專利名稱：熱地板數(shù)據(jù)中心的制作方法
熱地板數(shù)據(jù)中心技術(shù)領(lǐng)域
本文檔涉及為包含電子設(shè)備的區(qū)域提供冷卻的技術(shù)，諸如計(jì)算機(jī)服務(wù)房間或計(jì) 算機(jī)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器機(jī)架。
背景技術(shù)：
隨著使用計(jì)算機(jī)的消費(fèi)者越來越需要重載在線應(yīng)用，大大地增加多計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù) 中心的要求。數(shù)據(jù)中心是集中計(jì)算設(shè)施，包括幾百、幾千、甚至數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)，通常布 置成多個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)架。數(shù)據(jù)中心對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算十分重要且建設(shè)和運(yùn)營也非常昂貴。
對(duì)于建設(shè)數(shù)據(jù)中心的開支包括征用土地及設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)成本。另外，必須購 買和安裝數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)和配套設(shè)備。需要電子和機(jī)械設(shè)備來對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行供電和冷 卻。
數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營十分昂貴，原因在于需要速度快的計(jì)算機(jī)且速度快的計(jì)算機(jī)需 要電能。作為一個(gè)不幸的必然結(jié)果，速度快的計(jì)算機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成熱，需要更多電能來 消除熱。例如，許多建筑物使用冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和其他能源消耗設(shè)備來冷卻設(shè) 施。這種設(shè)備需要風(fēng)扇、泵和其他配套供電設(shè)備。發(fā)明內(nèi)容
本文檔公開了從支持電子設(shè)備的區(qū)域(諸如在數(shù)據(jù)中心中)有效率地去除熱的系 統(tǒng)和技術(shù)。在此描述的許多示例涉及在熱空氣通風(fēng)室(plenum)中捕獲電子設(shè)備加熱的 大部分或全部空氣，其中，熱空氣通風(fēng)室位于數(shù)據(jù)中心中的地板之下。然后，可以將熱 空氣聚集到該空間，將其冷卻，并且重新循環(huán)回到數(shù)據(jù)中心的主工作空間，在這里空氣 可以再次通過電子設(shè)備循環(huán)。其他熱空氣通風(fēng)室或者地板下通風(fēng)室的擴(kuò)展可以位于容納 電子設(shè)備的計(jì)算機(jī)機(jī)架的后面，從而從工作空間的機(jī)架中的計(jì)算機(jī)抽取空氣，排到通風(fēng) 室，然后通過機(jī)架后通風(fēng)室向下到地板下空間。
在這種系統(tǒng)中，可以按照各種方式來布置空氣循環(huán)和冷卻設(shè)備。作為一個(gè)示 例，可以向每個(gè)計(jì)算機(jī)主板或者主板的小組提供小循環(huán)風(fēng)扇，并且可以在地板下空間或 地板下空間附近設(shè)置主循環(huán)風(fēng)扇。所述較小風(fēng)扇可被用來保持對(duì)每個(gè)板循環(huán)的控制，以 防止出現(xiàn)熱點(diǎn)，并且保證每個(gè)板具有緊密控制。更緊密且更具有響應(yīng)性的控制幫助防止 響應(yīng)太慢或(也許帶有過度校正的)響應(yīng)太快，其中響應(yīng)太慢可能引起板過熱，而響應(yīng) 太快可能使得一個(gè)板不成比例地占用設(shè)施中的冷卻資源。較大的風(fēng)扇可以用于使空氣移 動(dòng)到工作空間并在其內(nèi)分發(fā)，并且克服冷卻來自地板下空間的空氣的冷卻卷管的壓力落 差。
可以采用各種布置的風(fēng)扇和冷卻卷管。例如，風(fēng)扇和卷管這兩者可以位于地板 下空間，其中，風(fēng)扇可以抽取空氣通過卷管或者推動(dòng)空氣通過卷管。另外，卷管可以水 平放置在風(fēng)扇之上或之下的地板水平面處，或者可以垂直地或成一定角度地完全放置在 地板下空間內(nèi)。另外，可以提供加壓通風(fēng)室，其中多個(gè)風(fēng)扇向單個(gè)通風(fēng)室提供空氣并且多個(gè)卷管允許空氣通過通風(fēng)室。風(fēng)扇可以采用各種結(jié)構(gòu)，包括軸向和離心風(fēng)扇。
在特定實(shí)現(xiàn)中，提供與大規(guī)模的冷空氣通風(fēng)室(例如，填充數(shù)據(jù)中心工作空間) 分離的大規(guī)模的熱空氣通風(fēng)室(例如，在數(shù)據(jù)中心地板下)可以提供一個(gè)或更多個(gè)益處。 例如，在兩個(gè)通風(fēng)室都很大且共享來自系統(tǒng)的多個(gè)部分的空氣的情況下，空氣在熱和冷 兩側(cè)會(huì)具有大的熱質(zhì)量，并且可能因此抵制操作條件的變化，從而可以展現(xiàn)更一致的操 作。大型共享通風(fēng)室允許對(duì)板出口溫度的改變效果進(jìn)行平均化。另外，在多個(gè)計(jì)算機(jī) 機(jī)架、多個(gè)卷管和/或多個(gè)風(fēng)扇向公共通風(fēng)室送入空氣或抽取空氣的情況下，其他冷卻 單元可以取代發(fā)生故障的一個(gè)冷卻單元，諸如風(fēng)扇或冷卻卷管。盡管這種情況下空氣的 溫度可以比故障之前的溫度稍微高點(diǎn)，但是來自故障設(shè)備的熱空氣可以與來自許多其他 區(qū)域的空氣混合，從而整體效果可以忽略，并且全部或大多數(shù)計(jì)算機(jī)可以保持在線和操 作。當(dāng)對(duì)設(shè)施執(zhí)行維修時(shí)可以利用類似的積極效果。此外，通過在空氣進(jìn)入工作空間之 前將其冷卻，在工作空間可以需要較少的混合或沒有混合，從而空氣進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)的溫 度更加一致，并且可以在沒有熱點(diǎn)危險(xiǎn)的情況下設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)用于較高進(jìn)入空氣溫度。 可以在僅使用冷卻塔而不使用冷卻機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)這種較高進(jìn)入空氣溫度。
另外，當(dāng)在計(jì)算機(jī)處設(shè)置附加小風(fēng)扇或其他氣流控制機(jī)構(gòu)時(shí)，可以安全地提高 跨越這些計(jì)算機(jī)的空氣溫度上升，從而在熱空氣通風(fēng)室中引起特別高的溫度。這種高溫 可以允許系統(tǒng)更加有效率地操作，原因在于，在給定的溫度，通過給定的冷卻水量，更 多的熱可以從高溫空氣中被抽出。這將導(dǎo)致，與具有類似的能力但是以較低的熱空氣溫 度運(yùn)行的冷卻裝置相比，該冷卻裝置總體規(guī)模較小。
通過在系統(tǒng)中操作較大的風(fēng)扇來輔助這種慢循環(huán)，所述較大的風(fēng)扇從熱空氣通 風(fēng)室抽出空氣并驅(qū)動(dòng)空氣通過冷卻卷管，從而每個(gè)托板面臨跨越其的恒定壓力差。這 樣，計(jì)算機(jī)上的風(fēng)扇將經(jīng)歷可預(yù)測(cè)的操作參數(shù)并且可以以非常低的速度和量相對(duì)可靠地 操作。另外，控制各個(gè)單元(諸如托板或托板組)以維持設(shè)定出口溫度(并且通過擴(kuò)展， 設(shè)定溫度上升)和控制更一般的風(fēng)扇以維持可以為0的設(shè)定壓力差(而不是對(duì)那些風(fēng)扇進(jìn) 行溫度或溫度差的溫度控制)，可以幫助防止整個(gè)系統(tǒng)的這兩個(gè)部件彼此“沖突”。
最終，捕獲在熱空氣通風(fēng)室中的服務(wù)器排出以及在將其釋放到設(shè)施之前進(jìn)行處 理(冷卻)在服務(wù)器的入口導(dǎo)致更可預(yù)見的且統(tǒng)一的空氣溫度。這允許設(shè)計(jì)更高的平均 入口溫度，而不是與釋放來自服務(wù)器的未冷卻空氣返回到設(shè)施相關(guān)聯(lián)的峰值。另外，熱 空氣區(qū)與冷空氣區(qū)的隔離可以幫助防止熱短路，其中，局部的熱空氣可以被拉回通過機(jī)架。
在一些實(shí)現(xiàn)中，公開了一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，包括地板結(jié)構(gòu)，所述地板結(jié) 構(gòu)限定地板下熱空氣通風(fēng)室和地板上冷空氣通風(fēng)室；多個(gè)地板上計(jì)算機(jī)組件，所述多個(gè) 地板上計(jì)算機(jī)組件被布置成將熱空氣排出到熱空氣通風(fēng)室；以及一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管 布置，所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置從熱空氣通風(fēng)室抽取空氣、冷卻該空氣，并向冷 空氣通風(fēng)室提供該空氣。所述系統(tǒng)可以包括垂直通風(fēng)室，通過地板結(jié)構(gòu)中限定的開口將 計(jì)算機(jī)組件流體連接(fhiidly connect)到熱空氣通風(fēng)室。所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置 包括一個(gè)或多個(gè)封裝的風(fēng)扇-卷管，并且熱空氣通風(fēng)室和冷空氣通風(fēng)室的容量大小以及 截面形狀可以被調(diào)整以基本上消除由于風(fēng)扇-卷管布置的故障造成的溫度熱點(diǎn)。在一些 方面，熱空氣通風(fēng)室限定的容量至少與冷空氣通風(fēng)室限定的容量的百分之二十一樣大。
在其他特定方面，多個(gè)計(jì)算機(jī)組件包括按行布置的多個(gè)垂直機(jī)架，所述多個(gè)垂 直機(jī)架將熱空氣排出到與地板下熱空氣通風(fēng)室流體連通(influid communication)的垂直通 風(fēng)室。所述系統(tǒng)還包括與計(jì)算機(jī)組件鄰近的空氣循環(huán)風(fēng)扇和被配置為維持來自計(jì)算機(jī)組 件的設(shè)定出口空氣溫度的風(fēng)扇控制器。此外，所述系統(tǒng)可以包括與計(jì)算機(jī)組件鄰近的空 氣循環(huán)風(fēng)扇和被配置為維持計(jì)算機(jī)組件上的部件的最大安全操作溫度的風(fēng)扇控制器。另 夕卜，所述系統(tǒng)可以包括風(fēng)扇-卷管組件控制器，所述風(fēng)扇-卷管組件控制器被配置為維持 熱空氣通風(fēng)室和冷空氣通風(fēng)室之間的設(shè)定壓力差。例如，設(shè)定壓力差可以大致為0。在另一實(shí)現(xiàn)中，公開了一種操作數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)的方法。所述包括跨越 多個(gè)計(jì)算機(jī)循環(huán)空氣以消除計(jì)算機(jī)積累的熱；捕獲地板上熱空氣通風(fēng)室中的空氣并且將 所述空氣向下引導(dǎo)到地板下熱空氣通風(fēng)室；以及捕獲熱空氣，將熱空氣冷卻，并且將冷 卻的空氣提供給地板上工作空間。所述方法還包括跨越所述計(jì)算機(jī)連續(xù)地使空氣循環(huán)進(jìn) 入地板下熱空氣通風(fēng)室，通過循環(huán)和冷卻設(shè)備，并且返回到工作空間。提供冷卻的空氣 可以包括使用地板下風(fēng)扇使熱空氣循環(huán)通過地板下冷卻卷管，以及跨越所述多個(gè)計(jì)算機(jī) 循環(huán)空氣可以包括使用鄰近所述計(jì)算機(jī)放置的風(fēng)扇跨越所述多個(gè)計(jì)算機(jī)抽取空氣。在特定方面，所述方法還包括控制鄰近計(jì)算機(jī)放置的風(fēng)扇以維持來自計(jì)算機(jī)的 設(shè)定出口空氣溫度。另外，在特定方面，地板下熱空氣通風(fēng)室至少是地板上冷空氣通風(fēng) 室的容量的百分之二十。在另一實(shí)現(xiàn)中，公開了一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心工作空 間，所述數(shù)據(jù)中心工作空間向大量多個(gè)計(jì)算機(jī)組件提供冷卻空氣；熱空氣通風(fēng)室，所述 熱空氣通風(fēng)室接收循環(huán)經(jīng)過計(jì)算機(jī)組件且變熱的空氣；以及數(shù)據(jù)中心地板，所述數(shù)據(jù)中 心地板至少部分地限定數(shù)據(jù)中心工作空間與熱空氣通風(fēng)室之間的屏障。所述系統(tǒng)還可以 包括熱空氣通風(fēng)室中的多個(gè)空氣循環(huán)風(fēng)扇以及與位于熱空氣通風(fēng)室的邊緣的空氣循環(huán)風(fēng) 扇相關(guān)聯(lián)的多個(gè)冷卻卷管。空氣循環(huán)風(fēng)扇可以被配置為抽出熱空氣通風(fēng)室的空氣并且在 通過冷卻卷管冷卻空氣之后提供給工作空間。另外，數(shù)據(jù)中心工作空間可以包括在包含 計(jì)算機(jī)組件的一個(gè)或多個(gè)模塊化計(jì)算框架中，以及熱空氣通風(fēng)室包括在被配置為加入到 所述一個(gè)或多個(gè)第一模塊化框架的一個(gè)或多個(gè)模塊化機(jī)械框架中。此外，所述系統(tǒng)可以 包括在第二模塊化工作空間框架頂部上堆疊的第一模塊化工作空間框架，所述第二模塊 化工作空間框架堆疊在機(jī)械框架頂部上。在附圖和下面的描述中，闡述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。根據(jù)說明書和附圖 以及權(quán)利要求，其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。


圖Ia示出數(shù)據(jù)中心空氣循環(huán)布局的平面圖。圖Ib示出圖Ia中的數(shù)據(jù)中心的前視截面圖。圖Ic示出圖Ia中的特定風(fēng)扇-卷管單元的側(cè)視截面圖。圖Id示出圖Ia的數(shù)據(jù)中心的管道布局的平面圖。
圖Ie示出圖Id的數(shù)據(jù)中心的前視截面圖。圖2a示出具有聚集的風(fēng)扇-卷管單元的數(shù)據(jù)中心的平面圖。圖2b示出圖2a的數(shù)據(jù)中心的截面圖。
圖3a示出具有多種空氣循環(huán)和冷卻子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的平面圖。圖3b示出圖3a的數(shù)據(jù)中心的截面圖。圖3c示出圖3b的特定單元的截面圖。圖4a示出模塊化、堆疊的數(shù)據(jù)中心的等 距視圖。圖4b示出圖4a的數(shù)據(jù)中心的端截面圖。圖4c示出圖4a的數(shù)據(jù)中心的提升連接器的詳細(xì)視圖。圖4d示出圖4a的數(shù)據(jù)中心的局部平面圖。圖5是多級(jí)固定數(shù)據(jù)中心的截面圖。圖6是使用共享高壓熱空氣通風(fēng)室的數(shù)據(jù)中心的平面圖。圖7是具有地板下空氣循環(huán)和冷卻單元的數(shù)據(jù)中心的截面圖。各個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部件。
具體實(shí)施例方式圖Ia示出數(shù)據(jù)中心100空氣循環(huán)布局的平面圖，而圖Ib示出圖Ia中的數(shù)據(jù)中 心100的前視截面圖。通常，在此示出的系統(tǒng)提供多個(gè)風(fēng)扇-卷管單元組合，可以位 于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心100的地板下。在此示例中將數(shù)據(jù)中心100示出為類似于倉庫的設(shè)施 或者不昂貴且快速建成的其他設(shè)施中單層數(shù)據(jù)中心。所述設(shè)施可以被建設(shè)成板塊疊層 (slab-on-grade)設(shè)施，或者可以被設(shè)置為兩層設(shè)施，其中，板塊上組件包括計(jì)算機(jī)，板 塊下(地板下)組件包括各種冷卻和其他機(jī)械設(shè)備，諸如管道。其中，設(shè)施是板塊疊層， 管道和機(jī)械設(shè)備可以位于標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)地板之下。用于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)備(未示出)又可以 位于計(jì)算機(jī)之上或之下，而用于機(jī)械設(shè)備的電子設(shè)備可以位于地板之下。在支持多個(gè)計(jì)算機(jī)的機(jī)架的平行行中布置數(shù)據(jù)中心100中的計(jì)算機(jī)，如在此示 例中通過圖Ia的平面圖中的虛線所示。計(jì)算機(jī)可以是從機(jī)架滑進(jìn)和滑出的水平托板上的 計(jì)算機(jī)母板的形式，就像自助餐廳的托板或面包房的托板。還可以使用安裝計(jì)算機(jī)的其 他機(jī)構(gòu)，諸如通過垂直布置計(jì)算機(jī)以及在計(jì)算機(jī)的背板提供用于計(jì)算機(jī)聯(lián)接的機(jī)構(gòu)。每 個(gè)機(jī)架可以包括多個(gè)計(jì)算機(jī)的垂直部分，諸如通過在一個(gè)機(jī)架中包括三個(gè)部分。機(jī)架本 身可以安裝在輪或用于將其移動(dòng)到其他機(jī)架位置的其他機(jī)構(gòu)。在此示例中，以背對(duì)背的布置成對(duì)示出行中的機(jī)架。具體地，主機(jī)架行106包 括兩個(gè)平行行的機(jī)架106a，通過熱空氣通風(fēng)室106b將它們的后邊緣稍微分開。在操作 中，將空氣從工作空間104抽取到機(jī)架106a的前面，穿過機(jī)架中的計(jì)算機(jī)，其中，通過 計(jì)算機(jī)設(shè)備使其變熱，并且可以將空氣從機(jī)架的后面直接輸出到通風(fēng)室106b?？梢栽诿?個(gè)這種通風(fēng)室106b的底部處的數(shù)據(jù)中心的地板中設(shè)置開口 105，從而可以將熱空氣從通 風(fēng)室106b向下抽取到地板下空間108。地板下空間108本身還可以用作熱空氣通風(fēng)室， 并且尺寸可以相對(duì)較大。例如，在使用活動(dòng)地板的情況下，地板下空間108高度大約為2 英尺或4英尺或者更高。在使用地板下空間或類似空間的情況下，地板下空間108高度 可以大約為8英尺至10英尺或者更高。如所示，可以用多個(gè)風(fēng)扇-卷管單元(諸如單元107)填充地板下空間108。這 種風(fēng)扇-卷管單元可以采用各種形式，并且不需要是在貿(mào)易中通常被稱為風(fēng)扇-卷管單元 的單包裝單元，并且也不需要具有風(fēng)扇與卷管的特定比。例如，多個(gè)風(fēng)扇可以服務(wù)包括單個(gè)卷管或不同數(shù)量或多個(gè)卷管的單個(gè)區(qū)域。風(fēng)扇和卷管的具體布置可以依賴于實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)的方式。在此示例 中，示出風(fēng)扇-卷管單元具有服務(wù)各個(gè)卷管的各個(gè)風(fēng)扇。具體地，例 如，在單元107中，示出風(fēng)扇100安裝到隔離基底，并且將空氣從地板下空間108抽出， 以驅(qū)動(dòng)空氣向上通過冷卻卷管114。卷管114安裝到地板結(jié)構(gòu)的底部且通過過渡件流體連 接到風(fēng)扇110。相對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)備，冷卻卷管114可以位于工作空間104的工作空間過 道。可以調(diào)整卷管114的大小以便接近工作空間過道的寬度且充分長，以便為空間提供 適合的冷卻等級(jí)。例如，冷卻卷管114可以大約3英尺寬且大約6英尺長。格柵115可以位于卷管114之上以保護(hù)卷管，且允許工作空間104中的用戶和設(shè) 備在卷管之上通過。格柵115可以是可移動(dòng)的，諸如通過將金屬格柵定位在其周圍具有 凸緣的孔，就像人孔蓋，從而格柵115可以被去除且卷管114可以被訪問用于維修或其他 目的。另外，可以鄰近格柵115和卷管114設(shè)置訪問面板(未示出)，諸如對(duì)將冷卻卷管 114連接到冷卻系統(tǒng)的閥門或其他管道提供便利的訪問。在其他布置中，單個(gè)風(fēng)扇可以流體連接到多個(gè)卷管。例如，可以從風(fēng)扇的頂 部設(shè)置管道系統(tǒng)，且管道系統(tǒng)可以向上向下擴(kuò)展數(shù)據(jù)中心的通道，從而單個(gè)風(fēng)扇可以服 務(wù)彼此間隔開的卷管。另外，單個(gè)風(fēng)扇可以服務(wù)相鄰行中的卷管，諸如，在風(fēng)扇可以位 于計(jì)算機(jī)行之下且處于相鄰工作空間行之間的情況下。例如，通過風(fēng)扇-卷管單元116 示出這種布置。單個(gè)單元給相鄰行供能的這種布置可以在冷卻系統(tǒng)中導(dǎo)致有益的分集 (diversity)。例如，如果風(fēng)扇-卷管單元116發(fā)生故障，則這個(gè)問題將僅導(dǎo)致對(duì)每個(gè)過道 中的一個(gè)卷管失去服務(wù)，而不是對(duì)每個(gè)過道中的多個(gè)卷管失去服務(wù)。其結(jié)果是，問題可 能擴(kuò)展到整個(gè)數(shù)據(jù)中心，并且相同工作空間行中的其他卷管冷卻的空氣可以與故障的風(fēng) 扇_卷管單元附近具有相對(duì)熱的空氣的上一行和下一行混合。還可以采用風(fēng)扇與卷管的其他布置。例如，多個(gè)風(fēng)扇可以服務(wù)單個(gè)卷管，以便 在一個(gè)風(fēng)扇停止服務(wù)的情況下提供冗余。同樣地，多個(gè)風(fēng)扇可以服務(wù)多個(gè)卷管。這種布 置可以在通風(fēng)設(shè)備和冷卻系統(tǒng)中提供更大的冗余和分集。這種系統(tǒng)中的諸如風(fēng)扇110的風(fēng)扇中每個(gè)可以與諸如馬達(dá)112的驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的特 定馬達(dá)相關(guān)聯(lián)。在此處示出的特定情況下，諸如在數(shù)據(jù)中心100左側(cè)開始的第二個(gè)過道 中，單個(gè)馬達(dá)可以用于驅(qū)動(dòng)多于一個(gè)風(fēng)扇。這種布置可以允許系統(tǒng)更加節(jié)能地操作，并 且允許為較大的馬達(dá)調(diào)整尺寸，所述較大的馬達(dá)去除每單位空氣將使用較少電量。另 夕卜，使用多個(gè)風(fēng)扇的馬達(dá)可以降低系統(tǒng)中需要的維護(hù)和修理量，并且降低系統(tǒng)的安裝成 本和啟動(dòng)時(shí)間。還可以對(duì)目前為止描述的數(shù)據(jù)中心設(shè)備提供輔助服務(wù)。例如，在圖IA中，可以 設(shè)置數(shù)據(jù)中心辦公室102，其中，數(shù)據(jù)中心設(shè)備的操作者可以跟蹤計(jì)算機(jī)終端或類似機(jī)構(gòu) 上的操作。例如，可以向操作者示出系統(tǒng)中的溫度和系統(tǒng)中的空氣流速，以確定數(shù)據(jù)中 心100中的設(shè)備是否被充分冷卻。另外，當(dāng)設(shè)備故障或者溫度超過特定等級(jí)時(shí)，可以向 操作者提供報(bào)警，從而操作者可以快速診斷并改正任何問題。另外，盡管沒有示出，可以向數(shù)據(jù)中心100提供其他輔助系統(tǒng)，諸如補(bǔ)充空氣 系統(tǒng)和用于給各個(gè)設(shè)備供能的電子系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^公知技術(shù)提供補(bǔ)充空氣，諸如通過外 部空氣引入口，空氣被過濾且可以被潛在地冷卻和進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)。在一個(gè)示例中，可以通過具有使用壓縮器的冷卻單元、冷卻機(jī)或類似供能的冷卻系統(tǒng)的辦公室102來提供補(bǔ) 充空氣。這樣，可以使用冷卻塔水對(duì)數(shù)據(jù)中心的主工作工件104進(jìn)行自由冷卻，并且數(shù) 據(jù)中心的主工作工件104可以保持在高溫，而可以使用更能源密集型的冷卻設(shè)備將辦公 室102保持在較低溫度。然而，整個(gè)能源消耗仍可以急劇下降，原因在于辦公室102與 數(shù)據(jù)中心100的其他區(qū)域相比具有低得多的熱負(fù)荷，其中，可以放置高密度和高熱產(chǎn)生 計(jì)算設(shè)備。作為僅對(duì)要求人舒適度的特定區(qū)域使用較高操作成本的設(shè)備的結(jié)果，數(shù)據(jù)中 心100可以以大幅降低的成本來操作。圖Ic示出圖Ia的特定風(fēng)扇-卷管單元的側(cè)視截面圖。該視圖更好地示出需要 在卷管的長尺度方向?qū)L(fēng)扇出風(fēng)口連接到卷管114的管道系統(tǒng)過渡。另外，該視圖還示 出數(shù)據(jù)中心的一行機(jī)架106中的多個(gè)機(jī)架106a。在此示例中，機(jī)架的每個(gè)垂直部分大約 19英寸寬，而卷管大約是三部分機(jī)架的寬度，或者大約60英寸寬。在此，風(fēng)扇-卷管單 元108包括隔離基底上的風(fēng)扇110，隔離基底具有通過帶連接到風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)112，并 且金屬片過渡區(qū)從風(fēng)扇110向上延伸以連接到卷管114。在正常操作中，如附圖的箭頭所 示，空氣將被抽取到風(fēng)扇110的一側(cè)或兩側(cè)，通過卷管向上驅(qū)動(dòng)且進(jìn)入通過上面站了工 作人員的工作空間。附圖還示出冷卻管道119。這種管道119可以沿地板之下的路徑或其他位置被路 由，以便接近系統(tǒng)中的各種冷卻卷管?？梢园◤椥怨艿啦糠值墓艿榔瘘c(diǎn)(takeoff)可以 設(shè)置在主管道(main pipe rans)與冷卻卷管(諸如卷管114)之間。可以布置由供給管道 和回流管道組成的冷卻管道119以便引導(dǎo)回到一個(gè)或多個(gè)總管(header pipe)?？偣艿拇?小可以隨著它們接近一個(gè)或多個(gè)冷卻機(jī)而增加。圖Id示出圖Ia的數(shù)據(jù)中心的管道布局的平面圖，而圖Ie示出圖Id的數(shù)據(jù)中心 的前視截面圖。管道系統(tǒng)通常包括冷卻水供給集管(header) 130和冷卻水回流集管132。 通常，將水從外部源(諸如連接到冷卻塔的蒸發(fā)冷卻環(huán))泵到系統(tǒng)中以達(dá)到供給集管 130 (或通過熱交換器連接到蒸發(fā)環(huán)路的環(huán)路)。然后，在階梯布置或其他布置中，水可 以壓下一系列供給管道，諸如供給管道134。這種冷卻供給水可以接著被提供給起點(diǎn)，所 述起點(diǎn)可以彈性或其他方式連接到各個(gè)卷管，諸如起點(diǎn)138連接到冷卻卷管114。在通過 卷管114循環(huán)之后，此時(shí)已經(jīng)通過經(jīng)過了卷管114的空氣變熱的冷卻水可以通過起點(diǎn)140 從卷管出來且到達(dá)回流管道136。然后，水通往回流集管132，并且排出系統(tǒng)(諸如蒸發(fā) 冷卻系統(tǒng))，并且在被冷卻后再次循環(huán)回來。
如技術(shù)人員所理解，還可以在這種系統(tǒng)中提供沒有示出的各種輔助組件。例 如，可以在每個(gè)管道起點(diǎn)設(shè)置切斷閥，并且對(duì)于每個(gè)卷管，允許卷管被去除并允許系統(tǒng) 的其他部分被去除用于維護(hù)。另外，集管切斷閥可以允許系統(tǒng)的連續(xù)調(diào)試，其中，最初 可以安裝主集管，然后可以安裝計(jì)算設(shè)備，連接到計(jì)算設(shè)備且聯(lián)機(jī)，而系統(tǒng)的其他部分 還沒有安裝。另外，系統(tǒng)可以包括其他組件，諸如平衡閥，可以用于確保充分的水流到 系統(tǒng)的所有部分，包括將面對(duì)額外摩擦和來自流的限制的系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離部分，并且如果 沒有適當(dāng)?shù)仄胶庀到y(tǒng)，則會(huì)因此缺乏冷卻水。如技術(shù)人員所理解，還可以根據(jù)需要提供 泵、過濾器和其他類似組件。圖Id所示的特定管道布置可以對(duì)于在數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中提供分集操作是有益 的。具體地，系統(tǒng)的供給管道與管道之上系統(tǒng)中的服務(wù)器行成一定角度地運(yùn)行。其結(jié)果是，每個(gè)供給管道和回流管道可以服務(wù)系統(tǒng)中不同行機(jī)架中的且在系統(tǒng)中彼此間隔開的 冷卻卷管。因此，如果一行管道必須停止服務(wù)，則系統(tǒng)中通過多行的計(jì)算機(jī)而間隔的卷 管將感到這種影響。例如，如果管道134、136停止服務(wù)，則計(jì)算機(jī)行中間隔開三行的 兩個(gè)卷管將需要被拆除。那些卷管服務(wù)的空氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)地間隔開，并且來自相同行的其他卷 管的冷卻空氣能夠容易地服務(wù)“下”卷管前的計(jì)算機(jī)。相反，如果管道已經(jīng)沿著行運(yùn)行 并且每個(gè)管道僅服務(wù)單個(gè)行，則特定行的所有卷管需要停止服務(wù)，并且可以導(dǎo)致局部熱 的熱點(diǎn)，或者面對(duì)該行的計(jì)算機(jī)可能需要離線。通過使每組管道服務(wù)不同行機(jī)架的卷管 (例如，通過在管道的兩個(gè)方向具有管道的短起點(diǎn)和長起點(diǎn))，可以使用與機(jī)架行平行地 運(yùn)行的管道來獲得類似的分集(diversity)效果。在此示出在這些附圖中示出的數(shù)據(jù)中心100的具體大小和為數(shù)據(jù)中心提供的冷 卻單元和風(fēng)扇單元的數(shù)量僅是說明性的。通常，數(shù)據(jù)中心需要更多散布普遍較大區(qū)域的 這種冷卻卷管。如技術(shù)人員所理解，可以根據(jù)中心中的具體加熱負(fù)荷以及設(shè)備的能力來 改變適用于整個(gè)數(shù)據(jù)中心上的設(shè)備的單元和其他件的具體數(shù)量以及單元的樣式。圖2a示出具有聚集的風(fēng)扇-卷管單元的數(shù)據(jù)中心的平面圖，而圖2b示出圖2a 的數(shù)據(jù)中心的截面圖。通常，這些附圖示出特定類型的風(fēng)扇-卷管布置。在此示例中， 相對(duì)于風(fēng)扇的相應(yīng)冷卻卷管來確定風(fēng)扇的方向，從而風(fēng)扇聚集(cluster)在一個(gè)區(qū)域中， 并且可以更容易地向這個(gè)集群提供電力服務(wù)、一般維護(hù)和其他維修服務(wù)。通過服務(wù)卷管 204的風(fēng)扇202示出一個(gè)這種集群。在示例中，示出對(duì) 準(zhǔn)的各個(gè)卷管204，諸如與上述數(shù) 據(jù)中心中的工作空間過道對(duì)準(zhǔn)。如從圖2b的截面看出，在此示例中，卷管204不像先前 的示例中那樣位置與上述空間的地板平齊或者與上述空間的地板幾乎平齊，而是與內(nèi)部 卷管通風(fēng)室212成一定角度?？梢酝ㄟ^架設(shè)從地板下空間的地板延伸到地板下空間的天 花板的金屬片的矩形盒來建立卷管通風(fēng)室212，其可以位于數(shù)據(jù)中心200的工作空間的地 板或者在數(shù)據(jù)中心200的工作空間的地板附近。卷管204可以在通風(fēng)室212內(nèi)成一定角 度，以便允許表面積較大的卷管服務(wù)用于冷卻的區(qū)域。具體地，如果卷管204與上述地 板平齊，則它們的寬度將被限制到上述數(shù)據(jù)中心的工作空間的過道的寬度。通過在垂直 尺度調(diào)整卷管204的角度，可以使用較寬的卷管。另外，如果可以將卷管204放置到更 接近地板下空間的地板，則在地板下空間可以更加容易訪問卷管204。通過卷管通風(fēng)室212中的卷管204的壓力差可以僅是需要克服通過卷管204的壓 力落差加上空氣向上移動(dòng)通過地板且到達(dá)上述工作空間中的計(jì)算機(jī)機(jī)架前面的輕微的附 加壓力落差。由于卷管204的位置使得通風(fēng)室212包括兩個(gè)區(qū)域。具體地，卷管204的上游 側(cè)的區(qū)域可以是熱空氣區(qū)域或熱空氣通風(fēng)室，而卷管的下游側(cè)的區(qū)域可以是冷空氣區(qū)域 或冷空氣通風(fēng)室，包括與上述工作空間流體連通的通風(fēng)室?？梢栽诰砉苤車峁┲T如墊 圈的適當(dāng)封閉或其他機(jī)構(gòu)，以防止從熱空氣側(cè)到冷空氣側(cè)的空氣泄漏。如所示，諸如風(fēng)扇202和馬達(dá)的機(jī)械設(shè)備在單個(gè)區(qū)域中聚集可以提供有效的電 力服務(wù)。例如，單個(gè)電力服務(wù)面板214可以設(shè)置在風(fēng)扇202的集群附近，且可以包括服 務(wù)風(fēng)扇202的必要設(shè)備。例如，根據(jù)操縱馬達(dá)和風(fēng)扇202所需要，面板214可以包括斷 路器、關(guān)閉機(jī)構(gòu)、其他隔離機(jī)構(gòu)、接地設(shè)備和馬達(dá)控制。其結(jié)果是，安裝者可以更加容 易提供這種設(shè)備，并且技術(shù)人員可以更加容易訪問設(shè)備以維修。服務(wù)面板的一個(gè)或多個(gè)部分，諸如關(guān)閉機(jī)構(gòu)，可以位于更加容易訪問的位置。圖3a示出具有多種空氣循環(huán)和冷卻子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的平面圖，而圖3b示出圖 3a的數(shù)據(jù)中心300的截面圖，以及圖3c示出圖3a的特定冷卻單元306的截面圖。這些 附圖通常示出數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中提供地板下熱空氣通風(fēng)室的風(fēng)扇-卷管單元的多種不 同布置。在此示出的示例再次涉及周圍布置平行行的背對(duì)背計(jì)算機(jī)單元的數(shù)據(jù)中心，計(jì) 算機(jī)單元將它們的熱空氣排到垂直通風(fēng)室，然后將空氣通過數(shù)據(jù)中心的地板釋放到地板 下空間。當(dāng)然，也可以采用其他布置。通過行304示出這種計(jì)算機(jī)布置。行304可以包括第一行計(jì)算機(jī)機(jī)架和第二行 計(jì)算機(jī)機(jī)架，它們通過機(jī)架之間相對(duì)窄的開放區(qū)域在后邊緣處間隔開。在定位計(jì)算機(jī)機(jī) 架的情況下，可以將空氣從數(shù)據(jù)中心300的工作空間302抽到機(jī)架中的計(jì)算機(jī)單元前面， 并從計(jì)算機(jī)單元的背面出去，然后向下到達(dá)地板下空間。在這種示例中，機(jī)架的行之間 的空間用作垂直熱空氣通風(fēng)室，而工作空間用作冷空氣通風(fēng)室。作為提供數(shù)據(jù)中心300中的空氣冷卻和循環(huán)的布置的第一示例，在行304中示出 成直線提供冷卻機(jī)架的冷卻單元306。特定冷卻單元306包括一個(gè)或多個(gè)冷卻卷管310， 并且可以具有位于一個(gè)或多個(gè)卷管310之上的軸向循環(huán)風(fēng)扇308。這種冷卻單元306可以 直接放置在數(shù)據(jù)中心的地板上，在位于卷管310之下的地板中切口之上。以這種方式， 風(fēng)扇308可以將熱空氣從地板下的區(qū)域向上抽并通過卷管31 0，然后將空氣排出行304的 兩側(cè)并進(jìn)入工作空間302，其中，空氣可以通過系統(tǒng)再次循環(huán)。單元306可以是數(shù)據(jù)中心中機(jī)架的特定配備部分的一部分，其中，可以用卷管 310和風(fēng)扇308來代替通常為機(jī)架中的計(jì)算機(jī)的組件。通過這種布置，在數(shù)據(jù)中心300的 操作者認(rèn)為需要附加冷卻的情況下，可以靈活定位冷卻單元306。在這種情況下，可以 去除行304的任何一側(cè)上的一對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)架，并且單元306可以放置在機(jī)架先前放置的位 置。還可以去除到地板下空間的訪問面板，以便增加空氣可以從位于計(jì)算機(jī)機(jī)架之間的 熱空氣通風(fēng)室下面的先前的窄區(qū)域開始流動(dòng)通過的區(qū)域，以包括將空氣充分提供給卷管 310的區(qū)域?？商孢x地，熱空氣通過進(jìn)入到機(jī)架下的地板下空間的開口可以過大，如開口 340 所示，用于空氣向下通過。開口 340的過大的部分通常可以通過支撐開口 340上的計(jì)算 機(jī)單元的托板或機(jī)架以及通過計(jì)算機(jī)機(jī)架的底部與地板之間的封閉機(jī)構(gòu)而被阻擋，從而 來自工作空間302的空氣不能與加熱的地板下空氣混合。對(duì)于諸如單元306的風(fēng)扇-卷 管單元，開口 340可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整大小，從而當(dāng)計(jì)算機(jī)機(jī)架被去除且用風(fēng)扇-卷管單元替 換時(shí)，開口可以與風(fēng)扇-卷管單元正常地操作。如從圖3c可以更加清晰地看出，單元306可以與其他計(jì)算機(jī)機(jī)架成一直線布 置，并且還可以在單元306之上的區(qū)域中設(shè)置計(jì)算機(jī)307。這種計(jì)算機(jī)可以位于需要將冷 空氣循環(huán)出單元306并且遠(yuǎn)離單元306的水平面之上，并且在定位數(shù)據(jù)中心300內(nèi)的計(jì)算 機(jī)時(shí)可以允許附加密度。通過冷卻單元314示出向數(shù)據(jù)中心300提供循環(huán)和冷卻的可替選方法。在此示 例中，封裝的商業(yè)風(fēng)扇-卷管單元位于地板下空間的地板上。封裝的單元可以包括以熟 悉的方式布置的冷卻卷管314a和風(fēng)扇314b。封裝的風(fēng)扇-卷管單元314可以是能夠從如 TRANE、CARRIER等公司獲得的多種類型商業(yè)可用的風(fēng)扇-卷管單元的任意一個(gè)。又可以在風(fēng)扇-卷管單元314的入口向地板下空間開放風(fēng)扇-卷管單元314，但是風(fēng)扇-卷 管單元314在其開口處可以包括過濾器(諸如在粗糙或預(yù)過濾器水平處操作的過濾器)， 并且可以用管道通往地板中的開口，以便將冷卻的空氣返回工作空間302。在完整實(shí)現(xiàn) 中，多個(gè)封裝的風(fēng)扇-卷管單元將散布地板下區(qū)域。以這種 方式，單元314可以方便地提供與本文檔的其他部分描述的機(jī)構(gòu)類似的 空氣循環(huán)和冷卻，但是在設(shè)施需要快速開機(jī)時(shí)間的情況下可以更加容易獲取和安裝單元 314。單元316示出可以用于將空氣從地板下空間提供給工作空間并冷卻空氣的另一 風(fēng)扇-卷管布置。在此，垂直定位冷卻卷管322作為計(jì)算機(jī)機(jī)架的替換的部分。例如， 可以將卷管322定位到框架的側(cè)面，卷管322被移動(dòng)并調(diào)整大小以滑動(dòng)到通常為計(jì)算機(jī)機(jī) 架保留的空間。這種布置可以允許卷管具有非常大的表面區(qū)域，并因此對(duì)氣流具有低阻 抗?？梢栽诿總€(gè)卷管之上設(shè)置保護(hù)面板，以防止卷管被工作空間302的人損壞。風(fēng)扇318從地板下空間抽取熱空氣，并且將空氣引導(dǎo)到卷管322之間創(chuàng)建的通風(fēng) 室320中。風(fēng)扇310產(chǎn)生的高壓可以迫使空氣通過卷管，在卷管中空氣被冷卻，并且額 外的空氣可以從地板下空間被抽入。在可選布置中，風(fēng)扇318可以位于地板水平面之上 的卷管322之間，并且可以與卷管322之間的空間交換空氣。在這種布置中，風(fēng)扇318 的空氣入口可以向下通往地板下空間，以便抽入熱空氣并維持通風(fēng)室320中的正壓。通過單元326示出與單元316相類似的布置。然而，在此布置中，僅在一行背 對(duì)背的服務(wù)器一側(cè)設(shè)置通風(fēng)設(shè)備。因此，單元326包括與單元316的風(fēng)扇318類似布置 的風(fēng)扇328，并且還包括在一行計(jì)算機(jī)機(jī)架正面處的冷卻卷管330。然而，單元326不將 空氣引導(dǎo)到計(jì)算機(jī)機(jī)架的另一側(cè)，而是充滿計(jì)算機(jī)機(jī)架。從計(jì)算機(jī)抽出空氣的熱空氣通 風(fēng)室332與卷管330后面的加壓通風(fēng)室之間的隔板防止這種空氣混合且允許兩區(qū)的適當(dāng)加 壓。再次，風(fēng)扇328可以放置在卷管330后面空間中的地板之上，并且在此示例中，風(fēng) 扇328可以包括一組軸向流風(fēng)扇，類似于在單元306中，可以倚著地板設(shè)置。圖3c還示出用于諸如單元306的單元的示例管道連接。如所示，冷卻水管道340 在地板水平面之下操作，具有向上運(yùn)行到冷卻卷管的起點(diǎn)或水龍頭。在特定實(shí)現(xiàn)中，一 個(gè)或多個(gè)小泵可以位于冷卻卷管附近，以對(duì)通過卷管冷卻水的循環(huán)提供輔助或更好的控 制。另外，盡管沒有示出，可以設(shè)置切斷閥，以在不干擾系統(tǒng)的操作的情況下容易地連 接和斷開卷管，并且還可以設(shè)置控制閥以控制提供給卷管的冷卻水量。可以在任何切斷 閥附近的地板中設(shè)置訪問面板，從而人可以在不需要進(jìn)入地板下空間的情況下容易地接 觸到閥。在地板下空間與地板上空間之間存在壓力差的情況下，可以在訪問面板周圍和 沿地板水平面的其他點(diǎn)提供封閉材料。在一個(gè)示例中，還可以在數(shù)據(jù)中心的工作空間中設(shè)置溫度傳感器，并且可以對(duì) 各種冷卻卷管進(jìn)行節(jié)流或增壓以維持工作空間的溫度設(shè)定點(diǎn)?？梢砸来慰刂骑L(fēng)扇的速度 以維持系統(tǒng)中的特定壓力差。例如，可以控制提供有計(jì)算機(jī)單元的風(fēng)扇，以提供通過板 的特定溫度上升或者在工作空間與板的排氣部分之間維持特定壓力。然后，可以控制服 務(wù)地板下空間的風(fēng)扇，以維持計(jì)算機(jī)背板與工作空間之間的設(shè)定壓力差(即，克服熱空 氣通風(fēng)室、冷卻卷管和諸如過濾器等的任何其他設(shè)備的壓力落差)。圖4a示出模塊化、堆疊的數(shù)據(jù)中心400的等距分解視圖，以及圖4b示出相同數(shù)據(jù)中心400的端截面圖。通常，數(shù)據(jù)中心400已經(jīng)展示了討論的許多特征，但是按照可 以在工廠建設(shè)、運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)并迅速在現(xiàn)場(chǎng)豎立的形式。在此示例中，數(shù)據(jù)中心400包括三 個(gè)模塊機(jī)械基底模塊404和兩個(gè)計(jì)算模塊402。還可以使用更高級(jí)別的模塊。計(jì)算模 塊402可以采取支持由中央過道間隔開的兩行計(jì)算機(jī)機(jī)架的盒形梁框架的形式。每個(gè)計(jì)算模塊402可以接近標(biāo)準(zhǔn)航運(yùn)集裝箱的大小，從而它們可以容易地裝入 商業(yè)拖拉機(jī)掛車的掛車上(或者實(shí)際上可以用作掛車的結(jié)果，如使用航運(yùn)集裝箱)。以這 種方式，模塊402可以容易運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，并且還可以用帆布或其他材料覆蓋，從而在運(yùn)輸 過程中其中的設(shè)備可以被遮蔽。通常，可以用標(biāo)準(zhǔn)焊接鋼盒形梁或滾壓或形成的通道來形成計(jì)算模塊402的框 架。支撐件(為了清晰，未示出)可以根據(jù)需要沿模塊402的端或側(cè)放置用于結(jié)構(gòu)支 撐。在此示例中，示出模塊402、404具有匹配的尺寸，從而它們可以按照模塊化的方式 堆疊在彼此頂部，包括通過在水平尺度形成模塊的矩形網(wǎng)格且在垂直尺度堆疊模塊，就 像LEGO塊的堆疊一樣。為了將類推進(jìn)一步擴(kuò)展到LEGO塊，且為了在彼此的頂部提供 模塊的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)和封閉，可以沿模塊的上部分(例如，沿周邊)提供圓柱形擴(kuò)展，并且沿 其他模塊的下部分應(yīng)用匹配的圓柱形插入物(見圖4c)?？梢杂萌魏芜m當(dāng)?shù)牟牧献龀蓴U(kuò)展 和插入物，并且可以使用特定的強(qiáng)硬的塑料，從而隨著模塊在彼此頂部上滑動(dòng)可以經(jīng)歷 一些“給”。另外，特定塑料可以被顏色編碼(例如，藍(lán)色、紅色或黃色)，從而本領(lǐng) 域的裝配工可以更加容易與被設(shè)計(jì)為結(jié)合在一起的模塊匹配。可替選地，可以使用標(biāo)準(zhǔn) 集裝箱角件，并且可以提供鏟車叉槽用于機(jī)動(dòng)(未示出)。模塊402還可以在輸送到現(xiàn)場(chǎng)之前部分或全部被覆層(skinned)。例如，如果 當(dāng)安裝模 塊時(shí)模塊想要成為堆疊中的頂模塊，則可以在裝運(yùn)之前對(duì)其施加一個(gè)頂部-可 以對(duì)端模塊的壁使用類似的方法。其他內(nèi)部區(qū)域可以保留不被覆層并且對(duì)鄰接的模塊開 放。因此，在安裝模塊之后，模塊可以對(duì)模塊網(wǎng)格內(nèi)移動(dòng)的人和空氣開放，這與在安裝 時(shí)關(guān)閉每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)不同。另外，盡管兩個(gè)計(jì)算模塊402示出從模塊402的一端一直 到另一端運(yùn)行的計(jì)算機(jī)，但是計(jì)算機(jī)機(jī)架可以以不達(dá)到模塊的一端的形式被停止，以便 允許工作人員沿一端從一個(gè)模塊移動(dòng)到下一模塊。因此，全面安裝可以包括兩個(gè)方向上的一打或更多模塊的網(wǎng)格。在縱向方向， 可以在行之間建立長的計(jì)算機(jī)行和長的過道。在橫向方向，可以設(shè)置多行計(jì)算機(jī)和多個(gè) 工作空間過道。然后，數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部空間可以相對(duì)例如圖Ia所示的布局區(qū)別開。模塊402、404可以安裝在室外或室內(nèi)。對(duì)于室外安裝，可以在現(xiàn)場(chǎng)或者在場(chǎng)外 對(duì)模塊402、404覆層，并且可以封閉模塊402、404以維持適當(dāng)?shù)膲毫Σ⑶冶３指鱾€(gè)部件 露出?？梢韵蚰K402、404提供各種公共設(shè)施，包括空氣、水和電。另外，可以鄰近 模塊402、404設(shè)置公共設(shè)施工廠，諸如以冷卻塔和擁有泵、熱交換器和其他機(jī)械和電子 設(shè)備的模塊的形式。這種設(shè)備可以位于與模塊402、404形式類似的模塊中。這些將被 稱為服務(wù)模塊。例如，泵和熱交換器可以位于鄰近模塊402安裝的模塊中(如在高溫天 氣時(shí)預(yù)計(jì)是必要的冷卻機(jī))，管道集管可以安裝到位于鄰近模塊402安裝的模塊中。然 后，在管道集管模塊連接到通過模塊104操作的管道，且冷卻塔安裝在其他服務(wù)模塊的 頂部之上的情況下，可以將所有模塊連接在一起。在圖4b中最好地看出模塊402、404中的特定組件以及它們的布置。(為了清晰，已經(jīng)從圖4a去除了特定細(xì)節(jié)，包括模塊404中的設(shè)備。)示出這樣的計(jì)算機(jī)機(jī)架406 行，并且它們的前邊緣形成工作人員可以通過的中央走廊，以及它們的后邊緣在模塊402 的周邊形成垂直熱空氣通風(fēng)室410。在操作中，空氣可以從過道412抽出，跨越這些計(jì)算 機(jī)，并且進(jìn)入垂直熱空氣通風(fēng)室410。頂部計(jì)算模塊402的地板和底部計(jì)算模塊402的頂 板可以被打孔、保持開放或者是其他流體連通方式，從而熱空氣可以一直向下流到計(jì)算 模塊402的外壁并進(jìn)入機(jī)械模塊404。如此示例所示，下部模塊中的機(jī)架406可以比上 部模塊402中的機(jī)架406的位置更加向內(nèi)，原因在于，下部模塊402的熱空氣通風(fēng)室410 需要承載兩個(gè)模塊中計(jì)算機(jī)排出的空氣。通過在下部模塊中建立附加區(qū)域，下部模塊的 過道比上部模塊中的過道稍微窄一點(diǎn)，但是熱空氣通風(fēng)室中空氣的速度可以保持相當(dāng)平 穩(wěn)，并且壓力落差可以被最小化。另外，示出可選循環(huán)輔助風(fēng)扇416，以向從上部模塊 402下來的熱空氣提供附加動(dòng)力。控制系統(tǒng)可以與風(fēng)扇416結(jié)合使用以正確管理氣流。 在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以將這樣的風(fēng)扇行沿模塊402的長度放置。當(dāng)熱空氣向下循環(huán)到機(jī)械模塊404時(shí)，在每一側(cè)被一行風(fēng)扇422吸納。盡管可 以容易地使用其他形式的風(fēng)扇，但是在此示例中，風(fēng)扇422是離心風(fēng)扇。一對(duì)擋板426 將地板下空間分割成風(fēng)扇422周圍的低壓區(qū)和風(fēng)扇出口點(diǎn)前面的高壓區(qū)。冷卻卷管424 位于較高壓區(qū)的另一側(cè)，從而空氣通過卷管424，被冷卻，然后向上移動(dòng)到下部計(jì)算模塊 402的過道412中。模塊402的地板可以被打孔或打眼，以便允許冷卻的空氣更加自由地 向上通過。可以在中央過道412中提供各種布置，以輔助數(shù)據(jù)中心的操作。首先，可以在 上部計(jì)算模塊402和下部計(jì)算模塊402相遇的情況下，可以提供循環(huán)輔助風(fēng)扇414，以便 幫助更冷的空氣從卷管424到達(dá)上部模塊，并且防止空氣短路通過下部計(jì)算模塊402的底 部附近的計(jì)算機(jī)。另外，卷管424上的虛線示出去除卷管用于維修或替換的區(qū)域。具體地，如 果卷管424失效或者需要維修，則在技術(shù)人員可以容易地向上拉卷管的情況下，諸如通 過提升卷管424上的環(huán)或柄，可以提供卷管之上的區(qū)域。另外，可以調(diào)整訪問面板的大 小，從而可以通過工作空間去除風(fēng)扇422，諸如通過在軌道上向前滑動(dòng)風(fēng)扇，然后在去除 干擾卷管并斷開風(fēng)扇電子設(shè)備之后將風(fēng)扇從單元404提升。在可替選的布置中，并且因 為風(fēng)扇通常比卷管需要更多的維修，所以風(fēng)扇422可以位于卷管424之間且在中央過道 412之下。在這種情況下，風(fēng)扇422可以抽取通過卷管的空氣(可以把熱空氣通風(fēng)室和低 壓冷空氣通風(fēng)室之間封鎖起來，所述熱空氣通風(fēng)室位于卷管與單元404外壁之間，所述 低壓冷空氣通風(fēng)室位于卷管之間)。圖4c示出圖4a的數(shù)據(jù)中心的提升連接器的詳細(xì)視圖。所述連接器包括鉤環(huán) 434，鉤環(huán)434可以安裝在單元的每個(gè)角且被定位，以便由起重器鉤住用于將單元提升到 位。然后，在放置單元之后可以通過松開來去除環(huán)434，從而，例如，可以將附加單元放 置在第一單元的頂部。另外，在此附圖中，沿單元框架的周圍示出單元之間的圓柱形類 似LEGO的連接器。還可以將吊鉤凹入到模塊的結(jié)果中，以便不需要在安裝之后去除。 如上所述，還可以使用類似于在標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合運(yùn)輸?shù)暮竭\(yùn)集裝箱使用的角件。
圖4d示出圖4a的數(shù)據(jù)中心的局部平面圖。具體地，該視圖示出可以在計(jì)算數(shù) 據(jù)中心402的地板中設(shè)置的具體詳細(xì)結(jié)構(gòu)。沿單元的外邊緣是對(duì)單元之下的空間開放的熱空氣通風(fēng)室410，從而熱空氣可以自由地向下運(yùn)動(dòng)到地板下空間。即使特定單元是堆疊 中的底部單元且因此需要通過多個(gè)單元的空氣，也可以調(diào)整通風(fēng)室410的大小以通過足 夠的空氣。單元中的特定機(jī)架可以被定位并且沿著軌道432向后或向前滑動(dòng)。具體地，在 下部單元中，機(jī)架可以向前滑動(dòng)以便露出所有通風(fēng)室410，并且在上部單元中，機(jī)架可以 向后滑動(dòng)以阻擋部分通風(fēng)室410，但是又使單元的中央過道更寬。軌道432可以采用各種 形式，諸如機(jī)架底部的輪子可以沿其滾動(dòng)的地板中的上升肋。(當(dāng)機(jī)架到位且可以在機(jī)架 的頂部和底部固定機(jī)架以放置其傾斜，特別是在地震、運(yùn)輸?shù)绕陂g時(shí)，可以鎖定輪子。) 軌道432還可以是單元地板中的凹痕，機(jī)架底部上的輪子或其他結(jié)構(gòu)可以被放置在該凹 痕中并且可以向前或向后滑動(dòng)。訪問面板430可以提供到計(jì)算單元地板之下的閥門和卷管的快速訪問。例如， 可以松開或去除位于面板430的每一端或角處的接頭或螺釘，可以向上提升訪問面板 430，并且一旦斷開，那么可以從地板下空間升起下面的卷管。地板格柵420可以同樣允許到地板下空間的訪問，更具體地，可以允許冷空氣 從地板下空間向上流動(dòng)進(jìn)入單元的過道中。在風(fēng)扇位于格柵420之下的情況下，格柵可 以被拿出以提供訪問用于維修和替換風(fēng)扇、風(fēng)扇馬達(dá)或其他設(shè)備。圖5是多級(jí)固定數(shù)據(jù)中心500的截面圖。通常，除了為雙層之外，這個(gè)數(shù)據(jù)中心 500在布置上 與上面描述和示出的其他數(shù)據(jù)中心類似，以便在相同的范圍容納更多的計(jì)算 能力。在此示例中，數(shù)據(jù)中心500布置得就像圖書館的“堆疊”中的架子，其中，機(jī)架 從層到層向上連續(xù)通過。如在先前的附圖中，行可以包括位于熱空氣通風(fēng)室512每一側(cè) 的一對(duì)機(jī)架510。中心500的計(jì)算區(qū)域包括上層502和下層504，并且還設(shè)置地板下區(qū)域 506用于接收通過機(jī)架中的計(jì)算機(jī)變熱的空氣。為了清晰，已經(jīng)省略了循環(huán)和冷卻空氣的 機(jī)械設(shè)備，但是可以采取各種形式和布置，包括上述那些。通過走道508提供對(duì)上層機(jī)架的訪問。走道可以是計(jì)算機(jī)機(jī)架的相鄰行之間提 供和支撐的高架步道(elevatedwalk)。可以垂直定位走道，以便允許該設(shè)施中的工作人員 方便地訪問該設(shè)備的所有層的計(jì)算機(jī)。圖6示出使用共享高壓熱空氣通風(fēng)室的數(shù)據(jù)中心的平面圖。在此示例中，在地 板下空間構(gòu)建多個(gè)通風(fēng)室，諸如通過從地板下空間的地板到地板下空間的頂部建立墻壁 并且將通風(fēng)室的邊緣封閉。一個(gè)示例通風(fēng)室是通風(fēng)室608，其室內(nèi)空間可以位于多個(gè)冷 卻卷管下面，諸如位于數(shù)據(jù)中心的地板或數(shù)據(jù)中心的地板附近。按照與上述其他系統(tǒng)類 似的方式，可以向上引導(dǎo)進(jìn)入通風(fēng)室608中的壓縮空氣通過卷管610并進(jìn)入上面的工作空 間。組件可以被定位在上述空間中的計(jì)算機(jī)機(jī)架602的行正下方。通過諸如風(fēng)扇606的各種風(fēng)扇將空氣驅(qū)動(dòng)到通風(fēng)室608。風(fēng)扇606從地板下通 風(fēng)室的主區(qū)域抽取熱空氣，并且在壓力下將其傳送到通風(fēng)室608。在此示例中，風(fēng)扇606 是服務(wù)三個(gè)不同通風(fēng)室的組604中的四個(gè)風(fēng)扇之一。按照與上述其他系統(tǒng)類似的方式， 這種重復(fù)允許系統(tǒng)中的附加分集。具體地，如果組中的一個(gè)風(fēng)扇故障或者不提供服務(wù)， 則剩余風(fēng)扇可以保持通風(fēng)室加壓，以使得空氣繼續(xù)通過冷卻卷管循環(huán)。另外，可以在四 個(gè)風(fēng)扇全部操作的級(jí)和風(fēng)扇中的僅僅三個(gè)風(fēng)扇操作的級(jí)，在風(fēng)扇曲線上選擇風(fēng)扇和調(diào)整 風(fēng)扇大小以更好操作。馬達(dá)控制中心614可以與控制系統(tǒng)交互，以便即使在一個(gè)風(fēng)扇故障時(shí)也能提供一致的空氣流，并且中心614的特定方向可以位于更容易訪問的位置，諸 如為了安全目的。 作為另一示例，沿?cái)?shù)據(jù)中心600的側(cè)壁示出單獨(dú)的通風(fēng)室616。通風(fēng)室616包括 其上表面處的單行卷管620，并且通過包括風(fēng)扇618的兩個(gè)風(fēng)扇對(duì)通風(fēng)室616加壓。再 次，可以通過在一個(gè)公共通風(fēng)室上具有多個(gè)風(fēng)扇和多個(gè)卷管來獲得系統(tǒng)的分集，從而如 果一件設(shè)備故障，則其他風(fēng)扇或卷管可以代替。圖7示出使用模塊化地板下風(fēng)扇-卷管單元710的系統(tǒng)的截面圖。可以按照與 圖Ia-圖Ib中所示類似的方式來布置此系統(tǒng)使用的組件。具體地，風(fēng)扇_卷管單元710 可以是用作接收來自地板上的計(jì)算機(jī)機(jī)架706的加熱的空氣的熱空氣通風(fēng)室的地板下空 間?？梢远ㄎ徊⒉贾蔑L(fēng)扇-卷管單元710，以使得將冷卻的空氣向上引導(dǎo)到數(shù)據(jù)中心700 的工作空間過道708中。 在此示例中，風(fēng)扇-卷管單元710的每一個(gè)可以包括位于其上表面的具有軸向風(fēng) 扇712的矩形框架以及所述框架內(nèi)的ν型的冷卻卷管714。風(fēng)扇可以從地板下空間716抽 出空氣通過卷管，并且可以作為冷卻的空氣排出到工作空間。每個(gè)單元具有方便場(chǎng)外構(gòu) 建、隨后的運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)安裝的長度。例如，每個(gè)單元710可以大約5-10英尺寬，并且 在其底部邊緣上可以設(shè)置有制動(dòng)器，從而很容易被叉車抬起，從卡車上搬上搬下并且移 動(dòng)到數(shù)據(jù)中的位置。每個(gè)這種單元可以是例如單個(gè)卷管下的單獨(dú)單元。在這種布置中， 需要覆蓋和封閉卷管的下游部分附近的單元的側(cè)，以防止冷卻的空氣重新進(jìn)入熱空氣通 風(fēng)室。可替選地，可以在上述工作空間過道下方按照平行運(yùn)行的行設(shè)置單元。然后， 單元的端可以彼此保持開放，從而冷空氣可以在卷管之上的行向上和向下流動(dòng)。在這種 布置中，如果一個(gè)單元中的風(fēng)扇停止，則通過該行的鄰近單元中的風(fēng)扇向外且向上抽出 進(jìn)入該單元的卷管的空氣。再次，這種布置可以在系統(tǒng)中提供附加分集，從而系統(tǒng)可以 更好地處理單獨(dú)的設(shè)備故障。對(duì)于上面描述的每種形式的單元，可以在適當(dāng)?shù)那闆r下使用自動(dòng)擋板，以防止 在單元不操作時(shí)空氣通過。還可以提供其他這類附件，以改善空氣循環(huán)以及提高空氣循 環(huán)效率。已經(jīng)描述了多個(gè)實(shí)施例。然而，在不脫離本文檔中公開的精神和范圍的情況 下，可以進(jìn)行各種修改。例如，可以將附加組件添加到上述示出，或者可以去除或重新 布置組件。還可以改變特定溫度值和其他這樣的值。此外，可以適當(dāng)?shù)刂匦虏贾?、添?或去除處理步驟。因此，其他實(shí)施例落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，包括地板結(jié)構(gòu)，所述地板結(jié)構(gòu)限定地板下熱空氣通風(fēng)室和地板上冷空氣通風(fēng)室； 多個(gè)地板上計(jì)算機(jī)組件，所述多個(gè)地板上計(jì)算機(jī)組件被布置成將熱空氣排出到所述 熱空氣通風(fēng)室；以及一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置，所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置從所述熱空氣通風(fēng)室抽 取空氣、冷卻所述空氣并向所述冷空氣通風(fēng)室提供所述空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括垂直通風(fēng)室，所述垂直通風(fēng)室通過所述地板結(jié)構(gòu)中限定的開口將所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組 件流體連接到所述熱空氣通風(fēng)室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置包括一個(gè)或多個(gè)封裝的風(fēng)扇-卷管單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，調(diào)整所述熱空氣通風(fēng)室和所述冷空氣通風(fēng)室的容量大小，以基本上消除由所述風(fēng) 扇_卷管布置的故障造成的溫度熱點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述熱空氣通風(fēng)室限定的容量至少與由所述冷空氣通風(fēng)室限定的容量的百分之 二十一樣大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組件包括按行布置的多個(gè)垂直機(jī)架，所述多個(gè)垂直機(jī)架將熱空氣排 出到與所述地板下熱空氣通風(fēng)室流體連通的垂直通風(fēng)室。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括空氣循環(huán)風(fēng)扇，所述空氣循環(huán)風(fēng)扇與所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組件鄰近；以及風(fēng)扇控制器，所述風(fēng)扇控制器被配置為維持來自所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組件的設(shè)定出口空氣溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括空氣循環(huán)風(fēng)扇，所述空氣循環(huán)風(fēng)扇與所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組件鄰近；以及 風(fēng)扇控制器，所述風(fēng)扇控制器被配置為維持所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組件上的部件的最大安 全操作溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括風(fēng)扇_卷管組件控制器，所述風(fēng)扇_卷管組件控制器被配置為維持所述熱空氣通風(fēng)室 和所述冷空氣通風(fēng)室之間的設(shè)定壓力差。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中， 所述設(shè)定壓力差大致為0。
11.一種操作數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)的方法，包括跨越多個(gè)計(jì)算機(jī)循環(huán)空氣，以消除由所述多個(gè)計(jì)算機(jī)積累的熱； 捕獲地板上熱空氣通風(fēng)室中的空氣并且將所述空氣向下引導(dǎo)到地板下熱空氣通風(fēng) 室；以及捕獲熱空氣，將所述熱空氣冷卻，并且將冷卻的空氣提供給地板上工作空間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括跨越所述多個(gè)計(jì)算機(jī)連續(xù)地使空氣循環(huán)進(jìn)入所述地板下熱空氣通風(fēng)室，通過所述循 環(huán)和冷卻設(shè)備，并且返回到所述工作空間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，提供冷卻的空氣包括使用地板下風(fēng)扇來使所述熱空氣循環(huán)通過地板下冷卻卷管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，跨越多個(gè)計(jì)算機(jī)循環(huán)空氣包括使用鄰近所述多個(gè)計(jì)算機(jī)放置的風(fēng)扇來跨越所述多個(gè) 計(jì)算機(jī)抽取空氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括控制鄰近所述多個(gè)計(jì)算機(jī)放置的風(fēng)扇，以維持來自所述多個(gè)計(jì)算機(jī)的設(shè)定出口空氣溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述地板下熱空氣通風(fēng)室的容量至少是所述地板上冷空氣通風(fēng)室的容量的百分之
17.—種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)中心工作空間，所述數(shù)據(jù)中心工作空間向大量多個(gè)計(jì)算機(jī)組件提供冷卻空氣；熱空氣通風(fēng)室，所述熱空氣通風(fēng)室接收循環(huán)通過所述多個(gè)計(jì)算機(jī)組件且變熱的空 氣；以及數(shù)據(jù)中心地板，所述數(shù)據(jù)中心地板至少部分地限定所述數(shù)據(jù)中心工作空間與所述熱 空氣通風(fēng)室之間的屏障。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括所述熱空氣通風(fēng)室中的多個(gè)空氣循環(huán)風(fēng)扇；以及多個(gè)冷卻卷管，所述多個(gè)冷卻卷管與位于所述熱空氣通風(fēng)室的邊緣的空氣循環(huán)風(fēng)扇 相關(guān)聯(lián)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述空氣循環(huán)風(fēng)扇被配置為抽出所述熱空氣通風(fēng)室的空氣，并且在所述冷卻卷管冷 卻所述空氣之后提供所述空氣給所述工作空間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)中心工作空間被包括在包含所述計(jì)算機(jī)組件的一個(gè)或多個(gè)模塊化計(jì)算框架 中，并且所述熱空氣通風(fēng)室包括在被配置為接合到所述一個(gè)或多個(gè)第一模塊化框架的一 個(gè)或多個(gè)模塊化機(jī)械框架中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括第一模塊化工作空間框架，所述第一模塊化工作空間框架堆疊在第二 模塊化工作空間框架的頂部上，所述第二模塊化工作空間框架又堆疊在機(jī)械框架的頂部
全文摘要
一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)包括地板結(jié)構(gòu)，所述地板結(jié)構(gòu)限定地板下熱空氣通風(fēng)室和地板上冷空氣通風(fēng)室；多個(gè)地板上計(jì)算機(jī)組件，所述多個(gè)地板上計(jì)算機(jī)組件被布置成將熱空氣排出到熱空氣通風(fēng)室；以及一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置，所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇-卷管布置從熱空氣通風(fēng)室抽取空氣，冷卻空氣并向冷空氣通風(fēng)室提供空氣。地板上冷空氣通風(fēng)室和地板下熱空氣通風(fēng)室的容量可以都很大以便最小化系統(tǒng)中組件故障在溫度上的改變。
文檔編號(hào)F24F11/02GK102027296SQ200980117359
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者吉米·克里達(dá)拉斯, 威廉·哈姆伯根, 安德魯·B·卡爾森 申請(qǐng)人:?？烁ヂ迤展?br>