数据中心及IT设备的自适应热控制的制作方法

本公开涉及数据中心及it设备的自适应热控制。

背景技术：

1、电子硬件(诸如信息技术(“it”)设备、计算机硬件和服务器)在操作时会生成热量。这样的硬件在较低温度下操作更高效，而在较高温度下操作时趋于更快故障。出于这些原因，已经开发出各种各样的电子硬件冷却解决方案。

2、数据中心用于容纳大量电子硬件，这些电子硬件通常用于远程应用，诸如用于云计算或互联网托管。为了管理由所容纳的硬件生成的大量热量，数据中心通常具有复杂的热管理系统。这些系统可以包括各种冷却介质之间的多重热交换链，以将热量从硬件运送出数据中心。链中的每个环节均根据一组参数(诸如冷却介质温度和流率)操作。通常，选择这些参数是为了平衡多种考虑。例如，可以选择冷却介质温度和流率，以平衡冷却的电子硬件的较低操作温度的总体优选性以及与将来自这些部件的热量带出建筑物相关联的成本。被平衡的考虑因素可以随着时间的推移而变化，所以参数被设定成适应预期的最困难的条件。

技术实现思路

1、通过随着条件变化来调整数据中心的热控制系统的操作参数，可以提高效率和硬件寿命。在一些特定示例中，可以在预期出现有利条件时调整参数，以利用这些有利条件。

2、在本公开的一些方面，数据中心热控制系统的操作参数可以随季节变化。在已经发现某些操作参数在硬件或介质的较大冷却的欲求与在一年中最热的时间期间从建筑物排出热量的难度之间取得了可接受的平衡的情况下，这些参数在一年中的预期天气较冷的时间期间可以发生变化。在一些示例中，可以使用室外热交换器(诸如冷却塔)将热量从由数据中心使用的冷却介质传递到外部空气。由于较冷的天气将趋于导致紧接在塔下游的冷却介质的温度较低，而不需要额外的费用，所以当天气较冷时，数据中心中的将热量传递到冷却介质的任何热交换都将趋于更有效。因此，可以调整整个数据中心的热控制操作(诸如任何制冷剂循环，并且在一些示例中，用于对工艺用水进行冷却的制冷剂循环)，以利用通过冷却至较低温度而临时提高冷却效率的优势。

3、在本公开的其它方面，操作参数可以被调整以适应数据中心内的条件。贮藏和冷却硬件的区可以划分为多个区域，并且通过包含小于其硬件全容量的区域循环的冷却介质可以以更高的速率、更低的温度或这两者循环，而几乎没有由于由不足填充区域提供的较低冷却负担引起的成本。用于各个硬件部件或用于部件的容器的冷却系统(诸如风扇系统)可以通过减少用于部件或所含部件的热裕度来调整较低的冷却剂进口温度。在几个新部件的安装之后，这些新部件的热裕度可以临时增加以减缓在预期的早期故障阶段期间的部件故障，从而减小设备短缺的概率；或者临时降低以缩短预期的早期故障阶段，从而导致稳定的操作阶段，在此期间，预期几乎没有故障会提前到来。

4、在根据前述任一项的一些方面，数据中心热控制系统可以包括：局部冷却器，该局部冷却器被构造成冷却用于冷却电子硬件的局部冷却剂；外部热交换器，该外部热交换器被构造成将热量从流体交换到外部空气；以及流体循环系统，该流体循环系统被构造成通过循环至少一种流体冷却介质将热量从局部冷却器传输到外部热交换器，该流体循环系统包括指向空气冷却器的冷部。热控制系统还可以包括一个或多个处理器以及存储指令的非暂时性计算机可读介质。该指令当由一个或多个处理器执行时可以使一个或多个处理器管控外部热交换器以在炎热季节期间将冷部中的流体冷却到第一目标温度，并且在寒冷季节期间将冷部中的流体冷却到第二目标温度，第二目标温度低于第一目标温度。

5、在根据前述任一项的一些示例中，寒冷季节可以包括控制系统所在的地理区域中的年平均温度低于阈值温度的所有月份。

6、在根据前述任一项的一些示例中，流体循环系统可以包括：内部热交换器；外部回路，该外部回路使流体在内部热交换器与外部热交换器之间循环；以及内部回路，该内部回路包括冷部并且使流体在局部冷却器与内部热交换器之间循环。

7、在根据前述任一项的一些示例中，局部冷却剂可以是循环空气。

8、在根据前述任一项的一些示例中，第二目标温度可以在寒冷季节期间变化。

9、在根据前述任一项的一些示例中，寒冷季节可以包括均具有年平均温度的多个区间，并且在从较早的区间到较晚的区间的每个过渡处，如果较晚的区间的年平均温度低于较早的区间的年平均温度，则第一目标温度与第二目标温度之间的差值增加；并且如果较晚的区间的年平均温度高于较早的区间的年平均温度，则第一目标温度与第二目标温度之间的差值减小。

10、在根据前述任一项的一些示例中，在整个寒冷季节，第二目标温度可以是阈值温度与所述区间中的当前区间的年平均温度之间的差值的非分段函数。

11、在根据前述任一项的一些示例中，数据中心可以具有安装在其中的前述示例中任一项的控制系统。数据中心还可以包括多个冷却区域，局部冷却剂在该冷却区域中循环，每个冷却区域具有电子硬件贮藏容量。该指令当由一个或多个处理器执行时可以使处理器管控控制系统以在已知包含小于冷却区域的硬件贮藏容量的预定比例的任一冷却区域中增加局部冷却剂的流率。

12、在根据前述任一项的一些示例中，所述预定比例对于每个冷却区域可以是相等的。

13、在根据前述任一项的一些示例中，对于包含小于冷却区域的硬件贮藏容量的预定比例的每个冷却区域，该指令当由一个或多个处理器执行时可以使气流流率增加一定的量，该量随着该冷却区域的硬件贮藏容量与已知贮藏在该冷却区域中的硬件的量之间的差值减小而减小。

14、在根据前述任一项的一些示例中，控制系统可以包括多个冷却区域，局部冷却剂在该冷却区域中循环，每个冷却区域具有电子硬件贮藏容量。该指令当由一个或多个处理器执行时可以使处理器管控控制系统以降低在已知包含小于冷却区域的硬件贮藏容量的预定比例的任一冷却区域中循环的局部冷却剂的温度。

15、在另一方面，一种用于电子硬件的容器可以包括冷却系统，该冷却系统包括一个或多个处理器以及存储指令的非暂时性计算机可读介质。该指令当由一个或多个处理器执行时可以使处理器管控冷却系统以维持在容器中操作的电子硬件部件的热裕度高于最小值，其中，该最小值是冷却介质的供应温度的分段函数，其中，该热裕度是部件的预定温度与实际温度之间的差值。

16、在根据前述任一项的一些示例中，分段函数可以包括应用于第一域的第一子函数和应用于第二域的第二子函数，第二域在阈值温度的与第一域相对的一侧上，第一子函数为常数，且第二子函数为供应温度的函数。

17、在根据前述任一项的一些示例中，第一域可以高于阈值温度。

18、在根据前述任一项的一些示例中，第二子函数可以在最小值和阈值温度与供应温度之间的差值的绝对值之间创建正关系。

19、在根据前述任一项的一些示例中，分段函数可以包括应用于第一域的第一子函数和应用第二域的第二子函数，第二域于在阈值温度的与第一域相对的一侧上，第一子函数和第二子函数均为供应温度的不同函数。

20、在根据前述任一项的一些示例中，第一子函数和第二子函数可以均在最小值和阈值温度与供应温度之间的差值的绝对值之间创建正关系。

21、在根据前述任一项的一些示例中，容器可以包括风扇。冷却介质可以是空气，并且控制系统可以被配置成通过根据需要改变风扇的操作速度来维持裕度，以保持裕度高于最小值。

22、在另一方面，一种用于冷却一队电子部件的数据中心热控制系统可以包括一个或多个处理器以及存储指令的非暂时性计算机可读介质，该指令当由一个或多个处理器执行时将使处理器管控控制系统以与在稳定阶段期间相比，在早期故障阶段的至少一部分期间将这一队电子部件冷却到不同的热裕度下限。早期故障阶段可以是在部件的安装之后的窗口，在该窗口期间，部件的预期故障率根据历史故障数据至少以第一比率降低。稳定阶段可以是在早期故障阶段之后的窗口，在该窗口期间，部件的故障率根据历史故障数据以低于第一比率的比率降低，并以低于第二比率的比率增加。热裕度可以是部件的预定温度与实际操作温度之间的差值。

23、在根据前述任一项的一些示例中，该指令当由一个或多个处理器执行时可以使处理器管控控制系统以在稳定阶段期间将这一队电子部件冷却到稳定的热裕度下限，并且在早期故障阶段期间将这一队电子部件冷却到早期裕度下限，其中，早期裕度下限小于稳定的裕度下限。

24、在根据前述任一项的一些示例中，该指令当由一个或多个处理器执行时可以使处理器管控控制系统以从这一队电子部件的安装直到调整的稳定过渡时间将这一队电子部件冷却到早期裕度下限，并在调整的稳定过渡时间开始将这一队电子部件冷却到至少稳定的裕度下限，其中，调整的稳定过渡时间是在这一队电子部件的安装之后当这一队电子部件中的部件的实际故障率预期以小于预定比率的比率降低时的最早时间。

25、在根据前述任一项的一些示例中，历史故障数据可以来源于与安装之前的部件相同类型的电子设备的观察到的故障。