[发明专利]用于计算机架外壳的自适应冷却方法

说明书

相关申请

本申请案主张申请于2005年8月5日的第60/705,793号美国临时申请案 的权益。以上申请案的全部教示以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明是关于一种用于计算机架外壳的自适应冷却方法。

背景技术

据估计，在如今大多数数据中心，电子设备架产生5到12千瓦(KW) 之间的热量。数据中心所使用的最新的计算机(服务器)较小且功能更强大， 并允许在设备架外壳内部非常密集地放置机器。一些估计是，将来设备架内部 的热负荷可超过20KW。这些设备架中所使用的冷却系统对这些数据中心的 可靠性显然很重要。

效率是架冷却系统的最重要的方面之一。空气调节的高成本阻碍了简单地 制造和分布比冷却所需的冷空气更多的冷空气。最有效的系统将向计算机架传 递适当量的冷空气——不多也不少。

确定用于设备架的理想冷却速率是困难，因为所产生的热量的量可较大程 度地变化。举例来说，闲置不用的计算机产生的瓦特数远少于那些正重荷使用 的计算机。因此，如果整个架闲置，那么冷却需求将显著低于整个架在努力工 作时的冷却需求。另外，架中所安装的设备的数目和类型可随时间变化。今天 仅有一半满的服务器的架下星期可能完全充满。

另一相关挑战是由于以下事实：所产生的内部热量通过每一计算机内部的 冷却风扇而从计算机的每一者的后部排出。显然，必须适当地管理这些冷却风 扇所产生的组合气流。如果此气流管理不当，那么从计算机后部排出的热空气 可能迁移到机箱前方，在那里其将与冷空气供应混合并对冷却具有不利影响。

最后，计算机制造商通常公布其设备设计所针对的“环境”条件。因此，理 想的设备架冷却系统将维持内部受监视计算机的所需环境条件，同时使用所必 需的最小冷却量。为了实现此目的，冷却系统不仅必须提供适当空气温度，而 且其还必须确保内部计算机的入口与排出口之间不存在压差。换句话说，当计 算机的所有内部风扇正在运作时，决不能允许计算机对设备架的后部加压。否 则这可能导致计算机内部以每分钟立方英尺(CFM)计的气流下降，从而产 生升高的内部温度。同样，决不能允许计算机风扇在架前方抽出真空，否则计 算机内部的CFM可能再次下降。或者，冷却系统不应对架前方加压，也不应 在架的后部产生真空，因为这些条件中的任一者将迫使比必需的冷却空气多的 冷却空气进行循环，从而导致效率降低。

发明内容

我们已开始了解，实施理想的设备架冷却技术涉及考虑个别计算机/服务 器本身监视其自身的内部温度，并基于其自身的冷却需要而调节其内部冷却风 扇。当其变热时，其使其内部冷却风扇加速，且当其变凉时，风扇减慢。个别 计算机的制造商已建立每一计算机基于其当前用途所需要的理想冷却量，这并 不令人惊讶。

因此，设备架冷却系统需要与架中所有个别计算机的CFM需求匹配。这 将确保通过服务器上不存在压差，且将允许计算机使其本身正确冷却，如同其 正搁置在开放的环境室条件下。

一种实施此效果的方式是通过使用压力传感器(Pressure transducer)来测 量架前方和/或架后方的压力。因此，如果计算机使其内部风扇加速，且对机 箱后方的排放不够快，那么将检测到压力略微增加，从而指示冷却系统排气风 扇需要加速。接着当后方压力再次均衡时，排气风扇CFM已与架中计算机的 组合的CFM需求匹配。

使用压力传感器的问题是，所观察到的压差通常非常小，0.1英寸的水 (0.0036PSI)或更小的级别。可准确地测量这一低压力范围的压力传感器相 对较昂贵。另外，所选择的任何压力传感器均具有最小压力感测能力，传感器 在所述最小压力感测能力以下将不能工作。指定的最小值越低，则传感器越昂 贵。随后，存在稳健性的问题。非常灵敏的压力传感器往往不如没有如此灵敏 的压力传感器那样稳健。构建非常稳健、非常灵敏的压力传感器非常昂贵。这 种方法的高成本从若干角度来看对于计算机架系统设计者是一项难题。其使得 使用多个压力传感器来获得较好的或冗余的信息行不通。

并且，存在用于设备架冷却的竞争性技术，例如简单地测量架排气温度。 且虽然这些技术中的一些可能较为低级，但它们提供价格点量度，且可运作得 “足够好”。这些低成本、已经可实现的解决方案使得难以将高成本方法成功地 推向市场。