十億立方英尺天然氣之LNG再氣化廠具有約165兆瓦(兆瓦熱)可用致冷。這是足夠的 致冷，不僅提供大型資料中心所需要的冷卻，亦足以產生具約40兆瓦(兆瓦電)之計算及資料儲存需求之資料中心的所有電力。

資料中心及LNG再氣化設施之間配置之優點超出資料中心冷卻，亦包括提供用於資料中心作業之電能。低溫溫度液化天然氣(LNG)(其在大氣壓下的沸點是-162℃)及周圍熱源之間之溫度梯度可用作使用熱引擎產生電力之驅動力。此應用可藉以有利地取代電能，否則需要使用非再生資源產生電力，隨之而來對環境的負面影響。提供使用LNG再氣化作為吸熱裝置產生電力之範例(http：//www.ngoafricasummit.com/media/whitepapers/Fluor-LNGRggasificationUtilization.pdf)。

依據本發明之某實施例，LNG及來自資料中心之熱轉移流體之間之溫度梯度用作熱力學驅動力以產生功或產生電力。在幾乎所有的情況下，LNG再氣化廠具有較資料中心冷卻需求所需更多可用的廢致冷。將廢致冷用於與資料中心冷卻介質直接或間接熱交換更有效率，而不是用它來發電，因熱力學第二定律對於週期之限制，但結合這兩個過程以充分利用來自LNG再氣化廠之廢致冷，提供額外的環境效益和對於資料中心及再氣化廠的成本節約。

圖3描繪使用熱引擎發電之一方法。第一或第二致冷劑藉由與LNG熱交換而液化及藉由冷天然氣而氣化。其經抽取達所需過程壓力並藉由熱交換而氣化，接著用以提供膨脹引擎之驅動力。膨脹引擎機械地耦合至發電機。此方法的許多替代組態是可能的，包括但不限於多級熱交換器、膨脹引擎、及致冷劑。例如，在圖4中，膨脹引擎機械地耦合至系統之一部分的壓縮機，以提供補充冷卻。這些發電或驅動壓縮機之非燃燒的方法產生零排放和消除排放，否則將產生供資料中心使用之等量電源的燃 料成本和資源消耗。熱引擎本身並不限定於膨脹過程，可以設想例如使用固態半導體裝置來執行。

現在將參照圖3說明，在本發明之實施例中，LNG 102行進通過入口導管103至第一交換迴路108之較冷側的第一熱交換器104。LNG 102以液態或氣態的形式從第一熱交換器104退出，通過出口導管106。第一中間交換迴路208攜帶第一致冷劑，其於第一熱交換器104中冷卻凝結，並藉由泵110抽取進入第二熱交換器114，於此處藉由經由熱交換迴路328傳達至第二熱交換器114之熱加熱。在加熱時，第一致冷劑在膨脹器315中膨脹，並藉由膨脹的致冷劑做功而經由機械耦合316供電發電機317而發電。產生的電力通過電路徑318傳遞，有助於資料中心301之電力需求，或用於其它用途，諸如用於NG終端之需求或出口到電網。因而，用以供電資料中心301的一部分電能可來自經由發電機出口導管318離開發電機317之電能。

圖3中致冷迴路328允許熱轉移流體從第二熱交換器114循環(藉由泵220而循環)至資料中心301，其中係藉由資料中心301消耗之熱而加熱第二熱轉移流體。在第二熱交換器114中，第二熱轉移流體係藉由致冷迴路328熱耦合至攜帶第一熱轉移流體之第一中間交換迴路208而冷卻。在圖3中所示之實施例中，致冷迴路328貫穿資料中心301設施本身。

圖4中描繪本發明之又另一實施例，使用來自藉由冷卻資料中心401中第一熱轉移流體傳達之熱的能量。此處，並非使用迴路208中膨脹的致冷劑來發電，或除了該應用外，從加熱之致冷劑提取機械動力，以針對資料中心的額外冷卻需求運行機械冷卻迴路。

附加的機械冷卻迴路421攜帶第三致冷劑(未顯示)，其於 附加的冷卻迴路421內藉由節流閥422之動作而循環通過資料中心401。附加的冷卻迴路421內之第三熱轉移流體藉由壓縮機420壓縮，壓縮機420係藉由熱轉移迴路208中致冷劑膨脹而經由機械耦合419供電。加熱的第三轉移流體循環至熱交換器423，熱於此流至周圍環境。節流閥422之後擴大，熱轉移迴路421中之致冷劑冷卻並可吸收資料中心401中的熱，藉以提供補充冷卻。

為了盡量減少服務中斷，資料中心及LNG再氣化廠安裝冗餘設備，且在若干狀況下，多個冗餘裝備及程序用於關鍵用途。有類似的策略以保證高可靠性，使得兩個行業互相兼容。因為可以獨立運作的電源網和其他機械備份系統，本發明的冷卻和電力提供資料中心更高的可靠性。

因而已說明本發明之各式描繪實施例、其若干優點及可選特徵，將顯而易見的是，這些實施例僅以示例的方式而不是藉由限制的方式呈現。

例如，在本發明的其它實施例中，液化天然氣可藉由油罐車或油槽車從LNG終端分配至遠端儲存槽。來自儲存槽之液化天然氣可以來自資料中心的熱氣化及加熱至周圍溫度，且天然氣可用作提供資料中心電能之熱電聯產設施的燃料。聯產流程中回收的若干廢熱可用以驅動吸收冷卻器，但不足以單獨滿足資料中心的冷卻需求。藉由組合LNG蒸發及吸收冷卻器致吸熱裝置，用於LNG蒸發之熱能及用於蒸氣壓縮式冷卻器之電能被減少或消除。

本技藝之技術人員可以容易地在不偏離本發明的精神和範圍下，設計出對這些實施例的改變和改進，以及另外的實施例。所有這樣的修改都在本發明申請項的範圍內。所描述之本發明的實施例希望僅為示例性的，且許多變化和修改對於本技藝之技術人員將是顯而易見的。所有 這樣的變化和修改希望落於本發明之申請項所定義之範圍內。

101‧‧‧資料中心

102‧‧‧液化天然氣

103‧‧‧入口導管

104‧‧‧第一熱交換器

106‧‧‧出口導管

108、218‧‧‧中間熱交換迴路

110、220‧‧‧泵

111‧‧‧資料中心導管

114‧‧‧第二熱交換器

224‧‧‧熱交換器

Claims (16)

1. 一種用於冷卻資料中心電腦裝備之方法，該方法包含：a.接收液化天然氣；b.將熱從該資料中心電腦裝備轉移至該液化天然氣，藉以增加熱至該液化天然氣；以及c.提供依據該液化天然氣之吸熱裝置以冷卻該電熱電腦裝備。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，增加熱至該液化天然氣會減少該液化天然氣之低溫冷卻。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，增加熱至該液化天然氣會氣化至少一部分該液化天然氣。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，從該資料中心電腦裝備轉移熱包括將熱轉移至流體。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含將熱從流體轉移至該液化天然氣。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含藉由冷卻流體提供吸熱裝置以冷卻該電熱電腦裝備。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，轉移熱之步驟包括藉由加熱空氣或熱轉移流體而將熱從該資料中心轉移至第一熱轉移流體。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含藉由耦合至該吸熱裝置之熱引擎來產生外功。
9. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含將藉由來自該資料中心電腦裝備的熱所直接或間接加熱及藉由該吸熱裝置所冷卻之封閉迴路中的致冷劑循環。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含一熱引擎，以依據該封閉迴 路中該致冷劑之加熱而產生外功。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含一產生器，用於從該致冷劑提取功及用於產生電。
12. 如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含將熱從該第一熱轉移流體轉移至一第二熱轉移流體。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含藉由該第二熱轉移流體將熱轉移至該液化天然氣。
14. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含藉由該第二熱轉移流體對該電熱電腦裝備提供一吸熱裝置。
15. 一種用於冷卻資料中心電腦裝備之系統，該系統包含：a.熱轉移迴路，用於接收來自資料中心之熱；b.致冷劑，用於在該熱轉移迴路內循環以將熱從該資料中心轉移至吸熱裝置，其中，藉由該吸熱裝置係藉由提取用以加熱或氣化液化天然氣之熱而提供。
16. 如申請專利範圍第15項之系統，進一步包含一熱引擎以從該資料中心及該吸熱裝置之間之熱梯度提取功。