专利名称：节能crac设备运行的制作方法
背景技术：
数据中心可被定义为一个位置，例如一个房间，其中放置有计算机系统，它们排列成许多机柜。标准机柜，例如电子仪器柜，被定义为电子工业协会(EIA)机壳，78英寸(2米)高，24英寸(0.61米)宽和30英寸(0.76米)深。这些机柜配置成放置许多计算机系统，大约四十(40)个系统，机柜的未来配置设计成容纳200或更多系统。计算机系统通常包括许多印刷电路板(PCB)、大容量存储装置、电源、处理器、微控制器以及半导体器件，它们在运行期间都会耗散相对大量的热。例如，包括多个微处理器的典型计算机系统耗散大约250瓦的功率。因此，含有四十(40)个这类计算机系统的机柜耗散大约10KW的功率。
将机柜中组件耗散的热传递到数据中心所含有的冷空气中所需的功率一般等于运行这些组件所需的功率的大约百分之10。但是，去除数据中心中多个机柜耗散的热所需的功率一般等于运行机柜中这些组件所需的功率的大约百分之50。在机柜和数据中心之间耗散各种热负荷所需的功率量的差异源于例如在数据中心中为冷却空气所需的附加热力学功。在一方面，机柜通常用风扇冷却，风扇的运行使冷却空气在热耗散组件上移动；而数据中心常实现反向的功率循环来冷却被加热的回流空气。实现温度降低所需的附加功，还有与使冷却流体在数据中心和冷凝器中移动相关联的功，常总计为百分之50的功率要求。因此，数据中心的冷却提出了除机柜冷却所面临的问题之外的问题。
常规的数据中心通常由一个或多个计算机房空调(CRAC)设备的运行冷却。例如，CRAC设备的压缩机通常消耗最小大约为所需运行能量的百分之三十(30)，才足以冷却数据中心。其他组件，例如压缩机和空气移动器(风扇)，通常消耗所需总运行能量的另外百分之二十(20)。举例来说，具有100个机柜的高密度数据中心，每个机柜的最大功率耗散为10KW，通常要求有1MW的冷却能力。具有1MW热去除能力的CRAC设备一般要求最小300KW的输入压缩机功率，还要加上驱动空气移动装置例如风扇和鼓风机所需的功率。常规数据中心CRAC设备并不根据数据中心的分布需求来改变它们的冷却流体输出。而是，这些CRAC设备一般运行在最大或接近最大压缩机功率级，甚至当数据中心内热负荷降低时也是如此。
CRAC设备基本上连续的运行一般设计成按照最坏情况运行。例如，CRAC设备通常围绕最大能力设计，并使用冗余以使数据中心可在基本上连续不断的基础上保持在线。但是，数据中心中的计算机系统可能仅利用最大冷却能力的大约30-50％。在这方面，常规的冷却系统常试图冷却那些可能不运行在可使它们的温度超过预定温度范围的等级的组件。因此，许多常规的冷却系统常会带来比足以冷却数据中心机柜中所含有的发热组件所需的更大量的运行费用。
其它类型的常规CRAC设备配置成改变冷却流体的温度，以及提供到数据中心的冷却流体的体积流速。这些类型的CRAC设备常包括冷却系统，其配置成在将所接收的冷却流体输送到数据中心之前改变其温度。这些冷却系统包括可变容量压缩机和致冷水系统。此外，这些CRAC设备还包括具有可变频率驱动器的鼓风机，其配置成改变输送到数据中心的冷却流体的体积流速。
冷却系统将从数据中心接收的冷却流体冷却到的温度常基于回流到CRAC设备的冷却流体的检测温度。此外，鼓风机的速度常与冷却系统的运行相关。在这方面，在冷却系统运行以降低冷却流体的温度时，鼓风机也运行以增加已冷却的冷却流体的体积流速。以这种方式运行冷却系统是低效的，因为要使数据中心的组件维持在预定温度范围之内，通常并不需要既降低冷却流体的温度，又增加冷却流体的体积流速。
发明内容
公开了一种用于控制一个或多个配置成接收回流空气的计算机房空调(CRAC)设备进行节能运行的方法。在该方法中，检测回流到一个或多个CRAC设备的空气温度(Trat)。确定Trat是否在预定设定点温度范围之内，并对在预定设定点温度范围之内的Trat作出响应，减少一个或多个CRAC设备的至少一个运行，从而增加一个或多个CRAC设备的效率。
对于所属领域的技术人员来说，本发明的特点从以下说明并参阅附图就可显而易见，附图包括图1A示出按照本发明实施例的数据中心的简化平面图；图1B示出按照实施例沿图1A的线IIA-IIA的截面侧视图；图1C示出按照另一实施例沿图1A的线IIB-IIB的截面侧视图；图1D示出按照又一实施例沿图1A的线IIB-IIB的截面侧视图；图2A-2C为按照各种实施例可操作以控制CRAC设备的CRAC控制系统的相应方框图；图3示出按照一个实施例的各种冷却系统的运行等级以及与其运行相关联的成本图；图4A和4B示出按照各种实施例根据设定点温度和设定点热量传递确定用于CRAC设备控制的方法的运行模式流程图；以及图5示出按照一个实施例的计算机系统，它可用作本公开中所述的各种运行的平台。
具体实施例方式
为简单和说明性目的，主要参阅一个示范实施例对本发明加以说明。在以下说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。但对所属领域的技术人员来说，显然本发明的实践可不必受这些具体细节的限制。在其他情况，对众所周知的方法和结构未作详述，以免不必要地使本发明模糊不清。
在本公开内容中，提到“冷却流体”和“加热的冷却流体”。为简化起见，“冷却流体”一般可定义为已由冷却装置例如空调设备冷却的空气。此外，“加热的冷却流体”一般可定义为已被加热的冷却流体。但很显然，术语“冷却流体”并不旨在表示仅含已冷却流体的空气，且“加热的冷却流体”仅含已被加热的冷却流体。而是，本发明的实施例可以用含有加热的冷却流体和冷却流体的混合物的空气运行。此外，冷却流体和加热的冷却流体可表示除空气外的气体，例如制冷剂，以及所属领域技术人员已知的可用于冷却电子组件的其他类型气体。
按照一个实例，计算机房空调(CRAC)设备包括对数据中心能进行节能冷却和提供冷却流体的系统。此外，CRAC设备的这些系统以通常能最优化与冷却数据中心所含组件相关联的成本的方式运行。因此CRAC设备可包含可变可控系统，其设计和运行成在基本上最优化的成本结构下冷却组件。
在一个实例中，可变可控系统包括致冷流体系统，它具有双通或三通阀，用于可变地控制通过冷却盘管的致冷流体例如水、制冷剂或其他冷却剂等的流动。在另一实例中，该可变可控系统包括可变容量压缩机，其设计成可变地控制制冷剂的冷却，制冷剂配置成吸收从数据中心接收的冷却流体发出的热。在上述任一实例中，可变可控系统包括具有可变频率驱动器的鼓风机，其配置成控制通过与冷却盘管中所含的流体热传递而冷却的冷却流体的输出。
可变可控系统可以用通常优化其能量利用同时维持数据中心中组件的热管理要求的方式运行。在一方面，可变可控系统可以用基本上独立的方式运行，以能实质上优化能量利用。例如，可变可控系统可以这样运行对已冷却的冷却流体的温度降低作出响应，而减少已冷却的冷却流体的输出。此外，可变可控系统可以这样运行对已冷却的冷却流体的温度升高作出响应，而增加已冷却的冷却流体的输出。由于通过这些操作可最小化可变可控系统的能量要求，因此与将组件维持在热管理关系界限之内相关联的成本也可基本上最小化。
参阅图1A，图中示出按照本发明一个实施例的数据中心100的简化平面图。术语“数据中心”一般是指一个房间或其它空间，而不应将本发明限制在交换或处理数据的任何具体类型的房间，也不应认为使用术语“数据中心”是在除上述定义外的任何方面限制本发明。
如图1A所示，数据中心100包括多个机柜102，例如电子仪器柜，通常放置为基本上平行的行。每个机柜102中置有一个或多个组件(未示出)。这些组件可包括例如计算机、服务器、监控器、硬盘驱动器、盘驱动器等等，它们设计成执行各种操作。组件的一些操作可包括例如计算、转换、路由、显示等等。这些组件可包含子系统(未示出)，例如处理器、微控制器、高速视频卡、存储器、半导体器件等等，以执行这些功能。在执行这些电子功能时，这些组件以及其子系统一般会耗散相对大量的热。由于已知机柜102包括多达四十(40)个或更多的子系统，因此它们可耗散相当大量的热。所以提供冷却流体，使其通常围绕和通过这些组件流动，以通过对流吸收所耗散的热，将子系统和组件通常维持在预定运行温度范围之内。
冷却流体显示为通过数据中心100的地板106中的通风瓦104提供。如在图1B-1D中可见，地板106是其下面有空间的架空地板。该空间通常能使电源线、通信线以及其它导线(未示出)位于地板106的下面，以使导线和通信线基本上不位于地板106的上表面。该空间还可起到强制通风的作用，将冷却流体从计算机房空调(CRAC)设备108和110输送到机柜102。通风瓦104显示为位于机柜102的各对邻近行之间。
空气或其它冷却流体被CRAC设备108和110接收，通过在CRAC设备108和110内的热传递被冷却，并被提供到地板106下的空间。已冷却的冷却流体从地板106下的空间提供，通过通风瓦104并通过机柜102，以冷却放置在机柜102中的组件。CRAC设备108和110可以控制提供到机柜102的冷却流体的各种特征。例如，CRAC设备108和110可含有配置成改变提供到机柜102的冷却流体温度的可变可控系统(未示出)。此外，CRAC设备108和110可含有配置成改变提供到机柜102的冷却流体的体积流速的系统。在各种配置中安排的各种类型的系统都可用来控制冷却流体的温度和体积流速。适用的组件和配置实例示于图1B-1D，这在以下详述。
有通风瓦104位于其间的机柜102之间的过道116可认为是冷过道116。这些过道116被认为是“冷过道”是因为它们配置成接收来自通风瓦104的冷却流体。此外，机柜102被定位为接收来自冷过道116的冷却流体。没有通风瓦104的机柜102之间的过道118可认为是热过道118。这些过道被认为是“热过道”是因为将它们定位为接收已被机柜102中的组件加热的冷却流体。
图1A中还示出计算装置112。计算装置112可包含计算机系统、控制器、微处理器等，它们配置成控制CRAC设备108和110的运行。更具体地说，计算装置112可配置成接收来自传感器(未示出)的输入，并改变CRAC设备108和110中所含的各种可变可控系统的运行。计算装置112还可配置成接收来自用户的输入，例如数据中心人员、行政人员、管理员等。从用户接收的输入可包含各种设定点，通过这些设定点计算装置112就可确定如何以及何时来操控可变可控系统的运行。在一种情况下，计算装置112对传感器检测的条件，例如温度、湿度、压力等，与这些条件的预定设定点进行比较，并对设定点和所检测条件之间的差异作出响应，来控制可变可控系统。
计算装置112示为经由连线的通信线114与CRAC设备108和110通信。但应理解，CRAC设备108和110与计算装置112之间的通信可以通过无线协议例如IEEE 802.11b、802.11g、无线串行连接、蓝牙等或它们的组合来实现，这些都不背离本发明的范围。此外，虽然示出的是单个计算装置112来控制两个CRAC设备108和110，但每个CRAC设备108和110都可包括它们自己的计算装置112。而且，计算装置112可包含控制器，这些控制器整体形成或另外形成每个CRAC设备108和110的一部分。因此，虽然数据中心100示为含有某种配置，但应很容易理解，在不背离本发明范围的前提下，对于数据中心100也可以有各种其他配置。
图1A所示的数据中心100代表概括性图示，在不背离本发明范围的前提下，可以添加其他组件，或可以去除或改动已有的组件。例如，数据中心100可包括任何数量的机柜和已知放置在数据中心的各种其他装置。因此，虽然数据中心100示为含有四行机柜102，但应理解在不背离本发明范围的前提下，数据中心100可包括任何数量的机柜，例如100个机柜。因此示出四行机柜102仅是为了说明和简化的目的，不是在任何方面限制本发明。此外，数据中心100可包括任何数量的CRAC设备108和110，每个都具有许多不同类型的冷却系统。
数据中心100还可包括降低的天花板(未示出)，配置有用于接收来自数据中心100内已加热的冷却流体的回路。降低的天花板还可包括或形成强制通风系统，用于将已加热的冷却流体引导到CRAC设备108和110。具有降低天花板的数据中心100的实例可在2002年4月17日提交的同时待审和共同转让的美国专利申请No.10/262,879中找到，其公开内容通过引用全部结合在本文中。
在图1B-1D中，示出了具有三个实例CRAC设备108、110和110’的数据中心100的简化部分截面。图1B-1D代表概括性图示，在不背离本发明范围的前提下，可以添加其他组件，或可以去除或改动已有的组件。此外，例如，虽然CRAC设备108和110示为具有相互不同的配置，但在不背离本发明范围的前提下，在图1A中所示的数据中心100中所采用的CRAC设备108和110可以具有相同类型的配置。
首先具体参阅图1B，图中示出沿图1A的线IIA-IIA所作的截面侧视图。如图所示，CRAC设备108包含蒸汽压缩型空调设备。更具体地说，CRAC设备108包括鼓风机120或风扇，用于将空气或其它冷却流体输送到空间122中。空间122可以创建在架空地板106的下方，并可包括强制通风系统，或以其它方式起强制通风作用。鼓风机120的运行通常还可通过迫使气流通过CRAC设备108而从数据中心100抽取已加热的冷却流体。在这方面，CRAC设备108可包括一个或多个开口，以接收来自数据中心100的已加热的冷却流体。可变频率驱动器(VFD)124示为放置在邻近鼓风机120处。VFD 124通常运行以控制鼓风机120改变流入和流出CRAC设备108的冷却流体流的体积流速。
VFD 124可包含任何数量制造商市售的任何合理适用的VFD。VFD 124通常运行来可变地控制交流(AC)感应电机的速度。更具体地说，VFD 124的运行可将功率从固定电压/固定频率转换成可变电压/可变频率。通过控制鼓风机120的电压/频率级，由CRAC设备108提供的冷却流体的体积流速也可改变。
虽然VFD 124示为放置在邻近鼓风机120处，但在不背离本发明范围的前提下，VFD 124可以放置在相对鼓风机120的任何合理适合的位置处。例如，VFD 120可放置在CRAC设备108之外，或相对CRAC设备108的各种其它位置。
运行时，已加热的冷却流体(示为箭头126)进入CRAC设备108，并被冷却盘管128a、压缩机130、冷凝器132以及膨胀阀134的运行所冷却，它们可在蒸汽压缩循环下运行。举例来说，在制冷剂管路136中可含有制冷剂如R-134a等，制冷剂管路136通常在含有CRAC设备108的冷却系统的各种组件之间形成环路。更具体地说，制冷剂被提供到冷却盘管128a中，在此它通过对流，吸收从数据中心100接收的冷却流体所发出的热。被冷却的冷却流体然后流出CRAC设备108，并进入空间122，如箭头142所示。
已加热的制冷剂流入压缩机130，它压缩或加压制冷剂。压缩机130可包含可变容量压缩机，或它可包含具有热气旁路(未示出)的恒定容量压缩机。在任一方面，已加压的制冷剂然后流入冷凝器132，在此制冷剂中的一些热量耗散到数据中心100周围的空气中。虽未示出，但冷凝器130可包括风扇，以通常增强制冷剂的热耗散。然后制冷剂流过膨胀阀134，并通过冷却盘管128a流回。根据对抽到CRAC设备108中的冷却流体的冷却的需要，这个过程基本上可持续不断反复进行。至于冷却系统的效率，通常希望提供到CRAC设备108中的已加热的冷却流体由房间100中相对最温暖部分的空气组成。
已用相对简化的方式对图1B所示的冷却系统作了说明。所以，应理解，在不背离本发明范围的前提下，结合有CRAC设备108的冷却系统可包括附加的组件。例如，可包括三通阀门，以允许一些制冷剂旁路压缩机130，并回流到冷却盘管128a中。三通阀门可用来例如使存在于冷却盘管128a中的一些制冷剂转回到制冷剂管路136中，用于重新进入冷却盘管128，以通常确保制冷剂在进入压缩机130之前，几乎全部为气体形式。
如上所述，计算装置112可配置成控制CRAC设备108的各种运行。例如，计算装置112可配置成控制压缩机130的运行，从而控制流过冷却盘管128a的制冷剂的温度和流动。计算装置112还可配置成控制VFD 124。更具体地说，计算装置112可控制鼓风机122的电机速度，从而控制由CRAC设备108提供的已冷却的冷却流体的体积流速。通过控制制冷剂的温度以及通过CRAC设备108的空气流速，计算装置112一般能够控制在已加热的冷却流体和制冷剂之间的热传递等级，从而控制提供到数据中心100中的冷却流体的温度。
按照一个实例，计算装置112配置成基本上独立控制压缩机130和VFD 124。计算装置112可配置成例如根据传感器138和140获得的环境条件测量，来确定控制压缩机130和VFD 124的方式。如图1B所示，传感器138放置在CRAC设备108的入口处，并因此配置成测量回流到CRAC设备108的冷却流体的一个或多个条件。
此外，传感器140放置在CRAC设备108的出口处，并因此配置成测量由CRAC设备108提供的冷却流体的一个或多个条件。备选的是，传感器140可放置在机柜102的入口处，或靠近通风瓦104，如果机柜102或通风瓦104位于相对靠近CRAC设备108的排气口处的话。更具体地说，传感器140可放置在基本上在CRAC设备108下游的位置处，此处由CRAC设备108提供的冷却流体的温度，从冷却流体流出CRAC设备108的时间算起，不会有超过某一等级的改变。在一方面，计算装置112可配置成控制压缩机130和VFD 124，以基本上最小化CRAC设备110的能量使用，这在以下详述。
现参阅图1C，图中示出沿图1A的线IIB-IIB所作的截面侧视图。如图所示，CRAC设备110包含致冷器型空调设备。更具体地说，CRAC设备110包括鼓风机120或风扇，用于将空气或其它冷却流体输送到空间122。如以上结合图1B所述，空间122可以创建在架空地板106的下方，并可包括强制通风系统，或以其它方式起强制通风作用。鼓风机120也可运行来通常通过迫使气流流过CRAC设备110而从数据中心100抽取已加热的冷却流体。在这方面，CRAC设备110可包括一个或多个开口，以接收来自数据中心100的已加热的冷却流体。可变频率驱动器(VFD)124示为放置在邻近鼓风机120处。VFD 124通常的运行是控制鼓风机120以改变流入和流出CRAC设备110的冷却流体流的体积流速，如上所述。
箭头126表示由CRAC设备110接收的已加热的冷却流体。已加热的冷却流体流过冷却盘管128b，并与冷却盘管128b中所含的冷却剂交换热量。冷却剂可包括水或能被反复加热和冷却的其它流体。已加热的冷却流体流过冷却盘管128b的速度，以及冷却盘管128b中所含的冷却剂的温度，通常会影响冷却流体的温度。因此，例如，在鼓风机120以恒定水平运行时，随着冷却剂的温度下降，冷却流体的温度也下降。已冷却的冷却流体然后流出CRAC设备110，并进入空间122，如箭头142所示。
冷却盘管128b中含有的冷却剂的温度可以通过包含CRAC设备110的冷却系统的运行来控制。在运行时，冷却剂接收来自CRAC设备110中所接收的冷却流体的热量。从冷却流体到冷却盘管128b中冷却剂的热传递可以通过对流实现。加热的冷却剂然后流出冷却盘管128b，并进入第一冷却剂管路144a。已加热的冷却剂流过第一冷却剂管路144a并进入热交换器146，热交换器146也可包括盘管148。已加热的冷却剂通过与制冷线路150的热传递被冷却，制冷线路150包括蒸发器152、压缩机154、冷凝器156和膨胀阀158。制冷线路150可在所属领域技术人员通常已知的蒸汽-压缩循环下运行。
已冷却的冷却剂通过第二冷却剂管路144b向冷却盘管128b回流。通常沿第二冷却剂管路144b从冷却盘管128b的上游提供三通阀160。三通阀160通常的运行是控制提供到冷却盘管128b中的已冷却的冷却剂量。三通阀160可通过如下方式控制输送到冷却盘管128b中的冷却的冷却剂将一些或全部冷却的冷却剂通过第三冷却剂管路144c转回到第一冷却剂管路144a，从而旁路冷却盘管128b。因此三通阀160通过控制输送到冷却盘管128b中的已冷却的冷却剂量，可基本上控制输送到冷却盘管128b中的冷却剂的温度。所以，在一方面，三通阀160也能控制提供到空间122中的冷却流体的温度。
图中示出泵162沿第一冷却剂管路144a定位。但在不背离本发明范围的前提下，泵162也可沿第二冷却剂管路144b放置。泵162通常的运行是加压冷却剂管路144a-144c中所含的冷却剂，以使冷却剂可沿冷却剂管路144a-144c所创建的线路流动。除三通阀160外，或代替三通阀160，可对泵162进行控制，以便能减少能量使用。在一方面，由于泵162的运行可改变冷却剂在冷却剂管路144a-144c中的流速，因此例如可以减少泵162的运行，相当于增加冷却流体的温度。此外，可以放置一个阀在泵162的上游，此阀配置成能使在冷却剂管路144a和144b中有基本上恒定和可预测的冷却剂流动。此阀可包括弹簧加载阀，其配置成对某些压力范围输送恒定流。适用的阀可从GRISWOLD CONTROLS of Irvine，CA.获得。
在运行时，冷却剂管路144a-144c中所含冷却剂的温度通常支配着运行CRAC设备110所消耗的能量总量。更具体地说，当进入热交换器146的冷却剂温度较低时，制冷线路150通常要求较少的能量。相反，当进入热交换器146的冷却剂温度较高时，制冷线路150通常消耗较大量的能量。此外，从热交换器146提供的冷却剂的所需温度通常也支配着制冷线路150所消耗的能量总量。就是说，制冷线路150在降低冷却剂温度方面需要的功越多，能量消耗就越大。
在一个实例中，制冷线路150的运行是将冷却剂冷却到基本上最高的温度，此时三通阀160可以保持在通常全开的位置，由此使基本上所有冷却剂都流入到冷却盘管128b中。在这方面，制冷线路150所消耗的能量可基本上最小化，因为相对来说没有冷却剂从冷却盘管128b转出去。而且，制冷线路150的能耗也可较低，因为制冷线路150中所含的制冷剂的温度会较高，而且因为在较高温度的冷却剂通常从其周围环境中获取较少的能量。当采用多个CRAC设备110来冷却数据中心100中的组件时，至少一个CRAC设备110可运行在这种方式，从而减少该至少一个CRAC设备110的能量使用。
计算装置112配置成基本上独立控制三通阀160和VFD 124，从而控制冷却流体的温度以及所提供的冷却流体的体积流速。计算装置112可配置成例如根据传感器138和140获得的环境条件测量，来确定控制三通阀160和VFD 124的方式。在一个方面，计算装置112可配置成控制三通阀160和VFD 124，以使CRAC设备110的能量使用基本上最小化，这在以下详述。
虽然参阅图1B和1C说明了使用鼓风机120从数据中心100抽取已加热的冷却流体，但应理解，在不背离本发明范围的前提下，也可实现从数据中心100中去除冷却流体的任何其它合理适用的方式。举例来说，可以采用单独的风扇或鼓风机(未示出)从数据中心100抽取已加热的冷却流体。此外，CRAC设备108和110可包括加湿器和/或去湿器，这是所属领域的技术人员已知的。
此外，可将一个或多个隔离阀(未示出)沿冷却剂管路144a-144c放置在各种位置，从而能够进行例如预防性维护。
图1D示出按照另一实例沿图1A的线IIB-11B所作的截面侧视图。在图1D中示出了CRAC设备110’。CRAC设备110’包括图1C所示的所有组件，因此对这些组件的具体引用就不再重复。而是，以下仅讨论图1D中所示的与图1C所示组件不同的那些组件。
CRAC设备110’和CRAC设备110之间的主要区别在于，CRAC设备110’包括一个双通阀164来代替三通阀160。此外，CRAC设备110’不包括图1C中所示的第三冷却剂管路144c。CRAC设备110’还包括沿第一冷却剂管路144a放置的质量流传感器166。质量流传感器166配置成检测流过第一冷却剂管路144a的流体的质量流速。在CRAC设备110’中需要有质量流传感器166，是因为双通阀164不能像CRAC设备110的三通阀160的情况那样有恒定的冷却剂流通过冷却剂管路144a和144b。此外，使用双通阀164时，双通阀164中的阀孔开口需要校准。
除双通阀164外，或代替双通阀164，可对泵162进行控制，以便能减少能量使用。在一方面，由于泵162的运行可以改变冷却剂管路144a-144c中冷却剂的流速，例如，可以减少泵162的运行，相当于增加冷却流体的温度。
此外，从热交换器146提供的冷却剂的温度通常也支配着制冷线路150所消耗的能量总量。就是说，制冷线路150在降低冷却剂温度方面需要的功越多，能量消耗就越大。在一个实例中，制冷线路150的运行是将冷却剂冷却到基本上最高的温度，此时双通阀164可以保持在通常全开的位置，由此使基本上所有的冷却剂都流入冷却盘管128b中。制冷线路150消耗的能量可以较低，因为制冷线路150中所含的制冷剂的温度会较高，而且因为在较高温度的冷却剂通常从其周围环境中获取较少的能量。当采用多个CRAC设备110’来冷却数据中心100中的组件时，至少一个CRAC设备110’可运行在这种方式，从而减少该至少一个CRAC设备110’的能量使用。
图2A-2C是CRAC控制系统202、252和252’的相应方框图200、250和250’，它们可操作以控制CRAC设备108、110和110’。对方框图200、250、250’的以下说明是可配置这种CRAC控制系统202、252、252’的多种不同方式中的一些方式。此外，应理解，在不背离本发明范围的前提下，方框图200、250、250’可包括附加组件，且一些本文所述的组件可以被去除和/或被更改。
首先参阅图2A，CRAC控制系统202包括控制器204，用于控制CRAC控制系统202的运行。控制器204可包含计算装置112，因此还可包含微处理器、微控制器、专用集成线路(ASIC)等等。控制器204通常配置成接收来自入口温度传感器138、出口温度传感器140以及可选功率计206的温度测量。
如上所述，入口温度传感器138通常运行来检测CRAC设备108所接收的已加热冷却流体的温度。此外，出口温度传感器140配置成检测由CRAC设备108提供的已冷却的冷却流体的温度。一般来说，控制器204可基本上根据温度传感器138和140所检测的温度来确定控制CRAC设备108的方式。
传感器138和140与控制器204之间的通信可以例如通过以太网型连接，或通过有线协议如IEEE 802.3等，或无线协议如IEEE802.11b、802.11g、无线串行连接、蓝牙等，或它们的组合实现。
从温度传感器138和140接收的温度信息可存储在存储器208中。此外，用于运行CRAC设备108的各种控制方案也存储在存储器208中。在这方面，存储器208可包含传统的存储装置，例如易失性或非易失性存储器，诸如DRAM、EEPROM、闪存、它们的组合等等。因此控制器204可以存取存储在存储器208中的信息，以确定可运行CRAC设备108的方式。
可选功率计206可检测CRAC设备108的功耗，因此可以放置成或配置成测量CRAC设备108的功耗。功率计206可包含能够测量CRAC设备108功耗的任何合理适用的市售功率计。控制器204可接收所检测的功耗，并将该信息也存储在存储器208中。功率计206被认为是可选的，因为控制器204可配置成根据各种组件例如压缩机130、鼓风机120等的运行来计算CRAC设备108的功耗。举例来说，控制器204可配置成根据压缩机130的当前运行负荷来确定压缩机130的功耗。可以采用压缩机130的功耗等级和运行负荷之间的相关关系来作此确定。
现参阅图2B，CRAC控制系统252包括类似于以上结合CRAC控制系统202所述的组件。所以，仅对不同于以上结合CRAC控制系统202所述的那些组件加以说明。更具体地说，CRAC控制系统252包括CRAC设备110，而不是CRAC设备108。在这方面，CRAC控制系统252配置成控制三通阀160，以改变提供到数据中心100的冷却流体的温度。
举例来说，控制器204的运行可用以下方式控制三通阀160和鼓风机120基本上最小化CRAC设备110的功耗，同时将CRAC设备110所提供的冷却流体的温度维持在阈值设定点温度范围之内。因此控制器204可确定三通阀160和鼓风机12的各种运行条件，以基本上最小化与它们的运行相关联的功耗。虽然在整个本公开中都引述控制鼓风机120，但控制器204可控制VFD 124，从而控制鼓风机120的速度。
如图2C所示，CRAC控制系统252’包括类似于以上结合CRAC控制系统202和252所述的组件。所以，仅对不同于以上结合CRAC控制系统202和252所述的那些组件加以说明。如图所示，CRAC控制系统252’包括CRAC设备110’，而不是CRAC设备108和110。在这方面，CRAC控制系统252’配置成控制双通阀164以改变冷却剂的温度，从而改变由CRAC设备110’提供的冷却流体的温度。
此外，控制器204可控制鼓风机120，以控制由CRAC设备110’提供的冷却流体的体积流速。在这方面，控制器204可用以下方式控制由CRAC设备110’提供的冷却流体的温度和体积流速基本上最小化CRAC设备110’的功耗，同时将CRAC设备110’所提供的冷却流体的温度维持在阈值设定点温度范围之内。因此控制器204可确定双通阀164和鼓风机120的各种运行条件，以基本上最小化与它们的运行相关联的功耗。
在每个CRAC控制系统202、252、252’中，控制器204可配置成接收来自用户例如技术人员、管理员等的输入。如以下详述，控制器204可包括一个或多个输入装置如键盘、鼠标、盘驱动器等，用于接收来自用户的输入。输入可以是例如CRAC设备108、110、110’的预定运行设定点的形式。举例来说，用户可将设定点温度(Tset)范围输入到控制器204中。设定点温度(Tset)范围可以基于数据中心100中所需的热去除特征。在一方面，设定点温度(Tset)范围可包含对于数据中心100中所放置的组件能确保其安全运行条件的温度。对于组件的安全运行条件可以基于组件制造商所提供的规范。备选的是，安全运行条件可以通过测试组件或通过历史数据来确定。例如，组件可在各种温度下运行，以确定在哪些温度下组件的性能特征会下降，或何时组件开始失效。
设定点温度(Tset)范围的最大设定点温度(Tset，max)可构成组件的安全运行条件的上限。换句话说，如果回流到CRAC设备108、110、110’的已加热的冷却流体高于最大设定点温度(Tset，max)，就可确定组件的温度可能超过安全运行条件。作为另一实例，设定点温度(Tset)范围的最小设定点温度(Tmin，set)可构成下限，表示CRAC设备108、110、110’的运行可能会停止的温度。此外，控制器204可将输入的阈值设定点温度(Tset)范围存储在存储器208中。
此外，控制器204可利用从传感器138、140之一或二者、功率计206和用户接收的输入所接收的信息，来确定运行CRAC设备108的压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120的方式。在一个实例中，控制器204可运行压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120，以基本上最小化相应CRAC设备108、110、110’的功耗，同时将回流到CRAC设备108、110、110’的已加热的冷却流体的温度维持在设定点温度(Tset)范围之内。因此，例如，只要回流到CRAC设备108、110、110’的已加热的冷却流体的温度保持在设定点温度(Tset)范围之内，控制器204就可操控压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120运行到各种等级。
作为另一实例，控制器204可根据CRAC设备108的加载来确定运行压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120的方式。在此情况下，控制器204可配置成计算从已加热的冷却流体到CRAC设备108、110、110’的制冷剂的热量传递。热量传递(Q)可以由以下公式计算公式(1)Q＝mCp(Tout-Tin)，式中m是冷却流体的质量流速，Cp是冷却流体的热容量，Tout是所提供的已冷却的冷却流体的温度，Tin是CRAC设备108、110、110’所接收的已加热的冷却流体的温度。
按照此实例，设定点热量传递(Qset)范围可以用来代替设定点温度(Tset)范围。因此，例如，控制器204可以配置成通过改变压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120的运行而基本上最小化CRAC设备108、110、110’的功耗，只要热量传递(Q)是在设定点热量传递(Qset)范围之内即可。在一方面，热量传递(Qset)范围可包含对于数据中心100中所放置的组件能确保其安全运行条件的热传递速率。对于组件的安全运行条件可以基于组件制造商所提供的规范。备选的是，安全运行条件可以通过测试组件或通过历史数据来确定。例如，组件可在各种温度下运行，以确定在哪些温度下组件的性能特征会下降，或何时组件开始失效。
以类似于上述方式的形式，如果计算的热量传递(Q)高于最大设定点热量传递等级(Qset，max)，则数据中心100中的组件冷却不足。此外，如果计算的热量传递(Q)低于最小设定点热量传递等级(Qset，min)，则CRAC设备108、110、110’的运行可以停止，因为CRAC设备108可能正不必要地抽取功率。
运行时，当回流到CRAC设备108、110、110’的已加热冷却流体的温度在设定点温度(Tset)范围之内时，CRAC控制系统202、252、252’的控制器204就可确定压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120的运行以基本上最小化CRAC设备108、110、110’的功耗。此外，当热量传递在设定点热量传递(Qset)范围之内时，这些系统的运行可以改变。更具体地说，当从组件接收的冷却流体的温度在可接受的范围之内时，控制器204可确定压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120运行的哪些组合能基本上最小化CRAC设备108、110、110’的功耗等级。
因此，例如，如果从组件提供的冷却流体的温度可以接受，则控制器204可以选择压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120的运行等级，以能基本上最小化与其运行相关联的成本。这些运行等级和成本可以依据图3所示的图表300来考虑。在图表300中，示出两个x轴302和304以及一个y轴306。第一x轴302表示鼓风机120的速度，第二x轴304表示由相应的CRAC设备108、110、110’所提供的冷却流体的温度(Tcf，out)。y轴306表示能耗以及因此与各种冷却流体温度(即压缩机130、三通阀160或双通阀164的运行)和鼓风机120的速度相关联的成本。
功耗等级或与在各种等级运行压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120相关联的成本可以基于制造商提供的规范。此外，或备选的是，功耗等级或成本可以通过测试确定。至于测试，例如可使用功率计206来测量在不同的运行等级下压缩机130、制冷线路150(在各种三通阀160和双通阀164的设置下)以及鼓风机120的功率抽取。功耗等级或成本和压缩机130、制冷线路150以及鼓风机120的运行等级之间的相关关系可以存储在存储器208中。该信息可以存储为例如查阅表的形式，或通过其它可搜索的方式存储。
如图表300所示，在恒定的CRAC设备加载时，当CRAC设备108所提供的冷却流体温度(Tcf，out)下降时，压缩机130(或在CRAC设备110、110’的情况下，则是制冷线路150)的能耗等级下降。此外，当鼓风机120的速度增加时，鼓风机120的能耗等级增加。因此，CRAC设备108、110、110’的控制器204可以配置成改变压缩机130、三通阀160或双通阀164以及鼓风机120的运行，以使它们消耗最少量的功率，同时维持回流到CRAC设备108、110、110’的冷却流体的温度在设定点温度范围之内。
图4A和4B分别示出根据设定点温度和设定点热量传递确定进行CRAC设备控制的方法的运行模式400和450的流程图。应理解，对运行模式400和450的以下说明是可以实现CRAC设备控制的多种不同方式中的两种方式。对所属领域的技术人员来说，显然运行模式400和450代表概括性图示，且在不背离本发明范围的前提下，可以添加其他步骤，或可以去除、改动或重新安排现有步骤。
参阅图2A-2C所示的方框图200、250、250’分别对运行模式400和450加以说明，因此要参阅其中所引述的元件。但应理解，运行模式400和450不限于在方框图200、250、250’中所给出的元件。而是，应理解，运行模式400和450可以用具有和方框图200、250、250’所给出的不同配置的CRAC设备控制系统来实现。
运行模式400和450可分别在步骤402和452启动或开始例如，激活一个或多个CRAC设备108、110、110’，激活数据中心100中的一个或多个组件等等。此外，或备选的是，运行模式400可在预定时段后手动启动，等等。应理解，运行模式400和450中任一个或二者可根据CRAC设备108、110、110’的配置而执行。例如，配置成根据设定点温度运行的那些CRAC设备108、110、110’可以执行运行模式400，而配置成根据设定点热量运行的那些CRAC设备108、110、110’可以执行运行模式450。此外，任一运行模式400和450的性能都可以是用户规定的。
首先参阅图4A的运行模式400，一个或多个CRAC控制系统200、250、250’的控制器204可接收设定点温度(Tset)范围，如步骤404所示。设定点温度(Tset)范围可由CRAC制造商提供，或可由用户规定，并通过任何已知的输入方法输入到计算装置112中。但对于例如控制器204以前已接收了设定点温度(Tset)范围的情况，步骤404可以省略。
在步骤406，一个或多个传感器138可检测回流空气的温度(Trat)。在步骤408，对检测的回流空气温度(Trat)和设定点温度(Tset)范围进行比较。更具体地说，在步骤408，可以确定回流到CRAC设备108、110、110’的已加热的冷却流体的温度是否在设定点温度(Tset)范围之内。对于已检测到回流空气温度(Trat)在设定点温度(Tset)范围之外的那些CRAC设备108、110、110’，在步骤410，那些CRAC设备108、110、110’的控制器204可以确定所检测的回流空气温度(Trat)是否低于最小设定点温度等级(Tset，min)。CRAC设备108、110、110’的最小设定点温度等级(Tset，min)对于每个CRAC设备108、110、110’可以是相同的，或它们可以对于每个CRAC设备108、110、110’是不相同的。在这方面，例如每个CRAC设备108、110、110’可以用基本上独立的方式运行。
在步骤410，对于已检测到回流空气温度(Trat)不低于最小设定点温度等级(Tset，min)的那些CRAC设备108、110、110’，所检测的回流空气温度(Trat)被认为是高于最大设定点温度等级(Tset，max)，因为它们在设定点温度(Tset)范围之外。所以，那些CRAC设备108、110、110’的控制器204就可因此降低温度和/或增加提供到数据中心100的冷却流体的体积流速，如步骤412所示。可以要求有降低的温度和/或增加的冷却流体的体积流速，以使所检测的回流空气温度(Trat)在最大设定点温度等级(Tset，max)之内。
此外，在步骤412，那些CRAC设备108、110、110’的控制器204可根据与每个动作相关联的成本，来降低制冷剂/冷却剂的温度和/或增加所提供的冷却流体的体积流速。例如，如果与降低制冷剂/冷却剂的温度相关联的成本相对少于与增加体积流速相关联的成本，则控制器204可使制冷剂/冷却剂的温度降低，而维持体积流速等级。作为另一实例，如果控制器204确定一种动作组合与最低成本相关联，则控制器204可找出基本上最佳的动作组合，以在最低成本获得所需结果。
作为另一实例，在步骤412，那些CRAC设备108、110、110’的控制器204可根据每个动作的已知有效性，来降低制冷剂/冷却剂的温度和/或增加所提供的冷却流体的体积流速。因此，例如，控制器204可以存取表示CRAC设备108、110、110’所采取的各种动作的效果的历史数据。举例来说，如果确定将制冷剂/冷却剂温度降到某个等级需要X量的能量，将体积流速增到另一某个等级需要相同量的能量，且增加体积流速更为有效，则控制器204可以决定增加体积流速，因为该动作更有效。
在步骤410，对于已检测到回流空气温度(Trat)低于最小设定点温度等级(Tset，min)的那些CRAC设备108、110、110’，那些CRAC设备108、110、110’可进入睡眠模式，如步骤414所示。睡眠模式可包括断电(powered down)模式，与CRAC设备108、110、110’全部运行的情况相比，在此模式中CRAC设备108、110、110’抽取减少量的功率。减少量的功率可包括在全部运行模式和完全关闭模式之间的某种功率状态。此外，睡眠模式可构成节电(power saving)模式，在此模式中CRAC设备108、110、110’可以被重新激活，或者在相对短的时间段内使其回到全部运行状态。CRAC设备108、110、110’的降低功率状态对于不同类型的CRAC设备可各不相同。
在任何方面，睡眠模式可包括以下模式对放置为检测CRAC设备108、110、110’入口周围冷却流体温度的温度传感器138的电源始终保持有效。此外，睡眠模式还可包括提供小量功率以使鼓风机能够基本上持续不断地使相对小量的冷却流体流过CRAC设备108、110、110’。在这方面，当CRAC设备108、110、110’处于睡眠模式时，提供到CRAC设备108、110、110’中的冷却流体的温度可基本上连续不断地被监控。
CRAC设备108、110、110’可退出睡眠模式，例如当所检测的回流空气温度(Trat)超过最大设定点温度(Tset，max)时，如步骤412所示。备选的是，CRAC设备108、110、110’可配置成当回流空气温度(Trat)超过另一预定义温度时退出睡眠模式，该另一预定义温度可以例如按照CRAC设备108、110、110’向其输送冷却流体的组件的运行要求来定义。作为另一备选方案，CRAC设备108、110、110’可以对接收到设定点温度范围等作出响应，而在预定时段后退出睡眠模式，手动恢复。
在另一实例中，多个CRAC设备108、110、110’可以连网，或者配置成互相通信。例如，同一控制器204可控制多个CRAC设备108、110、110’。在任何方面，CRAC设备108、110、110’的控制器204可配置成将它们的状态通知其它CRAC设备108、110、110’。CRAC设备108、110、110’的这些状态可由控制器204用来确定CRAC设备108、110、110’的供应等级。举例来说，如果CRAC设备108、110、110’之一处于睡眠模式，且邻近CRAC设备108、110、110’的供应等级过高，例如进入邻近CRAC设备108、110、110’的回流空气温度(Trat)高于预定义等级，就可使CRAC设备108、110、110’退出睡眠模式。在此情况下，回流空气温度(Trat)在睡眠模式期间不需测量，从而能使CRAC设备108、110、110’在睡眠模式时抽取较少的功率。
回来参阅步骤408，对于回流空气温度(Trat)在设定点温度(Tset)范围内的那些CRAC设备108、110、110’，在步骤416，那些CRAC设备108、110、110’的控制器204可确定相应冷却系统的功耗。冷却系统例如可包含图1B中的压缩机130，或图1C和1D中的制冷线路150。在步骤418，控制器204还可确定鼓风机120的功耗。
功率计206可以用来确定冷却系统组件的功耗。备选的是，可以根据各种组件如压缩机130、鼓风机120等的运行来计算功耗。举例来说，控制器204可以配置成根据压缩机130的当前运行负荷来确定其功耗。可以采用压缩机130的功耗等级和运行负荷之间的相关关系来作此确定。
在步骤420，可将冷却系统和鼓风机120的功耗与成本函数相关。例如，可以确定与冷却系统和鼓风机120所消耗的功率相关联的成本。此外，冷却系统和鼓风机120所消耗的功率可以用来确定冷却系统和鼓风机120的运行。冷却系统的功耗可以包括确定在冷凝器132或制冷线路150外部的条件。就是说，例如，冷却系统所带来的成本可能根据外部条件而有所不同。例如，如果周围环境条件相对较热和/或潮湿，则冷却系统就会用去较大量的能量，以使制冷剂和/或冷却剂之间能有足够的热传递，从而将制冷剂和/或冷却剂维持在所需温度。
在步骤422，控制器204可确定成本是否可以降低。例如，控制器204要查明通过确定CRAC设备108、110、110’的输出要求，以将输送到数据中心中组件的冷却流体的温度维持在设定点温度范围之内，是否可以降低成本。
如果成本不能降低，就是说，控制器204确定CRAC设备108、110、110’正运行在或接近于最佳能量级，控制器204可以不改变冷却系统的运行，且例如在步骤406，运行模式400可继续进行。但是，如果控制器204确定成本可以降低，则在步骤424，控制器204可确定一个方案，以使与运行冷却系统相关联的成本能被降低。控制器204可确定根据与增加制冷剂/冷却剂的温度和/或减少所提供的冷却流体的体积流速相关联的成本，可以如何降低成本。例如，如果与增加制冷剂/冷却剂的温度相关联的成本节约相对高于与减少体积流速相关联的成本节约，则控制器204可使制冷剂/冷却剂的温度升高，而维持体积流速等级。在备选方案中，如果与减少体积流速相关联的成本节约相对高于与增加制冷剂/冷却剂的温度相关联的成本节约，则控制器204可使体积流速降低而维持制冷剂/冷却剂的温度等级。作为另一实例，如果控制器204确定动作组合产生最大的成本节约，则控制器204可找出基本上最佳的动作组合，以在最大成本节约时获得所需结果。
在步骤426，控制器204可实现在步骤424确定的降低成本方案。降低成本方案可按照迭代过程实现，或可按照历史数据实现。如果实现迭代过程，则控制器204可使冷却流体温度递增或使体积流速递减，或使二者同时进行，直到CRAC设备108、110、110’运行在或接近于最佳等级。如果依赖历史数据，则控制器204可知道如何根据以前执行的操作来操控CRAC设备108、110、110’以达到基本上最佳的性能等级。
此外，运行模式400可以持续进行，从而能对CRAC设备108、110、110’进行基本上持续不断的监控和控制。在一方面，CRAC设备108、110、110’的运行可以基本上持续不断的改变，以便能做到能量和成本节约。
现参阅图4B的运行模式450，在步骤454，一个或多个CRAC控制系统200、250、250’的控制器204可接收设定点热量传递(Qset)范围。CRAC设备108、110、110’的热量传递(Q)可以用来确定CRAC设备108、110、110’上的工作负荷，并可通过上述公式(1)确定。在这方面，如以下详述，如果CRAC设备108、110、110’的热量传递(Q)在预定义范围之内，则压缩机130、三通阀160或双通阀164的运行可改变，以基本上最小化它们的能耗。应理解，对于例如控制器204以前已接收了设定点热量传递(Qset)范围的情况，步骤454可省略。
在步骤456，一个或多个传感器138可检测回流空气的温度(Trat)，且在步骤458，一个或多个传感器140可检测提供空气的温度(Tsat)。在步骤460，控制器204可计算热量传递速率(Q)。此外，在步骤462，控制器204可确定所计算的热量传递速率(Q)是否在设定点热量传递(Qset)范围之内。
对于所计算的热量传递速率(Q)在Qset范围之内的那些CRAC设备108、110、110’，在步骤464，可执行图4A的框A中给出的步骤416-426。但对于所计算的热量传递速率(Q)在Qset范围之外的那些CRAC设备108、110、110’，在步骤466，那些CRAC设备108、110、110’的控制器204可确定所计算的热量传递速率(Q)是否低于最小设定点热量传递等级(Qset，min)。CRAC设备108、110、110’的Qset，min对于每个CRAC设备108、110、110’可以是相同的，或它们对于每个CRAC设备108、110、110’可各不相同。在这方面，例如，每个CRAC设备108、110、110’可以用基本上独立的方式运行。
在步骤466，对于所计算的热量传递速率(Q)不低于最小设定点热量传递等级(Qset，min)的那些CRAC设备108、110、110’，所计算的热量传递速率(Q)被认为是高于最大设定点热量传递等级(Qset，max)，因为它们在设定点热量传递(Qset)范围之外。那些CRAC设备108、110、110’的控制器204可确定由那些CRAC设备108、110、110’所提供的冷却流体的流速(FR)是否低于流速设定点(FRset)。由CRAC设备108、110、110’所提供的冷却流体的流速(FR)例如可以通过使用风速计来确定。此外，或备选的是，流速(FR)可以根据VFD的速度确定。在任一方面，流速设定点(FRset)可以基于例如表明由CRAC设备108、110、110’所提供的冷却流体的流速对于给定CRAC设备108、110、110’为最佳的历史数据。最佳流速可以例如基于CRAC设备108、110、110’配置成输送冷却流体的区域的配置和空气流谱。在这方面，流速设定点对于每个CRAC设备108、110、110’可各不相同，并也可随空气流谱变化而改变。
如果在步骤468确定流速(FR)超过流速设定点(FRset)，则可不改变流速。但如果确定流速(FR)未超过流速设定点(FRset)，则CRAC设备108、110、110’的体积流速可以增加，如步骤470所示。体积流速增加的等级可以基于各种因素。例如，增加的等级可以基于设定的增加百分比，并可基于在每个循环期间执行增加等级的迭代过程，直到流速(FR)等于或超过流速设定点(FRset)。作为另一实例，增加等级可以基于表示受CRAC设备108、110、110’影响的区域中对各种VFD速度作出响应的温度变化等级的历史数据。
而且，在步骤466，对于热量传递速率(Q)低于最小设定点热量传递等级(Qset，min)的那些CRAC设备108、110、110’，那些CRAC设备108、110、110’可进入睡眠模式，如步骤414所示。睡眠模式可包括断电模式，与CRAC设备108、110、110’全部运行的情况相比，在此模式中CRAC设备108、110、110’抽取减少量的功率。减少量的功率可包括在全部运行模式和完全关闭模式之间的某种功率状态。此外，睡眠模式可构成节电模式，在此模式中CRAC设备108、110、110’可以被重新激活，或者在相对短的时段内使其回到全部运行状态。CRAC设备108、110、110’的降低功率状态对于不同类型的CRAC设备可各不相同。
在任何方面，睡眠模式可包括以下模式对放置来检测CRAC设备108、110、110’入口周围的冷却流体温度的温度传感器138的电源始终保持有效。此外，睡眠模式还可包括提供小量功率以使鼓风机能基本上持续不断地使相对小量的冷却流体流过CRAC设备108、110、110’。在这方面，当CRAC设备108、110、110’处于睡眠模式时，提供到CRAC设备108、110、110’中的冷却流体的温度可基本上连续不断地被监控。
CRAC设备108、110、110’可退出睡眠模式，例如，当所计算的热量传递速率(Q)超过最大设定点热量传递等级(Qset，max)时，如步骤412所示。备选的是，CRAC设备108、110、110’可配置成当回流空气温度(Trat)超过另一预定义温度时退出睡眠模式，该另一预定义温度可以例如按照CRAC设备108、110、110’向其输送冷却流体的组件的运行要求来定义。作为另一备选方案，CRAC设备108、110、110’可以对接收到设定点温度范围等作出响应，而在预定时段后退出睡眠模式，手动恢复。
在另一实例中，多个CRAC设备108、110、110’可以连网，或者配置成互相通信。例如，同一控制器204可控制多个CRAC设备108、110、110’。在任何方面，CRAC设备108、110、110’的控制器204可以配置成将它们的状态通知其它的CRAC设备108、110、110’。CRAC设备108、110、110’的这些状态可由控制器204用来确定CRAC设备108、110、110’的供应等级。举例来说，如果CRAC设备108、110、110’之一处于睡眠模式，且例如邻近CRAC设备108、110、110’的供应等级过高，进入邻近CRAC设备108、110、110’的回流空气温度(Trat)高于预定义等级，就可使CRAC设备108、110、110’退出睡眠模式。在此情况下，回流空气温度(Trat)在睡眠模式期间可不必测量，从而能使CRAC设备108、110、110’在睡眠模式时抽取较少功率。
通过运行模式400就450的运行，CRAC设备108、110、110’的能耗等级以及由此与它们的运行相关联的成本就可基本上最小化。在一方面，CRAC设备108、110、110’就可以通常能使它们节能运行的方式基本上互相独立运行。
在运行模式400和450中所给出的运行可作为实用程序、程序或子程序含在任何所需的计算机可存取介质中。此外，运行模式400和450可以由计算机程序实施，这些程序可以多种形式存在，活动的和非活动的。例如其可作为软件程序存在，包含源代码、目标代码、可执行代码或其它格式的程序指令。上述任一种都可实施在计算机可读介质上，计算机可读介质包括存储装置和信号，有压缩形式或未压缩形式。
示范计算机可读存储装置包括常规计算机系统RAM、ROM、EPROM、EEPROM以及磁盘或光盘或磁带。示范计算机可读信号，不论是否使用载波来调制，是宿主或运行计算机程序的计算机系统可配置为存取的信号，包括通过因特网或其它网络下载的信号。上述的具体实例包括在CD ROM上或经由因特网下载的程序分发。在某种意义上，作为一个抽象实体，因特网本身就是一种计算机可读介质。计算机网络总体上也是如此。所以应理解，能够执行上述功能的任何电子装置都可执行以上枚举的那些功能。
图5示出按照本发明实施例的示范计算机系统500。计算机系统500可包括例如控制器204和/或计算装置112。在这方面，计算机系统500可以用作执行CRAC控制系统202、252、252’各种组件的上述一个或多个功能的平台。
计算机系统500包括一个或多个控制器，例如处理器502。处理器502可用来执行在运行模式400和450中所述的一些或全部步骤。来自处理器502的命令和数据在通信总线504上通信。计算机系统500还包括主存储器506，例如随机存取存储器(RAM)，其中在运行时间期间可以执行例如控制器204和/或计算装置112的控制器的程序代码，还包括辅助存储器508。辅助存储器508例如包括一个或多个硬盘驱动器510和/或可移动存储驱动器512，代表软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等，其中可存储供应系统的程序代码拷贝。
可移动存储驱动器512以众所周知的方式对可移动存储单元514读出和/或写入。用户输入和输出装置可包括键盘510、鼠标518和显示器520。显示适配器522可与通信总线504和显示器520对接，并可接收来自处理器502的显示数据，并将显示数据转换成显示器520的显示命令。此外，处理器502可通过网络适配器524在网络上，例如因特网、局域网上通信。
对所属领域技术人员来说，显然在计算机系统500中可以添加其它已知的电子组件或用它们来替代。此外，计算机系统500可包括用在数据中心的机柜中的系统板或托板、常规的“白盒”服务器或计算装置等。而且，图5中的一个或多个组件是可选的(例如用户输入装置、辅助存储器等)。
本文中所述和所示是本发明的优选实施例以及其一些改变。本文所用的术语、说明和图仅以说明的方式提出，不是作为限制。所属领域的技术人员会认识到，在本发明的精神和范围之内可以作许多改变，本发明的精神和范围由以下权利要求以及它们的等效物来定义，其中所有的术语均应具有它们最广泛的合理意义，除非另有说明。
权利要求
1.一种用于控制一个或多个计算机房空调(CRAC)设备(108、110、110’)进行节能运行的方法(400)，所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)配置成接收回流空气，所述方法包括检测(406)回流到所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的空气的温度(Trat)；确定(408)所述Trat是否在预定设定点温度范围之内；以及对在所述预定设定点温度范围之内的Trat作出响应，减少(426)所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行，从而增加所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的效率。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)包括冷却系统(128a、150)和鼓风机(120)，所述方法还包括检测(416)所述一个或多个冷却系统(128a、150)的功耗；检测(418)所述一个或多个鼓风机(120)的功耗；以及其中减少所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行的所述步骤包括降低所述冷却系统(128a、150)和所述鼓风机(120)中至少一个的功耗。
3.如权利要求2所述的方法，还包括计算(420)与所述冷却系统(128a、150)功耗和所述鼓风机(120)功耗相关联的成本；以及其中减少所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行的所述步骤包括降低与运行所述冷却系统(128a、150)和所述鼓风机(120)中至少一个相关联的成本。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括对在所述预定设定点温度范围外的Trat作出响应，确定(410)所述Trat是否低于最小设定点温度等级；以及对高于最小设定点温度等级的Trat作出响应，运行(412)所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)以实现以下至少一项降低制冷剂和冷却剂中至少一个的温度以及增加所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的鼓风机(120)输送的冷却流体的体积流速；计算(412)与降低所述制冷剂和所述冷却剂中至少一个的温度相关联的成本和与增加所述鼓风机(120)输送的空气的体积流速相关联的成本；以及比较(412)与降低所述制冷剂和所述冷却剂中至少一个的温度相关联的成本和与增加所述鼓风机(120)输送的空气的体积流速相关联的成本。
5.如权利要求4所述的方法，还包括对低于所述最小设定点温度等级的Trat作出响应，使(414)所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)进入降低功率模式；在所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)处于所述降低功率模式时，检测(406)所述Trat；以及对超过预定义温度等级的Trat作出响应，使所述一个或多个CRAC设备(108、110、110’)退出所述降低功率模式。
6.一种计算机房空调(CRAC)设备(108、110、110’)，包括回流空气温度传感器(138，140)；以及控制器(204)，配置成对所述回流空气的温度(Trat)和预定设定点温度范围进行比较，其中所述控制器(204)还配置成对在所述预定设定点温度范围内的Trat作出响应，减少所述CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行。
7.如权利要求6所述的CRAC设备(108、110、110’)，还包括冷却系统(128a、130、150)；鼓风机(120)；以及功率计(206)，配置成检测所述冷却系统(128a、130、150)和所述鼓风机(120)的功耗，其中所述控制器(206)配置成计算与所述冷却系统(128a、130、150)和所述鼓风机(120)的功耗相关联的成本，并将减少所述CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行基于与运行所述冷却系统(128a、130、150)和所述鼓风机(120)相关联的成本。
8.一种计算机可读存储介质，其上嵌入有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序实现用于控制计算机房空调(CRAC)设备(108、110、110’)进行节能运行的方法，所述CRAC设备(108、110、110’)配置成接收回流空气，所述一个或多个计算机程序包括用于执行以下操作的指令集检测(406)回流到所述CRAC设备(108、110、110’)中的空气的温度(Trat)；确定(408)所述Trat是否在预定设定点温度范围之内；以及对在所述预定设定点温度范围之内的Trat作出响应，减少(426)所述CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行，从而增加所述CRAC设备(108、110、110’)的效率。
9.如权利要求8所述的计算机可读存储介质，所述一个或多个计算机程序还包括用于执行以下操作的指令集对在所述预定设定点温度范围之外的Trat作出响应，确定(410)所述Trat是否低于最小设定点温度等级；以及对高于所述最小设定点温度等级的Trat作出响应，运行(412)所述CRAC设备(108、110、110’)以实现以下至少一项降低所述CRAC设备(108、110、110’)输送的冷却流体的温度以及增加所述CRAC设备(108、110、110’)输送的冷却流体的体积流速。
10.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，所述一个或多个计算机程序还包括用于执行以下操作的指令集对低于所述最小设定点温度等级的Trat作出响应，使(414)所述CRAC设备(108、110、110’)进入降低功率模式；在所述CRAC设备(108、110、110’)处于所述降低功率模式时，检测(406)所述Trat；以及对超过预定义温度等级的Trat作出响应，使所述CRAC设备(108、110、110’)退出所述降低功率模式。
全文摘要
一种用于控制一个或多个配置成接收回流空气的计算机房空调(CRAC)设备(108、110、110’)进行节能运行的方法(400)。在该方法中，检测回流到一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的空气温度(Trat)。确定该Trat是否在预定设定点温度范围之内，且对在预定设定点温度范围之内的Trat作出响应，减少(426)一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的至少一个运行，从而增加一个或多个CRAC设备(108、110、110’)的效率。
文档编号F24F11/00GK101023718SQ200580024570
公开日2007年8月22日 申请日期2005年5月24日 优先权日2004年5月26日
发明者C·巴什, R·夏马, A·H·贝特马尔 申请人:惠普开发有限公司