[发明专利]用于高效地协调数据中心制冷单元的方法和设备

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求C.Federspiel等人于2009年8月21日提交的、题为“Method And Apparatus For Coordinated Starting And Stopping Of Datacenter Cooling Units”的美国临时申请61/235,759的优先权，并且是该美国临时申请的非临时申请，该美国临时专利申请的全部内容通过引用而合并于此以用于所有目的。本申请还与C.Federspiel于2009年3月3日提交的、题为“Method and Apparatus for Coordinating the Control of HVAC Units”的美国非临时申请12/396,944(代理机构号027332-000110US)有关，其全部内容通过引用而合并于此以用于所有目的。

技术领域

本发明一般涉及可以用于控制公共空间(例如，如可以存在于包含服务器计算机的数据中心中)的温度和湿度的环境控制系统，诸如制热通风空调(HVAC)系统。更具体地，本发明可涉及通过增大或减小环境控制系统的各个单元(模块)的操作等级(例如，启动和停止)来高效地维持特定环境条件。

背景技术

现代数据中心使用HVAC系统来控制室内温度、湿度和其它变量。通常在数据中心布置有多个HVAC单元。它们通常是座地式单元，但是可以是壁挂式的、机架安装式的或顶置式的。HVAC单元通常还向活动地板间层(raised-floor plenum)、通风道网络或数据中心的户外提供冷风。数据中心本身或大型数据中心的大部分通常具有开敞式平面布置构造，即，不存在将数据中心的一个部分中的空气与另一部分中的空气隔开的永久分隔。因此，在许多情况下，这些数据中心具有由多个HVAC单元进行温度控制和湿度控制的公共空间。

数据中心的HVAC单元通常以分散式独立控制来操作。各个单元通常操作以试图控制从数据中心进入该单元的空气的温度和湿度。例如，HVAC单元可包含用于确定进入该单元的空气的温度和湿度的传感器。基于该传感器的测量，对该HVAC的控制将改变单元的操作，以试图改变进入该单元的空气的温度和湿度，从而与该单元的设定点对准。

为了可靠性，大部分数据中心设计有过量的HVAC单元。由于开敞式平面布置构造允许空气在数据中心中自由流动，因此一个单元的操作可以耦合到另一单元的操作。过多的单元以及这些单元将空气传送到基本上重叠的区域这一事实提供了冗余，这保证了如果单个单元发生故障，则数据中心装备(服务器、路由器等)将仍具有适当的制冷。

如上所述，HVAC单元的标准操作过程是控制进入每个HVAC单元中的回风温度。这种操作不知道进入数据中心中的服务器和其它计算装备的空气的温度。由于该信息对于HVAC单元控制或数据中心操作者是不可用的，因此额外的HVAC单元通常将一直运行，以保证服务器保持制冷。然而，这种预防措施浪费了能量。

尽管可以手动关断冗余的HVAC单元来节能，但是这么做引起了使该装备过热的风险。另外，一些数据中心具有可变的负荷，在该情况下，可能需要在一天中停止和启动数个单元。此外，如果应该识别需求，则数据中心中复杂且紧密耦合的气流模式使得操作者难以知道重启哪个HVAC单元是最高效的。

因此，期望提供可以自动地减小冗余HVAC单元的操作等级(例如，无需触发提高的温度)并且可以在需要时以高效方式自动地增大操作等级的方法和系统。

发明内容

本发明的实施例可以提供用于使用传感器控制环境维持模块(例如，HVAC单元)的系统和方法。在各个实施例中，系统可以对环境制热和/或制冷。传感器可以测量环境内的各个位置处的温度，并且该温度反馈可以用于改变模块的操作等级，以将温度保持在期望范围内。

例如，当传感器温度过热时，可以将停止的模块启动(或者使操作等级增大)以进行制冷。在一个实施例中，用于启动的模块是被预测为对热传感器的温度具有最大的或者至少充分大的影响的那个模块。作为另一示例，如果传感器温度在范围内，则可以将模块停止(或者使操作等级减小)，并且操作等级的减小被预测为不会引起超出范围的条件。在一个实施例中，转移矩阵用于执行以上预测。在一方面，转移矩阵可以提供模块的操作等级的改变与所引起的系统中的每个传感器的温度差之间的关系。