[发明专利]用于IT集群的空气侧节能系统设计

说明书

一种用于数据中心的空气侧节能冷却系统能够根据环境空气条件以不同模式配置和操作。该系统包括：混合模块、蒸发冷却模块和空气供应模块，它们彼此附接并且在它们之间具有空气通路。该系统还包括具有开口的返回空气通道。一种用于数据中心的冷却系统的操作方法包括：设定多个操作模式，所述多个操作模式包括：直接模式，其中，热交换器被停用，并且多个风机和多个百叶窗被启动，以将环境空气输送至负载；间接模式，其中，热交换器被启动，并且多个风机和多个百叶窗被启动，以将环境空气输送至热交换器；以及混合模式，其中，热交换器被停用，并且多个风机和多个百叶窗被启动，以将环境空气与再循环空气混合。

技术领域

本发明的实施方式总体涉及用于数据中心冷却的系统。更具体地，本发明的实施方式涉及一种空气侧节能冷却系统，该空气侧节能冷却系统可根据环境空气的主要条件和特定的数据中心冷却要求而以不同的模式操作。

背景技术

冷却是计算机系统和数据中心设计中的突出因素。随着单芯片的功率不断增加，封装在服务器内部的高性能电子部件(诸如高性能处理器)的数量稳定地增加，从而增加了在服务器的正常运行期间生成和耗散的热量。因此，能量效率是重要的，尤其是由于不断增加的散热。如果允许服务器运行的环境中的温度随时间而增加，则服务器的可靠性降低。维持适当的热环境和适当的空气质量对于这些服务器的正常运行以及服务器性能和寿命是关键的。尤其在冷却高性能服务器以及通用计算服务器的情况下，需要有效且高效的冷却解决方案。

在该文献中，一种机械冷却系统涉及使用电能来给一个或多个压缩机加电，以便冷却数据中心内部的空气。这种系统使冷却剂循环以从数据中心内部传递和去除热量。冷却剂是相变流体，例如使用制冷循环，或者是液体，例如水冷却塔。在任一情况下，使用某一形式的热交换器，这需要施加电力来操作主动冷却系统。在这点上，热交换器是用于在两种或更多种流体之间传递热量的任何装置。

直接或间接使用环境空气和/或水而不使用诸如压缩机的任何机械冷却的系统被称为是“自由冷却”或冷却节能。当环境温度足够低时，这些系统能够在“机械”冷却到“自由”冷却之间切换。基本概念是系统关闭压缩机或其他主动空气冷却设备，但是泵和风机继续运行并且将外部空气(可选地在过滤之后)直接泵送到数据中心中。当外部温度升高时，系统启动空气冷却设备以提供主动空气冷却。

不使用压缩机的间接空气冷却操作，诸如在干燥模式和湿润模式下，也被认为是空气侧节能。

一般而言，节能器是冷却系统中的一个部件或子系统。关于HVAC(暖通空调)系统，空气侧节能器可以用于通过直接或间接使用外部(也称为环境)空气冷却室内空间而不使用任何空调压缩机来节省能量成本。当外部空气足够冷且足够干燥而且质量良好时，它可以被直接泵送到内部空间中，这是本领域中称为自由冷却的模式。

环境空气的温度和质量随时间变化，并且在不同的地理位置上不同。环境空气温度和空气质量的该可变性使空气侧节能器的设计和操作复杂化。

发明内容

本申请提出了一种用于数据中心的空气侧节能冷却系统。所述系统能够根据包括湿度、温度和质量的环境空气条件以不同模式配置和操作。所述系统包括：混合模块、蒸发冷却模块和空气供应模块，所述混合模块、所述蒸发冷却模块和所述空气供应模块彼此附接并且在它们之间具有空气通路。所述混合模块包括壳体、附接到壳体的环境空气风机、以及至少一个机动百叶窗；所述蒸发冷却模块包括壳体、附接到壳体的排气风机、热交换器、蒸发喷嘴和水系统、以及环境空气入口；所述空气供应模块包括壳体、附接到壳体的进气风机、定位在进气风机与壳体之间的过滤器、以及将冷空气输送到所述数据中心的设施接口。所述系统还包括：返回空气通道，所述返回空气通道具有开口，所述开口将返回空气从所述数据中心输送到所述混合模块。

根据一些实施例，所述混合模块、所述蒸发冷却模块和所述空气供应模块彼此串联地附接以形成线性组件。

根据一些实施例，所述混合模块包括附接到所述环境空气风机的上部隔室和附接到所述返回空气通道的底部隔室。