用于模块化数据中心的冷却模块和包括该冷却模块及至少一个服务器模块的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种冷却模块，所述冷却模块用于冷却至少两个服务器模块，所述至少两个服务器模块构造成容纳多个服务器，该冷却模块包括：外壳，所述外壳具有容纳有空气的内部；进入外壳的入口；离开外壳的出口；至少一个风扇，所述至少一个风扇构造成使空气从入口运动到出口；和至少一个喷雾器，所述至少一个喷雾器构造成将雾喷洒到所述内部中的空气中以用于蒸发冷却所述内部。本发明还涉及一种系统，所述系统由冷却模块、第一服务器模块和第二服务器模块以及将冷却模块的出口连接第一服务器模块的入口和第二服务器模块的入口的室形成。
【专利说明】用于模块化数据中心的冷却模块和包括该冷却模块及至少一个服务器模块的系统
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求享有2011年11月3日提交的美国临时专利申请N0.61/555，097的优先权，其整个内容由此通过参考包含于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种用于模块化数据中心的冷却模块，并且涉及一种包含有该冷却模块和服务器模块的系统，并且更具体地，本发明涉及一种采用多个不同的冷却机构以用于在不同的环境条件下冷却服务器模块的冷却模块，并且涉及一种包含有所述冷却模块和至少两个服务器模块的系统。
【背景技术】
[0004]数据中心是包含有成百上千个计算机服务器的设施，所述计算机服务器为异地客户提供主机网站或应用程序和/或为远程用户提供大量计算机存储。数据中心的数量和尺寸随着客户要求越来越大的异地存储量和/或处理功率量而持续增大。为了努力提高这些数据中心的可扩展性，已经引入模块化数据中心。这些模块化数据中心可以包括安装在标准船运集装箱中的一个或多个服务器机架，所述标准船运集装箱具有其自身的电力和/或冷却连接件。基本上，任何数量的这些模块可以组装和互连以容纳期望数量的服务器。
[0005]数据中心服务器产生显著大量的热并且需要大量的能源来冷却。对数据中心的空气调节会是非常昂贵的，并且数据中心操作员渴望找到这样的冷却布置，即，所述冷却布置可以减少其能源消耗/碳排放量并且也减少成本。已知各种冷却布置。然而，这些布置中的许多不能容易地与模块化数据中心的服务器模块成一体。例如，在大量的服务器模块可以在仓库中操作的同时，对整个仓库的冷却不是将所有模块中的服务器保持在适当的操作温度下的最高效的方式。每个单独的服务器模块都可以可替代地设有传统的空调，所述传统的空调具有蒸发器和冷凝器，但是以这种方式对多个单独的空调操作也会是低效的。因此，将期望的是提供一种冷却模块，所述冷却模块与一个或多个服务器模块成一体，以便以能量高效的方式改进地冷却服务器模块中的服务器。
【发明内容】
[0006]这些问题和其它问题通过本发明的实施例解决，本发明的第一方面包括一种冷却模块，所述冷却模块用于冷却至少两个服务器模块，所述至少两个服务器模块构造成容纳多个服务器。冷却模块包括:外壳，所述外壳具有容纳有空气的内部；进入外壳的入口 ；离开外壳的出口 ；至少一个风扇，所述至少一个风扇构造成使空气从入口运动到出口 ；和至少一个喷雾器，所述至少一个喷雾器构造成将雾喷洒到所述内部中的空气中以用于蒸发冷却所述内部。
[0007]本发明的另一方面包括一种系统，所述系统包括冷却模块以及第一服务器模块和第二服务器模块。第一服务器模块和第二服务器模每个都包括:外壳，所述外壳具有内部；进入内部的入口 ；至少一个机架，所述至少一个机架保持多个服务器；和至少一个出口。冷却模块包括:外壳，所述外壳具有内部、进入冷却模块内部的入口和离开冷却模块内部的出口 ；至少一个风扇，所述至少一个风扇构造成使空气通过冷却模块内部运动到冷却模块出口 ；和至少一个喷雾器，所述至少一个喷雾器构造成将雾喷洒到冷却模块内部中。该系统还包括室，所述室将冷却模块出口连接到第一服务器模块的入口和第二服务器模块的入口。
[0008]本发明的又一方面包括一种系统，所述系统包括冷却模块以及第一服务器模块和第二服务器模块。第一服务器模块和第二服务器模块每个都包括:外壳，所述外壳具有内部；进入内部的入口 ；和离开内部的出口，并且冷却模块包括:外壳,所述外壳具有内部；进入冷却模块内部的至少一个入口 ；和离开冷却模块内部的出口。冷却室将冷却模块出口连接到第一服务器模块的入口和第二服务器模块的入口，并且排气室连接第一服务器模块的出口和第二服务器模块的出口。进气室将排气室连接到进入冷却模块内部的至少一个入口，并且该系统还包括:控制器；和与控制器通讯的多个传感器。冷却模块具有:至少一个风扇，所述至少一个风扇构造成将空气通过冷却模块的至少一个入口抽吸到冷却模块内部中和将空气通过冷却模块出口排驱到冷却室中；过滤器，所述过滤器用于过滤流过冷却模块的基本所有空气；多个喷雾嘴，所述多个喷雾嘴构造成将雾喷洒到冷却模块内部中；和集雾器，所述集雾器具有多个集雾器元件，所述多个集雾器元件安装到多个支撑件，用于从冷却模块内部中的空气去除雾中的至少某些。多个支撑件安装成用于围绕与通过冷却模块的气流方向垂直的轴线转动并且可从第一位置移动到第二位置，在所述第一位置中从冷却模块的至少一个入口运动到冷却模块出口的冷却模块内部中的空气的第一部分穿过多个支撑件，在第二位置中从冷却模块的至少一个入口运动到冷却模块出口的冷却模块内部中的空气的第二部分穿过多个支撑件，其中，第二部分小于第一部分或基本为零。
[0009]第一服务器模块外壳包括:在第一服务器模块外壳的入口端部处的第一端壁；在第一服务器模块外壳的出口端部处的第二端壁；和第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁与第一侧壁间隔开并且连接第一端壁和第二端壁。第一服务器模块还包括:第一机架，所述第一机架与第一侧壁间隔开了第一间隙；和第二机架，所述第二机架与第一机架间隔开了中间过道并且与第二侧壁间隔开了第二间隙。第一服务器模块的入口构造成将空气从冷却室指引到第一服务器模块的中间过道中，并且第一服务器模块的至少一个出口包括:从第一间隙到排气室的第一出口 ；和从第二间隙到排气室的第二出口。多个服务器安装在第一服务器模块的第一机架中和第二机架中，以便使进入第一服务器模块的入口的基本全部空气必须流过第一服务器模块的第一机架或第二机架以到达第一服务器模块的第一出口和第二出口。该系统还包括:第一热交换器，所述第一热交换器定位在多个喷雾嘴的上游以用于冷却进入冷却模块的空气；在排气室中的第二热交换器，其运载传热介质以使其被离开第一服务器模块的空气加热；多个第一百叶窗和第一致动器，所述多个第一百叶窗用于控制气体流到冷却模块入口的流动，所述第一致动器用于控制多个第一百叶窗的位置；和在排气室中的多个第二百叶窗和第二致动器，所述多个第二百叶窗用于控制气体从第一服务器模块流到进气室的流动，所述第二致动器用于控制多个第二百叶窗的位置。控制器构造成基于从传感器接收到的信号来控制第一致动器、第二致动器、多个风扇、流过多个喷雾嘴的流体流动、多个支撑件的位置、多个第一百叶窗的位置和多个第二百叶窗的位置。【专利附图】
【附图说明】
[0010]在连同附图一起阅读以下详细的说明之后将更好地理解本发明的这些和其它方面和特征，其中:
[0011]图1是数据中心建筑物的透视图，该图去除了屋顶的部分以示出用于数据中心模块的多个位置，并且该图示出在所述多个位置中的两个位置中的数据中心模块；
[0012]图2是图1的数据中心模块之一的透视图，所述数据中心模块之一包括冷却模块以及第一服务器模块和第二服务器模块；
[0013]图3是图2的冷却模块的透视图，所述冷却模块包括过滤器、风扇、喷雾嘴和处于第一构造中的集雾器，所述处于第一构造中的集雾器用于从冷却模块中的空气除雾；
[0014]图4是图2的冷却模块的透视图，所述冷却模块具有处于第二构造中的集雾器，所述处于第二构造中的集雾器用于当不需要除雾时减小流过冷却模块的气流阻力；
[0015]图5是图2的第一服务器模块以及在第一服务器模块中的第一服务器机架和第二服务器机架的透视图；
[0016]图6是图4的冷却模块的透视图，所述冷却模块通过冷却室连接到第一服务器模块和第二服务器模块，并且该图示出排气室；
[0017]图7是图6的数据中心模块的透视图，该图示出在排气室中的热交换器；和
[0018]图8是图6的数据中心模块的透视图，该图示出在冷却模块的上游的热交换器。
【具体实施方式】
[0019]在下文中现在参照附图更加详细地说明本发明，在附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且应当不解释为限于本文所阐述的实施例；更确切地，提供这些实施例，以便使本公开将是周密的和完全的，并且将完全为本领域的技术人员传达本发明的范围。
[0020]贯穿附图相同的附图标记指示相同的元件。在附图中，为了清楚起见，会夸大某些线、层、组件、元件或部件的厚度。
[0021]本文所使用的术语仅是用于说明特定实施例的目的，并且意在不限制本发明。除非另外限定以外，本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有属于本发明的、与本领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义。还将应理解，例如通常在字典中所定义的术语应当解释为具有与其在本说明书及相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且应当不解释为理想化的或过于正式的意义，除非在本文明确如此限定以外。为了简单起见和/或清楚起见，可以不详细地说明公知的功能或构造。
[0022]如本文所使用的，单数形式“不定冠词”和“定冠词”意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示以外。还将应理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时表明存在所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件和/或它们的组。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列术语中的一个或多个的任何组合和全部组合。如本文所使用的，诸如“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”的短语应当解释为包括X和Y。如本文所使用的，诸如“在大约X和Y之间”的短语意味着“在大约X和大约Y之间”。如本文所使用的，诸如“从大约X至Y”的短语意味着“从大约X至大约Y”。
[0023]将应理解，当元件指的是正处于另一个元件“上”、“附装”到另一个元件、“连接”到另一个元件、与另一个元件“联接”、“接触”另一个元件，等等，元件可以直接处于其它元件上、附装到其它元件、连接到其它元件、与其它元件联接或接触其它元件，或者还可以存在介入的元件。与此相反，当元件指的是例如“正直接处于另一个元件上”、“直接附装”到另一个元件、“直接连接”到另一个元件、与另一个元件“直接联接”或“直接接触”另一个元件，则不存在介入的元件。本领域的技术人员还将应理解，所涉及的与另一个部件“相邻地”布置的结构或部件可以具有与相邻的部件交叠的或位于相邻的部件之下的部分。
[0024]诸如“在...之下”、“在...下方”、“下”、“在...之上”、“上”、“侧向”、“左”、“右”等与空间相关的术语可以在本文使用以便于说明来说明如图中所示的一个元件或部件相对于另一个或多个元件或部件的关系。将应理解，与空间相关的术语意在包含在使用或操作时除了附图中所示的取向以外的不同的装置取向。例如，如果附图中的装置倒置，则说明为“在其它元件或部件之下”或“在其它元件或部件下方”的元件将“在其它元件或部件之上”取向。该装置可以另外取向(转动90度或其它取向)，并且因此解释本文所使用的相对的空间方向的描述符。
[0025]图1示出数据中心10,所述数据中心10包括:侧壁12,所述侧壁12具有壁通风口14 ;和屋顶16,所述屋顶16具有屋顶通风口 18。为了示出目的,去除了屋顶16的部分以示出用于放置数据中心模块22的多个位置20，在该图中示出所述多个位置20中的两个。数据中心10可以依据操作员的需要而具有更多或更少的位置20，并且由于其模块化性质，数据中心10可以通过添加更多的位置20和更多的数据中心模块22而扩张。
[0026]图2示出在位置20中的一个中的数据中心模块22，所述数据中心模块22包括冷却模块24、第一服务器模块26和第二服务器模块27。第一服务器模块26和第二服务器模块27彼此基本相同，并且在此仅将详细地说明第一服务器模块26。根据需要，多于两个的服务器模块可以与单个冷却模块24 —起使用，尤其在这些服务器模块小于冷却模块24的情况下或在这些服务器模块容纳的服务器少于在本文所述的服务器模块中所容纳的服务器的情况下；然而，冷却模块24被认为当在如以下将说明的两个服务器模块中的每个都具有两个服务器支架时为大约冷却模块自身的体积双倍的体积提供适当的冷却。
[0027]如图3中所示，冷却模块24由入口端壁28形成，所述入口端壁28具有进入冷却模块24的内部34中的第一进入开口 30和第二进入开口 32。第一进入开口 30和第二进入开口 32可通过百叶窗36选择地关闭，所述百叶窗36通过与其相关联的致动器38打开和关闭。虽然百叶窗通常是有效的，但是可替代地可以使用一个或多个翼片的其它布置，所述一个或多个翼片的其它布置选择地阻塞气流通路。百叶窗36和本文所述的系统的其它元件通过以下将说明的控制器40控制。冷却模块24具有:出口端壁42，所述出口端壁42具有出口 44 ;和第一侧壁46和第二侧壁48，所述第一侧壁46和第二侧壁48连接入口端壁28和出口端壁42。冷却模块24还具有底板50和盖54。盖54示出为处于图1中的数据中心模块22中的一个上，但是盖54在所有其它附图中已经被去除以暴露冷却模块24内部的部件。冷却模块24以及第一服务器模块26和第二服务器模块27可以由钢或任何适当的材料形成，并且可以特定地构造成用于在模块化数据中心应用中使用。还可以将传统的四十英尺的船运集装箱(还已知为联运货运集装箱或C0NEX)转换成冷却模块24以及第一服务器模块26和第二服务器模块27，使模块的尺寸和形状进一步标准化。
[0028]过滤器组54位于冷却模块24的入口端壁28附近并且包括多个过滤器元件56，所述多个过滤器兀件56安装在框架58中，所述框架58在冷却模块24的第一侧壁46和第二侧壁48之间延伸并且从冷却模块24的底板50延伸到盖52，以便使从第一进入开口 30和第二进入开口 32通过冷却模块24的内部34流到出口 44的基本全部空气穿过过滤器元件56中的一个。(术语“上游”和“下游”可以在此用于指示相对于流过冷却模块24和流过第一服务器模块26和第二服务器模块27的气流方向的位置和方向)。过滤器兀件56可以例如包括具有从MERV-8等级至MERV-16等级的、传统的20英寸乘以20英寸的过滤器，并且这些过滤器元件56滑入和滑出框架58，并且以不需要使用工具的方式被保持在框架58中。
[0029]在过滤器组54的下游是具有多个喷雾嘴62的水管60的阵列，所述水管60的阵列在此有时统称为“喷雾器”。水管60连接到位于外部壳体68中的一个或多个水箱66,所述外部壳体68连接到冷却模块24的第一侧壁46。外部壳体68还包括在控制器40的控制下的泵70和泵控制器71，并且在以下将讨论的条件下，泵控制器71致使泵70将水泵送到喷雾嘴62以在介于水管60和过滤器组54之间包围水管60的空间中产生水滴的雾。水雾的蒸发冷却冷却模块24中的空气。在此可以称为绝热冷却处理或循环的该冷却处理在不使用更加昂贵的和耗能的常规制冷循环以用于冷却的情况下在冷却模块24的内部中提供冷却空气。有利地，由喷雾嘴62所产生的雾还提高冷却模块24的内部34中的空气的湿度，这在某些条件下会是期望的。
[0030]从喷雾嘴62喷射的水量被控制以提供期望的高水平的蒸发冷却来降低冷却模块24中的空气的温度。然而，可能的是雾将不完全蒸发，并且通常不期望使水滴进入第一服务器模块26和第二服务器模块27。为了从冷却模块24中的空气去除水滴，冷却模块24在水管60的下游设有集雾器74，在所述集雾器74上随着空气穿过集雾器而收集雾中的水滴。集雾器74包括各种元件，例如，线和/或杆和/或板，空气必须围绕所述元件流动以横过集雾器74。在该气流中夹带的水滴可能接触集雾器74的这些元件，收集在集雾器上，并且滴落或排放到在底板50上或附近的排放口(未示出)。离开集雾器74的空气将因此基本没有所夹带的水滴，但是仍然可以具有的湿度水平高于在数据中心模块22外部的数据中心10中的空气的湿度水平。
[0031]仅当喷雾嘴62正在使用时才需要集雾器74。在其它时间，在通过冷却模块24的气流路径中具有的集雾器74会具有不必要的气流阻力。因此，集雾器74可以包括用于集雾器兀件的多个支撑件76,所述多个支撑件76安装成用于围绕每个支撑件76的中心竖直轴线转动。当喷雾嘴62在使用时，支撑件76定位在图3中所示的与气流方向垂直且大致与过滤器组54平行的第一位置中，以便使穿过冷却模块24的基本全部空气在到达冷却模块24的出口 44之前还必须穿过集雾器74。当喷雾嘴62不使用时，集雾器支撑件76转动到与过滤器组54垂直或大致垂直的第二位置，以便使流过冷却模块24的更小比例的空气流过集雾器支撑件76或根本没有空气流过集雾器支撑件76。图4示出在大致垂直的位置中的集雾器支撑件76。这样，当不需要绝热冷却时，当期望没有不必要的气流阻力的绝热冷却时，可以从气流高效地除雾。在本文示出三个集雾器支撑件76，但是可以使用更多或更少的支撑件。另外，虽然支撑件76示出为围绕通过其中心线的竖直轴线转动，但是支撑件76可以以门的方式围绕在每个支撑件的边缘处的竖直轴线枢转。或者，支撑件76可以围绕中心水平轴线枢转和/或朝向盖52或底板50围绕在支撑件的边缘处的水平轴线上下折叠。
[0032]在集雾器74的下游是包括多个风扇模块80的风扇组78，所述多个风扇模块80安装在框架82中。风扇模块80也处于控制器40的控制下。当操作时,风扇模块80通过过滤器组54和管60的阵列将空气抽吸到冷却模块24中并且朝向出口 44驱动空气。风扇模块80的速度通过控制器40控制并且当集雾器支撑件76处于第一位置中时会增大而当集雾器支撑件76处于第二位置中时会减小以使用减少的功率量使类似量的空气运动。诸如不间断的电源84和变压器86的额外装备还可以在风扇组78与出口端壁42之间位于冷却模块24中，以便使冷却模块24也提供数据中心模块22的电力需要中的许多。控制器40可以借助不间断的电源84而位于内部34中或位于外部外壳68中并且通过电线(未具体地示出)与数据中心模块22中的各种传感器、致动器和其它元件连接或无线地连接。
[0033]冷却模块24在遍布内部34及其外部的各种位置处包括多个传感器86，并且所述传感器86可以单独地包括温度、湿度或压力传感器或这些传感器类型中的一个或多个的组合。传感器86通过电线或无线地与控制器40通讯以便为控制器40提供关于冷却模块24的内部和周围的温度、压力和湿度条件的信息。
[0034]图5示出第一服务器模块26，所述第一服务器模块26包括入口端壁88，所述入口端壁88具有中心布置的进入开口 90，所述中心布置的进入开口 90可通过百叶窗92选择地关闭，所述百叶窗92的位置通过致动器94控制。第一服务器模块26还包括出口端壁96，所述出口端壁96具有两个出口 98，所述两个出口 98可选择地通过百叶窗100关闭。第一侧壁102和第二侧壁104连接第一服务器模块26的入口端壁88和出口端壁96。出口 98位于出口端壁96的竖直中心线的任一侧上，第一侧壁102和第二侧壁104中的每个都接近有一个出口 98。
[0035]第一机架106位于服务器模块26的内部108中并且从入口端壁88大致延伸到出口端壁96。第一机架106与第一侧壁102间隔开了第一间隙110并且支撑多个服务器112或其它计算机或通讯或控制装备。第一间隙110还可以在入口端壁88与第一机架106之间以及在出口端壁96与第一机架106之间围绕第一机架106的端部延伸。在第一机架106的与第一间隙110相对的侧上的第一面板114限定第一服务器模块26的中间过道116的一侧。第二机架118从第一机架106横过中间过道116设置并且与第二侧壁104间隔开了第二间隙120。第二间隙120还可以在入口端壁88与第二机架118之间以及在出口端壁96与第二机架118之间围绕第二机架118的端部延伸。第二面板122限定中间过道116的第二侧。第一服务器模块26还具有在第一侧壁102和第二侧壁104上的第一和第二配电母线124，在图5中可看到在第二侧壁104上的配电母线124。多个温度和/或湿度和/或压力传感器125位于第一服务器模块26和第二服务器模块27中。
[0036]图6示出在数据中心10中的数据中心模块22的布置以及冷却模块24与第一服务器模块26、第二服务器模块27的相对取向和互连。冷却模块24取向成使得冷却模块的入口端壁28面对数据中心10的壁通风口 14的方向并且使得冷却模块出口壁42进一步远离数据中心壁通风口 14。第一服务器模块26与冷却模块24相邻的设置，以便使第一服务器模块26的第一侧壁102与冷却模块24的第二侧壁48相邻，并且以便使第一服务器模块26的入口端壁88与冷却模块24的出口端壁42相邻地设置。第二服务器模块27设置成使其第一侧壁102抵靠第一服务器模块26的第二侧壁104或使其第一侧壁102与第一服务器模块26的第二侧壁104对准和设置成使第二服务器模块27的入口端壁88与第一服务器模块26的入口端壁88相邻。冷却室126定位成横过冷却模块24的出口 44并且横过第一服务器模块26和第二服务器模块27的入口 90,以便使离开冷却模块24的冷却空气进入冷却室126。冷却室126以基本气密的方式连接到冷却模块24和连接到第一服务器模块26和第二服务器模块27,以便使离开冷却模块24的基本全部空气必须进入第一服务器模块26和第二服务器模块27中的一个。多个温度和/或湿度和/或压力传感器128位于冷却室126中。
[0037]排气室130位于在第一服务器模块26和第二服务器模块27的出口端壁88处的出口 98上方和连接到数据中心10的屋顶通风口 18中的一个，以便可以从数据中心10去除离开第一服务器模块26和第二服务器模块27的热空气。进气室132连接在排气室130和冷却模块24的第一进入开口 30之间并且通过百叶窗134与排气室130分离，所述百叶窗134可通过与控制器40通讯的致动器136控制。
[0038]图7示出位于排气室130中的第一热交换器138，入口管140和出口管142分别引入第一热交换器138中和远离第一热交换器138。图8示出位于数据中心壁通风口 14与冷却模块入口端壁28之间的第二热交换器144，入口管146引入第二热交换器144中并且出口管148离开第二热交换器144。第一热交换器138和第二热交换器144是任选的，并且对于系统操作而言是不需要的。
[0039]现在将参照图2说明上述系统的操作。冷却模块24具有两个主要操作状态。在第一状态或自由冷却的状态下，风扇模块80操作成将空气从数据中心中的壁通风口 14抽吸到冷却模块24中。在自由冷却的状态下，集雾器支撑件76转动到上述第二位置，从而没有显著地干涉通过冷却模块24的空气流动。风扇模块80通过过滤器组54抽吸空气并且将空气从冷却模块24的出口 44压出来而将其压入冷却室126中，从而增大冷却室内的压力。该空气从冷却室126通过入口端壁88中的进入开口 90进入第一服务器模块26和第二服务器模块27并且流入服务器模块的中间过道116中。第一服务器模块26的出口端壁96中的出口 98不位于中间过道116中；因此，来自中间过道116的空气必须穿过在中间过道116的任一侧上的服务器机架而进入与第一服务器模块26的第一侧壁102和第二侧壁104相邻的第一间隙110和第二间隙120中以到达出口 98和传入排气室130中。
[0040]当在数据中心10外部的环境温度充分冷却以便为第一服务器模块26和第二服务器模块27中的服务器112提供适当冷却时，冷却模块24在该自由冷却的模式下操作。控制器40从第一服务器模块26和第二服务器模块27中的温度传感器125接收输入以判定在第一服务器模块26和第二服务器模块27中是否维持期望的温度，并且控制器40可以增大或减小风扇模块80的速度以影响该温度。如果进入冷却模块24的空气对于用于冷却服务器112而言太凉，则控制器40操作致动器136，所述致动器136控制将排气室130与进气室132分离的百叶窗134，以便使离开第一服务器模块26和第二服务器模块27的加热空气中的某些与进入冷却模块24的空气混合。在第二进入开口 32处的百叶窗36也可以根据需要被部分地关闭以减少通过数据中心10的壁通风口 14抽入冷却模块中的冷空气的量。
[0041]从排气室130供给到冷却模块24的第一进入开口 30的加热空气的量根据需要改变以维持冷却模块24以及第一服务器模块26和第二服务器模块27中的合适温度。在这样的操作条件下，第一服务器模块26和第二服务器模块27中的服务器112可以在不使用传统的空气调节系统的情况下维持在可接受的操作温度下。如果第一服务器模块26和第二服务器模块27的温度升高到预定温度之上，或者如果环境空气太暖而不能有效地用于冷却第一服务器模块26和第二服务器模块27，控制器40将集雾器支撑件76转动到其延伸横过冷却模块24的内部34的宽度的第一位置，致动泵70以开始从喷雾嘴62喷雾和增大风扇模块80的速度来补偿由集雾器支撑件76所导致的增大的空气阻力。由喷嘴62所产生的雾蒸发将冷却通过冷却模块24运动的空气，以便使冷却空气可以提供到冷却室126和提供到第一服务器模块26和第二服务器模块27来帮助将第一服务器模块26和第二服务器模块27的温度维持在期望的水平。泵70也可以操作成在第一服务器模块26和第二服务器模块27中的湿度水平太低的条件下将湿气添加到冷却模块24中的空气并且因而添加到在第一服务器模块26和第二服务器模块27中的空气。如果使用绝热冷却系统增大湿度而导致温度对于冷却第一服务器模块26和第二服务器模块27而言太低，则控制器40可以操作致动器136以允许加热空气从排气室130进入进气室132中和进入冷却模块24中。
[0042]控制器40从在第一服务器模块26和第二服务器模块27中的压力传感器和温度传感器接收输入，并且使用该信息控制与第一服务器模块26和第二服务器模块27的进入开口 90相关联的致动器94。鉴于以下事实，即，第二服务器模块27设置成离冷却模块24更远并且来自冷却模块24的空气必须行进更大的距离以到达第二服务器模块27，例如会期望的是将第一服务器模块26的百叶窗92比第二服务器模块27的百叶窗92关闭更大程度，以便维持流过第一服务器模块26和第二服务器模块27的相同的空气流动。维持第一服务器模块26和第二服务器模块27中的相等压力是一种在两个服务器模块26、27中获得基本相等的空气量的方式。可以基于由控制器40从位于第一服务器模块26和第二服务器模块27中的温度传感器125接收到的温度测量而对第一服务器模块和第二服务器模块的进入开口 90的百叶窗92进一步调节。在附图中仅示出几个传感器125。然而，会期望的是在第一服务器模块26和第二服务器模块27中提供较大量的温度传感器，以便即使在进入开口 90处的温度和在出口 98处的温度处于正常操作范围内，也检测局部高温的区域，所述局部高温的区域可以损坏服务器112中的特定服务器。压力传感器还可以既设置在中间过道116中也设置在第一服务器模块26的第一间隙110和第二服务器模块27的第二间隙120中，以便确保适当的空气流过第一机架106和第二机架118。如果中间过道116与第一间隙106或第二间隙118之间的压差变得太大，这可以指示越过和围绕服务器112的气流通路阻塞并且需要向服务器模块中的受影响的服务器增大气流或需要触发警报以对操作员警告可能的问题。
[0043]在上述实施例中，来自排气室130的空气排放到包围数据中心10的环境。然而，当在排气室130中具有第一热交换器138时，通过入口管140进入第一热交换器138的流体将通过越过或穿过第一热交换器138的暖空气加热，并且出口管142中的加热流体可以用于加热数据中心10的其它部分或提供到诸如房屋的附近建筑物，用于在生活用水加热中使用或用于加热居住空间。
[0044]当在数据中心10外部的空气对于用于冷却第一服务器模块26和第二服务器模块27而言甚至在由喷雾嘴62提供绝热冷却的情况下依然太暖时，可以通过第二热交换器144提供额外的冷却。该第二热交换器可以连接到传统的蒸发器/冷凝器空气调节系统(未示出)并且仅在当环境温度太高而不允许服务器模块26自由冷却或非绝热冷却时使用。或者，如果在数据中心10附近可用诸如江河或湖泊的天然冷却水源，则来自该水源的水可以通过第二热交换器144建立路线以预冷却进入冷却模块24的空气。
[0045]已经按照目前优选的实施例说明了本发明。然而，这些实施例的修改方案和添加方案对于本领域的技术人员而言在阅读上述实施例公开时将变得显而易见。所有这样的修改方案和添加方案意欲包括在落入所附权利要求书的范围内的程度上的本发明的一部分。
【权利要求】
1.一种冷却模块，所述冷却模块用于冷却至少一个服务器模块，所述服务器模块构造成容纳多个服务器，所述冷却模块包括: 外壳，所述外壳具有容纳有空气的内部； 进入所述外壳的入口； 离开所述外壳的出口； 至少一个风扇，所述风扇构造成使空气从所述入口运动到所述出口 ；和 至少一个喷雾器，所述喷雾器构造成将雾喷洒到所述内部中的空气中以蒸发冷却所述内部。
2.根据权利要求1所述的冷却模块，其中，所述至少一个喷雾器包括多个喷雾嘴。
3.根据权利要求1所述的冷却模块，包括集雾器，所述集雾器用于从所述内部中的空气去除所述雾中的至少某些。
4.根据权利要求3所述的冷却模块，其中，所述集雾器包括多个集雾器元件，所述集雾器元件安装在至少一个支撑件上，并且其中，所述至少一个支撑件能从第一位置运动到第二位置，在所述第一位置中从所述入口运动到所述出口的所述内部中的空气的第一部分穿过所述至少一个支撑件，在第二位置中从所述入口运动到所述出口的所述内部中的空气的第二部分穿过所述至少一个支撑件，其中，所述第二部分小于所述第一部分或基本为零。
5.根据权利要求4所述的冷却模块，其中，所述至少一个支撑件安装成能围绕与所述外壳中的气流方向垂直的轴线枢转运动。
6.根据权利要求1所述的冷却模块，其中，所述至少一个服务器模块包括至少两个服务器模块，并且包括连接到所述冷却模块和连接到所述至少两个服务器模块的室，所述室构造成将空气从所述冷却模块出口导引到所述至少两个服务器模块的入口。
7.根据权利要求3所述的冷却模块，包括控制器，所述控制器用于控制所述至少一个风扇的操作和用于控制所述至少一个喷雾器的操作以及用于控制所述至少一个支撑件的位置。
8.根据权利要求7所述的冷却模块，包括多个传感器，所述多个传感器用于感测温度、湿度和压力中的至少一个。
9.一种系统，所述系统包括冷却模块以及第一服务器模块和第二服务器模块， 所述第一服务器模块和第二服务器模每个都包括:外壳，该外壳具有内部；进入所述内部的入口 ；至少一个机架，所述机架保持多个服务器；和至少一个出口 ； 所述冷却模块包括:外壳，该外壳具有内部、进入所述冷却模块内部的入口和离开所述冷却模块内部的出口 ；至少一个风扇，所述风扇构造成使空气通过所述冷却模块内部运动到所述冷却模块出口 ；和至少一个喷雾器，所述喷雾器构造成将雾喷洒到所述冷却模块的内部中；并且 所述系统包括室，所述室将所述冷却模块出口连接到所述第一服务器模块的入口和所述第二服务器模块的入口。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一服务器模块外壳包括:在所述第一服务器模块外壳的入口端部处的第一端壁；在所述第一服务器模块外壳的出口端部处的第二端壁；以及第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁间隔开并且连接所述第一端壁和所述第二端壁，其中，所述第一服务器模块中的所述至少一个机架包括:第一机架，所述第一机架与所述第一侧壁间隔开了第一间隙；和第二机架，所述第二机架与所述第一机架间隔开了中间过道并且与所述第二侧壁间隔开了第二间隙，其中，所述第一服务器模块的入口构造成允许空气进入所述中间过道中，其中，所述第一服务器模块的至少一个出口包括:第一出口，所述第一出口允许空气从所述第一间隙离开；和第二出口，所述第二出口允许空气从所述第二间隙离开，其中，所述多个服务器安装在所述第一服务器模块的所述第一机架中和所述第二机架中，以便使进入所述第一服务器模块的入口的空气必须流过所述第一服务器模块的所述第一机架或所述第二机架以到达所述第一服务器模块的所述第一出口和所述第二出口。
11.根据权利要求9所述的系统，包括在所述冷却模块中的集雾器，所述集雾器包括多个集雾器元件，所述集雾器元件安装到至少一个支撑件以用于从所述冷却模块中的空气去除所述雾中的至少某些。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个支撑件能从第一位置运动到第二位置，在所述第一位置中从所述冷却模块入口运动到所述冷却模块出口的所述冷却模块的内部中的空气的第一部分穿过所述集雾器，在第二位置中从所述冷却模块入口运动到所述冷却模块出口的所述冷却模块内部中的空气的第二部分穿过所述集雾器，其中，所述第二部分小于所述第一部分或基本为零。
13.根据权利要求12所述的系统，包括在所述冷却模块中的多个第一传感器、在所述第一服务器模块中的多个第二传感器和在所述第二服务器模块中的多个第三传感器以及与所述多个第一传感器、所述多个第二传感器和所述多个第三传感器通讯的控制器，所述控制器构造成基于从所述多个第一传感器、所述多个第二传感器和所述多个第三传感器接收到的信号控制所述至少一个风扇模块和所述至少一个喷雾器。
14.根据权利要求 9所述的系统，包括第一热交换器，所述第一热交换器定位在来自所述第一服务器模块的气流中，以便使所述热交换器中的传热介质通过来自所述第一服务器模块中的多个服务器的热加热。
15.根据权利要求14所述的系统，包括第二热交换器，所述第二热交换器运载冷却剂和定位成冷却在所述喷雾器上游的空气。
【文档编号】G06F1/20GK104024975SQ201280053509
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2011年11月3日
【发明者】W·M·亨德里克斯, D·K·西瓦南丹 申请人:美国北卡罗来纳康普公司