专利名称：应用于具有机架配电单元的数据中心的安全有效的能源使用及节约系统及方法
技术领域：
本发明与数据中心的能源使用及节约管理有关，特别是关于一种用以改善使用在一数据中心内的多个安装于机架上的配电单元的空气管理单元的能源使用及节约的系统及方法。
背景技术：
数据中心广泛地应用于电脑、网络、通讯及其他相关产业。典型的数据中心具有一个或多个电脑室，并且电脑室里安装有多个机架。多个电子装置/设备、电脑/服务器、网络及/或通讯设备(统称为电子装置)安装于每一个机架上。电力通过机架配电单元(rrous)提供给该些电子装置。机架配电单元为设置于机架上或以机架为基座的装置，通常具有多个设备插口，以将电力分配至安装于数据中心内的机架上的该多个电子装置。 于典型的设置下，电脑室具有高架地板，且多个机架安装于高架地板上。电脑室通常安装有空气调节单元，一般称之为电脑室空气调节器(Computer Room AirConditioner,CRAC)或电脑室空气管理器(Computer Room Air handler, CRAH),以控制及管理电脑室内的工作环境。举例而言，电脑室空气调节/管理器设计用以将电脑室内及机架内的温度及湿度达到并维持在适用机架上所安装的电子装置的操作状态的某一范围内。典型的电脑室空气调节/管理器可能包含有冷却器、除湿器及风扇，其中冷却器用以通过制冷剂、冷却液及水来冷却空气，除湿器用以干燥空气，风扇用以吹动空气产生循环。电脑室空气调节/管理器可通过电脑室的高架地板下方的通风管将冷空气散布。电脑室的高架地板通常具有穿孔的磁砖设置于机架前面或下面，以让来自地板的冷空气能够冷却设置于机架上的该些机架配电单元。通常冷空气也会由电脑室空气调节/管理器过滤以降低机架内的湿度。有些传统的机架配电单元的机架也提供温度及/或湿度传感器以监控机架内的温度及/或湿度。当机架内的温度及/或湿度达到某一预设临界值时，电脑室空气调节/管理器的冷却及/或除湿部即会运作以降低温度及/或湿度，故可避免由于机架内的温度及/或湿度过高而导致安装于机架上的电子装置产生故障。然而，如何有效且有效率地管理能源使用以提供电脑室内的适当的工作环境将会是项挑战。例如，机架配电单元所提供给机架上的电子装置的电力分配及使用将会于机架内产生热量，所以必须提供并循环充足的冷空气流经机架，使得机架上的电子装置不会过热。但冷却及循环气流使用了运作电脑室空气调节/管理器的电力形式的能源，并且对于气流过多的冷却及循环将会导致不必要的能源使用。工业界已采用某些指数来描述及测量数据中心的气流及冷却表现。举例而言，机架冷却指数(Rack Cooling Index, RCI)及回风温度指数(Return Temperature Index,RTI)已被用来分别测量整体的机架冷却效能及整体的机架空气管理表现。需说明的是，RCI 与RTI 为ANCIS股份有限公司的注册商标。但为了清晰起见，以下RCI 与RTI 均采用没有商标符号⑧的RCI与RTI来表示。机架冷却指数(RCI)包含两部分RCIHi及RCIkj,分别描述于安全温度范围的上临界值及下临界值时的电脑室温度环境。例如，对设置于如同电脑室的室内环境的机架系统而言，工业上推荐的安全温度范围可能是介于摄氏18-27度之间，并且工业上最大可允许的安全温度范围可能是介于摄氏15-32度之间。RCIm及RCI^定义如下
权利要求
1.一种应用在安装于多个机架上的多个电子装置的至少一空气管理単元的能源使用改善及节约系统，该能源使用改善及节约系统包含 多个传感器，包含电カ承载传感器、温度传感器、湿度传感器及压差传感器，用以分别感测该多个机架的各处的电カ承载、温度、湿度及压差；以及 一电脑，通过ー网络接ロ耦接该多个传感器，用以自动地自该多个传感器接收数据及计算反映该空气管理単元的操作效能及能源效率的多个指数，该多个指数包含有一机架冷却指数、一机架湿度指数、一机架气流指数、一机架压差指数及一回风温度指数，致使该空气管理単元的操作能够据以调整以达到安全能源使用及节约的最佳效率。
2.如权利要求I所述的能源使用改善及节约系统，其特征在于，多个安装于机架上的配电单元用以将电力分配至安装于该多个机架上的该多个电子装置，该多个机架置于至少一电脑室的一高架地板上，并且该高架地板包含有通风管，用以循环该至少一空气管理单元的空气或供给至该多个机架的空气，以确保该多个电子装置处于一安全的操作环境下。
3.如权利要求I所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，该多个机架中的每ー个机架均具有ー柜子，用以将安装于其内的电子装置包覆住。
4.如权利要求3所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，每ー个机架的该柜子被一隔墙分为循环冷空气的一前隔间以及循环热空气的ー后隔间。
5.如权利要求4所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，该多个传感器的一部分位于姆ー个机架的该柜子的该前隔间内且该多个传感器的另一部分位于姆ー个机架的该柜子的该后隔间内，致使该前隔间与该后隔间之间的操作环境差异能被感测到。
6.如权利要求I所述的能源使用改善及节约系统，其特征在于，至少ー压差传感器位于邻近每ー个机架的高架地板内。
7.如权利要求2所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，进ー步包含 用于每ー个配电単元的一微处理器単元，该微处理器单元耦接至少ー传感器，用以处理来自该至少一传感器的数据并通过该网络接ロ将该数据传送至该电脑。
8.如权利要求7所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，进ー步包含 至少ー传感器电路，耦接至该微处理器单元，用以协助处理来自该至少ー传感器的该数据。
9.如权利要求8所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，该至少ー传感器电路包含有ー电流感测电路。
10.如权利要求8所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，该至少ー传感器电路包含有ー电压感测电路。
11.如权利要求I所述的能源使用改善及节约系统，其特征在干，该电脑更根据来自该多个传感器的数据计算出至少ー节能估计值。
12.—种用以改善多个电子装置的空气管理改善系统，包含 至少ー压差传感器，用以感测提供给该多个电子装置的一冷却气流的压差；以及 一数据处理単元，耦接至该至少ー压差传感器，用以自动地处理来自该至少一压差传感器的数据并分析该空气管理改善系统的操作效能及能源效率。
13.如权利要求12所述的空气管理改善系统，其特征在于，该多个电子装置安装于ー数据中心的至少ー电脑室的多个机架上，并且多个安装于机架上的配电单元用以将电力分配至该多个电子装置。
14.如权利要求 12所述的空气管理改善系统，其特征在于，进ー步包含 至少ー温度传感器，耦接至该数据处理单元，该数据处理单元亦自动地计算出一机架冷却指数及一回风温度指数。
15.如权利要求14所述的空气管理改善系统，其特征在干，该数据处理单元亦自动地根据该至少ー温度传感器的数据计算出再循环气流。
16.如权利要求12所述的空气管理改善系统，其特征在于，进ー步包含 一湿度传感器，耦接至该数据处理单元，该数据处理单元亦自动地计算出一机架湿度指数。
17.如权利要求12所述的空气管理改善系统，其特征在于，进ー步包含 ー气流传感器，稱接至该数据处理单元，该数据处理单元亦自动地计算出一机架气流指数。
18.如权利要求13所述的空气管理改善系统，其特征在干，该数据处理单元亦自动地计算出该多个配电单元所需的额外气流并致使该额外气流被提供至该多个配电单元。
19.如权利要求12所述的空气管理改善系统，其特征在干，该数据处理单元亦自动地根据来自该至少一压差传感器的数据计算出一机架压差指数。
20.如权利要求19所述的空气管理改善系统，其特征在干，该数据处理单元亦自动地根据来自该至少一压差传感器的数据计算出分流气流。
21.ー种安装于机架上的配电单元，耦接至多个传感器且位于至少ー电脑室，该至少一电脑室内包含有进行该至少ー电脑室的空气管理的一电脑以及多个安装于机架上的电子装置，该安装于机架上的配电单元包含 一微处理器，耦接至该多个传感器，用以自动地处理来自该多个传感器的数据； 该多个传感器包含至少ー压差传感器；以及 该微处理器通过ー网络接ロ从该多个传感器传送数据至该电脑，以分析该至少ー电脑室的空气管理的操作效能及能源效率。
22.如权利要求21所述的安装于机架上的配电单元，其特征在干，进ー步包含 至少ー传感器电路，耦接至该微处理器，用以协助处理来自该多个传感器的数据。
23.一种至少一空气管理単元的能源使用改善及节约方法，应用在安装于多个机架上的多个电子装置，该方法包含下列步骤 提供多个传感器，包含电カ承载传感器、温度传感器、湿度传感器及压差传感器，以分别感测该多个机架的各处的电カ承载、温度、湿度及压差； 通过ー网络接ロ将ー电脑耦接至该多个传感器，以自动地自该多个传感器接收数据；以及 根据来自该多个传感器的数据计算反映该空气管理単元的操作效能及能源效率的多个指数，包含有一机架冷却指数、一机架湿度指数、一机架气流指数、一机架压差指数及一回风温度指数，以达到安全能源使用及节约的最佳效率。
24.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法，其特征在干，多个安装于机架上的配电单元用以将电力分配至安装于该多个机架上的该多个电子装置，该多个机架置于至少ー电脑室的一高架地板上，并且该高架地板包含有通风管，用以循环该至少一空气管理単元所空调或供给至该多个机架的空气，以确保该多个电子装置处于一安全的操作环境下。
25.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 将每ー机架的柜子的一内部空间分隔为循环冷空气的一前隔间及循环热空气的ー后隔间。
26.如权利要求25所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 将该多个传感器的一部分置于姆ー个机架的该柜子的该前隔间内并将该多个传感器的另一部分置于每ー个机架的该柜子的该后隔间内，致使该前隔间与该后隔间之间的操作环境差异能被感测到。
27.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 将至少一压差传感器置于邻近每ー个机架的高架地板内。
28.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 提供一微处理器单元给每ー个配电单元；以及 将该微处理器单元耦接至该至少ー传感器，用以处理来自该至少一传感器的数据并通过该网络接ロ将该数据传送至该电脑。
29.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 将至少一传感器电路耦接至该微处理器单元，用以协助处理来自该至少ー传感器的该数据。
30.如权利要求29所述的能源使用改善及节约方法，其特征在于，该至少ー传感器电路包含有一电流感测电路。
31.如权利要求第29项所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,该至少ー传感器电路包含有一电压感测电路。
32.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 根据来自该多个传感器的数据计算出至少ー节能估计值。
33.如权利要求23所述的能源使用改善及节约方法,其特征在于,进ー步包含下列步骤 对该空气管理单元进行操作性调整并且重新计算该多个指数；以及 重复该调整步骤直至该多个指数的该些重新计算的值均大于95%为止。
全文摘要
本发明揭露一种改善数据中心内的至少一空气管理单元的使用及节约的系统及方法。多个安装于机架上的配电单元用以配送电力至安装于数据中心的至少一电脑室内的多个机架上的多个电子装置。多个电力负载、温度、湿度及压差传感器提供于机架各处并通过网络接口耦接电脑，以自动根据来自传感器的数据计算多个空气管理效率及能源效率指数(例如机架冷却指数、机架湿度指数、机架气流指数、机架压差指数及回流温度指数)。空气管理单元的操作可据以调整，以达到安全能源使用及节约的最佳效率。
文档编号G05B19/418GK102799148SQ20121004780
公开日2012年11月28日 申请日期2012年2月28日 优先权日2011年5月24日
发明者张智超 申请人:宏正自动科技股份有限公司