用于高效的數(shù)據(jù)中心冷卻的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施例提供了數(shù)據(jù)中心中響應(yīng)于冷卻和/或濕度需求的高效冷卻，其利用具有多個冷卻回路的系統(tǒng)，以考慮到第一冷卻液體回路的較高的冷卻液體溫度，同時維持數(shù)據(jù)中心室溫和濕度控制。特別地，該系統(tǒng)包括多個集成冷卻系統(tǒng)，其中的每一個都包括一個或多個特別設(shè)定尺寸的冷卻器和液體回路以應(yīng)對冷卻需求。自然冷卻熱交換器耦合至第一液體回路，以在數(shù)據(jù)中心周圍的濕球溫度處于或低于第一冷卻液體回路的自然冷卻設(shè)置點時使用。該系統(tǒng)將濕度控制組件隔離至第二冷卻液體回路，并使得能夠更好地控制數(shù)據(jù)中心的第一冷卻液體回路以滿足特定的IT負荷。
【專利說明】用于高效的數(shù)據(jù)中心冷卻的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)中心的能量管理，更具體地涉及利用多個冷卻系統(tǒng)的高效的數(shù)據(jù)中心冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]按照慣例，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心包括多個包含在外殼結(jié)構(gòu)中的單獨的計算資源。數(shù)據(jù)中心或其他物理空間受益于充分的和優(yōu)化的電力和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施。將數(shù)據(jù)中心維持在所需溫度(例如，設(shè)置點)有助于防止計算機硬件(例如，IT基礎(chǔ)設(shè)施)過熱和發(fā)生故障。為此，很多數(shù)據(jù)中心被冷卻至相對低的溫度(例如，75° F)以提高設(shè)備可靠性和使用壽命，并避免用于修理和/或更換的停機時間。
[0003]隨著數(shù)據(jù)中心消耗的電力越來越多，而首席信息官(CIO)的預(yù)算保持相對地固定，為使數(shù)據(jù)中心具有更高能量效率增加了極大的壓力。數(shù)據(jù)中心正變得更加虛擬化，導致了更高且更不可預(yù)知的冷卻需求，使得能量效率更具挑戰(zhàn)性。作為響應(yīng)，如美國采暖、制冷和空調(diào)工程師學會(ASHRAE)和歐盟數(shù)據(jù)中心規(guī)范(European Union Code of Conduct forDatacenters)的標準化組織已經(jīng)采用了更加寬松的用于數(shù)據(jù)中心的環(huán)境標準，從而允許較高的服務(wù)器入口溫度。較高的服務(wù)器入口條件鼓勵數(shù)據(jù)中心空間獨有的新穎和具創(chuàng)造性的設(shè)計和控制理念。不同于其他類型的建筑環(huán)境，數(shù)據(jù)中心具有極低的潛熱負荷，因為IT負荷只產(chǎn)生可感覺的熱量,而在該空間中很少有人來增加數(shù)據(jù)中心空氣的濕度，并且新鮮空氣的組成很低。
[0004]可以設(shè)計支持數(shù)據(jù)中心具有可變速度的設(shè)備和在外部環(huán)境條件有利時自然冷卻(free cooling)的選項的基礎(chǔ)設(shè)施。盡管這些方法可以產(chǎn)生顯著的能量節(jié)省，但它們沒有完全充分利用變化的環(huán)境條件以用于增加節(jié)省。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一般來說，本發(fā)明的實施例提供了在數(shù)據(jù)中心中響應(yīng)于冷卻和/或濕度需求進行高效冷卻的方法，其利用具有多個冷卻回路的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，以考慮到第一冷卻液體回路的較高的冷卻液體溫度，同時維持數(shù)據(jù)中心室溫和濕度控制。特別地，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)包括多個集成冷卻系統(tǒng)，其中的每一個都包括一個或多個特別設(shè)定尺寸的冷卻器和液體回路以應(yīng)對冷卻需求。自然冷卻熱交換器耦合至第一液體回路，以在數(shù)據(jù)中心周圍的濕球溫度能夠產(chǎn)生低于第一冷卻液體回路的返回溫度一溫度差值的冷凝用水時使用。數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)將濕度控制組件隔離至第二冷卻液體回路，并使得能夠更好地控制數(shù)據(jù)中心的第一冷卻液體回路以滿足特定的IT負荷，由此在正常冷卻和自然冷卻操作期間均使能量節(jié)省最大化。
[0006]本發(fā)明的一個方面包括一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其包括:第一冷卻系統(tǒng)，可操作以維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點來應(yīng)對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的冷卻需求，第一冷卻系統(tǒng)包括冷卻器；第二冷卻系統(tǒng)，可操作以維持第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點來應(yīng)對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的濕度和冷卻需求，第二冷卻系統(tǒng)包括尺寸被設(shè)計為具有比第一液體回路的冷卻器的能力小的能力的一個或多個冷卻器，其中第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點高于第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點；耦合至第一液體回路的熱交換器，用于在數(shù)據(jù)中心周圍的濕球溫度低于一預(yù)定義設(shè)置點時使用，該熱交換器被配置為與第一液體回路的冷卻器并行或串行操作；以及將第一冷卻系統(tǒng)與第二冷卻系統(tǒng)耦合的流量控制設(shè)備。
[0007]本發(fā)明的另一個方面提供了一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，其包括:包括指令的存儲介質(zhì)；耦合至存儲介質(zhì)的總線；以及經(jīng)由總線耦合至控制器的處理器，當處理器執(zhí)行所述指令時，使所述系統(tǒng):分析數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件；在數(shù)據(jù)中心周圍的外部濕球溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件激活熱交換器來維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點；在下列任一情況下，激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點一預(yù)設(shè)差值，和自然冷卻熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；操作流量控制設(shè)備來維持第一冷卻系統(tǒng)的液體回路的預(yù)定設(shè)置點；以及在激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器不能維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器來應(yīng)對環(huán)境條件。
[0008]本發(fā)明的另一個方面提供了一種存儲計算機指令的計算機可讀存儲介質(zhì)，當指令被執(zhí)行時，使得計算機能夠提供數(shù)據(jù)中心冷卻，該計算機指令包括:分析數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件；在數(shù)據(jù)中心周圍的外部濕球溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件激活熱交換器來維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點；在下列任一情況下，激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點，和自然冷卻熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；操作流量控制設(shè)備來維持第一冷卻系統(tǒng)的液體回路的預(yù)定設(shè)置點；以及在激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器不能維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器來應(yīng)對環(huán)境條件。
[0009]本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于數(shù)據(jù)中心冷卻的方法，該方法包括:由控制器分析數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件；在數(shù)據(jù)中心周圍的外部濕球溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件由控制器激活熱交換器來維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點；在下列任一情況下，由控制器激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點，和自然冷卻熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；由控制器操作流量控制設(shè)備來維持第一冷卻系統(tǒng)的液體回路的預(yù)定設(shè)置點；以及在激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器不能維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，由控制器激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器來應(yīng)對環(huán)境條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本發(fā)明的這些和其他特征從如下結(jié)合附圖進行的本發(fā)明各個方面的詳細描述中將更容易地被理解，在附圖中:
[0011]圖1示出了根據(jù)說明性實施例的用于使能數(shù)據(jù)中心冷卻的示例性計算環(huán)境的示意性描繪；
[0012]圖2示出了根據(jù)說明性實施例的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的示意性描繪；以及
[0013]圖3示出了根據(jù)說明性實施例的用于數(shù)據(jù)中心冷卻的處理流程。
[0014]附圖不一定按照比例繪制。附圖僅是表示，并不旨在刻畫本發(fā)明的具體參數(shù)。附圖僅旨在描述本發(fā)明的典型實施例，因此不應(yīng)視為范圍限制。在附圖中，同樣的標號代表同樣的元件。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在，這里將參考附圖更加充分地描述示例性實施例，附圖中示出了示例性實施例。本發(fā)明的實施例提供了在數(shù)據(jù)中心中響應(yīng)于冷卻和/或濕度需求進行高效冷卻的方法，該方法利用具有多個冷卻回路的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，以考慮到第一冷卻液體回路的較高的冷卻液體溫度，同時維持數(shù)據(jù)中心室溫和濕度控制。特別地，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)包括多個集成冷卻系統(tǒng)，其中的每一個都包括一個或多個特別設(shè)定尺寸的冷卻器和液體回路以應(yīng)對冷卻需求。自然冷卻熱交換器耦合至第一液體回路，以在數(shù)據(jù)中心周圍的濕球溫度低于第一冷卻液體回路的返回溫度一個差值(等于或低于自然冷卻設(shè)置點)時使用。數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)將濕度控制組件隔離至第二冷卻液體回路，并使得能夠更好地控制數(shù)據(jù)中心第一冷卻液體回路以滿足特定的IT負荷，由此在正常冷卻和自然冷卻操作期間都使能量節(jié)省最大化。
[0016]應(yīng)當理解，本公開可以以多種不同的形式實施，而不應(yīng)被解釋為限制于這里給出的示例性實施例。反而，提供這些示例性實施例使得本公開是充分的和完全的，并將本公開的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。這里使用的術(shù)語僅出于描述特定實施例的目的，并不旨在限制本公開。例如，如這里使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”、“該”也旨在包括其復數(shù)形式，除非上下文有明確的其他指示。而且，“一”、“一個”等的使用不表示數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個引用項目。應(yīng)當進一步地理解，在本說明書中使用的“包括”或“包含”規(guī)定陳述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其他的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。
[0017]在整個說明書中對“一個實施例”、“實施例”的引用或相似的語言意指所描述的與實施例相關(guān)聯(lián)的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在整個說明書中出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”以及相似的語言可以但不必都指相同的實施例。
[0018]現(xiàn)在參考附圖，圖1描述了響應(yīng)于環(huán)境條件(例如，冷卻和/或濕度需求)促進數(shù)據(jù)中心冷卻的系統(tǒng)100。如圖所示，系統(tǒng)100包括在計算機基礎(chǔ)設(shè)施104內(nèi)部署的計算機系統(tǒng)102。其旨在闡明的事情之一是可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境106 (例如，因特網(wǎng)、廣域網(wǎng)(WAN)、局域網(wǎng)(LAN)、虛擬專用網(wǎng)(VPN)等)中、云計算環(huán)境中，或在獨立的計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)實施例。計算機基礎(chǔ)設(shè)施104還旨在闡明系統(tǒng)100的一些或全部組件可以由服務(wù)提供商部署、管理、維修等等，服務(wù)提供商為其他人提供實現(xiàn)、部署和/或執(zhí)行本發(fā)明的功能。
[0019]計算機系統(tǒng)102旨在表示可以在部署/實現(xiàn)這里敘述的教導時實現(xiàn)的任意類型的計算機系統(tǒng)。在這個特定例子中，計算機系統(tǒng)102表示用于提供數(shù)據(jù)中心冷卻的說明性系統(tǒng)。應(yīng)當理解，在各種實施例下實現(xiàn)的任何其他計算機可以具有不同的組件/軟件，但會執(zhí)行相似的功能。如圖所示，計算機系統(tǒng)102包括能夠與存儲在存儲器單元112中的控制器110合作的處理單元108，以提供數(shù)據(jù)中心冷卻，其將在下面更詳細地描述。圖中也示出了總線113和設(shè)備接口 115。
[0020]處理單元108 —般指執(zhí)行邏輯運算、計算任務(wù)、控制功能等的任何裝置。處理器可以包括一個或多個子系統(tǒng)、組件和/或其他處理器。處理器通常包括各種邏輯組件，邏輯組件利用時鐘信號來操作以鎖存數(shù)據(jù)、推進邏輯狀態(tài)、同步計算和邏輯運算，和/或提供其他定時功能。在操作中，處理單元108接收在LAN和/或WAN(例如，Tl、T3、56kb、X.25)、寬帶連接(ISDN、幀中繼、ATM)、無線鏈路(802.11，藍牙等)等上傳送的信號。在一些實施例中，信號可以利用例如信任密鑰對加密來加密。不同系統(tǒng)可以利用諸如以太網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)、直接串行或并行連接、usb、Firewire?.Bluetooth?.或其他專有接口的不同通信路徑來傳送信息。(Firewire是蘋果計算機公司的注冊商標。Bluetooth是藍牙特別興趣小組(SIG)的注冊商標)。
[0021]總體而言，處理單元108執(zhí)行計算機程序代碼，諸如存儲在存儲器單元112和/或存儲系統(tǒng)114中的用于操作控制器110的程序代碼。當執(zhí)行計算機程序代碼時，處理單元108可以從存儲器單元112和存儲系統(tǒng)114中讀取數(shù)據(jù)和/或向存儲器單元112和存儲系統(tǒng)114中寫入數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)114可以包括￥0?、0￥1?、狀10陣列、USB硬驅(qū)動器、光盤記錄器、閃存設(shè)備和/或用于存儲和/或處理數(shù)據(jù)的任何其他數(shù)據(jù)處理和存儲元件。盡管沒有示出，計算機系統(tǒng)102還可以包括與計算機基礎(chǔ)設(shè)施104的一個或多個硬件組件通信的I/O接口，該硬件組件(例如，鍵盤，顯示器，照相機等)使得用戶能夠與計算機系統(tǒng)102互動。
[0022]現(xiàn)在參考附圖2，更詳細地描述數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120的結(jié)構(gòu)和操作。如圖所示，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120包括第一(即，主要)冷卻系統(tǒng)122，其可操作以維持第一液體(例如，水)回路124的預(yù)定設(shè)置點，從而應(yīng)對數(shù)據(jù)中心126內(nèi)的冷卻和濕度需求，例如，由IT負荷產(chǎn)生的溫度升高引起 的冷卻需求。數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120進一步包括第二(B卩，次要)冷卻系統(tǒng)132，其可操作以維持第二液體(例如，水)回路134的預(yù)定設(shè)置點，從而應(yīng)對數(shù)據(jù)中心126內(nèi)的冷卻需求。在示例性實施例中，第一液體回路124的預(yù)定設(shè)置點被維持為高于第二液體回路134的預(yù)定設(shè)置點。在一個非限制示例中，第二液體回路134的設(shè)置點溫度大約為40-50° F，而第一液體回路124進入數(shù)據(jù)中心126的設(shè)置點溫度大約為55-65° F，離開數(shù)據(jù)中心126的設(shè)置點溫度大約為65-75° F。如在下面進一步詳細描述的，根據(jù)示例性實施例將第一液體回路124與第二液體回路134集成，允許第一液體回路124具有較高的冷卻液體溫度，從而在正常冷卻操作和自然冷卻操作二者期間都使得數(shù)據(jù)中心126內(nèi)的能量效率最大化。
[0023]如圖所示，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120進一步包括一個或多個可以和第一液體回路124合作的冷卻器138，以及一個或多個可以和第二液體回路134合作的冷卻器140，其中第二液體回路134的冷卻器140被故意設(shè)定尺寸為具有比第一液體回路124的冷卻器138小的能力(即，傳熱能力(焓差)和冷卻液的流速)。在一個非限制的實施例中，第二液體回路134的冷卻器140的能力為第一液體回路124的冷卻器138的能力的大約20_30%。
[0024]數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120進一步包括一個或多個耦合至第一液體回路124的一個或多個熱交換器，以在數(shù)據(jù)中心126周圍的環(huán)境溫度低于預(yù)定義設(shè)置點時使用。特別地，熱交換器144被配置為在數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120的自然冷卻操作期間維持第一液體回路124的設(shè)置點。即，在較涼爽的天氣條件下，外部環(huán)境溫度可以幫助在數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120中節(jié)省能量。自然冷卻可以用于通過每當外部濕球溫度降低至低于所需設(shè)置點(即，低于第一液體回路124的返回溫度一個差值)時，將第一液體回路124的冷卻器138維持在“關(guān)閉”狀態(tài)達一較長時間段，來節(jié)省能量。在一個非限制實施例中，在返回到正常操作之前，第一液體回路124為數(shù)據(jù)中心120貢獻了增長大約50%的更多自然冷卻時間。如圖所示，熱交換器144與第一液體回路124的冷卻器138并行或串行操作。
[0025]數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120進一步包括多個泵148A-C，和將第一冷卻系統(tǒng)122的第一液體回路124與第二冷卻系統(tǒng)122的第二液體回路134耦合的流量控制設(shè)備(例如，三向閥)。如下面更詳細地描述的，響應(yīng)于操作期間的冷卻需求，激活一個或多個泵148A-C，并打開流量控制設(shè)備150 (例如，從第一液體回路124向第二液體回路134)以維持第一液體回路124的設(shè)置點。兩個液體回路之間的液體混合降低了第一液體回路124的溫度，從而防止或至少延遲了第一冷卻系統(tǒng)122的冷卻器138的啟動。
[0026]數(shù)據(jù)中心126進一步包括多個傳感器130，用于捕捉表示數(shù)據(jù)中心126內(nèi)部和周圍的環(huán)境屬性的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括但不限于:溫度、濕度、氣流、碳排放等等。傳感器130可以包括任何類型的能夠捕捉數(shù)據(jù)中心126的環(huán)境條件的傳感器。數(shù)據(jù)中心126收集表示來自傳感器130的輸出的信號并將其路由至控制器110。信號可以在LAN和/或WAN (例如，Tl、T3、56kb、X.25)、寬帶連接(ISDN、幀中繼、ATM)、無線鏈路(802.U、藍牙等)等上傳送。不同的傳感器系統(tǒng)可以利用諸如以以太網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)、直接串行或并行連接、USB、Firewire?、Bluetooth?或其他專有接口的不同通信路徑傳送信息。(Firewire是蘋果計算機公司的注冊商標。Bluetooth是藍牙特別興趣小組(SIG)的注冊商標)。在一些實施例中，傳感器130能夠進行雙向通信，從而可以從控制器110接收信號(以啟動、發(fā)聲報警
O
[0027]數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120進一步包括可與第二冷卻系統(tǒng)132合作的用于維持數(shù)據(jù)中心126的露點的HVAC單元152。更具體地，HVAC單元152利用HVAC單元152中的露點控制，與控制器110和冷卻器140合作以控制數(shù)據(jù)中心126中的濕度。在一個實施例中，HVAC單元152向冷卻系統(tǒng)132提供濕度控制支持，其可以響應(yīng)于數(shù)據(jù)中心120中的濕度需求而被激活。
[0028]應(yīng)當理解，HVAC單元152`可以包括管道系統(tǒng)、多個空氣供給通風口和擴散器(未示出)。此外，應(yīng)當理解，管道系統(tǒng)、多個空氣供給通風口和擴散器可以位于數(shù)據(jù)中心126的天花板中、數(shù)據(jù)中心126的墻壁中(例如，在墻上不同高度處)和/或數(shù)據(jù)中心126的地板中(例如，在地板下的布線層內(nèi))。如圖所示，HVAC單元152被耦合至第二液體回路134，并由于數(shù)據(jù)中心126內(nèi)降低的除濕需求，而被允許有限地直接與第一冷卻系統(tǒng)122合作。
[0029]在一個實施例中，第二冷卻系統(tǒng)132包括一組耦合至第二液體回路134的用于臨時存儲熱能的熱能存儲(TES)單元158。TES單元158通過平滑能量供給和提高可靠性來改善能量性能。在一個非限制例子中，在日間高峰時間，冷卻器140結(jié)合TES單元158工作以管理冷卻負荷。在非高峰時間，冷卻器140給TES單元158充電以供在將來冷卻中使用，例如，以防電力故障。
[0030]現(xiàn)在參考圖2、圖3，更詳細地描述用于提供數(shù)據(jù)中心冷卻的示例性控制序列200。在這個實施例中，示例性控制序列200考慮了正常冷卻和自然冷卻操作二者。如圖所示，控制序列200開始，在201處，分析從數(shù)據(jù)中心126的傳感器130接收的冷卻需求(例如，由于IT負荷的溫度增加)。在202處，分析數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境干濕溫度。在203處，確定數(shù)據(jù)中心126周圍的外部環(huán)境溫度是高于還是低于自然冷卻設(shè)置點。如果環(huán)境溫度低于自然冷卻設(shè)置點，則數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)120以自然冷卻模式操作，并在204處激活熱交換器144。熱交換器144繼續(xù)操作，在205處確定是否可以由熱交換器144單獨維持第一液體回路124和/或第二液體回路134的設(shè)置點。如果不是，則熱交換器144繼續(xù)操作，并且激活第二冷卻系統(tǒng)132的冷卻器140。另選地，如在203處確定的，在數(shù)據(jù)中心126周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于冷卻需求和/或濕度需求激活冷卻器138和/或冷卻器140，并在熱交換器144關(guān)閉的情況下操作。
[0031]下一步，在207處，流量控制設(shè)備150從第一液體回路124向第二液體回路134打開，以提供其混合來降低第一液體回路124的設(shè)置點。在208處，確定第一液體回路124的設(shè)置點是否被維持住。如果是，則第二液體回路134的冷卻器140保持操作以向數(shù)據(jù)中心126提供冷卻。然而，如果設(shè)置點沒有被維持住，即冷卻器140以最大負荷操作，則在209處，關(guān)閉流量控制設(shè)備150，激活第一液體回路124的冷卻器138，以維持第一液體回路124的設(shè)置點。此時，冷卻器138將具有足夠負荷以更高效地運行。下一步，在210處，確定數(shù)據(jù)中心126的負荷是否已經(jīng)降低了確定的量(例如，25-30%)并因此不再如此高效地操作。如果不是，則控制序列200返回至209，第一液體回路124的冷卻器138保持操作。如果是，則關(guān)閉第一液體回路134的冷卻器138，并在201處重新分析冷卻需求。
[0032]可以理解的是，這里公開的方法可以在計算機系統(tǒng)內(nèi)使用以提供高效的數(shù)據(jù)中心冷卻。在該情況下，可以提供控制器110，并且可以獲得用于執(zhí)行本發(fā)明描述的處理的一個或多個系統(tǒng)并將其部署至計算機基礎(chǔ)設(shè)施104。在這個意義上，部署可以包括以下中一個或多個:(1)從計算機可讀存儲介質(zhì)，將程序代碼安裝在諸如計算機系統(tǒng)的計算設(shè)備上；(2)添加一個或多個計算設(shè)備至基礎(chǔ)設(shè)施；以及(3)加入和/或修改基礎(chǔ)設(shè)施的一個或多個現(xiàn)有系統(tǒng)以使該基礎(chǔ)設(shè)施能夠執(zhí)行本發(fā)明的處理動作。
[0033]可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令(諸如程序模塊)的總體背景下描述示例性計算機系統(tǒng)102(圖1)。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、人、組件、邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。示例性計算機系統(tǒng)102可以以分布式計算環(huán)境來實施，在分布式計算環(huán)境下，任務(wù)由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行。在分布式計算環(huán)境下，程序模塊可以位于包括存儲器存儲設(shè)備的本地和遠程計算機存儲介質(zhì)二者中。
[0034]計算機系統(tǒng)102執(zhí)行這里公開的方法。例如，圖3的流程圖根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，說明了系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的架構(gòu)、功能和操作。在這一點上，流程圖中的每個圖框可以表示包括一個或多個用于實現(xiàn)指定邏輯功能的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、段、或部分。也應(yīng)當注意，在一些另選實施例中，圖框中提及的功能可以不以圖中描述的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)示出的圖框事實上可能基本并發(fā)地執(zhí)行。還應(yīng)當注意，流程圖例示的每一個圖框可以由執(zhí)行指定功能或動作的基于專用硬件的系統(tǒng)實現(xiàn)，或由專用硬件和計算機指令的組合實現(xiàn)。
[0035]本說明書描述的一些功能性組件被稱為系統(tǒng)或單元，以更明確地強調(diào)其實現(xiàn)的獨立性。例如，系統(tǒng)或單元可以被實現(xiàn)為硬件電路，包括定制VLSI電路或門陣列、諸如邏輯芯片、晶體管或其他分立組件的現(xiàn)有半導體產(chǎn)品。系統(tǒng)或單元也可以被實現(xiàn)為可編程硬件設(shè)備，諸如現(xiàn)場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯設(shè)備，等等。系統(tǒng)或單元也可以被實現(xiàn)為由各種類型的處理器執(zhí)行的軟件。可執(zhí)行代碼的系統(tǒng)或單元或組件可以例如包括一個或多個計算機指令的物理或邏輯塊，其可以例如被組織為對象、過程或函數(shù)。然而，提到的系統(tǒng)或單元的可執(zhí)行代碼不需要物理地位于一起，而是可以包括存儲在不同位置的不同指令，當其邏輯地結(jié)合在一起時，包括系統(tǒng)或單元且達到系統(tǒng)或單元的所述目的。
[0036]而且，可執(zhí)行代碼的系統(tǒng)或單元可以是單個指令或許多指令，甚至可以分布在幾個不同的代碼段中，分布在不同的程序中，以及分布在幾個存儲器設(shè)備之間。類似地，操作數(shù)據(jù)可以在模塊中被識別和說明，其可以實施為任何合適的形式且組織在任何合適類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。操作數(shù)據(jù)可以被收集為單個數(shù)據(jù)集，或可以分布在不同位置，包括分布在不同的存儲設(shè)備和不相干的存儲器設(shè)備上。
[0037]此外，如這里所描述的，系統(tǒng)/單元也可以被實現(xiàn)為軟件和一個或多個硬件設(shè)備的組合。例如，控制器可以以存儲在存儲介質(zhì)(例如，存儲器存儲設(shè)備)上的軟件可執(zhí)行代碼的組合來實施。在進一步的例子中，系統(tǒng)或單元可以是對操作數(shù)據(jù)集進行運算的處理器的組合。
[0038]如上所述，一些實施例可以以硬件實施。硬件可以被稱為硬件元件。一般來說，硬件元件可以指被設(shè)置為執(zhí)行一定操作的任何硬件結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，例如，硬件元件可以包括在襯底上制造的任何模擬或數(shù)字的電氣或電子元件。例如，制造可以利用諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS)、雙極、和雙極CMOS (BiCMOS)技術(shù)的基于硅的集成電路(IC)技術(shù)來執(zhí)行。硬件元件的示例可以包括處理器、微處理器、電路、電路元件(例如，晶體管、電阻器、電容器、電感器等)、集成電路、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、邏輯門、寄存器、半導體器件、芯片、微芯片、芯片組等等。然而，實施例不局限于該上下文。
[0039]如上所述，一些實施例可以以軟件實施。軟件可以指軟件元件。一般來說，軟件元件可以指設(shè)置為執(zhí)行一定操作的任何軟件結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，例如，軟件元件可以包括適于由諸如處理器的硬件元件執(zhí)行的程序指令和/或數(shù)據(jù)。程序指令可以包括組織的命令列表，其包括以預(yù)定語法設(shè)置的文字、數(shù)值或符號，且當其執(zhí)行時，可以引起處理器執(zhí)行對應(yīng)的操作集。
[0040]例如，示例性計算機系統(tǒng)102 (圖1)的實現(xiàn)可以存儲在某種形式的計算機可讀存儲介質(zhì)上或由其傳送。計算機可讀存儲介質(zhì)可以是可以由計算機訪問的介質(zhì)?！坝嬎銠C可讀存儲介質(zhì)”包括以存儲信息的任何方法和技術(shù)實現(xiàn)的易失性和非易失性、可移除和固定的計算機可存儲介質(zhì)，這里的信息諸如是計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。計算機存儲設(shè)備包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、閃存或其他存儲技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用盤(DVD)或其他光學存儲、磁盒、磁帶、磁盤存儲或其他磁存儲設(shè)備、或能夠用于存儲所需信息且能夠由計算機訪問的任何其他介質(zhì)?！巴ㄐ沤橘|(zhì)”通常使計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序模塊實體化。通信介質(zhì)也包括任何信息傳遞介質(zhì)。
[0041]很明顯，已經(jīng)提供了一種用于高效的數(shù)據(jù)中心冷卻的方法。盡管已經(jīng)結(jié)合示例性實施例示出和描述了本發(fā)明，可以清楚的是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出變形和修改。因此，應(yīng)當理解，權(quán)利要求旨在覆蓋所有落入本發(fā)明真實精神的這樣的修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，包括: 第一冷卻系統(tǒng)，能夠操作以維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點來應(yīng)對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件，第一冷卻系統(tǒng)包括至少一個冷卻器； 第二冷卻系統(tǒng)，能夠操作以維持第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點來應(yīng)對數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件，第二冷卻系統(tǒng)包括尺寸被設(shè)計為具有比第一冷卻系統(tǒng)的所述至少一個冷卻器小的能力的一個或多個冷卻器，其中第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點高于第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點； 耦合至第一液體回路的熱交換器，用于在數(shù)據(jù)中心周圍的濕球溫度低于第一液體回路的返回溫度一個差值時使用，該熱交換器被配置為與第一液體回路的冷卻器并行或串行操作；以及 將第一冷卻系統(tǒng)與第二冷卻系統(tǒng)耦合的流量控制設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，進一步包括用于確定數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和周圍的環(huán)境條件的多個傳感器設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，進一步包括用于操作第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器、第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器、熱交換器以及流量控制設(shè)備的控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，所述流量控制設(shè)備包括閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，進一步包括能夠與第二冷卻系統(tǒng)合作以維持數(shù)據(jù)中心的露點的HVAC單元。
6.一種數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)，包括: 包括指令的存儲介質(zhì)； 耦合至存儲介質(zhì)的總線；以及 經(jīng)由總線耦合至控制器的處理器，當處理器執(zhí)行所述指令時，使所述系統(tǒng): 分析數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件； 在數(shù)據(jù)中心周圍的外部濕球溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件激活熱交換器來維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點； 在下列任一情況下，激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點，和自然冷卻熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置占.操作流量控制設(shè)備來維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點；以及 在激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器不能維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器來應(yīng)對環(huán)境條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，進一步包括指令，該指令使系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件激活熱交換器來維持第二冷卻系統(tǒng)的第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進一步包括指令，該指令使系統(tǒng)執(zhí)行以下操作: 在下列任一情況下，激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點，和自然冷卻熱交換器不能維持第二冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；以及 操作流量控制設(shè)備來維持第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，進一步包括指令，該指令使系統(tǒng)在熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，利用流量控制設(shè)備混合第一液體回路和第二液體回路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，使系統(tǒng)激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器的計算機指令包括用于執(zhí)行以下操作的指令: 確定第二冷卻系統(tǒng)和熱交換器的組合操作是否能夠維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；以及 在第二冷卻系統(tǒng)和熱交換器的組合操作不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點的情況下，激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，所述指令使系統(tǒng)響應(yīng)于耦合至第二冷卻系統(tǒng)的HVAC單元中的露點控制來操作第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以控制數(shù)據(jù)中心中的濕度。
12.—種為數(shù)據(jù)中心提供冷卻的方法，該方法包括: 由控制器分析數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件； 在數(shù)據(jù)中心周圍的外部濕球溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件由控制器激活熱交換器來維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點； 在下列任一情況下，由控制器激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點，和自然冷卻熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；或者露點控制不能滿足HVAC單元中的設(shè)置點； 由控制器操作流量控制設(shè)備來維持第一冷卻系統(tǒng)的液體回路的預(yù)定設(shè)置點；以及在激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器不能維持第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，由控制器激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器來應(yīng)對環(huán)境條件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括在數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度低于自然冷卻設(shè)置點的情況下，響應(yīng)于環(huán)境條件，由控制器激活所述熱交換器來維持第二冷卻系統(tǒng)的第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括: 在下列任一情況下，由控制器激活第二冷卻系統(tǒng)的冷卻器以應(yīng)對環(huán)境條件:數(shù)據(jù)中心周圍的外部環(huán)境溫度高于自然冷卻設(shè)置點，和自然冷卻熱交換器不能維持第二冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；以及 由控制器操作流量控制設(shè)備來維持第二液體回路的預(yù)定設(shè)置點。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，由控制器操作流量控制設(shè)備包括步驟:在熱交換器不能維持第一冷卻系統(tǒng)的第一液體回路的預(yù)定設(shè)置點的情況下，打開三向控制閥以混合第一液體回路和第二液體回路。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，由控制器激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器的方法包括: 確定第二冷卻系統(tǒng)和熱交換器的組合操作是否能夠維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點；以及 在第二冷卻系統(tǒng)和熱交換器的組合操作不能維持第一冷卻系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)置點的情況下，激活第一冷卻系統(tǒng)的冷卻器。
【文檔編號】G06F1/20GK103631349SQ201310368617
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】W·卡羅特, B·W·萊曼, R·J·萊卡爾, D·派爾 申請人:國際商業(yè)機器公司