冷却系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]当使用时，电子部件产生废的热能。这种热能应当被去除以减轻部件过热和部件后续失效的可能性。计算机系统通常包括多个此类部件或废热源，其包括但不限于印刷电路板、大容量存储装置、电源和处理器。例如，一台个人计算机的系统可产生100瓦至150瓦废热并且具有多个处理器的一些较大计算机可产生250瓦的废热。一些已知的计算机系统包括被配置成机架式部件并随后被放置在机架系统内的多个此类较大的多处理器计算机。一些已知的机架系统包括40个此类机架式部件并且此类机架系统因此将产生高达10千瓦的废热。此外，一些已知的数据中心包括多个此类机架系统。
[0002]一些已知的数据中心包括经配置促进废热从多个机架系统去除的方法和设备。此夕卜，一些已知的数据中心包括多个机架系统，其具有相对于部件密度和使用是不均匀的多种配置，使得每个机架系统与其余机架系统相比以非均匀的速率产生废热。在此类数据中心中，对此类非均匀废热产生源的均匀热去除方法和设备的应用可能在去除废热时不完全有效并且尚效的。
[0003]—些数据中心使用外部的空气作为冷却空气的重要来源。但是，外部空气的特性和质量可能变化很大，甚至在给定的位置。除了可能发生的随季节变化的温度和湿度的显著变化，外部空气的环境质量可能由于无数外部因素而改变。外部空气的这些随着时间推移在可用性、冷却能力和质量的变化对数据中心的冷却空气系统的有效规模和运行构成挑战。例如，在一年中的干燥时间大小用作冷却器的机械冷却系统可能无法在高温、潮湿的天气提供足够的冷却。相反，大小用于在高温、潮湿的夏季月份期间提供有效冷却的机械制冷系统可能致使系统在一年中的干燥时间用作冷却器明显过大。
【附图说明】
[0004]图1示出数据中心的一个实施方案，其包括可以形成空气和水滴的两相混合物的文氏管段。
[0005]图2示出数据中心的一个实施方案，其包括文氏管段和用于将空气和薄雾的两相混合物与返回空气混合的旁路管。
[0006]图3示出数据中心的一个实施方案，其包括文氏管段以及可以经操作使空气和水滴的两相混合物干透的干燥剂轮。
[0007]图4示出干燥剂轮的一个实施方案。
[0008]图5示出数据中心的一个实施方案，数据中心具有:干燥剂轮，其具有控制空气流至干燥剂轮的气门，和干燥剂旁路管。
[0009]图6示出具有多个干燥剂轮的数据中心的一个实施方案，所述多个干燥剂轮具有控制空气流至干燥剂轮的气门。
[0010]图7示出具有热交换器的数据中心，热交换器用于将数据中心中的电气负载的热量传递到干燥剂再活化回路。
[0011]图8示出具有太阳能加热系统的数据中心，所述太阳能加热系统促进干燥剂再活化。
[0012]图9示出具有干燥剂轮的建筑物的一个实施方案，所述干燥剂轮具有用于干燥剂再活化的逆流布置。
[0013]图10示出在数据中心中使用空气和水滴的两相混合物冷却电气系统的一个实施方案。
[0014]图11示出在数据中心中使用至干燥剂轮的受控空气流冷却电气系统的一个实施方案。
[0015]图12是示出包括上部和下部蒸发介质库的蒸发冷却系统的一个实施方案的流体示意图。
[0016]本文所描述的各种实施方案可以有各种修改和替换形式。具体的实施方案借助附图中的示例示出并将在本文中详细描述。然而，应当理解，附图及其详细描述并不旨在将本公开限制在所公开的特定形式，而是相反，意图覆盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的标题仅用于组织目的且并非意在用以限制本发明的描述或权利要求的范围。如整个申请中所用，词“可”是以许可意义(即意指具有某种可能性)来使用，而不是以强制意义(即意指必须)来使用。同样，词“包括(include、including和includes) ”意指包括但不限于。
【具体实施方式】
[0017]公开了用于冷却数据中心中的电子设备的系统和方法的各种实施方案。根据一个实施方案，用于冷却建筑物中的产热部件的系统包括耦接至建筑物的房间的管道和一个或多个空气移动装置。所述管道包括文氏管段。所述空气移动装置使空气移动通过管道的文氏管段，使得空气中水的至少一部分从水蒸汽转化成水滴。水滴在包括空气和水的两相混合物中被携带至文氏管段的下游。
[0018]根据一个实施方案，用于冷却建筑物中的产热部件的系统包括耦接至建筑物的房间的管道和一个或多个空气移动装置。管道包括收缩段。所述空气移动装置移动空气通过管道的收缩段，使得空气中的水从水蒸汽转化成水滴。水滴在包括空气和水的两相混合物中被携带到收缩段下游。
[0019]根据一个实施方案，去除建筑物中的电气系统的热量的方法包括移动空气通过管道的收缩段，使得空气中的水的至少一部分从水蒸汽转化成水滴。空气和水滴的两相混合物被移动。电气装置使用两相混合物来冷却。
[0020]根据一个实施方案，数据中心包括电气装置和冷却系统。冷却系统包括干燥剂轮、在干燥剂轮下游的蒸发冷却装置、空气移动装置和气流控制装置。所述空气移动装置使空气移动通过所述干燥剂轮、蒸发冷却装置并在电气装置的产热部件上。气流控制装置控制通过所述干燥剂轮中的至少一个干燥剂轮的流量。
[0021]根据一个实施方案，用于从电气系统去除热量的系统包括除湿装置(包括干燥剂)、蒸发冷却装置以及空气移动装置和气流控制装置。所述空气移动装置使空气移动通过所述除湿装置、蒸发冷却装置和电气系统。气流控制装置控制通过除湿装置的流速。
[0022]根据一个实施方案，去除电气系统的热量的方法包括控制一个或多个空气流的流速。空气流经过干燥剂以去除空气中的水蒸汽。空气流被移动通过浸湿介质。热量使用来自浸湿介质的空气从电气系统去除。
[0023]如本文所使用的，“数据中心”包括进行计算机操作的任何设施或设施的一部分。数据中心可包括专用于特定功能(如电子商务交易、数据库管理)或服务于多种功能的服务器和其它系统以及部件。计算机操作的示例包括信息处理、通信、仿真和操作控制。
[0024]如本文所使用的，“机械冷却”是指通过涉及诸如在蒸汽压缩制冷系统中发生的对至少一种流体做机械功的过程来冷却空气。
[0025]如本文所使用的，“蒸发冷却”是指通过液体蒸发来冷却空气。
[0026]如本文所使用的，“直接蒸发冷却”是指将液体直接蒸发成待冷却的空气流来冷却空气。
[0027]如本文所使用的，“绝热系统”是指通过液体蒸发来冷却的系统。
[0028]如本文所使用的，“环境”是指在系统或数据中心的位置的外部空气的状况。例如，环境温度可在或接近空气处理系统的进气罩提取。
[0029]如本文所使用的，“计算装置”包括可以执行计算操作的各种装置的任一种，诸如计算机系统或其部件。计算装置的一个示例是机架式服务器。如本文所用，术语计算装置并不限定于只有在本领域称为计算机的那些集成电路，而是宽泛地指处理器、服务器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路，并且这些用语在本文中可互换使用。计算装置的一些示例包括电子商务服务器、网络装置、通讯设备、医疗设备、电力管理和控制设备以及专业音频设备(数字、模拟或它们的组合)。在各种实施方案中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)。另选地，也可以使用光盘-只读存储器(⑶-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用光盘(DVD)。而且，额外的输入通道可包括与操作员界面相关联的的计算机外设诸如鼠标和键盘。另选地，也可使用可包括例如扫描仪的其它计算机外设。此外，在一些实施方案中，额外的输出通道可包括操作员界面监视器和/或打印机。
[0030]如本文所使用的，“气门”包括可以经移动以控制(例如，增加或减少)流体流过管道或其它通路的任何装置或部件。气门的示例包括板、叶片、面板或盘或它们的任意组合。气门可包括多种元件。例如，气门可包括彼此并行、可以同时旋转以闭合管道的一系列板。如本文所使用的，“定位”气门是指放置或留下气门的一个或多个元件以实现所需的通过气门的流动特性，诸如打开、闭合或部分打开。在具有四个空气处理子系统的系统中，定位外部空气气门可包括打开所述子系统中的一个子系统的外部空气气门并保持闭合其它三个子系统中的外部空气气门。
[0031]如本文所使用的，“自由冷却模式”包括空气处理子系统至少部分从外部源(诸如设施外部的空气)吸入空气并迫使空气流至电子设备而空气处理子系统无活跃冷却(例如，流过空气处理子系统中的冷凝器线圈的流体通闭合流动控制阀被关闭)的运行模式。
[0032]如本文所使用的，“房间”是指建筑物的房间或空间。“计算机机房”是指在运行计算机系统诸如机架式服务器的房间。
[0033]在一些实施方案中，冷却系统包括除湿系统。在某些实施方案中，除湿系统位于冷却系统中的其它设备诸如蒸发冷却系统的上游。除湿系统可向在空气处理子系统中的数据房间和/或冷却设备提供例如与外部空气相比相对干燥的空气。
[0034]在一些实施方案中，系统具有带有收缩段的管道，水蒸汽在所述收缩段中被转化成水滴。水滴在空气和水的两相混合物中被携带至下游。水滴的至少一部分被从所述混合物去除。
[0035]在一些实施方案中，用于冷却建筑物中的产热部件的系统包括具有文氏管段的管道，空气中的水蒸汽在所述文氏管段被转化成水滴(例如，薄雾)。水滴在空气和水的两相混合物中被携带到文氏管段下游。从混合物可去除水滴。
[0036]图1是数据中心冷却系统的实施方案的示意图，其包括除湿系统和直接蒸发冷却段。冷却系统100可去除在数据中心102中运行的计算机系统的热量。在如图1所示