[发明专利]冷却机架风扇模块以及冷却方法

说明书

背景

1.公开领域

本公开一般涉及用于数据中心环境中的冷却系统，且更具体地涉及冷却机架风扇模块以及冷却数据中心的相关方法。

2.相关技术的讨论

容纳电子设备(比如，数据处理设备、联网设备以及电信设备)的设备外壳或机架已经使用了很多年。这样的机架用来将设备包含和布置在大型数据中心以及小的布线室和设备房间中。在某些实施方案中，设备机架可以是开放的构型并可以被安置在机架外壳内，虽然当指机架时可以包括外壳。标准机架通常包括前部安装导轨，诸如服务器、CPU和电信设备的电子设备的多个单元安装至该导轨并竖直地堆叠在机架内。随着互联网的发展，数据中心包含数以百计的这些机架不是罕见的。此外，随着计算机设备的不断减小的尺寸，并且特别地，随着计算机服务器和叶片的不断减小的尺寸，安装在每个机架中的电气设备的数量一直在增加，引发了对充分冷却设备的关注。

安装于机架上的设备产生的热量可对设备部件的性能、可靠性和使用寿命产生不利的影响。特别地，在运行期间，容纳于外壳内的安装于机架上的设备可能容易受到外壳范围内产生的热量积聚和热点的影响。在运行期间，设备机架所产生的热的量取决于机架中的设备所汲取的电功率的量。此外，电子设备的用户可根据需求的变化以及新需求的出现来新增、去除和重新布置安装于机架上的部件。

以前，在某些构型中，数据中心已经通过围绕数据中心房间的外围定位的计算机房间空调(“CRAC”)单元来冷却。这些CRAC单元吸入来自于该单元的前部的空气并朝着数据中心房间的天花板向上输出较冷的空气。在其他实施方案中，CRAC单元从数据中心房间的天花板附近吸入空气，并且在升高的地板下方排出较冷的空气，以递送到设备机架的前部。一般情况下，这种CRAC单元吸入室温空气(约72°F)并排出冷空气(约55°F)，排出的冷空气被吹入数据中心房间中并在设备机架处或设备机架附近与室温空气混合。安装于机架上的设备通常通过如下方式来对自身进行冷却：沿着机架的前侧或空气入口侧抽吸空气、抽吸空气经过其部件并且随后从机架的后侧或者排气口侧排出空气。

可构造为放置在数据中心内的冷却单元的示例可参照：2006年1月19日提交的NeilRasmussen、JohnBean、GregUhrhan和ScottBuell的题为COOLINGSYSTEMANDMETHOD的序列号为11/335,874的美国专利申请；2008年4月29日发布的NeilRasmussen、JohnH.Bean、GregR.Uhrhan和ScottD.Buell的题为COOLINGSYSTEMANDMETHOD的第7,365,973号美国专利；以及2006年1月19日提交的NeilRasmussen、JohnBean、VincentLong、GregUhrhan和MatthewBrown的且题为COOLINGSYSTEMANDMETHOD的序列号为11/335,901的美国专利申请，以上中的全部为了所有目的而通过引用以其整体并入本文。冷却单元的其它例子可以在2006年8月15日提交的OzanTutunoglu的题为METHODANDAPPARATUSFORCOOLING的序列号为11/504,382的美国专利申请(已放弃)以及2006年8月15日提交的OzanTutunoglu和DavidLingrey的题为METHODANDAPPARATUSFORCOOLING的序列号为11/504,370的美国专利申请中找到，这两个美国专利申请为了所有目的而通过引用以其整体并入本文。

不断地需要提高冷却单元的性能，包括增加能源效率和空气流速。图1示出了现有技术的冷却单元10。与这样的冷却单元相关的一个问题是其噪声大。图2示出了具有风扇边框22、风扇组件24和护手板26的现有技术的风扇模块20。当冷却单元10的全部八个风扇模块20以最大风扇速率运行时，在冷却单元前部距离该冷却单元一米的距离处，噪声可达到90分贝(dB)。

具有在数据中心内使用的风扇(比如通风风扇)的其他设备也是噪声大的。为了满足高气流的需求，风扇的风扇速率可达到每分钟6500转(RPM)。当特定的冷却单元内的全部风扇模块以最大速率运转时，声级会过高。降低噪声级存在几项挑战。挑战之一是具有300mm宽的冷却单元太小以至于不能使用传统的声音衰减解决方案，比如静压室和/或声音隔离。另一个挑战是气流需求非常高，且任何声音解决方案必须要平衡气流降低和声音衰减效果。

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