專利名稱：熱通道容納冷卻單元及冷卻方法
熱通道容納冷卻單元及冷卻方法本公開內(nèi)容的背景1.本公開內(nèi)容的領(lǐng)域本公開內(nèi)容涉及用于冷卻機架和機柜的空氣冷卻系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于冷卻機架和機柜的空氣冷卻設(shè)備，該機架和機柜用于存放數(shù)據(jù)處理設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和電信設(shè)備。2.對相關(guān)技術(shù)的討論用于安置電子設(shè)備比如數(shù)據(jù)處理設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和電信設(shè)備的設(shè)備機柜或機架已使用了很多年。這些機架通常被用于在較大的設(shè)備間和數(shù)據(jù)中心里容納并且布置設(shè)備。 多年來，已經(jīng)開發(fā)出了大量不同的標準以使得設(shè)備制造商能夠設(shè)計可在機架上安裝的設(shè)備，這些可在機架上安裝的設(shè)備能夠被安裝在由不同制造商制造的標準機架上。標準的機架典型地包括前部的安裝軌道(mounting rail)，電子設(shè)備中的多個單元，比如服務(wù)器和 CPU，在該機架內(nèi)被豎直地安裝和堆放到所述安裝軌道上。示例性的工業(yè)標準的機架約6英尺到6. 5英尺高，約M英寸寬，以及約40英寸深。該機架通常被稱為如電子工業(yè)協(xié)會的 EIA-310-D標準所規(guī)定的“十九英寸”機架。十九英寸設(shè)備機架在數(shù)據(jù)中心和其他的設(shè)施中已被廣泛地使用。隨著因特網(wǎng)的激增，數(shù)據(jù)中心容納數(shù)百個這些設(shè)備機架已并非罕見。由安裝在機架上的設(shè)備所產(chǎn)生的熱量能夠?qū)υO(shè)備組件的性能、穩(wěn)定性和使用壽命產(chǎn)生不利的影響。特別是，被封裝在機柜內(nèi)的、安裝在機架上的設(shè)備可能容易受到工作期間在機柜范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱積聚和熱點(hot spot)的影響。設(shè)備的機架所生成的熱量依賴于工作期間由機架中的設(shè)備所抽取的電功率的量。另外，電子設(shè)備的用戶可隨著他們需求的改變和新需求的產(chǎn)生來添加、移除并且重新布置安裝在機架上的組件。以前，在某些配置中，通過具有計算機機房的空氣調(diào)節(jié)器(“CRAC”)單元的數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)來冷卻數(shù)據(jù)中心，這些空氣調(diào)節(jié)器單元通常是位于數(shù)據(jù)中心間邊緣的周圍的硬管(hard piped)的，不能移動的單元。CRAC單元從單元的前面吸入空氣并向上朝著數(shù)據(jù)中心間的頂棚(ceiling)輸出較冷的空氣。在其他實施方式中，CRAC單元從數(shù)據(jù)中心間的頂棚附近吸入空氣并在活動地板(raised floor)以下釋放出較冷的空氣，用于傳遞至設(shè)備機架的前面。一般來說，這些CRAC單元吸入室溫下的空氣(在大約72° F左右)并且釋放冷空氣(在大約55° F左右)，該冷空氣被吹入數(shù)據(jù)中心間并且在設(shè)備機架處或在設(shè)備機架附近與室溫下的空氣混合。在其他實施方式中，CRAC單元可以是模塊化的并且可調(diào)整的，使得這些單元可依賴于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的冷卻需要被放置在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的任何位置。這些冷卻單元在2006年1 月19日所提交的、標題為“COOLING SYSTEM AND METHOD”的待定的第11/335，874號美國專利申請中有所描述。安裝在機架上的設(shè)備一般通過沿著機架的前側(cè)或進氣口側(cè)抽取空氣，抽取通過其組件的空氣，并且隨后從機架的背側(cè)或排氣口側(cè)排出空氣來自我冷卻。在某一實施方式中， 從“冷”通道穿過設(shè)備機架抽取空氣，所述“冷”通道一般位于設(shè)備機架的前部。被加熱的空氣從設(shè)備機架排放到“熱”或“溫”通道中，所述“熱”或“溫”通道一般位于設(shè)備機架的后部。CRAC類空調(diào)系統(tǒng)的缺點在于將冷空氣與室溫下的空氣混合，這是低效率的。理想地，為了使系統(tǒng)盡可能地高效，并且為了盡可能少地使用能量和地板空間，則最高可行溫度下的空氣應當被抽入CRAC單元，并且由CRAC所生成的出口空氣應當比室溫低幾度。另外，由于不同數(shù)量和類型的安裝在機架上的組件以及機架和機柜的不同配置，空氣流的要求能夠顯著地變化。為了控制遍及數(shù)據(jù)中心的空氣流和最優(yōu)化如上描述的空氣流，可能需要容納和冷卻在熱通道和冷通道內(nèi)的空氣，尤其是在熱通道內(nèi)的空氣。這種熱通道空氣容納系統(tǒng)的實施例可以在美國專利第6，859，366號和第7，046，514號中，以及在2009年1月沘日由John Bean 等人提交的、題為 HOT AISLE CONTAINMENT COOLING SYSTEM AND METHOD (熱通道容納冷卻系統(tǒng)及方法)的美國專利申請序列號第12/361，987號中找到，該專利申請出于所有目的通過引用以其整體并入本文。熱通道容納系統(tǒng)的其他例子由本公開的受讓人，即羅德島州西金斯頓市的 American Power Conversion Corporation 提供，其樣品號為 ACDC1014、 ACDC1015、ACDC1018 和 ACDC1019。本公開內(nèi)容的概述本公開內(nèi)容的一方面涉及用于將空氣容納在限定了熱通道的兩排設(shè)備機架之間并冷卻空氣的冷卻單元。在一實施方式中，所述冷卻單元包括外殼，所述外殼被配置成牢固地安裝于所述兩排設(shè)備機架之上以使所述外殼跨越所述熱通道；熱交換器，所述熱交換器由所述外殼支撐并與冷卻劑供應裝置(coolant supply)和冷卻劑回收裝置(coolant return)聯(lián)接且流體相通；以及空氣移動組件，所述空氣移動組件由所述外殼支撐并被配置成在所述熱交換器上移動空氣。冷卻單元的實施方式還包括第一集流管(header)，所述第一集流管與所述熱交換器和所述冷卻劑供應裝置聯(lián)接。所述第一集流管被配置成將冷卻劑分配至所述熱交換器。 所述冷卻單元還包括第二集流管，所述第二集流管與所述熱交換器和所述冷卻劑回收裝置聯(lián)接。所述空氣移動組件包括至少一個風扇單元。所述風扇單元與另一風扇單元通過隔板分開。所述熱交換器包括微通道盤管(micro channel coil)。所述冷卻單元還包括與所述外殼聯(lián)接的至少一個燈組件模塊和/或用于控制所述冷卻單元的操作的遙控裝置(remote control)0本公開內(nèi)容的另一方面涉及一種冷卻單元，所述冷卻單元包括第一熱交換器，第一熱交換器與冷卻劑供應裝置聯(lián)接且流體相通，所述第一熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體；和第二熱交換器，第二熱交換器與所述第一熱交換器和冷卻劑回收裝置聯(lián)接且流體相通。所述第二熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體。如此布置以使所述第二熱交換器的所述第一表面面向所述第一熱交換器的所述第二表面。冷卻單元的實施方式還包括第一集流管，所述第一集流管與所述第一熱交換器和所述冷卻劑供應裝置聯(lián)接。所述第一集流管被配置成將冷卻劑分配至所述第一熱交換器。 所述冷卻單元還包括被安置在所述第一熱交換器和所述第二熱交換器之間的至少一個中間盤管連接器。所述冷卻單元還包括第二集流管，所述第二集流管與所述第二熱交換器和所述冷卻劑回收裝置聯(lián)接。所述冷卻單元還包括空氣移動組件，所述空氣移動組件被配置成在所述第一熱交換器和所述第二熱交換器上移動空氣。所述空氣移動組件包括多個風扇單元。所述多個風扇單元中的每個通過隔板相互分開。本公開內(nèi)容的又一方面涉及冷卻由數(shù)據(jù)中心的兩排設(shè)備機架限定的熱通道的方法。在一實施方式中，所述方法包括利用被配置成跨越熱通道的一個或多個冷卻單元將空氣容納在數(shù)據(jù)中心的熱通道內(nèi)；且通過所述冷卻單元冷卻容納在所述熱通道內(nèi)的空氣。冷卻容納在所述熱通道內(nèi)的空氣包括將空氣朝向所述冷卻單元的熱交換器移動。方法的實施方式可包括配置所述冷卻單元以包括第一熱交換器和第二熱交換器， 所述第一熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體，所述第二熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體。如此布置以使所述第二熱交換器的所述第一表面面向所述第一熱交換器的所述第二表面。將空氣朝向所述熱交換器移動包括將空氣朝向所述第二熱交換器移動穿過所述第二熱交換器的第二表面并穿過所述第一熱交換器的第二表面。所述方法還包括照亮所述熱通道和/或利用遙控裝置控制所述冷卻單元的操作。附圖簡述在附圖中，在多個圖中示出的每一相同的或近似相同的構(gòu)件由同樣的數(shù)字表示。 為了清楚起見，在每一附圖中并非每個構(gòu)件都可標出。為了更好地理解本公開內(nèi)容，在此參照通過引用并入本文的附圖，其中

圖1是數(shù)據(jù)中心的一部分的透視圖，其圖示了由兩排設(shè)備機架定義的熱通道和本公開內(nèi)容的一實施方式的冷卻單元；圖2是在圖1中示出的冷卻單元的透視圖；圖3是在圖2中示出的冷卻單元的透視圖，且冷卻單元的熱交換器被移除以顯示冷卻單元的空氣移動設(shè)備；圖4是冷卻單元的微通道盤管的一實施方式的放大橫截面視圖；圖5是冷卻單元的微通道盤管的另一實施方式的放大橫截面視圖；圖6是在圖2和圖3中示出的冷卻單元的透視圖，其圖示了另一實施方式的熱交換器；圖7是本公開內(nèi)容的另一實施方式的冷卻單元的頂部透視圖；圖8是在圖7中示出的冷卻單元的底部透視圖；圖9是在圖7和圖8中示出的冷卻單元的透視圖，其圖示了冷卻單元的熱交換器；圖10是在圖8中示出的冷卻單元的倒轉(zhuǎn)透視圖，且冷卻單元的風扇單元和外殼構(gòu)件被移除以圖示冷卻單元的內(nèi)部；圖11是顯示本公開內(nèi)容的一實施方式的冷卻單元的操作的流程圖；和圖12是顯示氣流穿過冷卻單元的示意性框圖。優(yōu)選實施方式的詳細描述僅是為了說明的目的，而非限制普遍性，現(xiàn)在將參照附圖詳細地描述本公開內(nèi)容。本公開內(nèi)容并非將其應用局限于以下描述中提出的或在附圖中示出的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及布置的細節(jié)。本公開內(nèi)容能夠具有其他的實施方式并能夠通過多種途徑實踐或?qū)崿F(xiàn)。 同樣地，本文使用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應該被認為是限制性的?！鞍?including) ” “包括(comprising) ” “具有(having) ” “包含(containing) ” “涉及 (involving)”及其在本文的變體的使用，意味著涵蓋其后所列出的項目及其等同物，以及附加的項目。
典型的數(shù)據(jù)中心可以被設(shè)計成存放一些設(shè)備機架。在一實施方式中，每個設(shè)備機架可以根據(jù)題為EQUIPMENT ENCLOSURE KIT AND ASSEMBLY METHOD (設(shè)備機柜套件及裝配方法)的第7，四3，666號美國專利中公開的啟示而構(gòu)造，該美國專利由本公開內(nèi)容的受讓人所有且通過引用并入本文。設(shè)備機架的其他的例子由American Power Conversion Corporation以品牌名稱NetShelter 出售。而且，設(shè)備機架之間的布線可以使用如在第 6，967，283號的美國專利中公開的包含在機架的頂部上的電纜分布槽來實現(xiàn)，該美國專利也通過引用并入本文并指定給本公開內(nèi)容的受讓人。本公開內(nèi)容的原理可以適用于較小的數(shù)據(jù)中心、設(shè)備間和計算機機房。本文描述的數(shù)據(jù)中心僅以舉例的方式提供。每一設(shè)備機架都可以被配置成包括用于支撐電子元件的框架或外殼，電子元件例如數(shù)據(jù)處理設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和電信設(shè)備。外殼包括前部、后部、相對的側(cè)部、底部和頂部。每一設(shè)備機架的前部可以包括前門以便能夠進入設(shè)備機架的內(nèi)部。設(shè)備機架的側(cè)部可以包括至少一個嵌板(panel)以將機架的內(nèi)部區(qū)域包圍住。設(shè)備機架的后部也可以包括至少一個嵌板或后門以提供從機架的后部進入設(shè)備機架的內(nèi)部。在某些實施方式中，側(cè)部的嵌板和后部的嵌板以及前門和后門可以由穿孔的金屬片制成，例如，以便允許空氣流入和流出設(shè)備機架的內(nèi)部區(qū)域。在其他的實施方式中，前門可以包括可移動的嵌板。設(shè)備機架在結(jié)構(gòu)上是模塊化的并被配置成滾入和滾出例如在數(shù)據(jù)中心的一排上的位置。腳輪可以被固定至每一設(shè)備機架的底部以使機架能夠沿數(shù)據(jù)中心的地面滾動。一旦定位，可部署調(diào)平腳(leveling feet)以在排中的適當?shù)奈恢美喂痰厥乖O(shè)備機架接觸地面。一旦就位，電子設(shè)備可以被放置在設(shè)備機架的內(nèi)部區(qū)域。例如，設(shè)備可以被放置在固定在設(shè)備機架的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的架子(shelving)上。在其他的實施方式中，在將設(shè)備機架布置在數(shù)據(jù)中心內(nèi)之前，電子設(shè)備可以被提供在設(shè)備機架內(nèi)。提供電子通信和數(shù)據(jù)通信的電纜可以被設(shè)置成穿過設(shè)備機架的頂部，或是穿過位于設(shè)備機架的頂部的具有形成在其中的開口的封蓋(或“屋頂”)，或是穿過設(shè)備機架的開放頂部。在此實施方式中，電纜可以沿機架的屋頂捆扎或被提供在前面提及的電纜分布槽中。在另一實施方式中，電纜可以被安置在活動地板內(nèi)并穿過設(shè)備機架的底部與電子設(shè)備連接。利用這兩種配置，電源線和通信線路被設(shè)置成往返設(shè)備機架。如上述討論，數(shù)據(jù)中心通常被配置成具有設(shè)備機架排，設(shè)備機架排被布置以致冷空氣從冷通道被吸入機架，暖空氣或熱空氣從機架排放至熱通道。在一實施方式中，設(shè)備機架可以被布置成兩排，其中在較近的一排中的設(shè)備機架的前部被布置在朝前的方向上，并且在較遠的一排中的設(shè)備機架的背部被布置到朝后的方向上。然而，正如以上陳述，在典型的數(shù)據(jù)中心中，可以具有多排設(shè)備機架，其中各排可以被布置為設(shè)備機架的前部彼此相面對以限定冷通道，且設(shè)備機架的后部彼此相面對以限定熱通道。在其他的配置中，熱通道或冷通道可以被安置在壁和一排設(shè)備機架之間。舉例說明，一排設(shè)備機架可以與壁間隔開，設(shè)備機架的后部面對所述壁以限定在所述壁和該排設(shè)備機架之間的熱通道。為了解決數(shù)據(jù)中心或設(shè)備間內(nèi)的熱積聚和熱點，和解決通常數(shù)據(jù)中心或室內(nèi)的氣候控制問題，可以提供一個或多個冷卻系統(tǒng)。在一配置中，冷卻系統(tǒng)可以被設(shè)置為數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。在另一配置中，數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)可以用上述描述的傳統(tǒng)CRAC單元來補充。在又一配置中，還可以提供模塊化的冷卻系統(tǒng)。
這種模塊化的系統(tǒng)在2006年1月19日提交的，題為COOLING SYSTEM AND METHOD (冷卻系統(tǒng)及方法)的待審批的第11/335，874號美國專利申請中，或在2006年8 月15日提交的，題為METHOD AND APPARATUS FOR COOLING (用于冷卻的方法及裝置)的第 11/504，382號美國專利申請中有所描述，這兩個申請均由本公開內(nèi)容的受讓人所有，并通過引用并入本文。冷卻系統(tǒng)可以包括策略性地安置在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的多個冷卻機架。在一實施方式中，布置可以是這樣的，即設(shè)置在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的每兩個設(shè)備機架具有一個冷卻機架。 然而，應該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮到本公開內(nèi)容的權(quán)益的情況下可以依據(jù)數(shù)據(jù)中心的環(huán)境條件在數(shù)據(jù)中心內(nèi)提供或多或少的冷卻機架。而且在某些實施方式中，冷卻機架的集中和位置可以基于在數(shù)據(jù)中心中的最熱機架的位置來調(diào)整，或基于由數(shù)據(jù)中心信息管理系統(tǒng)獲得及分析的信息和存放在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備的類型來調(diào)整。模塊化的冷卻系統(tǒng)的細節(jié)及其各構(gòu)件和配置可以在第11/335，874號和第 11/504,382號的待審批的美國專利申請中找到。同樣地，所述冷卻系統(tǒng)可以實施其他的冷卻配置，例如那些由本公開的受讓人，即羅德島州西金斯頓市的Amer i can Power Conversion Corporation 提供的冷去P配置。在某些情況下，可能需要控制在熱通道和冷通道內(nèi)的空氣流，特別是在熱通道中的空氣流。通常地，由存放在設(shè)備機架內(nèi)的電子元件產(chǎn)生的熱從設(shè)備機架的后部排放至熱通道?？赡苓€需要容納熱空氣以使通過冷卻單元，例如以上描述的模塊化的冷卻單元來調(diào)節(jié)。利用被設(shè)計用于特別的設(shè)備機架配置的頂棚組件將熱通道包圍是已知的。這種已知的頂棚組件通常在將設(shè)備機架安裝在數(shù)據(jù)中心中時被安裝，并由設(shè)備機架的制造商制造。空氣容納冷卻系統(tǒng)的實施方式可以包括用于容納和冷卻位于兩排設(shè)備機架之間的空氣的空氣容納冷卻系統(tǒng)。在一實施方式中，所述空氣容納冷卻包括冷卻單元，該冷卻單元被配置成包圍由兩排設(shè)備機架限定的熱通道。在某一實施方式中，所述冷卻單元被配置成冷卻或以其他方式調(diào)節(jié)安置在熱通道內(nèi)的空氣。依據(jù)本公開內(nèi)容的一實施例的數(shù)據(jù)中心冷卻單元被設(shè)計成位于電子設(shè)備機架群的熱通道之上。熱通道可以如約36英寸寬一樣狹窄，在某些實施方式中約為48英寸寬。在特定的實施方式中，所述冷卻單元可以包括與冷卻劑供應裝置聯(lián)接及流體相通的第一熱交換器，和與第一熱交換器聯(lián)接及流體相通的第二熱交換器。第一熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體。類似地，第二熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體。如此布置以使第二熱交換器的第一表面面向第一熱交換器的第二表面。由第一、 第二熱交換器提供的熱的冷卻劑通過與第二熱交換器聯(lián)接及流體相通的冷卻劑回收裝置 (coolant return)排空。在其他的實施方式中，冷卻單元可以被配置為僅包含一個熱交換
ο冷卻單元的實施方式還可包括第一集流管，第一集流管與第一熱交換器和冷卻劑供應裝置聯(lián)接。第一集流管被配置成將冷卻劑分配至第一熱交換器。冷卻單元還可包括中間盤管集流管，中間盤管集流管被安置在第一熱交換器和第二熱交換器之間以將冷卻劑從第一熱交換器傳送至第二熱交換器。提供與第二熱交換器和冷卻劑回收裝置聯(lián)接的第二集流管，以將熱的冷卻劑傳送至冷卻劑回收裝置。在其他的實施方式中，冷卻單元還包括空氣移動組件，空氣移動組件被配置成在第一熱交換器和第二熱交換器上移動空氣。在特定的實施方式中，空氣移動組件包括多個風扇單元，多個風扇單元通過隔板相互分開。參照圖1，其圖示了依據(jù)本公開內(nèi)容的一實施方式的數(shù)據(jù)中心的一部分，數(shù)據(jù)中心一般由100標示。部分數(shù)據(jù)中心100包括兩排設(shè)備機架，每一設(shè)備機架一般由102標示。盡管圖示為具有實體壁，但在某些實施方式中，如以上提及的，每一設(shè)備機架102具有設(shè)置在其前部和/或后部和/或上部壁的一個或多個通風孔(例如，穿孔的嵌板)以允許空氣穿過設(shè)備機架102。在某些選擇性實施方式中，設(shè)備機架102中的一個或多個可以由填充單元或冷卻單元代替，填充單元或冷卻單元可以具有與設(shè)備機架102基本上相同的形狀和大小。兩排設(shè)備機架102限定熱通道104。在某些實施方式中，熱通道104在一個或多個端部上由諸如門106的結(jié)構(gòu)關(guān)閉。在圖1中還示出了冷卻單元，一般由108標示，其安裝在熱通道104的一部分之上。在一實施方式中，冷卻單元108可以被安裝在一對導軌110上。導軌110被安裝在一些支撐件112上。在選擇性實施方式中，可以利用更多或更少的導軌110 來支撐冷卻單元108，以及與附圖中所示相比，導軌110可以被不同地放置。另外，元件的形狀和大小，例如冷卻單元108，設(shè)備機架102，門106，支撐件112等的形狀和大小，并非意味是限制性的，且在不同的實施方式中可以從所圖示的進行改變。冷卻單元固定在熱通道上的方式可以在以上確定的標題為 METHOD AND APPARATUS FOR INSTALLATION AND REMOVAL OF OVERHEAD COOLING EQUIPMENT(用于安裝和移除過熱的冷卻單元的方法及設(shè)備)、序列號為的美國專利申請(代理人案號A2000-7^819)中找到。如圖1中所示，冷卻單元108被配置成跨越熱通道104之上的距離。盡管僅示出了兩個冷卻單元108，多個冷卻單元可以被安裝在導軌110上以完全地包圍熱通道104。填充嵌板(未示出)可以被提供在冷卻單元108的位置中。另外，冷卻單元108中的一個可以通過將冷卻單元移動在其他冷卻單元的頂部上的方式放置。冷卻單元108可以在其上面裝備有導軌以支撐其他的冷卻單元。導軌可以以與導軌110相同的距離彼此間隔分開。在使用中，在冷卻單元108的頂部上提供其他冷卻單元可以沿其行進的導軌，允許來自一組冷卻單元內(nèi)的冷卻單元從數(shù)據(jù)中心100移除，而不需要移除其他的比正移除的冷卻單元可能更靠近熱通道104的端部之一的冷卻單元。如果需要，這種導軌系統(tǒng)也允許冷卻單元108 的位置被容易地交換。另外，設(shè)施供應機架可以用來支撐水管、電力管道，氣管，或其他的可能與冷卻單元108連接或與設(shè)備機架102內(nèi)的設(shè)備連接的公共設(shè)施。提升機構(gòu)(未示出)， 例如棘輪組件，在某些實施方式中可以安裝在設(shè)備機架的排的頂部以便于冷卻單元的提升和降低。可以提供制冷劑分配單元(未示出)以經(jīng)由供應線路給冷卻單元108供應過冷液體制冷劑，例如R_134a。如圖2中所示，冷卻單元108包括外殼114，外殼114被設(shè)計成保護冷卻單元的工作組件。如所示，冷卻單元108包括第一熱交換器116，與第一熱交換器流體相通的第二熱交換器118，和一般由120標示的空氣移動組件，第一熱交換器116、第二熱交換器118和空氣移動組件中的每個均被固定于外殼114上。在其他的實施方式中，例如在圖7-10中示出的實施方式，冷卻單元108僅包括一個熱交換器。制冷劑在中間位置經(jīng)由制冷劑供應線路1 進入冷卻單元108的第二雙進口盤管集流管122中，制冷劑供應線路124 可與制冷劑分配單元連接。制冷劑在第二雙進口盤管集流管122中預混合，然后被分成兩條分支以在沿著進口盤管集流管歧管的位置流入冷卻單元108的進口盤管集流管歧管126 中。在進口盤管集流管歧管126中進一步混合之后，制冷劑均勻地被分配到第一熱交換器116的微通道中。利用冷卻單元108，一旦制冷劑進入第一熱交換器116，制冷劑在第一熱交換器中被部分蒸發(fā)。制冷劑行進穿過第一熱交換器116，直到到達設(shè)置在第一熱交換器的出口處的出口集流管歧管128。出口集流管歧管1 與U型的中間連接器130流體相通，U型的中間連接器130從第一熱交換器116傳送制冷劑的雙相混合物(two-phase mixture)進入第二熱交換器118的進口盤管集流管歧管132。由出口集流管歧管128、中間連接器130和進口盤管集流管歧管132提供的輸送過程實現(xiàn)了制冷劑在第一熱交換器116和第二熱交換器 118之間流暢且順利的傳送，而沒有可能導致第二熱交換器的冷卻性能問題的分配問題。在第二熱交換器118中，制冷劑在第二熱交換器的末端變成過熱氣體。蒸發(fā)的制冷劑由第二熱交換器118的出口集流管歧管134收集，然后將蒸發(fā)的制冷劑傳送至設(shè)置在第二熱交換器的末端的第二雙出口盤管集流管136。回流管138與第二熱交換器118的出口盤管集流管136連接以將過熱氣體回流至制冷劑分配單元。在一實施方式中，蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)閥(未示出)被安裝在回流管中。蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)閥可以用來將蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)到本地空氣露點溫度之上以避免在第一熱交換器116和第二熱交換器118的盤管表面上生成冷凝物?？諝庋貓D2中箭頭A定義的垂直方向從冷卻單元的底部到冷卻單元的頂部流動穿過冷卻單元108。如所示，第一熱交換器116包括具有第一(向上面向的)表面140和相對的第二(如圖2所示向下面向的)表面142的主體。類似地，第二熱交換器118包括具有第一(向上面向的)表面144和相對的第二(向下面向的)表面146的主體。如此布置以使第二熱交換器118的第一表面144面向第一熱交換器116的第二表面142。為了提供空氣穿過第一熱交換器116和第二熱交換器118的移動，空氣移動組件120被安置在第二熱交換器118的下面?？諝庖苿咏M件120包括多個風扇單元148，例如六個風扇單元，多個風扇單元148通過隔板150相互分開?？諝庖苿咏M件120被配置成將空氣朝向第二熱交換器 118移動，以致空氣行進穿過第二熱交換器并然后穿過第一熱交換器116。通過冷卻單元108布置在熱通道104之上，風扇單元148從熱通道吸入熱空氣，并導引熱空氣穿過第一熱交換器116和第二熱交換器118。氣流由第一熱交換器116和第二熱交換器118冷卻，然后朝向數(shù)據(jù)中心100的天花板排出以離開冷卻單元108，或排到設(shè)置在冷卻單元之上的專用管道以將被冷卻的空氣排出并引導至數(shù)據(jù)中心的期望部分。優(yōu)選地，冷卻過的空氣被導引至設(shè)備機架102的前部。如在圖2和圖3中所示，隔板150位于風扇單元148和第二熱交換器118之間的空間中。隔板150將風扇排放區(qū)和熱交換器116、118的冷卻表面分成六個單獨的矩形區(qū)域。 盡管示出了六個風扇單元148，可以提供任何數(shù)量的風扇單元以移動空氣穿過第二熱交換器118和第一熱交換器116。每一風扇單元148將氣流排放至其自身的排放區(qū)，然后氣流被輸送至第二熱交換器118的冷卻盤管表面上的對應的進入?yún)^(qū)。這種配置在風扇單元148和第二熱交換器118之間形成了六個單獨的內(nèi)部氣流分支，因而提高了冷卻單元108的效率。參照圖4和圖5，其示出了微通道盤管的結(jié)構(gòu)的實施方式。在一實施方式中，冷卻單元的一部分包括梯形結(jié)構(gòu)，梯形結(jié)構(gòu)具有一對較大的相互間隔分開的管道，較小的微通道盤管在較大的管道之間延伸。在一實施例中，如此布置以使冷凍的冷卻劑經(jīng)由供應線路進入冷卻單元。一旦在冷卻單元的熱交換器內(nèi)，冷凍的冷卻劑進入并流動穿過微通道盤管。微通道盤管的外部具有從流向冷卻單元的暖空氣中吸收熱量的翅片，因而加熱流過微通道盤管的冷卻劑。變暖的冷卻劑被排放至回流管。圖4示出了微通道盤管結(jié)構(gòu)152的一個實施方式，其中盤管包括沿期望的方向安置的翅片。圖5示出了微通道盤管結(jié)構(gòu)152的另一實施方式。圖6示出了第一熱交換器116和第二熱交換器118的實施方式，其管道系統(tǒng)更加清晰可見。應該注意，盡管在圖6中示出的熱交換器116、118的大小和形狀與在圖2中示出的熱交換器稍微地不同，但第一熱交換器和第二熱交換器在其他方面是相同的。因此，用于描述圖2中的熱交換器116、118的參照數(shù)字被用來描述圖6中的熱交換器。如所示，制冷劑經(jīng)由制冷劑供應線路IM進入第二雙進口盤管集流管122，制冷劑供應線路IM可與制冷劑分配單元連接。制冷劑從第二雙進口盤管集流管122傳到進口盤管集流管歧管126中。在進口盤管集流管歧管126中進一步混合之后，制冷劑均勻地被分配到第一熱交換器116的微通道中，例如在圖4和圖5中示出的微通道盤管結(jié)構(gòu)152。制冷劑行進穿過第一熱交換器116，直到到達設(shè)置在第一熱交換器的出口處的出口集流管歧管128。多個U型的連接器130從第一熱交換器116傳送制冷劑的雙相混合物進入第二熱交換器118的進口盤管集流管歧管132。制冷劑在第二熱交換器118的末端變成過熱氣體。 蒸發(fā)的制冷劑由第二熱交換器118的出口集流管歧管134收集，然后將蒸發(fā)的制冷劑傳送至設(shè)置在第二熱交換器的末端的第二雙出口盤管集流管136。回流管138將過熱氣體回流至制冷劑分配單元。如此布置以使進入第一熱交換器116的制冷劑隨著制冷劑遍及第一熱交換器的寬度行進到出口集流管歧管1 而被逐漸地加熱。熱的雙相制冷劑經(jīng)由連接器130行進到第二熱交換器中，并隨著制冷劑行進到出口集流管歧管134而逐漸地非常熱。因此，通過每一風扇單元148而行進穿過第二熱交換器118和第一熱交換器116的空氣的最后溫度遍及冷卻單元108的寬度是大體上一致的。圖7和圖8示出了本公開內(nèi)容的另一實施方式的冷卻單元，一般由200標示。如所示，冷卻單元200包括被設(shè)計成保護冷卻單元的工作構(gòu)件的外殼202。冷卻單元200包括熱交換器204(圖7)和一般由206標示的空氣移動組件(圖8)，兩者都被固定至外殼204 并包含在外殼204內(nèi)。正如冷卻單元108 —樣，空氣移動組件206被配置成移動空氣穿過熱交換器204。具體地，空氣移動組件206包括與外殼202連接的多個風扇單元208，例如兩個風扇單元。通過冷卻單元200布置在熱通道104之上，風扇單元208從熱通道吸入熱空氣，并導引熱空氣穿過熱交換器204。氣流由熱交換器204冷卻，然后朝向數(shù)據(jù)中心100 的天花板排出以離開冷卻單元200，或排放到設(shè)置在冷卻單元之上的專用管道以將冷卻的空氣排出并引導至數(shù)據(jù)中心的期望部分。優(yōu)選地，冷卻的空氣被導引至設(shè)備機架102的前部。在圖8中盡管示出了兩個風扇單元208，可以提供任何數(shù)量的風扇單元以移動空氣穿過熱交換器204。每一風扇單元208將氣流排放至其自身的排放區(qū)，然后氣流被輸送至熱交換器204的冷卻盤管表面上的對應的進入?yún)^(qū)?？諝庋丶^A定義的垂直方向從冷卻單元的底部到冷卻單元的頂部流動穿過冷卻單元200。如所示，熱交換器204包括具有第一(向上面向的)表面和相對的第二(向下面向的)表面的主體。如在圖8中所示，空氣移動組件206被安置在熱交換器的下面。
11
參照圖9，供應線路210將制冷劑輸送至冷卻單元200的第二雙進口盤管集流管 212。制冷劑在第二雙進口盤管集流管212中預混合，然后被分成四條分支以在沿著進口盤管集流管歧管的位置流入冷卻單元200的進口盤管集流管歧管214中。在進口盤管集流管歧管214中進一步混合之后，制冷劑均勻地被分配到熱交換器204的微通道中。一旦制冷劑進入熱交換器204，制冷劑在熱交換器中被蒸發(fā)。制冷劑行進穿過熱交換器204，直到其到達設(shè)置在熱交換器的出口處的出口集流管歧管216。出口集流管歧管216與回流管218 流體相通，回流管將過熱氣體回流至制冷劑分配單元。圖10示出了外殼202，外殼的封蓋被移除以顯示外殼的內(nèi)部。風扇單元208也被移除。如所示，外殼202包括被配置成支撐每一風扇單元208的支撐架220。風扇單元被固定在外殼上的方式可以在由Roy Grantham于與此案同一日期提交的，題為METHOD AND APPARATUS FOR ATTACHMENT AND REMOVAL OF FANS WHILE IN OPERATION AND WITHOUT THE
NEED FOR TOOLS(用于在操作時不需要工具而安裝和移除風扇的方法及設(shè)備)的第_
序列號美國專利申請(代理人案號Α2000-7^119)中找到，該專利申請?zhí)幱谒心康耐ㄟ^引用以其整體并入本文。應該理解，盡管支撐架220被配置成支撐兩個風扇單元208，支撐架可以被配置成適應于任何數(shù)量的風扇單元。冷卻單元的實施方式可以包括一個或多個光源以照亮熱通道104。由于冷卻單元和/或填充嵌板可以被配置成完全地包圍熱通道104，冷卻單元阻止了與數(shù)據(jù)中心相關(guān)的任何自然光或人造光。因此，冷卻單元108和200可能需要包含一個或多個光源以照亮熱通道。在一實施方式中，參照圖10和冷卻單元200，冷卻單元包括多個燈組件模塊，每個由 222標示。提供合適的布線224以提供電源連接至燈組件模塊222。提供磁性開關(guān)裝置226 以控制燈組件模塊222的操作。如此布置以使可以操縱冷卻單元的控制器來控制冷卻單元的操作，包括風扇單元的風扇速率，制冷劑穿過熱交換器的流動，以及燈模塊的操作。應該理解，控制器可以是與每一冷卻單元聯(lián)系的專用設(shè)備，或與數(shù)據(jù)中心聯(lián)系的全部控制網(wǎng)絡(luò)的一部分。參照圖11，冷卻單元(108或200)的操作可以通過由方框230標出的遙控功能和由方框232標出的自動滾動功能(auto-scroll function)來控制。操作員可以使用遙控功能230來控制冷卻單元的各種功能。通過使用遙控裝置的向上滾動和向下滾動功能，操作員可以滾動與冷卻單元聯(lián)系的特征，例如，以便控制特定冷卻單元的冷卻操作，操作冷卻單元的燈組件模塊，檢查一個或多個冷卻單元的狀態(tài)等。當不使用遙控裝置時，并在預定時間段之后，冷卻單元的操作可以由自動滾動功能232來控制。在一實施方式中，自動滾動功能232由與冷卻單元聯(lián)系的顯示器來控制。顯示器可以被提供在熱通道104內(nèi)或數(shù)據(jù)中心 100內(nèi)的任何地方。正如遙控功能230 —樣，自動滾動功能232可以通過使用顯示器上提供的向上滾動和向下滾動功能來操縱以控制特定的冷卻單元的操作，操作冷卻單元的燈組件模塊以及檢查一個或多個冷卻單元的狀態(tài)。另外，自動滾動功能232可以用來控制報警碼的操作，操作員可以設(shè)置報警碼以指示數(shù)據(jù)中心內(nèi)的一個或多個冷卻功能的故障。圖12是顯示氣流穿過冷卻單元，如冷卻單元200的示意框圖。如所示，暖空氣通過風扇單元208被導引至冷卻單元200。暖空氣行進穿過熱交換器204并由熱交換器冷卻。 冷卻的空氣返回至數(shù)據(jù)中心，在那里循環(huán)再一次開始。圖12示出了與冷凝器裝置(未指出)流體相通的熱交換器204(或蒸發(fā)器)。提供泵和膨脹閥以完成冷卻單元內(nèi)的制冷劑的回路。還公開了冷卻由數(shù)據(jù)中心的兩排設(shè)備機架限定的熱通道的方法。在一實施方式中，方法包括利用被配置成跨越熱通道的一個或多個冷卻單元將空氣容納在數(shù)據(jù)中心的熱通道內(nèi)；和通過冷卻單元冷卻容納在熱通道內(nèi)的空氣。當冷卻容納在熱通道內(nèi)的空氣時，空氣朝向冷卻單元的熱交換器移動。當使用冷卻單元108時，如此布置以使空氣朝向第二熱交換器移動穿過第二熱交換器的第二表面并穿過第一熱交換器的第二表面。因此，應該注意到，本公開內(nèi)容的實施方式的空氣容納冷卻系統(tǒng)在熱通道上提供了有穹頂?shù)睦鋮s盤管，這顯著增大了熱交換器表面面積以增大系統(tǒng)的冷卻能力。在某些實施方式中，可以將多個空氣容納冷卻系統(tǒng)結(jié)合在一起以致其共享共同的垂直支撐構(gòu)件。另夕卜，當將多個空氣容納冷卻系統(tǒng)結(jié)合在一起以形成較長的排時，內(nèi)部的門(未示出)可以被設(shè)置在鄰近的系統(tǒng)之間以更好地隔離氣流和熱通道內(nèi)的容量分配。另外，與常規(guī)的管式翅片盤管相比時，微通道盤管熱交換器在緊湊的尺寸上表現(xiàn)出高傳熱效率。微通道熱交換器的優(yōu)勢能夠在有限的空間內(nèi)允許相對大的冷卻能力。由于高的總傳熱系數(shù)，與常規(guī)管式翅片盤管相比，微通道盤管熱交換器以較少的排和較低的翅片密度制造。在熱交換器上的氣流靜壓差顯著降低。風扇單元使大的氣流速率和小的靜壓提升成為可能。為了提高冷卻能力，微通道盤管熱交換器由第一熱交換器和第二熱交換器連同位于這兩個熱交換器之間的U型中間盤管連接器組裝而成。這使熱空氣在第二熱交換器和第一熱交換器上的“雙流程”成為可能，同時保持良好的盤管冷卻效率。
為了最優(yōu)化制冷劑液體分配均勻性，將雙進口第二盤管集流管添加到盤管進口集流管歧管和出口盤管集流管歧管。第二盤管集流管顯著改善了制冷劑在第一熱交換器和第二熱交換器的微通道中的流動均勻性。為了防止冷凝形成在第一熱交換器和第二熱交換器上，蒸發(fā)溫度被控制在空氣露
；卜.ο風扇單元被設(shè)計成使外部的風扇噪音最小，并減輕氣流向天花板的釋放強度。風扇單元被布置在2X3列中，這使得在風扇單元的數(shù)量和熱交換器的盤管表面上的氣流均勻性之間的平衡得到了最優(yōu)化。因此，已經(jīng)描述了本公開內(nèi)容的至少一個實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地做出各種改變、修改和改進。意在這些改變、修改和改進落在本公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)。 因此，前述說明書僅是通過舉例說明，并非意在限制。本公開內(nèi)容的范圍僅由以下權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種冷卻單元，用于將空氣容納在限定了熱通道的兩排設(shè)備機架之間并冷卻空氣， 所述冷卻單元包括外殼，其被配置成牢固地安裝于所述兩排設(shè)備機架之上以使所述外殼跨越所述熱通道；熱交換器，其由所述外殼支撐并與冷卻劑供應裝置和冷卻劑回收裝置聯(lián)接且流體相通；以及空氣移動組件，其由所述外殼支撐并被配置成在所述熱交換器上移動空氣。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，還包括第一集流管，所述第一集流管與所述熱交換器和所述冷卻劑供應裝置聯(lián)接，所述第一集流管被配置成將冷卻劑分配至所述熱交換器。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻單元，還包括第二集流管，所述第二集流管與所述熱交換器和所述冷卻劑回收裝置聯(lián)接。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，其中所述空氣移動組件包括至少一個風扇單元。
5.如權(quán)利要求5所述的冷卻單元，其中所述至少一個風扇單元與另一風扇單元通過隔板分開。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，其中所述熱交換器包括微通道盤管。
7.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，還包括與所述外殼聯(lián)接的至少一個燈組件模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元，還包括遙控裝置以控制所述冷卻單元的操作。
9.一種冷卻單元，包括第一熱交換器，其與冷卻劑供應裝置聯(lián)接且流體相通，所述第一熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體；和第二熱交換器，其與所述第一熱交換器和冷卻劑回收裝置聯(lián)接且流體相通，所述第二熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體，該布置使得所述第二熱交換器的所述第一表面面向所述第一熱交換器的所述第二表面。
10.如權(quán)利要求9所述的冷卻單元，還包括第一集流管，所述第一集流管與所述第一熱交換器和所述冷卻劑供應裝置聯(lián)接，所述第一集流管被配置成將冷卻劑分配至所述第一熱交換器。
11.如權(quán)利要求10所述的冷卻單元，還包括安置在所述第一熱交換器和所述第二熱交換器之間的至少一個中間盤管連接器。
12.如權(quán)利要求11所述的冷卻單元，還包括第二集流管，所述第二集流管與所述第二熱交換器和所述冷卻劑回收裝置聯(lián)接。
13.如權(quán)利要求9所述的冷卻單元，還包括空氣移動組件，所述空氣移動組件被配置成在所述第一熱交換器和所述第二熱交換器上移動空氣。
14.如權(quán)利要求13所述的冷卻單元，其中所述空氣移動組件包括多個風扇單元。
15.如權(quán)利要求14所述的冷卻單元，其中所述多個風扇單元中的每個通過隔板相互分開。
16.一種冷卻熱通道的方法，用于冷卻由數(shù)據(jù)中心的兩排設(shè)備機架限定的熱通道，所述方法包括利用被配置成跨越所述熱通道的一個或多個冷卻單元將空氣容納在數(shù)據(jù)中心的所述熱通道內(nèi)；且通過所述冷卻單元冷卻容納在所述熱通道內(nèi)的空氣，其中冷卻容納在所述熱通道內(nèi)的空氣包括將空氣朝向所述冷卻單元的熱交換器移動。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述冷卻單元包括第一熱交換器和第二熱交換器，所述第一熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體，所述第二熱交換器包括具有第一表面和相對的第二表面的主體，該布置使得所述第二熱交換器的所述第一表面面向所述第一熱交換器的所述第二表面。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中將空氣朝向所述熱交換器移動包括將空氣朝向所述第二熱交換器移動，穿過所述第二熱交換器的所述第二表面并穿過所述第一熱交換器的所述第二表面。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括照亮所述熱通道。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括利用遙控裝置控制所述冷卻單元的操作。
全文摘要
一種冷卻單元配置成將空氣容納在限定了熱通道的兩排設(shè)備機架之間并冷卻空氣，冷卻單元包括外殼，所述外殼被配置成牢固地安裝于兩排設(shè)備機架之上以使外殼跨越熱通道；熱交換器，所述熱交換器由外殼支撐并與冷卻劑供應裝置和冷卻劑回收裝置聯(lián)接且流體相通；以及空氣移動組件，所述空氣移動組件由外殼支撐并被配置成在熱交換器上移動空氣。還公開了冷卻單元的其他實施方式及冷卻方法。
文檔編號H05K7/20GK102461357SQ201080034320
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者小約翰·H·比恩, 智?！じ甑恰ざ?申請人:美國能量變換公司