数据中心冷却系统的制作方法

专利名称：：数据中心冷却系统的制作方法
技术领域：
：本发明的各个实施方案着重于才几架装配式装置的冷却，而且更具体而言，着重于带有冷却系统的泰:据中心的基础结构。
背景技术：
：通讯和信息:技术i殳备通常i殳计为安装于才几架和支撑在才几壳内部。在小型布线舱以及设备室和大规模的数据中心中，设备机架和机壳通常用于容纳和排列通讯和信息技术设备，例如，服务器、CPU、互4关网i殳备和存储装置。i殳备才几架可以是开放式的结构牙n去;l"闭在才几架的才几壳内部。才示准才几架通常包4舌前置式安装專九，其中设备的多个元件，例如，月良务器和CPU,一皮装配于前置式安装轨上，并且垂直堆叠于机架中。标准机架的设备容量与安装轨的高度有关。在标准增量1.75英寸的范围内设定高度，用单位"U"或机架高度容量"U"表示。机架的典型U高度或数值是42U。在任何既定时间内，标准机架可以是稀疏或密集地与各种不同的大部分的机架装配式通讯和信息技术设备需要消耗电能并且产生热量。才几架装配式设备产生的热量不利于i殳备部件的性能、安全性和使用寿命。特别是，支撑在机壳内的才几架装配式设备在操作期间特別容易受到产生的热量和该设备在才几壳的限定范围内产生的热点的影响而遭到损坏。才几架产生的热量耳又决于#喿作期间机架中的设备消耗的电能。机架的热输出可以在机架容量的几个瓦特/U到500瓦特/U的范围内变化，甚至更高，这取决于机架中装配部件的数量和类型。通讯和信息技术设备的用户根据他们的需要的改变和新需求的发展来增加、减少和重新排列机架装配式部件。因此，既定才几架或才几壳产生的热量也相应地M人几十瓦净争i曾力口5'JIO，OOO瓦#争，牙口10,000瓦净争以、上。通常，一几架装配式i殳备通过沿着纟几架或一几壳的正面或入口侧吸入流动的空气进行自行冷却，使空气流过该设备的部件，随后从机架或机壳的背面或通风口的侧边排出气体。气流需要提供足够的空气进4亍冷却，因此，气流可以才艮据才几架装配式部件的凄丈量和类型以及才几架和4几壳的结构相应地变化。典型地，设备室和数据中心配备有为机架装配式设备和机壳冲是供冷空气和循环冷空气的空调或冷却系统。大多数的空气调节和冷却系统，例如，美国专利第6,494,050号专利所7>开的系统，要求设备室或数据中心配备有活动地^反结构，以方^f更实现系统空气的调节和循环功能。这些系统通常使用开放式的地砖和地面格栅或通风口，用于释放来自安装在i殳备室活动地板下部的空气通道的冷空气。开放式的地砖和地面格栅或通风口通常安装在设备机架和才几壳的前方，并沿着机架排和机壳之间的通道并^f于排列。冷却系统和方法所要求的活动地^￡结构通常不能有效地满足机架装配式装置的冷却要求。尤其是，包括热排气输出量大约为5,000瓦特到10,000瓦特的高功率设备的才几架对这种系统和方法提出了特殊的挑战。活动地板结构通常提供开放式的地砖和地面档4册或面积为12x12英寸的通风口，以及可以寿奪;改大约200立方英寸到500立方英寸;令空气的活动地4反结构。高功率i殳备的才几架可以才是升到10,000瓦特或超过10,000瓦特，并且要求空气流到达大约1，600立方英寸，所以，需要沿着才几架周边"i殳置大约3.5到8个开放式地砖、地面格才册或通风口，以4是供足够的冷空气满足机架的冷却要求。在密集地排列着4几架和才几壳的设备室中，4艮难得到这样的地面结构，而且如果才几架和4几壳是并行排列成4亍的，则不可能实现。因此，结合活动地^反构造的空气冷却系统和方法通常只有在4几架和机壳在空间上分离时4吏用，以^是供足够的地板面积容纳为数众多的开》文式地石t、地面档4册或通风口。对于典型的机架空间来说，以上要求造成了对设备密度的限制。如果不〗吏用活动地一反，由于冷空气通常必须,皮分配和穿过容纳有机架排的房间，则如何分配来自一个或一个以上的中央空调系统的冷空气的问题更加严重。设备室和数据中心经常重新构建以满足的需要，所述的新的和/或不同i殳备要求个别才几架和才几壳需要重il斤定^f立和/或重新》文置。在这样的背景下，活动地斧反空调冷却系统和方法是固定的，并且，通常为满足重新排列、重新定位和/或最新安装设备机架的需要只能对活动地4反空调冷却系统和方法重新构建和/或改型，需要花费相当大的费用。活动地板的结构不能简1更地、便宜地满足用户为满足通过活动地板结构来配置设备机架和重新构建设备室以及数据中心的方式的新的和不断变化的需求。另外，要求活动地4反结构的冷却系统和方法击夹乏物理适应性和可携带性，以有效解决在同一设备室中不同的机架和机壳之间的，以及尤其是，安装在同一排的才几架和才几壳之间的电能消|€的大幅度变化的问题。依赖活动地板的空气通道和开》文式地砖、地面招4册或通风口的冷却系统和方法不能简侵j也和j氐成本:t也改变，或将冷气集中到高功率机架中，这些高功率才几架消辟毛相对大量的电能以及具有高的热排气输出。另外，最新安装的设备可能比,皮代替的或现存的设备需要更多的电能，并在机能i殳备室内产生热问题区i或。更进一步地，现存的空气调节方案中的特f朱问题是由于缺少合适的再循环过程使机架排出的气体回流到室内空调的返回边，以至丈室内的热点升高。这会导致斥几架吸入不需要的热空气。为试图解决空气循环问题，许多室内空调被设计为^是供大约华氏58度的冷空气，并且接收典型温度大约为华氏78度的回流空气。这样的空气循环的一个问题是输出华氏58度的冷空气，和出现潜在的冷却空气以获得所述温度，经常需要增加湿度调节系统以增加数据中心的空气湿度。这样的湿度调节系统的安装和运行需要支出费用。因此，需要为冷却机架装配式通讯和信息技术设备提供一种系统和方法，以有效地、经济地满足安装有活动地板的数据中心和没有安装活动地板的数据中心的冷却要求。—几架冷却系统和方法是便宜的，而且能够支持特别高功率的才几架和/或机壳，或希望能够克服设备室或数据中心中的热问题区域。
发明内容本发明的第一方面是侧重于^^块化数据中心。所述模块化数据中心包4舌多个才几架，每一个才几架都有正面和背面，其中多个才几架安置为第一排和第二排，以致第一排机架的背面对着第二排，第二排机架的背面对着第一排。数据中心还包括在第一排的第一机架和第二排的第一机架之间耦合的第一末端面才反，第一末端面板带有底边和顶边。更进一步地，数据中心包括在第一排的第二机架和第二排的第二机架之间耦合的第二末端面^反，第二末端面板带有顶边和底边，以及包括在第一面寿反的顶边和第二面板的顶边之间杀禹合的顶部面#反。才莫块化凝:据中心可以:没计为顶部面才反与至少第一排中的一个机架的顶端和至少第二排中的一个才几架的顶端耦合，这样以来，顶部面一反、第一末端面纟反、第二末端面冲反以及第一4非和第二排机架沿着在第一机架排和第二机架排之间的区域的周边形成才几壳。多凄丈才几架进一步包4舌/人区域内吸入空气、；令却空气以及乂人其中之一的才几架的正面回流经过冷却的空气的冷却i殳备。至少第一末端面板和第二末端面一反的其中之一包括一扇门。更进一步，至少顶部面板的一部分是透明的。模块化数据中心的多个机架中的至少一个包括不间断电源的才几架，以为至少多个才几架中的其它另外的才几架i殳备^是供不间断的电源。4莫块化凄t据中心的第一才几架排完全平行于第二机架排。另外，模块化数据中心可以设计为多数机架中的一个机架，该机架包括冷却设备，所述设备从第一排和第二排之间的区域吸入空气，冷却空气以及/人一个或更多的枳j架的其中一个才几架的正面回流冷空气。本发明的另一方面侧重于含在数据中心的才几架中的电子设备的冷却方法。该方法包括将机架排列成两排，这两排包括第一排和与第一排完全平行的第二排，至少第一排才几架中的一个机架的背面对着至少第二4非中的一个才几架的背面。该方法还包括在第一排和第二排之间的区域周边形成外壳，并且从该区域吸入空气传送到其中的一个机架中以及从其中一个机架的正面输出空气。所述方法包括在将空气从正面输出之前，先冷却吸入到其中一个机架的空气的进一步的步骤。形成机壳的步骤包括将第一和第二侧边面板和第一排和第二排之间的顶部面板进行耦合。至少第一侧边面;^反和第二侧边面才反的其中之一包^舌一扇门，并且顶部面一反包4舌透明吾P分。另夕卜，方法包括使用不间断电源为才几架中的设备提供电源。本发明的另一方面侧重于包括多个才几架的才莫块化数据中心，每一个机架都有正面和背面，其中多数才几架安置在第一排和第二排，以致第一排才几架的背面对着第二排，并且第二排4几架的背面对着第一排。^^莫块化数据中心进一步包括用于封闭第一排和第二排之间的第一区域的装置、乂人封闭区域吸入空气、冷却空气和将冷空气回流到第二区域的装置。吸入空气的装置进一步包括通过其中一个的机架的正面输送冷却的空气的装置。模块化数据中心也可以由为机架中的设备才是供不间断电源的装置组成。允"^午进入第一区i或的通道装置可以设计成为才莫块化凄t据中心的特征。而且，本发明另外一个方面侧重于具有多个设备机架的模块化数据中心，每一个设备机架构建成从第一区域吸入冷空气并且向第二区域提供排出的气体，以及至少一个机壳面板在多个的设备机架中的第一机架和第二机架之间耦合的模式。至少其中一个设备机架包括用于从第二区域吸入排出的气体和为第一区域提供冷却空气的冷却设备结构，以及多个设备机架和至少一个机壳面板充分封闭第二区域。至少一个机壳面板可以是从一个设备机架的顶端耦合到另一个i殳备才几架的顶端的顶部面^反。^t据中心进一步包4舌至少一个安装在多个设备机架的其中一个设备机架和另一个设备机架之间的末端面板，至少一个末端面板包括一扇门，该门^是供从第一区域到第二区i或的通道。顶部面才反的至少一部分可以是透明的，以及至少多数设备冲几架中的一个可以包4舌不间断电源。本发明的另一方面侧重于多个设备机架中的冷却设备的方法。方法包4舌乂人第一区i或吸入冷空气到至少其中一个i殳备4几架中，并且从至少其中一个设备机架提供排出的气体到第二区域，提供围绕第二区域周边的机壳，从第二区域排出气体到多个设备才几架中的第二才几架，冷却排出的气体以产生冷却的空气，并且向第一区域提供冷却的空气。方法也包括将多个设备机架排列成两排并且在这两排之间形成的第二区域。一般而言，在另一方面，本发明提供了一种支撑和冷却电子设备的才莫块化#:据中心，该^t据中心包括多个支架，支架的第一部分经过配置用于支撑产生热的电子设备，支架的第二部分经过配置用于支撑至少一个冷却元件，支架的每一个第一部分具有正面和背面，并配置用于支撑产生热的电子设备，以致气体从设备的正面—皮吸入到设备中，并^皮i殳备加热为热气体，然后电子i殳备将加热气体从支架的背面排出，至少一个面^反与成对的支架耦合，以在成对的支架之间形成间隙，其中支架和至少一个面板被布置和被耦合以形成水平封闭的排列，该排列水平地封闭热区并限定允许气体能垂直地/人热区中排出的顶部开口，支架的第一部分的背面邻近热区布置，以致当产生热的i殳备一皮装配到才几架上时，将加热气体排;故到热区中。本发明的实现可以包4舌一个或更多的以下利M正。凝:据中心进一步包括至少一个冷却元件，所述至少一个冷却元件被配置用于将力口热气体乂人热区中吸入到至少一个冷却元件中，将力。热气体冷却为相对冷的气体，并将加热气体/人至少一个;令却元件中排i文到冷区，所述;令区与支架中的热区是间隔开的。所述至少一个冷却元件被配置用于将冷气体引导到支架的第一部分的正面。至少一个冷却元件-波配置用于将冷气体引导到支架的第一部分的正面的底部。至少一个冷却元件一皮配置用于冷却气体，并在大约华氏72度时排出气体。数据中心进一步包括不间断电源，该不间断电源供应与至少一个冷却元件耦合并配置用于向至少一个冷却元件提供备用电源。本发明的实^L也可以包4台一个或更多的以下特4正。至少一个面氺反是一扇门，该门经过配置用于打开时通向热区，关闭时限制热区中的加热气体通过间隙水平地从热区中排出lt据中心。所述至少一个面一反的高度至少4妻近支架的第一和第二部分之一的最短高度。多个支架排列为并行的两排，而且其中至少一个面板包括在排的末端相对》文置的两扇门，并在各自的末端将所述两排4皮Jt匕專禺^。一般而言，在另一方面，本发明提供了容纳和冷却在操作期间产生热的电子"i殳备的系统，所述系统包4舌多个支架，支架的第一部分经过配置用于允许气体,人支架的正面通过，然后穿过支架的内部，并从支架的背面排出，支架的第一部分进一步被配置用于将电子设备包括在排列中，以致设备可以乂人支架的正面吸入气体，穿过加热气体的设备以产生被加热的气体，并从支架的背面排出气体，多个支架净皮布置为水平地围绕热区的水平才几壳的实质部分，闭合装置水平;也l禹合至少多个支架中的两个支架，以完善围绕热区的水平才几壳，闭合装置和多个支架^是供了顶部开口，以致系统向热区提供实质上非上部的边界，而冷却装置被布置在至少支架之一上，用于冷却加热的气体以产生相对冷的气体，并向支架的第一部分的正面^是供相对冷的气体，在才喿作的过程中，多个支架^皮布置，以致电子i殳备将加热气体排入到热区中。本发明的实现可以包纟舌一个或更多的以下特4i。冷却装置经过配置用于将相对冷的气体引导到支架的第一部分的正面的底部。冷却系统经过配置用于将气体冷却到大约华氏72度，以产生相对冷的气体。闭合装置包括至少一扇绝热门，该绝热门经过配置用于在打开时通向热区，关闭时限制热区中的力口热气体K平地从位于支架之间的热区中排出，在支架中闭合装置是耦合的。机架被布置为并排的两排，其中闭合装置包括在排的末端相对放置的两扇门，并在各自的末端将所述两排;波此耦合。系统进一步包括不间断电源，该不间断电源与冷却装置l馬合并配置用于向冷却装置提供备用电源。一般而言，在另一方面，本发明提供一种操作和冷却机架装配式电子i殳备的方法，该方法包4舌向才几架装配式电子i殳备纟是供电能以将气体吸入到通过支架的正面支撑设备的支架中，加热气体以产生被加热的气体，并将加热的气体排出到热区，除了进入冷却机构以外，该方法限制加热的气体/人热区中水平地排出，该方法-使用支撑"i殳备的支架和至少一个l禺合到至少多个支架中的两个支架上的面一反，同时允许加热的气体实质上没有受到阻碍地向上^t非出热区，至少直到气体上升到支架的顶部，乂人热区中p及入至少部分力口热的气体到,令^卩才几构中，并;令却蜂皮吸入的气体以产生;令却气体，并向支架的正面l是供,令却气体。本发明的实现可以包括一个或更多的以下特征。限制包括将更多的力d热气体注入到热区中，通过至少成对的支架之间的间隙耦合的一个护栏来阻碍加热气体的水平流动。供应包括将冷却气体引导到支架的正面的底部。在参考下面的附图、详细说明书和4又利要求之后可以更全面地理解本发明。为更好地理解本发明，对附图进4亍一些i兌明作为引述明确并入本文，其中包4舌附图1是对应于本发明的一个实施方案的才几架装配式装置的模块化数据中心冷却系统的透视图。附图2是与附图1中的系统相似的另一个才莫块化婆t据系统的顶3见图。以及附图3是在本发明的一个实施方案中，安装在模块化数据中心的冷却系统的处理过禾呈的流禾呈图。附图4是对应于本发明的包括机架装配式装置和冷却元件的系乡克的透—见图。以及附图5是4吏用了附图4的系统中的冷却元件的冷却i殳备的处理过禾呈的流禾呈图。具体实施例方式本发明的各个实施方案提供配备有为冷却机架装配式电子设备的冷却系统的数据中心的基础结构。本发明的各个实施方案提供机架装配式装置的模块化数据中心，其中模块化数据中心提供电能配置、冷却和才几架装配式装置的支撑结构。在某些实施方案中，通过备用系统^是供电能配置元件和冷却，以防止由于电能和机器故障引起的停工检修。正如本领域内普通技术人员所理解的，其它实施方案，例如用于提供非电子设备的基础结构的实施方案也在本发明的范围内。在美国第10/038,106号专利申i青中7>开的，题目是"AdjustableScalableRackPowerSystemandMethod",为机架安装设备提供电能配置的系统可以适用于本发明的各个实施方案，该专利申请的内容作为引述明确并入本文。参考附图1,展示的是模块化数据中心IO的透视图。所述模块化数据中心10包括电源分配元件14、电能^f呆护元件12、地面装配冷却元件16、i殳备才几架18和力。热室22。才莫块化凄t据中心10配备带有窗54的门52、顶部面斧反56、冷却水的4卜《会和回流管60和电压々贵电58。如果冷却元件16是液态冷却直4妻制冷类型，那么供给的和回流的冷却水60可以由冷凝器水组成；如果冷却元件16是冷凝水类型，那么供给和回流的冷却水60由冷凝器组成；或者如果冷却元件16是空气冷却直4妻制冷类型，那么冷却水的补给和回流管60是制冷水供应和回流。凝:据中心10是包4舌电源分配元4牛14、电能^f呆护元件12、地面装配冷却元件16和i殳备才几架18的才莫块化元件，将这些元件;波此相邻安装形成4非32和排34。排32和排34完全平4亍。电源分配元件14和电能4呆护元件12直才妄相邻安装，可以安装在其中一排的末端。地面装配冷却元件16可以与电源分配元4牛14才目4卩安装。其它的围4兰，即i殳备才几架18，在数据中心10形成至少一个附加的排。加热室22安装在32排和34排之间，32排和34排包括才莫块化数据中心10的两道周边墙。电源分配元件14通常包^舌变压器和电源分配电^各，例如断路开关，该电源分配电路为模块化数据中心10的每一个机架提供分配电源。电源分配元件14为机架18^是供备用电源并且可以监控最大电流总量。不间断电源可以为电源分配元件14l是供连续电源。更优选的是，电源分配元件14包括带有N+l冗余度的40千瓦不间断电源，并有能力增加另一个电源^t块^是供N+l冗余度。在本发明的一个实施方案中，电源分配元件14通过才几架顶部4妻收来自电压々贵电58的丰lr入电源。在一个实施方案中，电压馈电58为240伏特馈电(三相时为208伏特馈电)与从顶部面氺反564妄入的电源分配元件14耦合。可以选冲爭的是，^r入电源可以/人才几架下端，力口通过活动地斧反或才几架的背面^妻4欠。电能保护元件12为集中的信息技术设备提供备用电能保护，电能保护元件12安装在设备机架18的内部。电能保护元件12带有为满足不同安装需要可以单独增加或去除的个别电源才莫块和电池才莫块。多种电源模块和电池才莫块的使用，可以在无论任何一个电源模块和电池模块出现故障时实现继续操作并提供备用。例如，电能保护元件可以包括具有三相输入和三相输出的可从WestKingston,RhodeIsland的美国电能摔争才奐乂>司获4寻的不间断的、大小可调的电源的SymmetraPX，或者电能<呆护元4牛可以包括美国第5,982,652号专利中描述的其中一种不间断电源，题目为"MethodandApparatusforProvidingUninterruptiblePower"，其内容作为引述明确并入本文。地面装配冷却元件16通过4吏用冷凝水排出热量，冷凝水经过补给管60进入元件。可以选4奪的是，冷却元件可以通过^f吏用直接蒸发的制冷剂-基础元件采用DX压缩冷却^是供热排出，直接蒸发的制冷剂-基础元件可以是元件本身。冷却元件可能在同一结构中包括主要的冷凝水管和次要的直接蒸发管。冷却元件可以设计为^f吏用空气、水或乙二醇。冷空气可以通过元件的底部或顶部释》文。在本发明的一个实施方案中，冷空气/人冷却元件16的正面释》文，以至丈来自才几架背面的气流/人才几架的正面流出。冷却元<牛16进一步可以i殳计为一个、两个或三个才莫^:的结构。在附图1中所展示的实施方案是使用了三个模块的冷却元件。在附图1的实施方案中，排32和排34都由六个4几架组成。在本发明的实施方案中，机架的数量和机架中的设备功能可以改变。在本发明的一个实施方案中，机架18是经过修正的标准19英寸才几架，标准才几架可以NETSHELVXEnclosures的商标名称乂人WestKingston,RI的美国电能4争冲灸/>司获4寻。每一个电源分配元件14的背面，电能〗呆护元件12、地面装配冷却元件16和设备一几架18面对才莫块化数据中心10的内部，或力口热室22。实质上，排32才几架的背面对着排34才几架的背面。在一个实施方案中，设备机架18的后门蜂皮删减了，以致每一个机架18对加热室的内部保持敞开。正如实施方案所示，模块化数据中心包含七个设备机架18。可选择的是，在另一个实施方案中，六个设备机架18组成排，但是超过的七个设备才几架18可以在凄t据中心10中组成4非并且可以;波此相邻或与翁:才居中心10中的其它冲几壳相邻，例如，电源分配元4牛14、电能寸呆护元寸牛12或i也面装配冷却元卩牛16。通过4交链53将安装在才几架排末端的门52《连4妻于可分离的结构55上。可分离的结构55安装在电能〗呆护元件12的后部。可分离的结构可定位于电能^f呆护元件12、电源分配元件14或i殳备机架18的后部，这取决于是哪一种元件定位在凄t据中心10中的机架末端。如果需要，可分离结构55使得门52可以被快速去除，用于^#才奂电能<呆护元1牛12。可以通过门52到达力口热室并且通过观测窗54进4亍监控。更加优选的是，门52安装在每一个加热室22的末端。一4殳情况下，门52是面积为2x36英寸的、绝热的、有锁的并且带有绝热7见测窗54的4岡门。水或制冷剂的补^会和回流管60可以通过补纟合管进入顶部面才反56或直4妾进入4几架顶部。电压々贵电58也可以通过顶省卩面4反56或机架顶部进入。可以选择的是，水或制冷剂的补给和回流管60和电压馈电58通过活动地板进入加热室，才莫块凄t据中心构建在活动地板之上；或者，水或制冷剂的补给和回流管60和电压馈电58来自某一个加热室外的位置并进入力口热室，例如，进入才几架的侧边。顶部面板56可以优选半透明的树脂玻璃，顶部面^反由沿着凄t据中心10的长度72的间隔定位的钢结构62支撑。顶部面板56延伸并覆盖了安置在才几架排中间的加热室22的顶部。顶部面板56是可以可拆下的，从而，在需要时4几架18或电能保护元件12可以除去。顶部面^反56是半透明的一对脂^皮璃结构，并允i午室内光线进入加热室22的限定空间。另夕卜，树脂玻璃顶部面4反56优选的是充分密闭的。加热室22是完全封闭的，而且有由才几架18的背面形成的墙和附在加热室22每一个末端的门52组成的墙。可以选才奪的是，不带有门的面+反可以作为墙以形成加热室。当顶部面^反56在适当位置时，加热室22是充分密闭的通道。所以，才莫块4匕凄t据中心10是一种封闭的计算才几的基础结构，这种结构由每一个才几架18的正面的外部周长，电能^f呆护元4牛12、电源分配元4牛14或;令却元件16，以及在结构的中央部分带有力。热室22来卩艮定。力口热室的外i啬由门52组成，该外墙是才莫块化婆丈才居中心IO的两道外墙的一部分。参考附图2，展示的是本发明的一个实施方案中才莫块化数据中心10的顶部视图。附图2中的模块数据中心与附图1中模块数据中心相似，但是排32和排34都有五个才几架，而不是如附图1中的每一排都有六个机架。相同数量涉及相同的实施方案，附图2中的才莫块化H据中心10由电源分配元件14、电能^f呆护元件12、地面装配冷却元4牛16、i殳备才几架18和加热室22组成。电能寸呆护元件12直4妄与电源分配元件14的一边相邻定^f立，而；也面装配冷却元件16与电源分配元件14的另一边相邻定^f立。维护清除区域20围绕在模块化数据中心10的周边。在附图2中，本发明的一个实施方案展示了带有六个设备才几架18和具有两个才莫块的冷却元件16。模块数据中心10的尺寸取决于包括每一个机架排的机架数量。例如，具有六个i殳备才几架18的凄t据中心10带有由箭头28标识的宽度120英寸，由箭头29标识的长度120英寸，和由箭头24标识的宽度为36英寸的加热室(排的间隔)，以及维护清除区域的优选宽度26是36英寸。在维护清除区域26的范围内，数据中心10的地板表面积优选的是长度30为192英寸，宽度31为192英寸。参考附图1可以选择，带有七个设备机架18的数据中心IO的宽度为120英寸和长度为144英寸。在维护清除区域26的范围内，交替的数据中心的地板表面积为192英寸x216英寸。给定的模块数据中心的尺寸只是一个例子，可以在设计数据中心时^f吏用的4几架类型和大小的基础上进^亍重大改变。在冲是供了冷水源、冷凝水或制冷剂管道60和电压馈电58后，就可以操作模块数据中心10。数据中心可以包括不同的电源输入设计，1旦是优选的是40千瓦的设计方案，例如，允许带有六个i殳备才几架18的系统中6.7千瓦/才几架，或带有七个i殳备才几架18的系统中5.7千瓦/才几架。冷却水或制冷剂通过补给管60进入地面安装的冷却元件16。由于冷却元件16与普通补纟会管60通过才及易断开的柔性4欠管连4妄，普通的补纟会管60可以同时为一个或者一个以上的冷却元件^是供冷却水。模块化数据中心10为数据中心的设备提供冷却如下所述。室内空气或周围的空气通过才几架18的正面过滤以冷却安装在枳j架18上的i殳备。空气通过冲几架18的正面进入并且/人4几架18的后部4非出。当空气经过i殳备才几架18时，空气温度升高。分别4寻暖空气排入加热室22。加热室22维持暖空气的温度并防止暖空气与周围室内空气混合。冷却元件16乂人加热室吸入暖空气并且使冷空气回流到^:据中心10的外室。暖空气v^人加热室22直4妻进入冷却元件16。冷却元件降低空气温度，并且将冷空气释放到周围区域。在充分冷却的温度下，空气再循环到周围空间。例如，通常冷却元件16从加热室接收华氏95度的空气后，在空气释》文到凄t据中心IO的周围区域之前，将空气冷却到大约华氏72度。地面安装的冷却元4牛16在4交高的补乡合和回复温度的条件下才喿作，在没有潜在的热4非出时允i午实现高岁丈率。参考附图3并进一步参考附图1-2，凄t据中心10经过配置用于完成安装在封闭机架内的冷却设备的处理过程，所述封闭机架使用带有独立电源和冷却剂的基础结构。处理过程100包括显示的步骤，尽管处理过程可能会被改变，例如对应于所示步骤进4亍增加、删除或移动。附图3的处J里过禾呈100包4舌步艰《102，其中电源分配元4牛为多数设备机架18^是供电源，设备机架18可能包括多种电子设备，因此要求提供稳定的电源以避免系统停工检修。电压馈电58与电源分配元件14相连接，而且电能保护元件12与电源分配元件14相邻安装以确〗呆备用电源供应。在步骤104中，才几架18/人其正面的周围空间内吸入冷空气。在才几架和/或才几架内的i殳备中，可能存在一个例如空气配置元件，该元件将室内空气4非入才几架18并通过才几架分配空气以冷却才几架内的部件。当空气通过才几架18,空气温度升高。在步骤106中，机架18将温度升高的空气排入加热室22。空气从机架18的背面排出。如前所述，在本发明的一个实施方案中，机架18没有后门。在其他的实施方案中，后门可能包括在机架上，暖空气通过门上的通风口排入加热室。在加热室22中，空气维持升高的温度，并防止与周围空气混合。在本发明的一个实施方案中，设计模块化数据中心能够维持加热室内的空气压力，室内压力几乎与加热室外的空气压力相同。允i午打开其中一扇门并防止冷空气进入热室。在这样的实施方案中，冷却元件4是供160立方英尺/千瓦的冷气。在步-骤108中，冷却元件/人加热室22吸入暖空气。冷却元件16用冷7K补纟合管60豸lr出的冷空气冷却来自加热室的暖空气。在步骤110中，冷却元件将冷却的气体释》欠到周围空间中以完成;令却4盾环。周围空间的空气再次一皮吸入到才几架18中，；f盾环继续。其它实施方案在附属一又利的范围内并符合本发明的主旨。例如，i殳备才几架18迫〗吏空气上升。空气包4舌热空气在流经4几架18后可以改变温度。凄t才居中心10可以i殳计用于分配其它气体而不只是空气。另外，可以^使用制冷剂或其它冷冻剂而不只是^f吏用冷水。更进一步，可以将控制器与数据中心耦合用于监控空气温度和流速，以及电源供应以致可以向每一个才几架^是供充足的稳定的电源。数据中心可以包括单独的带有独立冷却元件16的设备机架18,独立冷却元件16产生独立凄t据中心，由此将电源同时分配到独立数据中心10或多个单独机架的数据中心。在本发明的一个实施方案中，一个或一个以上;令却元件集中安装在才莫块凄史据中心用于补偿乂人每一个才几架吸入到冷却元件的热空气。在其它的实施方案中，冷却元件可能安置在另一位置，而且在一个实施方案中，一个或更多冷却元件可以安装在最冲妄近机架或才莫块化凄t据中心中产生大量热量的才几架的位置。更进一步地，在本发明的各个实施方案中，在热区域上方覆盖的顶部面板可以包括大量风扇，在才莫块化凄t据中心的空调单位出现故障，和/或热区域的空气温度超过预先i殳定^直或热区域的空气压力超过预先i殳定值时，可以通过控制风扇来排出热区域的空在前述的本发明的各个实施方案中，才莫块化婆t据中心的才几架:帔描述为排列成两排。在另一些实施方案中，才几架可以排列成其它集合结构。进一步i兌，在才莫块化lt据中心的一边以及在面4反的一边或两边的i也方可以^吏用一个或更多的才几架。其它实施方案在本发明的范围内并符合本发明的主旨。参考附图4,系统210包才舌电源^呆护元件212,电源分配元件(PDU)214，i也面装配式冷却系统215,该;也面装配式冷却系统215包括:多个,令^卩元4牛216,i殳备才几架218禾口门220,222。在本发明中的4吏用如下，装置212，214,216，218指向功能性元件(适当；也)，装配4乇架，和/或包4舌4乇架和i殳备的才几壳/支架。因此，在本发明中使用的机架218是指装配托架(用于装配产生热的电子设备)和/或是指包括装配4乇架的支架，并允i午气体通道穿过支架。系统210与布置在通过门220，222连4妻的4非224,226上的装置212,214,216，218进4亍西己置。与形成热区228的另夕卜两个侧壁的门220,222—起，装置212,214,216,218的背面相互靠近(禾口尽可能连接)布置，以形成热区228的另外两侧壁。门220，222有利于控制通向4几架218中的设备，例如，通过锁定以限制通向热区228。当冷却元件216如同显示的那才羊与邻近PDU214布置的末端元件相互靠近布置时，则不需要，而且冷却元件216的相对于其他的装置212，214,218的其他J立置是可以4妻收的。尽管显示的系统210一皮排列为通过门220,222连才妻的两排224,226，其4也的排列也是可以*接收的。举例来"i兌，系统210可以配置为三角形，环形，或矩形/正方形等等。更进一步，可以侵:用如图所示的两扇门220,222，其4也凄t量的门，例如，一扇或三扇等也可以使用。而且，没有打开的面一反可以在位置上用作门的部分或全部(尽管优选的是部分)。系统210^是供水平或垂直的限制环境来限定热区228,并除了通过冷却系统215之外，阻碍气体/人热区228中水平4非出。系统210有助于{呆才寺热区228中的力口热气体，并4寻/人才几架218中排出的加热气体与冷却系统215^是供的冷却气体隔离开。机架218中的i殳备/人才几架218的正面230,232吸7v冷^卩气体，并^1夺才几架218的背面排出的加热气体排入到热区228中。通过i殳备的气-克卩且石导来自^\区228的气体通过沖几架218,并-危向正面230,232。更进一步，门220,222是热绝缘的门，有助于维持热区228中的气体的热。装置212,214，216，218详口门220,222才是供了顶部开口229,允i午气体/人热区228中垂直;也4非到热区228,即，通过上升的方式。门220，222至少与装置212,214,216，218的最短高度之——样高，以有利于维持热区228中的加热气体。^尤选的是，装置212,214,216,218禾口「1220,222的高度一至丈。门220,222,口;危经才几架218的气;危有利于维持区i成228中的力口热气体并将区域228中的加热气体与系统210之外的气体隔离开。隔绝和维持加热的气体有利于帮助阻碍加热的气体垂直地流动并与由冷却系统2154是供的被冷却的气体相结合。诸如电源保护元件212和PDU214之类的装置将少量的加热气体排》文到热区228中。冷却系统215经过配置用于乂人热区228中吸入加热的气体，冷却该力n热的气体，并将冷却的气体纟是供到系统210的外部，靠近才几架218的正面230,232的底吾卩。系纟克215通过电压々贵电240供电并〗吏用来自供应线242的冷却水或其他的制冷剂来冷却吸入的空气。所述的水或其他的制冷剂的温度一皮升高后通过回流线244离开系统215以再次循环使用。优选的是，冷却元件216一皮布置和配置用于在加热气体上升和排出热区228之前，/人热区228中吸入大量的加热空气/气体。^皮加热的气体通常在华氏95度左右，由元件216冷却到大约华氏72度后从元件216的正面234靠近才几架218的正面230,2324非出。^口果在i殳备一几架218的相同的排224或226中没有布置冷却元件216,自然发生的对流效果导致冷却气体/人元件216中的一个或更多的区域流到位于其4也的4非224,226中的才几架218的正面232中。4尤选的是，》令却元件216在地面(靠近机架218的底部)大量^是供冷却的气体，以致大部分的冷却气体一皮吸入到i殳备才几架218中。元件216能够引导冷却的气体按照需要使用，例如，风扇、输送管、通风孔、叶片、管道等等。元件216冷却气体而无需重要的潜在加热去除(减湿冷却)和无需加湿气体。冷却系统215是靠近设备机架218上的产生热的设备布置的电脑房空调(CRAC)。靠近才几架218定位的冷却系统215减少和/或消除了由实质上远离产生热的i殳备布置的具有CRAC的系统所产生的问题，在特定的问题中，使来自CRAC的冷却气体输送到产生热的i殳备中。举例来i兌，与安装的系统相比，冷却系统215可以使用4交^氐的空气/气体速度，减少压力降(扇动线圈CRAC的压力损失)，从而使用较低的扇动功率来推动空气/气体。系统210的各种实施方案可能由与附图1所示的凄t據中心10相同的尺寸。举例来说，具有七个设备机架218的系统210的长度为216英寸，包括位于两个末端的36英寸的维护清除区i或，宽度为192英寸，包括位于两边的36英寸的维护清除区域。系统210的各种实施方案可能包4舌对于系统210来说没有特别涉及的系纟充10的净争^正。举例来i兌，门220，222可以具有经过配置的用于成人^L测的窗口。更进一步，系统210可以包括通过PDU214连4妻的UPS以向系乡克210中的i殳备冲是供电能，/人而帮助确保系统210中需要的装置的不间断电源供应。其他的特征也可以包4舌在系乡克210中。在进一步参考附图4的基础上解读附图5,系统210经过配置用于完成冷却i殳备的程序250，存〗诸在^f吏用具有独立供电和冷却剂供应的基础结构中的密封机架中。程序250包括所示的步骤，尽管程序250可能,t修改，例如，通过相对于所示步驶《，增加、删减或移动步冬聚。在步骤252,电源从电源分配元件214冲是供乡会i殳备才几架218。设备机架218可能包括各种电子设备，所述电子设备使用连续的电源以避免系统4f才几。电源通过与电源分配元4牛214相连4妄的电压々贵电240^是供，电源-床护元件212^尤选靠近电源分配元件214布置，并经过配置用于确^f呆备用的电源供应。在步骤254,机架218通过机架218的正面230、232从周围空间吸入冷空气。因此，举例来i兌，在才几架218之内和/或才几架218中包4舌的i殳备之内布置有空气分配元件，用于一寻室内的空气吸入到才几架218中，并经过才几架218分配空气，以;令却片几架218中的部件。当空气流经才几架218时，空气的温度升高。在步-骤256,才几架184非出温度升高的空气到热区228中。空气从机架218的背面排出，例如，则通过后门上的狭槽或通风孔排出，或者如果才几架218没有后门，则直4妻排入到区域228中。空气在热区228中一皮装置212，214,216，218，门220,222阻止，而且空气流入区i成228中，乂人而防止温暖的空气与周围的空气混合。在步架《258，冷却元件216,人热区228中吸入温暖的空气。冷却元件164吏用来自冷却水供应242的冷却水来冷却来自热区i或228的空气。在步骤260，冷却的空气乂人冷却元件216上升到周围空间。冷却空气从元件216中排出并被引导到机架218的正面230,232。在周围空间中的空气,皮再次p及入到才几架218中，而且循环开始。优选的是，元件216和机架一皮配置，以致元件4是供的冷却空气，和才几架218p及入冷却空气，乂人而大量的冷却空气一皮吸入到才几架218中，例如，以有利于减少冷却空气和来自热区228的加热空气的混合。本发明的各种实施方案可以4是供一种或更多的以下功能。减少数据中心中的冷却气体与排出的空气的混合。高功率机架的周围的热点可以通过如上文中所述的包含在才莫块化数据中心的高功率机架来减少。定点冷却的使用允许包括在^^莫块化数据中心的数据中心的空调元件，以更加有效地操作和在4交高温度时产生冷却空气，,人而消除只寸加湿系统的需要。与王见有的系纟克相比，温度梯度可能会降〗氐。与现有的i更备/冷却排列相比，i史备的可靠性可以:帔改进。冷却元件可以高效纟喿作并4妄近它们的i殳计能力。与早先的系统相比，i殳备可以4吏用较少的能量进行冷却。与现有的系统相比，冷却元件的效率可以提高，而且与现有的用于提供相似的冷却效果的系统(例如，由于冷却较小面积的区域)相比，冷却元件更加小型和/或具有较低的容量。可以在数据中心中使用标准的防火墙保护和照明。与现有技术相比，实际的安全性得到提高。本发明还提供进一步的性能，例如，可以获得4妄近1的可测定的热比率。可测定的热比率(SHR)是可以测定的冷却容量QS除以全部的冷却容量QT(SHR=QS/QT)。在BTU中的可测定的和全部的》令却容量表示为QS=d-T2)xCFMx1.08QT,i-H2)xCFMx4.45其中，Ti是进入冷却元件216中的气体温度，T2是从冷却元件216中排除的气体温度，H！是进入冷却元件216中的气体的热含量，H2是从冷却元件216中排出的气体的热含量，1.08是当乘以CFM时一务标准空气的專争变增量温度为BTU的常凄l,4.45是当乘以CFM时标准空气4争变增量热容量为BTU的常凄t,而CFM是立方英尺/分的气体数量(分别从元件216中吸入和排出的)。举例来说，在36。/。RH(相对湿度)时，对于逐渐增加的温度T！华氏80度，逐洋斤i曽力口的热容量H！是27.82but/石身，在950/0^目只于5显度时，华氏50度的排出温度T2，和19.89but/磅的排出的热容量H2,SHR是大约0.92。在这才羊;也描述下，X于于本4页i或内普通4支术人员可以容易i也耳关想到至少本发明的一个用于解释说明的实施方案的各种改变、修正和改进。这样的改变、修正和改进在本发明的范围内并符合本发明的主旨。相应地，正面的说明只是举例说明而非限制。本发明的限制只在于如下权利要求以及相等内容。权利要求1.一种用于容纳和冷却电子设备的模块化数据中心，该数据中心包括多个支架，支架的第一部分被配置成用以支撑产生热的电子设备，支架的第二部分被配置成用以支撑至少一个冷却元件，每一个支架的第一部分都具有正面和背面而且被配置成用于支撑产生热的电子设备，以致气体从产生热的电子设备的正面被吸入到产生热的电子设备中，并被设备加热使其成为加热气体，然后由产生热的电子设备将加热的气体从支架的背面排出；其中支架被布置并被耦合以形成水平封闭的排列，该排列水平地封闭热区并限定允许气体能垂直地从热区中排出的顶部口；其中支架的第一部分的背面邻近热区被布置，以致当产生热的设备被装配到支架上时，将加热的气体排放到热区中。2.根据权利要求1的数据中心，进一步包括至少一个冷却元件，所述的至少一个冷却元4牛一皮配1用以/人热区中吸入力。热的气体进入到至少一个冷却元件中，冷却加热的气体以变为相对的冷却气体，并将来自至少一个^令却元件中的加热气体氺卜;改到冷区中，所述的冷区通过支架与热区间隔开。3.根据权利要求2的数据中心，其中至少一个冷却元件被配置用以引导冷却气体流向支架的第一部分的正面。4.根据权利要求3的数据中心，其中至少一个冷却元件被配置用以将冷却气体引导到支架的第一部分的正面的底部部分。5.根据权利要求2的数据中心，其中至少一个冷却元件被配置用以冷却气体达到大约华氏72度，并在该温度下排出气体。6.根据权利要求2的数据中心，进一步包括不间断电源，该不间断电源与至少一个冷却元件耦合并一皮配置用以向至少一个冷却元件提供备用电源。全文摘要一种用于支撑和冷却电子设备的模块化数据中心，所述数据中心包括多个支架，支架的第一部分经过配置用于支撑产生热的电子设备，支架的第二部分经过配置用于支撑至少一个冷却元件，支架的每一个第一部分具有正面和背面，并配置用于支撑产生热的电子设备，以致气体从设备的正面被吸入到设备中，并被设备加热为热气体，然后电子设备将加热气体从支架的背面排出，至少一个面板与成对的支架耦合，以在成对的支架之间形成间隙，其中支架和至少一个面板被布置和被耦合以形成水平封闭的排列，该排列水平地封闭热区并限定允许气体能垂直地从热区中排出的顶部开口，支架的第一部分的背面邻近热区布置，以致当产生热的设备被装配到机架上时，将加热气体排放到热区中。文档编号H05K7/20GK101686629SQ20091025361公开日2010年3月31日申请日期2005年6月7日优先权日2004年6月7日发明者小约翰·H·比恩,斯蒂芬·F·海尔德,理查德·J·约翰逊,罗林·R·约翰逊,詹姆斯·R·芬克申请人:美国能量变换公司