冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]當(dāng)使用時(shí)，電子部件產(chǎn)生廢的熱能。這種熱能應(yīng)當(dāng)被去除以減輕部件過熱和部件后續(xù)失效的可能性。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常包括多個(gè)此類部件或廢熱源，其包括但不限于印刷電路板、大容量存儲裝置、電源和處理器。例如，一臺個(gè)人計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)可產(chǎn)生100瓦至150瓦廢熱并且具有多個(gè)處理器的一些較大計(jì)算機(jī)可產(chǎn)生250瓦的廢熱。一些已知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括被配置成機(jī)架式部件并隨后被放置在機(jī)架系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)此類較大的多處理器計(jì)算機(jī)。一些已知的機(jī)架系統(tǒng)包括40個(gè)此類機(jī)架式部件并且此類機(jī)架系統(tǒng)因此將產(chǎn)生高達(dá)10千瓦的廢熱。此外，一些已知的數(shù)據(jù)中心包括多個(gè)此類機(jī)架系統(tǒng)。
[0002]一些已知的數(shù)據(jù)中心包括經(jīng)配置促進(jìn)廢熱從多個(gè)機(jī)架系統(tǒng)去除的方法和設(shè)備。此夕卜，一些已知的數(shù)據(jù)中心包括多個(gè)機(jī)架系統(tǒng)，其具有相對于部件密度和使用是不均勻的多種配置，使得每個(gè)機(jī)架系統(tǒng)與其余機(jī)架系統(tǒng)相比以非均勻的速率產(chǎn)生廢熱。在此類數(shù)據(jù)中心中，對此類非均勻廢熱產(chǎn)生源的均勻熱去除方法和設(shè)備的應(yīng)用可能在去除廢熱時(shí)不完全有效并且尚效的。
[0003]—些數(shù)據(jù)中心使用外部的空氣作為冷卻空氣的重要來源。但是，外部空氣的特性和質(zhì)量可能變化很大，甚至在給定的位置。除了可能發(fā)生的隨季節(jié)變化的溫度和濕度的顯著變化，外部空氣的環(huán)境質(zhì)量可能由于無數(shù)外部因素而改變。外部空氣的這些隨著時(shí)間推移在可用性、冷卻能力和質(zhì)量的變化對數(shù)據(jù)中心的冷卻空氣系統(tǒng)的有效規(guī)模和運(yùn)行構(gòu)成挑戰(zhàn)。例如，在一年中的干燥時(shí)間大小用作冷卻器的機(jī)械冷卻系統(tǒng)可能無法在高溫、潮濕的天氣提供足夠的冷卻。相反，大小用于在高溫、潮濕的夏季月份期間提供有效冷卻的機(jī)械制冷系統(tǒng)可能致使系統(tǒng)在一年中的干燥時(shí)間用作冷卻器明顯過大。
【附圖說明】
[0004]圖1示出數(shù)據(jù)中心的一個(gè)實(shí)施方案，其包括可以形成空氣和水滴的兩相混合物的文氏管段。
[0005]圖2示出數(shù)據(jù)中心的一個(gè)實(shí)施方案，其包括文氏管段和用于將空氣和薄霧的兩相混合物與返回空氣混合的旁路管。
[0006]圖3示出數(shù)據(jù)中心的一個(gè)實(shí)施方案，其包括文氏管段以及可以經(jīng)操作使空氣和水滴的兩相混合物干透的干燥劑輪。
[0007]圖4示出干燥劑輪的一個(gè)實(shí)施方案。
[0008]圖5示出數(shù)據(jù)中心的一個(gè)實(shí)施方案，數(shù)據(jù)中心具有:干燥劑輪，其具有控制空氣流至干燥劑輪的氣門，和干燥劑旁路管。
[0009]圖6示出具有多個(gè)干燥劑輪的數(shù)據(jù)中心的一個(gè)實(shí)施方案，所述多個(gè)干燥劑輪具有控制空氣流至干燥劑輪的氣門。
[0010]圖7示出具有熱交換器的數(shù)據(jù)中心，熱交換器用于將數(shù)據(jù)中心中的電氣負(fù)載的熱量傳遞到干燥劑再活化回路。
[0011]圖8示出具有太陽能加熱系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，所述太陽能加熱系統(tǒng)促進(jìn)干燥劑再活化。
[0012]圖9示出具有干燥劑輪的建筑物的一個(gè)實(shí)施方案，所述干燥劑輪具有用于干燥劑再活化的逆流布置。
[0013]圖10示出在數(shù)據(jù)中心中使用空氣和水滴的兩相混合物冷卻電氣系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。
[0014]圖11示出在數(shù)據(jù)中心中使用至干燥劑輪的受控空氣流冷卻電氣系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。
[0015]圖12是示出包括上部和下部蒸發(fā)介質(zhì)庫的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的流體示意圖。
[0016]本文所描述的各種實(shí)施方案可以有各種修改和替換形式。具體的實(shí)施方案借助附圖中的示例示出并將在本文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖及其詳細(xì)描述并不旨在將本公開限制在所公開的特定形式，而是相反，意圖覆蓋落入所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的標(biāo)題僅用于組織目的且并非意在用以限制本發(fā)明的描述或權(quán)利要求的范圍。如整個(gè)申請中所用，詞“可”是以許可意義(即意指具有某種可能性)來使用，而不是以強(qiáng)制意義(即意指必須)來使用。同樣，詞“包括(include、including和includes) ”意指包括但不限于。
【具體實(shí)施方式】
[0017]公開了用于冷卻數(shù)據(jù)中心中的電子設(shè)備的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施方案。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，用于冷卻建筑物中的產(chǎn)熱部件的系統(tǒng)包括耦接至建筑物的房間的管道和一個(gè)或多個(gè)空氣移動裝置。所述管道包括文氏管段。所述空氣移動裝置使空氣移動通過管道的文氏管段，使得空氣中水的至少一部分從水蒸汽轉(zhuǎn)化成水滴。水滴在包括空氣和水的兩相混合物中被攜帶至文氏管段的下游。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，用于冷卻建筑物中的產(chǎn)熱部件的系統(tǒng)包括耦接至建筑物的房間的管道和一個(gè)或多個(gè)空氣移動裝置。管道包括收縮段。所述空氣移動裝置移動空氣通過管道的收縮段，使得空氣中的水從水蒸汽轉(zhuǎn)化成水滴。水滴在包括空氣和水的兩相混合物中被攜帶到收縮段下游。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，去除建筑物中的電氣系統(tǒng)的熱量的方法包括移動空氣通過管道的收縮段，使得空氣中的水的至少一部分從水蒸汽轉(zhuǎn)化成水滴?？諝夂退蔚膬上嗷旌衔锉灰苿?。電氣裝置使用兩相混合物來冷卻。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，數(shù)據(jù)中心包括電氣裝置和冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)包括干燥劑輪、在干燥劑輪下游的蒸發(fā)冷卻裝置、空氣移動裝置和氣流控制裝置。所述空氣移動裝置使空氣移動通過所述干燥劑輪、蒸發(fā)冷卻裝置并在電氣裝置的產(chǎn)熱部件上。氣流控制裝置控制通過所述干燥劑輪中的至少一個(gè)干燥劑輪的流量。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，用于從電氣系統(tǒng)去除熱量的系統(tǒng)包括除濕裝置(包括干燥劑)、蒸發(fā)冷卻裝置以及空氣移動裝置和氣流控制裝置。所述空氣移動裝置使空氣移動通過所述除濕裝置、蒸發(fā)冷卻裝置和電氣系統(tǒng)。氣流控制裝置控制通過除濕裝置的流速。
[0022]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，去除電氣系統(tǒng)的熱量的方法包括控制一個(gè)或多個(gè)空氣流的流速。空氣流經(jīng)過干燥劑以去除空氣中的水蒸汽。空氣流被移動通過浸濕介質(zhì)。熱量使用來自浸濕介質(zhì)的空氣從電氣系統(tǒng)去除。
[0023]如本文所使用的，“數(shù)據(jù)中心”包括進(jìn)行計(jì)算機(jī)操作的任何設(shè)施或設(shè)施的一部分。數(shù)據(jù)中心可包括專用于特定功能(如電子商務(wù)交易、數(shù)據(jù)庫管理)或服務(wù)于多種功能的服務(wù)器和其它系統(tǒng)以及部件。計(jì)算機(jī)操作的示例包括信息處理、通信、仿真和操作控制。
[0024]如本文所使用的，“機(jī)械冷卻”是指通過涉及諸如在蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中發(fā)生的對至少一種流體做機(jī)械功的過程來冷卻空氣。
[0025]如本文所使用的，“蒸發(fā)冷卻”是指通過液體蒸發(fā)來冷卻空氣。
[0026]如本文所使用的，“直接蒸發(fā)冷卻”是指將液體直接蒸發(fā)成待冷卻的空氣流來冷卻空氣。
[0027]如本文所使用的，“絕熱系統(tǒng)”是指通過液體蒸發(fā)來冷卻的系統(tǒng)。
[0028]如本文所使用的，“環(huán)境”是指在系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心的位置的外部空氣的狀況。例如，環(huán)境溫度可在或接近空氣處理系統(tǒng)的進(jìn)氣罩提取。
[0029]如本文所使用的，“計(jì)算裝置”包括可以執(zhí)行計(jì)算操作的各種裝置的任一種，諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其部件。計(jì)算裝置的一個(gè)示例是機(jī)架式服務(wù)器。如本文所用，術(shù)語計(jì)算裝置并不限定于只有在本領(lǐng)域稱為計(jì)算機(jī)的那些集成電路，而是寬泛地指處理器、服務(wù)器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路以及其它可編程電路，并且這些用語在本文中可互換使用。計(jì)算裝置的一些示例包括電子商務(wù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)裝置、通訊設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、電力管理和控制設(shè)備以及專業(yè)音頻設(shè)備(數(shù)字、模擬或它們的組合)。在各種實(shí)施方案中，存儲器可包括但不限于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)。另選地，也可以使用光盤-只讀存儲器(⑶-ROM)、磁光盤(MOD)和/或數(shù)字通用光盤(DVD)。而且，額外的輸入通道可包括與操作員界面相關(guān)聯(lián)的的計(jì)算機(jī)外設(shè)諸如鼠標(biāo)和鍵盤。另選地，也可使用可包括例如掃描儀的其它計(jì)算機(jī)外設(shè)。此外，在一些實(shí)施方案中，額外的輸出通道可包括操作員界面監(jiān)視器和/或打印機(jī)。
[0030]如本文所使用的，“氣門”包括可以經(jīng)移動以控制(例如，增加或減少)流體流過管道或其它通路的任何裝置或部件。氣門的示例包括板、葉片、面板或盤或它們的任意組合。氣門可包括多種元件。例如，氣門可包括彼此并行、可以同時(shí)旋轉(zhuǎn)以閉合管道的一系列板。如本文所使用的，“定位”氣門是指放置或留下氣門的一個(gè)或多個(gè)元件以實(shí)現(xiàn)所需的通過氣門的流動特性，諸如打開、閉合或部分打開。在具有四個(gè)空氣處理子系統(tǒng)的系統(tǒng)中，定位外部空氣氣門可包括打開所述子系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)的外部空氣氣門并保持閉合其它三個(gè)子系統(tǒng)中的外部空氣氣門。
[0031]如本文所使用的，“自由冷卻模式”包括空氣處理子系統(tǒng)至少部分從外部源(諸如設(shè)施外部的空氣)吸入空氣并迫使空氣流至電子設(shè)備而空氣處理子系統(tǒng)無活躍冷卻(例如，流過空氣處理子系統(tǒng)中的冷凝器線圈的流體通閉合流動控制閥被關(guān)閉)的運(yùn)行模式。
[0032]如本文所使用的，“房間”是指建筑物的房間或空間。“計(jì)算機(jī)機(jī)房”是指在運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)諸如機(jī)架式服務(wù)器的房間。
[0033]在一些實(shí)施方案中，冷卻系統(tǒng)包括除濕系統(tǒng)。在某些實(shí)施方案中，除濕系統(tǒng)位于冷卻系統(tǒng)中的其它設(shè)備諸如蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上游。除濕系統(tǒng)可向在空氣處理子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)房間和/或冷卻設(shè)備提供例如與外部空氣相比相對干燥的空氣。
[0034]在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)具有帶有收縮段的管道，水蒸汽在所述收縮段中被轉(zhuǎn)化成水滴。水滴在空氣和水的兩相混合物中被攜帶至下游。水滴的至少一部分被從所述混合物去除。
[0035]在一些實(shí)施方案中，用于冷卻建筑物中的產(chǎn)熱部件的系統(tǒng)包括具有文氏管段的管道，空氣中的水蒸汽在所述文氏管段被轉(zhuǎn)化成水滴(例如，薄霧)。水滴在空氣和水的兩相混合物中被攜帶到文氏管段下游。從混合物可去除水滴。
[0036]圖1是數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖，其包括除濕系統(tǒng)和直接蒸發(fā)冷卻段。冷卻系統(tǒng)100可去除在數(shù)據(jù)中心102中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的熱量。在如圖1所示