[发明专利]冷却系统和方法

说明书

技术领域

本发明的各个方面涉及包括用于给数据处理设备、网络设备 和电信设备装上外壳的支架和壳体的数据中心，更为具体的是涉 及用于冷却被所述支架和壳体装上外壳的设备的冷却系统和方 法。

背景技术

用于给电子设备(例如，数据处理设备、网络设备和电信设 备装)装上外壳的设备壳体或支架已经被运用了多年。所述的支 架用于容纳和将设备排列在小的配线室以及设备室和大的数据 中心中。在某些实施方案中，设备支架可以是开放式的配置形式 和可以被装在支架的外壳中，尽管当谈到支架时可能会包括壳 体。

若干年之后，大量不同的标准被研发用于促使设备制造商设 计可以安装设备的支架，其可以安装在由不同的制造商所生产的 标准支架上。一种标准的支架通常包括正面安装轨道，在其上安 装有众多的电子设备单元，例如，服务器和CPU，这些电子设备 是垂直堆栈和安装在支架中。一种可以效仿的工业标准化的支架 的高度大约为6英尺到6.5英尺，宽度为大约24英寸，和深度大 约为40英寸。这样的支架通常被称为“19英寸”的支架，正如 电子工业协会EIA-310-D标准中所限定的那样。

19英寸的支架被广泛地运用在数据中心和其他的大型设备 中。随着英特网的发展，数据中心容纳有好几百这样的支架并非 罕见。而且，随着计算机设备的尺寸的不断减小，以及尤其是， 计算机服务器和叶片，安装在一个支架上的大量的电子设备的情 况越来越多，使得人们开始关注关于设备的充分制冷的问题。

由支架式安装设备所产生的热会对设备部件的性能、可靠性 和使用寿命产生不利的影响。尤其是，被装在壳体中的支架式安 装的设备可能会受到在操作期间的壳体的边界处形成的热聚集 和热点的损害。由设备支架所产生的热量取决于操作期间的支架 中的设备所需的电功率的数量。除此之外，电子设备的用户可能 会根据他们的要求和新发展的需要来对支架式安装的部件进行 增添、移除和重新排列。

以前，在某些配置中，数据中心通过计算机室的空调系统 (CRAC)单元进行冷却，其通常是围绕在数据中心室的外围布 置的牢固的通过管道输送的固定的单元。这些CRAC单元从单元 的正面吸入空气和向上朝着数据中心室的天花板输出较冷的空 气。在其他的实施方案中，CRAC单元从靠近数据中心室的天花 板处吸入空气和在升高的地板之下释放较冷的空气以输送到设 备支架的正面。一般来说，这样的CRAC单元吸入室温空气(大 约72华氏度)和释放出冷空气(大约55华氏度)，其被吹入到 数据中心室中和与设备支架上的和周围的室温空气进行混合。

支架式安装的设备通常通过沿着支架的正面或空气吸入一 侧吸入空气，使空气流经其部件，和随后从支架的通风一侧或背 面排出空气来进行自身的冷却。CRAC类型的空气调节系统的劣 势在于冷空气会与室温空气进行混合，这是效率很低的。理想的 是，使系统能够尽可能有效的工作，和尽可能少的利用能量和地 面的空间，可能的最高温度的空气被吸入到CRAC单元中和由 CRAC产生的输出空气会稍微低于室温。除此之外，由于不同数 量和类型的支架式安装的部件和支架和壳体之间的不同配置的 结果会导致对空气流动的要求可能会有相当大的改变。

对于大型的数据中心而言，其要求CRAC单元在数据中心室 的中间或中心位置上或靠近中间或中心位置，到CRAC单元的冷 冻剂的输送必须位于升高的地板中，由于考虑到风险以及管道系 统的连接可能出现失效的情况，将冷冻剂的管道系统布置在数据 中心的天花板上是不符合要求的。特别是，在传统的CRAC系统 中，单元的管道系统需要相当数量的管道切割和人工焊接。泄漏 是常见的，数据中心中泄漏出来的水或冷冻剂会导致设备支架中 的设备存在被损害的风险。除此之外，潜在的地震会晃动管道并 导致连接失效。鉴于至少以上原因，大部分的数据中心设计人员 和操作人员不愿意考虑使用悬挂式的管道系统来冷却数据中心。

发明内容

本发明的第一方面涉及的是一种用于冷却数据中心的系统， 所述数据中心具有被设计用于容纳众多的电子设备支架的空间 体积，以及每一个设备支架适用于支撑至少一件电子设备和具有 工业标准的宽度。系统包括至少一个冷却支架，该冷却支架包括 具有宽度大约为众多的设备支架中的每一个支架的宽度的二分 之一的机架。系统进一步包括由机架所支撑的冷却系统部件。