熱通道保持冷卻系統和方法

2023-05-09 15:07:31 2

專利名稱：熱通道保持冷卻系統和方法
熱通道保持冷卻系統和方法公開背景公開領域本公開內容涉及機架和機殼，且尤其涉及用於冷卻機架和機殼的設備，該類型的機架和機殼用於容納數據處理、網絡和電信設備。相關技術的討論用於容納比如數據處理、網絡和電信設備的電子設備的設備機殼或機架已經被使用多年。該機架通常用於將設備保持和布置在大的設備室和數據中心內。過去多年，一些不同的標準已經被開發以使得設備製造者能夠設計可被安裝在由不同的製造者製造的標準機架內的機架可安裝設備。標準的機架典型地包括前安裝軌道，電子設備的多個單元，比如伺服器和CPU，被安裝於前安裝軌道且被垂直地堆放在機架內。示例性的工業標準機架大約6至6. 5英尺高，24英寸左右寬和40英寸左右深。該機架通常被稱為由電子工業協會的 EIA-310-D標準定義的「19英寸」機架。管理系統已經被開發以管理包含機架的數據中心的配電和冷卻系統。一種這樣的管理系統已知為由本公開內容的受讓人羅德島州西金斯敦的美國電力轉換公司(American Power Conversion Corporation)提供的 hfraStruXure ( "ISX")管理器，其被特別地設計以控制大規模數據中心的運作。由安裝於機架上的設備產生的熱量能對設備構件的性能、可靠性和使用壽命產生負面的影響。特別地，容納在機殼內的安裝於機架上的設備在運行過程中可能容易受到機殼範圍內產生的熱堆積和熱點的影響。設備的機架產生的熱量依賴於運行中機架內的設備獲得的電能的量。另外，電子設備的用戶可隨著其需求的改變和新需求的發展而增加、移除和重新布置安裝於機架上的構件。以前，在某些構造中，數據中心通過具有機房空調(「CRAC」)單元的數據中心冷卻系統冷卻，該機房空調(「CRAC」)單元為圍繞數據中心室定位的典型地硬管輸送的固定單元。這些CRAC單元從單元的前部吸收空氣，且朝數據中心室的頂部向上輸出較冷的空氣。 在其他實施方式中，CRAC單元從數據中心室的頂部附近吸收空氣，且在提升的底部下面排出較冷的空氣以傳送至設備機架的前部。通常，該CRAC單元吸收室溫的空氣(72° F左右) 且排出冷空氣(55° F左右)，冷空氣被吹進數據中心室且在設備機架處或其附近與室溫空氣混合ο在其他實施方式中，CRAC單元可以模塊化且是可擴充的，以致該單元可根據數據中心內的冷卻設備而被放置在數據中心內的任何位置。該冷卻單元被描述於正在審理的美國專利申請第11/335，874號中，該專利申請題名為COOLING SYSTEM AND METH0D(冷卻系統和方法)、於2006年1月19日提交。安裝於機架上的設備典型地通過沿著機架的前側或空氣入口側吸取空氣、使空氣吸入通過其構件並隨後從機架的後側或出口側排出空氣而冷卻自己。在某些實施方式中， 空氣被從「冷」通道吸引穿過設備機架，「冷」通道典型地位於設備機架的前部。加熱的空氣從設備機架被排入「熱」或「暖」通道，「熱」或「暖」通道典型地位於設備機架的後面。CRAC型空調系統的缺點是冷空氣與室溫空氣混合，這是低效的。理想地，為了使系統儘可能地高效，且為了利用儘可能少的能量和底部空間，最高可能溫度的空氣應該被吸入CRAC單元且由CRAC單元產生的出口空氣應該低於室溫幾度。另外，空氣流的需求因為不同數量和類型的安裝於機架上的構件和機架及機殼的不同構造而相當地變化。為了控制通過數據中心的空氣的流動，且為了使如上所述的空氣流最優，保持並冷卻熱和冷通道內尤其是熱通道內的空氣是可期待的。該熱通道空氣保持系統的示例可在美國專利第6，859，366號和第7，046，514號中找到。熱通道保持系統的其他示例可由本公開內容的受讓人羅德島州西金斯敦的美國電力轉換公司按照模型號ACDC1014、ACDC1015、 ACDClO 18 和 ACDClO 19 提供。數據室中心的設計者面臨的另一個問題是數據中心內電源和電纜的管理。數據中心內機殼和由機殼容納的設備的數量給定後，管理設備的電源需求和電纜的組織通常是困難的。公開內容概述本公開內容的一個方面涉及用於保持和冷卻兩排設備機架之間的空氣的空氣保持冷卻系統(air containment cooling system)。在一個實施方式中，空氣保持冷卻系統包括被構造成封閉由兩排設備機架限定的熱通道的蓋組件和嵌入蓋組件內的冷卻系統。冷卻系統被構造成冷卻布置在熱通道內的空氣。空氣保持冷卻系統的實施方式可包括提供具有框架結構的蓋組件和被構造成由框架結構支撐的至少一個冷卻板，框架結構具有多個垂直支撐構件和水平支撐構件。在某些實施方式中，至少一個冷卻板將空氣封閉並保持在熱通道內，冷卻系統包括布置在至少一個冷卻板內的熱交換器，多個垂直支撐構件和水平支撐構件包括被構造成將冷卻劑傳送至熱交換器的管道，且熱交換器包括線圈。空氣保持冷卻系統還包括風扇以將空氣移向線圈，其中風扇由框架結構支撐。空氣保持冷卻系統還包括填充板、一個或多個電纜槽和/ 或沿著熱通道延伸的總線，填充板被構造成布置在相鄰的設備機架之間。在一個或多個實施方式中，總線是配電總線、電纜管理總線和冷卻總線中的一種，並且總線限定蓋組件的側部。本公開內容的另一方面涉及冷卻數據中心的設備機架的熱通道的方法。在一個實施方式中，該方法包括通過在熱通道上方和多排設備機架之間提供蓋組件來將空氣保持在數據中心的熱通道內；在蓋組件內布置冷卻設備；及通過冷卻設備冷卻保持在熱通道內的空氣。該方法的實施方式還包括在相鄰的設備機架之間提供填充板以進一步將空氣保持在熱通道內，朝向蓋組件內的冷卻設備移動熱通道內的空氣，和/或提供IT設備、配電和電纜管理能力。本公開內容的另一方面涉及冷卻數據中心的熱通道內的空氣的成套部件(kit)， 該類型的數據中心具有多排設備機架。在某些實施方式中，成套部件包括蓋組件，其被構造成封閉由兩排設備機架限定的熱通道；及冷卻系統，其嵌入蓋組件內。冷卻系統被構造成冷卻布置在熱通道內的空氣。成套部件的實施方式可包括提供具有框架結構的蓋組件和至少一個冷卻板，框架結構具有多個垂直支撐構件和水平支撐構件，至少一個冷卻板被構造成由框架結構支撐。
5多個垂直支撐構件和水平支撐構件包括構造成將冷卻劑傳送至線圈的管道。至少一個冷卻板將空氣封閉並保持在熱通道內。冷卻系統包括布置在至少一個冷卻板內的熱交換器，其中熱交換器包括線圈。成套部件還可包括一個或多個如下部件風扇，其將空氣移至線圈， 其中風扇由框架結構支撐；填充板；電纜槽；及沿著熱通道延伸的總線。總線是配電總線、 電纜管理總線和冷卻總線中的一種，且限定蓋組件的側部。本公開內容的再一方面涉及空氣保持冷卻系統，其用於保持並冷卻兩排設備機架之間的空氣。在某些實施方式中，空氣保持冷卻系統包括蓋組件，其被構造成封閉由兩排設備機架限定的熱通道；和冷卻裝置，其嵌入蓋組件內，用於冷卻布置在熱通道內的空氣。空氣保持冷卻系統的實施方式可包括提供具有框架結構的蓋組件和至少一個冷卻板，框架結構具有多個垂直支撐構件和水平支撐構件，至少一個冷卻板被構造成由框架結構支撐。在某些實施方式中，冷卻裝置包括具有至少一個冷卻板的冷卻系統，冷卻板將空氣封閉並保持在熱通道內。冷卻系統包括布置在至少一個冷卻板內的熱交換器。多個垂直支撐構件和水平支撐構件包括管道，管道被構造成將冷卻劑傳送至熱交換器。熱交換器包括線圈。空氣保持冷卻系統還包括風扇，風扇用於將空氣移向線圈，其中風扇由框架結構支撐。空氣保持冷卻系統還包括被構造成布置在相鄰的設備機架之間的填充板、一個或多個電纜槽和/或沿著熱通道延伸的總線。在一個或多個實施方式中，總線為配電總線、電纜管理總線和冷卻總線中的一種，且總線限定蓋組件的側部。附圖簡要說明在附圖中，每個相同或接近相同的構件在各圖中由同樣的數字指示。為清楚的目的，可能在每個附圖中不是每個構件都被標明。為了更好地理解本公開內容，參照了附圖， 其中附圖通過引用的方式併入，且其中

圖1是本公開內容實施方式的數據中心的一部分的示意性透視圖，展示了由兩排設備機架限定的熱通道和用於保持並冷卻熱通道內的空氣的空氣保持冷卻系統；圖2是圖1所示的數據中心的一部分的示意性端視圖；圖3是圖1和2中所示的空氣保持冷卻系統的示意性截面圖；圖4是圖1所示的數據中心的一部分的示意性側視圖；圖5是本公開內容另一個實施方式的數據中心的一部分的透視圖，展示了由兩排設備機架限定的熱通道和空氣保持冷卻系統；圖6是圖5中所示數據中心的一部分的放大透視圖，其中蓋組件的部分被移除以展示冷卻構件的構件；圖7是圖6所示的蓋組件的一部分的透視圖；圖8是本公開內容的另一個實施方式的蓋組件的一部分的透視圖；圖9是展示了如圖6和7所示的蓋組件的微流道線圈(micro channel coil)的視圖；圖10是微流道線圈的一個實施方式的放大的橫截面圖；及圖11是微流道線圈的另一個實施方式的放大的橫截面圖。優選實施方式的詳細說明僅僅為了說明的目的，且不限制其一般性，本公開內容現將參照附圖進行詳細地描述。本公開內容不將其應用限制於在如下說明中闡述的或附圖中闡示的構件的結構和布置的細節。本公開內容可以有其他的實施方式，且可以多種方式實踐或執行。另外，其中使用的措辭和術語是為了說明的目的，而不應該認為是限制的目的。其中使用的「包括」、「包含」、「具有」、「含有」、「涉及」和其變形的意思是涵蓋其後列出的條目和其等價物，也涵蓋附加的條目。典型的數據中心可被設計以容納一些設備機架。在一個實施方式中，每個設備機架可根據題名為EQUIPMENT ENCLOSURE KIT AND ASSEMBLY METHOD (設備箱工具和裝配方法)的美國專利第7，四3，666號中公開的教導來構造，其由本公開內容的受讓人所有且通過引用的方式併入。設備機架的其他實例由美國電力轉換公司以商標名NeUhelter 銷售。另外，設備機架之間的布線可使用如美國專利第6，967，283號中公開的包含在機架頂部的電纜分布槽實施，該專利也通過引用的方式併入且被轉讓給了本公開內容的受讓人。 本公開內容的原理可適合於較小的數據中心、設備室和機房。其中描述的數據中心僅僅通過示例提供。每個設備機架可被構造成包括適於支撐比如數據處理、網絡和電信設備的電子構件的框架或外殼。外殼包括前面、後面、相對的側面、底面和頂面。每個設備機架的前面可包括前門以能夠進入設備機架的內部。可提供鎖以阻止進入設備機架和由機架容納的設備的內部。設備機架的側面可包括至少一個板以封閉機架的內部區域。設備機架的後面也可包括至少一個板或後門以提供從機架的後面進入設備機架內部的入口。在一些實施方式中， 側板和後板，及前門和後門，可由例如穿孔金屬片製造，以允許空氣流入以及流出設備機架的內部區域。在其他實施方式中，前門可包括可移動的板。設備機架在構造上是模塊化的且被構造成滾進適當位置以及從適當位置滾出，比如在數據中心的一排內的位置。腳輪可被固定至每個設備機架的底部以使得機架能夠沿著數據中心的底面滾動。一旦就位，調整腳(leveling feet)可被布置以在該排內的適當位置穩固地擱置設備機架。一旦就位，電子設備可被放置在設備機架的內部區域。例如，設備可被放置在固定在設備機架的內部區域內的架子上。通過具有開口形成其中的設備機架頂部上的蓋(或 「頂」)或通過設備機架的開口頂部，提供電子通信和數據通信的電纜可穿過設備機架的頂部設置。在該實施方式中，電纜可沿著機架的頂部串起或者設置在前面提及的電纜分布槽中。在另一個實施方式中，電纜可被布置在凸起的底面內，且通過設備機架的底部連接至電子設備。在兩種構造中，電源線和通信線被提供至設備機架並從中提供。如上述討論，數據中心典型地構造為布置有多排設備機架，設備機架被布置為以使冷空氣從冷通道吸入機架且暖或熱空氣從機架排入熱通道。在一個實施方式中，設備機架可被布置成兩排，其中近排的設備機架的前面被設置在向前的方向，而遠排的設備機架的後面被設置在向後的方向。然而，如上所述，在典型的數據中心內可以有多排設備機架， 其中所述排可被設置為設備機架的前面彼此面對以限定冷通道且設備機架的後面彼此面對以限定熱通道。在其他構造中，冷或熱通道可被布置在壁和一排設備機架之間。例如，一排設備機架可從壁隔開，其中設備機架的後面面對壁以在壁和多排的設備機架之間限定熱通道。為了抵抗數據中心或設備室內的熱堆積和過熱點，且為了解決通常在數據中心或室內的環境控制問題，可提供一個或多個冷卻系統。在一個構造中，冷卻系統可被設置為數據中心基礎結構的一部分。在另一個構造中，數據中心的冷卻系統可用傳統的如上所述的 CRAC單元來補充。在再一個構造中，可進一步提供模塊化的冷卻系統。此模塊化的系統在正在審理的美國專利申請第11/335，874號中被描述，該美國專利申請題名為COOLING SYSTEM AND METHOD (冷卻系統和方法)並於2006年1月19日提交，其為本公開內容的受讓人所有且被通過引用的方式併入。冷卻系統可包括戰略地布置在數據中心內的多個冷卻機架。在一個實施方式中，該布置可使得每兩個設置在數據中心內的設備機架有一個冷卻機架。然而，應該理解，本領域的技術人員在給定本公開內容的利益下可根據數據中心的環境狀況在數據中心內提供或多或少的冷卻機架。另外，在某些實施方式中，冷卻機架的集中和定位可根據數據中心內最熱的機架的位置，或者根據數據中心信息管理系統獲得並分析的信息和容納在數據中心內的設備類型進行調整。模塊化的冷卻系統和其各種構件及構造的細節可在正在審理中的美國專利申請第11/335，874號中找到。另外，冷卻系統可以包括比如那些由本公開內容的受讓人羅德島州西金斯敦的美國電力轉換公司提供的其他冷卻構造。在一個實施方式中，可提供管理系統以監測和顯示一個冷卻機架或多個冷卻機架的狀態。管理系統可獨立地操作以控制冷卻機架的運作，且可被構造以與更高等級的網絡管理器或與設備儲存機架關聯的管理系統通信。例如，在一個特定實施方式中，可提供控制器以控制冷卻機架的運作。控制器可以是數據中心的冷卻系統的指示單元。在另一實施方式中，可提供控制器作為完整的數據中心控制和監測系統的一部分。在再一個實施方式中， 每個冷卻機架可以是由設置在冷卻機架內的控制器獨立可操作的，該控制器與其他冷卻機架內的控制器通信。儘管該特定的構造，但是控制器設計成控制數據中心內的冷卻機架的獨立的運作。例如，控制器可被構造成識別位於數據中心內以冷卻空氣的特定冷卻機架的失效或失去能力，並增強位於失效的冷卻機架附近的一個冷卻機架或多個冷卻機架的冷卻性能。在另一個實施方式中，一個冷卻機架可以作為主要的或主單元運作，且其他冷卻機架作為在主要的單元控制下運作的輔助單元運作。在該實施方式中，主冷卻機架可由數據中心操作員操縱以控制整個冷卻系統。例如，控制器可被構造成從設備機架接收信息以確定由每個設備機架引出的電量。利用這些知識，控制器可被構造成基於設備機架獲得的能量而增強冷卻系統內的某些冷卻機架的冷卻性能。與設備機架一樣，冷卻機架在結構上可以模塊化且被構造成滾進適當位置以及從適當位置滾出，比如在兩個設備機架之間數據中心的一排內的位置。腳輪可被固定在冷卻機架的外殼的底部，以使得冷卻機架可沿著數據中心的底面滾動。一旦就位，調整腳可被布置以在該排內的適當位置穩固地擱置冷卻機架。在另一實施方式中，冷卻機架的外殼可形成有吊環螺栓以使得吊車或一些其他的提升裝置可以提升並放置數據中心內的冷卻機架。在一個實施方式中，該布置使得設備和冷卻機架的前面毗鄰冷通道，且機架的後面毗鄰熱通道。冷卻機架的模塊化和可移動的性質使其在需要環境控制的數據中心內的冷卻位置上尤其有效，比如毗鄰熱通道的位置。隨著數據中心操作員在所需要的基礎上增加和移除冷卻機架，該構造使得冷卻機架能夠被當作用於數據中心冷卻和環境控制的結構部件使用。因而，冷卻機架相比先前的CRAC單元允許很高標準的可量測性。另外，可操作的冷卻機架可以被迅速地並輕易地提供以替換失效的冷卻機架。
控制器可適於基於由控制器得到的環境參數來控制冷卻系統的運作。在一個實施方式中，控制器可僅僅體現設置在冷卻機架內的控制器單元，該控制器單元在控制器區域網絡(CAN)總線上彼此之間通信。在其他實施方式中，可提供主控制器以控制控制器單元的運作。每個冷卻機架可設置有可操作地結合至控制器的顯示組件。顯示組件適於顯示數據室的環境狀態，比如但不限於冷卻機架處數據中心的溫度和溼度、進入和退出冷卻機架的空氣的溫度、進入和退出冷卻機架的冷卻劑的溫度、進入冷卻機架的冷卻劑的流量和冷卻機架的冷卻性能。可提供合適的監視器和/或計量器以獲取此類信息。可選擇地，或者除前述實施方式之外，環境狀態可被顯示在設置有整合的數據中心控制及監測系統的單元上。在某些情況下，控制熱和冷通道內，且尤其是熱通道內的空氣流動是可期待的。典型地，由容納在設備機架內的電子構件產生的熱從設備機架的後面排出而進入熱通道。另外，包含用於通過冷卻單元調節的熱空氣也是可期待的，所述冷卻單元比如如上所述的模塊化的冷卻單元。通過為特定的設備機架構造而設計的頂板組件封閉熱通道是已知的。此種已知的頂板組件當在數據中心內安裝設備機架時被典型地安裝，且由設備機架的製造者製造。本公開內容的空氣保持冷卻系統的實施方式可包括用於保持並冷卻兩排設備機架之間的空氣的空氣保持冷卻系統。在一個實施方式中，空氣保持冷卻包括被構造成封閉由兩排設備機架限定的熱通道的蓋組件。空氣保持冷卻系統還包括嵌入在蓋組件內的冷卻系統。在某些實施方式中，冷卻系統被構造成冷卻布置在熱通道內的空氣。可提供沿著熱通道水平延伸的總線。總線的實施方式可包括電源分配總線、電纜管理總線和冷卻總線中的一個，且該總線限定蓋組件的一側。在其他實施方式中，蓋組件可包括具有多個垂直和水平支撐部件的框架結構和被構造成由框架結構支撐的至少一個冷卻板。所述至少一個冷卻板可被構造成將空氣封閉和保持在熱通道內。冷卻系統的實施方式可包括在至少一個冷卻板內布置熱交換器。為了將冷卻劑傳送至熱交換器，可以在多個垂直和水平支撐部件內設置管道。由框架結構支撐的風扇可被設置以朝向熱交換器弓丨導空氣。在某些實施方式中，熱交換器包括線圈。填充板可被設置和構造成布置在相鄰的設備機架之間。填充板被設計成將空氣保持在熱通道內。此外，電纜槽可被連接於蓋組件。此處公開的實施方式的空氣保持冷卻系統可被構造成是保持設備的設備機架的獨立式對接站(docking station)，所述設備比如為信息技術設備。系統被特別地構造成支持所有必要的數據中心的需求，包括設備需求、電源需求、電纜管理需求和冷卻需求。在一個實施方式中，系統可被設計成支持每個設備機架平均20kW的需求。系統可被設計成接收設備機架，設備機架沿著由系統形成的熱通道對接站對接在開口槽內，因而消除了確定提供的空間是否適合於特定設備機架需求的需要。如上所 述，配電、電纜管理以及空氣保持和冷卻被整合在系統中。因而，數據中心內設備機架的現場安裝被極大地簡化。本公開內容實施方式的系統使得能夠提供一個完整的解決方案，該方案在此之前已經通過分別地滿足機架、冷卻、電源和電纜管理需求而被各自地滿足。現在參照附圖，且尤其參照圖1，示意性地展示了數據中心10的一部分。特別地，展示了數據中心10內的熱通道12。如圖所示，且僅僅通過示例，每個用14指示的多個設備機架被布置在數據中心10內以限定熱通道12。特別地，第一排設備機架14被定位以使設備機架的前面16朝外。類似地，第二排設備機架14被定位以使設備機架的前面朝外且設備機架的後面18面朝第一排設備機架的後面18。該布置使得冷空氣通過設備機架的前面吸入以冷卻容納在設備機架內的電子設備。熱空氣通過設備機架的後面排出而進入熱通道 12。如上述討論，此處通道12有時可被稱為「熱」或「暖」通道。另外，儘管沒有示出，但是冷卻機架可被插入在設備機架14之間以冷卻熱通道12。然而，僅僅為闡示的目的，設備機架14貫穿附圖中展示。另外，如下更詳細地闡述，設備機架可以在空氣保持冷卻系統的安裝之後放置或對接。如上述討論，暖空氣被從設備機架引向熱通道12。暖空氣上升，因而產生一種數據中心10的頂部可能變得非常溫暖的狀態。該狀態可消極地影響數據中心10內的環境控制和管理。本公開內容的實施方式的空氣保持冷卻系統，一般以20指示，通常被設計成限制和控制數據中心10內暖空氣的流動，同時為對接在空氣保持冷卻系統內的設備機架提供配電和電纜管理。在圖1所示的實施方式中，並另外參照圖2和3，空氣保持冷卻系統20包括一般以 22指示的蓋組件和嵌入在蓋組件內的冷卻系統，蓋組件被構造成封閉熱通道。蓋組件22包括具有多個垂直支撐構件和多個水平支撐構件的框架結構，每個垂直支撐構件以26指示， 每個水平支撐構件以觀指示。垂直和水平支撐構件沈、觀的數量依賴於熱通道12的長度。 框架結構被構造成限定接收設備機架14的對接站。蓋組件22還包括冷卻板30，冷卻板30封閉系統的頂部且因而限制由設備機架14 限定的熱通道12內的暖空氣。冷卻系統被布置在冷卻板30內，且包括用於冷卻保持在蓋組件22內的空氣的熱交換器32。在一個實施方式中，冷卻板30由冷卻系統的熱交換器32 支撐，其被展示在圖2和3中。在一個特定的實施方式，熱交換器32包括冷卻線圈，且特別地包括微流道線圈。熱交換器32的構造將參照圖6-11如下詳細地描述。在另一個實施方式中，框架結構可被構造成支撐冷卻板30和熱交換器32。在本公開內容的實施方式中，垂直和水平支撐構件沈、觀支撐管道，該管道被構造成將冷卻劑從源頭(比如冷卻器)傳送至熱交換器32並將冷卻劑傳回至源頭。如圖3 所示，管道可被設置為以使一個管道將液體冷卻劑傳送至熱交換器，而另一個管道從熱交換器排出蒸發的冷卻劑。另外，框架結構可被構造在34以提供中心的支撐和跨越。冷卻系統還包括由框架結構支撐的風扇36，以將保持在熱通道12內的暖空氣引導至蓋組件22和熱交換器32。根據系統20的長度，可提供多於一個的風扇36。仍然參照附圖1-3，空氣保持冷卻系統20還包括一個或多個總線，該一個或多個總線沿著熱通道12的長度沿著水平支撐構件觀延伸。如圖所示，在一個實施方式中，蓋組件22的每一側包括兩個總線-A總線38和B總線40。每個總線38、40為機殼14提供配電，且兩個總線的提供為系統提供了富餘。在某些實施方式中，總線38、40可以彼此隔開以使每個總線致力於執行特定的功能。例如，可提供配電總線、電纜管理總線和冷卻總線。如圖1和3所示，總線38、40可被構造成限定蓋組件22的側部。在其他實施方式中，在蓋組件22的每一側可提供僅僅一個總線。在特定實施方式中，電氣總線可為分支電路保護設備的模塊化安裝提供準備，以將單個電氣總線通過普通的交流總線提供至不同的設備機架。
參照圖2，空氣保持冷卻系統20可還包括一個或兩個電纜槽，每個以42指示，其安裝在其中一個總線上或安裝到蓋組件22的框架結構。除垂直和水平支撐構件沈、觀外，電纜槽42容納和組織用於將設備機架14連接至電源和網絡設備的電纜。如上述討論，電纜槽42可具有美國專利第6，967，283號中公開的類型。參照圖4，可能有這種狀態，在該狀態中設備機架14從其各自的部位移走，因而在相鄰的設備機架之間留下開口。為了堵住由於移走的設備機架產生的空隙，且為了進一步保持熱通道12內的空氣，可提供一個或多個填充板。如圖所示，四個填充板，每個以44指示，被提供以用於堵住開口。然而，應當理解，可提供任意數量的填充板以堵住開口。在一個實施方式中，填充板44垂直地定向且被構造成布置在相鄰的機架之間，在該相鄰的機架間具有間隙。在某些實施方式中，間隙被預留用於後來作為另外一個或多個機架的空間的可能用處。空氣保持冷卻系統的實施方式可包括以成套部件的形式提供系統，該成套部件被構造成包括一個或多個下列各項蓋組件22 ；具有一個或多個熱交換器32的冷卻系統；一個或多個總線38和/或40 ；電纜(未示出)和通信線路(未示出)；和一個或多個填充板 44。例如，蓋組件22可被構造為包括可就地裝配以得到框架結構的垂直和水平支撐構件 26,280蓋組件22可以是可擴展的以達到所需的長度和/或寬度。因而，根據熱通道的長度和/或寬度，恰當數量的垂直和水平支撐構件26J8可被包括在成套部件內。冷卻系統可被構造為包括一個或多個熱交換器32，熱交換器32如上所述，可體現為線圈和/或微流道線圈。冷卻系統還可設置有用於將冷卻劑傳送至包含熱交換器32的線圈和/或微流道線圈的管道或柔性管子。冷卻系統還可設置一個或多個風扇36。在某些實施方式中，板和/門可被設置在熱通道12的每一端以在熱通道內保留空氣。該板和/或門可被構造為固定至垂直支撐構件26以封閉熱通道12。門可被設置在熱通道12的每一端以為熱通道提供安全入口。冷卻數據中心的熱通道的方法可包括通過在熱通道上面和多排設備機架之間提供蓋組件來將空氣保留在數據中心的熱通道內，在蓋組件內設置冷卻設備和通過冷卻設備冷卻保持在熱通道內的空氣。該方法還可包括在相鄰的設備機架之間提供填充板以進一步將空氣保持在熱通道內，和/或提供IT設備、配電和電纜管理能力。該方法還可包括將熱通道內的空氣移向蓋組件內的冷卻設備。空氣的移動可以通過使用一個或多個風扇實現。現在轉向圖5，示例性的空氣保持冷卻系統一般以100指示。如圖所示，系統100 類似於系統20，其中圖1-4中所示的每個相同或幾乎相同的構件以類似數字表示。與系統 20 一樣，空氣保持冷卻系統100被構造為接收多個設備機架14以使設備機架限定熱通道 12。空氣保持冷卻系統100包括蓋組件22，蓋組件22包括具有垂直支撐構件沈和水平支撐構件觀的框架結構。如圖所示，蓋組件22還包括每個以102指示的蓋框架部件，蓋框架部件跨越熱通道12的寬度且通過水平支撐部件28適當地支撐。在一個實施方式中， 蓋框架部件102包括被構造成從熱交換器(比如線圈和/或微流道線圈)傳送和排出冷卻劑的管道，熱交換器以下述方式布置在蓋組件22內。如下述討論，可提供更大的供應和排出管道以將冷卻的冷卻劑傳送至熱交換器，並將加熱的冷卻劑排回至冷卻劑的源頭。如圖6所示，一個或更多冷卻板30布置在每個蓋框架部件102之間以封閉熱通道12。特別地，在一個實施方式中，兩個蓋板，每個以30指示，可被布置為一個在另一個的上方，以產生冷卻的富餘或當面對空氣保持區域內的熱點時提供額外的冷卻。如圖所示，每個蓋板30包括多個口，每個以104指示，該口將冷卻劑傳送並排進蓋板30。比如，在圖6所示的蓋板30中，設置在蓋板左側的口 104可以是入口。因而，設置在蓋板30的右側的口可以是出口。該布置使得從適當的比如冷卻器單元(未示出)的源頭帶來的冷凍的冷卻劑可以通過管道106送至入口 104。冷凍的冷卻劑穿過蓋板微流道線圈(如下討論)以吸收覆蓋熱通道12的蓋組件22內保留的熱。加熱的冷卻劑可通過管道108從蓋板30排出以傳送回源頭。提供多個口 104以傳送冷卻劑並將冷卻劑從蓋板30排出，因而導致冷凍的冷卻劑均勻地傳送至蓋板，以使熱在蓋組件22內被均勻地處理。圖7展示了如圖6所示的蓋組件22中使用的蓋板30。如圖所示，蓋板30在構造上大體呈倒U型，具有兩個側部110、112和頂部114。該構造增加了蓋板30的表面積，因而增加了整個蓋組件22的有效冷卻面積。圖8展示了本公開內容的另一實施方式的V型蓋板 120。參照圖9-11，展示了微流道線圈的結構的實施方式。如圖9所示，蓋板30的一部分包括具有一對較大的管道130、132的梯形結構，管道130、132彼此之間通過較小的微流道線圈隔開，每個微流道線圈以134指示，在較大的管道之間延伸。在一個示例中，該布置使得冷凍的冷卻劑通過入口 136進入左側的管道130。一旦在管道130的內部，冷凍的冷卻劑便進入並流過微流道線圈134。微流道線圈134的外部具有鰭狀物，鰭狀物從流向蓋板 30的暖空氣中吸收熱，因而加熱微流道線圈內流通的冷卻劑。變暖後的冷卻劑排入右側的管道132，其中冷卻劑通過出口 138排出。圖10展示了微流道線圈134的一個實施方式，其中線圈包括以所需方向設置的鰭狀物。圖11展示了微流道線圈134的另一個實施方式。空氣保持冷卻系統I00還包括與框架結構的水平支撐構件觀連接的多個電纜槽 42。垂直支撐構件沈可被操縱以調整空氣保持冷卻系統100的高度，以適應各種數據中心的構造。可考慮提供伸縮部件。因而，應該注意，本公開內容實施方式的空氣保持冷卻系統在熱通道上面提供半圓形的冷卻線圈，其顯著地增加了熱交換器的表面積以增加系統的冷卻性能。另外，該系統提供了一個完整的解決方案，其中冷卻、空氣保持、配電、通信和電纜管理可以在一個系統中實現。在某些實施方式中，多個空氣保持冷卻系統可被結合在一起以使其共享公用的垂直支撐構件。另外，當將多個空氣保持冷卻系統結合起來以形成更長的排時，可在相鄰的系統之間提供內門(未示出)以更好地分離空氣流和熱通道內的容量分配。經過本公開內容的至少一個實施方式的如此描述，對本領域技術人員來說，可輕易地實現各種替代方案、修改和改進。這些替代方案、修改和改進預期在本公開內容的範圍和精神內。因此，前述說明僅僅是當作示例，而不意味著限制。本公開內容的限制僅僅在所附權利要求和其等同物中限定。
1權利要求
1.一種空氣保持冷卻系統，用於保持並冷卻兩排設備機架之間的空氣，所述空氣保持冷卻系統包括蓋組件，其被構造成封閉由所述兩排設備機架限定的熱通道；和冷卻系統，其被嵌入所述蓋組件內，所述冷卻系統被構造成冷卻布置在所述熱通道內的空氣。
2.根據權利要求1所述的空氣保持冷卻系統，其中所述蓋組件包括框架結構和至少一個冷卻板，所述框架結構具有多個垂直支撐構件和水平支撐構件，所述至少一個冷卻板被構造成由所述框架結構支撐，所述至少一個冷卻板將空氣封閉並保持在所述熱通道內。
3.根據權利要求2所述的空氣保持冷卻系統，其中所述冷卻系統包括布置在所述至少一個冷卻板內的熱交換器。
4.根據權利要求3所述的空氣保持冷卻系統，其中所述多個垂直支撐構件和水平支撐構件包括管道，所述管道被構造成將冷卻劑傳送至所述熱交換器。
5.根據權利要求3所述的空氣保持冷卻系統，其中所述熱交換器包括線圈。
6.根據權利要求5所述的空氣保持冷卻系統，還包括風扇，所述風扇用於將空氣移向所述線圈。
7.根據權利要求6所述的空氣保持冷卻系統，其中所述風扇由所述框架結構支撐。
8.根據權利要求1所述的空氣保持冷卻系統，還包括垂直填充板，所述垂直填充板被構造成布置在相鄰的機架之間，在所述相鄰的機架之間具有間隙。
9.根據權利要求8所述的空氣保持冷卻系統，還包括電纜槽。
10.根據權利要求1所述的空氣保持冷卻系統，還包括沿著所述熱通道延伸的總線。
11.根據權利要求10所述的空氣保持冷卻系統，其中所述總線為配電總線、電纜管理總線和冷卻總線中的一種。
12.根據權利要求11所述的空氣保持冷卻系統，其中所述總線限定所述蓋組件的側部。
13.—種冷卻數據中心的設備機架的熱通道的方法，所述方法包括通過在所述熱通道上方和多排設備機架之間提供蓋組件來將空氣保持在所述數據中心的所述熱通道內；在所述蓋組件內布置冷卻設備；及通過所述冷卻設備冷卻保持在所述熱通道內的空氣。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括在相鄰的設備機架之間提供填充板，以進一步保持所述熱通道內的空氣。
15.根據權利要求13所述的方法，還包括朝向所述蓋組件內的所述冷卻設備移動所述熱通道內的空氣。
16.根據權利要求13所述的方法，還包括提供IT設備、配電和電纜管理能力。
17.—種冷卻數據中心的熱通道內的空氣的成套部件，該類型的數據中心具有多排設備機架，所述成套部件包括蓋組件，其被構造成封閉由兩排設備機架限定的熱通道；以及冷卻系統，其被嵌入所述蓋組件內，所述冷卻系統被構造成冷卻布置在所述熱通道內的空氣。
18.根據權利要求17所述的成套部件，其中所述蓋組件包括框架結構和至少一個冷卻板，所述框架結構具有多個垂直支撐構件和水平支撐構件，所述至少一個冷卻板被構造成由所述框架結構支撐，所述至少一個冷卻板將空氣封閉並保持在所述熱通道內。
19.根據權利要求18所述的成套部件，其中所述冷卻系統包括布置在所述至少一個冷卻板內的熱交換器。
20.根據權利要求19所述的成套部件，其中所述熱交換器包括線圈。
21.根據權利要求20所述的成套部件，其中所述多個垂直支撐構件和水平支撐構件包括構造成將冷卻劑傳送至所述線圈的管道。
22.根據權利要求21所述的成套部件，還包括風扇，所述風扇用於將空氣移至所述線圈。
23.根據權利要求22所述的成套部件，其中所述風扇由所述框架結構支撐。
24.根據權利要求17所述的成套部件，還包括填充板。
25.根據權利要求M所述的成套部件，還包括電纜槽。
26.根據權利要求17所述的成套部件，還包括沿著所述熱通道延伸的總線。
27.根據權利要求沈所述的成套部件，其中所述總線是配電總線、電纜管理總線和冷卻總線中的一種。
28.根據權利要求27所述的成套部件，其中所述總線限定所述蓋組件的側部。
29.一種空氣保持冷卻系統，用於保持並冷卻兩排設備機架之間的空氣，所述空氣保持冷卻系統包括蓋組件，其被構造成封閉由所述兩排設備機架限定的熱通道；和冷卻裝置，其被嵌入所述蓋組件內，用於冷卻布置在所述熱通道內的空氣。
30.根據權利要求四所述的空氣保持冷卻系統，其中所述蓋組件包括框架結構和至少一個冷卻板，所述框架結構具有多個垂直支撐構件和水平支撐構件，所述至少一個冷卻板被構造成由所述框架結構支撐，所述至少一個冷卻板將空氣封閉並保持在所述熱通道內。
31.根據權利要求30所述的空氣保持冷卻系統，其中所述冷卻裝置包括布置在所述至少一個冷卻板內的熱交換器。
32.根據權利要求31所述的空氣保持冷卻系統，其中所述熱交換器包括線圈。
33.根據權利要求31所述的空氣保持冷卻系統，其中所述多個垂直支撐構件和水平支撐構件包括管道，所述管道被構造成將冷卻劑傳送至所述熱交換器。
34.根據權利要求31所述的空氣保持冷卻系統，還包括風扇，所述風扇用於將空氣移向所述熱交換器。
35.根據權利要求34所述的空氣保持冷卻系統，其中所述風扇由所述框架結構支撐。
36.根據權利要求四所述的空氣保持冷卻系統，還包括填充板，所述填充板被構造成布置在相鄰的設備機架之間。
37.根據權利要求36所述的空氣保持冷卻系統，還包括電纜槽。
38.根據權利要求四所述的空氣保持冷卻系統，還包括沿著所述熱通道延伸的總線。
39.根據權利要求38所述的空氣保持冷卻系統，其中所述總線為配電總線、電纜管理總線和冷卻總線中的一種。
40.根據權利要求39所述的空氣保持冷卻系統，其中所述總線限定所述蓋組件的側部。
全文摘要
一種用於保持並冷卻兩排設備機架之間的空氣的空氣保持冷卻系統包括蓋組件和冷卻系統，蓋組件被構造成封閉由兩排設備機架限定的熱通道，冷卻系統嵌入蓋組件內。冷卻系統被構造成冷卻布置在熱通道內的空氣。還公開了其他實施方式和用於冷卻的方法。
文檔編號H05K7/20GK102334396SQ200980157482
公開日2012年1月25日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年1月28日
發明者小約翰·H·比恩, 約翰·克裡斯多佛·尼曼 申請人:美國能量變換公司