專利名稱：冷卻方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻方法和裝置。具體地，本申請(qǐng)涉及信息技術(shù)領(lǐng)域中，例如用于冷卻信息技術(shù)服務(wù)器的冷卻方法和裝置，但不排除其它技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，使用水/氣系統(tǒng)來冷卻IT服務(wù)器，水是初級(jí)冷卻劑且空氣為第二級(jí)冷卻劑。通過風(fēng)扇將冷卻后的空氣抽吸到設(shè)備下面的底板空間并通過底板周圍合適位置的柵網(wǎng)將其釋放到房間內(nèi)。機(jī)箱中和機(jī)架上的風(fēng)扇自身在受熱的設(shè)備上方產(chǎn)生氣流并且產(chǎn)生熱傳遞。使用這些系統(tǒng)，每900mm×600mm×1800mm的設(shè)備機(jī)箱上已經(jīng)高達(dá)5kW到8kW的典型負(fù)荷，機(jī)箱產(chǎn)生的負(fù)荷取決于其中所容納設(shè)備的處理能力。
空氣是電良性的，并且本質(zhì)上是安全的，這使得它對(duì)組裝系統(tǒng)工程師具有很強(qiáng)的吸引。自從IT設(shè)備的冷卻開始以來，空氣就已用作初級(jí)熱傳遞材料，并且該行業(yè)適于專用基于空氣的系統(tǒng)。
然而，隨著晶體管變得更小并且芯片容量增長(zhǎng)，信息技術(shù)或計(jì)算設(shè)備的功率耗散需求已經(jīng)增加。近來由于刀片服務(wù)器的發(fā)展，功率耗散的增加大大地加劇了，所述刀片服務(wù)器(blade server)垂直地而不是水平地位于機(jī)箱中，因此其可以更高密度封裝。
即使以當(dāng)前的技術(shù)，這些服務(wù)器的耗散都可在每機(jī)箱18kW的級(jí)別。使用當(dāng)前設(shè)備，徹底冷卻這么多的負(fù)荷，這需要使用極大量的空氣，這是能效低下的，并且引進(jìn)了大量的裝置，這些裝置是吵雜且不樂意引進(jìn)的，這是由于過高的房間空氣速率使得該空間幾乎不適合居住。
為了有效減少這些巨大的負(fù)荷，IT服務(wù)器行業(yè)已不得不增加相鄰機(jī)箱間的空間，增加可用的空氣量以及每個(gè)機(jī)箱周圍的氣流，并限制每個(gè)機(jī)箱中服務(wù)器的數(shù)量。然而，這引進(jìn)了更多的裝置并且阻止了服務(wù)器技術(shù)全面使用的進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種計(jì)算機(jī)冷卻裝置，包括蒸發(fā)器和包含冷凝器的用于熱傳遞流體的回路，其特征在于所述熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了可在第二級(jí)冷卻回路中使用除空氣之外的冷卻介質(zhì)，以用于IT裝置的高增熱應(yīng)用。而且，實(shí)現(xiàn)了揮發(fā)性流體例如二氧化碳可以是電良性的，并因此可安全使用在非常高壓力的應(yīng)用中，如50Bar以上的二氧化碳，其需要獲得足夠的冷卻。
揮發(fā)性流體例如二氧化碳提供了冷卻的十分有效方式，并因此可冷卻具有更高熱負(fù)荷的機(jī)箱。尤其是當(dāng)與通過所述裝置推動(dòng)大量空氣相比，還給它們提供了節(jié)省能量的機(jī)會(huì)，并且它們僅僅需要相對(duì)小直徑的管道。
方便地，第二級(jí)回路可操作用于耗散大于20kW的熱傳遞負(fù)荷，優(yōu)選大于30kW，以及大于50kW、70kW或者甚至100kW的負(fù)荷耗散是可能的。
第二級(jí)蒸發(fā)器可定位在容納計(jì)算機(jī)裝置的計(jì)算機(jī)機(jī)箱任意一側(cè)、頂部或底部。第二級(jí)蒸發(fā)器可定位在計(jì)算機(jī)機(jī)箱的不止一個(gè)或者甚至所有側(cè)上。第二級(jí)蒸發(fā)器設(shè)置可以定位在容納計(jì)算機(jī)裝置的計(jì)算機(jī)機(jī)箱中。
第二級(jí)蒸發(fā)器可容納在熱交換箱中。所述熱交換箱可包括位于其空氣入口的罩，以從計(jì)算機(jī)機(jī)箱與設(shè)置熱交換箱的一側(cè)的相鄰側(cè)吸引進(jìn)來的空氣。附加地，或可替換地，熱交換箱可包括位于其空氣出口的罩，以將出去的空氣排出到計(jì)算機(jī)機(jī)箱與設(shè)置熱交換箱的一側(cè)的相鄰側(cè)。
所述箱可包括多個(gè)風(fēng)扇以吸引空氣穿過所述箱。
所述箱可包括夾在第二級(jí)蒸發(fā)器和所述裝置機(jī)箱之間的穿孔面板。
第二級(jí)回路可在高達(dá)25Bar下操作。有利地，第二級(jí)回路可在高達(dá)50Bar下操作。優(yōu)選地，第二級(jí)回路可在高達(dá)75Bar下操作。
第二級(jí)蒸發(fā)器可包括由銅和鋁翅片盤管構(gòu)成的熱交換器。所述翅片盤管的測(cè)試壓力可在100Bar或以上。第二級(jí)蒸發(fā)器可包括具有雙管道系統(tǒng)的交錯(cuò)盤管。
優(yōu)選地，所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。在第二級(jí)蒸發(fā)器接收的二氧化碳的溫度可以在0℃到30℃的范圍內(nèi)，且有利地在12℃到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選基本為14℃。這種計(jì)算機(jī)冷卻裝置具體用于計(jì)算機(jī)服務(wù)器，尤其是刀片服務(wù)器。
本發(fā)明還提供了一種第二級(jí)回路、第二級(jí)蒸發(fā)器和熱交換箱，以用于以上概述的冷卻系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括容納在多個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱中的多個(gè)計(jì)算機(jī)裝置和如上所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種冷卻計(jì)算機(jī)裝置的方法，包括使流體循環(huán)經(jīng)過第二級(jí)熱傳遞回路到達(dá)設(shè)置成與計(jì)算機(jī)裝置相鄰的熱交換器，其特征在于所述流體為揮發(fā)性流體。優(yōu)選地，所述流體為二氧化碳。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種用于計(jì)算機(jī)裝置的罩殼，包括外層和內(nèi)層，其特征在于熱交換器設(shè)置在外層和內(nèi)側(cè)之間。
所述罩殼可包括上述的熱交換器。所述罩殼可具有頂部、側(cè)部、底部、擱板以及前或后門，其中的一個(gè)或多個(gè)包括外層和內(nèi)層。所述罩殼可具有每900mm長(zhǎng)×600mm寬×1800mm高機(jī)箱高達(dá)20kW的冷卻功率。有利地，具有每900mm長(zhǎng)×600mm寬×1800mm高機(jī)箱高達(dá)50kW的冷卻功率。所述罩殼可包括整體分布管道系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了一種空氣調(diào)節(jié)單元，包括空氣入口；熱交換器，其形成第二級(jí)熱傳遞回路的一部分；以及空氣出口，其包括具有多個(gè)嘴的吸氣嘴，其特征在于流過第二級(jí)回路的熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。優(yōu)選地，所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。
所述空氣調(diào)節(jié)單元可在高達(dá)50Bar的壓力下操作。有利地，所述空氣調(diào)節(jié)單元可在高達(dá)75Bar的壓力下操作。
所述揮發(fā)性流體的溫度在0到30℃的范圍內(nèi)，有利地在12到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選為14℃。
吸氣嘴在30到200Pa的靜壓力下操作，有利地在50到100Pa的范圍內(nèi)，優(yōu)選基本為80Pa。
熱交換器可包括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片。熱交換器可操作用于在有表面冷凝時(shí)或無表面冷凝時(shí)運(yùn)行?？諝庹{(diào)節(jié)單元可具有每吸氣嘴高達(dá)20kW的冷卻功率。優(yōu)選地，空氣調(diào)節(jié)單元可具有每吸氣嘴高達(dá)50kW的冷卻功率。
根據(jù)本發(fā)明第五方面，提供了一種建筑元件，包括空氣入口；空氣出口；通風(fēng)道；和熱交換器，該熱交換器形成第二級(jí)熱傳遞回路的一部分；其特征在于流入所述熱傳遞回路的熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。優(yōu)選地，所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。
所述空氣出口包括吸氣嘴。所述元件是細(xì)長(zhǎng)的梁。所述建筑元件可在高達(dá)50Bar的壓力下操作。優(yōu)選地，所述建筑元件可在高達(dá)75Bar的壓力下操作。
揮發(fā)性流體的溫度在0到30℃的范圍內(nèi)，有利地在12到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選為14℃。
吸氣嘴可在30到200Pa的靜壓力下操作，有利地在50到100Pa的范圍內(nèi)，優(yōu)選基本為80Pa。
熱交換器包括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片。
所述建筑元件可包括用于建筑設(shè)施的罩殼，其中建筑設(shè)施例如是光源、光源控制裝置、播音/聲音警示揚(yáng)聲器、無源紅外檢測(cè)器、噴灑器、等離子屏和電力電纜等。
所述建筑元件可具有基本為600W/m的功率。優(yōu)選具有基本為800W/m的功率。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，提供了一種空氣調(diào)節(jié)單元，包括熱交換器，該熱交換器形成第二級(jí)熱傳遞回路的一部分；以及多個(gè)風(fēng)扇，其特征在于流過第二級(jí)回路的熱傳遞流體為揮發(fā)性流體。優(yōu)選地，所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。
所述空氣調(diào)節(jié)單元可包括加熱器。所述空氣調(diào)節(jié)單元可在高達(dá)50Bar的壓力下操作。優(yōu)選地，所述空氣調(diào)節(jié)單元可在高達(dá)75Bar的壓力下操作。
所述揮發(fā)性流體的溫度在0到30℃的范圍內(nèi)，有利地在12到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選為14℃。
所述熱交換器可括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片。熱交換器可操作用于在有表面冷凝時(shí)或無表面冷凝時(shí)運(yùn)行。
所述空氣調(diào)節(jié)單元可具有高達(dá)10kW的冷卻功率。


現(xiàn)在參考附圖，僅以示例的方式描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中圖1示意性地示出了其間容納具有熱交換箱的刀片服務(wù)器的一組機(jī)箱的透視圖；圖2示意性地示出了計(jì)算機(jī)冷卻裝置一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖3示意性地示出了圖2的熱交換箱的各種視圖；圖3a示出了熱交換箱的前視圖；圖3b示出了熱交換箱的頂視圖；圖3c示出了熱交換箱的底視圖；圖3d示出了熱交換箱的側(cè)視圖；圖3e示出了熱交換箱的后視圖；圖3f示出了熱交換箱的上部透視圖；以及圖3g示出了熱交換箱的下部透視圖；圖4示意性地示出了圖3的熱交換箱的分解視圖；圖5示意性地示出了圖1到4的熱交換器的視圖；圖5a示出了透視圖；
圖5b示出了頂視圖；圖5c示出了前視圖；圖5d示出了底視圖；以及圖5e示出了側(cè)視圖；圖6示意性地示出了又一實(shí)施例的計(jì)算機(jī)機(jī)箱的透視圖；圖6a示出了上部透視圖；圖6b示出了下部透視圖；以及圖6c示出了圖6a的詳解圖；圖7示意性地示出了又一實(shí)施例的空氣調(diào)節(jié)單元的透視圖；圖7a示出了前部透視圖；圖7b示出了上部透視圖；以及圖7c示出了側(cè)部透視圖；圖8示意性地示出了圖7的單元的前視圖；圖9示意性地示出了又一實(shí)施例的建筑元件的前部透視圖；圖10示意性地示出了圖9中示出的建筑元件的兩個(gè)實(shí)施例的視圖；圖10a示出了被動(dòng)式建筑元件；以及圖10b示出了主動(dòng)式建筑元件；圖11示意性地示出了又一實(shí)施例的風(fēng)扇冷卻空氣調(diào)節(jié)單元的視圖；圖11a是分解透視圖；以及圖11b是從不同角度的分解透視圖；和圖12示意性地示出了本發(fā)明的又一方面。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出了容納刀片服務(wù)器且配置有三個(gè)熱交換箱12的三個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱10的透視圖。在每個(gè)熱交換箱12的下端可看見進(jìn)口管14和出口管16。每個(gè)熱交換箱12沿著兩個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱10的一側(cè)定位并基本占據(jù)了該側(cè)的全部。
由于每個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱10容納刀片服務(wù)器(或其它類似功耗大的計(jì)算機(jī)裝置)，所以以當(dāng)前技術(shù)它們?cè)诿?00mm×600mm×1800mm機(jī)箱15kW到20kW的區(qū)域中產(chǎn)生了巨大的熱負(fù)荷。因此，其它尺寸的計(jì)算機(jī)機(jī)箱可按比例分配。可以如此靠近地布置具有這種高熱負(fù)荷的機(jī)箱的原因在于，流過熱交換箱12的冷卻流體是高效的，該流體為二氧化碳。
二氧化碳用作第二級(jí)冷卻流體是已知的，這在英國(guó)專利No.2258298中已經(jīng)描述過。然而，先前認(rèn)為它不適于IT應(yīng)用，其中由于空氣既是電良性的又在本質(zhì)上是安全的，所以自從該領(lǐng)域開始以來空氣冷卻就一直占優(yōu)。二氧化碳是電良性(electrically benign)的，但本質(zhì)上是不安全的，在濃度為10％到30％之間其是致命的。由于必須在非常高的壓力下使用它以用于有效冷卻(50Bar或以上)，所以泄漏成為了真正的問題。所述冷卻介質(zhì)系統(tǒng)包括泄漏檢測(cè)和斷路生命安全測(cè)量，連同排除系統(tǒng)以安全處理泄漏物質(zhì)。
圖2示意性地示出了在初級(jí)熱傳遞回路18和第二級(jí)熱傳遞回路20周圍的流體流動(dòng)。初級(jí)熱傳遞回路18包括壓縮機(jī)22、初級(jí)冷凝器24、初級(jí)膨脹裝置26和蒸發(fā)器28。用于初級(jí)回路中的熱傳遞流體是傳統(tǒng)成分的揮發(fā)性初級(jí)致冷劑。
第二級(jí)熱傳遞回路20包括第二級(jí)壓縮機(jī)30，其由蒸發(fā)器28冷卻；泵32，其使流體循環(huán)；第二級(jí)膨脹裝置34，其使熱傳遞流體減小到設(shè)計(jì)蒸發(fā)壓力；和熱交換器36，其容納在箱12中，其提供對(duì)環(huán)境空氣的冷卻。在熱交換器中循環(huán)流體從其周圍獲取熱量，并返回到第二級(jí)壓縮機(jī)30，從而完成所述循環(huán)。風(fēng)扇38使空氣循環(huán)經(jīng)過熱交換箱12到計(jì)算機(jī)機(jī)箱10。
在第二級(jí)熱傳遞回路20中循環(huán)的熱傳遞流體是壓力下的二氧化碳。使用二氧化碳的優(yōu)點(diǎn)在于它容易得到、廉價(jià)且相對(duì)無毒和無污染。然而，最重要的是，當(dāng)與使用非揮發(fā)性的第二級(jí)熱傳遞流體例如空氣的系統(tǒng)相比時(shí)，由于二氧化碳的高潛在熱量，所以當(dāng)與傳統(tǒng)非揮發(fā)性流體冷卻媒介例如空氣的相對(duì)低的比熱相比時(shí)，需要用來產(chǎn)生相同冷卻效果的二氧化碳的質(zhì)量流量實(shí)質(zhì)上更小。
二氧化碳以揮發(fā)性狀態(tài)、以適于足夠冷卻表面區(qū)域到室溫以下的溫度到達(dá)熱交換器，以確保發(fā)生熱交換。為了避免在這些管道和盤管上冷凝，在干球溫度計(jì)溫度為20℃、相對(duì)濕度為45％到55％的環(huán)境中，所述溫度優(yōu)選在14℃的范圍內(nèi)。由于存在水將會(huì)泄漏到相鄰電氣服務(wù)器裝置中的風(fēng)險(xiǎn)，避免冷凝是重要的。盡管所述系統(tǒng)的操作壓力可更高或更低，但是它大體在50Bar的范圍內(nèi)。
圖3中示出了熱交換箱12的多個(gè)視圖。所述箱12包括熱交換器36，其具有入口40和出口42，二者都設(shè)置在箱12的底端處。五個(gè)風(fēng)扇38每個(gè)都具有它自己的照明電源指示開關(guān)44和保險(xiǎn)絲46，它們都沿著所述箱的后面板對(duì)準(zhǔn)成一直線。使用時(shí)它們背離計(jì)算機(jī)裝置的方向。流過所述箱的空氣由圖3e上的箭頭指示，其示出了空氣從計(jì)算機(jī)裝置流向熱交換器。
所述風(fēng)扇容易卸下，其具有內(nèi)部插頭和插座裝置以易于更換。每個(gè)風(fēng)扇可具有傳統(tǒng)電源、IEC320電進(jìn)入插座48，所述電進(jìn)入插座48設(shè)置在所述箱的前面?？商鎿Q地或附加地，每個(gè)風(fēng)扇可使用不可中斷的電源或UPS(未示出)，以確保主電源故障事件時(shí)操作的連續(xù)性。典型地，UPS將運(yùn)行使備用發(fā)電機(jī)足以變得可操作的一段時(shí)間。
提供螺紋系留緊固件50以用于將熱交換箱安裝到計(jì)算機(jī)機(jī)箱門上。
圖5中更詳細(xì)地示出了熱交換器36。它由銅和鋁翅片盤管(finnedcoil)52構(gòu)成，其測(cè)試壓力高達(dá)100Bar以上。它具有帶雙管道系統(tǒng)的交錯(cuò)盤管，以在盤管故障的情況下提供附加的適應(yīng)力(resilience)。在熱交換器和所述裝置機(jī)箱之間夾有穿孔面板，以提供保護(hù)而免受損壞。
盡管該實(shí)施例中示出了定位在計(jì)算機(jī)機(jī)箱10所述側(cè)上的熱交換箱12，但是它們也可設(shè)置在機(jī)箱頂部上，或機(jī)箱下方或機(jī)箱前部或后部。通過圍繞計(jì)算機(jī)機(jī)箱10例如可覆蓋前部和后部，設(shè)置不止一個(gè)熱交換箱可獲得大量的熱負(fù)荷耗散。甚至可以用熱交換箱12包圍每個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱10?？商鎿Q地或附加地，可將熱交換箱12放置在計(jì)算機(jī)機(jī)箱10內(nèi)，其中它們的效率大大提高。
構(gòu)造的另一有效方法是使用帶罩箱，借此，入口和出口遮蔽抽吸計(jì)算機(jī)機(jī)箱周圍的空氣，因此，減小閉塞空氣量。
通過使用這種方法和裝置，可以做到比先前系統(tǒng)冷卻更大的負(fù)荷。100kW或更大負(fù)荷可通過組合熱交換器來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)單個(gè)熱交換器甚至在該技術(shù)發(fā)展的相對(duì)早期階段都可提供高達(dá)20kW的負(fù)荷。
圖6示出了第二方面的實(shí)施例。其示出了計(jì)算機(jī)機(jī)箱60，由于具有雙裸壁62、前和后門64以及擱板(未示出)，所以其也用作熱交換箱。服務(wù)器裝置(未示出)可堆疊在所述機(jī)箱60中。所述機(jī)箱使用揮發(fā)性流體、二氧化碳作為第二級(jí)制冷劑，與圖2示出的回路類似，熱交換器(未示出)結(jié)合在所述箱的雙裸壁中。入口66和管道系統(tǒng)末端的出口68接收和排出二氧化碳。二氧化碳在基本為50Bar的壓力下具有大約14℃的流動(dòng)溫度。
所述門64具有穿孔面板，以促進(jìn)空氣流過機(jī)箱。容納熱交換器的雙裸面可以是機(jī)箱上部、側(cè)部、底部、擱板、前門或后門的任意組合。
在每標(biāo)準(zhǔn)尺寸為900mm長(zhǎng)×600mm寬×1800mm高的機(jī)箱60上，冷卻功率(cooling capacity)高達(dá)20kW；對(duì)于其它尺寸的性能應(yīng)該據(jù)此向上和向下按比例分配。所述機(jī)箱60可包括整體分布的管道系統(tǒng)。
圖7和8示出了本發(fā)明的第三方面-空氣調(diào)節(jié)單元70，其提供了吸氣冷卻。所述單元70包括空氣入口72、具有入口管76和出口管78的熱交換器74、以及多個(gè)吸氣嘴80。
圖8中通過箭頭A示出了空氣流過所述單元的方向。新鮮空氣經(jīng)過空氣入口72被吸入并且與經(jīng)過所述單元70的底部84被吸入并穿過熱交換器74的再循環(huán)的空氣混合。在箱86中新鮮空氣與冷卻的再循環(huán)空氣在熱交換器上方混合，并且經(jīng)過吸氣嘴80排出。
所述單元70包括二氧化碳作為第二級(jí)揮發(fā)性制冷劑。二氧化碳在大約50Bar的壓力下且具有大約14℃的流動(dòng)溫度?？諝馕鼩庾?0在大約80Pa靜壓力下操作。熱交換器74包括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片，并且可設(shè)計(jì)為進(jìn)行有表面冷凝的“濕式”或者無冷凝的“干式”。冷卻功率高達(dá)20kW/單元70。
所述單元70可安裝在房間的地板、天花板和墻壁中。所述安裝在地板中的方案適合于行人和裝置箱的運(yùn)輸。
圖9和10中示出了本發(fā)明第四方面—建筑元件(buildingelement)90。所述建筑元件90是攜帶多種建筑設(shè)施的梁，并且其被美學(xué)地特制成適于個(gè)體建筑。所述梁90使用單一支柱支撐92安裝在天花板。如圖10中所示，通過使空氣循環(huán)經(jīng)過初級(jí)通風(fēng)道96和吸氣嘴98的熱交換器94來提供冷卻。
使用類似于圖2中示出的熱傳遞系統(tǒng)，熱交換器94包括二氧化碳用作第二級(jí)揮發(fā)性制冷劑。二氧化碳在大約50Bar的壓力下具有大約14℃的流動(dòng)溫度。冷梁技術(shù)可以使用如圖10a中所示的被動(dòng)式方法(passive variant)，或者使用如圖9和10b中所示的主動(dòng)式方法(activevariant)。
被動(dòng)式方法100依靠對(duì)流。熱空氣升到天花板并且經(jīng)過穿孔面板102吸入梁中，所述穿孔面板102構(gòu)成其側(cè)壁?？諝饨?jīng)過熱交換器、冷卻并下沉，因此確保了空氣連續(xù)流過所述梁。被動(dòng)式方法的功率高達(dá)600W/m。
如圖9和10b中所示，主動(dòng)式方法90包括在高達(dá)150Pa靜壓力下操作的吸氣嘴98?？諝獗晃?，穿過梁90中的中心通道106，經(jīng)過熱交換器94并與來自初級(jí)通風(fēng)道的空氣混合，其通過吸氣嘴98被向下引導(dǎo)。冷空氣下沉，促進(jìn)了空氣流動(dòng)。主動(dòng)式方法的功率高達(dá)800W/m。
梁90可以為包括其它設(shè)施的多設(shè)施梁，其它設(shè)施包括但不限于光源108和光源控制裝置、PA/VA(播音/聲音警示裝置)、揚(yáng)聲器110、PIR(無源紅外)檢測(cè)器112、噴灑器114、等離子屏和電力電纜。
圖11示出了本發(fā)明第五方面，一種風(fēng)扇冷卻空氣調(diào)節(jié)單元120。所述單元120包括熱交換器122、多個(gè)風(fēng)扇124、過濾器126和完全安裝在罩殼130上的控制盒。在類似于圖2中示出的熱傳遞回路中，所述單元120包括二氧化碳作為第二級(jí)揮發(fā)性制冷劑。二氧化碳在大約50Bar的壓力下具有大約14℃的流動(dòng)溫度。所述單元120可僅僅用作冷卻選擇或者用作冷卻和電再熱選擇，其包括電加熱器(未示出)。所述功率高達(dá)10kW/單元120。
熱交換器122由銅管道系統(tǒng)和鋁翅片制成，并且可設(shè)計(jì)為進(jìn)行有表面冷凝的“濕式”或無冷凝的“干式”。當(dāng)整個(gè)風(fēng)扇124推動(dòng)或吸引入口空氣橫穿熱交換器122然后空氣從單元120排出時(shí)，完成熱交換處理。入口空氣可以是完全新鮮的空氣和/或來自下部空間的再循環(huán)空氣。通過管道連接可以將所述排出的空氣供給到空氣擴(kuò)散器上。
圖12示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例，其包括圖10a中所示類型的兩個(gè)被動(dòng)式冷卻元件130、132，但所述兩個(gè)被動(dòng)式冷卻元件130、132形成盒體而不是細(xì)長(zhǎng)的梁且包括整體風(fēng)扇單元。沿著計(jì)算機(jī)機(jī)箱134一側(cè)，下流盒體130定位成基本與計(jì)算機(jī)機(jī)箱134頂部同高度，并且沿著相對(duì)側(cè)，上流盒體132定位成基本與計(jì)算機(jī)機(jī)箱134頂部同高度。
通過其整體風(fēng)扇向下推動(dòng)來自下流盒體的空氣，經(jīng)過計(jì)算機(jī)機(jī)箱并被上流盒體中的整體風(fēng)扇向上吸引。上流盒體同樣吸收來自自然對(duì)流的熱量，所述自然對(duì)流產(chǎn)生在計(jì)算機(jī)裝置區(qū)域中。在大約31℃的空氣下操作，上流盒體的冷卻功率在7.5kW左右，在大約25℃的空氣下操作，所述上流盒體的冷卻功率在5kW左右。
示出整體風(fēng)扇的上述實(shí)施例中任一個(gè)都可替換地或可附加地通過管道輸送空氣系統(tǒng)連接到計(jì)算機(jī)裝置上。
在本說明書(該術(shù)語包括權(quán)利要求書)中公開的和/或附圖中示出的每個(gè)特征可以結(jié)合到本發(fā)明中，而與其它公開的和/或說明的特征無關(guān)。
本說明書中“發(fā)明目的”的聲明涉及本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，但不一定涉及落入權(quán)利要求書范圍中的本發(fā)明全部的實(shí)施例。
參考附圖，僅僅以示例的方式描述了本發(fā)明。
在此提交的摘要全文在此重復(fù)一下以作為說明書的一部分。
用于計(jì)算機(jī)裝置的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，包括初級(jí)熱傳遞回路；第二級(jí)熱傳遞回路，其包含第二級(jí)熱傳遞流體、由初級(jí)熱傳遞回路冷卻的第二級(jí)冷凝器和用于冷卻計(jì)算機(jī)裝置的第二級(jí)蒸發(fā)器；其特征在于第二級(jí)熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。第二級(jí)熱傳遞流體可以為二氧化碳。與使用傳統(tǒng)系統(tǒng)的10kW或更少的熱負(fù)荷耗散相比，所述冷卻系統(tǒng)具體使用在功耗大的應(yīng)用，例如計(jì)算機(jī)服務(wù)器的冷卻中，尤其應(yīng)用在可產(chǎn)生高達(dá)100kW的熱負(fù)荷耗散的刀片服務(wù)器中。還公開了使用為揮發(fā)性流體的第二級(jí)熱傳遞流體的熱交換箱、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和建筑元件。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)冷卻裝置，包括初級(jí)熱傳遞回路(18)；第二級(jí)熱傳遞回路(20)，其包含第二級(jí)熱傳遞流體、由初級(jí)熱傳遞回路冷卻的第二級(jí)冷凝器(30)和用于冷卻計(jì)算機(jī)裝置的第二級(jí)蒸發(fā)器(36)；其特征在于第二級(jí)熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其特征在于第二級(jí)回路可操作用于耗散大于20kW的熱傳遞負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其特征在于第二級(jí)回路可操作用于耗散大于30kW的熱傳遞負(fù)荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其特征在于第二級(jí)回路可操作用于耗散大于50kW的熱傳遞負(fù)荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其特征在于第二級(jí)回路可操作用于耗散大于70kW的熱傳遞負(fù)荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其特征在于第二級(jí)回路可操作用于耗散大于100kW的熱傳遞負(fù)荷。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)蒸發(fā)器(36)定位在容納計(jì)算機(jī)裝置的計(jì)算機(jī)機(jī)箱(10)的任意一側(cè)、頂部或底部。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)蒸發(fā)器(36)定位在容納計(jì)算機(jī)裝置的計(jì)算機(jī)機(jī)箱(10)內(nèi)。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)蒸發(fā)器(36)容納在熱交換箱(12)中。
10.根據(jù)從屬于權(quán)利要求7時(shí)的權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中熱交換箱(12)包括定位在其空氣入口的罩，以從計(jì)算機(jī)機(jī)箱(10)與設(shè)置熱交換箱(12)的一側(cè)的相鄰側(cè)吸引進(jìn)來的空氣。
11.根據(jù)從屬于權(quán)利要求7時(shí)的權(quán)利要求9或根據(jù)權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中熱交換箱包括定位在其空氣出口的罩，以將出去的空氣排出到計(jì)算機(jī)機(jī)箱(10)與設(shè)置熱交換箱(12)的一側(cè)的相鄰側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中熱交換箱(12)包括多個(gè)風(fēng)扇(38)以吸引空氣穿過計(jì)算機(jī)機(jī)箱(10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中熱交換箱(12)包括夾在第二級(jí)蒸發(fā)器(36)和計(jì)算機(jī)機(jī)箱(10)之間的穿孔面板(54)。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)回路可在高達(dá)25Bar下操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)回路可在高達(dá)50Bar下操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)回路可在高達(dá)75Bar下操作。
17.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)蒸發(fā)器(36)包括由銅和鋁翅片盤管構(gòu)成的熱交換器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中所述盤管的測(cè)試壓力在100Bar以上。
19.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中第二級(jí)蒸發(fā)器包括帶有雙管道系統(tǒng)的交錯(cuò)盤管。
20.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中揮發(fā)性流體為二氧化碳。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中在第二級(jí)蒸發(fā)器處接收的二氧化碳的溫度在0℃到30℃的范圍內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中在第二級(jí)蒸發(fā)器處接收的二氧化碳的溫度在12℃到16℃的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其中在第二級(jí)蒸發(fā)器處接收的二氧化碳的溫度基本為14℃。
24.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其用于計(jì)算機(jī)服務(wù)器。
25.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其用于刀片服務(wù)器。
26.一種第二級(jí)熱傳遞回路，其用于根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置中。
27.一種第二級(jí)蒸發(fā)器，其用于根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置中。
28.一種熱交換箱，其用于根據(jù)前述從屬于權(quán)利要求9的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置中。
29.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括容納在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱中的計(jì)算機(jī)裝置和根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的計(jì)算機(jī)冷卻裝置。
30.一種冷卻計(jì)算機(jī)裝置的方法，包括使流體循環(huán)經(jīng)過第二級(jí)熱傳遞回路到達(dá)設(shè)置成與計(jì)算機(jī)裝置相鄰的熱交換器，其特征在于所述流體為揮發(fā)性流體。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述流體為二氧化碳。
32.一種用于計(jì)算機(jī)裝置的罩殼，包括外層和內(nèi)層，其特征在于熱交換器設(shè)置在外層和內(nèi)側(cè)之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的罩殼，其包括根據(jù)權(quán)利要求27所述的熱交換器。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的罩殼，其具有頂部、側(cè)部、底部、擱板以及前或后門，其中的一個(gè)或多個(gè)包括外層和內(nèi)層。
35.根據(jù)權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的罩殼，其具有每900mm長(zhǎng)×600mm寬×1800mm高機(jī)箱高達(dá)20kW的冷卻功率。
36.根據(jù)權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的罩殼，其具有每900mm長(zhǎng)×600mm寬×1800mm高機(jī)箱高達(dá)50kW的冷卻功率。
37.根據(jù)權(quán)利要求32-36中任一項(xiàng)所述的罩殼，其包括整體分布管道系統(tǒng)。
38.一種空氣調(diào)節(jié)單元，包括空氣入口；熱交換器，其形成第二級(jí)熱傳遞回路的一部分；以及空氣出口，該空氣出口包括具有多個(gè)嘴的吸氣嘴，其特征在于流過第二級(jí)回路的熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其特征在于所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其可在高達(dá)50Bar的壓力下操作。
41.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其可在高達(dá)75Bar的壓力下操作。
42.根據(jù)權(quán)利要求38-41中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其特征在于揮發(fā)性流體的溫度在0到30℃的范圍內(nèi)，有利地在12到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選為14℃。
43.根據(jù)權(quán)利要求38-42中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中吸氣嘴在30到200Pa的靜壓力下操作，有利地在50到100Pa的范圍內(nèi)，優(yōu)選基本為80Pa。
44.根據(jù)權(quán)利要求38-43中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中熱交換器包括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片。
45.根據(jù)權(quán)利要求38-44中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中熱交換器可操作用于在無表面冷凝時(shí)運(yùn)行。
46.根據(jù)權(quán)利要求38-44中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中熱交換器可操作用于在有表面冷凝時(shí)運(yùn)行。
47.根據(jù)權(quán)利要求38-46中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其具有每吸氣嘴高達(dá)20kW的冷卻功率。
48.根據(jù)權(quán)利要求38-46中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其具有每吸氣嘴高達(dá)50kW的冷卻功率。
49.一種建筑元件，包括空氣入口；空氣出口；通風(fēng)道；和熱交換器，該熱交換器形成第二級(jí)熱傳遞回路的一部分，其特征在于流入所述熱傳遞回路的熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的建筑元件，其特征在于所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的建筑元件，其中空氣出口包括吸氣嘴。
52.根據(jù)權(quán)利要求49-51中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其中所述元件是細(xì)長(zhǎng)的梁。
53.根據(jù)權(quán)利要求49-52中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其可在高達(dá)50Bar的壓力下操作。
54.根據(jù)權(quán)利要求49-53中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其可在高達(dá)75Bar的壓力下操作。
55.根據(jù)權(quán)利要求49-54中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其特征在于揮發(fā)性流體的溫度在0到30℃的范圍內(nèi)，有利地在12到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選為14℃。
56.根據(jù)權(quán)利要求49-55中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其中吸氣嘴在30到200Pa的靜壓力下操作，有利地在50到100Pa的范圍內(nèi)，優(yōu)選基本為80Pa。
57.根據(jù)權(quán)利要求49-56中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其中熱交換器包括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片。
58.根據(jù)權(quán)利要求49-57中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其包括用于建筑設(shè)施的罩殼，其中建筑設(shè)施例如是光源、光源控制裝置、播音/聲音警示揚(yáng)聲器、無源紅外檢測(cè)器、噴灑器、等離子屏、電力電纜等。
59.根據(jù)權(quán)利要求52-58中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其具有基本為600W/m的功率。
60.根據(jù)從屬于權(quán)利要求51時(shí)的權(quán)利要求52-59中任一項(xiàng)所述的建筑元件，其具有基本為800W/m的功率。
61.一種空氣調(diào)節(jié)單元，包括熱交換器，該熱交換器形成第二級(jí)熱傳遞回路的一部分；以及多個(gè)風(fēng)扇，其特征在于流過第二級(jí)回路的熱傳遞流體為揮發(fā)性流體。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其特征在于所述揮發(fā)性流體為二氧化碳。
63.根據(jù)權(quán)利要求61或62所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其包括加熱器。
64.根據(jù)權(quán)利要求61-63中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其可在高達(dá)50Bar的壓力下操作。
65.根據(jù)權(quán)利要求61-64中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其可在高達(dá)75Bar的壓力下操作。
66.根據(jù)權(quán)利要求61-65中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其特征在于揮發(fā)性流體的溫度在0到30℃的范圍內(nèi)，有利地在12到16℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選為14℃。
67.根據(jù)權(quán)利要求61-66中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中熱交換器包括銅管道系統(tǒng)和鋁翅片。
68.根據(jù)權(quán)利要求61-67中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中熱交換器可操作用于在無表面冷凝時(shí)運(yùn)行。
69.根據(jù)權(quán)利要求61-67中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其中熱交換器可操作用于在有表面冷凝時(shí)運(yùn)行。
70.根據(jù)權(quán)利要求61-69中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其具有高達(dá)10kW的冷卻功率。
71.根據(jù)權(quán)利要求61-70中任一項(xiàng)所述的空氣調(diào)節(jié)單元，其具有高達(dá)25kW的冷卻功率。
72.一種計(jì)算機(jī)冷卻裝置，其基本如前所述和如附圖所示。
73.一種第二級(jí)熱傳遞回路，其基本如前所述和如附圖所示。
74.一種第二級(jí)蒸發(fā)器，其基本如前所述和如附圖3-5所示。
75.一種熱交換箱，其基本如前所述和如附圖3-5所示。
76.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其基本如前所述和如附圖所示。
77.一種冷卻計(jì)算機(jī)裝置的方法，其基本如前所述。
78.一種罩殼，其基本如前所述和如圖6和7所示。
79.一種空氣調(diào)節(jié)單元，其基本如前所述和如附圖8和9所示。
80.一種建筑元件，其基本如前所述和如附圖10和11所示。
81.一種空氣調(diào)節(jié)單元，其基本如前所述和如附圖12所示。
全文摘要
用于計(jì)算機(jī)裝置的計(jì)算機(jī)冷卻裝置，包括初級(jí)熱傳遞回路；第二級(jí)熱傳遞回路，其包含第二級(jí)熱傳遞流體、由初級(jí)熱傳遞回路冷卻的第二級(jí)冷凝器和用于冷卻計(jì)算機(jī)裝置的第二級(jí)蒸發(fā)器；其特征在于第二級(jí)熱傳遞流體是揮發(fā)性流體。第二級(jí)熱傳遞流體可以為二氧化碳。與使用傳統(tǒng)系統(tǒng)的10kW或更少的熱負(fù)荷耗散相比，所述冷卻系統(tǒng)具體使用在功耗大的應(yīng)用，例如計(jì)算機(jī)服務(wù)器的冷卻中，尤其應(yīng)用在可產(chǎn)生高達(dá)100kW的熱負(fù)荷耗散的刀片服務(wù)器中。還公開了使用為揮發(fā)性流體的第二級(jí)熱傳遞流體的熱交換箱、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和建筑元件。
文檔編號(hào)F24F1/01GK101057205SQ200580038794
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月23日
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