[发明专利]用于高效的数据中心冷却的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及数据中心的能量管理，更具体地涉及利用多个冷却系统的高效的数据中心冷却。

背景技术

按照惯例，传统数据中心包括多个包含在外壳结构中的单独的计算资源。数据中心或其他物理空间受益于充分的和优化的电力和冷却基础设施。将数据中心维持在所需温度（例如，设置点）有助于防止计算机硬件（例如，IT基础设施）过热和发生故障。为此，很多数据中心被冷却至相对低的温度（例如，75°F）以提高设备可靠性和使用寿命，并避免用于修理和/或更换的停机时间。

随着数据中心消耗的电力越来越多，而首席信息官（CIO）的预算保持相对地固定，为使数据中心具有更高能量效率增加了极大的压力。数据中心正变得更加虚拟化，导致了更高且更不可预知的冷却需求，使得能量效率更具挑战性。作为响应，如美国采暖、制冷和空调工程师学会（ASHRAE）和欧盟数据中心规范（European Union Code of Conduct for Datacenters）的标准化组织已经采用了更加宽松的用于数据中心的环境标准，从而允许较高的服务器入口温度。较高的服务器入口条件鼓励数据中心空间独有的新颖和具创造性的设计和控制理念。不同于其他类型的建筑环境，数据中心具有极低的潜热负荷，因为IT负荷只产生可感觉的热量，而在该空间中很少有人来增加数据中心空气的湿度，并且新鲜空气的组成很低。

可以设计支持数据中心具有可变速度的设备和在外部环境条件有利时自然冷却（free cooling）的选项的基础设施。尽管这些方法可以产生显著的能量节省，但它们没有完全充分利用变化的环境条件以用于增加节省。

发明内容

一般来说，本发明的实施例提供了在数据中心中响应于冷却和/或湿度需求进行高效冷却的方法，其利用具有多个冷却回路的数据中心冷却系统，以考虑到第一冷却液体回路的较高的冷却液体温度，同时维持数据中心室温和湿度控制。特别地，数据中心冷却系统包括多个集成冷却系统，其中的每一个都包括一个或多个特别设定尺寸的冷却器和液体回路以应对冷却需求。自然冷却热交换器耦合至第一液体回路，以在数据中心周围的湿球温度能够产生低于第一冷却液体回路的返回温度一温度差值的冷凝用水时使用。数据中心冷却系统将湿度控制组件隔离至第二冷却液体回路，并使得能够更好地控制数据中心的第一冷却液体回路以满足特定的IT负荷，由此在正常冷却和自然冷却操作期间均使能量节省最大化。

本发明的一个方面包括一种数据中心冷却系统，其包括：第一冷却系统，可操作以维持第一液体回路的预定设置点来应对数据中心内的冷却需求，第一冷却系统包括冷却器；第二冷却系统，可操作以维持第二液体回路的预定设置点来应对数据中心内的湿度和冷却需求，第二冷却系统包括尺寸被设计为具有比第一液体回路的冷却器的能力小的能力的一个或多个冷却器，其中第一液体回路的预定设置点高于第二液体回路的预定设置点；耦合至第一液体回路的热交换器，用于在数据中心周围的湿球温度低于一预定义设置点时使用，该热交换器被配置为与第一液体回路的冷却器并行或串行操作；以及将第一冷却系统与第二冷却系统耦合的流量控制设备。

本发明的另一个方面提供了一种数据中心冷却系统，其包括：包括指令的存储介质；耦合至存储介质的总线；以及经由总线耦合至控制器的处理器，当处理器执行所述指令时，使所述系统：分析数据中心的环境条件；在数据中心周围的外部湿球温度低于自然冷却设置点的情况下，响应于环境条件激活热交换器来维持第一冷却系统的第一液体回路的预定设置点；在下列任一情况下，激活第二冷却系统的冷却器以应对环境条件：数据中心周围的外部环境温度高于自然冷却设置点一预设差值，和自然冷却热交换器不能维持第一冷却系统的预定设置点；操作流量控制设备来维持第一冷却系统的液体回路的预定设置点；以及在激活第二冷却系统的冷却器不能维持第一液体回路的预定设置点的情况下，激活第一冷却系统的冷却器来应对环境条件。