用于服务器群冷却系统的基于集成建筑的空气处理器转让专利
申请号 : CN201080031057.8
文献号 : CN102473028B
文献日 : 2017-11-14
发明人 : 斯科特·诺特布姆 , 艾伯特·戴尔·罗宾森
申请人 : 埃克斯凯利博IP有限责任公司
摘要 :
本发明提供了针对基于集成建筑的空气处理器的设备、方法和系统，以用于有效冷却数据中心。本发明的一些实施例允许通过围墙对热排进行封装，并允许一个或多个冷却风扇集成地安装在机架安装单元内，用于抽吸冷空气以冷却安装在机架中的机架安装单元，并将受热空气排向围墙。在其它实施例中，公开的系统可用于引入外部空气以冷却服务器。在一些实施例中，除了热排围墙，系统还通过冷排围墙对冷排进行封装。机架安装单元的冷却风扇从冷排围墙抽吸冷空气以冷却单元，并将受热空气排向热排围墙。在一些实施例中，控制系统用于选择性地利用自然冷空气来冷却服务器。当外部空气不适于冷却用途时，控制系统从热排围墙重循环受热空气，并且一个或多个蒸发冷却器用于冷却受热空气。
权利要求 :
1.一种服务器冷却系统，包括：
第一空间，其由地面、一个或多个侧壁和顶部界定；
一个或多个开口，其位于所述一个或多个侧壁的至少一个或者所述顶部上；
围墙，其安装在所述第一空间内并界定第二空间；以及
机架，其安装在所述第一空间中，并且以密封的方式与所述围墙配合，一个或多个空气处理单元，其可操作以将外部空气通过位于至少一个所述侧壁上的至少一个所述开口提供到所述第一空间中，其中一个或多个机架安装单元，其安装在所述机架中，使得所述机架安装单元的前表面与所述第一空间交界，并且使得所述机架安装单元的后表面与所述第二空间交界，以及位于所述机架中的一个或多个冷却风扇，其可操作以从所述第一空间抽吸空气通过所述一个或多个机架安装单元的前表面，并将受热的空气通过所述一个或多个机架安装单元的后表面向所述第二空间排放；并且由所述围墙界定的所述第二空间内的受热的空气的至少一部分通过所述一个或多个开口中的至少一个离开所述服务器冷却系统。
2.根据权利要求1所述的服务器冷却系统，其中，所述一个或多个冷却风扇中的每个集成地安装在相应的所述机架安装单元内。
3.根据权利要求1所述的服务器冷却系统，还包括可操作以冷却所述第一空间中的空气的一个或多个冷却单元。
4.根据权利要求1所述的服务器冷却系统，其中，所述围墙包括至少一个服务器机架端口，所述服务器机架端口允许所述机架可移除地安装在所述围墙中。
5.根据权利要求1所述的服务器冷却系统，还包括控制系统，所述控制系统可操作地连接到所述一个或多个开口，以基于所述第一空间内侧和外侧观察到的温度选择性地触发所述一个或多个开口。
6.根据权利要求5所述的服务器冷却系统，还包括连接到所述围墙并可操作地连接到所述控制系统的一个或多个开口。
7.根据权利要求3所述的服务器冷却系统，其中，所述冷却单元中的至少一个是蒸发冷却器。
8.根据权利要求1所述的服务器冷却系统，其中，所述顶部包括单斜坡顶部。
9.一种服务器冷却系统，包括：
第一空间，其由地面、一个或多个侧壁和天花板界定；
第三空间，其由所述天花板和顶部界定；
一个或多个开口，其位于所述一个或多个侧壁的至少一个或者所述顶部上；
围墙，安装在所述第一空间内并界定第二空间，所述第二空间可操作地连接到所述一个或多个开口和所述第三空间；
一个或多个天花板开口，其位于所述天花板上，并可操作以在所述第三空间和所述第一空间之间交换空气；以及机架，其安装在所述第一空间中，并且以密封的方式与所述围墙配合，一个或多个空气处理单元，其可操作以将外部空气通过位于至少一个所述侧壁上的至少一个所述开口提供到所述第一空间中，其中一个或多个机架安装单元，其安装在所述机架中，使得所述机架安装单元的前表面与所述第一空间交界，并且使得所述机架安装单元的后表面与所述第二空间交界，位于所述机架中的一个或多个冷却风扇，其可操作以从所述第一空间抽吸空气通过所述一个或多个机架安装单元的前表面，并将受热的空气通过所述一个或多个机架安装单元的后表面向所述第二空间排放；并且由所述围墙界定的所述第二空间内的受热的空气的至少一部分通过所述一个或多个开口中的至少一个离开所述服务器冷却系统。
10.根据权利要求9所述的服务器冷却系统，其中，所述一个或多个冷却风扇中的每个集成地安装在相应的所述机架安装单元内。
11.根据权利要求9所述的服务器冷却系统，还包括可操作以冷却所述第一空间中的空气的一个或多个冷却单元。
12.根据权利要求9所述的服务器冷却系统，其中，所述围墙包括至少一个服务器机架端口，所述服务器机架端口允许所述机架可移除地安装在所述围墙内。
13.根据权利要求9所述的服务器冷却系统，还包括控制系统，所述控制系统可操作地连接到所述一个或多个开口，以基于所述第一空间内侧和外侧观察到的温度选择性地触发所述一个或多个开口。
14.根据权利要求9所述的服务器冷却系统，其中，控制系统可操作地连接到所述一个或多个天花板开口，并且基于所述第一空间和所述第三空间内观察到的温度选择性地触发所述一个或多个天花板开口。
15.根据权利要求11所述的服务器冷却系统，其中，所述冷却单元中的至少一个是蒸发冷却器。
16.根据权利要求9所述的服务器冷却系统，其中，所述顶部包括单斜坡顶部。
17.一种服务器冷却系统，包括：
第一空间，其由地面、一个或多个侧壁和天花板界定；
第三空间，其由所述天花板和顶部界定；
一个或多个开口，其位于所述一个或多个侧壁的至少一个或者所述顶部上；
第一围墙，其安装在所述第一空间内，并界定了可操作地连接到所述一个或多个开口的第四空间；
第二围墙，其安装在所述第一空间内，并界定了可操作地连接到所述第三空间的第五空间；
一个或多个天花板开口，其位于所述天花板上，并可操作以在所述第三空间和所述第一空间之间交换空气；以及机架，其安装在所述第一空间中，并且以密封的方式与所述第一围墙和所述第二围墙配合，一个或多个空气处理单元，其可操作以将外部空气通过位于至少一个所述侧壁上的至少一个所述开口提供到所述第一空间中，其中一个或多个机架安装单元，其安装在所述机架中，使得所述机架安装单元的前表面与所述第四空间交界，并且使得所述机架安装单元的后表面与所述第五空间交界，以及位于所述机架中的一个或多个冷却风扇，其可操以从所述第四空间抽吸空气通过所述一个或多个机架安装单元的前表面，并将受热的空气通过所述一个或多个机架安装单元的后表面向所述第五空间排放；并且由所述第二围墙界定的所述第五空间内的受热的空气的至少一部分通过所述一个或多个开口中的至少一个离开所述服务器冷却系统。
18.根据权利要求17所述的服务器冷却系统，其中，所述一个或多个冷却风扇中的每个集成地安装在相应的所述机架安装单元内。
19.根据权利要求17所述的服务器冷却系统，还包括可操作以冷却所述第一空间中的空气的一个或多个冷却单元。
20.根据权利要求17所述的服务器冷却系统，其中，所述第一围墙和所述第二围墙中的每个均包括至少一个服务器机架端口，所述服务器机架端口允许所述机架可移除地安装在相应的围墙内。
21.根据权利要求17所述的服务器冷却系统，还包括控制系统，所述控制系统可操作地连接到所述一个或多个开口，以基于所述第一空间内侧和外侧观察到的温度选择性地触发所述一个或多个开口。
22.根据权利要求17所述的服务器冷却系统，其中，控制系统可操作地连接到所述一个或多个天花板开口，并且基于所述第一空间和所述第三空间内侧观察到的温度选择性地触发所述一个或多个天花板开口。
23.根据权利要求19所述的服务器冷却系统，其中，所述冷却单元中的至少一个是蒸发冷却器。
24.根据权利要求17所述的服务器冷却系统，其中，所述顶部包括单斜坡顶部。
说明书 :
用于服务器群冷却系统的基于集成建筑的空气处理器
技术领域
[0001] 本发明大体涉及用于数据中心的冷却系统。
背景技术
[0002] 例如网络电子邮件、网络搜索、网站主机寄存和网络视频分享的因特网服务的迅速增长形成对数据中心中的服务器的计算和存储能力的日益增长的需求。尽管服务器的性能不断提高，然而服务器的能耗也不断升高(即使有集成电路低功率设计方面的努力)。例如，最广泛使用的服务器处理器之一，AMD的Opteron处理器，以高达95瓦运行。Intel的Xeon服务器处理器在110和165瓦之间运行。然而，处理器仅是服务器的一部分；服务器中的例如存储装置的其它部分消耗额外的功率。
[0003] 服务器通常放置在数据中心的机架上。对于机架存在各种物理结构。一般的机架结构包括安装导轨，设备的多个单元(例如刀片式服务器(server blade))安装到该导轨并竖直地堆叠在机架内。一种最广泛使用的19英寸机架是用于安装例如1U或2U服务器的设备的标准系统。该类型的机架上的一个机架单元一般是1.75英寸高、19英寸宽。可以安装在一个机架单元中的机架安装单元通常设计为1U服务器。在数据中心中，标准机架通常密集地组装有服务器、存储装置、开关和/或无线电通讯设备。在机架安装单元内可以安装一个或多个冷却风扇以冷却该单元。在一些数据中心中，使用无风扇机架安装单元以增加密度并减小噪声。
[0004] 机架安装单元可以包括服务器、存储装置和通信装置。大多数机架安装单元具有相对宽范围的容许操作温度和湿度要求。例如，惠普(HP)ProLiant DL365 G5 Quad-Core Opteron处理器服务器型号的系统操作温度范围在50°F和95°F之间；该型号的系统操作湿度范围在10％和90％相对湿度之间。NetApp FAS6000系列文件存储管理器系统操作温度范围在50°F和105°F之间；该型号的系统操作湿度范围在20％和80％相对湿度之间。在一年的特定周期中，地球上有许多地区(例如美国的东北和西北地区的一部分)的自然冷却空气适于冷却诸如HP ProLiant和NetApp文件存储管理器之类的服务器。
[0005] 密集地堆叠有由Opteron或Xeon处理器作为核心的服务器的机架的能耗可以在7,000和15,000瓦之间。由此，服务器机架可以产生非常集中的热载荷。机架中的服务器所散发的热量排放到数据中心房屋中。因为机架依靠周围空气进行冷却，紧密群集的机架共同产生的热量对机架中安装的设备的性能和可靠性产生不利影响。因此，供热通风与空气调节(HVAC)系统通常是高效的数据中心的设计的重要部分。
[0006] 一般的数据中心消耗10至40兆瓦的功率。主要的功率消耗分配在HVAC系统和服务器的操作之间。估计HVAC系统占到数据中心中使用的功率的25-40％之间。对于消耗40兆瓦的功率的数据中心，HVAC系统可能消耗10至16兆瓦的功率。通过使用减少能量使用的高效冷却系统和方法可以实现显著的成本节约。例如，将HVAC系统的能耗从占数据中心使用的功率的25％减少到10％带来了6兆瓦的功率节省，足以为数千家庭住宅供能。用于冷却数据中心中的服务器的功率百分比称为数据中心的冷却支出效率(cost-to-cool efficiency)。改善数据中心的冷却支出效率是有效的数据中心设计的一个重要目标。例如，对于40兆瓦的数据中心，假定每月730小时运行并且$0.05每千瓦时，每月的电消耗约$1.46百万。将冷却支出效率从25％改善到10％转化为节约$219,000每月或$2.63百万每年。
[0007] 在数据中心房屋中，服务器机架一般成行布置，中间具有交替的冷热通道。所有服务器安装在机架中以形成从前到后的气流模式：从位于机架的前方的冷行吸入调节空气，并通过机架后方的热行排放热量。升高的底层地板的房屋设计通常用于容纳地下空气分配系统，其中通过升高的地板中的通风口沿冷通道提供冷空气。
[0008] 数据中心的有效冷却的一个因素是管理数据中心内的气流和循环。机房空调(CRAC)单元通过机架之间的包括通风口的地板砖提供冷空气。除服务器外，CRAC单元也消耗显著量的功率。一个CRAC单元可能具有多达三个5马力的电动机，并且冷却数据中心可能需要多达150个的CRAC单元。CRAC单元共同消耗数据中心中显著的功率量。例如，在具有热行和冷行的结构的数据中心房屋中，来自热行的热空气从热行中移出并循环到CRAC单元。CRAC单元将空气冷却。由CRAC单元的电动机驱动的风扇将冷却后的空气提供到升高的底层地板所界定的地下气室。迫使冷却的空气进入地下气室所形成的压力驱动冷却空气向上通过底层地板中的通气口，将冷却空气提供到服务器机架所面对的冷过道中。为了达到充足的空气流速，在一般的数据中心房屋中安装有数百个强劲的CRAC单元。然而，由于CRAC单元一般安装在数据中心房屋的角落，其有效增加空气流速的能力受到不利影响。构建升高的地板的成本一般很高，并且由于数据中心房屋内低效率的空气运动，使冷却效率一般很低。
此外，地板通风口的位置需要在数据中心的设计和构造期间仔细规划，以防止供应空气的短路。移开地板砖以修理热点会引起整个系统的问题。
此外，地板通风口的位置需要在数据中心的设计和构造期间仔细规划，以防止供应空气的短路。移开地板砖以修理热点会引起整个系统的问题。
发明内容
[0009] 本发明提供了针对基于集成建筑的空气处理系统的系统和方法，以用于有效冷却数据中心。在具体实施例中，本发明提供了包括至少一个服务器机架端口的围墙，服务器机架端口被配置为与一个或多个服务器机架交界。服务器机架端口被配置为与服务器机架配合，使得安装在服务器机架中的机架安装单元的后表面与由围墙界定的内空间交界。一个或多个风扇从机架安装单元的前表面抽吸空气，并将受热的空气排放到内空间。在一些实施例中，服务器机架端口和服务器机架以基本密封的方式结合，以减小向围墙内外泄漏的空气。
[0010] 在本发明的其它实施例中，系统和方法涉及利用自然冷空气来冷却服务器。在一个实施例中，数据中心的侧壁上的阀开口可以连接到控制系统，控制系统在数据中心内侧和外侧的温度差达到特定阈值时可操作以打开阀开口。外部冷空气通过阀开口进入数据中心。一个或多个风扇从机架安装单元的前表面抽吸冷空气并将受热的空气过机架安装单元的后表面向由围墙界定的内空间排放。围墙可操作地连接到数据中心的顶部上的阀开口，并且围墙内的受热的空气通过阀开口排出数据中心。在一些实施例中，一个或多个蒸发冷却单元用于对来自数据中心的侧壁上的阀开口的外部空气进行冷却。在其它实施例中，天花板可以用在数据中心中。顶部和天花板界定了阁楼空间。围墙可操作地连接到阁楼空间。受热的空气排放到阁楼空间并通过连接到顶部的阀开口排出数据中心。
[0011] 在一些实施例中，使用冷排围墙和热排围墙。由一个或多个冷却单元冷却的空气进入冷排围墙。一个或多个风扇通过机架安装单元从冷排围墙抽吸冷空气以冷却服务器，并将受热的空气排放到热排围墙。在一些实施例中，集成地安装在机架安装单元内的冷却风扇从冷排围墙抽吸冷却空气并将受热的空气向热排围墙排放。在其它实施例中，一个或多个蒸发冷却单元用于冷却受热的空气。
[0012] 以下的具体说明与附图一起将为本发明的各实施例的本质和优势提供更好的理解。
附图说明
[0013] 图1是示出示例服务器冷却系统的视图。
[0014] 图2是示出示例服务器冷却系统的视图，其中服务器冷却系统包括阁楼空间。
[0015] 图3是示出示例服务器冷却系统的视图，其中空气在示例服务器冷却系统内再循环。
[0016] 图4是示出具有热排围墙和冷排围墙的示例服务器冷却系统的视图。
[0017] 图5是示出具有热排围墙和冷排围墙的示例服务器冷却系统的视图，其中空气在服务器冷却系统内再循环。
[0018] 图6是示出具有单斜坡顶部的示例服务器冷却系统的视图。
[0019] 图7是示出具有单斜坡顶部的示例服务器冷却系统的俯视图的视图。
[0020] 图8是示出具有人字形顶部的示例服务器冷却系统的视图。
[0021] 图9是示出具有空气混合腔室的示例服务器冷却系统的视图。
具体实施方式
[0022] 结合旨在作为示意性示例而非对范围进行限制的设备、方法和系统来说明以下的示例实施例及其方面。
[0023] 图1示出示例服务器冷却系统，包括侧壁100、地面102、顶部104、围墙106和服务器机架108。侧壁100、地面102和顶部104界定内部空间118。地面102可以是也可以不是升高的底层地板。顶部104上可以有阀开口110，侧壁100上可以有阀开口114。阀开口可以连接到控制系统，控制系统可操作以选择性地打开或关闭各个阀开口。围墙106可以具有框架、面板、门和服务器机架端口。服务器机架端口是可以连接到一个或多个服务器机架108的围墙106中的开口。围墙106可以由各种材料制成，例如钢、复合材料或碳材料，形成了界定内空间116的外壳，内空间116基本上相对于内部空间118密封。围墙106包括至少一个服务器机架端口，其允许安装在服务器机架108中的一个或多个机架安装单元与内空间116相通。在一个实施例中，服务器机架端口是开口，其被配置为基本上与服务器机架108的外形一致并容纳服务器机架108。服务器机架端口的一个或多个边缘可以包括与服务器机架108接触并形成基本上密封的界面的衬垫或其它部件。服务器机架108可以通过服务器机架端口以基本上密封的方式可移除地连接到围墙106。在一些实施例中，一个或多个机架安装单元安装在服务器机架108中，使得机架安装单元的各自的前表面与内部空间118交界，并且机架安装单元的各自的后表面与围墙106界定的内空间116交界。示例机架安装单元可以是刀片式服务器、数据存储阵列或其它功能装置。从安装在服务器机架108中的机架安装单元通过的从前至后的气流从内部空间118吸取冷却空气并将热量排放到内空间116。
[0024] 围墙106可以在围墙的顶部侧通过连接器112连接到顶部104上的阀开口110。在一些实施例中，连接器112可以由金属管道制成。在其它实施例中，连接器112可以由软的柔性材料制成，使得围墙可移除地连接到阀开口110。在一些实施例中，围墙106可以直接安装到地面102。在其它实施例中，围墙106可以在底侧具有轮并容易地在数据中心中移动。
[0025] 在一些实施例中，服务器机架108可以稀疏地组装有服务器和其它设备。由于服务器和其它设备竖直地堆叠在机架内，这样的空缺可能形成相对内空间116的开口间隙。空气可能从内空间116通过开口间隙泄漏。为了防止空气泄漏，可以通过安装到服务器机架108的面板来阻挡间隙，防止空气通过间隙离开并进行围墙106。
[0026] 在一些实施例中，一个或多个空气处理单元122可以将外部冷空气吸入内部空间118中。冷空气通过侧壁100上的阀开口114进入服务器冷却系统。一个或多个风扇从内部空间118通过一个或多个机架安装单元的前表面吸取冷空气，并将受热的空气通过一个或多个机架安装单元的后表面排放到内空间116。受热的空气经过连接器112并通过顶部104上的阀开口110离开内空间116。在一些实施例中，安装在机架108中的机架安装单元内部的冷却风扇从内部空间118吸取冷空气并将受热的空气排放到内空间116；在一个应用中，不需要额外的空气处理单元来冷却机架安装单元。在其它的实施例中，无风扇的机架安装单元安装在机架108内，可以在机架108的一侧安装一个或多个风扇，以将空气从内部空间118吸取通过机架安装单元到达内空间116，以冷却安装在机架108中的机架安装单元。
[0027] 在一些实施例中，围墙106上可以有阀开口120。控制系统可操作地连接到阀开口120、顶部104上的阀开口110、和侧壁100上的阀开口114。控制系统可操作，以基于内部空间
118内部和外部测得的温度选择地触发各阀开口，以获得一个或多个理想的气流。当内部空间118外部的空气不适于引入内部空间118时，控制系统关闭阀开口110和114并打开阀开口
120。为了冷却内部空间118中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元可以是蒸发冷却器，这是通过简单的水蒸发来冷却空气的装置。相比致冷或吸气式空气调节，蒸发冷却可以更具能量效率。冷却空气从内部空间118被吸取通过机架安装单元，受热的空气被排放到围墙106所界定的内空间116。围墙106内受热的空气通过阀开口
120排放到内部空间118。在一些实施例中，一个或多个风扇可用于将受热的空气排出围墙
106。
118内部和外部测得的温度选择地触发各阀开口，以获得一个或多个理想的气流。当内部空间118外部的空气不适于引入内部空间118时，控制系统关闭阀开口110和114并打开阀开口
120。为了冷却内部空间118中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元可以是蒸发冷却器，这是通过简单的水蒸发来冷却空气的装置。相比致冷或吸气式空气调节，蒸发冷却可以更具能量效率。冷却空气从内部空间118被吸取通过机架安装单元，受热的空气被排放到围墙106所界定的内空间116。围墙106内受热的空气通过阀开口
120排放到内部空间118。在一些实施例中，一个或多个风扇可用于将受热的空气排出围墙
106。
[0028] 在其它实施例中，在外部空气被引入内部空间118时可以使用一个或多个冷却单元。控制系统可以同时打开阀开口110、114和120。蒸发冷却单元可以紧密地靠近阀开口114使用，使得外部空气可以在被引入内部空间118的同时被冷却。
[0029] 在其它实施例中，当外部和内部空间之间的温度差达到一定的可配置阈值时，控制系统可以打开阀开口110，并且关闭阀开口114和120。在其它实施例中，控制系统可以关闭阀开口110并打开阀开口114和120。为了冷却内部空间120中的空气，一个或多个蒸发冷却单元可以放置在内部空间120中以提供冷却。
[0030] 在一些实施例中，顶部104包括单个斜面的顶部，其易于制造并安装。在其它实施例中，可以使用其它类型的顶部结构，例如人字形顶部。侧壁100、地面102和顶部104可以在工厂预先制造并在将要建造数据中心的建筑现场组装。预先制造的单元可以显著降低建造数据中心的成本。用于服务器群冷却系统的基于集成建筑的空气处理器的一个成本优势是系统的预先制造部分以及预先制造部分易于在数据中心安装带来的简便和低成本。
[0031] 在一些实施例中，图1所示的用于服务器群冷却系统的基于集成建筑的空气处理器避免了对于升高的底层地板、CRAC单元和水冷却器的需要。冷却系统的大量部件可以预先制造并易于组装。自然冷却空气可以用于冷却服务器。安装在服务器内的冷却风扇可以提供所需要的气流以抽吸冷却空气来冷却服务器；可以不再需要CRAC单元和升高的底层地板。有效的蒸发冷却器可以取代安装和工作成本高的水冷却器。总的来说，本文所述的冷却系统可以显著减小建造成本以及服务器群调度的电力和水消耗。
[0032] 图2示出服务器冷却系统的另一个示例，包括侧壁200、地面202、顶部204、围墙206、服务器机架208和天花板210。图2中的冷却系统的示例类似于图1中的，不同的是天花板210和顶部204界定了阁楼空间220。侧壁200、地面202和天花板210界定了内部空间218。
一个或多个阀开口222连接到天花板210。顶部204上可以有阀开口224，侧壁200上可以有阀开口224。围墙206通过连接器212可操作地连接到阁楼空间220。
一个或多个阀开口222连接到天花板210。顶部204上可以有阀开口224，侧壁200上可以有阀开口224。围墙206通过连接器212可操作地连接到阁楼空间220。
[0033] 在一些实施例中，一个或多个空气处理单元226可以将外部空气吸入内部空间218内。一个或多个风扇从内部空间218吸取冷却空气通过安装在机架208中的一个或多个机架安装单元的前表面，并将受热的空气通过机架安装单元的后表面向内空间216排放。受热的空气通过连接器212并进入阁楼空间220。在一些实施例中，安装在机架208中的机架安装单元内安装的冷却风扇将冷却空气吸到内空间216内，不需要额外的空气处理单元。在无风扇的机架安装单元安装在机架208中的其它实施例中，一个或多个风扇可以安装在机架208的一侧以将空气从内部空间抽吸到内空间216以冷却安装在服务器机架208中的机架安装单元。受热的空气上升到阁楼空间220并通过阀开口224排出冷却系统。
[0034] 图3示出服务器冷却系统的另一个示例，包括侧壁300、地面303、顶部304、围墙306、服务器机架308和天花板310。侧壁300、地面302和天花板310界定了内部空间318。天花板310和顶部304界定了阁楼空间330。一个或多个阀开口322连接到天花板310。顶部304上可以有阀开口324，侧壁300上可以有阀开口314。围墙306通过连接器312可操作地连接到阁楼空间320。图3中的冷却系统示例类似于图2中的，不同在于外部空气可以不被引入内部空间318中，并且阁楼空间330中受热的空气有时可以不排放到示例服务器冷却系统外；反而，受热的空气可以按照需要混合到内部空间318中以维持理想的操作温度。
[0035] 在一个实施例中，阀开口322、324和314连接到控制系统，控制系统可操作，以基于内部空间318内侧和外侧观察到的温度选择性地触发各个阀开口。当外部空气不适于被引入内部空间318中时，控制系统关闭阀开口314和324，并且打开阀开口322。为了冷却内部空间318中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元可以是蒸发冷却器。冷却空气从内部空间318中被抽吸通过机架安装单元，受热的空气排放到由围墙306界定的内部空间318中。围墙306内的受热的空气通过连接器312排放到阁楼空间320并通过连接到天花板310的阀开口322重循环到内部空间318。在一些实施例中，一个或多个风扇可以用于将受热的空气从围墙306排出到阁楼空间320，并/或将至少一些受热的空气重循环到内部空间318。
[0036] 在其他实施例中，可以在外部空气被引入内部空间318时可以使用一个或多个冷却单元。控制系统可以同时或在分别选定的时间打开阀开口314、322和324。蒸发冷却单元可以紧密地靠近阀开口314使用，使得外部空气可以在被引入内部空间318的同时被冷却。
[0037] 在其它实施例中，控制系统可以打开阀开口314和322，并且关闭阀开口324。可以紧密靠近阀开口314和/或阀开口322地使用蒸发冷却单元以在内部空间318中提供有效的冷却。在其它实施例中，冷却系统可以关闭阀开口314，并且打开阀开口322和324。在一个实施例中，控制系统可以关闭阀开口314和322，并且打开阀开口324。控制系统检测内部空间318中、阁楼空间320中的温度以及外部的温度。当观察到的三个温度之间的差到达一个或多个可配置的阈值时，控制系统可以选择性地打开或关闭各个阀开口。
[0038] 图4示出服务器冷却系统的另一个示例，其包括侧壁400、地面402、顶部404、热排围墙406、服务器机架408、冷排围墙410和天花板424。图4中的示例冷却系统类似于图3中的，不同在于一个或多个冷排围墙用于对安装在机架408中的服务器提供有效冷却。
[0039] 侧壁400、地面402和天花板424界定了内部空间418。天花板424和顶部404界定了阁楼空间420。在一些实施例中，一个或多个阀开口426可以连接到天花板424。在一些其它实施例中，热排围墙406包括至少一个服务器机架端口，其允许一个或多个机架安装单元与热排内空间416交界。热排内空间410也包括至少一个服务器机架端口，其允许一个或多个机架安装单元与冷排内空间422交界。服务器机架408可以通过服务器机架端口以基本上密封的方式可移除地连接到热排围墙406。服务器机架408可以通过服务器机架端口以基本上密封的方式可移除地连接到冷排围墙410。在一些实施例中，机架安装单元安装在服务器机架408中使得机架安装单元的各自的前表面与冷排内空间422交界，并且机架安装单元的各自的后表面与热排内空间416交界。在一些实施例中，热排围墙406可以通过连接器412可操作地连接到阁楼空间420。在其它的实施例中，冷排围墙可以包括风扇单元430以通过安装在机架408中的机架安装单元的前表面从冷排内空间422抽吸空气；受热的空气通过机架安装单元的后表面排放到热排内空间416。
[0040] 在一些实施例中，一个或多个空气处理单元432可以将外部冷却空气抽吸到内部空间418中。冷空气通过侧壁400上的阀开口414进入服务器冷却系统。一个或多个风扇422通过冷排围墙410上的一个或多个开口将冷空气从内部空间418抽吸到冷排内空间430。在一些实施例中，每个冷排围墙410可以可操作地连接到阀开口414使得外部冷空气可以被抽吸到冷排内空间422。在一些其它实施例中，安装在机架安装单元内的冷却风扇从冷排内空间422抽吸冷空气。冷空气流过安装在机架408中的一个或多个机架安装单元的前表面，并将受热的空气通过一个或多个机架安装单元的后表面排放到热排内空间416。受热的空气经过连接器412并进入阁楼空间420。在一些实施例中，阁楼空间420内受热的空气可以通过阀开口428排出冷却系统。
[0041] 在无风扇的机架安装单元安装在机架408中的一些实施例中，一个或多个风扇可以安装在机架408的一侧，用于将空气从内部空间418抽吸到内空间416，来冷却安装在机架408中的机架安装单元。在其它实施例中，一个或多个风扇冷排内空间422可以为冷空气提供需要的能量以从冷排内空间422流动到热排内空间416。
[0042] 图5示出服务器冷却系统的另一个示例，包括侧壁500、地面502、顶部504、热排围墙506、服务器机架508、冷排围墙510和天花板524。侧壁500、地面502和天花板524界定了内部空间518。天花板524和顶部504界定了阁楼空间520。图5中的示例冷却系统类似于图4中的，不同在于外部空气可以不被引入内部空间518中，阁楼空间520中热的空气可以不排放到示例服务器冷却系统外。
[0043] 在一些实施例中，一个或多个阀开口526可以连接到天花板524。阀开口514、528和526可操作地连接到控制系统，控制系统可操作以基于内部空间518与/或阁楼空间520的内侧和外侧观察到的温度来选择性地触发各个阀开口。当外部空气不适于被引入内部空间
518中时，控制系统关闭阀开口514和528，并且打开阀开口526。为了冷却内部空间518中的空气，可以使用一个或多个冷却单元532。在一些实施例中，冷却单元532可以是蒸发冷却器。冷却空气从内部空间518中被抽吸到冷排内空间522。在一些实施例中，一个或多个风扇
530可以用于将冷却空气抽吸到冷排围墙510中，冷却空气通过安装在机架508中的机架安装单元从冷排内空间522被抽吸；受热的空气被排放到由围墙506界定的热排内空间516。受热的空气通过连接器512进入阁楼空间520并通过连接到天花板524的阀开口526重循环到内部空间518。在一些实施例中，一个或多个风扇可以用于将受热的空气从围墙506排出到阁楼空间520并重循环到内部空间518。
518中时，控制系统关闭阀开口514和528，并且打开阀开口526。为了冷却内部空间518中的空气，可以使用一个或多个冷却单元532。在一些实施例中，冷却单元532可以是蒸发冷却器。冷却空气从内部空间518中被抽吸到冷排内空间522。在一些实施例中，一个或多个风扇
530可以用于将冷却空气抽吸到冷排围墙510中，冷却空气通过安装在机架508中的机架安装单元从冷排内空间522被抽吸；受热的空气被排放到由围墙506界定的热排内空间516。受热的空气通过连接器512进入阁楼空间520并通过连接到天花板524的阀开口526重循环到内部空间518。在一些实施例中，一个或多个风扇可以用于将受热的空气从围墙506排出到阁楼空间520并重循环到内部空间518。
[0044] 图6示出示例服务器冷却系统的立体视图，包括侧壁600、地面602、顶部604、围墙606、服务器机架608和天花板610。侧壁600、地面602和天花板610界定了内部空间618。天花板610和顶部604界定了阁楼空间620。围墙606界定了内空间616。一个或多个阀开口622连接到天花板610。顶部604上可以有阀开口624，侧壁600上可以有阀开口614。围墙606通过连接器612可操作地连接到阁楼空间620。在一些实施例中，一个或多个机架安装单元安装在机架608中使得机架安装单元的各前表面与内部空间618交界，并且机架安装单元的各后表面与内空间616交界。在一些实施例中，外部冷空气可以通过阀开口614被抽吸到内部空间
618中。通过机架608中安装的机架安装单元内集成地安装的冷却风扇，冷空气可以从内部空间618被抽吸；受热的空气排放到内空间616中并通过连接器612进入阁楼空间620。在没有风扇的机架安装单元安装在机架608中的其它实施例中，一个或多个风扇可以用于将冷却空气从内部空间618抽吸到内空间616。在一些实施例中，空气处理单元626可以用于通过阀开口614将外部冷空气抽吸到内部空间618。阀开口614、624和622可操作地连接到控制系统，控制系统可操作以基于内部空间618与/或阁楼空间620内侧和外侧观察到的温度选择性地触发各个阀开口。当外部空气不适于被引入内部空间618中时，控制系统关闭阀开口
614和624，并且打开阀开口622。为了冷却内部空间618中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元可以是蒸发冷却器。冷却空气从内部空间618中被抽吸通过安装在机架608中的机架安装单元；受热的空气被排放到内空间616。受热的空气通过连接器612进入阁楼空间620并通过连接到天花板610的阀开口622重循环到内部空间618。在一些实施例中，一个或多个风扇可以用于将受热的空气从围墙606排出到阁楼空间620并将空气重循环到内部空间618。
618中。通过机架608中安装的机架安装单元内集成地安装的冷却风扇，冷空气可以从内部空间618被抽吸；受热的空气排放到内空间616中并通过连接器612进入阁楼空间620。在没有风扇的机架安装单元安装在机架608中的其它实施例中，一个或多个风扇可以用于将冷却空气从内部空间618抽吸到内空间616。在一些实施例中，空气处理单元626可以用于通过阀开口614将外部冷空气抽吸到内部空间618。阀开口614、624和622可操作地连接到控制系统，控制系统可操作以基于内部空间618与/或阁楼空间620内侧和外侧观察到的温度选择性地触发各个阀开口。当外部空气不适于被引入内部空间618中时，控制系统关闭阀开口
614和624，并且打开阀开口622。为了冷却内部空间618中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元可以是蒸发冷却器。冷却空气从内部空间618中被抽吸通过安装在机架608中的机架安装单元；受热的空气被排放到内空间616。受热的空气通过连接器612进入阁楼空间620并通过连接到天花板610的阀开口622重循环到内部空间618。在一些实施例中，一个或多个风扇可以用于将受热的空气从围墙606排出到阁楼空间620并将空气重循环到内部空间618。
[0045] 图7示出示例冷却系统的俯视图。侧壁700与天花板或顶部界定了内部空间718。围墙706界定了内空间716。围墙可以基本上密封的方式连接到一个或多个机架708。每个均包括一个或多个冷却风扇的一个或多个机架安装单元安装在机架708中。侧壁700上的一个或多个阀开口714允许外部的冷空气进入内部空间718。通过服务器机架中安装的机架安装单元内集成地安装的冷却风扇，可以从内部空间抽吸冷空气，将受热的空气排放到内空间716。在一些实施例中，一个或多个空气处理单元726可以将外部冷空气抽吸到内部空间
718。在一个实施例中，冷却系统宽60英尺，长255英尺，高16英尺。四个围墙安装在冷却系统中。八个机架在每侧以基本密封的方式连接到每个围墙。每个机架包括16个1U服务器。侧壁、天花板、顶部和围墙可以预先制造并在数据中心的建造现场安装。相比其它数据中心设计，示例冷却系统可以更容易安装并能更有效地操作。
718。在一个实施例中，冷却系统宽60英尺，长255英尺，高16英尺。四个围墙安装在冷却系统中。八个机架在每侧以基本密封的方式连接到每个围墙。每个机架包括16个1U服务器。侧壁、天花板、顶部和围墙可以预先制造并在数据中心的建造现场安装。相比其它数据中心设计，示例冷却系统可以更容易安装并能更有效地操作。
[0046] 图8示出服务器冷却系统的另一个示例，包括侧壁800、地面802、顶部804、围墙806、服务器机架808和天花板810。侧壁800、地面802和天花板810界定了内部空间818。顶部
804和天花板810界定了阁楼空间820。一个或多个阀开口822连接到天花板810。顶部804上可以有阀开口824，侧壁800上可以有阀开口814。使用人字形顶部804代替单斜坡顶部204。
人字形顶部可以在内部空间818中提供更好的空气循环。然而，建造人字形顶部的成本要比建造单斜坡顶部的成本高。
804和天花板810界定了阁楼空间820。一个或多个阀开口822连接到天花板810。顶部804上可以有阀开口824，侧壁800上可以有阀开口814。使用人字形顶部804代替单斜坡顶部204。
人字形顶部可以在内部空间818中提供更好的空气循环。然而，建造人字形顶部的成本要比建造单斜坡顶部的成本高。
[0047] 图9示出服务器冷却系统的另一个示例，包括侧壁900、地面902、顶部904、围墙906、服务器机架908、天花板910和外壁930。图9中的冷却系统的示例类似于图8中的，不同的是顶部904、地面902、侧壁900和外壁930界定了混合空间928。侧壁900、地面902和天花板
910界定了内部空间918。顶部904和天花板910界定了阁楼空间920。在一些实施例中，可以通过外壁930上的阀开口914将外部冷空气吸入混合空间928。可以通过连接到侧壁900的一个或多个空气处理单元将冷空气吸到内部空间918。每个均包括冷却风扇的一个或多个机架安装单元安装在机架908中。安装在机架安装单元内的冷却风扇通过机架安装单元从内部空间918抽吸冷却空气并将受热的空气排放到内空间916。受热的空气通过一个或多个连接器912进入阁楼空间920，连接器912可操作地将内空间916连接到阁楼空间920。在一些实施例中，阁楼空间920中的受热的空气通过一个或多个阀开口924排放到外部。在其它实施例中，受热的空气通过一个或多个阀开口922被抽吸到混合空间928并与外部冷空气混合。
在其它实施例中，阀开口914、922和924可操作地连接到控制系统，控制系统可操作以选择性地触发各个阀开口。当外部空气不适于被引入内部空间918中时，控制系统关闭阀开口
914和924，并且打开阀开口922。阁楼空间920中的受热的空气重循环到混合空间928并重循环到内部空间918。在其它实施例中，控制系统检测内部空间918、阁楼空间920、混合空间
928中的温度以及外部的温度。当观察到的温度之间的差到达一个或多个阈值或者其它动态或预定水平时，控制系统可以选择性地打开或关闭各个阀开口。为了冷却内部空间中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元安装在混合空间928内。在其它实施例中，冷却单元安装在内部空间918内。在一个实施例中，冷却单元是蒸发冷却器。
910界定了内部空间918。顶部904和天花板910界定了阁楼空间920。在一些实施例中，可以通过外壁930上的阀开口914将外部冷空气吸入混合空间928。可以通过连接到侧壁900的一个或多个空气处理单元将冷空气吸到内部空间918。每个均包括冷却风扇的一个或多个机架安装单元安装在机架908中。安装在机架安装单元内的冷却风扇通过机架安装单元从内部空间918抽吸冷却空气并将受热的空气排放到内空间916。受热的空气通过一个或多个连接器912进入阁楼空间920，连接器912可操作地将内空间916连接到阁楼空间920。在一些实施例中，阁楼空间920中的受热的空气通过一个或多个阀开口924排放到外部。在其它实施例中，受热的空气通过一个或多个阀开口922被抽吸到混合空间928并与外部冷空气混合。
在其它实施例中，阀开口914、922和924可操作地连接到控制系统，控制系统可操作以选择性地触发各个阀开口。当外部空气不适于被引入内部空间918中时，控制系统关闭阀开口
914和924，并且打开阀开口922。阁楼空间920中的受热的空气重循环到混合空间928并重循环到内部空间918。在其它实施例中，控制系统检测内部空间918、阁楼空间920、混合空间
928中的温度以及外部的温度。当观察到的温度之间的差到达一个或多个阈值或者其它动态或预定水平时，控制系统可以选择性地打开或关闭各个阀开口。为了冷却内部空间中的空气，可以使用一个或多个冷却单元。在一些实施例中，冷却单元安装在混合空间928内。在其它实施例中，冷却单元安装在内部空间918内。在一个实施例中，冷却单元是蒸发冷却器。
[0048] 已经参照具体实施例描述了本发明。例如，尽管参照具体组件和结构描述了本发明的实施例，本领域技术人员应该理解也可以使用组件和结构的不同结合。例如，升高的底层地板、CRAC单元、水冷却器或湿度控制单元可以在一些实施例中使用。地震控制装置和电气及通信电缆管理装置也可以用在一些实施例中。其它实施例对本领域技术人员是显而易见的。除了如所附权利要求所指出的部分之外，不意在对本发明构成限制。