专利名称：冷却控制装置和方法
技术领域：
本发明的各个实施方案是关于控制冷却设备。具体的说，各个实施方案是关于为了控制冷却设备而计算冷却设备的预计冷却输出。
背景技术：
由电子设备所产生出来的热量会对设备的性能、稳定性以及使用寿命产生不利影响。多年来，随着电子设备向更快、更小以及更高能耗方向的发展，这样的电子设备也随之产生更多的热量，从而使得对热量的管理对于稳定的短期和长期的运行变得更力口的重要。
一种热量的管理成为至关重要的典型的环境，包4舌含有电子
设备机架的数据中心，比如服务器和CPU。随着对处理能力的需
求的增加，凄t据中心在尺寸上也开始增加，以至于一个典型的凄t据中心往往会包含成百的这样的机架。此外，随着电子设备的尺寸的减小，在每一个机架上的电子设备的数量以及设备的能耗也
开始增加。 一个作为例子的工业上标准的才几架大约是6到6个半英尺高，大约24英寸宽，大约40英寸深。这样的一种机架通常被称之为"19英寸"机架，其是由电子工业联盟的EIA-310-D才示准定义的。为了解决电子设备(比如这种机架式安装的现代数据中心的电子i殳备)所产生的热量的问S逸，已经开始4吏用空气冷却装置来提供到电子i殳备的冷却空气的流动。在数据中心环境中，这种冷
却装置典型地被称之为机房空调("CRAC")单元。这些CRAC单元从数据中心中吸收热气，并将相对冷的气体输出到数据中心中。由这种CRAC单元所吸收和输出的气体的温度取决于冷却需要以及数据中心的布置。通常，这种CRAC单元吸收大约72。 F的室温空气，并^^出大约60。 F的冷却气体。
在典型才几架中的电子i殳备随着冷却的空气净皮吸入到才几架中并遍布i殳备而4寻到冷却。空气通过这个过禾呈一皮加热并—皮4非出到才几架外部。根据数据中心的目的的不同，数据中心可能会被安排成各种不同的配置。 一些配置包4舌房间导向配置，在这种配置中冷却空气通常4皮排出到数据中心室中。其他的配置包括行导向配置，在这种配置中CRAC单元和设备机架一皮安排成产生热的和冷的空气通道。还有一些其他的配置，包括才几架导向配置，在其中每个才几架老卩具有专用的CRAC单元。
发明内容
一个方面包4舌控制冷却装置的方法。在一些实施方案中j所述的方法包括接收期待的冷却性能的指示，提供多个可能的运行参数组，确定多个预计冷却lt出组，每一组预计冷却车俞出与所述的多个可能的运^f亍参tt组的分别一组相对应，以及乂人所述的多个可能的运行参数组中选取一组运行参数。所述的一组运行参数和
多个预计冷却#r出组中与期;降的冷却性能相匹配的 一 组预计冷却丰lr出相只于应。
在一些实施方案中，方法包括控制冷却装置以^吏用所选耳又的一组运行参数运行。在一些实施方案中，控制冷却装置包括调整冷却装置中制冷剂的蒸发温度。在一些实施方案中，调整蒸发温度包括调整冷却装置中制冷剂的压力。在一些实施方案中，期待的冷却性能的指示包括至少一个测量的条件的指示。
在一些实施方案中，多个可能的运^f亍参^t组中的每一组运4亍参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。在一些实施方案中，确定
多个预计冷却输出组包括计算多个预计冷却丰lr出组。在一些实施方案中，计算多个预计冷却输出组包4舌为每组预计冷却^r出批^f亍至少一个s-NTU计算，为每组预计冷却iir出^M亍至少一个压力计算，并且为每组预计冷却输出执行至少一个热含量计算。
在一些实施方案中，计算多个预计冷却净#出组进一步包括至
少部分地基于至少一个各自s-NTU计算、至少一个各自的压力计
算以及至少一个各自的热含量计算来为多个可能的运行参数组的每一个确定多个预计冷却llr出组中的分别各组预计冷却flr出。
在一些实施方案中，至少一个s-NTU计算包括^f吏用多个可能的运
行参ft组中的各自运^亍参凄t组确定冷却装置的蒸发器的至少一个效率。在一些实施方案中，至少一个压力计算包括使用多个可能的运行参凄t组中的各自运^f亍参^t组确定冷却装置的蒸发器所^吏用的制冷剂的至少 一个压力。
在一些实施方案中，至少一个热含量计算包括使用多个可能的运行参数组中的各自运行参数组确定冷却装置的蒸发器所使用的制冷剂的至少一个热含量凝 f直。在一些实施方案中，至少一个热含量计算包4舌至少部分基于至少一个压力计算和至少一个
s-NTU计算来确定至少一个热含量凄t值。在一些实施方案中，计算多个预计冷却输出组进一步包括将源自至少一个热含量计算的至少一个热含量数值的至少部分限定到边界范围内。在一些实施方案中，多个预计冷却输出组的每一组包括各自的预计f叙出冷却性能。在一些实施方案中，当预计冷却输出组包括具有与期待的冷却性能相似数值的各自预计输出冷却性能时，预计冷却输出组与期待的冷却性能相匹配。 一些实施方案进一步包括4妄收随后的至少 一 个运行条件的指示，并至少部分地基于至少 一 个运4亍条件来调整当前的运4亍参凄t组。在一些实施方案中，至少 一个运行条件包括空气温度、制冷剂温度和质量空气流动中的至少一个。在一些实施方案中，调整当前运4亍参凄t组包括至少部分基于至少一个运行条件来计算第二多个第二预计冷却输出组。
一些实施方案包括具有至少一个才几器可读纟某介的装置，所述的至少 一个机器可读媒介具有存储在其中的多个机器指令，所述
的多个机器指4^一起能够控制至少 一个计算机系统来执行前面所描述的方法。
一个方面包括一种冷却装置。在一些实施方案中，冷却装置包括被配置成使用制冷剂冷却空气的蒸发器、被配置成提供制冷剂的制冷剂供应元件、；波配置成测量至少一个特性的至少一个传感器，以及至少一个控制器，该控制器被配置成至少部分地基于至少一个测量的特性^^确定多个预计^#输出-组，其中所迷的多个预计冷却l俞出组中的每一组都与多个可能的运^f亍参凄t组的各个组相对应，该控制器还#:配置用以/人多个可能的运^f亍参凄t组中选取一组运4亍参凄t ，其中该组运4亍参凄t和与期4寺的冷却性能相匹配的预计冷却输出组相对应，该控制器还^皮配置用以控制冷却装置从而使用所选取的一个运行参数组来进行操作。
一些实施方案进一步包4舌#1配置成用以^是供空气的空气移动元件。在一些实施方案中，控制冷却装置包括调整制冷剂供应元件的参数和蒸发器的参数中的至少一个。在一些实施方案中，至少 一 个测量的特性包括制冷剂供应温度、质量空气流动以及空气返还温度中的至少一个。在一些实施方案中，控制器进一步4皮配置用以至少部分基于至少 一 个测量的参数确定期待的冷却性能。在一些实施方案中，多个可能的运4亍参#史组中的每一组运4亍参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。在一些实施方案中，控制器#皮配置用以为多个预计冷却输出的每 一 组才丸4亍至少 一 个
s-NTU计算，为多个预计冷却iir出的每一组批J亍至少一个压力计
算，以及为多个预计冷却iir出的每 一组4丸^亍至少 一 个热含量计算。
在一些实施方案中，控制器一皮配置用以至少部分地基于至少
一个各自的s-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个
各自的热含量计算来确定多个预计冷却iir出组中的各个预计冷
却输出组。在一些实施方案中，至少一个s-NTU计算包括使用多个可能的运行参数组的各组运行参数确定冷却装置的蒸发器的至少一个岁丈率。在一些实施方案中，至少一个压力计算包4舌确定使用多个可能的运行参数组的各组运行参数的制冷剂流动的至少一个制冷剂压力。
在一些实施方案中，至少一个热含量计算包括使用多个可能的运行参数组的各组运行参数来确定制冷剂流动的至少 一个热含量lt值。在一些实施方案中，控制器^皮配置用以至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个e-NTU计算来扭^于至少一个热含量计算。在一些实施方案中，控制器被配置用以将源自至少一个热含量计算的至少一个热含量lt值的至少部分限制在边界范围内。在一些实施方案中，多个预计冷却4俞出组的每一组都包括各自预计输出冷却性能。在一些实施方案中，当预计冷却输出组包括具有与期待的冷却性能相似的数值的各个预计输出冷却性能时，该预计冷却输出组与期;降的冷却性能相匹配。在一些实施方案中，控制器^t进一步配置以4lr收至少一个后续的运行条件的指示，以及至少部分地基于至少一个后续运行条件来调整当前的运行参数组。在一些实施方案中，控制器被配置用以至少部分地基于至少 一 个后续的运行参凄t来计算第二多个第二预计冷却输出组。在一些实施方案中，确定多个预计冷却输出组包4舌计算多个子贞计冷却l命出纟且。
一个方面包括冷却装置，该冷却装置包括纟皮配置用以4吏用制冷剂冷却空气的蒸发器、被配置用以提供制冷剂的制冷剂供应
源、；故配置用以测量至少一个环境特性的至少一个传感器、以及用于至少部分地基于至少一个测量的特性而确定多个预计冷却输出组的装置，其中每组预计冷却输出与多个可能的运4亍参凄t组的分别的一组相对应，该装置还用于乂人多个可能的运4亍参凄史组中选耳又一组运4亍参凄t，其中所述的一组运4亍参^:和与期;f寺的冷却性能相匹配的预计冷却l俞出组相匹配，该装置还用于控制冷却装置从而使用选取的一组运行参数来进行操作。
在一些实施方案中，多个可能的运4亍参凄丈组的每一组运4亍参^t包括各自不同的制冷剂蒸发温度。在一些实施方案中，所述的装置^皮配置用以为每组多个预计冷却llr出扭^亍至少一个s-NTU计算，为每组多个预计冷却l俞出扭j亍至少一个压力计算，以及为
每组多个预计冷却llr出^U亍至少一个热含量计算。在一些实施方
案中，所述的装置#1配置用以至少部分地基于至少一个各自的s-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来确定多个预计冷却输出组的各自预计冷却输出组。在一
些实施方案中，所述的装置#:配置用以4妄收至少一个连续的才喿作
条件的指示，并且至少部分地基于至少一个连续的纟喿作条件来调
整当前的运行参数组。在看过下面的附图、具体的描述以及权利要求书后，各个实 施方案会得到完全的理解。
附图并不是依据比例绘制的。在附图中，在各个附图中所示 出的每一个相同的或基本相同的部件都由相同的凄t字来表示。为 了清楚说明的目的，并不是每个部件都会出现在每个附图中。在
附图中
附图1是一些实施方案中冷却单元的透视附图2才艮据一些实施方案示出蒸发器的一部分；
附图3根据一些实施方案示出冷却装置的部件的图样；
附图4示出可能在一些实施方案中辆^M亍用以确定运行参凝: 以及控制冷却装置的可仿效的过程；
附图5示出可能为多个运行参数组的每一组运行参数而执行 的用以为那组运4亍参凄t确定预计冷却输出的可仿效的过程；
附图6 4艮据一些实施方案示出在蒸发器操作期热交换实例的 曲线图。
具体实施例方式
各个实施方案在它们的应用中并没有将其限定到才艮据下面 的描述或附图中所示出的那样部件的具体的构造和安排中。各个 实施方案能够以各种不同的方式^皮施^f亍或^皮实现。另外，在此所 使用的措辞或术语是为了描述的目的，而不应当将其作为一种限制。所使用的"包括"、"包含"、"具有"、"含有"以及其各种变 形是指包含在它们后面所列举出来的各项目，还包括其他附加的 项目。
在一个方面中，能够看出来通过4吏用热力学和热交才灸的相无念 可以为冷却装置确定一组期;f寺的运4亍参凄t。在一些实施方案中， 通过这样确定期4寺的运4亍参凄t组，可以迅速地调整冷却装置来解 决在冷却要求和/或其它的^喿作需要中的变化。在一些实施方案 中，为了确定一组期待的运^f亍参^t,在多个可能的运4亍参数组中 的希望的冷却输出可以被计算出来。可以选耳又一组运行参数，这 组运行参数^皮确定用以产生与期待的冷却输出相匹配的希望的 冷却l叙出。随后冷却装置可以得到控制/人而用这组选耳又的运4亍参 数来运行。
在一些实施方案中，通过以所选取的运行参数组来运行，冷 却装置可以^L用来冷却一个或多个目标。这些目标可能包括电子 设备，比如在 一 个或多个标准电子i殳备机架中的计算机设备。
在一些实施方案中，冷却装置可以包括CRAC单元。CRAC 单元的实施例在下面的美国专利申"i青中净皮记载申请于2006年1 月19日，申请号为11/335,874名称为"COOLING SYSTEM AND METHOD"的申请，申请于2006年1月19日申请号为11/335,856 名称为"COOLING SYSTEM AND METHOD"的申请，申i會于 2006年1月19日申请号为11/335,901名称为"COOLING SYSTEM AND METHOD"的申"i青，申i青于2006年8月15日申 请号为11/504,382名称为"METHOD AND APPARATUS FOR COOLING"的申i青，以及申"i青于2006年8月15日申"i青号为 11/504,370 名称为 "METHOD AND APPARATUS FOR COOLING"的申请，这些申请属于本申请的受让人并在此被并 入本申请作为参考。CRAC单元101的一个实施方案在附图1中-故示出。如图所示，CRAC单元101可以包括-才几架103,该才几架 -陂配置用来以下面所描述的方式容纳CRAC单元101的各个部 件。
在一些实施中，CRAC单元101可能包括能够从West Kingston 的 American Power Conversion, Corp 才寻至ll 的 InfraStruXure冷却单元，RI和/或任^可其^也的加热或^青密的冷却 设备。
在一个实施方案中，CRAC单元101可能包括"故配置用以冷 却空气流动的蒸发器105。附图2更详细地示出蒸发器105的一 部分。在附图2中所示出的这个部分指的是蒸发器线圈或板层 201。蒸发器105可能包括以任何方式排列的(例如，在彼此的 顶上堆积)4壬<可凄史量这样的*反层201。如图所示，^反层201可能 包括顶面板203和底面纟反205。制冷剂可以在一黄贯每块斧反的孩i通 道207内流经顶面+反流和底面^反。在一个实施方式中，^反203和 205可以用任何金属制得，比如铝，孩t通道207可以包括以任何 期待的才莫式从金属的一端穿到另一端的开口 。微通道207可以是 以任何配置的方式而配置的，例如，在一个实施方式中，微通道 207可以^皮安4非成将制冷剂水平地乂人附图2中所示的蒸发器的左 边引导到右边。输入和排出元件(未示出)可以净皮布置在各自的 侧面上以将制冷剂提供给微通道207以及将制冷剂返回到CRAC 单元101的原处。在此讨"i仑中，制冷剂、R134a或四氟乙烷祐:使 用，但是可以理解的是，任何制冷剂都可以应用在其他的实施方 案中。R134a可以被使用，因为它提供了较低的毒性、零臭氧损 耗因子、相比于普通的HFC的较低的全球变暖潜能值、较低的 操作压力，较低的传导率以及适当高的汽化器潜伏热。
板层201也可以包括多个散热片209,空气可以围绕其流动。 空气可以#1吸入穿过散热片209之间的空隙。散热片209可以通过增加热交换表面区域来增加空气与制冷剂之间的热传递。随着
空气被吸入越过或穿过蒸发器散热片209，空气可以被制冷剂所 冷却(例如，通过热传递穿过散热片209和平板203， 205进入 到微通道207中的制冷剂中)。相反，制冷剂由于空气而变温， 从而使得制冷剂在微通道207中被蒸发。可以意识到的是，板层 201只是作为实例而给出的，任何排列或类型的板层或蒸发器都 可以在各个不同的实施方案中得到应用。
在一些实施方案中，空气可以通过一个或多个风扇祐7及入穿 过蒸发器105，其中每个风扇在附图1中由107标注。风扇107 可以被这样安排以用来将温暖的空气从箭头A标注的方向牵引 到CRAC单元101中，移动空气越过蒸发器105, /人而佳:得空气 得到冷却，然后沿着箭头B指示的方向将冷却的空气/人CRAC 单元101中4非出。如在附图1中所示，多个风扇107(如3个) 可以#:用来吸入空气穿过CRAC单元101。
风扇107可以^L配置成调整或者"i兌改变它们的速度以增加或 减少被吸入穿过CRAC单元101越过蒸发器105的空气的体积。 随着风扇速度的增加，更大的空气质量流可以被吸入穿过CRAC 单元101。相反，随着风扇速度的降^f氐，更小的空气质量流^皮吸 入穿过CRAC单元101。风扇的速度是可以通过耦合到CRAC单 元101上的控制器来控制的。
在一个实施方案中，CRAC单元101可以进一步包括冷凝器 109,该冷凝器^皮配置用以随着冷空气^^皮吸入越过冷凝器而冷却 制冷剂。冷;疑器109可以进一步包4舌多个冷凝器线圈用来为冷凝 器109提供较大的操作表面区域。制冷剂可以以气态的形式在冷 凝器109的内部流动(例如，在冷凝器线圏内)。随着空气^皮吸 入越过冷凝器109 (例如，越过或穿过冷凝器线圈)，制冷剂可以 被空气冷却从而使得制冷剂得到冷凝。被吸入越过冷凝器的空气被制冷剂温暖并从CRAC单元101中被排出。在一个实施方案中， 空气可以,皮吸入CRAC单元101沿着箭头C的方向经过高压间， 这样可以移动空气越过冷凝器109并沿着箭头D所限定的空气路 径从单元中排出。可以提供风扇来完成如前所述的空气越过冷凝 器109的流动。在一些其他的实施方案中，；令凝器109可以与 CRAC单元分开^皮布置，例如，在^L冷却的空间的外面。
在一个实施方案中，压缩才几111可以促进制冷剂穿过并在蒸 发器105和冷凝器109之间流动。压缩机111可以抽吸制冷剂穿 过将压缩才几111耦合到蒸发器105和冷凝器109上的管子，这样 一来制冷剂在蒸发器105中随着它冷却空气而,皮暖化，在冷凝器 109中随着暖4匕空气而#皮冷却。
在一些实施方案中，如果更多的制冷剂被抽吸到蒸发器105 中，蒸发器105就会从越过其上而流动的空气中移除更多的热的 数量。如果更少的制冷剂被抽吸到蒸发器105中，那么蒸发器105 就会/人越过其上而流动的空气中移除4交少的热的#t量。
在一些实施方式中，压缩才几(例如，lll)可以在最小和最大 制冷剂流动速度之间是完全可变的。对流动速度的控制可以以任 4可方式来进4亍。在一个实施方案中，压缩才几(例如，111)可以 以更快的或更'隄的速度运4亍以分别增加或减小流动速度。在其他 的实施方案中， 一个或多个阀门可以#:布置在^1夸压缩才几连^妄到冷 却装置的其他部件上的管子上。这些阀门可以打开一定程度来提 供预计的制冷剂流动速度和/或压力。举例来i兌， 一个阀门可以包 括控制制冷剂的输入速度的制冷剂供应阀门， 一个阀门可以包括 控制蒸发器内蒸发制冷剂压力的蒸发器压力调整阀门。应该理解 的是，各个实施方案都没有被限制在任何具体的压缩器配置中。在一个实施方案中，CRAC单元101可以包4舌或^皮耦合到一 个或多个传感器113上用以测量穿过CRAC单元101的空气流动 和/或流经CRAC单元的制冷剂的一个或多个物理特性。传感器 113可以包4舌相对湿度传感器、温度传感器(例如，湿J求温度计 和/或干^求湿度计温度传感器)、压力传感器、绝对湿度传感器、 和/或其4也期4寺的传感器。传感器113可以纟皮布置在穿过CRAC 单元101的气流中(如在附图1中所示的那才羊)，通常在数据中 心室中，在蒸发器内，在冷凝器内，制冷剂供应管，和/或电子设 备机架中。传感器113的作用在接下来进行的对实施方案的描述 中将变得更加的明显。
^口前面所述，CRAC单元，比力口在附图1中所示的CRAC单 元101,典型地是^皮布置在凝:据中心室中。CRAC单元可以;陂布 置在靠近凄t据中心室的边血彖处，并向整个室^是供一^t殳的冷却，其 中在一些配置中在所述的室中填满了成排的设备机架。CRAC单 元可以基于才几架配置而^皮安排，在该配置中CRAC单元被耦合到 设备机架上用以向具体的设备机架提供专门的冷却。CRAC单元 可以^皮安4非成基于成4非的配置，在该配置中i殳备4几架形成热通道 和冷通道。散置在"i殳备才几架中的CRAC单元吸入由i殳备机架从热 通道排出的热气并将冷气举lr出到冷通道以冷却i殳备才几架。在这种 配置中，i殳备才几架和CRAC单元可以以任何比例来安排(例如， 两个设备单元用于每一个CRAC单元，等等)。CRAC单元可以 -故布置在才几架中，或者也可以;故布置在其>(也的4立置，例如，沿着 地板或天花板。
可以理解的是，上面所描述的CRAC单元101和CRAC单元 排列仅仅是作为实施例给出的。各个实施方案并没有限定到任何 特定排列的多个CRAC单元或任何特定的单个CRAC单元中。此外，各个实施方案也没有只限于CRAC单元，而是可能还包括 任一被配置成冷却任何目标的冷却装置。
附图3示出应用在一些实施方案中的冷却装置300 (可能是 CRAC单元101或者一些其他的冷却装置)的一些部件的图示。 如在附图3中所示，冷却装置300可以包括「控制器301， 一个或 多个可4空装置303、 305、 307， 一个或多个4专感器309、 311、 313、 315,以及一个或多个llr入装置317和319。所述的的这些可4空装 置303, 305, 307，传感器309、 311、 313、 315,输入装置317、 319和控制器301可以通过通信网络4皮耦合在一起。通信网络可 以包括内部冷却装置总线、局域网和/或广域网。所述的网络包括 有线部分(例如，包括在两点之间机械连接的部分)和/或无线部 分(例如，在两点之间不是机械连接的部分)，比如Wi-Fi网络)。 应该可以理解的是，各个实施方案并不是^皮限制到附图3中所示 的那些部件中，冷却装置的其他各种排列都可以被应用在各种不
同的实施方案中。
在一些实施方案中，控制器301专用于单个冷却装置(例如， CRAC单元101)。在另一个实施方案中，控制器301可以控制多 个冷却装置，在一些实施方式中，控制器301可以是主数据中心 控制系统的一部分，而不是冷却装置的一部分。在一个实施方案 中，控制器301可以包括飞利浦XAG49微处理器，该微处理器 育fe句多乂人Phillips Electronics Corporation North America, New York, NY商业上获得。控制器301可以包括非易失性存储器、静态存 储器、或者一些其它的能够存储诸如可执行程序(例如，机器指 令)和其它由控制器301可用的数据的信息的机器可读媒介。控 制器301可以被耦合到外部存储装置上，比如也能够存储可执行 程序和控制器301可用的其它数据的硬盘装置(未示出)。在一些实施方案中，可控装置303、 305、 307可以包括风扇 303和蒸发器/压缩器控制元件，比如阀门305和307。在一个实 施方式中，阀门305可以包括控制供应制冷剂流动的速度的供应 阀门。在一个实施方式中，阀门307可以包括控制蒸发器中制冷 剂的压力的膨胀阀门(例如，通过允许气态制冷剂从蒸发器中排 出)。控制器301可以与可控装置303、 305、 307连通来调整可 4空装置303、 305、 307的参凄丈，比^口风才习速度、弗'J冷剂:;克动速率、 膨胀阀门的位置等等。
在一个实施方案中，控制器301扭^亍一个或多个进程来确定 如祠1空制可4空装置303、 305和307。所述的进禾呈可以包括^丸4亍一 个或多个写在固件或控制器301的其他存储器中的机器指令来确 定何时传递控制信号，以及哪个控制信号应该被传递到哪个可控 装置中。控制信号可以被传递以调整 一 个或多个运行参数(例如， 风扇速度、压缩才几速度、阀门位置等等)，这才羊冷却装置就会才艮 据一组期待的运行参数来运行。
为了便于对运行参数进行合适的控制，在一个实施方案中， 控制器301可以-皮耦合到一个或多个传感器309、311、313和315 上。传感器309、 311、 313和315可以测量物理特性或与确定哪 个控制信号发送给可控装置(例如，305和307)相关的其它信 息，并将测量的特性的表示通过通信网络传递给控制器301。传 感器309、 311、 313和315可以包括温度传感器309,相对湿度 传感器311，压力传感器313和可以测量与冷却装置的控制相关 的任何物理特性的4壬〗可其它的传感器315。温度传感器309可以 包括干球空气温度、湿球空气温度传感器，和/或制冷剂温度传感 器。传感器309、 311、 313和315可以净皮布置在CRAC单元(例 如101 )或者其它冷却装置的内部，通常在凄t据室内，在冷却的 i殳备才几架内，或者<壬4可其它期4寺的位置。说明书第15/33页
在一些实施方案中，flT入装置317、 319可以包4舌，例如， 一个或多个控制面^反。llT入装置317、 319可以将期4寺的运4亍条 件，比如风扇速度，空气温度，和/或其他任何期待的运行条件指 示纟合控制器310。在一个实施方式中，^T入装置317可以包括风 扇控制器，用户(例如，数据室的管理者)可以通过它输入期待 的风扇设置。风扇的速度可以得到控制从而与输入设置相匹配， 从而确定空气的质量流动速度。质量流动速度可以才艮据输入风扇 速度通过参照查找表或者其它存储的数值被确定出来。在一个 实施方式中，llT入装置319可以包括温度控制器，用户(例如， 数据室的管理者)通过它可以输入期待的输出空气温度。这种期 待的输出空气温度可以被用来确定冷却装置的运行参数，如在下 面所描述的那才羊。
在一个方面，可以理解的是冷却装置300的运行参数可以由 控制器301根据一个或多个测量的输入特性被计算出来，这样冷 却装置300就会生成期待的冷却输出。在一些实施方案中，运行 参凄t可以至少部分地基于热力学和热传递原理#皮计算出来。
在一些实施方案中裙j丸行的用以确定所述的运4亍参数以及 控制冷却装置的实施例进程400在附图4中^皮示出。进程400开 始于方Jt夹401。
如在方框403中所示，进程400包括接收期待的冷却性能的 指示。举例来说，所述的指示可以从执行进程400的控制器(例 如控制器301 )、执行一个或多个其他进程的另一个控制器所执行 的一个单独进程中获得，也可以从数据室的管理者、连接到控制 器上的另 一个l俞入来源、 一个或多个传感器和/或4壬4可其他来源中 获得。所述的期^f寺的冷却性能可以包括预计/人冷却装置中输出用 以冷却目标的冷却水平。举例来说，期待的冷却性能可以是从越过冷却装置的蒸发器的空气中传递的热的数量，^吏得一件被冷却 的电子设备维持在一个安全的运行温度范围内。
可以理解的是， 一个期4寺的冷却性能的指示可以包括]壬<可信 息，其中期待的冷却性能可以从这些信息中被确定出来。举例来 i兌，所述的指示可以包括一个或多个测量的特性的指示(例如， 由一个或多个传感器所测量的特性)。在一个实施方案中，期待
的冷却性能可以一皮确定为
(1 ) CFM承(温度返还-温度供应"p空气*空气比热
其中CFM是指经过冷却装置的空气的质量流动(例如，每 次流经蒸发器的空气的体积)，温度返还(与下面的T^(6。7)相 同)是指进入到冷却装置中的空气的温度，温度供应(与下面的 T空气(6(n)相同)是指由冷却装置供应的空气的温度，p空气是指在 标准条件下空气的密度，空气比热是指在标准条件下空气的比 热。在这样的一个实施方案中，空气密度和空气比热可以是已知 的标准数值(例如，空气密度是大约0.071061b/ft3,空气比热是 大约0.2444Btu/lb-°F )。温度返还是测量的数值(例如，由一个 或多个传感器测得)，温度供应可以是如上所述从输入装置中接 收到的、预计的或者以任何其他的方式确定的，CFM可是基于 输入风扇速度的 一 个已知的翁: <直，或者是以 <壬意其 <也的方式同才羊 确定的。在一些实施方式中，温度供应可以包括由凝:据中心的管 理者所确定的一个目标数值，这个目标数值是用于将数据中心的 空气温度维持在 一 个为了运行在数据中心中的电子设备的最优 化的一个水平中(例如，大约70°F )。
如在方框405中所示，进程400包括接收至少一个测得的条 件的至少一个指示。在一些实施方案中，所述的至少一个指示可 以从一个或多个传感器和/或一个或多个其他控制器中^t妄收获得。在一些实施方式中，所述的至少一个指示可以包4舌众多指示，所 述的至少一个测得的条件可以包括众多测得的条件。这些众多的 指示中的每 一 个指示可以示出众多不同的测得的条件的分别一 个。在这样的一种实施方式中，每一个测得的条件可以由各自的 传感器来测得，所述的传感器被配置成发送各个测得的条件的指 示。在一些实施方式中，4妄收至少一个测得的条件的至少一个指 示可以作为 一部分^皮包括在4妄收期待的冷却性能的指示的动作 中。举例来"i兌，如前面所讨i仑的那样，测得的条件可以:陂用来确 定期待的冷却性能(例如，在上述等式中的温度返还)。
在一些实施方案中，所述的至少一个测得的条件包括不指示 期待的冷却性能和/或指示其他事情/用于其他目的的附加的测得 的条件。举例来i兌，在一些实施方式中，至少一个测得的条件包 括进入到蒸发器中的制冷剂的温度、制冷剂的质量流动速度、冷 却装置的蒸发温度、空气温度、进入到冷却装置中的空气的露点、 进入到冷却装置的空气的湿度、和/或空气和/或制冷剂的 一个或 多个压力测量值。
如在方框407中所示，进程400包括以多个可能的运行参tt 组计算一《且或多《且(例30, —个或多个)冷却lt出。可能的运4亍 参数可以包括一个或多个运行参数(例如，风扇速度、压缩机速 度、蒸发温度、制冷剂压力等等)，冷却装置根据这些运行参数 设置来运行。冷却输出可以包括，例如，当冷却装置以多个可能 的运行参数组中的各自的运行参数组运行时预计输出冷却性能。
在一些实施方式中，多个运行参数组的每一个可以包括一个 或多个可变的条件。举例来说，在一个实施方式中，多个运行参 数组的每一组运行参数可以包括不同的蒸发温度变量。蒸发温度 表示制冷剂在蒸发器中蒸发的温度。蒸发温度可以部分取决于制 冷剂的类型和制冷剂在蒸发器中的压力，其中制冷剂的压力是可控的，比如，如前面所述的那样通过调整蒸发器压力调整阀门来
控制压力。在一些实施方式中，这种变量的不同的凝:〗直可能3争越 预计的/可能的数值范围。举例来说，在一个实施方式中， 一组运 行参数可以包括多个运行参数，其包括在可能的或期待可能的数 值范围内的不同的蒸发温度，例如，56。F到62。F。在一些实施方 式中，多个可能的运行参凄t组可以包括代表在4交4氐的和4交高的可 能的蒸发温度之间的多个阶段的蒸发温度(例如，每一度、 一度 的每十分之一等等)。应该明白的是，在一些实施方式中，众多
变量在每一组运4亍参凄t中是不同的，而且现有的实施方案是作为 非限制的实施例而给出的。
附图5示出进程500，为多个运行参数组的每組运行参数来 执行这个进程来为那一组运行参数确定预计的冷却输出。举例来 说，进程500可以用执4亍进程400的一个或多个动作的相同的或 不同的控制器(或多个)来执行。进程500可以为多个运行参数 组的每组运^f亍参^t而扭^亍一次。进程500开始于方冲医501。
附图6示出在蒸发器运4亍期间热传递的实施例曲线图600, 其有助于理解进程500的一些实施方案。曲线图600的左轴表示 温度，底轴表示蒸发器内的位置(即，经过蒸发器行进的距离)。 曲线图600示出流经举例说明的蒸发器的空气流动和制冷剂流动 的举例-说明的4犬态。
制冷剂在具有初始供应温度的参考点601处进入蒸发器，其 中的供应温度可以通过一个或多个传感器来测得。在参考点601 和参考点603之间，制冷剂处于过冷状态，在这个状态中，所有 的或者基本上所有的制冷剂是液体。在参考点603，制冷剂达到 了开始蒸发的温度。在参考点603和605之间，制冷剂在实质上 恒定的温度下(例如，蒸发温度)蒸发。在参考点605处，所有 的或者基本上所有的制冷剂都一皮蒸发，而且制冷剂又一次开始增力口温度。在参考点605和607之间，制冷剂处于过热状态，在这 个状态下，所有的或者基本上所有的制冷剂是气体，而且气态的 制冷剂的温度继续增加。在参考点607，制冷剂从蒸发器中排出 用于冷却(例如，在冷凝器中)。
在参考点607，空气进入到蒸发器中用于冷却，而且当它被 蒸发器供应时，它被直到参考点601的制冷剂所冷却。空气为了 冷却而进入时的温度在一些实施方式中^皮一个或多个传感器所 测量。
空气流动、制冷剂、热传递效力的一个或多个各种不同的特 性和其他的特性在曲线图600的各自参考点之间是可变的。在下 面的等式中，具有表示一个或多个参考点的下标数字的变量示出 该变量是指与下标lt字相对应的参考点处的变量。具有表示一个 或多个参考点的下标范围的变量是指在指定的参考点之间实质 上恒定不变的变量。
回到附图5中的进禾呈500, :fe口在方才匡503中声斤示，进禾呈500 包括执行至少部分地基于一组运行参数和已知特性的至少一个 s-NTU计算。所述的s-NTU计算是一种^^知的热传递,文力的热 力学计算。在一些实施方式中，s-NTU计算可以提供表示冷却装 置内热传递特性的标量变量￡ (效力)和NTU (传递单位数)。
s-NTU计算包括根据已知的流体力学原理为冷却装置的蒸发 器中的空气和制冷剂的每一个确定雷诺数。雷诺数表示在每一个 空气;危和制,令剂:流中'贯'l"生力(inertial forces )和粘》,力(viscous forces)的比例。雷诺数可以根据下面的等式来计算出来
(2 ) He空气-p空气承60氺(SGFM/A板层)承d散热片/12承ja空气以及
(3) 1le制冷刑二4承[(m制冷剂承60) /39承li;j/[3.14承(d管子/12)*(1制冷剂]
其中Re空气表示流经蒸发器的空气的雷诺凄t, Re制冷剂表示流 经蒸发器的制冷剂的雷诺数。p^表示空气密度，其在一些实施 方式中是近合乂于0.071061b/ft3的常量，在一些其4也的实施方式中 是一个可测量的^H直。SCFM是指空气流动速度，其可以/人一个 或多个传感器和可以由控制器所^接收的标识(例如，在方框405 ) 中确定出来。在一些实施方式中，SCFM可以^皮调整以反映与才艮 据已知的方法而i殳定的标准条4牛相关的空气;克。在 一 些实施方式 中，空气的雷诺数从大约280到大约600，制冷剂的雷诺数的范 围乂人大约260到大约1300。可以理解的是，这些范围只是用于举 例说明而并不是将其限定在这个范围内。
A m指整个蒸发器板层的面积，这个是冷却装置的 一个已知 的特性。在一个可仿效的实施方式中，其大约是716.48平方英寸。 d散热s表示蒸发器的每一个散热片的水力直径(hydraulic diameter),其是冷却装'置的一个已知的特性，例如，0.126英寸。 ju空气表示越过蒸发器流动的空气的动力粘度，其在冷却装置的运 行参数中是 一 个近似常量的数值(例如，等于大约 0.045311b/(hr-ft))。 m制冷剂表示供应的制冷剂的质量流动速度，其 可以从期待的冷却性能和与每质量所#是供的制冷剂所提供的冷 却性能有关的已知凌t值(例如，制冷剂R134a的90Btu/lb )中确 定出来，所述的确定可以通过用每质量凄K直的已知冷却性能除以 每时间数值的期待冷却性能d h表示制冷剂流经的每条微通道 的水力直径，其是冷却装置的一个已知的特性，例如，0.05109 英寸。以及， P 制冷剂 表示当制冷剂处在液体形式时流经蒸发器的 动力粘度，其近似于一个常量值(例如，0.53251bs/ft-hr)。常量12和60是英寸和分钟的单位换算。常量39是涉及板层数量的蒸发器的几何属性。常量11也是涉及在每个板层中开口 (例如，樣t通道)^t量的蒸发器的几何参凄t。
通过计算出来的雷"i若凄t,每个空气和制冷剂的纳塞凄t可以 一皮计算出来。纳塞数可以将只考虑传导性的热力学等式的理论数值调整为考虑了对流和传导两者的凄t值。才艮据下面的用于实施例的冷却装置的等式，纳塞tt适于各自的雷i若lt成比例的
(4) Nusselt空气(603.605) =0.027*Re空气0 9633
(5 ) Nusselt制冷剂(603.605) =0.24 2 6*He制冷剂^6681
其中Nusselt空气(603.605)是^旨空气的纳塞凄史，Nusselt制冷剂(603.605)是指制冷剂的纳塞数。指数和常量根据冷却装置的不同而不同。通过对具体的蒸发器的试-验，可以通过改变运4于参凄t和测量在整个蒸发循环过程中空气和制冷剂的温度来确定这些变量。 一条曲线图适于已记录的凄t据乂人而用已知的方式来确定纳塞等式。在一些实施方式中，空气的纳塞凄t范围可以/人大约5.5到大约B，而制冷剂的纳塞凄t的范围可以乂人大约8到大约35。可以理解的是，这些只是作为实施例的范围，而不是以任《可方式将范围就限定于此。
通过使用确定的纳塞数，薄膜系数可以被计算出来用于蒸发器。所述的薄膜系数可以分别作为空气或制冷剂与蒸发器之间热传递阻力的标识。下面的等式可以用来确定各自的薄力莫系凄史
(6 ) HTC 空气(603.605) = NllSSelt空气(603.605) *k空气/ ( d薄膜/12 )
(7 )HTC 制冷刑(603.605)= NllSSelt制冷剂(603.605 )承k制冷刑 /(d制冷剂/12)其中HTC s气是指空气关于蒸发器的薄膜系数，HTC指制冷剂关于蒸发器的薄膜系数。K^是指空气的导热性，其是在冷却装置中典型的温度变化下近似于常量的一个已知的^t值(例如，0.144Btu/Hr-Ft-°F )。 k制冷剂是指制冷剂的导热性，其也是取决于制冷剂的状态条件的一个数值，而且对于R134a来说，其范围,人大约0.0721 Btu/Hr-Ft-。F到大约0.004 Btu/Hr-Ft-。F 。在一些实施方式中，空气的薄膜系凄t的范围,人大约8到大约19，制冷剂的薄膜系凄史的范围乂人大约100到大约400。可以理解的是，这些范围的tt值只是作为 一个例子，而不是要将实际的范围限定于此。
通过使用确定的薄膜系数的数值，NTU的数值(即，传递单元的ft量)可以净皮确定出来，所述的NTU是对于蒸发器关于改变通过蒸发器的空气和制冷剂的温度的性能的 一种度量。下面的中两个等式可以先后在多种已知的凄t学方法中的任意一种中祐:解决以确定用于未杀口变量NTU和UA(即，寸生能的测量)的NTU的数值
(8) =-_~_1_ <formula>formula see original document page 30</formula>
空气""空气
其中A散M总共是指空气在上面流动的蒸发器散热片的总共面积，其在一个实施方式中大约是264.15ft2。 A 制冷剂总共 是指制冷剂在其中流动的总共面积。Cp s^是指在空气供应的露点温度下空气的等压比热。所述的露点温度可以根据已知的方法从干球和湿J求温度(例如，用 一 个或多个前面所描述的传感器中测量而;/寻)中确定出来。在一个实施方式中，干J求和湿J求温度可以作为祐j殳计用于,人这些邀？f直中确定露点温度的一个程序中的变量。在一些
实施方式中所^使用的一个这才羊的禾呈序包4舌F-Chart Software, Inc.of Madison WI的工考呈等式求解软4牛(Engineering Equation Solversoftware )。在露点温度下的等压比热可以参考表示已知数值的在确定的露点温度下的等压比热的查找表中^皮确定出来。m空气是指空气的质量流量，其可以是一个测-彈的凄K直或者可以,人前面描述的已知的风扇速度中确定出来。在一些实施方式中，UA的范围从大约1， 600到大约3， 800,以及NTU(603.605)的范围从大约1.06到大约1.15。可以理解的是，这些凄t值范围只是作为例子，而并没有以 <壬{可方式将其就限定于此。
使用NTU的数值，可以根据下面的等式解决s的数值或者效率
(10) s=1_e-NTu(603.605)
在一些实施方式中，s的范围/人大约0.65到大约0.70。可以
理解的是，这些范围数值只是作为例子而并不将其限定于此。
在一些实施方式中，与几4可学相关的变量和其4也的变量可以在每一次s-NTU计算之前通过除了存储在前面所描述的查找表中之外的4壬<可方式#皮预先计算、测量或确定。在一些实施方式中，-渚如粘性和密度的变量随着温度和/或压力的改变而变^^。在一些实施方案中，对于一些计算来说，期待的平均的、标准的数值，和/或露点温度和/或压力可以被使用用于这些变量，它们可以提前被计算出来并一皮存储在查找表中。
能够理解的是，各个实施方案并没有^皮限定到^f壬何特定的才丸4亍s -NTU计算的方法中，前面所描述的各个实施方案在此只是作为实施例而乡合出的。如在方框505中所示，进程500的一些实施方案包括至少部分基于输入运行参组和已知的或预先确定的参数来执行至少一个压力计算。在一些实施方式中，压力的计算可以基于雷诺数
和/或具体制冷剂的特性。例如，对于R134a来i兌，压力在举例定
(11 ) PDhx=0.000004*Re 制冷剂 、0.0016*Re 制冷剂一 0.1472
与前面所描述的纳塞等式相似，这个压力等式在不同类型的蒸发器中是不同的。例如，在试用期前通过测量穿过蒸发器的压力变化来为每一种蒸发器建立一个等式。在一些实施方式中，PDhx的范围从大约50psig到大约65psig。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子而*会出的，而本发明并 <又限于此。
在曲线图600的参考点601和603之间的压力比例可以由下面的等式来给出
(12) t匕侈寸(Ratio)过冷=0.0049* ( T蒸发一T制冷剂(601)) -0.0018
其中T 冷剂(6()1)是指由一个或多个传感器所测得的制冷剂的供应温度，T蒸发是指蒸发温度(即，运行参数组中的一个，其在多个运行参数组中的每一组中是不同的)。这个压力等式也是在不同类型的蒸发器中是不同的。例如，在每次使用之前，通过测量穿过蒸发器的压力的变化来为每一种蒸发器类型确立一个等式。在一些实施方式中，比例(Ratio)过冷的范围乂人大约0%到大约3%。可以理解的是，这些凝:值范围只是作为例子而》合出的，而本发明并不仅限于此。
在参考点605和607上的压力比例可以由下式来获得(13) t匕，J (Ratio)过热=0.0026* (丁 制冷剂(607)-丄蒸发 )+0.0029
其中T 制冷剂(607)
表示制冷剂在用于冷却空气流动之后^人蒸发
器中返回时的温度。T制冷剂(術)在一些实施方式中可以是一个预计的凄t值，或者用任<可其他期待的方式纟皮确定出来。例如，在一个实施方式中，T制冷剂(607)被估计成在制冷剂的蒸发温度(即，T
蒸发)以上2或3度的华氏温标，其中制冷剂的蒸发温度是一个已知的数值，如前面所述。上面的压力等式在不同类型的蒸发器中是不同的。例如，在4吏用之前，可以通过测量穿过蒸发器的压力变化来为每一种蒸发器类型确立一个等式。在一些实施方式中，比例(Ratio)过热的范围乂人大约1.3%到大约7.5%。可以理解的是，这个凄t值范围4又4又是作为例子而给出的，而本发明并不局限于此。
据此，在曲线图600中的每个参考点上的压力变化都可以通过下面的等式来计算出来
(11 ) P 争'J冷剂(601 ) 一f制冷齐寸(603) (Ratio)过冷氺PDhx
(12) P
制冷剂(603)一 2P
(13) P制冷剂(605)=卩蒸发-[l-t匕侈'J ( Ratio )过冷画t匕侈'J ( Ratio )过热画((P
制冷剂(603)一P蒸发)/PDhx)]承PDhx
(14) P
制冷剂(607):P制冷齐11 (601) "PDhx
其中p蒸发是指在蒸发温度下(例如，运行参数组中的一个)
所4吏用的制冷剂(例:^， R134a)的额定蒸发温度，其可以乂人已知数值的查找表中被确定出来。如在方沖匡507中所示，进程500的一些实施方案包括至少部 分地基于至少一个压力计算和至少一个s-NTU计算来确定至少 热含量#:<直。
热含量数值对于具体的制冷剂在已知的温度、压力和制冷剂 的条件特性(即，品质)下是已知的。据此，查找表可以被用来 确定制冷剂在曲线图600的各个参考点处的热含量。举例来说， 在具体的压力、温度和品质结合下的R134a制冷剂的数值是已知 的，且可以通过对照具有这些数值的适当的查找表来获得。其它 确定热含量的方法在其它的实施方案中^d吏用。
在一些实施方式中，四个热含量ft值:被初始确定用于制冷 剂h
制冷剂(601), h制冷剂(603)， h制冷剂(605), h制冷剂(最大)。#申h制冷剂(601)A才旨
当制冷剂(例如，R134a)处在丁制冷剂(601)的温度时的P制冷剂(6。n 压力下且大约100%液态时在参考点601处的热含量。h制冷剂(603) 对应于当压力是P 制冷剂(603)， 制冷剂处在它的蒸发温度且制冷剂 是100%液态时，制冷剂在参考点603处的热含量。h制冷剂(6。5)是指 当制冷剂处在蒸发温度下，P 制冷剂(605 )
的压力并且100%的液态时， 在参考点605处计算出来的热含量。h制冷剂(最大)是当制冷剂在参考 点607处从蒸发器排出时最大的热含量。为了确定H制冷剂(最大)， 输入空气温度是可以被使用的，因为它是已知的而且是很容易被 测得的特性，在这个温度下制冷剂不再冷却空气。h^^(ft^)这时 可以是制冷剂处在输入空气温度下以及压力P制冷剂(6o7)下的热含 量，这时大约100%的制冷剂是气态。在一些实施方式中，除了 输入空气温度，低于输入温度的緩冲量的温度可以被使用(例如， 低于输入空气温度的1.5度华氏温标)。
在一些实施方式中，空气的热含量数值范围从大约15Btu/Lb 到大约26Btu/lb，制冷剂的热含量数值范围从大约26Btu/lb到大约120Btu/lb 。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子给出的， 而本发明并不局限于此。
通过4吏用确定了的热含量，以及其他确定的ft值，空气在曲 线图600上的参考点603和605处的温度可以通过解决含有变量 T空气(603)和T空气(605)的下面这^"等式来确定出来<formula>formula see original document page 35</formula>
在一些实施方式中，T空气(6。3)的凄K直范围乂人大约70到大约 95°F, T空气(605)的数值范围从大约60到大约75°F。可以理解的 是，这些数值范围只是作为例子给出的，而本发明并不局限于此。
通过使用计算出来的温度数值和其他解决的变量，在参考点 607处的热含量的数值可以通过解决在下面的等式中的h制冷剂(607) 来确定出来
<formula>formula see original document page 35</formula>
如在方框509中所示，进程500可以包括调整一个或多个确 定的热含量IW直和温度a:值。所述的这种调整，举例来i兌，将一 个或多个确定的热含量凄t值和温度凄t值置于边界凄史值内，所述的 边界数值是用于将计算结果限制到物理上可能的或物理上期待 的数值。举例来说，T空气(605)的数值可以被限制成不大于计算出 来的T空气(607)的凄^f直。在参考点607处的热含量可以4皮i殳置成至 少与在参考点601处的热含量一样大的数值，并且不大约计算出 来的最大数值。在参考点605处的温度一皮设置成与在参考点607处一样的温度。在参考点605处的热含量#1限制成小于或等于在 参考点607处的热含量。
如在方冲医511,进程500可以包括至少部分地基于热含量、 压力、以及s-NTU计算来计算出一个或多个,令却l命出。 一个冷却 输出可以包4舌预计冷却性能。所述的预计冷却性能4俞出可以才艮据 下面的等式来计算出来
(18) Q =m制冷剂 *60* (h 糸'J冷剂(607) —n伞J冷剂(601 ) )/3412
其中Q表示预计输出冷却性能，60和3412是关于分钟和 BTU得单位换算。另一个加热l俞出可以包4舌通过解决下面用于T
空气(6C)1)的等式来计算出来的丰俞出空气温度l命出(T空气(6(H)):
(19) Q:CP空气承m空气(T
空气(607) -丁空气(601 )) /34 1 2
在一些实施方式中，制冷剂的温度输出可以通过参考查找表
来确定出来。举例来说，与具有与h制冷剂(607)确定的数值相等的
热含量以及处在等于P制冷剂(術)的压力下的制冷剂(例如，Rl34a ) 相对应的温度可以通过参照存有这种已知凄K直的查找表来确定 出来。再者， 一些实施方式包括确定任何其他期待的冷却输出， 比如输出制冷剂的性质，其可以，例如，通过参照查找表来确定 出来。
可以理解的是，进禾呈500只是作为例子而给出的。其他的实 施方案可能包括附加的和/或替代的动作来确定冷却输出。进程 500或替代的进程可以^皮4丸行用于每个可能的运4亍参凄丈组和输出 一组冷却l俞出。
再次参考附图4,进禾呈400可以继续到方才匡409。 3口在方才匡 409中所示，进程400包括从多个运行参数组中选取一组运行参数。选取这组运行参数可以包括选择这样的一组运行参数，其提 供与期待的冷却性能和/或任何其他期待的输出冷却参数相匹配 的计算出来的冷却输出。举例来说， 一些实施方案可以选取这样
的一组运行参数，其被确定用于提供包含与期待的冷却性能最接
近的^r出冷却性能的冷却^r出。在一些实施方式中，可以选耳又这 样一组运行参数，其提供与期待的冷却性能至少相同的冷却性能 和/或供应空气温度。
如在方才匡411中所示，进程400包-括控制一个或多个冷却装
置使其以选定的运行参数来运行。控制的动作包括将一个或多个
电子信号从控制器(例如，301 )传送到控制的装置(例如，303, 305, 307 )。在一些实施方式中，4空制的动作包4舌调整一个或多 个阀门以在蒸发器内生成蒸发温度，和/或调整任何期待的装置。
在一些实施方式中，举例来说， 一组运行参凄t可以包括一个 或多个运行参数，比如阀门位置和/或对其他控制的装置的修正。
这种位置和<务正可以#:存>[诸在，举例来"i兌， 一个或多个查找表中。 在其它的实施方式中，这种位置和/或 <务正可以以4壬何其他的方式 来确定，比如通过使用一个或多个等式。
在一些实施方案中，进程400可以终止于方框413。在一些 实施方案中，进禾呈400可以循环到方才匡405， ^口在附图4中的虚 线所表示的那样，计算第二组冷却输出数值以及进行修正和/或选 择新的一组运行参数。在进程400的循环中连续的重复中，测量 的彩 f直可以示出最新的测量结果(即，当前的运4亍条件)。通过 4吏用这个最新的测量值，所选耳又的运^f于参^t可以基于改变的测量 条件而变化。在一些实施方式中，这种测量的条件的改变能够反 映部分由从先前的重复中的运行参数的变化所导致的变化。通过 执行连续的循环，这种变化可以在选取新的运行参数中被考虑到 并且集中为稳定的数值。在一些实施方式中，当新的期4寺的冷却性能^U妄收时，进禾呈
400会再一次,人方框401开始。这种新的期待的冷却性能，举例
来说，可以反映正在被冷却的一件电子设备的运行中的变化(例 如，对于数据中心的高需求阶段)，由管理者所带来的变化，或 者4壬4可其4也的变化。
可以理解的是，进程400只是作为例子给出的。其他的实施 方案可以包括附加的和/或替代的以任何顺序的动作。
一种具体的非限制的实施方式可以包括热交换器，该热交换 器具有以下几何学参数(比如那些包括在上述等式中的参数)d 管子=0.05109英寸，d散热片=0.126英寸，A线图-4.976ft2， A散热片总共 =264.1ft2，以及A制冷剂总共-43.52ft2。这种作为实施例的实施方式 可以通过^f吏用一个或多个预计的、已知的、测;彈的参凄t、，命入或 其他确定的参数、如前面讨i仑的或者其它的如下的参数确定预计 ^^Pllr出k制冷剂-0.05085Btu/(hfffOp ) ,(i制冷剂=0.5325113/( h"ft)， k空气-0.1502Btu/ (hr*ft'°P ) , n空气=0.0453111 / ( h"ft ) , p空气 =.071061b/ft3， Tdew￡i=55°F, T制冷剂(607)=59.28 °P ， ^乂 1 CP空气 =0.2444Btu/ ( Lb*°F )。
丰叙入可以是4妄》]文到的冲旨示SCFM=2720SCFM ，与m空气 =121661b/hr, T空气(607) =88.9° 相只于应，以及与期4寺的供应的空气 温度、预计供应的空气温度，和/或测得的大约70。F的供应的空 气温度相对应。从这些数值中，以及从上述已知的那些数值中， 可以确定出来15.68kW的期待的冷却性能(例如，从等式1中)。
在一些实施方式中，在这样的一种热交换才几中的第一组可能 的运4亍条件包4舌m制冷糸尸11.881b/min,T蒸发-60。F,与当R134a4乍为制 冷剂使用时57.46Psig的P蒸发相对应，以及T制冷剂(6(H)-58。F。 一 个或多个预计冷却输出可以为这个第一组而确定出来。在这才羊的一种实施方式中，空气的雷i若凄t可以:故确定出来
(例如，使用上面的等式2)等于540,制冷剂的雷诺数可以被确 定出来(例如，使用上面的等式3 )等于933.6。通过确定的雷"i若 数，空气的纳塞数被确定(例如，使用等式4)等于11.57,制冷 剂的纳塞婆七陂确定(例如，通过^f吏用等式5)等于23.4。
薄膜系数可以根据纳塞数和雷诺数被确定出来。在这个作为 实施例的计算中，空气的薄膜系数被确定(例如，使用等式6) 等于16.56Btu/hfft、F,制冷剂的薄膜系数^^确定(例如，4吏用等 式7 )等于279.4Btu/hr'ft2-F。
s-NTU计算可以通过解决用于s和NTU的等式8、 9和10 来完成。在作为实施例的计算中，热传递单元(NTU)的凄t量可 以确定(例如，通过一起计算等式8和9)等于1.082。在一些实 施方式中，当解决了等式8和9时，UA(即，整体性能的测量) 就会寻皮确定(例如，在作为实施例的计算中是3218Btu/hr.。F )。 s 可以随后^皮确定出来等于0.6611 (例如，z使用等式10)。
s可以萍皮用来才丸4亍一个或多个压力计算，^口前面所述的那才羊。 在作为实施例的计算中，PD^可以-故确定出来(例如，从等式11 中)等于1.846Psig， t匕移寸(Ratio )过冷可以4皮石角定出来(侈'J ^口 ， 从等式12中)等于0.008,以及比例(Ratio)过热可以#皮确定出来 (例如，从等式13中)等于0.001032。 P制冷剂(6on,P制冷剂(603 ),
P制冷剂(605 )以及P制冷剂(607 )可以分别#皮确定出来(例如，通过解决 等式ll, 12， 13和14)等于58.39Psig, 58.37Psig, 56.54Psig， 和56.54Psig。
在压力数值被确定出来后，各种不同的热含量数值都可以被 确定出来，例如，通过4吏用确定的/预计温度、压力凄t^L和质量凄t 值参比一个或多个查找表。在一个作为例子的计算中，在其中制冷剂R134a^^f吏用，h制冷剂(601)可以#皮确定为30.79Btu/lb, h
制冷剂(603)
可以4皮确定为31.66Btu/lb， h制冷剂(605)可以一皮确定为111.4Btu/lb， 以及h 制冷剂最大 可以#皮确定为111.4Btu/lb 。
知道了热含量数值，T空气(603)和T空气(605)可以净皮确定(例如，
通过解决等式15和16)等于69.8。F和88.9下。这些温度凄K直可 以寻皮用来确定h制冷剂(607)(例3口，通过解决等式17)等于111.4Btu/lb。
一个或多个附加的冷却#T出可以基于上面所计算出来的邀: 值来确定。例如，在作为例子的计算中，16.83kW的总共的输出 冷却性能(Q )和69.59°F的输出空气温度可以被确定出来(例如， 通过等式18和19)。
在一些实施方式中，相似的计算可以为多个可能的运4亍条件 组而#丸4亍。例如，第二组运4亍条4牛包4舌m制冷剂-11.881b/min， T蒸 发二^。F,以及T制冷剂(6(u)-58。F 。这样的一組运行条件可以导致 Q=12.27kW的冷却输出，并计算71.38。F的输出空气温度(T空气 (607))。 一个或多个这些冷却输出可以与从上面以及前面所计算出 来的冷却输出中得出的15.68的期待的冷却性能输出进行比较。 基于这种比4交，因为第 一组4是供了与期待的冷却性能相匹配的 (例如，至少相等)的预计冷却性能，所以第一组冷却参凄t可以 -故选耳又。冷却装置随后可能纟喿作在第一组可能的运4于条件下，而 且进一步的计算可以^吏用后来测量的、预计、，#入或其它确定的 数值(例如，测量的输出空气温度以及供应空气温度，等等)来 进4亍，以至于估计可以更加准确;也表示实际的flr出。
可以理解的是，作为实施例所给出的计算是一种非限制性的 计算的实施例。尽管已经描述了关于冷却数据中心环境中的电子设备的多 个实施方案，^f旦是可以理解的是，这些实施方案并不是作为本发 明的限制。相反，实施方案可以净皮用来在任何环境中向任何目标 和/或空间提供冷却。举例来说，各个实施方案可以与室外环境或
百叶箱(shelter )、电讯Jt據中心和/或移动电i舌无线电基站中的 电ifU殳备结合4吏用。各个实施方案可以与先前的商品，比如书刊 图片、书籍、历史石器(historic artifact)和文档、和/或发掘的 生物事宜(例如，用于^f呆藏的目的)，相结合〗吏用。各个实施方 案还可以用于保存肉、酒、酒精、食物、药品、生物样本和样品、 和/或其它有才几物质。进一步，实施方案还可以用于处理生物学中、 化学中、温室中、和/或其它农业环境中的最优化。仍然的是，其 它的实施方案可以用于保护结构(例如，建筑、桥梁或大的结构) 的腐蚀和/或氧4匕。
再者，尽管所描述的各个实施方案是关于特定的数学等式 组，^f旦是其他的实施方案可以使用任何期;降的用于确定冷却llr出
式，比如参照查找表、其它存储的ft值或者其它的方法。
在此已经描述了至少一个实施方案的多个方面，可以理解的 是，各种不同的替换、修正以及改进对于本领域技术人员来说都 是很显然的。这些替换、修正和改进都作为本发明公开的一部分， 并且都落入本发明的实质和保护范围内。据此，前面所进^f亍的描 述和附图只是作为举例-说明的实施例。
权利要求
1.一种控制冷却装置的方法，该方法包括接收期待的冷却性能的指示；提供多个可能的运行参数组；确定多个预计冷却输出组，每组预计冷却输出与多个可能的运行参数组中的各自一组相对应；以及从多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，所述的一组运行参数与多个预计冷却输出组中与期待的冷却性能相匹配的一组预计冷却输出相对应。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括控制冷却装置以使用所选取的一组运行参数来运行。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中控制冷却装置包括调整在 冷却装置中制冷剂的蒸发温度。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中调整蒸发温度包括调整冷 却装置中制冷剂的压力。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中期待的冷却性能的指示包 括至少一个测量的条件的指示。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中多个可能的运行参数组的 每组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中确定多个预计冷却输出组 包括计算多个预计冷却输出组。
8. 才艮据4又利要求7所述的方法，其中计算多个预计冷却输出组 包括为每组预计冷却输出执行至少一个s -NTU计算； 为每组预计冷却输出执行至少 一个压力计算； 为每组预计冷却输出执行至少 一 个热含量计算。
9. ^4居^^又利要求8所述的方法，其中计算多个预计冷却输出组 进一步包4舌至少部分i也基于至少一个各自的￡-NTU计算、至少一 个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来为多 个可能的运4亍参数组的每一个确定多个预计冷却输出组的 各自组预计冷却输出。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中至少一个e -NTU计算包 括使用多个可能的运行参数组中的各组运行参数确定冷却 装置的蒸发器的至少 一个效率。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中至少一个压力计算包括使 用多个可能的运行参数组的各组运行参数来确定冷却装置 的蒸发器所4吏用的制冷剂的至少 一个压力。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中至少一个热含量计算包括 使用多个可能的运行参数组中的各组运行参数来确定冷却 装置的蒸发器所使用的制冷剂的至少 一个热含量数值。
13. 根据权利要求8所述的方法，其中至少一个热含量计算包括 至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个s-NTU计算 来确定至少 一 个热含量数值。
14. 根据权利要求8所述的方法，其中计算多个预计冷却输出组 进一步包括将源自至少一个热含量计算中的至少一个热含 量数值的至少部分限制在边界范围内。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中多个预计冷却输出组中的 每一组都包括各自预计输出冷却性能。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中当预计冷却输出组包括 具有与期待的冷却性能相似的数值的各自预计输出冷却性 能时，预计冷却输出组与期;f寺的冷却性能相匹配。
17. 才艮据斗又利要求1所述的方法，进一步包4舌接收后续的至少一个运行条件的指示；以及至少部分地基于至少 一个运4于条件调整当前的运行参凄t组。
18. 4艮据4又利要求17所述的方法，其中所述的至少一个运行条 件包括空气温度、制冷剂温度和质量空气流中的至少 一个。
19. 才艮据权利要求17所述的方法，其中调整当前的运4亍参凄t组 包括至少部分地基于至少 一 个运行条件计算第二多个第二预计冷却flr出组。
20. —种装置，该装置包括至少一个才几器可读々某介，该至少一个4几器可读々某介具有 存储在其上的多个机器指令，所述的多个机器指令一起能够 控制至少一个计算机系统以执行权利要求1所述的方法。
21. —种冷却装置，其包括蒸发器，该蒸发器^皮配置用以4吏用制冷剂冷却空气；制冷剂供给元件，其被配置用以提供制冷剂； 至少一个4专感器，其^皮配置用以测量至少一个^NH生；以及至少一个控制器，该控制器被配置用以至少部分地基于所述的至少一个特性来确定多个预计冷却iir出组，所述的多 个预计冷却i命出组的每一组与多个可能的运^f亍参凄史组的分 另'——纟且才目^于>^,该控制器被配置用以从所述的多个可能的运行参数组中 选取一组运行参数，所述的一组运行参数和与期待的冷却性 能相匹配的预计冷却^r出组相对应；以及#皮配置用以控制冷却装置以^吏用选耳又的 一 组运4亍参n来 运行。
22. 才艮据权利要求21所述的冷却装置，进一步包括一皮配置用以 提供空气的空气移动元件。
23. 根据权利要求21所述的冷却装置，其中控制冷却装置包括 调整制冷剂供给元件的参数和蒸发器的参数中的至少 一个。
24. 根据权利要求21所述的冷却装置，其中至少一个测量的特 性包括制冷剂供应温度、质量空气流动以及空气返回温度中 的至少一个。
25. 根据权利要求21所述的冷却装置，其中控制器进一步被配 置用以至少部分地基于至少一个测量的特性确定期待的冷 却性能。
26. 根据权利要求21所述的冷却装置，其中所述的多个可能的 运行参数组的每组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温 度。
27. 才艮据权利要求21所述的冷却装置，其中控制器被配置用以 为多个预计冷却llT出的每一组扭^亍至少一个s -NTU计算， 为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个压力计算，以及 为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个热含量计算。
28. ^f艮据^5L利要求27所述的冷却装置，其中控制器^f皮配置以至少部分地基于至少一个各自的s-NTU计算、至少一个各自 的压力计算以及至少 一个各自的热含量计算来确定多个预计冷却输出的各自预计冷却输出组。
29. 根据权利要求27所述的冷却装置，其中至少一个s-NTU计 算包括使用多个可能的运行参数组的各自运行参数组确定 冷却装置的蒸发器的至少 一个效率。
30. 才艮据^又利要求27所述的冷却装置，其中至少一个压力计算 包括使用多个可能的运行参数组中的各自运行参数组流动 的制冷剂的至少 一个制冷剂压力。
31. 根据4又利要求27所述的冷却装置，其中至少一个热含量计 算包4舌确定^f吏用多个可能的运4亍参凄t组中的各自的运^f亍参 凄史组确定制冷剂流动的至少 一个热含量凄t值。
32. ^^艮据4又利要求27所述的冷却装置，其中控制器^C配置用以至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个s-NTU计算 来执行至少一个热含量计算。
33. 根据权利要求27所述的冷却装置，其中控制器被配置用以 将源自至少一个热含量计算的至少一个热含量#:值的至少 部分限制在边界范围之内。
34. 根据权利要求21所述的冷却装置，其中多个预计冷却输出 组中的每一组都包括各自预计输出冷却性能。
35. 根据权利要求34所述的冷却装置，其中当预计冷却输出组 包括具有与期待的冷却性能相似的各自预计输出冷却性能时，所述的预计冷却输出组与期待的冷却性能相匹配。
36. 根据权利要求35所述的冷却装置，其中控制器进一步被配 置用以4妻收至少 一 个后续的运4于条件的指示，并至少部分地 基于至少一个后续的运行条件来调整当前的运行参数组。
37. 根据权利要求36所述的冷却装置，其中控制器被配置用以 至少部分地基于至少 一个后续的运行参数计算第二多个第 二预计冷却l餘出组。
38. ^4居;K利要求21所述的冷却装置，其中确定多个预计冷却 输出组包括计算多个预计冷却输出组。
39. —种冷却装置，包4舌-故配置用以4吏用制冷剂冷却空气的蒸发器；-故配置用以供应制冷剂的制冷剂供应；一皮配置用以测量至少 一 个环境特性的至少 一 个传感器； 以及一种装置，用于至少部分;也基于至少 一个测量的特性来确定多个预计冷却l餘出组，每组预计冷却1餘出与多个可能的运4亍参#:组中 的^纟且才目只于^ ,/人多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，每组运 4亍参凄t和与期4寺的冷却性能相匹配的预计冷却输出组相对 应，以及控制冷却装置以使其使用所选取的 一 组运行参数来运行。
40. 根据权利要求39所述的冷却装置，其中多个可能的运行参 数组的每一组运行参数都包括各自不同的制冷剂蒸发温度。
41. 根据权利要求39所述的冷却装置，其中所述的装置被配置 用以为每组多个预计冷却输出执行至少一个s -NTU计算， 为每组多个预计冷却输出执行至少 一个压力计算，为每组多 个预计冷却l命出执4亍至少一个热含量计算。
42. 4艮据4又利要求41所述的冷却装置，其中所述的装置#1配置 用以至少部分i也基于所述的至少一个各自的s-NTU计算、 至少 一 个各自的压力计算以及至少 一 个格子的热含量计算 来确定多个预计冷却输出组中的各组预计冷却输出。
43. 根据权利要求39所述的冷却装置，其中所述的装置被配置 用以4妻收至少一个后续的运4亍条件的指示，至少部分地基于 至少 一个后续的运行条件来调整当前的运行参数组。
全文摘要
一种控制冷却装置的方法，方法包括接收期待的冷却性能的指示、提供多个可能的运行参数组，确定督工额预计冷却输出组，每组预计冷却输出与所述的多个可能的运行参数组中的分别各组相对应，方法还从所述的多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，所述的一组运行参数和与期待的冷却性能相匹配的所述的多个预计冷却输出组中的一组预计冷却输出相对应。还公开了其他的实施方案和装置。
文档编号F25B49/02GK101688717SQ200880024492
公开日2010年3月31日 申请日期2008年7月8日 优先权日2007年7月26日
发明者小约翰·H·比恩, 志海·戈登·董 申请人:美国能量变换公司