[发明专利]混合直接和间接空气冷却系统

说明书

一种用于调节用于封闭空间的空气的混合系统和方法，其可以包括与间接冷却系统组合的直接冷却系统。当环境温度和湿度水平可以将100％的室外空气输送到封闭空间时，混合系统可以使用直接冷却。当100％的返回空气可以使用外部冷却单元调节然后被作为供应空气返回到封闭空间时，混合系统可以使用间接冷却。外部冷却单元可以包括蒸发冷却器，并且在干燥模式和湿模式下运行。当系统正在在间接模式下运行以及在某些情况下在直接模式下运行时，外部冷却单元可产生被降低温度的冷却流体并为空气提供液体冷却。混合系统可以在混合模式下运行，在该模式下外部冷却单元关闭，并且返回空气和室外空气的混合物可以被输送到封闭空间。

优先权声明

本专利申请要求于2017年9月8日提交的名称为“HYBRID DIRECT AND INDIRECTAIR COOLING SYSTEM”美国临时专利申请第62/556,250号(律师案卷号5991.061PRV)的优先权的权益，其在此以其整体通过引用并入本申请。

背景技术

存在许多冷却至关重要的应用，例如数据中心。数据中心通常由连续工作(每天24小时，每周7天)的计算机和相关部件组成。数据中心中的电气部件会产生大量热量，然后需要将热量从空间中移除。数据中心的空气调节系统通常会消耗总能量的40％以上。

借助当前数据中心的空气调节系统和技术，以及IT部件运行条件和处理能力的显著改善，服务器可以大致以其容量的50％运行。这种容量限制部分是由于冷却系统无法高效冷却服务器，并且服务器在达到最大容量之前达到了其高温极限。高密度数据中心冷却旨在更有效地冷却服务器并增加数据中心的密度。因此，这可以节省数据中心的运行成本并增加数据中心的整体容量。

用于数据中心和其他封闭空间的现有冷却系统可以包括直接空气冷却和间接空气冷却技术。这些技术(直接空气和间接空气)中的每一种都可以存在缺点或局限性，具体取决于运行条件。这样的缺点或局限性可以包括例如增加的水消耗或能量消耗或降低的室内空气质量。

发明内容

本发明人意识到，除了别的以外，使用能够组合直接和间接冷却的混合系统来改善冷却封闭空间的性能的机会。因此，混合系统可以整合直接和间接冷却技术的优势。该系统可以在多种运行模式下运行，并且具体的运行模式可以基于室外空气条件选择。如下所示，与其他现有设计相比，本文公开的系统和方法可导致降低的水使用有效性(WUE)和降低的部分动力使用有效性(pPUE)。

间接冷却可以通过使用液体冷却技术在服务器上散热来实现。数据中心的液体冷却以两种方式影响数据中心的能耗：(1)利用最大的服务器处理能力和数据中心处理密度，这将导致数据中心中每kW处理功率的冷却功率消耗更低；以及(2)一般而言，液体冷却系统比数据中心空气冷却系统更高效节能。液体冷却技术可以在服务器处吸收高至100％的热量，这可以消除对数据中心空气冷却系统的需求。数据中心液体冷却能够节省高至90％的数据中心冷却成本，并节省高至50％的数据中心运行成本。此外，数据中心液体冷却可以使服务器的处理密度提高高至100％，这可以显著节省成本。

可以与封闭空间和伴随的空气处理单元物理分离的外部冷却单元可以用于生产被降低温度的冷却流体。被降低温度的冷却流体可以向来自封闭空间的热负荷提供液体冷却。在一个实施例中，被降低温度的冷却流体可以被输送到集气室或空气处理单元以冷却来自封闭空间的返回空气。在一个实施例中，被降低温度的冷却流体可以是水。在一个实施例中，被降低温度的冷却流体可以降低第二冷却流体的温度，并且第二冷却流体可以被输送至集气室或空气处理单元以冷却返回空气。

外部冷却单元可以包括蒸发冷却器和使外部冷却单元能够在干燥模式和湿模式下运行的一个或更多个另外的部件。在一个实施例中，冷却单元的蒸发冷却器可以包括作为蒸发冷却器运行的液体到空气膜能量交换器(LAMEE)。