專利名稱：使用傳熱水平操作的能量高效crac部件的制作方法
背景技術：
數據中心可以被定義為例如房間之類的場所，其容納在多個機架中布置的計算機系統。例如電子設備柜之類的標準機架被定義為電子工業協會(EIA)外殼，78英寸(2米)高，24英寸(0.61米)寬并且30英寸(0.76米)深。這些機架被配置為容納多個計算機系統，大約四十(40)個系統，將來的機架配置被設計成用于容納200或更多個系統。計算機系統典型情況下包括多個印刷電路板(PCB)、海量存儲設備、電源、處理器、微控制器和半導體設備，在它們操作期間耗散相對大量的熱。例如，包括多個微處理器的典型計算機系統耗散近似250W的功率。從而，包含此類四十個(40)計算機系統的機架耗散近似10KW的功率。
把由機架中組件所耗散的熱轉送到在數據中心中所包含的冷空氣所要求的功率通常大約等于操作所述組件所需要功率的百分之十。然而，移除由數據中心中多個機架所耗散的熱所要求的功率通常大約等于操作所述所述機架中組件所需要功率的百分之五十。耗散在機架和數據中心之間各個熱負載所要求功率量的不一致例如是由于在所述數據中心中冷卻空氣所需要的附加熱力學工作。依照一個方面，典型情況下利用可操作來穿過熱耗散組件移動冷卻空氣的風扇來冷卻機架；而數據中心常常執行逆功率循環以便冷卻加熱的回流空氣。除與在數據中心和冷凝器中移動冷卻液相關聯的工作之外，實現溫度下降所要求的附加工作常常增加多達百分之五十的功率要求。因而，數據中心的冷卻給出了除冷卻機架所面臨問題之外的問題。
典型情況下通過操作一個或多個計算機機房空調(computerroom air conditioning CRAC)部件來冷卻常規的數據中心。例如，CRAC部件的壓縮器典型情況下最少消耗所要求操作能量大約百分之三十(30)的能量以便充分冷卻數據中心。例如冷凝器和空氣移動器(風扇)之類的其它組件，一般會另外消耗所要求整個操作能量的百分之二十(20)。作為一個例子，具有100個機架的高密度數據中心通常要求1MW的冷卻能力，每個機架具有最大10KW的功耗。具有1MW熱量排除能力的CRAC部件通常除驅動空氣移動設備(例如風扇和吹風機)所需要的功率之外最少要求300KW的輸入壓縮器功率。常規的數據中心CRAC部件并不根據數據中心的分布需要而改變它們的冷卻液輸出。作為替代，這些CRAC部件通常即使在數據中心內的熱負載被降低時也在最大壓縮器功率級或其附近操作。
CRAC部件基本上連續的操作通常被設計成用于依照最壞情況下來操作。例如，CRAC部件典型情況下在最大能力周圍設計并且利用冗余使得數據中心可以按照基本上持續不斷地保持在線。然而，數據中心中的計算機系統只可以利用最大冷卻功率的大約30-50％。在這方面，常規的冷卻系統常常試圖冷卻那些可能還沒有在會使其溫度超過預定溫度范圍的水平上操作的組件。從而，許多常規的冷卻系統常常承擔比足以冷卻在數據中心的機架中所包含的熱產生組件所必須的操作費用更大的操作費用量。
其它類型的常規CRAC部件被配置為改變冷卻液溫度以及向數據中心所提供的冷卻液的體積流率。這些類型的CRAC部件常常包括被配置為在向數據中心遞送冷卻液之前改變所接收冷卻液的溫度的冷卻系統。冷卻系統包括可變容量壓縮器和冷水系統。另外，這些CRAC部件還包括具有可變頻率驅動器的吹風機，被配置為改變遞送到數據中心中的冷卻液的體積流率。
冷卻系統冷卻從數據中心所接收的冷卻液的溫度常常是根據所檢測的、返回到CRAC部件中冷卻液的溫度的。另外，吹風機的速度常常與冷卻系統的操作相關。在這方面，當冷卻系統可操作來降低冷卻液的溫度時，所述吹風機還可操作來增加所冷卻的冷卻液的體積流率。依照這種方式操作冷卻系統是低效的，這是因為典型情況下不必一定使用冷卻液溫度的降低和冷卻液體積流率的增加來把數據中心中的組件維持在預定的溫度范圍內。

發明內容
公開了一種用于控制一個或多個計算機機房空調(CRAC)部件以便能量高效操作的方法。在所述方法中，檢測返回到一個或多個CRAC部件中的空氣(Trat)的溫度和由所述一個或多個CRAC部件所提供的空氣(Tsat)的溫度。根據Trat和Tsat來計算傳熱水平(Q)并且確定Q是否在預定的調整點傳熱范圍之內。另外，響應于Q在預定的調整點傳熱范圍內來減少一個或多個CRAC部件的至少一個操作以便由此增加一個或多個CRAC部件的效率。


參考附圖根據以下描述，本發明的特征對那些本領域技術人員將變得更加清楚，其中圖1A依照本發明實施例示出了數據中心的簡化平面圖；圖1B依照實施例示出了沿圖1A的IIA-IIA線所獲取的截面側視圖；圖1C依照另一實施例示出了沿圖1A的IIB-IIB線所獲取的截面側視圖；圖1D依照進一步的實施例示出了沿圖1A的IIB-IIB線所獲取的截面側視圖；圖2A-2C是可操作來依照各個實施例控制CRAC部件的CRAC控制系統的各自框圖；圖3依照實施例圖示了各個冷卻系統操作級及與其操作相關聯成本的圖表；圖4A和4B依照各個實施例分別圖示了根據調整點溫度和調整點熱傳遞確定的CRAC部件控制方法的操作模式的流程圖；和圖5依照實施例圖示了被用為在本公開中所描述的各個操作的平臺的計算機系統。
具體實施例方式
為了簡單和說明性目的，主要參照其示例性實施例來描述本發明。在下面描述中，闡明了許多具體細節以便對本發明提供更徹底的了解。然而，本領域普通技術人員應當清楚，可以在并不限于這些具體細節的情況下實施本發明。在其它實例中，沒有詳細描述公知的方法和結構以免不必要地模糊本發明。
遍及本公開，涉及“冷卻液”和“加熱的冷卻液”。為了簡明，“冷卻液”通常可以被定義為已經由例如空調部件之類的冷卻設備所冷卻的空氣。另外，“加熱的冷卻液”通常可以被定義為已經被加熱的冷卻液。然而應當容易地看出，術語“冷卻液”并不意在標示只包含冷卻流體的空氣而且“加熱的冷卻液”只包含已經被加熱的冷卻液。作為替代，本發明的實施例可以用包含加熱的冷卻液和冷卻液的混合物的空氣來操作。另外，冷卻液和加熱的冷卻液可以標示除空氣之外的氣體，例如冷凍劑及本領域普通技術人員已知可以用來冷卻電子組件的其它類型氣體。
依照一個例子，計算機機房空調(CRAC)部件包括能夠能量高效地冷卻并且向數據中心提供冷卻液的系統。另外，依照通常優化與冷卻在數據中心中所包含組件相關聯的成本的方式來操作CRAC部件的系統。從而CRAC部件可以包括可變控制的系統，其被設計并可操作來在基本上優化的成本結構下冷卻組件。
在一個例子中，可變控制的系統包括具有二路或三路閥的冷流體系統，用于經由冷卻管可變地控制冷流體(例如水、冷凍劑或其它冷卻劑等)的流動。在另一例子中，可變控制的系統包括可變容量壓縮器，被設計成用于可變地控制冷凍劑的冷卻，所述冷凍劑被配置為從數據中心所接收的冷卻液中吸收熱量。在上面任何一個例子中，可變控制的系統包括具有可變頻率驅動器的吹風機，被配置為控制利用在冷卻管中所包含的液體經由熱傳遞來冷卻的冷卻液的輸出。
可以依照總體上優化其能量利用同時維持數據中心中組件的熱管理要求的方式來操作可變控制的系統。依照一個方面，可以依照基本上獨立的方式來操作可變控制的系統以能夠基本上優化能量利用。例如，可變控制的系統可操作來響應于所冷卻的冷卻液溫度的降低來減少所冷卻的冷卻液的輸出。另外，可變控制的系統可操作來響應于所冷卻的冷卻液溫度的增加來增加所冷卻的冷卻液的輸出。由于可以通過這些操作來使可變控制的系統的能量需要最小化，所以也可以基本上使與把組件維持在熱管理所涉及范圍內相關聯的成本最小化。
首先參考圖1A，依照本發明實施例示出了數據中心100的簡化平面圖。術語“數據中心”總體上意在標示房間或其它空間，并且不意在把本發明限制為其中傳送或處理數據的任何特定類型的房間，也不應當把術語“數據中心”的使用在除上述定義之外的任何方面解釋為限制本發明。
如圖1A所示，數據中心100包括例如電子設備柜之類的多個機架102，通常位于基本上并行的行中。機架102均容納一個或多個組件(未示出)。這些組件例如可以包括被設計成用于執行各種操作的計算機、服務器、監視器、硬盤驅動器、盤片驅動器等。所述組件的一些操作例如可以包括計算、切換、路由、顯示等。這些組件可以包括用于執行這些功能的子系統(未示出)，例如處理器、微控制器、高速視頻卡、存儲器、半導體設備等。在執行這些電子功能中，所述組件，并由此所述子系統通常耗散相對較大量的熱。因為已知機架102包括超過四十個(40)或更多的子系統，所以它們可能耗散相當大量的熱。因此，冷卻液通常被提供來圍繞組件流動并流過組件以借助對流來吸收所耗散的熱量，以便把子系統和組件通常維持在預定的操作溫度范圍內。
冷卻液被圖示為經由數據中心100的底板106中的通風瓦管(vent tile)104提供。如圖1B-1D中所見，底板106是其下具有空間的凸起底板。所述空間通常使電源線、通信線路及其它線路(未示出)能夠位于底板106下面，使得所述線路和通信線路基本上遠離于底板106的上表面。所述空間還可以作為用于從計算機機房空調(CRAC)部件108和110向機架102遞送冷卻液的通風系統起作用。通風瓦管104被圖示為位于機架102的鄰近行對之間。
空氣或其它冷卻液由CRAC部件108和110所接收，借助在CRAC部件108和110內的熱傳遞冷卻并且提供到底板106下的空間中。所冷卻的冷卻液從底板106下的空間提供，經由通風瓦管104并且經由機架102流動以便冷卻在機架102中所容納的組件。CRAC部件108和110可以控制向機架102所提供的冷卻液的各個特性。例如，CRAC部件108和110可以包含可變控制的系統(未示出)，被配置為改變向機架102所提供的冷卻液的溫度。另外，CRAC部件108和110可以包含被配置為改變向機架102所提供的冷卻液的體積流率的系統。可以使用依照各種配置所布置的各種類型系統以便控制冷卻液的溫度和體積流率。在圖1B-1D中圖示了適當組件和配置的例子，在下面非常詳細地描述了它們。
在機架102之間的通道116被認為是冷卻通道116，在所述機架102之間具有通風瓦管104。這些通道116被認為是“冷卻通道”，這是因為它們被配置為從通風瓦管104接收冷卻液。另外，定位機架102以便從冷卻通道116接收冷卻液。在不具有通風瓦管104的機架102之間的通道118被認為是熱通道118。這些通道被認為是“熱通道”，這是因為它們被定位來接收由機架102中的組件所加熱的冷卻液。
圖1A中還圖示了計算設備112。計算設備112可以包括被配置為控制CRAC部件108和110操作的計算機系統、控制器、微處理器等。更特別地是，計算設備112可以被配置為從傳感器(未示出)接收輸入并且改變在CRAC部件108和110中所包含的各個可變控制系統的操作。計算設備112還可以被配置為從用戶接收輸入，所述用戶例如數據中心人員、管理員、管理者等。從用戶所接收的輸入可以包括各個調整點(setpoint)，借此計算設備112可以確定怎樣以及何時操縱可變控制系統的操作。在一個實例中，計算設備112可以把由傳感器所檢測的條件(例如溫度、濕度、壓力等)與那些條件的預定調整點相比較，并且響應于在所述調整點和所檢測條件之間的差異來控制可變控制的系統。
計算設備112被圖示為經由有線通信線路114與CRAC部件108和110通信。然而應當理解的是，在不脫離本發明的范圍內，可以經由諸如IEEE 802.11b、802.11g、無線串行連接、藍牙等或其組合之類的無線協議來實現在CRAC部件108和110與計算設備112之間的通信。另外，盡管單個計算設備112被圖示為控制CRAC部件108和110，然而每個CRAC部件108和110可以包括它們自己的計算設備112。此外，計算設備112可以包括控制器，所述控制器被整體地形成每個CRAC部件108和110或形成它們的一部分。從而，盡管數據中心100已經被圖示為包含確定配置，然而應當容易地理解，在不脫離本發明范圍的情況下所述數據中心100可以包含各種其它配置。
在圖1A中所描繪的數據中心100表示普遍插圖，并且在不脫離本發明范圍的情況下可以添加其它組件或移除或修改現有的組件。例如，數據中心100可以包括任意數目的機架和已知被容納在數據中心中的各種其它設備。從而，盡管數據中心100被圖示為包含四行機架102，然而應當理解的是，在不脫離本發明范圍的情況下，所述數據中心100可以包括任意數目的機架，例如100個機架。因而四行機架102的描繪僅用于說明性和簡要描述的目的，并且不意在任何方面限制本發明。另外，數據中心100可以包括任意數目的CRAC部件108和110，均具有多個不同類型的冷卻系統。
數據中心100還可以包括被配置有回路的較低頂板(未示出)，用于從數據中心100內接收加熱的冷卻液。較低的頂板還可以包括或形成用于把加熱的冷卻液導向CRAC部件108和110的通風系統。在2002年4月17日提交的一并待決且共同受讓的美國專利申請序號10/262,879中可以找到具有較低頂板的數據中心100的例子，在此通過全面引用加以結合以供參考。
在圖1B-1D中，示出了具有三個示例性CRAC部件108、110和110的數據中心100的簡化部分。圖1B-1D表示普遍插圖，并且在不脫離本發明范圍的情況下可以添加其它組件或移除或修改現有的組件。另外，例如盡管CRAC部件108和110被圖示為彼此具有不同的配置，然而在不脫離本發明范圍的情況下在圖1A中所圖示的數據中心100中所使用的CRAC部件108和110可以具有相同類型的配置。
首先特別參考圖1B，示出了沿圖1A的線IIA-IIA所獲取的截面的側視圖。如同所示，CRAC部件108包括蒸氣壓縮類型的空調部件。更特別地是，CRAC部件108包括吹風機120或風扇，用于把空氣或其它冷卻液遞送到空間122中。空間122可以在凸起底板106下面產生并且可以包括通風系統或作為通風系統起作用。吹風機120還可操作來通過通常經由CRAC部件108強加氣流來從數據中心100抽取加熱的冷卻液。在這方面，CRAC部件108可以包括一個或多個開口，以用于從數據中心100接收所加熱的冷卻液。可變頻率驅動器(VFD)124被示為鄰近于吹風機120。VFD 124通常可操作來控制吹風機120以便改變流入和流出CRAC部件108的冷卻液的體積流率。
VFD 124可以包括可從任意數目的制造商可商業上獲得的任何合理適當的VFD。VFD 124通常可操作來可變地控制交流電(AC)感應電動機的速度。更特別地是，VFD 124可操作來把功率從固定電壓/固定頻率轉換到可變電壓/可變頻率。通過控制吹風機120的電壓/頻率等級，也可以改變由CRAC部件108所提供的冷卻液的體積流率。
盡管VFD 124被圖示為鄰近于吹風機120，然而在不脫離本發明范圍的情況下可以相對于吹風機120在任何合理適當的位置定位所述VFD 124。VFD 120例如可以位于CRAC部件108以外或相對于CRAC部件108的各種其它位置。
在操作中，所加熱的冷卻液(被示為箭頭126)進入CRAC部件108并且借助冷卻管128a、壓縮器130、冷凝器132和膨脹閥134的操作來冷卻，上述裝置可以在蒸氣壓縮循環下操作。舉例來說，可以把例如R-134a等制冷劑包含在制冷劑管路136中，所述制冷劑管路136通常在包含CRAC部件108的冷卻系統的各個組件之間形成循環。更特別地是，制冷劑被提供到冷卻管128a中，在那里它經由對流從數據中心100所接收的冷卻液中吸收熱量。然后所冷卻的冷卻液流出CRAC部件108并且流入空間122，如箭頭142所表明。
所加熱的制冷劑流入壓縮器130中，所述壓縮器130壓縮或加壓所述制冷劑。壓縮器130可以包括可變容量壓縮器或者它可以包括具有熱氣旁路(未示出)的恒定容量壓縮器。在任何方面，所加壓的制冷劑然后流入冷凝器132，其中制冷劑中的一些熱量被耗散到數據中心100周圍的空氣中。盡管未示出，然而冷凝器132可以包括通常用于增強制冷劑熱耗散的風扇。然后制冷劑流過膨脹閥134并且經由冷卻管128a流回。基本上可以按照需要連續地重復此過程以便冷卻被抽到CRAC部件108中的冷卻液。就冷卻系統效率而言，通常希望向CRAC部件108所提供的加熱的冷卻液由房間100中相對溫暖的空氣部分組成。
已經依照相對簡化的方式描述了在圖1B中所圖示的冷卻系統。因此應當理解的是，在不脫離本發明范圍的情況下包括CRAC部件108的冷卻系統可以包括附加組件。例如，可以包括三路閥以便允許一些制冷劑繞過壓縮器130并且返回到冷卻管128a中。例如可以使用三路閥來把離開冷卻管128a的一些制冷劑轉移回到制冷劑管路136中以重新進入冷卻管128，以便總體上確保所述制冷劑在進入壓縮器130之前幾乎完全處于氣態形式。
如上文所描述，計算設備112可以被配置為控制CRAC部件108的各個操作。例如，計算設備112可以被配置為控制壓縮器130的操作以便由此控制流過冷卻管128a的制冷劑的溫度和流量。計算設備112還可以被配置為控制VFD 124。更特別地是，計算設備112可以控制吹風機122的馬達速度以便由此控制由CRAC部件108所提供的冷卻的冷卻液的體積流率。通過控制制冷劑的溫度和通過CRAC部件108的氣流速率，計算設備112通常能夠控制在加熱的冷卻液和所述制冷劑之間的傳熱水平以便由此控制向數據中心100所提供冷卻液的溫度。
依照一個例子，計算設備112被配置為基本上獨立地控制壓縮器130和VFD 124。計算設備112可以被配置為確定根據例如由傳感器138和140所獲得的環境條件測量來控制壓縮器130和VFD 124的方式。如圖1B所示，傳感器138位于CRAC部件108的入口并且從而被配置為測量返回到CRAC部件108的冷卻液的一個或多個條件。
另外，傳感器140位于CRAC部件108的出口并且從而被配置為測量由CRAC部件108所提供的冷卻液的一個或多個條件。作為選擇，如果機架102或通風瓦管104位于在CRAC部件108排氣口相對臨近的地方，那么傳感器140可以位于機架102的入口或通風瓦管104的附近。更特別地是，傳感器140可以位于基本上CRAC部件108下游的位置，其中由所述CRAC部件108所提供的冷卻液的溫度從所述冷卻液退出CRAC部件108時不會改變超出確定的等級。依照一個方面，計算設備112可以被配置為控制壓縮器130和VFD 124以便基本上使CRAC部件110的能量使用最小化，如下面非常詳細地描述。
現在特別參考圖1C，示出了沿圖1A的線IIB-IIB所獲取的截面的側視圖。如同所示，CRAC部件110包括冷卻器類型的空調部件。更特別地是，CRAC部件110包括吹風機120或風扇，用于把空氣或其它冷卻液遞送到空間122中。如在上文相對于圖1B所描述，空間122可以在凸起底板106下面產生并且可以包括通風系統或作為通風系統起作用。吹風機120還可操作來通過通常經由CRAC部件110強加氣流來從數據中心100抽取加熱的冷卻液。在這方面，CRAC部件110可以包括一個或多個開口，以用于從數據中心100接收所加熱的冷卻液。可變頻率驅動器(VFD)124被示為鄰近于吹風機120。VFD124通常可操作來控制吹風機120以便改變流入和流出CRAC部件110的冷卻液的體積流率，如上面所描述。
箭頭126表明由CRAC部件110所接收的加熱的冷卻液。加熱的冷卻液流過冷卻管128b并且與在所述冷卻管128b中所包含的冷卻劑交換熱量。冷卻劑可以包括能夠依照重復方式被加熱并冷卻的水或其它液體。加熱的冷卻液流過冷卻管128b的速度以及在所述冷卻管128b中所包含的冷卻劑溫度總體上影響冷卻液的溫度。從而例如當冷卻劑的溫度在吹風機120以恒定等級操作的情況下降低時，冷卻液的溫度也降低。然后所冷卻的冷卻液流出CRAC部件110并且流入空間122，如箭頭142所表明。
可以借助包括CRAC部件110的冷卻系統的操作來控制在冷卻管128b中所包含的冷卻劑的溫度。在操作中，冷卻劑從被接收到CRAC部件110的冷卻液中接收熱量。可以通過對流來實現從冷卻液到冷卻管128b中冷卻劑的熱傳遞。然后加熱的冷卻劑流出冷卻管128b并且流入第一冷卻劑管144a。加熱的冷卻劑流過第一冷卻劑管144a并且流入熱交換器146，所述熱交換器146還可以包括線圈148。利用致冷電路150通過熱傳遞來冷卻加熱的冷卻劑，所述致冷電路150包括蒸發器152、壓縮器154、冷凝器156和膨脹閥158。致冷電路150可以在本領域普通技術人員通常已知的蒸氣壓縮循環下操作。
所冷卻的冷卻劑經由第二冷卻劑管144b返回到冷卻管128b。通常從冷卻管128b上游沿著第二冷卻劑管144b提供三路閥160。三路閥160通常可操作來控制被提供到冷卻管128b中冷卻的冷卻劑量。三路閥160可以通過經由第三冷卻劑管144c把一些或所有冷卻的冷卻劑轉移回到第一冷卻劑管144a中，由此繞過冷卻管128b來控制把所冷卻的冷卻劑遞送到所述冷卻管128b中。從而三路閥160可以基本上通過控制被遞送到冷卻管128b的冷卻的冷卻劑量來控制被遞送到冷卻管128b中的冷卻劑的溫度。因此依照一個方面，三路閥160還可以控制被提供到空間122的冷卻液的溫度。
泵162被圖示為沿著第一冷卻劑管144a定位。然而，在不脫離本發明范圍的情況下可以沿著第二冷卻劑管144b定位泵162。泵162通常可操作來加壓在冷卻劑管144a-144c中所包含的冷卻劑，使得所述冷卻劑可以沿著由所述冷卻劑管144a-144c所創建的電路流動。可以除三路閥160之外或代替所述三路閥160來控制泵162以便能夠減少能量使用。在一個方面，因為泵162可操作來改變冷卻劑在冷卻劑管144a-144c中的流率，所以可以減少泵162操作，例如與冷卻液的溫度的增加成相當比例。另外，被配置為使在冷卻劑管144a和144b中的冷卻劑流量能夠基本上恒定且可預測的閥可以位于泵162的上游。所述閥可以包括被配置為對于確定的壓力范圍遞送恒定流的彈簧閥。可從CA的Irvine的GRISWOLD CONTROLS獲得適當的閥。
在操作中，在冷卻劑管144a-144c中所包含的冷卻劑的溫度通常指示了操作CRAC部件110中所消耗的能量。更特別地是，當進入熱交換器146的冷卻劑溫度較低時，致冷電路150通常要求較少能量。相比之下，當進入熱交換器146的冷卻劑溫度較高時，致冷電路150通常消耗更大的能量。另外，從熱交換器146所提供的冷卻劑所要求的溫度通常還指示了由致冷電路150所消耗的能量。即，由致冷電路150降低冷卻劑溫度所要求的工作越多，能量消耗越大。
在一個例子中，致冷電路150可操作來把冷卻劑基本上冷卻到最高溫度，其中三路閥160可以保持在通常全開位置以從而基本上使所有冷卻劑流入冷卻管128b中。在這方面，由于相對地沒有冷卻劑從冷卻管128b轉移出來，所以可以基本上使致冷電路150所消耗的能量最小化。此外，因為在致冷電路150中所包含的制冷劑溫度可能更高并且因為在更高溫度下的冷卻劑通常從其周圍獲得較少能量，所以致冷電路150的能量消耗可能更低。當使用多個CRAC部件110來冷卻數據中心100中的組件時，可以依照此方式來操作至少一個CRAC部件110以便由此降低所述至少一個CRAC部件110的能量使用。
計算設備112被配置為基本上獨立地控制三路閥160和VFD 124以便由此控制冷卻液的溫度和所提供冷卻液的體積流率。計算設備112可以被配置為根據例如由傳感器138和140所獲得的環境條件測量來確定控制三路閥160和VFD 124的方式。依照一個方面，計算設備112可以被配置為控制三路閥160和VFD 124以便基本上使CRAC部件110的能量使用最小化，如下面非常詳細地描述。
盡管在圖1B和1C涉及使用吹風機120來從數據中心100抽取加熱的冷卻液，然而應當理解的是，在不脫離本發明范圍的情況下可以實現從數據中心100移除冷卻液的任何其它合理適當的方式。舉例來說，可以使用獨立的風扇或吹風機(未示出)來從數據中心100抽取加熱的冷卻液。另外如本領域普通技術人員所知，CRAC部件108和110可以包括增濕器和/或減濕器。
另外，一個或多個隔離閥(未示出)可以位于沿著冷卻劑管144a-144c的各個位置以便由此例如能夠預防性維護。
圖1D依照另一例子描繪了沿圖1A的IIB-IIB線所獲取的截面側視圖。在圖1D中，示出了CRAC部件110。CRAC部件110包括在圖1C中所圖示的所有組件并且從而不再重申那些組件的具體引用標記。作為替代，在下面論述只在圖1D中所描繪的那些元素，所述元素不同于在圖1C中所描繪的組件。
在CRAC部件110和CRAC部件110之間的主要差異在于CRAC部件110包括二路閥164來代替三路閥160。另外，CRAC部件110不包括在圖1C中所圖示的第三冷卻劑管144c。CRAC部件110還包括沿著第一冷卻劑管144a定位的質量流量傳感器166。質量流量傳感器166被配置為檢測流過第一冷卻劑管144a的液體的質量流率。由于二路閥164不能夠恒定通過冷卻劑管144a和144b的冷卻劑流，如在CRAC部件110的三路閥160的情況下，所以在所述CRAC部件110中可能要求質量流量傳感器166。另外，利用二路閥164，二路閥164中的閥孔開口可能要求校準。
可以除二路閥164之外或代替所述二路閥164來控制泵162以便能夠減少能量使用。在一個方面，因為泵162可操作來改變冷卻劑在冷卻劑管144a-144c中的流率，所以可以減少泵162操作，例如與冷卻液的溫度的增加成相當比例。
另外，從熱交換器146所提供的冷卻劑的溫度通常還指示了由致冷電路150所消耗的能量。即，由致冷電路150降低冷卻劑溫度所要求的工作越多，能量消耗越大。在一個例子中，致冷電路150被操作來把冷卻劑基本上冷卻到最高溫度，其中二路閥164可以保持在通常全開位置以從而基本上使所有冷卻劑流入冷卻管128b中。因為在致冷電路150中所包含的制冷劑溫度可能更高并且因為在更高溫度下的冷卻劑通常從其周圍獲得較少能量，所以致冷電路150所消耗的能量可能更低。當使用多個CRAC部件110來冷卻數據中心100中的組件時，可以依照此方式來操作至少一個CRAC部件110以便由此降低所述至少一個CRAC部件110的能量使用。
圖2A-2C是可操作來控制CRAC部件108、110和110的CRAC控制系統202、252和252的各自框圖200、250和250。框圖200、250、250的以下描述是可以配置這種CRAC控制系統202、252、252的各種不同方式中的某些方式。另外應當理解的是，在不脫離本發明范圍的情況下框圖200、250、250可以包括附加組件而且這里所描述的一些組件可以被移除和/或修改。
首先參考圖2A，CRAC控制系統202包括用于控制所述CRAC控制系統202操作的控制器204。控制器204可以包括計算設備112并且從而還可以包括微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)等。控制器204通常被配置為從入口溫度傳感器138、出口溫度傳感器140和可選功率計206接收溫度測量。
如上文所描述，入口溫度傳感器138通常可操作來檢測由CRAC部件108所接收的加熱的冷卻液的溫度。另外，出口溫度傳感器140被配置為檢測由CRAC部件108所提供冷卻的冷卻液的溫度。在通常意義上，控制器204可以基本上根據由溫度傳感器138和140所檢測的溫度來確定控制CRAC部件108的方式。
例如可以通過以太網類型連接或通過有線協議(諸如IEEE802.3)或無線協議(諸如IEEE 802.11b、802.11g、無線串行連接、藍牙等)或其組合來實現在傳感器138和140以及控制器204之間的通信。
從溫度傳感器138和140所接收的溫度信息可以被存儲在存儲器208中。另外，用于操作CRAC部件108的各個控制模式可以被存儲在存儲器208中。在這方面，存儲器208可以包括傳統的存儲設備，諸如易失性或非易失性存儲器，諸如DRAM、EEPROM、閃速存儲器或其組合等。從而控制器204可以訪問在存儲器208中所存儲的信息以便確定可以操作CRAC部件108的方式。
可選功率計206可以檢測CRAC部件108的功率消耗并且從而可以被定位或被配置為測量所述CRAC部件108的功率消耗。功率計206可以包括能夠測量CRAC部件108功率消耗的、任何合理適當且可買到的功率計。控制器204可以接收所檢測的功率消耗并且還可以把此信息存儲在存儲器208中。功率計206被認為是可選的，這是因為控制器204可以被配置為根據各個組件的操作來計算CRAC部件108的功率消耗，所述各個組件例如壓縮器130、吹風機120等。作為一個例子，控制器204可以被配置為根據其當前操作負載來確定所述壓縮器130的功率消耗。可以使用在功率消耗級和壓縮器130的操作負載之間的相關性來進行此確定。
現在參考圖2B，CRAC控制系統252包括與在上文相對于CRAC控制系統202所描述的那些組件類似的組件。因此，將只描述那些不同于在上文相對于CRAC控制系統202所描述的元素的組件。更特別地是，CRAC控制系統252包括CRAC部件110而不是CRAC部件108。在這方面，CRAC控制系統252被配置為控制三路閥160以便改變向數據中心100所提供的冷卻液的溫度。
作為一個例子，控制器204可操作來依照基本上使CRAC部件110的功率消耗最小化同時把由CRAC部件110所提供的冷卻液溫度維持在閾值調整點溫度范圍內的方式來控制三路閥160和吹風機120。從而控制器204可以確定三路閥160和吹風機120的各個操作條件以便基本上使與它們操作相關聯的功率消耗最小化。盡管遍及本公開參考吹風機120的控制，然而控制器204可以控制VFD 124由此控制吹風機120速度。
如在圖2C中所描述，CRAC控制系統252包括與在上文相對于CRAC控制系統202和252所描述的那些組件類似的組件。因此，將只描述那些不同于在上文相對于CRAC控制系統202和252所描述的元素的組件。如同所示，CRAC控制系統252包括CRAC部件110而不是CRAC部件108和110。在這方面，CRAC控制系統252被配置為控制二路閥164以便改變冷卻劑的溫度由此改變向CRAC部件110所提供的冷卻液的溫度。
另外，控制器204可以控制吹風機120以便控制由CRAC部件110所提供的冷卻液的體積流率。在這方面，控制器204可以依照基本上使CRAC部件110的功率消耗最小化同時把由CRAC部件110所提供的冷卻液溫度維持在閾值調整點溫度范圍內的方式來控制由所述CRAC部件110所提供的冷卻液的溫度和體積流率。從而控制器204可以確定二路閥164和吹風機120的各個操作條件以便基本上使與它們操作相關聯的功率消耗最小化。
在每個CRAC控制系統202、252、252中，控制器204可以被配置為從例如技術人員、管理員等用戶接收輸入。如在下面非常詳細地描述，控制器204可以包括用于從用戶接收輸入的一個或多個輸入設備，例如鍵盤、鼠標、盤片驅動器等。所述輸入例如可以采用CRAC部件108、110、110的預定操作調整點形式。舉例來說，用戶可以向控制器204輸入調整點溫度(Tset)范圍。調整點溫度(Tset)范圍可以是基于在數據中心100中所想要的熱量排除特性的。依照一個方面，調整點溫度(Tset)范圍可以包括確保在數據中心100中所容納組件的安全操作條件的溫度。組件的安全操作條件可以是基于由組件制造商所提供的說明。作為選擇，可以通過測試組件或通過歷史數據來確定安全操作條件。例如，可以在各個溫度操作組件以便確定組件的性能特征將要下降的溫度或何時所述組件開始失敗。
調整點溫度(Tset)范圍的最大調整點溫度(Tset，max)可以構成用于所述組件的安全操作條件的上限。換句話說，如果返回到CRAC部件108、110、110的加熱的冷卻液在最大調整點溫度(Tset，max)以上，那么可以確定組件的溫度可能在安全操作條件之上。作為另一例子，調整點溫度(Tset)范圍的最小調整點溫度(Tmin，set)可以構成用于表明CRAC部件108、110、110的操作可能停止的溫度的下限。另外，控制器204可以把所輸入的閾值調整點溫度(Tset)范圍存儲到存儲器208中。
另外，控制器204可以利用從傳感器138、140、功率計206中的一個或兩個所接收的信息以及用戶接收的輸入來確定操作壓縮器130、三路閥160或二路閥164以及CRAC部件108的吹風機120的方式。在一個例子中，控制器204可以操作壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120以便基本上使各自的CRAC部件108、110、110的功率消耗最小化，同時把返回到所述CRAC部件108、110、110的加熱的冷卻液的溫度維持在調整點溫度(Tset)范圍內。從而，例如只要返回到所述CRAC部件108、110、110的加熱的冷卻液的溫度保持在調整點溫度(Tset)范圍內，那么控制器204就可以操縱壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120操作到各個級。
作為另一例子，控制器204可以根據CRAC部件108的負載來確定操作壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120的方式。在這種情況下，控制器204可以被配置為計算從加熱的冷卻液到CRAC部件108、110、110的制冷劑的熱傳遞。可以根據下面方程式來計算熱傳遞(Q)方程式(1)Q＝mCp(Tout-Tin)，其中m是冷卻液的質量流率，Cp是所述冷卻液的熱容量，Tout是所提供冷卻的冷卻液的溫度，并且Tin是由CRAC部件108、110、110所接收的加熱的冷卻液的溫度。
依照此例子，可以代替調整點溫度(Tset)范圍來使用調整點傳熱(caloric heat transfer)(Qset)范圍。從而例如控制器204可以被配置為只要熱傳遞(Q)在調整點熱傳遞(Qset)范圍之內，那么就通過改變壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120的操作來基本上使CRAC部件108、110、110的功率消耗最小化。依照一個方面，熱傳遞(Qset)范圍可以包括確保在數據中心100中所容納組件的安全操作條件的熱傳遞速率。組件的安全操作條件可以是基于由組件制造商所提供的說明的。作為選擇，可以通過測試組件或通過歷史數據來確定安全操作條件。例如，可以在各個溫度操作組件以便確定組件的性能特征將要下降的溫度或何時所述組件開始失敗。
在與上文描述的那些方式類似的方式中，如果所計算的熱傳遞(Q)在最大調整點傳熱水平(Qset，max)之上，那么可能未充分地冷卻數據中心100中的組件。另外，如果所計算的熱傳遞(Q)在最小調整點傳熱水平(Qset，min)之下，那么當CRAC部件108可能不必要地抽取功率時可能停止CRAC部件108、110、110的操作。
在操作中，CRAC控制系統202、252、252的控制器204可以確定壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120操作，以便當返回到所述CRAC部件108、110、110的加熱的冷卻液的溫度在調整點溫度(Tset)范圍之內時，基本上使CRAC部件108、110、110的功率消耗最小化。另外，當熱傳遞在調整點熱傳遞(Qset)范圍之內時可以改變這些系統的操作。更特別地是，控制器204可以確定當從組件所接收的冷卻液的溫度在可接受范圍內時，壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120操作的哪些組合基本上使CRAC部件108、110、110的功率消耗級最小化。
從而例如，如果從組件所提供的冷卻液的溫度是可接受的，那么控制器204可以選擇壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120的操作級，其基本上使與它們操作相關聯的成本最小化。可以按照在圖3中所圖示的圖表300來考慮這些操作級和成本。在圖表300中，圖示了兩個x軸302和304以及y軸306。第一x軸302標示吹風機120的速度并且第二x軸304標示由各自CRAC部件108、110、110所提供的冷卻液的溫度(Tcf，out)。y軸306標示能量消耗以及從而與各個冷卻液溫度(即，壓縮器130、三路閥160或二路閥164、操作)和吹風機120速度相關聯的成本。
與在各個級操作壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120相關聯的功率消耗級或成本可以基于制造商所提供的說明的。另外或者作為選擇，可以通過測試來確定功率消耗級或成本。例如就測試而言，功率計206可以用來在不同的操作級測量壓縮器130、致冷電路150(在各個三路閥160和二路閥164設置下)和吹風機120的功率抽取。在功率消耗級或成本以及壓縮器130、致冷電路150和吹風機120的操作級之間的相關性可以被存儲在存儲器208中。此信息例如可以采用查找表的形式或通過其它可搜索手段來存儲。
如在圖表300中所示，壓縮器130(或在CRAC部件110、110的情況下的致冷電路150)的能量消耗級隨著由CRAC部件108所提供的冷卻液溫度(Tcf，out)在恒定的CRAC部件負載時降低而降低。另外，吹風機120的能量消耗級隨吹風機120的速度增加而增加。從而，CRAC部件108、110、110的控制器204可以被配置為改變壓縮器130、三路閥160或二路閥164和吹風機120的操作，使得它們消耗最少功率量同時把返回到CRAC部件108、110、110中的冷卻液溫度維持在調整點溫度范圍內。
圖4A和4B分別圖示了根據調整點溫度和調整點熱傳遞確定的CRAC部件控制方法的操作模式400和450的流程圖。應當理解，操作模式400和450的以下描述是其中可以實現CRAC部件控制的各種不同方式中的兩種方式。本領域普通技術人員還應當清楚，操作模式400和450表示普遍插圖，而且在不脫離本發明范圍的情況下可以添加其它步驟或可以移除、修改或重新布置現有的步驟。
分別參考在圖2A-2C中所圖示的框圖200、250、250來描述操作模式400和450，并且從而引用其中所引用的元素。然而應當理解，操作模式400和450不局限于在框圖200、250、250中所闡明的元素。作為替代應當理解的是，可以由CRAC部件控制系統來實施操作模式400和450，所述CRAC部件控制系統具有與在框圖200、250、250中所闡明配置不同的配置。
操作模式400和450例如分別通過激活一個或多個CRAC部件108、110、110、激活數據中心100中的一個或多個組件等來開始或起始于步驟402和452。另外或者作為選擇，可以在預定的時段之后等手動地開始操作模式400。應當理解可以取決于CRAC部件108、110、110的配置來執行操作模式400和450中的一個或兩個。例如，那些被配置為根據調整點溫度來操作的CRAC部件108、110、110可以執行操作模式400，而那些被配置為根據調整點熱來操作的CRAC部件108、110、110可以執行操作模式450。另外，操作模式400和450的執行可以是用戶指定的。
首先參考圖4A的操作模式400，一個或多個CRAC控制系統200、250、250的控制器204可以接收調整點溫度(Tset)范圍，如在步驟404所表明。調整點溫度(Tset)范圍可以由CRAC制造商提供或者它們可以借助任何已知的輸入裝置由用戶指定并輸入到計算設備112中。然而，對于例如控制器204先前已經接收調整點溫度(Tset)范圍的情況來說可以省略步驟404。
在步驟406，一個或多個傳感器138可以檢測返回空氣(Trat)的溫度。可以在步驟408比較所檢測的返回空氣溫度(Trat)和調整點溫度(Tset)范圍。更特別地是，在步驟408，可以確定返回到CRAC部件108、110、110中的加熱的冷卻液的溫度是否在調整點溫度(Tset)范圍之內。對于那些已經檢測出返回空氣溫度(Trat)在調整點溫度(Tset)范圍之外的CRAC部件108、110、110來說，在步驟410，那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以確定所檢測的返回空氣溫度(Trat)是否在最小調整點溫度級(Tset，min)之下。CRAC部件108、110、110的最小調整點溫度級(Tset，min)對于每個CRAC部件108、110、110來說可能是相同的，或者它們可以對于每個CRAC部件108、110、110來說改變。在這方面，例如可以依照基本上獨立的方式來操作每個CRAC部件108、110、110。
在步驟410，對于那些已經檢測到返回空氣溫度(Trat)不在最小調整點溫度級(Tset，min)之下的CRAC部件108、110、110來說，所檢測的返回空氣溫度(Trat)被認為在最大調整點溫度級(Tset，max)之上，這是由于它們在所述調整點溫度(Tset)范圍之外。因此那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以降低溫度和/或增加向數據中心100所提供的冷卻液的體積流率，如在步驟412所表明。可以要求所降低的溫度和/或所增加的冷卻液體積流率把所檢測的返回空氣溫度(Trat)帶入最大調整點溫度級(Tset，max)內。
另外在步驟412，那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以根據與每個動作相關聯的成本來降低致冷劑/冷卻劑的溫度和/或增加所提供的冷卻液的體積流率。例如，如果與降低致冷劑/冷卻劑的溫度相關聯的成本相對小于增加體積流率，那么控制器204可以使所述致冷劑/冷卻劑溫度降低同時維持體積流率級。作為另一例子，如果控制器204確定動作組合與最低成本相關聯，那么控制器204可以發現基本上最優的動作組合以便以最低成本達到所想要的結果。
作為另一例子在步驟412，那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以根據每個動作的已知效率來降低致冷劑/冷卻劑的溫度和/或增加所提供的冷卻液的體積流率。從而例如控制器204可以訪問用于表明由CRAC部件108、110、110所采取各個動作影響的歷史數據。舉例來說，如果確定把致冷劑/冷卻劑溫度降低到確定級要求X能量并且把體積流率增加到另一確定級要求相同的能量，并且增加所述體積流率更為有效，那么控制器204可以決定增加所述體積流率，這是因為此動作是更為高效的。
在步驟410，對于那些已經檢測到返回空氣溫度(Trat)在最小調整點溫度位(Tset，min)之下的CRAC部件108、110、110來說，那些CRAC部件108、110、110可以進入睡眠模式，如在步驟414所表明。睡眠模式可以包括斷電模式，其中CRAC部件108、110、110與當CRAC部件108、110、110完全工作時相比抽取減少的功率量。所降低的功率量可以包括處于在完全工作模式和完全停機模式之間某處的功率狀態。另外，睡眠模式可以構成節能模式，其中CRAC部件108、110、110可以在相對短時間內被重新激活或者帶回到完全工作狀態。CRAC部件108、110、110的降低功率狀態可以對于不同類型的CRAC部件改變。
在任何方面，睡眠模式可以包括這樣的模式，其中被定位來向用于檢測在CRAC部件108、110、110入口周圍冷卻液的溫度的溫度傳感器138提供的功率保持活動。另外，睡眠模式還可以包括提供少量功率以便使吹風機能夠基本上連續使相對少量的冷卻液流過CRAC部件108、110、110。在這方面，當CRAC部件108、110、110處于睡眠模式中時，可以基本上連續地監視被提供到CRAC部件108、110、110中的冷卻液的溫度。
例如當所檢測的返回空氣溫度(Trat)超過最大調整點溫度(Tset，max)時，CRAC部件108、110、110可以退出睡眠模式，如在步驟412所表明。作為選擇，CRAC部件108、110、110可以被配置為當返回空氣溫度(Trat)超過另一預定義溫度時退出睡眠模式，例如可以依照所述CRAC部件108、110、110向其遞送冷卻液組件的操作要求來定義所述預定義的溫度。作為另一候選，CRAC部件108、110、110可以響應于收到調整點溫度范圍等而在預定時段之后通過手工蘇醒來退出睡眠模式。
在另一例子中，多個CRAC部件108、110、110可以被聯網或配置為彼此通信。例如，相同的控制器204可以控制多個CRAC部件108、110、110。在任何方面，CRAC部件108、110、110的控制器204可以被配置為向其它CRAC部件108、110、110傳送它們的狀態。CRAC部件108、110、110的狀態可以由控制器204用來確定CRAC部件108、110、110的提供級。舉例來說，如果CRAC部件108、110、110之一處于睡眠模式中并且鄰近CRAC部件108、110、110的提供級太高，例如到鄰近CRAC部件108、110、110中的返回空氣溫度(Trat)在預定義級之上，那么CRAC部件108、110、110可以被帶出所述睡眠模式中。在這種情況下，在睡眠模式期間可以不需要測量返回空氣溫度(Trat)由此使該CRAC部件108、110、110當處于所述睡眠模式時能夠抽取較少功率。
返回參考步驟408，對于那些具有返回空氣溫度(Trat)在調整點溫度(Tset)范圍內的CRAC部件108、110、110來說，在步驟416，那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以確定各自冷卻系統的功率消耗。冷卻系統例如可以包括圖1B中的壓縮器130或圖1C和1D中的致冷電路150。在步驟418，控制器204還可以確定吹風機120的功率消耗。
可以使用功率計206來確定冷卻系統組件的功率消耗。作為選擇，可以根據各個組件的操作來計算功率消耗，所述各個組件例如壓縮器130、吹風機120等。作為一個例子，控制器204可以被配置為根據壓縮器130的當前操作負載來確定其功率消耗。可以使用在功率消耗級和壓縮器130的操作負載之間的相關性來進行此確定。
在步驟420，可以使冷卻系統和吹風機120的功率消耗與成本函數相關。例如，可以確定與由冷卻系統和吹風機120所消耗的功率相關聯的成本。另外，可以利用由冷卻系統和吹風機120所消耗的功率來確定所述冷卻系統和吹風機120的操作。冷卻系統的功率消耗可以包括確定在冷凝器132或致冷電路150以外的條件。即例如，由冷卻系統所承擔的成本可以依照外部條件而改變。例如，如果周圍條件相對熱和/或潮濕，那么冷卻系統可能消耗更大的能量以便能夠在制冷劑和/或冷卻劑之間進行足夠的熱傳遞以便由此把制冷劑和/或冷卻劑維持在所想要的溫度。
在步驟422，控制器204可以確定是否可以降低成本。控制器204例如可以通過確定CRAC部件108、110、110的輸出要求基本上在調整點溫度范圍內維持冷卻液溫度并且向數據中心中的組件遞送來查明是否可以降低成本。
如果無法降低成本，即控制器204確定CRAC部件108、110、110在最優能級上或附近操作，那么在步驟406，所述控制器204例如可以不改變冷卻系統操作并且操作模式400可以繼續。然而，如果控制器204確定可以降低成本，那么在步驟424，所述控制器204可以確定能夠降低與操作冷卻系統相關聯的成本的方案。控制器204可以根據與增加致冷劑/冷卻劑溫度和/或降低所提供冷卻液的體積流率相關聯的成本來確定可以怎樣降低成本。例如，如果與增加致冷劑/冷卻劑的溫度相關聯的成本節省與減少體積流率相關聯的成本節省相比相對較高，那么控制器204可以使所述致冷劑/冷卻劑溫度增加同時維持體積流率級。在候選方式中，如果與減少體積流率相關聯的成本節省與增加致冷劑/冷卻劑溫度相關聯的成本節省相比相對較高，那么控制器204可以使體積流率減少同時維持致冷劑/冷卻劑的溫度級。作為另一例子，如果控制器204確定動作組合產生最大的成本節省，那么控制器204可以發現基本上最優的動作組合以便以最大的成本節省達到所想要的結果。
在步驟426，控制器204可以實現在步驟424所確定的降低成本方案。降低成本方案可以依照迭代過程實現或可以依照歷史數據來實現。如果實現迭代過程，那么控制器204可以逐漸地使冷卻液溫度增加和/或使體積流率減少，直到CRAC部件108、110、110在最優級上或附近操作。如果依賴歷史數據，那么控制器204可以知道怎樣根據先前執行的操作來操縱CRAC部件108、110、110以便到達基本上最優的性能等級。
另外，操作模式400可以繼續由此能夠基本上連續監視并控制CRAC部件108、110、110。依照一個方面，可以基本上連續地修改CRAC部件108、110、110的操作以便能夠節省能量和成本。
現在參考圖4B的操作模式450，在步驟454，一個或多個CRAC控制系統200、250、250的控制器204可以接收調整點熱傳遞(Qset)范圍。CRAC部件108、110、110的熱傳遞(Q)可以用來確定CRAC部件108、110、110上的工作負荷并且通過在上文所列舉的方程式(1)來確定。在這方面，并且在下面非常詳細地描述，如果CRAC部件108、110、110的熱傳遞(Q)在預定義的范圍之內，那么可以改變壓縮器130、三路閥160或二路閥164的操作以便基本上使它們的能量消耗最小化。應當理解，對于其中例如控制器204先前已經接收調整點熱傳遞(Qset)范圍的情況來說可以省略步驟454。
在步驟456，一個或多個傳感器138可以檢測返回空氣的溫度(Trat)并且在步驟458，一個或多個傳感器140可以檢測所提供空氣的溫度(Tsat)。在步驟460，控制器204可以計算熱傳遞速率(Q)。另外，在步驟462，控制器204可以確定所計算的熱傳遞速率(Q)是否在調整點熱傳遞(Qset)范圍之內。
對于那些已經計算熱傳遞速率(Q)在Qset范圍內的CRAC部件108、110、110來說，可以在步驟464執行在圖4A的框A中所闡明的步驟416-426。然而，對于那些已經計算熱傳遞速率(Q)在Qset范圍之外的CRAC部件108、110、110來說，在步驟466，那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以確定所計算的熱傳遞速率(Q)是否在最小調整點傳熱水平(Qset，min)之下。CRAC部件108、110、110的Qset，min對于每個CRAC部件108、110、110來說可能是相同的，或者它們可以對于每個CRAC部件108、110、110來說改變。在這方面，例如可以依照基本上獨立的方式來操作每個CRAC部件108、110、110。
在步驟466，對于那些已經計算熱傳遞速率(Q)不在最小調整點傳熱水平(Qset，min)之下的CRAC部件108、110、110來說，所計算的熱傳遞速率(Q)被認為是在最大調整點傳熱水平(Qset，max)之上，這是由于它們在所述調整點熱傳遞(Qset)范圍之外。那些CRAC部件108、110、110的控制器204可以確定由那些CRAC部件108、110、110所提供的冷卻液的流率(FR)是否在流率調整點(FRset)之下。可以通過使用例如風速計來檢測由CRAC部件108、110、110所提供的冷卻液的流率(FR)。另外或者作為選擇，可以根據VFD的速度來確定流率(FR)。在任何方面，流率調整點(FRset)例如可以是基于歷史數據的，所述歷史數據例如用于表明由CRAC部件108、110、110所提供的冷卻液流率對于給定CRAC部件108、110、110來說是最優的。最優的流率例如可以是基于其中CRAC部件108、110、110被配置為遞送冷卻液的區域的配置和氣流模式的。在這方面，流率調整點可以對于每個CRAC部件108、110、110改變并且還可以隨氣流模式改變而改變。
如果在步驟468確定流率(FR)超過流率調整點(FRset)，那么可以不改變所述流率。然而如果確定流率(FR)沒有超過流率調整點(FRset)，那么可以如在步驟470所表明，可以增加CRAC部件108、110、110的體積流率。體積流率中的增加級可以是基于各個因素的。例如，增加級可以是基于增加的調整百分比的并且可以基于迭代過程的，其中在每個循環期間執行增加級直到流率(FR)等于或超過流率調整點(FRset)。作為另一例子，增加級可以是基于歷史數據的，所述歷史數據用于表明在受CRAC部件108、110、110所影響的區域中響應于各個VFD速度的溫度變化級。
在步驟466，對于那些熱傳遞速率(Q)在最小調整點傳熱水平(Qset，min)之下的CRAC部件108、110、110來說，那些CRAC部件108、110、110可以進入睡眠模式，如在步驟414所表明。睡眠模式可以包括斷電模式，其中CRAC部件108、110、110與當CRAC部件108、110、110完全工作時相比抽取減少的功率量。所降低的功率量可以包括處于在完全工作模式和完全停機模式之間某處的功率狀態。另外，睡眠模式可以構成節能模式，其中CRAC部件108、110、110可以在相對短時間內被重新激活或者帶回到完全工作狀態。CRAC部件108、110、110的降低功率狀態可以對于不同類型的CRAC部件改變。
在任何方面，睡眠模式可以包括這樣的模式，其中向被定位來用于檢測在CRAC部件108、110、110入口周圍冷卻液的溫度的溫度傳感器138所提供的功率保持活動。另外，睡眠模式還可以包括提供少量功率以便使吹風機能夠基本上連續使相對少量的冷卻液流過CRAC部件108、110、110。在這方面，當CRAC部件108、110、110處于睡眠模式中時，可以基本上連續地監視被提供到CRAC部件108、110、110中的冷卻液的溫度。
例如當所計算的熱傳遞速率(Q)超過最大調整點傳熱水平(Qset，max)時，CRAC部件108、110、110可以退出睡眠模式，如在步驟412所表明。作為選擇，CRAC部件108、110、110可以被配置為當返回空氣溫度(Trat)超過另一預定義溫度時退出睡眠模式，例如可以依照所述CRAC部件108、110、110向其遞送冷卻液組件的操作要求來定義所述預定義的溫度。作為另一候選，CRAC部件108、110、110可以響應于收到調整點溫度范圍等而在預定時段之后通過手工蘇醒來退出睡眠模式。
在另一例子中，多個CRAC部件108、110、110可以被聯網或配置為彼此通信。例如，相同的控制器204可以控制多個CRAC部件108、110、110。在任何方面，CRAC部件108、110、110的控制器204可以被配置為向其它CRAC部件108、110、110傳送它們的狀態。CRAC部件108、110、110的狀態可以由控制器204用來確定CRAC部件108、110、110的提供級。舉例來說，如果CRAC部件108、110、110之一處于睡眠模式中并且鄰近CRAC部件108、110、110的提供級太高，例如到鄰近CRAC部件108、110、110中的返回空氣溫度(Trat)在預定義級之上，那么CRAC部件108、110、110可以被帶出所述睡眠模式中。在這種情況下，在睡眠模式期間可以不需要測量返回空氣溫度(Trat)由此使該CRAC部件108、110、110當處于所述睡眠模式時能夠抽取較少功率。
通過操作模式400和450的操作，可以基本上使CRAC部件108、110、110的能量消耗級以及由此與它們操作相關聯的成本最小化。在一個方面，CRAC部件108、110、110可以依照總體上使它們能夠能量高效操作的方式來基本上彼此獨立地操作。
在操作模式400和450中所闡明的操作可以被作為實用程序、程序或子程序包含在任何想要的計算機可訪問介質中。另外，操作模式400和450可以由計算機程序包含，所述計算機程序可以依照活動和不活動的形式存在。例如，它可以作為由以源代碼、對象代碼、可執行代碼或其它格式的程序指令所組成的軟件程序存在。任何上述代碼可以以壓縮或未壓縮形式包含在計算機可讀介質上，所述計算機可讀介質包括存儲設備和信號。
示例性的計算機可讀存儲設備包括常規的計算機系統RAM、ROM、EPROM、EEPROM和磁或光盤或磁帶。示例性的計算機可讀信號(無論是否使用載波調制)是包括經由因特網或其它網絡下載信號的信號，為計算機程序作主機或執行所述計算機程序的計算機系統可以被配置為訪問所述信號。上述信號的具體例子包括在CD ROM上的程序分布或經由因特網下載的程序分布。在某種意義上，因特網本身作為抽象實體就是計算機可讀介質。通常對計算機網絡來說也一樣。因此應當理解能夠執行上述功能的任何電子設備可以執行上面所列舉的那些功能。
圖5依照本發明實施例圖示了示例性的計算機系統500。計算機系統500例如可以包括控制器204和/或計算設備112。在這方面，計算機系統500可以被用為用于執行在上文相對于CRAC控制系統202、252、252的各個組件所描述的一個或多個功能的平臺。
計算機系統500包括諸如處理器502之類的一個或多個控制器。處理器502可以用來執行在操作模式400和450中所描述的一些或所有步驟。經由通信總線504傳送來自處理器502的命令和數據。計算機系統500還包括諸如隨機存取存儲器(RAM)之類的主存儲器506和輔助存儲器508，在所述主存儲器506中可以在運行期期間執行例如用于控制器204和/或計算設備112的控制器的程序代碼。輔助存儲器508例如包括一個或多個硬盤驅動器510和/或可拆卸存儲驅動器512，代表是軟盤驅動器、磁帶驅動器、光盤驅動器等，其中可以存儲用于提供系統的程序代碼的拷貝。
可拆卸存儲驅動器510依照公知的方式從可拆卸存儲部件514讀取和/或向其中寫入。用戶輸入和輸出設備可以包括鍵盤516、鼠標518和顯示器520。顯示適配器522可以與通信總線504和顯示器520對接并且可以接收來自處理器502的顯示數據并且把所述顯示數據轉換為用于所述顯示器520的顯示指令。另外，處理器502可以通過網絡轉接器524經由例如因特網、LAN等網絡進行通信。
一個本領域普通技術人員應當清楚，在計算機系統500中可以添加或替換其它已知的電子組件。另外，計算機系統500可以包括在數據中心的機架中所使用的系統板或板片，常規的“白盒”服務器或計算設備等。在圖5中的一個或多個組件也可以是可選的(例如，用戶輸入設備、輔助存儲器等)。
這里所描述并圖示的是本發明的優選實施例以及其變化。這里所使用的術語、描述和圖形僅以舉例形式進行闡明而并不意味著進行限制。那些本領域技術人員在意在由以下權利要求及其等效物所定義的本發明的精神和范圍內應當認識到許多變化是可以的——其中所有術語除非另有陳述否則意思是最寬泛的合理意義。
權利要求
1.一種用于控制一個或多個計算機機房空調(CRAC)部件(108，110，110’)以便能量高效操作的方法(450)，所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)被配置為接收返回空氣，冷卻所接收的空氣并且提供所冷卻的空氣，所述方法包括檢測(456)返回到所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的空氣的溫度(Trat)；檢測(458)由所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)所提供的空氣的溫度(Tsat)；根據所述Trat和Tsat來計算(460)傳熱水平(Q)；確定(462)所述Q是否在預定的調整點傳熱范圍之內；并且響應于Q在預定的調整點傳熱范圍內來減少(426)一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作，以便由此增加所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的效率。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)包括冷卻系統(128a，150)和吹風機(120)，所述方法還包括檢測(416)所述冷卻系統(128a，150)的功率消耗；檢測(418)所述吹風機(120)的功率消耗；并且其中減少所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作的步驟包括降低所述冷卻系統(128a，150)和吹風機(120)中至少一個的功率消耗。
3.如權利要求2所述的方法，還包括計算(420)與所述冷卻系統(128a，150)功率消耗和吹風機(120)功率消耗相關聯的成本；并且其中減少所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作的步驟包括降低與操作所述冷卻系統(128a，150)和吹風機(120)中至少一個相關聯的成本。
4.如權利要求1-3中任何一個所述的方法，還包括響應于所述Q在調整點傳熱范圍之外來確定(466)所述Q是否在最小調整點傳熱水平之下；確定(466)由一個或多個CRAC部件所提供的冷卻液的流率；把所述流率與流率調整點相比較(468)；并且響應于所述流率低于流率調整點來增加(470)所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的體積流率。
5.如權利要求4所述的方法，還包括響應于所述Q在最小傳熱水平之下來使(414)所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)進入降低功率模式；當所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)處于降低功率模式時檢測(456，458)所述Trat和Tsat；當所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)處于降低功率模式中時計算(460)所述Q；并且響應于所述Q超過預定義的傳熱水平來使所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)退出降低功率模式。
6.一種計算機機房空調(CRAC)部件(108，110，110’)，包括第一傳感器(138)，被配置為檢測返回空氣的溫度(Trat)；第二傳感器(140)，被配置為檢測所提供空氣的溫度(Tsat)；和控制器(204)，被配置為根據所述Trat和Tsat來計算傳熱水平(Q)，其中所述控制器(204)還被配置為確定所述Q是否在預定的調整點傳熱范圍之內，所述控制器(204)進一步被配置為響應于所述Q在預定的調整點傳熱范圍內來減少所述CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作。
7.如權利要求6所述的CRAC部件(108，110，110’)，還包括冷卻系統(128a，130，150)；吹風機(120)；和功率計(206)，被配置為檢測所述冷卻系統(128a，130，150)和吹風機(120)的功率消耗，其中所述控制器(206)被配置為計算與所述冷卻系統(128a，130，150)和吹風機(120)的功率消耗相關聯的成本并且根據與操作所述冷卻系統(128a，130，150)和吹風機(120)相關聯的成本來減少所述CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作。
8.一種其上嵌入有一個或多個計算機程序的計算機可讀存儲介質，所述一個或多個計算機程序用于實現一種用于控制計算機機房空調(CRAC)部件(108，110，110’)以便能量高效操作的方法，所述CRAC部件(108，110，110’)被配置為接收返回空氣，冷卻所接收的空氣并且提供所冷卻的空氣，所述一個或多個計算機程序包括用于以下操作的指令集檢測(456)返回到所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的空氣的溫度(Trat)；檢測(458)由所述CRAC部件(108，110，110’)所提供的空氣的溫度(Tsat)；根據所述Trat和Tsat來計算(460)傳熱水平(Q)；確定(462)所述Q是否在預定的調整點傳熱范圍之內；并且響應于Q在預定的調整點傳熱范圍內來減少(426)所述CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作，以便由此增加所述CRAC部件(108，110，110’)的效率。
9.如權利要求8所述的計算機可讀存儲介質，所述一個或多個計算機程序還包括用于以下操作的指令集響應于所述Q在調整點傳熱范圍之外來確定(466)所述Q是否在最小調整點傳熱水平之下；并且響應于所述Q在最小調整點溫度之上來操作(470)所述CRAC部件(108，110，110’)，以便增加由所述CRAC部件(108，110，110’)所遞送的冷卻液的體積流率。
10.如權利要求9所述的計算機可讀存儲介質，所述一個或多個計算機程序還包括用于以下操作的指令集響應于所述Q在最小傳熱水平之下來使(414)所述CRAC部件(108，110，110’)進入降低功率模式；當所述CRAC部件(108，110，110’)處于降低功率模式時檢測(456，458)所述Trat和Tsat；當所述CRAC部件(108，110，110’)處于降低功率模式中時計算(460)所述Q；并且響應于所述Q超過預定義的傳熱水平來使所述CRAC部件(108，110，110’)退出降低功率模式。
全文摘要
一種用于控制一個或多個計算機機房空調(CRAC)部件(108，110，110’)以便能量高效操作的方法(450)，其中檢測被返回到所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)中的空氣(Trat)的溫度和由所述一個或多個CRAC部件(108，110，110’)所提供的空氣(Tsat)的溫度。根據Trat和Tsat來計算傳熱水平(Q)并且確定Q是否在預定的調整點傳熱范圍之內。另外，響應于Q在預定的調整點傳熱范圍內來減少一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的至少一個操作以便由此增加一個或多個CRAC部件(108，110，110’)的效率。
文檔編號F24F11/00GK101032196SQ200580023995
公開日2007年9月5日 申請日期2005年5月24日 優先權日2004年5月26日
發明者C·巴什, R·夏馬, A·H·貝特爾馬爾 申請人:惠普開發有限公司