数据中心的模块化系统的制作方法
【专利说明】数据中心的模块化系统
[0001]本申请是申请日是2010年9月27日、申请号是201080043341.7、发明名称为“数据中心的模块化系统”的发明专利申请的分案申请。
[0002]背景
[0003]诸如在线零售商、互联网服务提供商、搜索提供商、金融机构、大学的组织和其它计算密集的组织常常从大规模计算设施进行计算机操作。这样的计算设施安置并容纳按需要处理、存储和交换数据的大量服务器、网络和计算设备，以执行组织的操作。一般，计算设施的计算机机房包括很多服务器机架。每个服务器机架又包括很多服务器和相关的计算机设备。
[0004]因为计算设施可包含大量服务器，可能需要大量电力来操作该设施。此外，电力分布到散布在整个计算机机房中的大量位置(例如，很多机架与彼此和每个机架中的很多服务器间隔开)。通常，设施接收以相对高的电压馈送的电力。该电力馈电逐步降低到较低的电压(例如，110V)。电缆线路、汇流条、电力连接器和电力分配单元的网络用于以较低的电压将电力传送到该设施中的很多特定的部件。
[0005]计算机系统一般包括产生废热的很多部件。这样的部件包括印刷电路板、大容量存储设备、电源和处理器。例如，具有多个处理器的一些计算机可产生250瓦的废热。一些已知的计算机系统包括多个这样的较大的多处理器计算机，其配置在安装在机架上的部件中，并接着随后被定位在机架式系统内。一些已知的机架式系统包括40个这样的安装在机架上的部件，且这样的机架系统将因此产生高达10千瓦的废热。而且，一些已知的数据中心包括多个这样的机架式系统。一些已知的数据中心包括一般通过使空气循环通过机架系统中的一个或多个来便于从多个机架式系统移除废热的方法和装置。
[0006]任何给定的数据中心所需的计算能力的量可快速改变，如企业需要规定的。最经常地，需要在一个位置处的增加的计算能力。最初在数据中心中提供计算能力或扩展数据中心的现有能力(例如以附加服务器的形式)是资源密集的，并可能花费很多个月来实现。一般需要相当多的时间和资源来设计并建造数据中心(或其扩展)、铺设电缆、安装机架和冷却系统。一般需要额外的时间和资源来进行检查，并获得例如对电和HVAC系统的证明和核准。
[0007]在数据中心中可能遇到的一个问题是火。在一些数据中心中，在数据中心的一个部分中开始的火可能蔓延到数据中心的其它部分。例如，在电变压器或开关装置中开始的火可蔓延到整个数据中心，破坏数据中心中的所有服务器。因此，由于设备更换成本和计算资源的停机时间/损耗，火可能带来高成本。
[0008]附图简述
[0009]图1示出模块化计算系统的一个实施方案。
[0010]图2是模块化计算系统的一个实施方案的下层次的俯视图。
[0011]图3是模块化计算系统的一个实施方案的侧视图。
[0012]图4是示出模块化计算系统的电气模块的实施方案的俯视图。
[0013]图5是示出模块化计算系统的数据中心模块的实施方案的俯视图。
[0014]图6是示出用于冷却模块化计算系统的数据中心模块的空气调节模块的实施方案的侧视图。
[0015]图7是示出用于冷却模块化计算系统的电气模块的空气调节模块的实施方案的侧视图。
[0016]图8是示出包括独立蒸发冷却的模块化计算系统的上层次的可选实施方案的俯视图。
[0017]图9是示出没有单独的电气模块的模块化计算机系统数据中心模块的一个实施方案的示意图。
[0018]图10示出给模块化计算系统提供计算机资源的一个实施方案。
[0019]虽然本发明可容许各种修改和可选的形式，但其特定的实施方案作为实例在附图中示出，并在本文被详细地描述。然而应理解，附图和对其的详细描述不是用来将本发明限制到所公开的特定形式，而相反，本发明涵盖落在如所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效和可选形式。本文使用的标题仅为了组织的目的，且并不打算用来限制该描述或权利要求的范围。如在本申请中自始至终使用的，词“可以”在许可的意义(即，意味着有可能)而不是强制的意义(即，意味着必须)上使用。类似地，词“include(包括)”、“including(包括)”和“includes (包括)”意指包括但不限于。
[0020]实施方案的详细描述
[0021 ] 公开了数据中心的模块化系统的各种实施方案。根据一个实施方案，数据中心的模块化计算系统包括具有安装在机架上的计算机系统的一个或多个数据中心。电气模块连接到数据中心模块，并向数据中心模块中的计算机系统提供电力。一个或多个空气调节模块连接到数据中心模块。空气调节模块包括至少一个风扇。空气调节模块向数据中心模块中的至少一个中的至少一个计算机系统提供空气。系统的模块可以在递送到数据中心位置之前被预先制造。在一些实施方案中，模块化计算系统是独立的环境上控制的计算系统，其只需要源电力和周围空气来操作。
[0022]根据一个实施方案，数据中心模块包括第一数据中心模块部分和第二数据中心模块部分，第一数据中心模块部分包括计算机系统的机架的第一排，而第二数据中心模块部分包括计算机系统的机架的第二排。第一计算模块部分和第二计算模块部分组合在彼此连接时组合以形成计算空间。模块可以在递送到数据中心位置之前被预先制造。
[0023]根据一个实施方案，为数据中心提供计算资源的方法包括将一个或多个预先制造的数据中心模块定位在一个位置。数据中心模块包括安装在机架上的计算机系统。包括至少一个风扇的预先制造的空气调节模块连接到数据中心模块。空气调节模块向数据中心中的计算机系统提供冷却空气。预先制造的数据中心模块在该位置被操作。
[0024]如本文使用的，“空气调节模块”意指向模块外部的一个或多个系统或部件提供空气的模块。
[0025]如本文使用的，“通道”意指紧邻一个或多个机架的空间。
[0026]如本文使用的，“周围环境”指在系统或数据中心的位置处的外部空气的状况。可以例如在空气调节系统的进气罩处或附近测出周围环境温度。
[0027]如本文使用的，“计算”包括可由计算机执行的任何操作，例如计算、数据存储、数据检索或通信。
[0028]如本文使用的，“数据中心”包括任何设施或设施的部分，其中计算机操作被执行。数据中心可包括专用于特定的功能或起到多种功能的服务器。计算机操作的实例包括信息处理、通信、模拟和操作控制。
[0029]如本文使用的，“计算机机房”意指计算机系统例如安装在机架上的服务器被操作的建筑物的房间。
[0030]如本文使用的，“计算机系统”包括各种计算机系统或其部件中的任何一个。计算机系统的一个实例是安装在机架上的服务器。如本文使用的，术语“计算机”不仅仅限于在本领域中称为计算机的那些集成电路，而是广泛地指处理器、服务器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，且这些术语在本文可互换地使用。在各种实施方案中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)。可选地，也可使用光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用盘(DVD)。此外，附加的输入途径可包括与操作员接口例如鼠标和键盘相关的计算机外围设备。可选地，也可使用其它计算机外围设备，其可包括例如扫描仪。此外，在一些实施方案中，附加的输出通道可包括操作员接口监控器和/或打印机。
[0031]如本文使用的，“数据中心模块”意指包括或适合于安置和/或在物理上支持可为数据中心提供计算资源的一个或多个计算机系统。
[0032]如本文使用的，“电气模块”意指将电力分配给在电气模块外部的系统或部件的模块。
[0033]如本文使用的，“蒸发冷却”意指通过液体的蒸发来冷却空气。
[0034]如本文使用的，“外部冷却系统”意指在模块化计算系统外部的冷却系统。例如，夕卜部冷却系统可以是连接到模块化计算系统的冷冻水系统。外部冷却系统可位于设施内部或室外。
[0035]如本文使用的，“自由冷却”包括操作，其中空气调节系统至少部分地从外部源(例如设施外部的空气)抽出空气和/或从计算机机房返回，并将空气推到电子设备而没有在空气调节子系统中的活跃的急冷(例如，通过关闭流量控制阀来切断通过空气调节子系统中的冷却器盘管的流体流)。
[0036]如本文使用的，“模块”是物理上彼此连接的部件或部件的组合。模块可包括功能元件和系统，例如计算机系统、机架、鼓风机、管道、电力分配单元、灭火系统、和控制系统、以及结构元件例如框架、壳体或容器。在一些实施方案中，模块在数据中心所在的位置外的位置处被预先制造。
[0037]如本文使用的，“可移动的”意指具有容器、壳体、框架或允许模块作为一个单元从一个位置移动到另一位置的其它结构的部件或部件的组合。例如，可移动模块可作为一个单元在平板拖车上移动。在一些情况下，可移动模块在被部署时可连接到地板、建筑物或永久结构的一部分。例如，可移动模块可栓接到数据中心设施的地板。
[0038]如本文使用的，“电力分配单元”指可用于分配电力的任何设备、模块、部件或其组合。电力分配单元的元件可包含在单个部件或组件(例如安置在公共外壳中的变压器和机架电力分配单元)内，或可分布在两个或多个部件或组件(例如每个安置在单独的外壳中的变压器和机架电力分配单元，以及相关的电缆，等等)当中。
[0039]如本文使用的，“机架”意指机架、容器、框架或可包含或物理上支撑一个或多个计算机系统的其它元件或元件的组合。
[0040]如本文使用的，“机械冷却”意指通过涉及对至少一种流体做机械功的例如在蒸气压缩制冷系统中出现的过程来冷却空气。
[0041]如本文使用的，“源电力”意指来自任何源的电力，包括但不限于从公用事业馈电接收的电力。在某些实施方案中