用于表征热瞬态性能的方法和仪器的制造方法
【专利说明】用于表征热瞬态性能的方法和仪器
[0001] 背景 发明领域
[0002] 根据本发明的至少一个实施方式总体上涉及用于数据中心管理和设计的系统和 方法，且更具体地，涉及用于表征数据中心中的设备的理想化的热质量（thermalmass)的 系统和方法。
[0003] 相关技术的讨论
[0004] 响应于基于信息的经济不断增长的需求，信息技术网络持续在全球范围内激增。 这种增长的一种表现是集中式的网络数据中心。集中式的网络数据中心通常由各种信息技 术设备组成，所述信息技术设备配置在提供网络连通性、电源和冷却能力的结构中。设备通 常容纳在被称为"机架"的专用封装件中，该封装件集成这些连通性元件、电源元件和冷却 元件。在一些数据中心配置中，这些排被组织成热通道和冷通道以降低与冷却信息技术设 备相关的成本。在地板下面具有空气室的高架地板通常被用于将冷却的空气提供给机架。 冷空气通过具有开口区域的多孔砖从空气室分配到机架。
[0005] 已经开发出了各种过程和软件应用（如可从RI的西金斯敦的施耐德电气，美国电 力转换（APC)公司获得的数据中心管理系统）来协助数据中心的员工设计和维护高效和有 效的数据中心配置。这些工具往往通过活动来指导数据中心员工，诸如，设计数据中心的结 构、在设备安装之前将设备放置在数据中心内并且在施工和安装完成之后重新放置设备。 因此，常规的工具集给数据中人员工提供标准化的和可预见的设计方法。
[0006] 概述
[0007] 根据一个方面，公开了用于评估数据中心内冷却性能的计算机实现的方法。在一 个实例中，该方法包括接收关于数据中心内的设备的参数，该参数包括描述设备质量的信 息，基于所接收到的参数计算设备的理想化的热质量，基于理想化的热质量计算在多个时 间周期中的第一时间周期处的、与设备相关的温度，并且基于理想化的热质量和多个时间 周期中的先前的时间周期处的温度，计算多个时间周期中的每个后来的时间周期的温度。
[0008] 在该方法中，接收关于设备的参数包括接收描述服务器和设备机架中的至少一个 的信息。此外，在该方法中，接收参数包括，通过用户接口来接收描述以下项中的至少一项 的信息：输入温度、功率消耗、气流、比热、热效率和有效热源相对于质量的位置。该方法还 可包括通过用户接口提供参数的默认值，默认值是设备的热效率和有效热源相对于设备的 质量的位置中的至少一项的预定测量结果。
[0009] 在该方法中，计算理想化的热质量包括，基于经过设备的内部热传递特性和设备 的物理热性质，计算理想化的热质量。此外，基于经过设备的内部热传递特性计算理想化的 热质量包括，基于以下项中的至少一项计算理想化的热质量：设备的热传递系数、气流和设 备之间的接触表面面积的量、设备的热效率、设备的时间常数、空气的比热、气流速率以及 相对于设备的质量的有效热源的位置。而且，基于设备的物理热性质计算理想化的热质量 包括，基于设备的比热和设备的质量中的至少一项计算理想化的热质量。
[0010] 在该方法中，计算与设备相关的温度包括，计算有效温度和排气温度并且计算每 个后来的时间周期的温度包括计算有效温度和排气温度。
[0011] 根据另一个方面，公开了用于评估数据中心内的设备的系统。在一个实例中，系统 包括接口和控制器，其中接口被配置为接收关于数据中心内的设备的参数，这些参数包括 涉及设备质量的信息，而控制器被耦合到接口并且配置为基于所接收的参数计算设备的理 想化的热质量，基于理想化的热质量计算在多个时间周期中的第一时间周期处的、与设备 相关的温度，并且基于理想化的热质量和多个时间周期中的先前的时间周期处的温度，计 算多个时间周期中的每个后来的时间周期的温度。
[0012] 在该系统中，设备可以包括服务器和设备机架中的至少一个。此外，接口还可以被 配置为通过接收描述以下项中的至少一项的信息来接收参数：输入温度、功率消耗、气流、 比热、热效率和相对于质量的有效热源的位置中。在一个实例中，接口还可以被配置为提供 参数的默认值，默认值是设备的热效率和有效热源相对于设备的质量的位置中的至少一项 的预定测量结果。
[0013] 在该系统中，控制器还可以被配置为：基于经过设备的内部热传递特性和设备的 物理热性质，计算理想化的热质量。此外在该系统中，控制器可以被配置为，通过基于以下 项中的至少一项计算理想化的热质量来基于经过设备的内部热传递特性计算理想化的热 质量：设备的热传递系数、气流和设备之间的接触表面面积的量、设备的热效率、设备的时 间常数、空气的比热、气流速率以及相对于设备的质量的有效热源的位置中。
[0014] 在该系统中，控制器还可以被配置为：通过基于设备的比热和设备的质量中的至 少一项计算理想化的热质量，基于设备的物理热性质计算理想化的热质量。控制器还可以 被配置为：通过计算有效温度和排气温度来计算与设备相关的温度，并且通过计算有效温 度和排气温度来计算每个后来的时间周期的温度。
[0015] 根据另一个方面，公开了使用测量仪器测量数据中心内的设备的参数的方法。在 一个实例中，该方法包括接收关于数据中心内的设备的参数，参数包括描述设备质量的信 息，基于估计的理想化的热质量计算多个时间周期中的每个时间周期的估计的输出温度， 使用测量仪器以预定速率改变与设备相关的气流速率和功率消耗，使用测量仪器改变多个 时间周期上的设备的输入温度，使用测量仪器来测量经过使用测量仪器的设备的排气的气 流的输出温度，并且计算更新的理想化的热质量，使得估计的输出温度被配置为等于所测 量的输出温度。
[0016] 该方法还可包括，基于经过设备的内部热传递特性和设备的物理热性质计算估计 的理想化的热质量。在一个实例中，该方法还包括增加设备的气流和功率消耗直到达到最 大气流和最大功率消耗值，并且测量多个时间周期中的每个时间周期的输出温度。此外，该 方法还可包括计算相对于设备质量的有效热源的位置，使得估计的输出温度被配置为等于 所测量的输出温度。
[0017] 附图的简要说明
[0018] 附图不是旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同的或几乎相同 的组件由相似的数字表示。为了清晰的目的，并不是每个组件都可以在每幅图中被标记。在 附图中：
[0019] 图1是计算机系统的一个实例的框图，使用该计算机系统可以实现根据本发明的 各个方面；
[0020]图2是包括数据中心管理系统的分布式系统的一个实例的示意图；
[0021] 图3A是可以根据至少一个实例分析的数据中心内的设备的实例的示意图；
[0022] 图3B是可以根据至少一个实例分析的数据中心内的设备的实例的示意图；
[0023] 图4是根据一个实例的用户界面的图表；
[0024] 图5是根据一个实例的过程的流程图；
[0025] 图6A是示出根据至少一个实例所使用的测量仪器的实例的示意图；
[0026] 图6B是示出根据至少一个实例所使用的测量仪器的组件的实例的图表；
[0027] 图6C是示出了根据至少一个实施例所使用的测量仪器的组件的实例的图表；
[0028] 图7是根据一个实例的过程的流程图；
[0029] 图8是根据一个实例的过程的流程图；
[0030] 图9是比较根据一个实例的至少一个过程的结果的曲线图；以及
[0031] 图10是比较根据一个实例的至少一个过程的结果的曲线图。
[0032] 详细说明
[0033] 根据本发明的至少一些实施方式涉及系统和过程，用户可以通过这些系统和过程 设计和分析数据中心配置。这些系统和过程可以通过允许用户创建数据中心配置的模型 (性能度量（metrics)可以根据所述模型确定）来促进这种设计和分析活动。系统和用户 二者都可以利用这些性能度量来确定满足各种设计目标的可替代的数据中心配置。根据一 个实施方式，本文所描述的系统和方法提供服务器的"理想