[发明专利]数据中心冷却系统

说明书

本申请是2005年6月7日递交的申请号为200580021256.X，发明名称为“数据中心冷却系统”的分案申请。 

技术领域

本发明的各个实施方案着重于机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数据中心的基础结构。 

背景技术

通讯和信息技术设备通常设计为安装于机架和支撑在机壳内部。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、互联网设备和存储装置。设备机架可以是开放式的结构和封闭在机架的机壳内部。标准机架通常包括前置式安装轨，其中设备的多个元件，例如，服务器和CPU，被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部件以及不同制造商生产的部件进行板上组装。 

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。机架装配式设备产生的热量不利于设备部件的性 能、安全性和使用寿命。特别是，支撑在机壳内的机架装配式设备在操作期间特别容易受到产生的热量和该设备在机壳的限定范围内产生的热点的影响而遭到损坏。机架产生的热量取决于操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，既定机架或机壳产生的热量也相应地从几十瓦特增加到10,000瓦特，和10,000瓦特以上。 

通常，机架装配式设备通过沿着机架或机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行冷却，因此，气流可以根据机架装配式部件的数量和类型以及机架和机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提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号专利所公开的系统，要求设备室或数据中心配备有活动地板结构，以方便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设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机壳的前方，并沿着机架排和机壳之间的通道并行排列。 

冷却系统和方法所要求的活动地板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机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格栅或面积为12×12英寸的通风口，以及可以释放大约200 立方英寸到500立方英寸冷空气的活动地板结构。高功率设备的机架可以提升到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，需要沿着机架周边设置大约3.5到8个开放式地砖、地面格栅或通风口，以提供足够的冷空气满足机架的冷却要求。在密集地排列着机架和机壳的设备室中，很难得到这样的地面结构，而且如果机架和机壳是并行排列成行的，则不可能实现。因此，结合活动地板构造的空气冷却系统和方法通常只有在机架和机壳在空间上分离时使用，以提供足够的地板面积容纳为数众多的开放式地砖、地面格栅或通风口。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。如果不使用活动地板，由于冷空气通常必须被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/或不同设备要求个别机架和机壳需要重新定位和/或重新放置。在这样的背景下，活动地板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板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便地、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。