用于容纳电气设备的房间的空气管理系统的制作方法

背景技术：

本申请涉及空气的热调节，并且更特别地涉及冷却容纳电气设备的房间，例如服务器机房。

服务器机房通常在例如数据中心的环境中使用。服务器机房容纳多行机架安装的服务器，所述服务器能够产生大量的热。通常地，通过经由房间的楼板提供冷却的供应空气和从多行服务器机架上方、例如在天花板区域中回收热空气来冷却这些房间。另一已知设计涉及从服务器机房的侧面而非在天花板区域中回收热空气。这些现有技术设计需要建筑物内的相当大空间并且能够产生不均匀的空气温度和速度场。

技术实现要素：

根据本公开的实例的一种空气管理系统包括多行电气设备，所述多行电气设备在横向上彼此间隔分开，每一行提供从所述行的第一侧上的对流区域到所述行的相对第二侧上的不同对流区域的流动路径。多个供应过道和多个返回过道在彼此之间插入，每个供应过道和每个返回过道具有：各自的房间部分，所述房间部分包括所述对流区域中的各自的对流区域；各自的天花板部分，所述天花板部分安置在所述房间部分之上；和通风屏障部分，所述通风屏障部分处于所述房间部分与所述天花板部分之间。每个供应过道提供从所述供应过道的天花板部分向下穿过所述供应过道的通风屏障部分到达所述供应过道的对流区域的空气流，并且每个返回过道提供从所述返回过道的对流区域向上穿过所述返回过道的通风屏障部分到达所述返回过道各自的天花板部分的空气流。多个空气处理单元(ahu)位于所述多个行外部并且被配置成将所述供应过道的所述天花板部分用作供应管道并且将所述返回过道的所述天花板部分用作返回管道。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述天花板部分被隔板分开，所述隔板基本上平行于所述行的电气设备。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述天花板部分与安置有所述多行电气设备的房间的楼板等距地间隔分开。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，供应歧管和返回歧管安置在所述天花板部分的末端并且横向于所述行的电气设备。多个第一风扇中的每一个与所述供应歧管相关联并且被配置成在所述供应歧管与所述供应过道中的相关联供应过道的所述天花板部分之间提供空气流。多个第二风扇中的每一个与所述返回歧管相关联并且被配置成在所述返回歧管与所述返回过道中的相关联返回过道的所述天花板部分之间提供空气流。每个第一风扇和每个第二风扇被配置成在第一模式下从所述风扇的相关联歧管向所述风扇的相关联天花板部分中提供空气流，并且在第二模式下从所述风扇的相关联天花板部分向所述风扇的相关联歧管中提供空气流。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，每个风扇被配置成具有：正常模式，在所述正常模式下，在第一方向上提供空气流；和反转模式，在所述反转模式下，在相反的第二方向上提供空气流。每个风扇在所述反转模式下以给定旋转速度在所述第二方向上输送的空气流比在所述正常模式下以所述给定旋转速度在所述第一方向上输送的空气流少。对于所述第一风扇，所述第一模式是所述正常模式，并且所述第二模式是所述反转模式；并且对于所述第二风扇，所述第一模式是所述反转模式，并且所述第二模式是所述正常模式。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述供应歧管堆叠在所述返回歧管上面或下面，使得每个第一风扇布置成第一行，并且每个第二风扇安置成第二行，所述第二行从所述第一行垂直地偏移。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，控制器被配置成检测与特定供应过道和特定返回过道相关联的所述ahu中的特定ahu中的性能缺陷。所述控制器被配置成基于所述检测而使与所述特定供应过道相关联的每个第一风扇在所述第一模式下并且以一个或多个第一速度工作，并且使与所述特定返回过道相关联的每个第二风扇在所述第二模式下并且以一个或多个第二速度工作。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述控制器被配置成基于所述检测而使不与所述特定供应过道相关联的每个第一风扇在所述第二模式下以小于所述一个或多个第一速度的一个或多个速度工作，并且使不与所述特定返回过道相关联的每个第二风扇在所述第一模式下并且以小于所述一个或多个第二速度的一个或多个速度工作。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述控制器被配置成基于在所述多个ahu中没有性能缺陷而将所述多个第一风扇和所述多个第二风扇维持在关闭状态。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，为了检测所述ahu中的特定ahu中的性能缺陷，所述控制器被配置成检测所述ahu中的所述特定ahu是不可操作的。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，为了检测所述ahu中的特定ahu中的性能缺陷，所述控制器被配置成检测所述ahu中的所述特定ahu不能满足温度设定点。

根据本公开的实例的一种冷却容纳电气设备的房间的方法包括在所述房间中提供通过多行电气设备中的每一者的各自的流动路径，所述多行电气设备在横向上彼此间隔分开，每个流动路径从给定行的第一侧上的对流区域延伸到所述给定行的相对第二侧上的不同对流区域。对于多个供应过道中的每一者，提供从所述供应过道的天花板部分向下穿过各自的通风屏障部分进入所述供应过道的房间部分的对流区域中的空气流。对于多个返回过道中的每一者，提供从所述返回过道的房间部分的对流区域向上穿过各自的通风屏障部分进入所述返回过道的天花板部分中的空气流。所述供应过道和所述返回过道在彼此之间插入。多个ahu将所述供应过道的所述天花板部分用作供应管道并且将所述返回过道的所述天花板部分用作返回管道。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述方法包括通过基本上平行于所述行的电气设备的多个隔板将所述天花板部分隔开。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述方法包括将每个天花板部分设置在距所述房间的楼板的相同距离处。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述方法包括在所述天花板部分的末端设置供应歧管和返回歧管，所述供应歧管和所述返回歧管横向于所述行的电气设备。设置多个第一风扇，所述多个第一风扇各自与所述供应歧管相关联并且被配置成在所述供应歧管与所述供应过道中的相关联供应过道的所述天花板部分之间提供空气流。设置多个第二风扇，所述多个第二风扇各自与所述返回歧管相关联并且被配置成在所述返回歧管与所述返回过道中的相关联返回过道的所述天花板部分之间提供空气流。每个第一风扇和每个第二风扇被配置成在第一模式下从所述风扇的相关联歧管向所述风扇的相关联天花板部分中提供空气流，并且在第二模式下从所述风扇的相关联天花板部分向所述风扇的相关联歧管中提供空气流。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，每个风扇被配置成具有：正常模式，在所述正常模式下，在第一方向上提供空气流；和反转模式，在所述反转模式下，在相反的第二方向上提供空气流。每个风扇在所述反转模式下以给定旋转速度在所述第二方向上输送的空气流比在所述正常模式下以所述给定旋转速度在所述第一方向上输送的空气流少。使所述第一风扇在所述第一模式下工作包括使所述第一风扇在所述正常模式下工作。使所述第一风扇在所述第二模式下工作包括使所述第一风扇在所述反转模式下工作。使所述第二风扇在所述第一模式下工作包括使所述第一风扇在所述反转模式下工作。使所述第二风扇在所述第二模式下工作包括使所述第一风扇在所述正常模式下工作。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，设置所述多个第一风扇包括将所述多个第一风扇设置成第一行，并且设置所述多个第二风扇包括将所述多个第二风扇设置成第二行，所述第二行堆叠在所述第一行上面或下面。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述方法包括检测与特定供应过道和特定返回过道相关联的所述ahu中的特定ahu中的性能缺陷。基于所述检测，使与所述特定供应过道相关联的每个第一风扇在所述第一模式下并且以一个或多个第一速度工作，并且使与所述特定返回过道相关联的每个第二风扇在所述第二模式下并且以一个或多个第二速度工作。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述方法包括基于所述检测，使不与所述特定供应过道相关联的每个第一风扇在所述第二模式下以小于所述一个或多个第一速度的一个或多个速度工作，并且使不与所述特定返回过道相关联的每个第二风扇在所述第一模式下并且以小于所述一个或多个第二速度的一个或多个速度工作。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，所述方法包括基于在所述多个ahu中没有性能缺陷而将所述多个第一风扇和所述多个第二风扇维持在关闭状态。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，检测所述ahu中的特定ahu中的性能缺陷包括检测所述ahu中的所述特定ahu是不可操作的。

在先前实施方案中的任一者的另外实施方案中，检测所述ahu中的特定ahu中的性能缺陷包括检测所述ahu中的所述特定ahu不能满足所述特定ahu的温度设定点。

可以独立地或以任何组合取得包括各种方面或各自的相应特征的先前段落的实施方案、实例和替代例、权利要求或以下的描述和图式。结合一个实施方案描述的特征可适用于所有实施方案，除非这些特征不兼容。

附图说明

图1是容纳多行电气设备的示例房间的示意性侧视图。

图2是沿着图1中的线a-a截取的图1的示例房间的示意性横截面俯视图。

图3是沿着图1中的线b-b截取的图1的示例房间的示意性横截面俯视图。

图4是沿着图3中的线c-c截取的示意性横截面侧视图。

图5a是沿着图3中的线d-d截取的供应过道的示意性横截面侧视图。

图5b是沿着图3中的线e-e截取的返回过道的示意性横截面侧视图。

图6a是沿着图1中的线b-b截取的另一示意性横截面俯视图。

图6b是沿着图1中的线f-f截取的示意性横截面俯视图。

图7是用于容纳多行电气设备的房间的替代性空气管理系统的示意性侧视图。

具体实施方式

图1是示例房间10的示意性侧视图，所述房间10包括楼板12和多行电气设备14，所述多行电气设备位于楼板12上并且彼此在横向上间隔分开并且基本上彼此平行。所述电气设备行14可包括例如多行机架安装的服务器、信息技术设备(例如，路由器和/或交换器)或某个其他电子设备。尽管服务器机架是非限制性实例，但是服务器机架在下文将作为说明性实例来讨论。

房间10包括空气管理系统20，所述空气管理系统包括多个供应过道22a到22d和多个返回过道24a到24d，所述多个供应过道和所述多个返回过道在彼此之间插入。每个供应过道22和返回过道包括：各自的房间部分26；各自的天花板部分28，所述天花板部分安置在所述房间部分之上；和各自的通风屏障部分30，所述通风屏障部分安置在房间部分26与天花板部分28之间。而且，每个房间部分26包括对流区域32。

多个行14中的每一者提供从行14的第一侧上的对流区域32到所述行的相对第二侧上的不同对流区域32的流动路径。举例来说，行14a提供从对流区域32a到对流区域32b的流动路径，并且行14b提供从对流区域32c到对流区域32b的流动路径。

每个供应过道22提供从所述供应过道各自的天花板部分28向下穿过所述供应过道的通风屏障部分30到达所述供应过道的对流区域32的冷却空气的空气流。冷却空气从对流区域32穿过行14流到相邻返回过道24的对流区域32，并且在途中接受来自行14中的服务器的热。每个返回过道24提供从所述返回过道的对流区域32向上穿过所述返回过道的通风屏障部分30到达所述返回过道的天花板部分28的热空气的空气流。

每个通风屏障部分30包括多个开口31，所述多个开口基本上指向与通风屏障部分30相关联的对流区域32。以供应过道22a作为实例，所述供应过道的开口31基本上指向对流区域32a。在一个实例中，通风屏障部分30包括一个或多个多孔的顶板和/或包括沿着通风屏障部分30处于分散位置的通风口。

在图1的实例中，天花板部分28a到28h被基本上平行于服务器机架的行14的隔板34分开，并且天花板部分28a到28h与安置有多行14服务器机架的房间10的楼板12相等地间隔分开。

图2是沿着图1中的线a-a截取的图的示例房间10的示意性横截面俯视图。现在继续参考图1的情况下参考图2，在所描绘的实例中，每一行14跨过一对邻近的对流房间部分26和所述对流房间部分的相关联对流区域32。特别地，每一行14跨过供应过道22的房间部分26和返回过道24的房间部分26。

对应于过道22、24中的非外部过道的对流区域26b到26g充当两个流动路径的对流区域。举例来说，返回过道24a的对流区域32b充当通过行14a到14b中的每一者的传入流动路径的对流区域。作为另一实例，供应过道22b的对流区域32c充当通过行14b到14c中的每一者的传出流动路径的对流区域。

图3是沿着图1中的线b-b截取的图1的示例房间10的示意性横截面俯视图。如图3所示，供应歧管40a设置在天花板部分28a到28h中的每一者的末端42a处。供应歧管40a在横向于并且基本上垂直于图2中示出的服务器机架14的方向的方向上延伸。墙壁44将供应歧管40a与天花板部分28分开。

设置多个第一风扇46，所述多个风扇中的每一个与供应歧管40a相关联并且被配置成在返回歧管40a与相关联一个供应过道22的天花板部分28(即，图3中的天花板部分28a、28c、28e、28g)之间提供空气流。特别地，第一风扇46a与天花板部分28a相关联，第一风扇46b与天花板部分28c相关联，第一风扇46c与天花板部分28e相关联，并且第一风扇46d与天花板部分28g相关联。

还设置多个第二风扇48，所述多个第二风扇中的每一个与返回歧管40b(图3中未示出)相关联并且被配置成在返回歧管40b与返回过道24中的相关联返回过道的天花板部分28(即，图3中的天花板部分28b、28d、28f、28h)之间提供空气流。特别地，第二风扇48a与天花板部分28b相关联，第二风扇48b与天花板部分28d相关联，第二风扇48c与天花板部分28f相关联，并且第二风扇48d与天花板部分28h相关联。

在一个实例中，第一风扇46和第二风扇48安置在墙壁44中的开口中。尽管每个天花板部分28展示为具有两个关联的第一风扇46或第二风扇48，但是将理解，可将其他数量的风扇用于给定的天花板部分28(例如，1个、3个或更多个风扇)。

多个空气处理单元(ahu)50a到50d安置在天花板部分28的末端42b处。多个ahu50位于多行14服务器机架之外并且被配置成将供应过道22的天花板部分28用作供应管道(经由进口52a到52d)，并且将返回过道24的天花板部分28用作返回管道(经由出口54a到54d)。每个ahu50冷却在ahu的入口52接收到的空气并且经由ahu的出口54输出冷却的空气。ahu的操作是本领域的一般技术人员熟知的，并且因此在本文中未详细论述。在图3的实例中，多个ahu50a到50d也在房间10外。

控制器60操作性地连接到ahu50a到50d中的每一个，并且可操作以控制所述ahu和风扇46、48。

在图3的实例中，每个第一风扇46和每个第二风扇48被关闭。在一个实例中，控制器60被配置成基于多个ahu50a到50d中没有性能缺陷而将多个风扇46、48维持在关闭状态。

第一风扇46和第二风扇48被配置成在第一模式下从风扇的相关联歧管40向风扇的相关联天花板部分28中提供空气流，并且被配置成在第二模式下从风扇的相关联天花板部分28向风扇的相关联歧管40中提供空气流。控制器60可操作以控制每个第一风扇46和每个第二风扇48是关闭、还是在第二模式下或是在第一模式下，并且还可操作以控制第一风扇46和第二风扇48的旋转速度。

图4是沿着图3中的线c-c截取的示意性横截面侧视图。如图4所示，供应歧管40a堆叠在返回歧管40b上面，使得每个第一风扇46布置成第一行58a，并且每个第二风扇48安置成第二行58b，第二行58b从第一行58a垂直地偏移。当然，这只是一实例，并且可使用其他配置，例如返回歧管40b堆叠在供应歧管40a的配置上面。

图5a是沿着图3中的线d-d截取的供应过道22的示意性横截面侧视图。在图5a中，所描绘的第一风扇46被关闭。

图5b是沿着图3中的线e-e截取的返回过道24的示意性横截面侧视图。在图5a中，所描绘的第二风扇48被关闭。

控制器60经组态监视ahu50，并且检测ahu50中的性能缺陷。在一个实例中，为了检测ahu50中的特定ahu中的性能缺陷，控制器60被配置成检测ahu50中的特定ahu是不可操作的。

在一个实例中，为了检测ahu50中的特定ahu中的性能缺陷，控制器60被配置成检测ahu50中的特定ahu不能满足温度设定点，即使ahu50是可操作的，这个情况仍可能出现。这可包括例如如果ahu50开始故障或具有高于其他ahu50的负载。

在一个实例中，第一风扇46和第二风扇48在每个ahu50正常工作(即，未经历性能缺陷)时全部关闭，但是响应于ahu50之一的检测到的性能缺陷而打开。

关于下文的论述，假设控制器60确定ahu50c正在经历性能缺陷(例如，ahu50c不能打开)。基于ahu50c的检测到的性能缺陷，控制器60操作第一风扇46和第二风扇48以进行补偿。

图6a是沿着线b-b截取的另一示意性横截面俯视图，在所述图中，针对上述情形，流动路径相对于供应歧管40a改道。基于ahu50c中的检测到的性能缺陷，控制器60将增大ahu50a、50b和50d的流量和负载，以便补偿ahu50c的负载的缺少。特别地，控制器60使第一风扇46a、46b和46d在第二模式下工作以使冷空气从天花板部分28a、28c、28g转向到供应歧管40a中，并且使第一风扇46c在第一模式下工作以将冷空气吸引到天花板部分28e中，使得供应过道22c在ahu50c视需要不工作的情况下仍具有冷空气源。

图6b是沿着图1中的线f-f截取的示意性横截面俯视图，所述图图示相对于返回歧管40b改道的流动路径。基于ahu50c中的检测到的性能缺陷，控制器60使第二风扇48c在第二模式下工作以使热空气从天花板部分28f转向到返回歧管40b中，并且使第二风扇48a、48b和48d在第一模式下工作以使热空气从返回歧管40b转向到风扇各自的天花板部分28b、28d、28h中，然后到达风扇各自的正常工作的ahu50a、50b、50d。因此，控制器基本上使天花板部分28e的流动路径改道以依靠供应歧管40a而不是依靠ahu50c，并且使天花板部分28f的流动路径改道以依靠返回歧管40b而不是依靠ahu50c。

每个风扇46、48能够以“正常”旋转方向(“正常模式”)工作。在“正常模式”下，每个风扇46、48以第一旋转方向旋转并且在第一空气流方向上输送设计空气流(100％的流量，或在风扇的旋转速度减小的情况下部分的流量)。而且，每个风扇46、48能够在“反转模式”下工作，在“反转模式”下，风扇以相反的第二旋转方向旋转并且在相反的第二空气流方向上输送空气流。每个风扇46、48具有第一负载(例如，100％的风扇逻辑流量)并且在以“正常模式”以给定旋转速度工作时输送第一量的cfm，并且具有较低的第二负载(例如，10％到20％的逻辑流量)并且在以“反转模式”以给定旋转速度工作时输送较小的第二量的cfm。两个模式之间的不同量的空气流输送是部分地由每个风扇的叶片被设计成针对“正常模式”在第一空气流方向上输送空气流并且在“反转模式”期间在相反的第二空气流方向上输送空气的能力更有限引起。

在一个实例中，风扇46a到46d的“正常模式”对应于上文所描述的“第一模式”，在所述第一模式下，风扇46a到46d从风扇的相关联歧管40a向风扇的相关联天花板部分28中提供空气流，并且风扇46a-d的“反转模式”对应于上文所描述的“第二模式，在所述第二模式下，风扇46a到46d从风扇的相关联天花板部分28向风扇的相关联歧管40a中提供空气流。相反地，在这个实例中，风扇48a到48d被配置，使得风扇的“正常模式”对应于上文所描述的“第二模式”，并且使得风扇的“反转模式”对应于上文所描述的“第一模式”。

在控制器60检测ahu50c中的性能缺陷时的上文所描述的实例中，第一风扇46c以一个或多个第一速度旋转以将冷空气吸引到天花板部分28e中(作为风扇的“正常模式”的第一模式)，并且第一风扇46a、46b和46d以可比所述第一速度慢的一个或多个第二速度旋转以向供应歧管40a中提供冷空气(作为风扇的“反转模式”的第二模式)。在一个实例中，第一风扇46c工作以获得近似100％的天花板部分28e的供应流量，而第一风扇46a、46b和46d各自工作以仅使风扇的空气流的一部分(例如，10％到20％)转向，使得风扇的冷却空气流仅部分地转向。

在上文所描述的实例中，第二风扇48c以一个或多个第三速度旋转以将热空气从天花板部分28f驱逐到返回歧管40b中(作为风扇的“正常模式”的第二模式)，并且第二风扇48a、48b和48d以可比所述第三速度慢的一个或多个第四速度旋转以从返回歧管40b引起热空气(作为风扇的“反转模式”的第一模式)。在一个实例中，第二风扇48c工作以从天花板部分28f驱逐近似100％的返回流量，而第二风扇48a、48b和48d各自工作以递增地增大向风扇各自的ahu50a、50b、50d提供的返回空气的量(例如，10％到20％的增加)。

上文所描述的“正常”模式和“反转”模式利用如下事实：风扇46、48可以被设计成在风扇的正常模式输送比风扇的反转模式大的量的cfm，这是因为在反转模式下，需要较少量的cfm。因此，视需要，具有已知风扇叶片几何形状的现有技术风扇可用于风扇46、48，这是因为如上所述，在风扇的反转模式下，控制器60通常需要较少量的空气流。

用于数据中心的服务器机房的现有技术空气管理系统20通常依靠供应空气是从服务器机房的地板向上提供，并且经常在服务器机房的侧面具有为了不均匀的空气温度和速度场而设置的返回通风口。上文讨论的各种实施方案通过提供对称的空气分布、更均匀的空气温度及速度场来改进现有技术系统，并且因为不需要地板下光网而需要较少空间。

而且，供应歧管40a、返回歧管40b、第一风扇46和第二风扇48为在特定ahu50未视需要运转的情况下使空气流改道做准备，所述情况可包括ahu50完全故障，或可包括ahu50不能满足其温度设定点。此提供冗余性，这对不能容忍服务器停工的数据中心客户很重要。而且，改道可在负载平衡情形中使用以更好地分布施加到每个ahu50的负载。

在本公开中，相似元件符号在适当情况下指示相似元件，并且增大了一百或几百的元件符号指示经修改元件，所述经修改元件应理解为含有对应元件的相同特征和益处。

上文所描述的实施方案将空气管理系统20描述为使用从天花板部分28向下的供应空气流和穿过通风屏障部分30向上到达天花板部分28的返回空气流。

图7图示用于包括多行14电气设备的房间110的另一示例空气管理系统120的示意性视图。然而，在图7的替代性实施方案中，楼板112是通风的，而不是天花板130是通风的并且不是将天花板部分28用于供应和返回管道，空气管理系统120改为使用楼板下部分128a到128b，所述楼板下部分位于楼板112下面并且被基本上平行于行14的隔板134a到134g分开。多个楼板下部分128a到128b向对流区域132a、132c、132e、132g提供向上的供应空气流，并且从对流区域132b、132d、132f、132h接收返回空气流的向下供应。每个楼板下部分128包括示意性地示出为131的多个开口，所述多个开口基本上指向开口的对应对流区域132。在图7的实施方案中，歧管40a到40b可位于楼板112下，并且风扇46、48可以上文描述的相同方式工作。

尽管已公开了示例实施方案，但是本领域的一般技术人员将认识到，特定修改可在本公开的范围内。由于所述原因，应研究随附的权利要求以确定本公开的范围和内容。