专利名称：空调装置和空调系统的制作方法
技术领域：
这里所讨论的实施例涉及一种空调装置和一种空调系统。
背景技术：
在数据中心中，安装了其中设置有诸如服务器的信息处理器的信息技术(IT)机架。设置在IT机架中的信息处理器消耗电能并且产生与消耗的电能对应的热量。如果不对这些热量进行任何处理，则这些热量会引起信息处理器的异常运行。因此，在数据中心中， 信息处理器由空调装置冷却。在数据中心的一个示例中，设置在IT机架中的信息处理器通过从地面以下的空间中吸入由底部空调装置提供的冷气来冷却。信息处理器排出由从信息处理器获得的热量加热的空气。底部空调装置吸入从信息处理器排出的加热的空气、冷却吸入的空气并通过地面以下的空间再次将冷却的空气提供给信息处理器。近来，在数据中心中，例如安装了越来越多的其中设置有具有增强的处理能力的多个刀片式服务器的IT机架。刀片式服务器生成的热量的量随着刀片式服务器增强处理能力而增加。因此，单是底部空调装置难以充分地冷却刀片式服务器。公开了一种数据中心，其中在包括这种刀片式服务器和其他设备的IT机架的上部或者侧部附近设置作业空调装置，以使得冷却生成大量热量的信息处理器。参照图9描述了作业空调装置对信息处理器的冷却。图9是示出了根据相关技术的一种空调系统的结构的示意图。作业空调装置吸入从IT机架排出的空气并冷却吸入的空气。作业空调装置再次将冷却的空气提供给IT机架并形成其中生成局部循环气流的区域。以这种方式，除了底部空调装置提供的冷却的空气之外，作业空调装置提供冷却的空气并冷却生成大量热量的信息处理器。在国际专利申请No. 2006-526205的日文国家公开、国际专利申请No. 2008-502082的日文国家公开以及日本特开平专利公开No. 2006-114669中公开了相关技术的示例。但是，在相关技术中，不能高效地冷却信息处理器。具体地，作业空调装置以固定风量运行以使得吸入空气与排出空气之间的温度差(ATlac)为从10°C至15°C。当吸入空气的热负荷为高时，热负荷可能超过作业空调装置的冷却能力。例如，容纳信息处理器的IT机架的吸入空气和排出空气之间的温度差(ΔΤΗ)被设计为从7°C至15°C。然而，容纳被设计以便实现低噪声和低功耗的信息处理器的IT机架的八11丨可能超过151。在Δ Tit大于Δ Tlac这样的情形中，作业空调装置吸入的热负荷超过作业空调装置的冷却能力。结果，作业空调装置不能充分地冷却吸入的空气，从而引起局部积聚了排出热量的热点。热点导致具有温度高于通常空气温度的空气被吸入到IT机架中。结果，信息处理器不能充分冷却。或者，热点的产生可以通过增加安装的作业空调装置的数量以便冷却生成大量热量的IT机架来防止。但是，这一方法在底部空调装置具有保留冷却能力时降低底部空调装置的负荷率。结果，降低整体空调效率。难以断言可以高效地冷却信息处理器。
因此，在本发明的一个实施例的一个方面中的目的是提供一种可以高效地冷却信息处理器的空调装置和空调系统。
发明内容
根据本发明的一个实施例的一个方面，一种空调装置包括吸入单元，吸入从信息处理器排出的空气；冷却单元，冷却由所述吸入单元吸入的空气；排出单元，排出由所述冷却单元冷却的空气；确定单元，获取所述冷却单元的冷却状态，并且基于所获取的冷却状态确定所述冷却单元的冷却能力是否超过上限值；以及控制器，当所述确定单元确定所述冷却单元的冷却能力超过所述上限值时，所述控制器减少由所述排出单元排出的空气量。
图1是示出了根据第一实施例的空调系统的结构的示意图；图2是示出了根据第一实施例的作业空调装置的结构的框图；图3是示出了根据第一实施例的作业空调装置执行的处理的步骤的流程图；图4是示出了根据第二实施例的空调系统的结构的示意图；图5是示出了根据第二实施例的作业空调装置的结构的框图；图6是示出了根据第二实施例的作业空调装置执行的处理的步骤的流程图；图7是示出了根据第三实施例的空调系统的结构的示意图；图8是示出了运行空调控制程序的计算机系统的示意图；以及图9是示出了根据相关技术的空调系统的结构的示意图。
具体实施例方式将参照
本发明的优选实施例。注意，这些实施例不限制本发明。[a]第一实施例空调系统的结构下面参照图1描述根据第一实施例的空调系统的结构。图1是示出了根据第一实施例的空调系统的结构的示意图。如图1中所示，空调系统1包括地面以下的空间2、地面以上的空间3以及天花板以上的空间4.在地面以下的空间2与地面以上的空间3之间的地面上，布置了地面开口加，地面开口加是与地面以下的空间2以及地面以上的空间3互通的通风孔。在地面以上的空间3 与天花板以上的空间4之间的天花板上，布置了天花板开口如和4b，天花板开口如和4b 是与地面以上的空间3以及天花板以上的空间4互通的通风孔。在地面以上的空间3中， 布置了信息技术(IT)机架5、高发热型IT机架6、底部空调装置7和作业空调装置10。IT机架5是其中设置有多个服务器fe至k的设备。服务器fe吸入由底部空调装置7提供的冷气A以便冷却服务器fe内设置的电子电路。服务器fe排出由从服务器fe 获得的热量加热的空气B。服务器恥至^3以与服务器如相同的方式吸入和排出空气。因此，省略其描述。高发热型IT机架6是其中设置有多个刀片式服务器6a至6c的设备。刀片式服务器6a包括以高密度放置在机箱内的多个低配置服务器。刀片式服务器6a具有比那些服务器fe至k高的处理性能且生成高热量。刀片式服务器6a由底部空调装置7和作业空调装置10两者冷却。具体地，刀片式服务器6a吸入由底部空调装置7提供的冷气C，并且从由作业空调装置10形成的其中生成了局部循环气流的区域中吸入冷气D，以便冷却刀片式服务器6a中设置的电子电路。刀片式服务器6a排出由从刀片式服务器6a获得的热量加热的空气E。刀片式服务器6b至6c以与刀片式服务器6a相同的方式吸入和排出空气。 因此，省略其描述。底部空调装置7吸入在天花板以上的空间4中吹动的空气F和空气G、冷却吸入的空气并将冷却的空气H提供到地面以下的空间2中。例如，底部空调装置7通常以等于或小于底部空调装置7的冷却能力的上限值的热负荷运行。底部空调装置7冷却吸入的空气直到响应于热负荷的增加热负荷达到冷却能力的上限值为止。底部空调装置7提供的空气 H通过地面开口加吹到地面以上的空间3中，并且进一步吹到IT机架5和高发热型IT机架6中。从IT机架5和高发热型IT机架6排出的空气通过天花板开口如和4b吸入到底部空调装置7中以便被冷却。以这种方式，底部空调装置7冷却IT机架5上设置的服务器 5a至k以及高发热型IT机架6上设置的刀片式服务器6a至6c。底部空调装置7是权利要求7中提供给多个IT机架作为公用空调装置的第二空调装置的一个示例。作业空调装置10吸入从高发热型IT机架6排出的空气E，并且冷却吸入的空气。 作业空调装置10将冷却的空气D提供给高发热型IT机架6并且形成其中生成局部循环气流的区域。由作业空调装置10形成的区域中的局部循环气流冷却刀片式服务器6a至6c。在这样构造的空调系统1中，作业空调装置10吸入从刀片式服务器6a至6c排出的空气、冷却吸入的空气并且排出冷却的空气。作业空调装置10获取冷却状态，并且基于所获取的冷却状态确定冷却能力是否超过上限值。冷却能力超过上限值的情形意味着从由作业空调装置10吸入的空气中获取的热量的量超过冷却能力的情形。换言之，热负荷超过冷却能力。当确定热负荷超过冷却能力时，作业空调装置10减少排出空气D的量以便抑制热点的产生，由此高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。具体地，当作业空调装置10排出的空气的量减少时，由底部空调装置7吸入的空气F的温度上升。具有保留冷却能力的底部空调装置7通过使用保留冷却能力来冷却吸入的空气F。即，底部空调装置7的热负荷增加。底部空调装置7排出冷却的空气H以便通过地面开口加将其提供给IT机架5和高发热型IT机架6。高发热型IT机架6中设置的刀片式服务器6a至6c吸入由底部空调装置7提供的空气C以及由作业空调装置10提供的空气D。与当确定热负荷超过冷却能力时相比，刀片式服务器6a至6c吸入的空气C和空气D的温度降低，这是因为空气D的量减少了。因此，刀片式服务器6a至6c排出的空气E的温度也降低。结果，作业空调装置10吸入的空气E的温度也降低。以这种方式，作业空调装置10可以减轻热负荷。热负荷的减轻允许作业空调装置10降低排出空气的温度以及抑制热点的产生。如上所述，当热负荷超过作业空调装置10中的冷却能力时，即热负荷超过某一阈值时，空调系统1允许作业空调装置10减少排出空气D的量以便降低由作业空调装置10 排出的空气的温度。结果，作业空调装置10可以抑制热点的产生，并且高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。根据第一实施例的作业空调装置的结构
参照图2描述根据第一实施例的作业空调装置的结构。图2是示出了根据第一实施例的作业空调装置10的结构的框图。根据第一实施例的作业空调装置10包括吸入单元 11、冷却单元12、排出单元13、热负荷设置接收单元14、存储单元20和控制器30。吸入单元11吸入具有预定压力的空气，并将吸入的空气提供给冷却单元12。冷却单元12冷却从吸入单元11提供的空气并将冷却的空气提供给排出单元13。排出单元13 以预定压力排出由冷却单元12冷却的空气。例如，排出单元13以25. 7m7min(立方米/每分钟)排出空气。排出单元13包括温度传感器和风速计，它们没有示出。温度传感器测量排出单元13排出的空气的温度。风速计测量排出单元13每单位时间排出的空气的量。同样，吸入单元11包括测量吸入单元11吸入的空气的温度的温度传感器。热负荷设置接收单元14接收作业空调装置10的运行的开始和结束。例如，当从用户接收到运行的开始时，热负荷设置接收单元14将该接收通知控制器30，以使得控制器 30允许作业空调装置10开始运行。同样，例如，当从用户接收到运行的结束时，热负荷设置接收单元14将该接收通知控制器30，以使得控制器30允许作业空调装置10结束运行。热负荷设置接收单元14接收确定热负荷是否超过作业空调装置10的冷却能力的值的设置。例如，热负荷设置接收单元14从用户接收确定热负荷的给定阈值的设置作为确定热负荷是否超过作业空调装置10的冷却能力的值。在这种情况下，热负荷设置接收单元 14将已经接收到给定阈值的设置的事实通知控制器30，以使得控制器30允许存储单元20 在其中存储所接收到的值。热负荷设置接收单元14还将已经接收到确定热负荷的给定阈值的设置的事实通知负荷确定单元31。热负荷设置接收单元14接收最大冷却能力(kW)作为确定作业空调装置10的热负荷的阈值。存储单元20是诸如半导体存储元件和硬盘驱动器(HDD)的存储设备。存储单元 20在其中存储最大冷却能力(kW)作为确定作业空调装置10的热负荷的给定阈值。例如， 存储单元20在其中存储“7. 5kW”作为阈值。阈值可以由用户改变为任意值。例如，存储单元20可以设置最大冷却能力的80%的值作为阈值。存储单元20在其中存储与空调系统1中排出的空气量有关的信息。例如，存储单元20在其中存储底部空调装置7的热负荷(kW)和最大冷却能力(kW)。具体地，存储单元 20在其中存储热负荷是“12. 5kW”以及最大冷却能力是“15kW”作为底部空调装置7的信肩、ο控制器30包括在其中存储控制程序、指定各种处理步骤的程序以及必要数据的内部存储器。控制器30包括负荷确定单元31和排出空气量控制器32。例如，控制器30是诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)的集成电路，或者诸如中央处理单元 (CPU)和微处理单元(MPU)的电子电路。负荷确定单元31获取冷却单元12的冷却状态，并且基于获取的冷却状态确定热负荷是否超过冷却单元12的冷却能力。例如，负荷确定单元31通过使用排出单元13排出的空气量和排出单元13排出的空气的温度与吸入单元11吸入的空气的温度之间的差计算热负荷作为冷却状态。负荷确定单元31在所计算的热负荷超过给定阈值时确定热负荷超过冷却单元12的冷却能力。下面按顺序描述由负荷确定单元31执行的热负荷的计算(1) 和由负荷确定单元31计算的热负荷是否超过给定阈值的确定(2)。(1)由负荷确定单元31进行的热负荷的计算
例如，当热负荷设置接收单元14将已经接收到确定热负荷的给定阈值的设置的事实通知负荷确定单元31时，负荷确定单元31通过使用以下公式(1)计算热负荷 (Plac(W))οPlac = P · Cp · Qlac · (Tlac_in_Tlac_out)(1)其中，Qlac (m3/S)是作业空调装置10排出的空气量，Tlac_0Ut (°C )是作业空调装置10排出的空气的温度，Tlacjn(°C )是作业空调装置10吸入的空气的温度，P (kg/m3) 是空气的密度，以及Cp(J/kg· °C)是空气的定压比热。在公式(1)中，P和Cp是常数。因此，作业空调装置10可以通过测量QlaC、TlaC_ out和Tlacjn计算热负荷。即，作业空调装置10通过测量排出空气量、排出空气的温度以及吸入空气的温度计算热负荷。更具体地，负荷确定单元31利用吸入单元11中包括的温度传感器测量Tlacjn， 并利用排出单元13中包括的温度传感器测量Tlac_0Ut。负荷确定单元31利用排出单元 13中包括的风速计测量排出空气量。负荷确定单元31基于测量的值通过使用公式(1)计算热负荷。(2)负荷确定单元31计算的热负荷是否超过给定阈值的确定随后，负荷确定单元31确定所计算的热负荷是否超过给定阈值。例如，负荷确定单元31读取存储单元20中存储的给定阈值，并将给定阈值与所计算的热负荷进行比较。当所计算的热负荷大于给定阈值时，负荷确定单元31确定热负荷超过冷却能力，并将结果通知排出空气量控制器32。另一方面，当所计算的热负荷小于给定阈值时，负荷确定单元31 确定热负荷未超过冷却能力，并继续热负荷的计算。此外，在排出空气量控制器32已经减少了排出空气量时，负荷确定单元31确定是否经过了预定时间段。当确定经过了预定时间段时，负荷确定单元31执行确定热负荷是否超过给定阈值的处理。另一方面，当确定没有经过预定时间段时，负荷确定单元31等待直到经过预定时间段为止。当负荷确定单元31确定热负荷超过冷却单元12的冷却能力时，排出空气量控制器32减少排出单元13排出的空气量。例如，排出空气量控制器32将空气量减少与底部空调装置7的保留冷却能力(也称作余量热负荷)对应的量。具体地，当底部空调装置7具有2. 5kff的余量热负荷时，排出空气量控制器32将排出空气量减少与2. 5kff对应的量。根据第一实施例的空调装置执行的处理的步骤参照图3描述根据第一实施例的作业空调装置执行的处理的步骤。图3是示出了根据第一实施例的作业空调装置10执行的处理的步骤的流程图。如果接收到操作开始(在步骤SlOl处为是)，则热负荷设置接收单元14确定是否接收到确定热负荷的阈值的设置(步骤。如果热负荷设置接收单元14确定接收到确定热负荷的阈值的设置(在步骤S102处为是)，则负荷确定单元31计算热负荷(步骤 S103)。具体地，负荷确定单元31测量吸入空气和排出空气的温度以及排出空气量，并通过使用公式(1)计算热负荷。另一方面，如果热负荷设置接收单元14确定没有接收到确定热负荷的阈值的设置(在步骤S102处为否)，则热负荷设置接收单元14等待直到它接收到确定热负荷的阈值的设置。随后，负荷确定单元31确定所计算的热负荷是否超过给定阈值(步骤S104)。负荷确定单元31通常在接收到确定热负荷的阈值的设置之后计算热负荷。如果负荷确定单元31确定热负荷超过给定阈值(在步骤S104处为是)，则排出空气量控制器32将排出空气的量减少到某一量(步骤S105)。然后，负荷确定单元31确定是否经过了预定时间段(步骤S106)。如果确定经过了预定时间段(在步骤S106处为是)，则负荷确定单元31返回步骤S103来计算热负荷。 另一方面，如果确定没有经过预定时间段(在步骤S106处为否)，则负荷确定单元31等待直到经过预定时间段为止。如果确定热负荷未超过给定阈值(在步骤S104处为否)，则负荷确定单元31确定是否接收到操作结束(步骤S107)。如果确定接收到操作结束(在步骤S107处为是)，则负荷确定单元31结束处理。另一方面，如果确定没有接收到操作结束(在步骤S107处为否)，则负荷确定单元31移动到步骤S103来继续步骤S103之后的处理。第一实施例的效果如上所述，在第一实施例的空调系统1中，当热负荷超过作业空调装置10的冷却能力时，作业空调装置10基于底部空调装置7的保留冷却能力减少排出空气量。结果，作业空调装置10可以减轻作业空调装置10的热负荷。底部空调装置7补偿作业空调装置10减轻的热负荷。即，即使作业空调装置10 减轻热负荷，空调系统1的冷却能力仍保持不变。结果，作业空调装置10可以减轻热负荷而不降低空调系统的空调效率。[b]第二实施例在第一实施例中，底部空调装置7可以处理热负荷直到热负荷达到冷却能力的上限值为止，即底部空调装置7的热负荷不限于某一值。但是，为了节能，底部空调装置的冷却能力可能被限制为不超过上限值。换言之，底部空调装置的排出空气量可以被限制以使得底部空调装置不具有余量热负荷。在第二实施例中，描述了如下情形其中，当限制底部空调装置的排出空气量以使得底部空调装置不具有余量热负荷时，作业空调装置的热负荷超过给定阈值。根据第二实施例的空调系统的结构参照图4描述根据第二实施例的空调系统的结构。图4是示出了根据第二实施例的空调系统40的结构的示意图。如图4中所示，空调系统40包括地面以下的空间2、地面以上的空间3以及天花板以上的空间4。用同样的标号标出与图1的元件扮演相同角色的功能元件并省略其详细描述。在地面以上的空间3中，布置了 IT机架5、高发热型IT机架6、底部空调装置47 和作业空调装置50。底部空调装置47和作业空调装置50通过网络49相互连接以使得它们能够相互通信。网络49例如是局域网(LAN)。除了根据第一实施例的底部空调装置7的功能之外，底部空调装置47还包括排出空气量控制器47a。当从作业空调装置50接收到通知时，排出空气量控制器47a取消热负荷的限制，并增加要排出的空气量。底部空调装置47是权利要求7中提供给多个IT机架作为公用空调装置的第二空调装置的一个示例。除了根据第一实施例的作业空调装置10的功能之外，作业空调装置50具有将与减少的排出空气量有关的信息通知底部空调装置47的功能。在后面描述的作业空调装置的结构中描述作业空调装置50的功能。在这样构造的空调系统40中，作业空调装置50吸入从刀片式服务器6a至6c排出的空气、冷却吸入的空气并排出冷却的空气。作业空调装置50获取冷却装置，并基于获取的冷却状态确定热负荷是否超过冷却能力。当确定热负荷超过冷却能力时，作业空调装置50减少排出空气D的量。作业空调装置50将作业空调装置50已经减少了排出空气D 的量的事实通知排出空气量控制器47a，并允许排出空气量控制器47a取消热负荷的限制。 以这种方式，作业空调装置50抑制热点的产生，并且可以高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。具体地，作业空调装置50排出的空气D的量的减少引起空调系统40中空气量的不足，导致在其他地方产生热点。在从作业空调装置50接收到排出空气量已经减少到某一量的通知时，底部空调装置47基于减少的空气量增加排出空气量直到热负荷达到冷却能力的上限值为止。换言之，底部空调装置47排出与余量热负荷对应的空气量。底部空调装置47排出冷却的空气H以便将其通过地面开口加提供给IT机架5和高发热型IT机架6。高发热型IT机架6中设置的刀片式服务器6a至6c吸入由底部空调装置47提供的空气C和由作业空调装置50提供的空气D。与确定热负荷超过冷却能力时相比，刀片式服务器6a至6c吸入的空气C和空气D的温度降低，这是因为空气D的量已经减少了。结果，刀片式服务器6a至6c排出的空气E的温度也降低。结果，作业空调装置50吸入的空气E的温度也降低。以这种方式，作业空调装置50可以减轻热负荷。热负荷的减轻允许作业空调装置50也降低排出空气D的温度以及抑制热点的产生。如上所述，当作业空调装置50的热负荷超过给定阈值时，空调系统40允许作业空调装置50减少排出空气D的量以便降低作业空调装置50排出的空气的温度。结果，作业空调装置50可以抑制热点的产生，并高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。作业空调装置的结构参照图5描述根据第二实施例的作业空调装置的结构。图5是示出了根据第二实施例的作业空调装置50的结构的框图。根据第二实施例的作业空调装置50包括吸入单元 11、冷却单元12、排出单元13、热负荷设置接收单元M、通信控制接口(I/F)单元55、存储单元60和控制器70。用相同的标号标出与图2的元件扮演相同角色的功能元件，并省略其详细描述。除了第一实施例中描述的热负荷设置接收单元14的功能以外，热负荷设置接收单元M还具有以下功能。热负荷设置接收单元M从用户接收确定热负荷是否超过作业空调装置50的冷却能力的温度阈值的设置。在从用户接收到温度阈值的设置后，热负荷设置接收单元M将已经接收到温度阈值的设置的事实通知控制器70，并允许控制器70将所接收的值存储在存储单元60中。热负荷设置接收单元M将已经接收到温度阈值的设置的事实通知负荷确定单元71。通信控制I/F单元55是包括至少一个通信端口的接口，并且控制在作业空调装置 50和底部空调装置47之间交换信息。例如，通信控制I/F单元55从排出空气量控制器72 接收已经减少排出空气量的通知，并且将该通知发送至通过网络49与作业空调装置50连接的底部空调装置47。存储单元60是诸如半导体存储元件和硬盘驱动器的存储设备。存储单元60在其CN 102455021 A说明书8/12
中存储温度阈值，温度阈值是设置为排出单元13排出空气的温度的上限值的设置值。例如，存储单元60在其中存储“33°C”作为温度阈值。温度阈值可以由用户改变为任意值。存储单元60在其中存储与空调系统40中排出的空气量有关的信息。例如，存储单元60在其中存储底部空调装置47的热负荷(kW)、最大冷却能力(kW)以及排出空气量 (m3/min)。具体地，存储单元60在其中存储热负荷是“12. 5kW”、最大冷却能力是“15kW”以及排出空气量是“29. 9m7min”作为底部空调装置47的信息。控制器70包括在其中存储控制程序、指定各种处理流程的程序以及必要数据的内部存储器。控制器70包括负荷确定单元71和排出空气量控制器72。例如，控制器70是诸如ASIC和FPGA的集成电路，或者诸如CPU和MPU的电子电路。负荷确定单元71获取冷却单元12的冷却状态，并且基于获取的冷却状态确定热负荷是否超过冷却单元12的冷却能力。例如，在第一实施例中，负荷确定单元31计算热负荷作为冷却状态，并确定所计算的值是否超过给定阈值。当作业空调装置的热负荷超过给定阈值时，作业空调装置吸入的空气的温度升高至超过冷却能力的温度。结果，作业空调装置排出具有比设置温度高的温度的空气，这是因为作业空调装置不能将空气冷却至设定温度。因此，作业空调装置可以通过确定排出空气的温度是否高于设置温度来确定冷却状态是否超过上限值，而不用计算热负荷。更具体地，负荷确定单元71测量排出单元13排出的空气的温度作为冷却状态，并且在测量的温度超过设置温度时确定热负荷超过冷却单元12的冷却能力。例如，当从热负荷设置接收单元M接收到通知时，负荷确定单元71利用排出单元13中包括的温度传感器不断测量排出单元13排出的空气的温度，并确定排出空气的温度是否超过存储单元60中存储的温度阈值。具体地，如果温度传感器测量的温度的值大于存储单元60中存储的温度阈值 “33°C”，则负荷确定单元71确定热负荷超过冷却能力。负荷确定单元71将热负荷已经超过冷却能力的事实通知排出空气量控制器72。另一方面，如果温度传感器测量的温度的值小于存储单元60中存储的温度阈值“33°C”，则负荷确定单元71确定热负荷未超过冷却能力，并继续测量温度是否超过设置值的确定。除了第一实施例中描述的排出空气量控制器32的功能之外，排出空气量控制器 72还具有以下功能。当负荷确定单元71确定测量的温度超过设置的温度阈值时，排出空气量控制器72将排出单元13排出的空气量减少至某一量。例如，排出空气量控制器72读取存储在存储单元60中的底部空调装置47的保留冷却能力。保留冷却能力被确定为底部空调装置47的冷却能力的限制的结果。排出空气量控制器72减少与读取的保留冷却能力对应的空气量。具体地，当作为限制的结果底部空调装置47的保留冷却能力为2. 5kff时，排出空气量控制器72将排出空气量减少与2. 5kff 对应的量。当已经减少了排出空气量时，排出空气量控制器72将已经减少了排出空气量的事实通知通过网络49与作业空调装置50连接的底部空调装置47。结果，底部空调装置47 取消限制，以使得底部空调装置47不具有保留冷却能力，并且可以处理热负荷直到热负荷达到冷却能力的上限值为止。
根据第二实施例的作业空调装置执行的处理的步骤参照图6描述根据第二实施例的作业空调装置50执行的处理的步骤。图6是示出了根据第二实施例的作业空调装置50执行的处理的步骤的流程图。如果接收到操作开始(在步骤S201处为是)，则热负荷设置接收单元M确定是否接收到温度阈值的设置(步骤S202)。即，热负荷设置接收单元M确定是否接收到温度阈值。如果热负荷设置接收单元M确定接收到温度阈值的设置(在步骤S202处为是)，则负荷确定单元71测量排出空气的温度(步骤S20;3)。负荷确定单元71可以以与第一实施例相同的方式测量吸入空气和排出空气的温度以及排出空气的量，并通过使用公式(1)计算热负荷。另一方面，如果确定没有接收到温度阈值的设置(在步骤S202处为否)，则热负荷设置接收单元M等待直到热负荷设置接收单元M接收到温度阈值的设置。随后，负荷确定单元71确定所测量的排出空气温度是否超过给定阈值(步骤 S204)。在接收到温度阈值的设置之后，负荷确定单元71不断测量排出空气的温度。如果负荷确定单元71确定所测量的排出空气温度超过阈值(在步骤S204处为是)，则排出空气量控制器72减少排出空气量(步骤S205)。排出空气量控制器72将已经减少排出空气量的事实通知通过网络49与作业空调装置50连接的底部空调装置47 (步骤S206)。然后，负荷确定单元31确定是否经过了预定时间段(步骤S207)。如果确定经过了预定时间段(在步骤S207处为是)，则负荷确定单元71返回步骤S203来测量排出空气的温度。另一方面，如果确定没有经过预定时间段(在步骤S207处为否)，则负荷确定单元 71等待直到经过预定时间段为止。如果确定测量的排出空气温度未超过阈值(在步骤S204处为否)，则负荷确定单元71确定是否接收到操作结束(步骤S208)。如果确定接收到操作结束(在步骤S208处为是)，则负荷确定单元71结束处理。另一方面，如果确定没有接收到操作结束(在步骤 S207处为否)，则负荷确定单元71移动到步骤S203来继续步骤S203之后的处理。第二实施例的效果如上所述，在根据第二实施例的空调系统40中，当热负荷超过冷却能力时，作业空调装置50减少排出空气量以便减轻热负荷。作业空调装置50允许底部空调装置47取消排出空气量的限制，以使得底部空调装置47没有余量热负荷，并且允许底部空调装置47 补偿空调系统40中不足的空气量。因此，作业空调装置50可以处理超过冷却能力的热负荷。作业空调装置50可以仅通过测量排出空气的温度以及确定测量的温度是否超过预定设置值而不用计算热负荷，来确定热负荷是否超过冷却能力。[c]第三实施例在第一和第二实施例中，底部空调装置和作业空调装置冷却IT机架中设置的服务器和高发热型IT机架中设置的刀片式服务器。在数据中心中，可能只有作业空调装置冷却IT机架中设置的服务器和高发热型IT机架中设置的刀片式服务器。在第三实施例中， 在数据中心中，未设置底部空调装置，只有作业空调装置冷却IT机架中设置的服务器和高发热型IT机架中设置的刀片式服务器。根据第三实施例的空调系统的结构
参照图7描述根据第三实施例的空调系统的结构。图7是示出了根据第三实施例的空调系统80的结构的示意图。根据第三实施例的空调系统80包括IT机架5、高发热型 IT机架6、作业空调装置90和作业空调装置100。用同样的标号标出与图1中的元件扮演相同角色的功能元件，并省略其详细描述。作业空调装置90吸入从高发热型IT机架6排出的空气A，并冷却吸入的空气。作业空调装置90将冷却的空气B提供给高发热型IT机架6以形成其中生成局部循环气流的区域。由作业空调装置90形成的区域中的局部循环气流冷却刀片式服务器6a至6c。作业空调装置100吸入从IT机架5排出的空气C，并冷却吸入的空气。作业空调装置100将冷却的空气D提供给IT机架5并形成其中生成局部循环气流的区域。由作业空调装置100形成的区域中的局部循环气流冷却服务器5a至k。作业空调装置100运行以使得作业空调装置100的冷却能力具有保留冷却能力。保留冷却能力被确定为作业空调装置100的冷却能力的限制的结果。当从作业空调装置90接收到通知时，作业空调装置100 取消具有保留冷却能力的限制，并增加排出空气量。作业空调装置90和作业空调装置100通过网络89相互连接以使得它们可以相互通信。网络89例如是局域网(LAN)。作业空调装置90和作业空调装置100的每一个具有与作业空调装置50相同的结构，因此省略其描述。在这样构造的空调系统80中，作业空调装置90获取冷却状态，并且基于所获取的冷却状态确定热负荷是否超过冷却能力。当确定热负荷超过冷却能力时，作业空调装置90 将排出空气B的量减少至某一量。作业空调装置90将已经减少了排出空气B的量的事实通知作业空调装置100，并允许作业空调装置100增加排出空气量直到热负荷达到冷却能力的上限值为止。以这种方式，作业空调装置90抑制热点的产生，并且可以高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。具体地，作业空调装置90进行的排出空气B的量的减少引起空调系统80中空气量的不足，导致在其他地方产生热点。在从作业空调装置90接收到排出空气量已经减少到某一量的通知时，作业空调装置100基于减少的空气量增加排出空气量直到热负荷达到冷却能力的上限值为止。换言之，作业空调装置100排出与余量热负荷对应的空气量。作业空调装置100排出冷却的空气D以便将其提供给IT机架5和高发热型IT机架6。高发热型IT机架6中设置的刀片式服务器6a至6c吸入由作业空调装置90提供的空气B和由作业空调装置100提供的空气D。与确定热负荷超过冷却能力时相比，刀片式服务器6a至6c吸入的空气B和空气D的温度降低，这是因为空气B的量已经减少了。结果，刀片式服务器6a至6c排出的空气A的温度也降低。结果，作业空调装置90吸入的空气A的温度也降低。以这种方式，作业空调装置90可以减轻热负荷。热负荷的减轻允许作业空调装置90也降低排出空气B的温度以及抑制热点的产生。在空调系统80中，作业空调装置90获取冷却状态。当基于获取的冷却状态确定热负荷超过冷却能力时，作业空调装置90减少排出空气A的量以便降低从作业空调装置90 排出的空气A的温度。结果，作业空调装置90可以抑制热点的产生，且高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。第三实施例的效果如上所述，在第三实施例中，当热负荷超过冷却能力时，作业空调装置减少排出空气量并且可以减轻热负荷。在热负荷超过冷却能力时，即使作业空调装置减少排出空气量， 作业空调装置允许另一个作业空调装置增大热负荷并且可以抑制热点的产生。以这种方式，作业空调装置可以在不设置底部空调装置的情况下高效地冷却诸如服务器和刀片式服务器的信息处理器。[d]第四实施例除了上述实施例，本发明的空调装置可以实现为各种实施例。在第四实施例中，描述本发明的空调装置的其他实施例。系统结构在上述实施例中描述的处理中，描述为自动执行的处理的一部分或全部也可以手动执行。或者，描述为手动执行的处理的一部分或全部也可以通过已知方法自动执行。另夕卜，除非另外指出，在以上文本和附图中描述的处理步骤、控制步骤和特定名称可以任意修改。附图中示出的存储单元中存储的信息仅是示例。并不总是要求以描述的方式存储信息。存储单元中存储的信息可以存储在控制器中包括的内部存储器中。在上述实施例中，当热负荷超过冷却能力时，作业空调装置将排出空气量减少至某一量。但是，减少量的方式不限于实施例中的那些。例如，可以设计和构造作业空调装置以便以逐步的方式减少排出空气量。具体地，当具有2. 5kff的保留冷却能力时，作业空调装置可以重复减少与0. 5kff的冷却能力对应的空气量，而不是一次性减少与2. 5kff的冷却能力对应的空气量。可以设计和构造空调装置以便在排出单元已经将排出空气量减少至某一量之后冷却单元的冷却能力降至上限值以下时增加排出空气量。例如，当已经减少与2. 5kff的冷却能力对应的空气量且之后热负荷降至给定阈值时，作业空调装置可以将空气量增加与 2. 5kff的冷却能力对应的量。作业空调装置可以一次性或者以逐步的方式增加空气量直到等于与保留冷却能力对应的减少的空气量的空气量。图中示出的组成部件是功能上概念性的，并不一定要求如同中所示的物理地构造。例如，负荷确定单元31和排出空气量控制器32可以集成在作业空调装置10中。空调装置执行的处理功能的全部或一部分可以由CPU和CPU分析并运行的程序实现，或者可以由基于线路逻辑的硬件实现。程序上述实施例中描述的各种处理可以通过运行预先准备的程序的计算机系统实现， 计算机系统比如个人计算机和工作站。下面描述运行具有与上述实施例相同功能的程序的计算机系统的示例。图8是示出了运行空调控制程序的计算机系统的示意图。如图8中所示，计算机系统200包括RAM(随机存取存储器)210、CPU 220、HDD230和输入输出接口 M0。另外，它们通过总线250相互连接。输入输出接口 240对应于图2中示出的热负荷设置接收单元14。HDD 230在其中预先存储执行与上述实施例相同功能的程序。具体地，如图8中所示，HDD 230在其中预先存储负荷确定程序231和排出空气量控制程序232。CPU 220读取负荷确定程序231和排出空气量控制程序232以便将程序加载到 RAM 210中。CPU 220运行负荷确定程序231作为负荷确定处理221，并运行排出空气量控制程序232作为排出空气量控制处理222。负荷确定处理221对应于图2中示出的负荷确定单元31，而排出空气量控制处理222对应于图2中示出的排出空气量控制器32。不一定要求负荷确定程序231和排出空气量控制程序232存储在HDD 230中。例如，它们可以存储在插入到计算机系统200中的“便携式物理介质”中，诸如软盘(FD)、致密盘(⑶)-R0M、磁光(MO)盘、数字多功能盘(DVD)、磁光盘和集成电路(IC)卡。它们可以存储在“固定物理介质”中，比如设置为计算机系统200的外部设备的HDD。它们可以存储在例如通过公用线路、互联网、局域网(LAN)或广域网(WAN)与计算机系统200连接的“另一个计算机系统”中。计算机系统200可以从上述媒质和系统中读取程序并运行它们。即，程序存储在诸如“便携式物理介质”、“固定物理介质”和“通信介质”的记录介质中以使得它们可以由计算机读取。计算机系统200从记录介质中读取程序、运行程序并实现与上述实施例相同的功能。实施例中描述的程序不限于由计算机系统200运行。例如，本发明可以应用于诸如当程序由另一个计算机系统或服务器运行以及程序由计算机系统和服务器的协作运行的情形。所述空调装置和空调系统可以高效地冷却信息处理器。
权利要求
1.一种空调装置，包括吸入单元，所述吸入单元吸入从信息处理器排出的空气；冷却单元，所述冷却单元冷却由所述吸入单元吸入的所述空气；排出单元，所述排出单元排出所述冷却单元冷却的所述空气；确定单元，所述确定单元获取所述冷却单元的冷却状态，并且基于所获取的冷却状态确定所述冷却单元的冷却能力是否超过上限值；以及控制器，所述控制器在所述确定单元确定所述冷却单元的冷却能力超过所述上限值时减少所述排出单元排出的空气量。
2.根据权力要求1所述的空调装置，其中所述确定单元通过使用所述排出单元排出的所述空气量以及所述排出单元排出的空气的温度与所述吸入单元吸入的空气的温度之间的差计算热负荷作为所述冷却状态，并且在所计算的热负荷超过给定阈值时确定所述冷却单元的冷却能力超过所述上限值。
3.根据权力要求1所述的空调装置，其中所述确定单元测量所述排出单元排出的空气的温度作为所述冷却状态，并且在所测量的温度超过设置值时确定所述冷却单元的冷却能力超过所述上限值。
4.根据权力要求1所述的空调装置，其中在将所述排出单元排出的所述空气量减少至某一量之后所述冷却单元的冷却能力降至所述上限值以下时，所述控制器将所述排出单元排出的所述空气量增加某一量。
5.根据权力要求1至4中任意一项所述的空调装置，其中在减少所述排出单元排出的所述空气量时，所述控制器将减少的空气量通知另一个空调装置。
6.根据权力要求5所述的空调装置，其中在接收到从另一个空调装置排出的空气量已经减少的通知时，所述控制器基于减少的空气量增加所述排出单元排出的所述空气量直到所述冷却能力的所述上限值。
7.一种空调系统，包括容纳信息处理器的多个信息技术机架；第一空调装置，所述第一空调装置为所述信息技术机架的每一个提供以便吸入从所述信息技术机架排出的空气、冷却所吸入的空气并且将冷却的空气排出到所述信息技术机架；以及第二空调装置，所述第二空调装置被提供给所述信息技术机架作为公用空调装置，其中所述第一空调装置包括确定单元，所述确定单元获取冷却状态，并且基于所获取的冷却状态确定所述第一空调装置的冷却能力是否超过上限值；以及第一控制器，在确定所述冷却能力超过所述上限值时，所述第一控制器减少排出到所述信息技术机架的空气量，以及所述第二空调装置包括第二控制器，在从所述第一空调装置排出的所述空气量减少时，所述第二控制器增加排出空气量。
全文摘要
本发明公开了一种空调装置和空调系统。所述空调装置吸入从信息处理器排出的空气并且冷却吸入的空气。所述空调装置排出所冷却的空气。所述空调装置获取冷却状态，确定冷却能力是否超过上限值，并且在确定冷却能力超过上限值时减少排出空气量。例如，所述空调装置通过使用排出空气量、排出空气的温度与吸入空气的温度之间的差计算热负荷作为冷却状态，并且在所计算的热负荷超过给定阈值时确定冷却能力超过上限值。所述空调装置测量排出空气的温度，并且在所测量的温度超过设置值时确定冷却能力超过上限值。
文档编号F24F1/00GK102455021SQ20111032895
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月24日 优先权日2010年10月25日
发明者大庭雄次, 岩崎正道, 武田纯, 水村信次, 石峰润一, 羽根田知明 申请人:富士电机株式会社, 富士通株式会社