具有周圍流體收集的被動冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]電子組件在使用時會產(chǎn)生廢熱能。該熱能應被移除以減輕組件過熱和隨后的故障的可能性。計算機系統(tǒng)通常包括多個這樣的組件，或廢熱源，(其包括，但不限于，印刷電路板、大容量存儲裝置、電源和處理器)。例如，一臺個人計算機系統(tǒng)可產(chǎn)生100瓦至150瓦的廢熱且具有多個處理器的一些較大計算機可產(chǎn)生250瓦的廢熱。一些已知的計算機系統(tǒng)包括多個這樣較大多處理器的計算機(其被構(gòu)造到為機架上安裝的組件中且再隨后被定位在機架計算系統(tǒng)內(nèi))。一些已知的機架計算系統(tǒng)包括40個這樣的機架安裝的組件且這種機架計算系統(tǒng)因此將產(chǎn)生高達10千瓦的廢熱。此外，一些已知的數(shù)據(jù)中心包括多個這樣的機架計算系統(tǒng)。
[0002]具有廢熱源的各種結(jié)構(gòu)通常包括被構(gòu)造來促進從該結(jié)構(gòu)的一些部件部分中移除廢熱的方法和設(shè)備裝置。其中結(jié)構(gòu)包括廢熱源位于其中的外殼，其中廢熱源的位置，該方法和設(shè)備可被構(gòu)造來促進從廢熱源移除廢熱、的廢熱除去從外殼移除廢熱，或它們的一些組合。例如，數(shù)據(jù)中心可包括方法和設(shè)備可以被構(gòu)造來促進從多個機架的計算系統(tǒng)移除廢熱的方法和設(shè)備廢熱移除。
[0003]—些廢熱移除系統(tǒng)通過將廢熱傳遞至空氣流(“排氣”)而來從數(shù)據(jù)中心移除廢熱，這些系統(tǒng)所述空氣流然后用于將廢熱輸送至數(shù)據(jù)中心外部的環(huán)境中。這樣的環(huán)境可包括周圍環(huán)境。
[0004]廢熱移除系統(tǒng)通常使用其使用運動部件來促進從數(shù)據(jù)中心移除廢熱的機械系統(tǒng)。例如，一些數(shù)據(jù)中心中的一些廢熱移除系統(tǒng)可利用鼓風機、風扇等來誘導引發(fā)一個或多個空氣流(包括排氣)來將廢熱輸送出數(shù)據(jù)中心。這樣的系統(tǒng)通常消耗電力且可自己產(chǎn)生廢熱，從而進一步增加必須從數(shù)據(jù)中心移除的廢熱的量且需要機械系統(tǒng)被放大以處理更大的廢熱負荷。此外，由于具有運動部件，所以這樣的系統(tǒng)會受到磨損且通常需要定期維護和更換組件來維持除熱能力。
[0005]即使在給定位置處，周圍環(huán)境的環(huán)境條件也可以是不均勻的且可以最小警告波動。除了可隨季節(jié)的變化而發(fā)生的溫度和濕度的顯著變化外，周圍環(huán)境的環(huán)境質(zhì)量可由于很多外部因素變化。環(huán)境條件的這種變化可在將廢熱從具有廢熱源的外殼中將廢熱移除至到周圍環(huán)境的方面產(chǎn)生創(chuàng)建挑戰(zhàn)。例如，沉淀物(包括雨、雪、冰、冰雹等)、煙、煙霧、顆粒物和工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)活動的空運空氣傳播的副產(chǎn)品可都會影響外部空氣作為攜帶廢熱的空氣的儲存器的可用性且可進一步通過通常用于將廢熱驅(qū)逐至周圍環(huán)境中的路徑而進入數(shù)據(jù)中心且可能污染或損害損壞數(shù)據(jù)中心中的各種系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0006]圖1是示出包括根據(jù)一個實施方案的包括被動冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的示意圖。
[0007]圖2是示出根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)放置在結(jié)構(gòu)的頂板處的示意圖。
[0008]圖3是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的一部分的透視示意圖。
[0009]圖4A是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的葉片的透視示意圖。
[0010]圖4B是根據(jù)一個實施方案的沿長軸的被動冷卻系統(tǒng)的葉片的橫截面示意圖。
[0011 ]圖4C是根據(jù)一個實施方案的沿短軸的被動冷卻系統(tǒng)的葉片的正交示意圖。
[0012]圖5A是根據(jù)一個實施方案的包括葉片支架的被動冷卻系統(tǒng)的正交示意圖。
[0013]圖5B是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的葉片支架的透視示意圖。
[0014]圖6A是根據(jù)一個實施方案的包括尖峰葉片的被動冷卻系統(tǒng)的正交示意圖。
[0015]圖6B是根據(jù)一個實施方案的包括傾斜葉片的被動冷卻系統(tǒng)的正交示意圖。
[0016]圖7是根據(jù)一個實施方案的包括葉片溝槽的被動冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0017]圖8是根據(jù)一個實施方案的包括空氣傳送斜面的被動冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0018]圖9是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0019]圖10是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0020]圖11是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0021]圖12是根據(jù)一個實施方案的被動冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0022]圖13是根據(jù)一個實施方案的包括穿孔葉片的被動冷卻系統(tǒng)的透視示意圖。
[0023]圖14是根據(jù)一個實施方案的具有相關(guān)聯(lián)齊平阻擋器風擋的被動冷卻系統(tǒng)的透視示意圖。
[0024]圖15是根據(jù)一個實施方案的具有相關(guān)聯(lián)傾斜阻擋器風擋的被動冷卻系統(tǒng)的透視示意圖。
[0025]圖16是根據(jù)一個實施方案的包括被動冷卻系統(tǒng)的發(fā)熱系統(tǒng)的示意圖。
[0026]圖17示出根據(jù)一個實施方案的與一個或多個被動冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的阻擋器風擋的管理構(gòu)造。
[0027]圖18是示出可在一些實施方案中使用的示例性計算機系統(tǒng)的框圖。
[0028]這里本文描述的各種實施方案容易受到有各種修改和替換形式。具體實施方案在附圖中通過實施例的方式示出且將在本文中詳細描述。然而，應理解，附圖和其【具體實施方式】不意在將本公開限于所公開的特定形式，而是相反，其意圖是覆蓋落入所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。本文所使用的標題僅用于組織目的，且不是指意味著用于限制說明書或權(quán)利要求書的范圍。如貫穿本申請所使用，詞“可能”在許可意義(即，意味著是指具有...的可能性)上使用，而不是在強制意義(即，是指意味著必須)上使用。類似地，詞“包括”意味著包括，但不限于。
【具體實施方式】
[0029]公開了具有環(huán)境流體采集的被動冷卻系統(tǒng)的各種實施方案。根據(jù)一個實施方案，數(shù)據(jù)中心包括計算機房，所述計算機房包括輸出排氣的計算系統(tǒng)，和被動冷卻系統(tǒng)，該被動冷卻系統(tǒng)經(jīng)由煙囪效應將排氣從計算機房運送至計算機房外部的周圍環(huán)境并阻止從周圍環(huán)境接收至被動冷卻系統(tǒng)中的液體進入計算機房。被動冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)部空間、葉片和面板溝槽。內(nèi)部空間至少部分地由側(cè)板結(jié)合、至少部分通過底部部分向計算機房開放，且至少通過頂部部分向周圍環(huán)境開放。葉片設(shè)置在內(nèi)部空間內(nèi)且每個都包括收集液體的葉片溝槽和將從周圍環(huán)境接收至被動冷卻系統(tǒng)中的液體運送到葉片溝槽中的葉片斜面。葉片被布置為垂直布置的行，每個葉片行都包括平行的水平布置的葉片，使得每個單獨葉片行中的葉片與其它葉片行中的葉片在垂直軸上水平偏移，使得葉片沿非線性路徑經(jīng)由煙囪效應共同將排氣從計算機房的一部分運送至周圍環(huán)境。面板溝槽沿側(cè)板中的一個的內(nèi)面延伸并將液體運送出內(nèi)部空間，其中每個葉片都將液體從至少一個葉片溝槽運送至至少一個面板溝槽中，使得從周圍環(huán)境接收至被動冷卻系統(tǒng)中的液體被運送至內(nèi)部空間的外部。
[0030]根據(jù)一個實施方案，一種裝置包括側(cè)板，其結(jié)合內(nèi)部空間的至少一部分;葉片，其設(shè)置在內(nèi)部空間內(nèi)；和面板溝槽。一個或多個葉片包括葉片斜面和葉片溝槽，且至少部分基于葉片斜面將接收至內(nèi)部空間中的至少一些流體運送至葉片溝槽中。葉片布置為多個垂直布置的水平偏移行，所述行中的至少一行包括多個葉片中的至少一個，所述多個葉片形成通過內(nèi)部空間的間接路徑。間接路徑用以將接收至內(nèi)部空間中的流體引導至葉片的葉片溝槽。面板溝槽耦接至側(cè)板中的一個并從葉片溝槽中的至少一個接收流體，使得接收至內(nèi)部空間中并引導至葉片溝槽的一些流體經(jīng)由葉片溝槽被進一步引導至面板溝槽。
[0031]根據(jù)一個實施方案，一種設(shè)備包括部分外殼和設(shè)置在部分外殼內(nèi)的至少一個葉片。部分外殼在下端處至少部分向內(nèi)部環(huán)境開放且在上端處至少部分向周圍環(huán)境開放。葉片形成從部分外殼的下端到部分外殼的上端的至少一個垂直定向的間接路徑。葉片至少部分基于煙囪效應沿通過部分外殼的至少一個垂直定向的間接路徑將空氣從內(nèi)部環(huán)境被動地按照通道傳輸至周圍環(huán)境。葉片重新引導經(jīng)由部分外殼的上端從周圍環(huán)境進入部分外殼的沉淀物，使得沉淀物從部分外殼中移除。
[0032]如本文所使用，“數(shù)據(jù)中心”包括其中實施計算機操作的任何設(shè)施或設(shè)施的部分。數(shù)據(jù)中心可包括專用于特定功能(例如，電子商務交易、數(shù)據(jù)庫管理)或服務多個功能的服務器和其它系統(tǒng)和組件。計算機操作的實施例包括信息處理、通信、模擬和操作控制。
[0033]如本文所使用，“機械冷卻”是指通過涉及在至少一個流體上進行機械作業(yè)的處理對空氣冷卻，諸如在蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)中發(fā)生。
[0034]如本文所使用，“蒸發(fā)冷卻”是指通過液體的蒸發(fā)對空氣冷卻。
[0035]如本文中所使用，“直接蒸發(fā)冷卻”是指通過將液體直接蒸發(fā)為待冷卻的空氣流對空氣冷卻。
[0036]如本文所使用，“絕熱系統(tǒng)”是指通過液體的蒸發(fā)冷卻的系統(tǒng)。
[0037]如本文所使用，“周圍環(huán)境”是指外部空氣在系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)中心等的位置處的條件?？稍诶缈諝馓幚硐到y(tǒng)的進入空氣罩處或附近來采集環(huán)境溫度。
[0038]如本文所使用，“煙囪效應”或“煙道效應”是指通過由路徑的端部之間的空氣密度差引發(fā)的路徑的空氣流。這樣的差可由一個或多個各種因素(包括路徑的端部之間的溫度差、周圍環(huán)境壓力差、濕度差等)。例如，在具有保溫外殼的建筑物由較冷周圍環(huán)境包圍時，煙囪效應可指的是通過外殼和環(huán)境之間的路徑(例如，煙囪)的引發(fā)空氣流，該空氣流由穿過路徑到達環(huán)境(同時與環(huán)境偏移高密度冷卻空氣)的外殼的低密度暖空氣之間的空氣密度差引發(fā)。
[0039]如本文所使用，“自由冷卻模式”包括操作模式，在該操作模式中，空氣處理子系統(tǒng)至少部分從外部源拉動空氣(諸如設(shè)施外部的空氣)并迫使空氣到達在空氣處理子系統(tǒng)中沒有主動冷卻的電子設(shè)備(例如，通過空氣處理子系統(tǒng)中的冷卻器回路的流體流通過關(guān)閉流量控制閥而關(guān)閉)。
[0040]如本文所使用，“房”是指房間或結(jié)構(gòu)的空間?！坝嬎銠C房”是指其中操作計算機系統(tǒng)(諸如機架安裝的服務器)的房間。
[0041]如本文所使用，“計算機系統(tǒng)”包括各種計算機系統(tǒng)或其組件中的任何。計算機系統(tǒng)的一個實施例是機架安裝的服務器。如本文所使用，術(shù)語計算機不僅限于在本領(lǐng)域中作為計算機所提到的那些集成電路，而是寬泛地指處理器、服務器、微控制器、微計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、應用專用集成電路，和其它可編程電路，并且這些術(shù)語在本文中可互換使用。在各種實施方案中，存儲器可包括，但不限于，計算機可讀介質(zhì)，諸如隨機存取存儲器(RAM)?；蛘撸部墒褂霉獗P-只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)和/或數(shù)字多功能盤(DVD)。另外，附加輸入通道可包括與操作員接口(諸如鼠標和鍵盤)相關(guān)聯(lián)的計算機外圍裝置?；蛘?，也可使用其它計算機外圍裝置(其可包括例如掃描儀)。此外，在一些實施方案中，附加輸出通道可包括操作員接口監(jiān)視器和/或打印機。
[0042]如本文所使用，“風擋”包括可被移動以控制(例如，增加或減少)通過管道、導管或其它通道的流體流的任何裝置或組件。風擋的實施例包括板、葉片、面板或盤，或它們的任意組合。風擋可包括多個元件。例如，風擋可包括可同時轉(zhuǎn)動來關(guān)閉管道的彼此成平行關(guān)系的一系列板。如本文所使用，“調(diào)節(jié)”風擋是指放置或留下風擋的一個或多個元件來通過風擋實現(xiàn)所需的流動特性，諸如打開、關(guān)閉，或部分打開。例如，在具有十八個被動冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)排氣風擋可包括打開被動冷卻系統(tǒng)中的八個中的至少一些所選擇的排氣風擋并保持在其它十個被動冷卻系統(tǒng)中關(guān)閉至少一些排氣風擋。
[0043]在各種實施方案中，用于結(jié)構(gòu)的被動冷卻系統(tǒng)通過將排氣通過間接路徑(其阻止環(huán)境元素從周圍環(huán)境進入外殼)從外殼運送至周圍環(huán)境來促進具有至少一個廢熱源的一個或多個外殼的被動冷卻。被動冷卻可涉及關(guān)于一個或多個廢熱源以自由冷卻操作模式操作的一個或多個冷卻系統(tǒng)。排氣可攜帶由外殼中的一個或多個廢熱源輸出的廢熱能，使得被動冷卻系統(tǒng)通過運送排氣而將廢熱能運送出外殼來對外殼提供冷卻。在一些實施方案中，結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)中心，且外殼包括具有作為廢熱源的一個或多個計算系統(tǒng)的計算機房。
[0044]圖1是示出包括根據(jù)一個實施方案的包括被動冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的示意圖。在一些實施方案中，數(shù)據(jù)中心包括一個或多個計算機房，所述計算機房包括計算系統(tǒng);和一個或多個冷卻系統(tǒng)，其從計算系統(tǒng)中移除廢熱能。例如，在圖示實施方案中，數(shù)據(jù)中心100包括計算機房110、將冷卻空氣提供至計算機房110的高架地板冷卻系統(tǒng)120，和被動運送來自計算機房110的排氣的一個或多個被動冷卻系統(tǒng)130。計算機房110包括一個或多個機架計算系統(tǒng)112，每個機架計算系統(tǒng)都可包括一個或多個計算系統(tǒng)。計算系統(tǒng)可包括一個或多個廢熱源，該廢熱源可在操作期間產(chǎn)生廢熱能，如果不從機架計算系統(tǒng)112上移除，該廢熱能可積聚并損壞其中的計算系統(tǒng)。
[0045]在一些實施方案中，冷卻系統(tǒng)可將冷卻空氣提供至數(shù)據(jù)中心中的一個或多個機架計算系統(tǒng)，以從其中的計算系統(tǒng)中移除廢熱能。例如，在圖示實施方案中，數(shù)據(jù)中心100包括高架地板冷卻系統(tǒng)120，該高架地板冷卻系統(tǒng)將冷卻空氣106從計算機房110的一部分下方的高架地板通風房124供應至機架計算系統(tǒng)112。在一些實施方案中，冷卻空氣可作為進入空氣經(jīng)由一個或多個進入空氣口被提供至高架地板通風房。例如，在圖示實施方案中，空氣處理單元122將進入空氣102供應至高架地板通風房124，其中所提供的進入空氣102然后作為冷卻空氣106通過一個或多個瓦塊114來提供。進入空氣102可從環(huán)境空氣、再循環(huán)空氣或它們的一些組合中抽吸。在一些實施方案中，至少一些進入空氣由冷卻系統(tǒng)冷卻，所述冷卻系統(tǒng)可通過使空氣穿過一個或多個熱交換器來將熱能從進入空氣傳遞至冷卻劑流體。在一些實施方案中，空氣處理單元122包括一個或多個主動空氣處理裝置，所述主動空氣處理裝置引發(fā)空氣流進入高架地板通風房，且包括一個或多個空氣移動裝置(其包括一個或多個風扇、鼓風機等)。
[0046]冷卻空氣106可通過一個或多個瓦塊114(包括穿孔、開口等)從高架地板通風房124來提供，使得冷卻空氣106可穿過瓦塊。例如，在圖示實施方案中，機架計算系統(tǒng)112在計算機房110中布置為一行或多行計算系統(tǒng)，使得機架計算系統(tǒng)105之間的給定通道是經(jīng)由一個或多個瓦塊114使冷卻空氣106提供至其中的“冷通道”105。冷卻空氣106可從冷通道105穿過機架計算系統(tǒng)112中的一個或多個計算系統(tǒng)并經(jīng)由一種或多種熱傳遞的形式從一個或多個廢熱源移除廢熱。應理解，用于將廢熱能從一個或多個廢熱源傳遞至冷卻空氣的各種形式的熱傳遞應被理解為涵蓋本領(lǐng)域的普通技