用于服務器群冷卻系統的基于集成建筑的空氣處理器的制作方法

專利名稱：用于服務器群冷卻系統的基于集成建筑的空氣處理器的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及用于數據中心的冷卻系統。
背景技術：
例如網絡電子郵件、網絡搜索、網站主機寄存和網絡視頻分享的因特網服務的迅速增長形成對數據中心中的服務器的計算和存儲能力的日益增長的需求。盡管服務器的性能不斷提高，然而服務器的能耗也不斷升高(即使有集成電路低功率設計方面的努力)。例如，最廣泛使用的服務器處理器之一，AMD的Opteron處理器，以高達95瓦運行。Intel的 Xeon服務器處理器在110和165瓦之間運行。然而，處理器僅是服務器的一部分；服務器中的例如存儲裝置的其它部分消耗額外的功率。服務器通常放置在數據中心的機架上。對于機架存在各種物理結構。一般的機架結構包括安裝導軌，設備的多個單元(例如刀片式服務器(server blade))安裝到該導軌并豎直地堆疊在機架內。一種最廣泛使用的19英寸機架是用于安裝例如IU或2U服務器的設備的標準系統。該類型的機架上的一個機架單元一般是1.75英寸高、19英寸寬。可以安裝在一個機架單元中的機架安裝單元通常設計為IU服務器。在數據中心中，標準機架通常密集地組裝有服務器、存儲裝置、開關和/或無線電通訊設備。在機架安裝單元內可以安裝一個或多個冷卻風扇以冷卻該單元。在一些數據中心中，使用無風扇機架安裝單元以增加密度并減小噪聲。機架安裝單元可以包括服務器、存儲裝置和通信裝置。大多數機架安裝單元具有相對寬范圍的容許操作溫度和濕度要求。例如，惠普(HP)ProLiant DL365 G5 Quad-Core Opteron處理器服務器型號的系統操作溫度范圍在50° F和95° F之間；該型號的系統操作濕度范圍在10%和90%相對濕度之間。NetApp FAS6000系列文件存儲管理器系統操作溫度范圍在50° F和105° F之間；該型號的系統操作濕度范圍在20%和80%相對濕度之間。在一年的特定周期中，地球上有許多地區(例如美國的東北和西北地區的一部分)的自然冷卻空氣適于冷卻諸如HP ProLiant和NetApp文件存儲管理器之類的服務器。密集地堆疊有由Opteron或Xeon處理器作為核心的服務器的機架的能耗可以在 7，000和15，000瓦之間。由此，服務器機架可以產生非常集中的熱載荷。機架中的服務器所散發的熱量排放到數據中心房屋中。因為機架依靠周圍空氣進行冷卻，緊密群集的機架共同產生的熱量對機架中安裝的設備的性能和可靠性產生不利影響。因此，供熱通風與空氣調節(HVAC)系統通常是高效的數據中心的設計的重要部分。一般的數據中心消耗10至40兆瓦的功率。主要的功率消耗分配在HVAC系統和服務器的操作之間。估計HVAC系統占到數據中心中使用的功率的25-40%之間。對于消耗40兆瓦的功率的數據中心，HVAC系統可能消耗10至16兆瓦的功率。通過使用減少能量使用的高效冷卻系統和方法可以實現顯著的成本節約。例如，將HVAC系統的能耗從占數據中心使用的功率的25%減少到10%帶來了 6兆瓦的功率節省，足以為數千家庭住宅供能。 用于冷卻數據中心中的服務器的功率百分比稱為數據中心的冷卻支出效率(cost-to-cool
5efficiency) 0改善數據中心的冷卻支出效率是有效的數據中心設計的一個重要目標。例如，對于40兆瓦的數據中心，假定每月730小時運行并且$0. 05每千瓦時，每月的電消耗約 $1. 46百萬。將冷卻支出效率從25%改善到10%轉化為節約$219，000每月或$2. 63百萬每年。在數據中心房屋中，服務器機架一般成行布置，中間具有交替的冷熱通道。所有服務器安裝在機架中以形成從前到后的氣流模式從位于機架的前方的冷行吸入調節空氣， 并通過機架后方的熱行排放熱量。升高的底層地板的房屋設計通常用于容納地下空氣分配系統，其中通過升高的地板中的通風口沿冷通道提供冷空氣。數據中心的有效冷卻的一個因素是管理數據中心內的氣流和循環。機房空調 (CRAC)單元通過機架之間的包括通風口的地板磚提供冷空氣。除服務器外，CRAC單元也消耗顯著量的功率。一個CRAC單元可能具有多達三個5馬力的電動機，并且冷卻數據中心可能需要多達150個的CRAC單元。CRAC單元共同消耗數據中心中顯著的功率量。例如，在具有熱行和冷行的結構的數據中心房屋中，來自熱行的熱空氣從熱行中移出并循環到CRAC 單元。CRAC單元將空氣冷卻。由CRAC單元的電動機驅動的風扇將冷卻后的空氣提供到升高的底層地板所界定的地下氣室。迫使冷卻的空氣進入地下氣室所形成的壓力驅動冷卻空氣向上通過底層地板中的通氣口，將冷卻空氣提供到服務器機架所面對的冷過道中。為了達到充足的空氣流速，在一般的數據中心房屋中安裝有數百個強勁的CRAC單元。然而，由于CRAC單元一般安裝在數據中心房屋的角落，其有效增加空氣流速的能力受到不利影響。 構建升高的地板的成本一般很高，并且由于數據中心房屋內低效率的空氣運動，使冷卻效率一般很低。此外，地板通風口的位置需要在數據中心的設計和構造期間仔細規劃，以防止供應空氣的短路。移開地板磚以修理熱點會引起整個系統的問題。

發明內容
本發明提供了針對基于集成建筑的空氣處理系統的系統和方法，以用于有效冷卻數據中心。在具體實施例中，本發明提供了包括至少一個服務器機架端口的圍墻，服務器機架端口被配置為與一個或多個服務器機架交界。服務器機架端口被配置為與服務器機架配合，使得安裝在服務器機架中的機架安裝單元的后表面與由圍墻界定的內空間交界。一個或多個風扇從機架安裝單元的前表面抽吸空氣，并將受熱的空氣排放到內空間。在一些實施例中，服務器機架端口和服務器機架以基本密封的方式結合，以減小向圍墻內外泄漏的空氣。在本發明的其它實施例中，系統和方法涉及利用自然冷空氣來冷卻服務器。在一個實施例中，數據中心的側壁上的閥開口可以連接到控制系統，控制系統在數據中心內側和外側的溫度差達到特定閾值時可操作以打開閥開口。外部冷空氣通過閥開口進入數據中心。一個或多個風扇從機架安裝單元的前表面抽吸冷空氣并將受熱的空氣過機架安裝單元的后表面向由圍墻界定的內空間排放。圍墻可操作地連接到數據中心的頂部上的閥開口， 并且圍墻內的受熱的空氣通過閥開口排出數據中心。在一些實施例中，一個或多個蒸發冷卻單元用于對來自數據中心的側壁上的閥開口的外部空氣進行冷卻。在其它實施例中，天花板可以用在數據中心中。頂部和天花板界定了閣樓空間。圍墻可操作地連接到閣樓空間。 受熱的空氣排放到閣樓空間并通過連接到頂部的閥開口排出數據中心。
在一些實施例中，使用冷排圍墻和熱排圍墻。由一個或多個冷卻單元冷卻的空氣進入冷排圍墻。一個或多個風扇通過機架安裝單元從冷排圍墻抽吸冷空氣以冷卻服務器， 并將受熱的空氣排放到熱排圍墻。在一些實施例中，集成地安裝在機架安裝單元內的冷卻風扇從冷排圍墻抽吸冷卻空氣并將受熱的空氣向熱排圍墻排放。在其它實施例中，一個或多個蒸發冷卻單元用于冷卻受熱的空氣。以下的具體說明與附圖一起將為本發明的各實施例的本質和優勢提供更好的理解。


圖1是示出示例服務器冷卻系統的視圖。圖2是示出示例服務器冷卻系統的視圖，其中服務器冷卻系統包括閣樓空間。圖3是示出示例服務器冷卻系統的視圖，其中空氣在示例服務器冷卻系統內再循環。圖4是示出具有熱排圍墻和冷排圍墻的示例服務器冷卻系統的視圖。圖5是示出具有熱排圍墻和冷排圍墻的示例服務器冷卻系統的視圖，其中空氣在服務器冷卻系統內再循環。圖6是示出具有單斜坡頂部的示例服務器冷卻系統的視圖。圖7是示出具有單斜坡頂部的示例服務器冷卻系統的俯視圖的視圖。圖8是示出具有人字形頂部的示例服務器冷卻系統的視圖。圖9是示出具有空氣混合腔室的示例服務器冷卻系統的視圖。
具體實施例方式結合旨在作為示意性示例而非對范圍進行限制的設備、方法和系統來說明以下的示例實施例及其方面。圖1示出示例服務器冷卻系統，包括側壁100、地面102、頂部104、圍墻106和服務器機架108。側壁100、地面102和頂部104界定內部空間118。地面102可以是也可以不是升高的底層地板。頂部104上可以有閥開口 110，側壁100上可以有閥開口 114。閥開口可以連接到控制系統，控制系統可操作以選擇性地打開或關閉各個閥開口。圍墻106可以具有框架、面板、門和服務器機架端口。服務器機架端口是可以連接到一個或多個服務器機架108的圍墻106中的開口。圍墻106可以由各種材料制成，例如鋼、復合材料或碳材料， 形成了界定內空間116的外殼，內空間116基本上相對于內部空間118密封。圍墻106包括至少一個服務器機架端口，其允許安裝在服務器機架108中的一個或多個機架安裝單元與內空間116相通。在一個實施例中，服務器機架端口是開口，其被配置為基本上與服務器機架108的外形一致并容納服務器機架108。服務器機架端口的一個或多個邊緣可以包括與服務器機架108接觸并形成基本上密封的界面的襯墊或其它部件。服務器機架108可以通過服務器機架端口以基本上密封的方式可移除地連接到圍墻106。在一些實施例中，一個或多個機架安裝單元安裝在服務器機架108中，使得機架安裝單元的各自的前表面與內部空間118交界，并且機架安裝單元的各自的后表面與圍墻106界定的內空間116交界。示例機架安裝單元可以是刀片式服務器、數據存儲陣列或其它功能裝置。從安裝在服務器機架108中的機架安裝單元通過的從前至后的氣流從內部空間118吸取冷卻空氣并將熱量排放到內空間116。圍墻106可以在圍墻的頂部側通過連接器112連接到頂部104上的閥開口 110。 在一些實施例中，連接器112可以由金屬管道制成。在其它實施例中，連接器112可以由軟的柔性材料制成，使得圍墻可移除地連接到閥開口 110。在一些實施例中，圍墻106可以直接安裝到地面102。在其它實施例中，圍墻106可以在底側具有輪并容易地在數據中心中移動。在一些實施例中，服務器機架108可以稀疏地組裝有服務器和其它設備。由于服務器和其它設備豎直地堆疊在機架內，這樣的空缺可能形成相對內空間116的開口間隙。 空氣可能從內空間116通過開口間隙泄漏。為了防止空氣泄漏，可以通過安裝到服務器機架108的面板來阻擋間隙，防止空氣通過間隙離開并進行圍墻106。在一些實施例中，一個或多個空氣處理單元122可以將外部冷空氣吸入內部空間 118中。冷空氣通過側壁100上的閥開口 114進入服務器冷卻系統。一個或多個風扇從內部空間118通過一個或多個機架安裝單元的前表面吸取冷空氣，并將受熱的空氣通過一個或多個機架安裝單元的后表面排放到內空間116。受熱的空氣經過連接器112并通過頂部 104上的閥開口 110離開內空間116。在一些實施例中，安裝在機架108中的機架安裝單元內部的冷卻風扇從內部空間118吸取冷空氣并將受熱的空氣排放到內空間116 ；在一個應用中，不需要額外的空氣處理單元來冷卻機架安裝單元。在其它的實施例中，無風扇的機架安裝單元安裝在機架108內，可以在機架108的一側安裝一個或多個風扇，以將空氣從內部空間118吸取通過機架安裝單元到達內空間116，以冷卻安裝在機架108中的機架安裝單兀。在一些實施例中，圍墻106上可以有閥開口 120。控制系統可操作地連接到閥開口 120、頂部104上的閥開口 110、和側壁100上的閥開口 114。控制系統可操作，以基于內部空間118內部和外部測得的溫度選擇地觸發各閥開口，以獲得一個或多個理想的氣流。當內部空間118外部的空氣不適于引入內部空間118時，控制系統關閉閥開口 110和114并打開閥開口 120。為了冷卻內部空間118中的空氣，可以使用一個或多個冷卻單元。在一些實施例中，冷卻單元可以是蒸發冷卻器，這是通過簡單的水蒸發來冷卻空氣的裝置。相比致冷或吸氣式空氣調節，蒸發冷卻可以更具能量效率。冷卻空氣從內部空間118被吸取通過機架安裝單元，受熱的空氣被排放到圍墻106所界定的內空間116。圍墻106內受熱的空氣通過閥開口 120排放到內部空間118。在一些實施例中，一個或多個風扇可用于將受熱的空氣排出圍墻106。在其它實施例中，在外部空氣被引入內部空間118時可以使用一個或多個冷卻單元。控制系統可以同時打開閥開口 110、114和120。蒸發冷卻單元可以緊密地靠近閥開口 114使用，使得外部空氣可以在被引入內部空間118的同時被冷卻。在其它實施例中，當外部和內部空間之間的溫度差達到一定的可配置閾值時，控制系統可以打開閥開口 110，并且關閉閥開口 114和120。在其它實施例中，控制系統可以關閉閥開口 110并打開閥開口 114和120。為了冷卻內部空間120中的空氣，一個或多個蒸發冷卻單元可以放置在內部空間120中以提供冷卻。在一些實施例中，頂部104包括單個斜面的頂部，其易于制造并安裝。在其它實施例中，可以使用其它類型的頂部結構，例如人字形頂部。側壁100、地面102和頂部104可以在工廠預先制造并在將要建造數據中心的建筑現場組裝。預先制造的單元可以顯著降低建造數據中心的成本。用于服務器群冷卻系統的基于集成建筑的空氣處理器的一個成本優勢是系統的預先制造部分以及預先制造部分易于在數據中心安裝帶來的簡便和低成本。在一些實施例中，圖1所示的用于服務器群冷卻系統的基于集成建筑的空氣處理器避免了對于升高的底層地板、CRAC單元和水冷卻器的需要。冷卻系統的大量部件可以預先制造并易于組裝。自然冷卻空氣可以用于冷卻服務器。安裝在服務器內的冷卻風扇可以提供所需要的氣流以抽吸冷卻空氣來冷卻服務器；可以不再需要CRAC單元和升高的底層地板。有效的蒸發冷卻器可以取代安裝和工作成本高的水冷卻器。總的來說，本文所述的冷卻系統可以顯著減小建造成本以及服務器群調度的電力和水消耗。圖2示出服務器冷卻系統的另一個示例，包括側壁200、地面202、頂部204、圍墻 206、服務器機架208和天花板210。圖2中的冷卻系統的示例類似于圖1中的，不同的是天花板210和頂部204界定了閣樓空間220。側壁200、地面202和天花板210界定了內部空間218。一個或多個閥開口 222連接到天花板210。頂部204上可以有閥開口 224，側壁 200上可以有閥開口 224。圍墻206通過連接器212可操作地連接到閣樓空間220。在一些實施例中，一個或多個空氣處理單元2 可以將外部空氣吸入內部空間 218內。一個或多個風扇從內部空間218吸取冷卻空氣通過安裝在機架208中的一個或多個機架安裝單元的前表面，并將受熱的空氣通過機架安裝單元的后表面向內空間216排放。 受熱的空氣通過連接器212并進入閣樓空間220。在一些實施例中，安裝在機架208中的機架安裝單元內安裝的冷卻風扇將冷卻空氣吸到內空間216內，不需要額外的空氣處理單元。在無風扇的機架安裝單元安裝在機架208中的其它實施例中，一個或多個風扇可以安裝在機架208的一側以將空氣從內部空間抽吸到內空間216以冷卻安裝在服務器機架208 中的機架安裝單元。受熱的空氣上升到閣樓空間220并通過閥開口 2M排出冷卻系統。圖3示出服務器冷卻系統的另一個示例，包括側壁300、地面303、頂部304、圍墻 306、服務器機架308和天花板310。側壁300、地面302和天花板310界定了內部空間318。 天花板310和頂部304界定了閣樓空間330。一個或多個閥開口 322連接到天花板310。頂部304上可以有閥開口 324，側壁300上可以有閥開口 314。圍墻306通過連接器312可操作地連接到閣樓空間320。圖3中的冷卻系統示例類似于圖2中的，不同在于外部空氣可以不被引入內部空間318中，并且閣樓空間330中受熱的空氣有時可以不排放到示例服務器冷卻系統外；反而，受熱的空氣可以按照需要混合到內部空間318中以維持理想的操作溫度。在一個實施例中，閥開口 322、3M和314連接到控制系統，控制系統可操作，以基于內部空間318內側和外側觀察到的溫度選擇性地觸發各個閥開口。當外部空氣不適于被引入內部空間318中時，控制系統關閉閥開口 314和324，并且打開閥開口 322。為了冷卻內部空間318中的空氣，可以使用一個或多個冷卻單元。在一些實施例中，冷卻單元可以是蒸發冷卻器。冷卻空氣從內部空間318中被抽吸通過機架安裝單元，受熱的空氣排放到由圍墻306界定的內部空間318中。圍墻306內的受熱的空氣通過連接器312排放到閣樓空間320并通過連接到天花板310的閥開口 322重循環到內部空間318。在一些實施例中，一個或多個風扇可以用于將受熱的空氣從圍墻306排出到閣樓空間320，并/或將至少一些受熱的空氣重循環到內部空間318。在其他實施例中，可以在外部空氣被引入內部空間318時可以使用一個或多個冷卻單元。控制系統可以同時或在分別選定的時間打開閥開口 314、322和324。蒸發冷卻單元可以緊密地靠近閥開口 314使用，使得外部空氣可以在被引入內部空間318的同時被冷卻。在其它實施例中，控制系統可以打開閥開口 314和322，并且關閉閥開口 324。可以緊密靠近閥開口 314和/或閥開口 322地使用蒸發冷卻單元以在內部空間318中提供有效的冷卻。在其它實施例中，冷卻系統可以關閉閥開口 314，并且打開閥開口 322和324。在一個實施例中，控制系統可以關閉閥開口 314和322，并且打開閥開口 324。控制系統檢測內部空間318中、閣樓空間320中的溫度以及外部的溫度。當觀察到的三個溫度之間的差到達一個或多個可配置的閾值時，控制系統可以選擇性地打開或關閉各個閥開口。圖4示出服務器冷卻系統的另一個示例，其包括側壁400、地面402、頂部404、熱排圍墻406、服務器機架408、冷排圍墻410和天花板424。圖4中的示例冷卻系統類似于圖3 中的，不同在于一個或多個冷排圍墻用于對安裝在機架408中的服務器提供有效冷卻。側壁400、地面402和天花板似4界定了內部空間418。天花板似4和頂部404界定了閣樓空間420。在一些實施例中，一個或多個閥開口 4 可以連接到天花板424。在一些其它實施例中，熱排圍墻406包括至少一個服務器機架端口，其允許一個或多個機架安裝單元與熱排內空間416交界。熱排內空間410也包括至少一個服務器機架端口，其允許一個或多個機架安裝單元與冷排內空間422交界。服務器機架408可以通過服務器機架端口以基本上密封的方式可移除地連接到熱排圍墻406。服務器機架408可以通過服務器機架端口以基本上密封的方式可移除地連接到冷排圍墻410。在一些實施例中，機架安裝單元安裝在服務器機架408中使得機架安裝單元的各自的前表面與冷排內空間422交界，并且機架安裝單元的各自的后表面與熱排內空間416交界。在一些實施例中，熱排圍墻406可以通過連接器412可操作地連接到閣樓空間420。在其它的實施例中，冷排圍墻可以包括風扇單元430以通過安裝在機架408中的機架安裝單元的前表面從冷排內空間422抽吸空氣；受熱的空氣通過機架安裝單元的后表面排放到熱排內空間416。在一些實施例中，一個或多個空氣處理單元432可以將外部冷卻空氣抽吸到內部空間418中。冷空氣通過側壁400上的閥開口 414進入服務器冷卻系統。一個或多個風扇422通過冷排圍墻410上的一個或多個開口將冷空氣從內部空間418抽吸到冷排內空間 430。在一些實施例中，每個冷排圍墻410可以可操作地連接到閥開口 414使得外部冷空氣可以被抽吸到冷排內空間422。在一些其它實施例中，安裝在機架安裝單元內的冷卻風扇從冷排內空間422抽吸冷空氣。冷空氣流過安裝在機架408中的一個或多個機架安裝單元的前表面，并將受熱的空氣通過一個或多個機架安裝單元的后表面排放到熱排內空間416。 受熱的空氣經過連接器412并進入閣樓空間420。在一些實施例中，閣樓空間420內受熱的空氣可以通過閥開口 4 排出冷卻系統。在無風扇的機架安裝單元安裝在機架408中的一些實施例中，一個或多個風扇可以安裝在機架408的一側，用于將空氣從內部空間418抽吸到內空間416，來冷卻安裝在機架408中的機架安裝單元。在其它實施例中，一個或多個風扇冷排內空間422可以為冷空氣提供需要的能量以從冷排內空間422流動到熱排內空間416。
圖5示出服務器冷卻系統的另一個示例，包括側壁500、地面502、頂部504、熱排圍墻506、服務器機架508、冷排圍墻510和天花板524。側壁500、地面502和天花板5M界定了內部空間518。天花板5M和頂部504界定了閣樓空間520。圖5中的示例冷卻系統類似于圖4中的，不同在于外部空氣可以不被引入內部空間518中，閣樓空間520中熱的空氣可以不排放到示例服務器冷卻系統外。在一些實施例中，一個或多個閥開口 M6可以連接到天花板524。閥開口 514、5觀和5 可操作地連接到控制系統，控制系統可操作以基于內部空間518與/或閣樓空間520 的內側和外側觀察到的溫度來選擇性地觸發各個閥開口。當外部空氣不適于被引入內部空間518中時，控制系統關閉閥開口 514和528，并且打開閥開口 526。為了冷卻內部空間518 中的空氣，可以使用一個或多個冷卻單元532。在一些實施例中，冷卻單元532可以是蒸發冷卻器。冷卻空氣從內部空間518中被抽吸到冷排內空間522。在一些實施例中，一個或多個風扇530可以用于將冷卻空氣抽吸到冷排圍墻510中，冷卻空氣通過安裝在機架508中的機架安裝單元從冷排內空間522被抽吸；受熱的空氣被排放到由圍墻506界定的熱排內空間516。受熱的空氣通過連接器512進入閣樓空間520并通過連接到天花板524的閥開口 5 重循環到內部空間518。在一些實施例中，一個或多個風扇可以用于將受熱的空氣從圍墻506排出到閣樓空間520并重循環到內部空間518。圖6示出示例服務器冷卻系統的立體視圖，包括側壁600、地面602、頂部604、圍墻606、服務器機架608和天花板610。側壁600、地面602和天花板610界定了內部空間 618。天花板610和頂部604界定了閣樓空間620。圍墻606界定了內空間616。一個或多個閥開口 622連接到天花板610。頂部604上可以有閥開口 624，側壁600上可以有閥開口 614。圍墻606通過連接器612可操作地連接到閣樓空間620。在一些實施例中，一個或多個機架安裝單元安裝在機架608中使得機架安裝單元的各前表面與內部空間618交界，并且機架安裝單元的各后表面與內空間616交界。在一些實施例中，外部冷空氣可以通過閥開口 614被抽吸到內部空間618中。通過機架608中安裝的機架安裝單元內集成地安裝的冷卻風扇，冷空氣可以從內部空間618被抽吸；受熱的空氣排放到內空間616中并通過連接器612進入閣樓空間620。在沒有風扇的機架安裝單元安裝在機架608中的其它實施例中，一個或多個風扇可以用于將冷卻空氣從內部空間618抽吸到內空間616。在一些實施例中，空氣處理單元擬6可以用于通過閥開口 614將外部冷空氣抽吸到內部空間618。閥開口 614、6M和622可操作地連接到控制系統，控制系統可操作以基于內部空間618與/或閣樓空間620內側和外側觀察到的溫度選擇性地觸發各個閥開口。當外部空氣不適于被引入內部空間618中時，控制系統關閉閥開口 614和624，并且打開閥開口 622。為了冷卻內部空間618中的空氣，可以使用一個或多個冷卻單元。在一些實施例中，冷卻單元可以是蒸發冷卻器。冷卻空氣從內部空間618中被抽吸通過安裝在機架608中的機架安裝單元；受熱的空氣被排放到內空間616。受熱的空氣通過連接器612進入閣樓空間620并通過連接到天花板610的閥開口 622重循環到內部空間618。在一些實施例中，一個或多個風扇可以用于將受熱的空氣從圍墻606排出到閣樓空間620并將空氣重循環到內部空間618。圖7示出示例冷卻系統的俯視圖。側壁700與天花板或頂部界定了內部空間718。 圍墻706界定了內空間716。圍墻可以基本上密封的方式連接到一個或多個機架708。每個均包括一個或多個冷卻風扇的一個或多個機架安裝單元安裝在機架708中。側壁700上的一個或多個閥開口 714允許外部的冷空氣進入內部空間718。通過服務器機架中安裝的機架安裝單元內集成地安裝的冷卻風扇，可以從內部空間抽吸冷空氣，將受熱的空氣排放到內空間716。在一些實施例中，一個或多個空氣處理單元7 可以將外部冷空氣抽吸到內部空間718。在一個實施例中，冷卻系統寬60英尺，長255英尺，高16英尺。四個圍墻安裝在冷卻系統中。八個機架在每側以基本密封的方式連接到每個圍墻。每個機架包括16個 IU服務器。側壁、天花板、頂部和圍墻可以預先制造并在數據中心的建造現場安裝。相比其它數據中心設計，示例冷卻系統可以更容易安裝并能更有效地操作。圖8示出服務器冷卻系統的另一個示例，包括側壁800、地面802、頂部804、圍墻 806、服務器機架808和天花板810。側壁800、地面802和天花板810界定了內部空間818。 頂部804和天花板810界定了閣樓空間820。一個或多個閥開口 822連接到天花板810。頂部804上可以有閥開口 824，側壁800上可以有閥開口 814。使用人字形頂部804代替單斜坡頂部204。人字形頂部可以在內部空間818中提供更好的空氣循環。然而，建造人字形頂部的成本要比建造單斜坡頂部的成本高。圖9示出服務器冷卻系統的另一個示例，包括側壁900、地面902、頂部904、圍墻 906、服務器機架908、天花板910和外壁930。圖9中的冷卻系統的示例類似于圖8中的， 不同的是頂部904、地面902、側壁900和外壁930界定了混合空間928。側壁900、地面902 和天花板910界定了內部空間918。頂部904和天花板910界定了閣樓空間920。在一些實施例中，可以通過外壁930上的閥開口 914將外部冷空氣吸入混合空間928。可以通過連接到側壁900的一個或多個空氣處理單元將冷空氣吸到內部空間918。每個均包括冷卻風扇的一個或多個機架安裝單元安裝在機架908中。安裝在機架安裝單元內的冷卻風扇通過機架安裝單元從內部空間918抽吸冷卻空氣并將受熱的空氣排放到內空間916。受熱的空氣通過一個或多個連接器912進入閣樓空間920，連接器912可操作地將內空間916連接到閣樓空間920。在一些實施例中，閣樓空間920中的受熱的空氣通過一個或多個閥開口擬4排放到外部。在其它實施例中，受熱的空氣通過一個或多個閥開口 922被抽吸到混合空間擬8并與外部冷空氣混合。在其它實施例中，閥開口 914、922和擬4可操作地連接到控制系統，控制系統可操作以選擇性地觸發各個閥開口。當外部空氣不適于被引入內部空間918中時，控制系統關閉閥開口 914和924，并且打開閥開口 922。閣樓空間920中的受熱的空氣重循環到混合空間9 并重循環到內部空間918。在其它實施例中，控制系統檢測內部空間918、閣樓空間920、混合空間928中的溫度以及外部的溫度。當觀察到的溫度之間的差到達一個或多個閾值或者其它動態或預定水平時，控制系統可以選擇性地打開或關閉各個閥開口。為了冷卻內部空間中的空氣，可以使用一個或多個冷卻單元。在一些實施例中，冷卻單元安裝在混合空間928內。在其它實施例中，冷卻單元安裝在內部空間918 內。在一個實施例中，冷卻單元是蒸發冷卻器。已經參照具體實施例描述了本發明。例如，盡管參照具體組件和結構描述了本發明的實施例，本領域技術人員應該理解也可以使用組件和結構的不同結合。例如，升高的底層地板、CRAC單元、水冷卻器或濕度控制單元可以在一些實施例中使用。地震控制裝置和電氣及通信電纜管理裝置也可以用在一些實施例中。其它實施例對本領域技術人員是顯而易見的。除了如所附權利要求所指出的部分之外，不意在對本發明構成限制。
權利要求
1.一種服務器冷卻系統，包括內部空間，其由地面、一個或多個側壁和頂部界定； 一個或多個開口，其界定在所述頂部或者所述一個或多個側壁中； 圍墻，其安裝在所述內部空間內，所述圍墻界定了內空間，所述內空間與所述內部空間的上部區域流體相通；一個或多個空氣處理單元，其可操作以將外部空氣提供到所述內部空間中；以及機架，其安裝在所述內部空間中，并且以基本上密封的方式與所述圍墻配合， 一個或多個機架安裝單元，其安裝在所述機架中，使得所述機架安裝單元的各個前表面與所述內部空間交界，并且使得所述機架安裝單元的各個后表面與由所述圍墻界定的所述內空間交界，以及一個或多個冷卻風扇，其可操作以從所述內部空間抽吸空氣通過所述一個或多個機架安裝單元的前表面，并將受熱的空氣通過所述一個或多個機架安裝單元的后表面向所述內空間排放。
2.根據權利要求1所述的服務器冷卻系統，其中，所述一個或多個冷卻風扇集成地安裝在相應的所述機架安裝單元內。
3.根據權利要求1所述的服務器冷卻系統，還包括可操作以冷卻所述內部空間中的空氣的一個或多個冷卻單元。
4.根據權利要求1述的服務器冷卻系統，其中，每個所述圍墻包括至少一個服務器機架端口，所述服務器機架端口允許所述機架可移除地安裝在所述圍墻中。
5.根據權利要求1述的服務器冷卻系統，還包括控制系統，所述控制系統可操作地連接到一個或多個閥開口，以基于所述內部空間內側和外側觀察到的溫度選擇性地觸發所述一個或多個閥開口。
6.根據權利要求5所述的服務器冷卻系統，還包括一個或多個閥開口，所述一個或多個閥開口連接到一個或多個圍墻并可操作地連接到所述控制系統。
7.根據權利要求3所述的服務器冷卻系統，其中，所述冷卻單元中的至少一個是蒸發冷卻器。
8.根據權利要求1所述的服務器冷卻系統，其中，所述頂部包括單斜坡頂部。
9.一種服務器冷卻系統，包括內部空間，其由地面、一個或多個側壁和天花板界定； 閣樓空間，其由所述天花板和頂部界定；一個或多個閥開口，其連接到所述頂部或者所述一個或多個側壁； 圍墻，安裝在所述內部空間內，所述圍墻界定了內空間，所述內空間可操作地連接到所述一個或多個閥開口和所述閣樓空間；一個或多個天花板閥開口，其連接到所述天花板，并可操作以在所述閣樓空間和所述內部空間之間交換空氣；一個或多個空氣處理單元，其可操作以將外部空氣抽吸到所述內部空間中；以及機架，其安裝在所述內部空間中，并且以基本上密封的方式與所述圍墻配合， 一個或多個機架安裝單元，其安裝在所述機架中，使得所述機架安裝單元的各個前表面與所述內部空間交界，并且使得所述機架安裝單元的各個后表面與由所述圍墻界定的所述內空間交界，以及一個或多個冷卻風扇，其可操作以從所述內部空間抽吸空氣通過所述一個或多個機架安裝單元的前表面，并將受熱的空氣通過所述一個或多個機架安裝單元的后表面向所述內空間排放。
10.根據權利要求9所述的服務器冷卻系統，其中，所述一個或多個冷卻風扇集成地安裝在相應的所述機架安裝單元內。
11.根據權利要求9所述的服務器冷卻系統，還包括可操作以冷卻所述內部空間中的空氣的一個或多個冷卻單元。
12.根據權利要求9所述的服務器冷卻系統，其中，每個所述圍墻包括至少一個服務器機架端口，所述服務器機架端口允許所述機架可移除地安裝在所述圍墻內。
13.根據權利要求9所述的服務器冷卻系統，還包括控制系統，所述控制系統可操作地連接到所述一個或多個閥開口，以基于所述內部空間內側和外側觀察到的溫度選擇性地觸發所述一個或多個閥開口。
14.根據權利要求9所述的服務器冷卻系統，其中，控制系統可操作地連接到所述一個或多個天花板閥開口，并且基于所述內部空間和所述閣樓空間內觀察到的溫度選擇性地觸發所述一個或多個天花板閥開口。
15.根據權利要求11所述的服務器冷卻系統，其中，所述冷卻單元中的至少一個是蒸發冷卻器。
16.根據權利要求9所述的服務器冷卻系統，其中，所述頂部包括單斜坡頂部。
17.一種服務器冷卻系統，包括內部空間，其由地面、一個或多個側壁和天花板界定；閣樓空間，其由所述天花板和頂部界定；一個或多個閥開口，其連接到所述頂部或者所述一個或多個側壁；冷排圍墻，其安裝在所述內部空間內，所述冷排圍墻界定了可操作地連接到所述一個或多個閥開口的冷排內空間；熱排圍墻，其安裝在所述內部空間內，所述熱排圍墻界定了可操作地連接到所述閣樓空間的熱排內空間；一個或多個天花板閥開口，其連接到所述天花板，并可操作以在所述閣樓空間和所述內部空間之間交換空氣；一個或多個空氣處理單元，其可操作以將外部空氣抽吸到所述內部空間中；以及機架，其安裝在所述內部空間中，并且以基本上密封的方式與所述冷排圍墻和所述熱排圍墻配合，一個或多個機架安裝單元，其安裝在所述機架中，使得所述機架安裝單元的各個前表面與所述冷排內空間交界，并且使得所述機架安裝單元的各個后表面與所述熱排內空間交界，以及一個或多個冷卻風扇，其可操以從所述冷排內空間抽吸空氣通過所述一個或多個機架安裝單元的前表面，并將受熱的空氣通過所述一個或多個機架安裝單元的后表面向所述熱排內空間排放。
18.根據權利要求17所述的服務器冷卻系統，其中，所述一個或多個冷卻風扇集成地安裝在相應的所述機架安裝單元內。
19.根據權利要求17所述的服務器冷卻系統，還包括可操作以冷卻所述內部空間中的空氣的一個或多個冷卻單元。
20.根據權利要求17所述的服務器冷卻系統，其中，所述熱排圍墻和所述冷排圍墻中的每個均包括至少一個服務器機架端口，所述服務器機架端口允許所述機架可移除地安裝在所述圍墻內。
21.根據權利要求17所述的服務器冷卻系統，還包括控制系統，所述控制系統可操作地連接到所述一個或多個閥開口，以基于所述內部空間內側和外側觀察到的溫度選擇性地觸發所述一個或多個閥開口。
22.根據權利要求17所述的服務器冷卻系統，其中，控制系統可操作地連接到所述一個或多個天花板閥開口，并且基于所述內部空間和所述閣樓空間內側觀察到的溫度選擇性地觸發所述一個或多個天花板閥開口。
23.根據權利要求19所述的服務器冷卻系統，其中，所述冷卻單元中的至少一個是蒸發冷卻器。
24.根據權利要求17所述的服務器冷卻系統，其中，所述頂部包括單斜坡頂部。
25.一種方法，包括以下步驟基本上封裝出內空間，所述內空間具有由至少一個服務器機架的前表面界定的至少一個側部，其中，所述至少一個服務器機架中安裝有一個或多個服務器，并且其中，一個或多個閥開口可操作地連接到所述內空間的頂部側；從所述至少一個服務器機架的后表面引入冷卻空氣源，其中，安裝在所述服務器機架中的所述一個或多個服務器包括冷卻風扇，所述冷卻風扇可操作以從所述冷卻空氣源抽吸冷空氣，并將受熱的空氣排放至所述內空間，來允許受熱的空氣上升到內部空間的上部區域；以及將受熱的空氣從所述內部空間排出。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，所述冷卻空氣源包括一個或多個蒸發冷卻器，其可操作以冷卻所述冷卻空氣源內的空氣；一個或多個空氣入口，其可操作以將外部空氣引到所述冷卻空氣源；以及控制系統，其連接到所述一個或多個空氣入口，并可操作以基于所述冷卻空氣源內側和外側觀察到的溫度選擇性地觸發所述一個或多個空氣入口。
全文摘要
本發明提供了針對基于集成建筑的空氣處理器的設備、方法和系統，以用于有效冷卻數據中心。本發明的一些實施例允許通過圍墻對熱排進行封裝，并允許一個或多個冷卻風扇集成地安裝在機架安裝單元內，用于抽吸冷空氣以冷卻安裝在機架中的機架安裝單元，并將受熱空氣排向圍墻。在其它實施例中，公開的系統可用于引入外部空氣以冷卻服務器。在一些實施例中，除了熱排圍墻，系統還通過冷排圍墻對冷排進行封裝。機架安裝單元的冷卻風扇從冷排圍墻抽吸冷空氣以冷卻單元，并將受熱空氣排向熱排圍墻。在一些實施例中，控制系統用于選擇性地利用自然冷空氣來冷卻服務器。當外部空氣不適于冷卻用途時，控制系統從熱排圍墻重循環受熱空氣，并且一個或多個蒸發冷卻器用于冷卻受熱空氣。
文檔編號H05K7/20GK102473028SQ201080031057
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月9日 優先權日2009年7月9日
發明者斯科特·諾特布姆, 艾伯特·戴爾·羅賓森 申請人:雅虎公司