具有周围流体收集的被动冷却系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电子组件在使用时会产生废热能。该热能应被移除以减轻组件过热和随后的故障的可能性。计算机系统通常包括多个这样的组件，或废热源，(其包括，但不限于，印刷电路板、大容量存储装置、电源和处理器)。例如，一台个人计算机系统可产生100瓦至150瓦的废热且具有多个处理器的一些较大计算机可产生250瓦的废热。一些已知的计算机系统包括多个这样较大多处理器的计算机(其被构造到为机架上安装的组件中且再随后被定位在机架计算系统内)。一些已知的机架计算系统包括40个这样的机架安装的组件且这种机架计算系统因此将产生高达10千瓦的废热。此外，一些已知的数据中心包括多个这样的机架计算系统。
[0002]具有废热源的各种结构通常包括被构造来促进从该结构的一些部件部分中移除废热的方法和设备装置。其中结构包括废热源位于其中的外壳，其中废热源的位置，该方法和设备可被构造来促进从废热源移除废热、的废热除去从外壳移除废热，或它们的一些组合。例如，数据中心可包括方法和设备可以被构造来促进从多个机架的计算系统移除废热的方法和设备废热移除。
[0003]—些废热移除系统通过将废热传递至空气流(“排气”)而来从数据中心移除废热，这些系统所述空气流然后用于将废热输送至数据中心外部的环境中。这样的环境可包括周围环境。
[0004]废热移除系统通常使用其使用运动部件来促进从数据中心移除废热的机械系统。例如，一些数据中心中的一些废热移除系统可利用鼓风机、风扇等来诱导引发一个或多个空气流(包括排气)来将废热输送出数据中心。这样的系统通常消耗电力且可自己产生废热，从而进一步增加必须从数据中心移除的废热的量且需要机械系统被放大以处理更大的废热负荷。此外，由于具有运动部件，所以这样的系统会受到磨损且通常需要定期维护和更换组件来维持除热能力。
[0005]即使在给定位置处，周围环境的环境条件也可以是不均匀的且可以最小警告波动。除了可随季节的变化而发生的温度和湿度的显著变化外，周围环境的环境质量可由于很多外部因素变化。环境条件的这种变化可在将废热从具有废热源的外壳中将废热移除至到周围环境的方面产生创建挑战。例如，沉淀物(包括雨、雪、冰、冰雹等)、烟、烟雾、颗粒物和工业和/或农业活动的空运空气传播的副产品可都会影响外部空气作为携带废热的空气的储存器的可用性且可进一步通过通常用于将废热驱逐至周围环境中的路径而进入数据中心且可能污染或损害损坏数据中心中的各种系统。
【附图说明】
[0006]图1是示出包括根据一个实施方案的包括被动冷却系统的数据中心的示意图。
[0007]图2是示出根据一个实施方案的被动冷却系统放置在结构的顶板处的示意图。
[0008]图3是根据一个实施方案的被动冷却系统的一部分的透视示意图。
[0009]图4A是根据一个实施方案的被动冷却系统的叶片的透视示意图。
[0010]图4B是根据一个实施方案的沿长轴的被动冷却系统的叶片的横截面示意图。
[0011 ]图4C是根据一个实施方案的沿短轴的被动冷却系统的叶片的正交示意图。
[0012]图5A是根据一个实施方案的包括叶片支架的被动冷却系统的正交示意图。
[0013]图5B是根据一个实施方案的被动冷却系统的叶片支架的透视示意图。
[0014]图6A是根据一个实施方案的包括尖峰叶片的被动冷却系统的正交示意图。
[0015]图6B是根据一个实施方案的包括倾斜叶片的被动冷却系统的正交示意图。
[0016]图7是根据一个实施方案的包括叶片沟槽的被动冷却系统的横截面示意图。
[0017]图8是根据一个实施方案的包括空气传送斜面的被动冷却系统的横截面示意图。
[0018]图9是根据一个实施方案的被动冷却系统的横截面示意图。
[0019]图10是根据一个实施方案的被动冷却系统的横截面示意图。
[0020]图11是根据一个实施方案的被动冷却系统的横截面示意图。
[0021]图12是根据一个实施方案的被动冷却系统的横截面示意图。
[0022]图13是根据一个实施方案的包括穿孔叶片的被动冷却系统的透视示意图。
[0023]图14是根据一个实施方案的具有相关联齐平阻挡器风挡的被动冷却系统的透视示意图。
[0024]图15是根据一个实施方案的具有相关联倾斜阻挡器风挡的被动冷却系统的透视示意图。
[0025]图16是根据一个实施方案的包括被动冷却系统的发热系统的示意图。
[0026]图17示出根据一个实施方案的与一个或多个被动冷却系统相关联的阻挡器风挡的管理构造。
[0027]图18是示出可在一些实施方案中使用的示例性计算机系统的框图。
[0028]这里本文描述的各种实施方案容易受到有各种修改和替换形式。具体实施方案在附图中通过实施例的方式示出且将在本文中详细描述。然而，应理解，附图和其【具体实施方式】不意在将本公开限于所公开的特定形式，而是相反，其意图是覆盖落入所附权利要求的精神和范围之内的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的标题仅用于组织目的，且不是指意味着用于限制说明书或权利要求书的范围。如贯穿本申请所使用，词“可能”在许可意义(即，意味着是指具有...的可能性)上使用，而不是在强制意义(即，是指意味着必须)上使用。类似地，词“包括”意味着包括，但不限于。
【具体实施方式】
[0029]公开了具有环境流体采集的被动冷却系统的各种实施方案。根据一个实施方案，数据中心包括计算机房，所述计算机房包括输出排气的计算系统，和被动冷却系统，该被动冷却系统经由烟囱效应将排气从计算机房运送至计算机房外部的周围环境并阻止从周围环境接收至被动冷却系统中的液体进入计算机房。被动冷却系统包括内部空间、叶片和面板沟槽。内部空间至少部分地由侧板结合、至少部分通过底部部分向计算机房开放，且至少通过顶部部分向周围环境开放。叶片设置在内部空间内且每个都包括收集液体的叶片沟槽和将从周围环境接收至被动冷却系统中的液体运送到叶片沟槽中的叶片斜面。叶片被布置为垂直布置的行，每个叶片行都包括平行的水平布置的叶片，使得每个单独叶片行中的叶片与其它叶片行中的叶片在垂直轴上水平偏移，使得叶片沿非线性路径经由烟囱效应共同将排气从计算机房的一部分运送至周围环境。面板沟槽沿侧板中的一个的内面延伸并将液体运送出内部空间，其中每个叶片都将液体从至少一个叶片沟槽运送至至少一个面板沟槽中，使得从周围环境接收至被动冷却系统中的液体被运送至内部空间的外部。
[0030]根据一个实施方案，一种装置包括侧板，其结合内部空间的至少一部分;叶片，其设置在内部空间内；和面板沟槽。一个或多个叶片包括叶片斜面和叶片沟槽，且至少部分基于叶片斜面将接收至内部空间中的至少一些流体运送至叶片沟槽中。叶片布置为多个垂直布置的水平偏移行，所述行中的至少一行包括多个叶片中的至少一个，所述多个叶片形成通过内部空间的间接路径。间接路径用以将接收至内部空间中的流体引导至叶片的叶片沟槽。面板沟槽耦接至侧板中的一个并从叶片沟槽中的至少一个接收流体，使得接收至内部空间中并引导至叶片沟槽的一些流体经由叶片沟槽被进一步引导至面板沟槽。
[0031]根据一个实施方案，一种设备包括部分外壳和设置在部分外壳内的至少一个叶片。部分外壳在下端处至少部分向内部环境开放且在上端处至少部分向周围环境开放。叶片形成从部分外壳的下端到部分外壳的上端的至少一个垂直定向的间接路径。叶片至少部分基于烟囱效应沿通过部分外壳的至少一个垂直定向的间接路径将空气从内部环境被动地按照通道传输至周围环境。叶片重新引导经由部分外壳的上端从周围环境进入部分外壳的沉淀物，使得沉淀物从部分外壳中移除。
[0032]如本文所使用，“数据中心”包括其中实施计算机操作的任何设施或设施的部分。数据中心可包括专用于特定功能(例如，电子商务交易、数据库管理)或服务多个功能的服务器和其它系统和组件。计算机操作的实施例包括信息处理、通信、模拟和操作控制。
[0033]如本文所使用，“机械冷却”是指通过涉及在至少一个流体上进行机械作业的处理对空气冷却，诸如在蒸汽压缩制冷系统中发生。
[0034]如本文所使用，“蒸发冷却”是指通过液体的蒸发对空气冷却。
[0035]如本文中所使用，“直接蒸发冷却”是指通过将液体直接蒸发为待冷却的空气流对空气冷却。
[0036]如本文所使用，“绝热系统”是指通过液体的蒸发冷却的系统。
[0037]如本文所使用，“周围环境”是指外部空气在系统、结构、数据中心等的位置处的条件。可在例如空气处理系统的进入空气罩处或附近来采集环境温度。
[0038]如本文所使用，“烟囱效应”或“烟道效应”是指通过由路径的端部之间的空气密度差引发的路径的空气流。这样的差可由一个或多个各种因素(包括路径的端部之间的温度差、周围环境压力差、湿度差等)。例如，在具有保温外壳的建筑物由较冷周围环境包围时，烟囱效应可指的是通过外壳和环境之间的路径(例如，烟囱)的引发空气流，该空气流由穿过路径到达环境(同时与环境偏移高密度冷却空气)的外壳的低密度暖空气之间的空气密度差引发。
[0039]如本文所使用，“自由冷却模式”包括操作模式，在该操作模式中，空气处理子系统至少部分从外部源拉动空气(诸如设施外部的空气)并迫使空气到达在空气处理子系统中没有主动冷却的电子设备(例如，通过空气处理子系统中的冷却器回路的流体流通过关闭流量控制阀而关闭)。
[0040]如本文所使用，“房”是指房间或结构的空间。“计算机房”是指其中操作计算机系统(诸如机架安装的服务器)的房间。
[0041]如本文所使用，“计算机系统”包括各种计算机系统或其组件中的任何。计算机系统的一个实施例是机架安装的服务器。如本文所使用，术语计算机不仅限于在本领域中作为计算机所提到的那些集成电路，而是宽泛地指处理器、服务器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、应用专用集成电路，和其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。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，诸如随机存取存储器(RAM)。或者，也可使用光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能盘(DVD)。另外，附加输入通道可包括与操作员接口(诸如鼠标和键盘)相关联的计算机外围装置。或者，也可使用其它计算机外围装置(其可包括例如扫描仪)。此外，在一些实施方案中，附加输出通道可包括操作员接口监视器和/或打印机。
[0042]如本文所使用，“风挡”包括可被移动以控制(例如，增加或减少)通过管道、导管或其它通道的流体流的任何装置或组件。风挡的实施例包括板、叶片、面板或盘，或它们的任意组合。风挡可包括多个元件。例如，风挡可包括可同时转动来关闭管道的彼此成平行关系的一系列板。如本文所使用，“调节”风挡是指放置或留下风挡的一个或多个元件来通过风挡实现所需的流动特性，诸如打开、关闭，或部分打开。例如，在具有十八个被动冷却系统的系统中，调节排气风挡可包括打开被动冷却系统中的八个中的至少一些所选择的排气风挡并保持在其它十个被动冷却系统中关闭至少一些排气风挡。
[0043]在各种实施方案中，用于结构的被动冷却系统通过将排气通过间接路径(其阻止环境元素从周围环境进入外壳)从外壳运送至周围环境来促进具有至少一个废热源的一个或多个外壳的被动冷却。被动冷却可涉及关于一个或多个废热源以自由冷却操作模式操作的一个或多个冷却系统。排气可携带由外壳中的一个或多个废热源输出的废热能，使得被动冷却系统通过运送排气而将废热能运送出外壳来对外壳提供冷却。在一些实施方案中，结构包括数据中心，且外壳包括具有作为废热源的一个或多个计算系统的计算机房。
[0044]图1是示出包括根据一个实施方案的包括被动冷却系统的数据中心的示意图。在一些实施方案中，数据中心包括一个或多个计算机房，所述计算机房包括计算系统;和一个或多个冷却系统，其从计算系统中移除废热能。例如，在图示实施方案中，数据中心100包括计算机房110、将冷却空气提供至计算机房110的高架地板冷却系统120，和被动运送来自计算机房110的排气的一个或多个被动冷却系统130。计算机房110包括一个或多个机架计算系统112，每个机架计算系统都可包括一个或多个计算系统。计算系统可包括一个或多个废热源，该废热源可在操作期间产生废热能，如果不从机架计算系统112上移除，该废热能可积聚并损坏其中的计算系统。
[0045]在一些实施方案中，冷却系统可将冷却空气提供至数据中心中的一个或多个机架计算系统，以从其中的计算系统中移除废热能。例如，在图示实施方案中，数据中心100包括高架地板冷却系统120，该高架地板冷却系统将冷却空气106从计算机房110的一部分下方的高架地板通风房124供应至机架计算系统112。在一些实施方案中，冷却空气可作为进入空气经由一个或多个进入空气口被提供至高架地板通风房。例如，在图示实施方案中，空气处理单元122将进入空气102供应至高架地板通风房124，其中所提供的进入空气102然后作为冷却空气106通过一个或多个瓦块114来提供。进入空气102可从环境空气、再循环空气或它们的一些组合中抽吸。在一些实施方案中，至少一些进入空气由冷却系统冷却，所述冷却系统可通过使空气穿过一个或多个热交换器来将热能从进入空气传递至冷却剂流体。在一些实施方案中，空气处理单元122包括一个或多个主动空气处理装置，所述主动空气处理装置引发空气流进入高架地板通风房，且包括一个或多个空气移动装置(其包括一个或多个风扇、鼓风机等)。
[0046]冷却空气106可通过一个或多个瓦块114(包括穿孔、开口等)从高架地板通风房124来提供，使得冷却空气106可穿过瓦块。例如，在图示实施方案中，机架计算系统112在计算机房110中布置为一行或多行计算系统，使得机架计算系统105之间的给定通道是经由一个或多个瓦块114使冷却空气106提供至其中的“冷通道”105。冷却空气106可从冷通道105穿过机架计算系统112中的一个或多个计算系统并经由一种或多种热传递的形式从一个或多个废热源移除废热。应理解，用于将废热能从一个或多个废热源传递至冷却空气的各种形式的热传递应被理解为涵盖本领域的普通技