計算設備特別是那些計算設備的處理單元消耗能量——通常是由直流提供的電能量(electrical energy)——并且在執(zhí)行處理時生成熱量。提供直流電能量的常規(guī)機制是低效的,并且通常生成對環(huán)境有害的廢產(chǎn)物,例如煙灰、酸雨、發(fā)出輻射的化合物和其它廢產(chǎn)物。另外,用于向處理單元提供冷卻的常規(guī)機制消耗能量,以移除當這種處理單元執(zhí)行處理時生成的熱量并將這樣的熱量排放到環(huán)境中或者讓熱量閑置不被使用。存在諸如燃料電池之類的機制,來以具有較少危害環(huán)境的廢產(chǎn)物的有效方式生成直流電能量。這種機制需要燃料或其它材料,其被消耗以生成直流電能量。然而,這種機制也生成熱量,其再次典型地被移除并排放到環(huán)境中或者閑置不被使用,同時這樣做還消耗額外的能量。
技術實現(xiàn)要素:
諸如通過燃料電池的處理單元和電能生成裝置(electrical power generation)可以與溫室或其他類似的植物環(huán)境結合以形成閉環(huán)系統(tǒng),由此一個組件的輸出和廢產(chǎn)物可以用作在閉環(huán)系統(tǒng)中另一組件的原材料和輸入。另外,一個或多個人可以被添加到這樣的系統(tǒng),提供對由處理單元執(zhí)行的處理的控制,并且消耗這種處理的結果,同時保持這種系統(tǒng)的閉環(huán)性質(zhì)。由電能生成裝置和處理單元生成的熱量可以有助于植物的生長和發(fā)育,以及有助于將廢有機材料轉(zhuǎn)化為肥料和沼氣(methane)或者其他可以被電能生成裝置消耗的類似燃料。另外,由電能生成裝置輸出的二氧化碳可以被植物消耗,植物繼而又可以輸出可以由電能生成裝置消耗的氧氣。水可以通過使電能生成裝置的廢氣通過冷凝器線圈而獲得,并且可以用于例如通過絕熱冷卻來提供冷卻能力以及提供更有效的熱傳遞介質(zhì)。水也可以被植物消耗,從而幫助它們的生長。
提供本發(fā)明內(nèi)容以便以簡化形式介紹將在以下具體實施方式中進一步描述的一些概念。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征,也不旨在用于限制所要求保護的主題的范圍。
通過參考附圖進行的以下詳細描述,附加特征和優(yōu)點將變得清楚。
附圖說明
當結合附圖時,可以最好地理解以下詳細描述,其中:
圖1是示例性閉環(huán)系統(tǒng)中的原材料、廢產(chǎn)物和輸出的示例性交換的框圖;
圖2是示例性閉環(huán)系統(tǒng)中的組件的示例性布置的框圖;
圖3是用于捕獲示例性閉環(huán)系統(tǒng)的組件的廢產(chǎn)物和輸出的示例性結構的框圖;以及
圖4是示例性閉環(huán)系統(tǒng)中的示例性熱傳遞結構的框圖。
具體實施方式
以下描述涉及諸如通常在服務器計算設備中發(fā)現(xiàn)的那些之類的處理設備以及諸如燃料電池之類的電能生成組件。可以通過將處理單元和諸如燃料電池的電能生成裝置與溫室或其他類似的植物環(huán)境進行集成來形成閉環(huán)系統(tǒng)。在這種閉環(huán)系統(tǒng)中,一個組件的輸出和廢產(chǎn)物可以用作另一個組件的輸入和原材料。另外,一個或多個人可以被添加到這樣的系統(tǒng)中,提供對由處理單元執(zhí)行的處理的控制,并且消耗這種處理的結果,同時保持這種系統(tǒng)閉環(huán)的性質(zhì)。由電能生成裝置和處理單元生成的熱量可以有助于植物的生長和發(fā)育,以及有助于將廢有機材料轉(zhuǎn)化為肥料和沼氣或者可以被電能生成裝置消耗的其他類似燃料。另外,由電能生成裝置輸出的二氧化碳可以被植物消耗,植物繼而又可以輸出可以由電能生成裝置消耗的氧氣??梢酝ㄟ^使電能生成裝置的廢氣通過冷凝器線圈而獲得水,并且可以用于例如通過絕熱冷卻來提供冷卻能力以及提供更有效的熱傳遞介質(zhì)。水也可以被植物消耗,從而幫助它們的生長。
本文所描述的技術參考特定設備或結構,例如燃料電池,服務器計算設備的機架,液體冷卻,傳送系統(tǒng),管道系統(tǒng)和其它類似的特定設備或結構。然而,這樣的參考是嚴格示例性的,并且是為了便于描述和呈現(xiàn)而做出的,并且不旨在將所描述的機制限制于所列舉的特定環(huán)境和計算設備。特別而言,在替代設備或結構實現(xiàn)預期和描述的結果并且在所描述的系統(tǒng)的范圍內(nèi)這樣做的程度上,這樣的替代設備和結構等同于所描述的設備和結構,并且意在被本文的描述所涵蓋。
首先轉(zhuǎn)向圖1,其中示出了示例性系統(tǒng)100,示出了示例性系統(tǒng)100的閉環(huán)性質(zhì),其中除了陽光101之外,示例性系統(tǒng)100的組件的輸入和原材料以及輸出和廢產(chǎn)物全部在示例性系統(tǒng)100內(nèi)生成并被消耗。示例性系統(tǒng)100被示出為包括一個或多個人110,一個或多個植物120,一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140。如前所示,雖然圖1的示例性系統(tǒng)100被示為包括一個或多個燃料電池130,但是同樣可以利用具有類似的原材料消耗和廢物輸出的其他電能生成設備。因此,對一個或多個燃料電池130的引用旨在等同地涵蓋對這樣的其它電能生成設備的引用,并且不旨在僅限于燃料電池。另外,如下面進一步詳細描述的,一個或多個燃料電池130可以包括利用不同燃料電池技術的燃料電池。同樣如前所示,一個或多個人110可以是示例性系統(tǒng)100的可選組件,并且根據(jù)一個方面,示例性系統(tǒng)100可以保持閉環(huán)系統(tǒng),而不管在示例性系統(tǒng)100內(nèi)存在還是不存在一個或多個人110。
因此,最初將在排除一個或多個人110而包括植物120、一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140的閉環(huán)系統(tǒng)的上下文中描述示例性系統(tǒng)100。一個或多個處理器140可以從一個或多個燃料電池130接收電能,如圖1的示例性系統(tǒng)100中的路徑155所示。一個或多個處理器140可以包括處理單元,其包括中央處理單元(CPU),圖形處理單元(GPU)和其它類似的處理單元。根據(jù)一個方面,可以將一個或多個處理器140包含在諸如刀片服務器計算設備之類的服務器計算設備中,其可以被布置到這種刀片服務器計算設備的機架中,這既是為了這種布置所提供的物理優(yōu)勢、也是為了利用現(xiàn)有的和標準化的結構和物理實施例的財務優(yōu)勢。
類似地,一個或多個燃料電池130可以是能夠從沼氣、天然氣或其它燃料生成直流電能的燃料電池。更具體而言并且如本領域技術人員將理解的,一個或多個燃料電池130可以包括氣體固態(tài)氧化物燃料電池,其可以包括通常為固體陶瓷材料形式的電解質(zhì),以及在電解質(zhì)的相對側(cè)上的陽極和陰極,每一個通常包括在電解質(zhì)上的油墨涂層。這種燃料電池可以接受天然氣例如沼氣作為輸入,并且在燃料電池的內(nèi)部,天然氣可以與水蒸汽混合以形成“重整燃料(reformed fuel)”。該重整燃料進入電解質(zhì)的陽極側(cè),并且當它穿過陽極時,它吸引來自陰極的氧離子,氧離子被從被供給到燃料電池的熱空氣中被吸引到陰極。氧離子與電解質(zhì)中的重整燃料結合以產(chǎn)生電力、水和少量二氧化碳以及熱。然后可以利用熱和水來繼續(xù)該過程,從而使得燃料電池能夠繼續(xù)產(chǎn)生直流電——只要天然氣保持對其可獲得即可。
通常,與例如對于生成交流電的常規(guī)渦輪機的百分之三十至百分之四十的效率比相比,燃料電池可以實現(xiàn)大約60%的效率比。更通俗來說,燃料電池可以是常規(guī)電力生成渦輪機的幾乎兩倍的效率。另外并且如上面提供的詳細描述所證明的,除了風扇之外,燃料電池通常缺乏運動部件。這種運動部件的缺乏可以使燃料電池更可靠并且不容易發(fā)生機械故障。燃料電池還可以被設計成以380VDC的直流電的形式輸出電能。如本領域技術人員將認識到的,380VDC通常是由服務器計算設備(比如通常在數(shù)據(jù)中心中看見的那些)使用的數(shù)據(jù)處理電路的本地電壓。因此,根據(jù)一個方面,代替利用現(xiàn)有的可以包括用于將交流電能轉(zhuǎn)換成通常為380伏直流電能的電源的服務器計算設備,而是可以在一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140之間的鏈路中消除這樣的電源。一些數(shù)據(jù)處理電路(諸如例如網(wǎng)絡交換機和路由器電路)可能僅接受較低的電壓,例如48VDC。在這種情況下,可以提供機制以將由一個或多個燃料電池130輸出的DC電能的電壓降低到可以被這種交換機和路由器數(shù)據(jù)處理電路接受的電壓。
盡管在燃料電池的上下文中提供了上述描述,但是可以利用用于從能夠發(fā)電的原材料生成電能的任何技術,包括例如燃氣輪機、蒸汽輪機、往復式引擎和其他類似的電能生成組件。
回到圖1的示例性系統(tǒng)100,一個或多個燃料電池130不僅可以輸出電力到一個或多個處理器140,而且還有助于植物120的生長。更具體而言,如路徑156所示,通過一個或多個燃料電池130的電力產(chǎn)生可以用于生成光,這例如通過在夜間時段或者在太陽光101可能對植物性物質(zhì)120不可用的其他時期期間來提供光源,從而可以幫助植物120的生長。通常,一個或多個燃料電池130生成電力的能力可以被特別地設計為大于一個或多個處理器140的需要,從而在提供這種電力時提供安全緩沖或其它類似的容錯。這種過量的電力可以被利用來生成光以幫助植物120的生長。在這樣的過量電力的量減少的程度上,比如在增加處理的時期期間,在向植物120提供光的過程中導致的暫時中斷會是不足的持續(xù)時間負面地影響此類植物120的生長。因此,即使提供這樣的光偶爾被中斷,植物120也可以從一個或多個燃料電池130的過量發(fā)電能力所生成的光中受益。
除了電力之外,一個或多個燃料電池130可以生成廢氣,廢氣可以包括二氧化碳和水蒸汽。如下面將詳細描述的,可以使用冷凝器機制從存在于一個或多個燃料電池130的廢氣中的水蒸汽中獲得水。至于一個或多個燃料電池130的廢氣中的二氧化碳成分,這樣的二氧化碳可以被植物120消耗,如路徑196所示。更具體而言,燃料電池產(chǎn)生的二氧化碳可以是純凈和清潔的,由此使植物120能夠接受和消耗這樣的二氧化碳而不會負面地影響植物120的清潔度——更具體地說,植物120的可食用性。此外,由一個或多個燃料電池130產(chǎn)生的二氧化碳可以在溫度和濕度兩者方面都被升高,這可以進一步輔助其由植物120吸收和利用。
類似地,如路徑198所示,從一個或多個燃料電池130的廢氣生成的水可以被提供至植物120,以幫助這種植物120的生長。更具體而言,冷凝器機制可以連接到一個或多個燃料電池130,然后那些燃料電池的廢氣可以通過這種冷凝器,然后被排出。冷凝器機制可以被設計成將廢氣冷卻到接近空氣的環(huán)境溫度的溫度。加熱的廢氣的露點(dew point)可以高于空氣的環(huán)境溫度。因此,當冷凝器將廢氣冷卻至接近空氣的環(huán)境溫度的溫度時,存在于廢氣中的水蒸汽可以作為水冷凝物而冷凝出來。水冷凝物可以被收集并被引導到一個或多個儲水單元,可以從該儲水單元中利用水。一種這樣的利用可以是灌溉植物120,如路徑198所示。
一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140都可以生成可用于植物120的熱量。由一個或多個處理器140生成的熱量與由一個或多個燃料電池130生成的熱量相比,由一個或多個處理器140生成的熱量可以是低水平或低溫的熱量,而由一個或多個燃料電池130生成的熱量可以是高水平或高溫的熱量??梢酝ㄟ^多種不同的機制來捕獲和利用這樣的熱量,將在下面更詳細地描述每種機制。一種這樣的機制可能需要使用液體冷卻機制來冷卻一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140。由這種液體冷卻機制利用的液體可以吸收由一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140生成的熱量,并且然后可以將這樣的熱量遞送給植物120。在這種情況下,可以通過利用液體熱傳送介質(zhì)來從一個或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合傳送熱量??梢岳脕碜砸粋€或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合的熱量的另一種機制可以是傳送帶系統(tǒng)或其他類似的機械移動機制,其可以將事物(element)移動至這樣的熱量將被提供至熱量生成組件本身的位置。例如,傳送帶系統(tǒng)可以在一個或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合的頂部上行進,以將物理物質(zhì)移動通過由于來自一個或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合的上升或排出的熱量而被加熱的空間??梢岳脕碜砸粋€或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合的熱量的另一種機制可以是通風系統(tǒng),其可以捕獲由一個或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合生成的熱空氣,并且可以將這種熱空氣排放到由植物120或待加熱的其它類似物體所占據(jù)的空間中。
由一個或多個燃料電池130或一個或多個處理器140或其組合產(chǎn)生的熱量可以有利地由植物120利用,并且以其他方式可以進一步實現(xiàn)示例性系統(tǒng)100的閉環(huán)性質(zhì)。例如,這樣的熱量可以通過將這些植物保持在最佳生長溫度來幫助植物120的生長。作為另一個示例,可以將熱量施加到廢有機物,以便于從中生成沼氣或其他燃料,然后這些燃料可以被一個或多個燃料電池130利用。更具體而言,廢有機物,例如來自植物120的修剪物,已被拔出和移除以便為新植物留出空間的植物,以及其他類似的廢有機物可以被暴露給分解這種廢有機物的微生物,并且在該過程中產(chǎn)生沼氣氣體或其他類似的生物氣體,然后可以被一個或多個燃料電池130利用。這樣的微生物可以是溫度敏感的,使得增加熱量可以幫助它們分解廢有機物,并因此有助于它們生產(chǎn)沼氣或其它類似生物氣體。一旦這樣的微生物已經(jīng)完成廢有機物的分解,所得到的材料可以作為肥料返回給植物120??商娲鼗蛘吒郊拥兀瑥U有機物通過施加熱量可被干燥以提供可以在其它形式的電能生成中被利用的可燃材料,其可以代替一個或多個燃料電池130或者作為其替代或補充。
參考圖1的示例性系統(tǒng)100,路徑175和176分別示出了從一個或多個處理器140和一個或多個燃料電池130提供熱量,而連續(xù)路徑172示出了提供這樣的熱量到植物120以便保持最佳生長溫度并且以其他方式幫助植物120。類似地,路徑171示出了將熱量施加到如路徑165所示的從植物120產(chǎn)生或獲得的廢有機物。然后如路徑166所示,所得到的產(chǎn)物可以被返回到植物120以用作肥料,而如路徑171所示的通過施加熱量促進其產(chǎn)生的沼氣或其它類似燃料可以被提供至一個或多個燃料電池130,如路徑185所示。
除了植物本身之外,植物120的一種輸出物可以是氧氣。這樣的氧氣可以作為原材料由一個或多個燃料電池130消耗,如路徑195所示。更具體而言,如上所述,燃料電池內(nèi)的燃料可以吸引從被供給至燃料電池的熱空氣中獲得的氧離子。氧離子可以與電解質(zhì)中的重整燃料組合以產(chǎn)生電力以及上面詳述的其它輸出物。相反,根據(jù)由植物120執(zhí)行的公知的光合作用過程,由植物120產(chǎn)生氧氣可以來自水。更具體而言,植物120可以消耗水,例如由一個或更多個燃料電池130提供的水,如路徑198所示,以及來自太陽光101的能量,以及如路徑156所示可選地由一個或多個燃料電池130生成的電力所提供的光,以及植物可以利用這種能量將這樣的水轉(zhuǎn)化為氧氣,并從中獲得對植物本身有益的化合物。然而,所得到的氧氣可以被植物排出,然后可以將其提供至一個或多個燃料電池130,如路徑195所示。
因此,可以看出,植物120、一個或多個燃料電池130和一個或多個處理器140可以形成閉環(huán)系統(tǒng),其中一個或多個組件的廢氣、輸出和廢產(chǎn)物作為其他組件的輸入和原材料而被消耗,反之亦然。盡管向上面詳細描述的示例性系統(tǒng)添加了一個或多個人,但是可以保持圖1的示例性系統(tǒng)100的閉環(huán)性質(zhì)。更具體而言,如分別由路徑161和162所示,一個或多個人110可以消耗由植物120產(chǎn)生的食物,并且繼而可以照管植物120以幫助其生長——例如通過種植植物120,修剪它們,對土壤松土,以及其它類似的照管動作。類似地,關于一個或多個處理器140,一個或多個人110可以消耗由一個或多個處理器140執(zhí)行的處理的輸出,如路徑152所示,并且可以控制由一個或多個處理器140執(zhí)行的處理,如路徑151所示。
除了由一個或多個燃料電池130提供的二氧化碳之外,一個或多個人110同樣可以利用每次呼出呼吸而向植物120提供二氧化碳。由圖1中的路徑195示出從人110提供二氧化碳到植物120。以類似的方式,由植物120提供的氧氣可以被燃料電池130消耗,諸如上面詳細描述的,并且可以也被一個或多個人110的每次吸入呼吸所消耗,如圖1中的路徑191所示。
類似于植物120,一個或多個人110可以利用由一個或多個燃料電池130、一個或多個處理器140或其組合提供的熱量,如路徑173所示。更具體而言,可以利用熱量來在一個或多個人110居住或工作的空間內(nèi)保持適宜和舒適的溫度。類似地,類似于植物120,一個或多個人110可以利用由一個或多個燃料電池130提供的水和電力,分別如由路徑199和157所示。這種電力可以由一個或多個人110利用,來為包括保持宜人環(huán)境條件和提供光的電氣設備在內(nèi)的電氣設備供電,同時水可以供人消耗和用于清潔和洗澡。
由一個或多個人110生成的廢物,例如人的排泄物,可以作為用于植物120的肥料提供,如路徑181所示。備選地,或此外,這種廢物也可以以與廢有機物165相同的方式被處理,如路徑182所示。更具體而言,熱的施加可有助于從由一個或多個人110生成的廢物182中生成沼氣或其它類似燃料,其可由燃料電池130消耗。所得到的產(chǎn)物可以作為肥料提供至植物120,如上所述。
轉(zhuǎn)到圖2,通過示例性的一個或多個燃料電池210與可以容納上面詳細描述的植物的諸如示例性溫室220,230,240和250的示例性溫室的組合,來示出閉環(huán)系統(tǒng)的示例性物理布局200。示例性物理布局200使一個或多個燃料電池210居中,將一個或多個溫室布置在其周圍,以便于原材料和廢產(chǎn)物、輸入和輸出的交換,如上所述。例如,如下面將詳細描述的,管道系統(tǒng)、管道、傳送帶及其組合可以在一個或多個燃料電池210和示例性溫室220,230,240和250中的植物之間交換原材料、廢產(chǎn)物和其他類似的輸入和輸出。根據(jù)一個方面,示例性溫室220,230,240和250中的每一個可以在物理上彼此不同,使得在一個這樣的溫室中可以包含任何故障或污染,但是不會被擴散到其他溫室,從而提供容錯和彈性。因此,管道系統(tǒng)、傳送帶、管道或其組合的單獨集合可以與一個或多個燃料電池210和每個示例性溫室220,230,240和250獨立地對接,如所示出的,管道系統(tǒng)223、傳送帶222和管道221將一個或多個燃料電池210與示例性溫室220對接;管道系統(tǒng)233、傳送帶232管道231將一個或多個燃料電池210與示例性溫室230對接;管道系統(tǒng)243、傳送帶242和管道241將一個或多個燃料電池210與示例性溫室240對接;以及管道系統(tǒng)253、傳送帶252和管道251將一個或多個燃料電池210與示例性溫室250對接。
由于本文所述的系統(tǒng)的閉環(huán)性質(zhì),示例性物理布局200不需要被限制到或鏈接到地球生態(tài)系統(tǒng)或者甚至位于地球上的結構。例如,示例性物理布局200或其類似物可以被安裝在除了地球以外的其他行星、衛(wèi)星或其它類似世界上。類似地,示例性物理布局200或其類似物可以通過空間站的單獨組件或其他類似的獨立結構來實現(xiàn)。
因為電力可以比所描述的其他原材料、輸入、輸出和廢產(chǎn)物更容易傳送,所以一個或多個處理單元可以與一個或多個燃料電池210共處,或者它們可以位于在示例性溫室220,230,240和250的一個或多個中。當與一個或多個燃料電池210共處時,由一個或多個處理單元生成的熱量可以被利用來補充由一個或多個燃料電池210產(chǎn)生的熱,例如用于上述熱消耗過程。相反,當位于一個或多個示例性溫室220,230,240和250內(nèi)時,由一個或多個處理單元生成的熱量可以保持植物的生長溫度,并且因此可以被植物利用,而除了僅僅是包括植物和一個或多個處理單元二者的一個或多個溫室內(nèi)的環(huán)境空氣的自由流動之外,不需要更復雜的熱傳遞機制。
圖2中所示的示例性物理布局200僅僅是可以實現(xiàn)上述閉環(huán)系統(tǒng)的一個示例性物理布局。另一示例性物理布局可以是將溫室定位在圍繞一個或多個燃料電池的同心圓中。又一示例性物理布局可以是將閉環(huán)系統(tǒng)的所有上述組件共處在單個結構內(nèi)。再一示例性物理布局可以是將諸如燃料電池和植物之類的一些組件共處到離散的物理結構(例如艙(pod))中,然后可以分布這些物理結構以用于容錯和故障彈性。在這種物理布局中,一個或多個處理單元可以位于任何一個或多個這樣的艙中,因為如前所述,電能的傳輸可以比所描述的其他原料、輸入、輸出和廢產(chǎn)物的交換更容易完成。
轉(zhuǎn)到圖3,其中所示的示例性系統(tǒng)300示出了燃料電池310,從其中可以獲得至少一些上述輸出和廢產(chǎn)物。例如,圖3的示例性燃料電池310可以分別包括出口和入口321和331,諸如水之類的液體可以通過其而被泵送以用于冷卻燃料電池310。更具體而言,可以經(jīng)由入口331提供冷卻水332到示例性燃料電池310。在已經(jīng)吸收燃料電池310的熱量之后,這種水可以以加熱的水322的形式經(jīng)由出口321被排出。然后可以將這種加熱的水322用作熱傳遞介質(zhì)以向植物提供熱量或儲存熱量,例如在儲水罐中用于隨后的利用。這種儲水罐可以進一步包括巖石或其他類似的熱電容器,其可以在過量熱產(chǎn)生時段期間吸收熱量,并且在低量熱產(chǎn)生和增加熱消耗時段期間釋放熱量。
此外,圖3的示例性系統(tǒng)300示出了廢氣系統(tǒng)340,示例性燃料電池的廢氣370可以通過廢氣系統(tǒng)340。廢氣系統(tǒng)340可以包括冷凝器線圈351,其可以冷卻加熱的廢氣370,并從而獲得水353。更具體而言且如前所述,燃料電池310的廢氣370可以處于較高的溫度,并且可以具有高于周圍空氣的溫度的露點。冷凝器線圈351可以保持大約為周圍空氣的溫度,使得當廢氣370經(jīng)過它們時,廢氣370被冷卻超過其露點,從而沉淀出水。示例性廢氣系統(tǒng)340然后可以進一步包括部分341,冷凝水可以從廢氣系統(tǒng)340下降到該部分341中,插口(spigot)352可以支持從中使得這種水353被收集和利用——諸如在上面詳細描述的利用方案那樣。
示例性廢氣系統(tǒng)340還可包括阻尼器系統(tǒng)361,其可以提供加熱空氣形式的熱量以及二氧化碳蒸汽,如熱/二氧化碳供應362所示。如前所詳述,諸如示例性燃料電池310之類的廢氣370可以包括增加濃度的清潔二氧化碳。阻尼器系統(tǒng)361可以使這種富含二氧化碳的空氣能夠被引導到植物,以使得它們能夠利用由示例性燃料電池310發(fā)出的二氧化碳。
轉(zhuǎn)到圖4,其中所示的示例性系統(tǒng)400示出了傳送機制、管道系統(tǒng)和管道的示例性布置,其可以運送和以其它方式利用由燃料電池或其他類似的電能生成組件生成的熱量以及由處理單元生成的熱量。更具體而言,圖4的示例性系統(tǒng)400可以包括一個或多個燃料電池例如示例性燃料電池430,其可以向一個或多個處理單元提供電能。為了說明的目的,一個或多個處理單元被示為包含在常規(guī)刀片服務器計算設備(諸如示例性刀片服務器計算設備411,412,413,414,421,422,423和424)內(nèi),其可以是布置在諸如示例性機架410和420之類的機架中。示例性燃料電池430和示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424可以生成熱量,如圖4的示例性系統(tǒng)400所示——作為上升的加熱空氣440。另外,示例性燃料電池430和示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424可以可選地通過液體冷卻來冷卻,諸如由管道480和490所提供的,在這種情況下,由這種設備生成的熱量也可以經(jīng)由通過經(jīng)過這種管道的液體來傳送。
首先轉(zhuǎn)向液體冷卻,諸如示例性管道480之類的管道可以將諸如冷水481之類的液體帶到示例性燃料電池430和示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424。雖然被示出為公共管道480,但是可以使用相分離的管道來保持用于冷卻較低熱的設備例如示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424的液體與用來冷卻較高熱的設備例如示例性燃料電池430的液體相分離。液體可以靠近或橫跨諸如示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423,424的處理單元之類的各種發(fā)熱組件而進行管道傳送。例如,可以將具有集成管道的散熱器附著到處理單元,并且可以將冷水481泵送通過這種散熱器。在吸收由處理單元、示例性燃料電池430的組件和其它類似的發(fā)熱組件生成的熱量時,液體可以冷卻這些組件,并且本身可以變暖,如溫水491所示。這種溫液體比例如熱空氣更有效地運送來自發(fā)熱設備的熱量。例如,可以通過位于溫室中的管道泵送溫水491,并且隨著溫水491通過這種管道,包含在這種水中的熱量可以被釋放到周圍環(huán)境中,從而使其變暖。以這種方式,例如,可以保持溫室的環(huán)境溫度以便于植物的生長和發(fā)育。
可以將由例如示例性燃料電池430和示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424生成的熱量遞送到待加熱物品的另一機制可以是將這些物品物理地傳送到熱源。因此,圖4的示例性系統(tǒng)400示出了傳送帶系統(tǒng)450,其包括示例性傳送帶451,452和453,其可以物理地將諸如所示的濕的生物質(zhì)之類的物品運輸?shù)狡渲衼碜允纠匀剂想姵睾褪纠杂嬎阍O備411,412,413,414,421,422,423和424的熱量被排出的空間。包括由示例性燃料電池430和示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424生成和排出的熱量中的至少一些的加熱空氣440可加熱沿著傳送帶系統(tǒng)450所傳送的濕的生物質(zhì),例如示例性濕的生物質(zhì)461,462,463,464和465。如上所詳述,分解廢有機物的微生物,例如以示例性濕的生物質(zhì)461,462,463,464和465的形式,在諸如由加熱空氣440所提供的溫暖環(huán)境中可以更有效地操作。因此,由傳送帶系統(tǒng)450將廢有機物運送經(jīng)過由示例性燃料電池430和示例性計算設備411,412,413,414,421,422,423和424生成的加熱空氣440,可以支持更有效地生成由微生物對這種廢有機物的分解的副產(chǎn)物,包括例如沼氣氣體或其它類似的生物氣體,以及可用作植物的肥料的化合物。還如上所詳述,示例性的濕的生物質(zhì)461,462,463,464和465可以簡單地通過加熱空氣440來被干燥,使得這種生物質(zhì)能夠更有效地燃燒。由這種燃燒所釋放的能量可以例如通過蒸汽驅(qū)動的發(fā)電機或其他類似的發(fā)電機制而被轉(zhuǎn)換成電能量,或者可以有利地利用。
因為由傳送帶系統(tǒng)比如示例性傳送帶系統(tǒng)450傳送的物品、或被使得物理上與加熱空氣440接觸的其它物品可能不吸收所有可用的熱量,一方面,管道系統(tǒng)比如示例性管道系統(tǒng)470可以以暖空氣471的形式將剩余的加熱空氣440運送到更有利的位置。例如,管道系統(tǒng)470可以利用鼓風機使暖空氣471循環(huán)通過一個或多個溫室,從而保持對于在這種溫室中植物的發(fā)育有利的溫度。管道系統(tǒng)比如示例性管道系統(tǒng)470同樣可以被用于在包括示例性燃料電池430的封閉空間和包括植物的封閉空間之間交換空氣。這種管道系統(tǒng)可以便于將由植物生成的氧氣遞送給燃料電池430,并且相反地,便于將由示例性燃料電池430生成的二氧化碳遞送給植物。
如上所詳述,不同的組件可以生成不同水平的熱量。更具體而言,由處理組件生成的熱量可以具有比例如由燃料電池生成的熱量更低的溫度。因此,熱量的利用可以考慮其溫度以便更有效和有利地利用這種熱量。例如,濕的生物質(zhì)或其它廢有機物的干燥不需要由燃料電池生成的高溫熱量,而是可以通過由處理單元生成的較低溫度的熱量來同等地實現(xiàn)。相比之下,例如由燃料電池生成的較高溫度的熱量可用于提供絕熱冷卻。更具體而言,由燃料電池生成的高溫熱量可以被利用來提高隨后可以被提供至吸收式冷卻器的水的溫度,這種水在該冷卻器中可以被蒸發(fā),其中蒸發(fā)過程吸收熱量,并且由此提供冷卻功能。然后可以利用這種冷卻來額外冷卻發(fā)熱組件例如示例性處理組件,特別是在高熱時段期間例如在白天時間期間或在增加處理的時段期間。燃料電池生成的強熱的另一種利用可以用于隨后的發(fā)電,比如例如通過蒸汽驅(qū)動發(fā)電機實現(xiàn)。
熱量的利用,無論是較高溫度的熱量還是較低溫度的熱量,都可以根據(jù)加熱需要而變化,熱需要可以是周期性的或意想不到的。例如,例如由燃料電池生成的高溫熱量可被利用來在白天時間期間提供絕熱冷卻(如上文詳述的),但在夜間時間期間可被利用來向閉環(huán)系統(tǒng)中的植物或人提供額外的溫暖。
作為第一示例,上面的描述包括一種系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:一個或多個發(fā)電機,所述一個或多個發(fā)電機消耗燃料和氧氣并生成第一熱量、電力、二氧化碳和水;一個或多個處理單元,所述一個或多個處理單元消耗由所述一個或多個發(fā)電機生成的電力并生成處理輸出和第二熱量;以及植物,所述植物消耗由所述一個或多個發(fā)電機生成的水和二氧化碳,并生成由所述一個或多個發(fā)電機和廢有機物中的至少一些消耗的氧氣,所述植物由所述第一熱量或所述第二熱量中的一個或多個來供熱;其中由所述一個或多個發(fā)電機中的至少一些所消耗的所述燃料由所述第一熱量或所述第二熱量中的一個或多個被施加到所述廢有機物來產(chǎn)生。
第二示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)是僅接收太陽光作為外部輸入的閉環(huán)系統(tǒng)。
第三示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括一個或多個人,所述一個或多個人向所述一個或多個處理單元提供控制并且照管所述植物并消耗由所述一個或多個處理單元生成的所述處理輸出和由所述植物生成的食物;其中所述植物還生成所述食物。
第四示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中一個或多個發(fā)電機中的至少一些是燃料電池。
第五示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中所述燃料是干燥的廢有機物,并且其中所述一個或多個發(fā)電機進一步通過燃燒干燥的廢有機物來生成所述電力。
第六示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中所述燃料是通過微生物消耗所述廢有機物的操作所產(chǎn)生的生物氣體,所述微生物通過向所述廢有機物施加所述第一熱量或所述第二熱量來被輔助。
第七示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括液體流動所經(jīng)過的管道,所述液體吸收第一熱量中的至少一些或第二熱量中的至少一些,并將吸收的所述熱量提供至所述植物。
第八示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括用于保持吸收的熱量以用于隨后提供的液體存儲罐。
第九示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括用于將由所述第一熱量中的至少一些或所述第二熱量中的至少一些加熱的空氣遞送至所述植物的管道系統(tǒng)。
第十示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括用于將所述廢有機物運送經(jīng)過由所述第一熱量中的至少一些或所述第二熱量中的至少一些加熱的空氣的傳送帶。
第十一示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括絕熱冷卻器。
第十二示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中所述一個或多個發(fā)電機物理上位于容納所述植物的多個溫室之間。
第十三示例是第十二示例的所述系統(tǒng),其中所述多個溫室中的至少一些還容納所述一個或多個處理單元中的至少一些。
第十四示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中所述一個或多個處理單元包含在一個或多個服務器計算設備內(nèi)。
第十五示例是第一示例的所述系統(tǒng),其中通過將所述一個或多個發(fā)電機中的至少一些的廢氣冷卻至其露點以下來生成水。
第十六示例是第一示例的所述系統(tǒng),還包括電驅(qū)動光源,所述電驅(qū)動光源消耗由所述一個或多個發(fā)電機生成的電力并且從其中生成用于所述植物的光。
第十七示例是一種方法,包括以下步驟:將由發(fā)電機生成的電能提供至處理單元;將由植物生成的燃料和氧氣提供至所述發(fā)電機;向所述植物提供由所述發(fā)電機生成的二氧化碳和水;將由所述處理單元或所述發(fā)電機中的至少一個生成的熱量提供至所述植物;以及通過利用由所述處理單元或所述發(fā)電機中的至少一個生成的所述熱量加熱由所述植物產(chǎn)生的廢有機物來生成所述燃料。
第十八示例是第十七示例的所述方法,還包括以下步驟:將由所述植物產(chǎn)生的氧氣和食物提供至人;將由所述發(fā)電機產(chǎn)生的水提供至人;以及將由所述處理單元或所述發(fā)電機中的至少一個產(chǎn)生的熱量提供至人。
第十九示例是一種系統(tǒng),包括:空氣流動所經(jīng)過的管道系統(tǒng),所述空氣流動將由發(fā)電機生成的二氧化碳提供至植物并將由所述植物生成的氧氣提供至所述發(fā)電機;以及熱交換器,所述熱交換器將熱量運送到所述植物,所述熱量由所述發(fā)電機或消耗由所述發(fā)電機生成的電能的處理單元中的至少一個來生成;以及傳送系統(tǒng),所述傳送系統(tǒng)將由所述植物產(chǎn)生的廢有機物物理地運送經(jīng)過由所述發(fā)電機或所述處理單元中的至少一個排出的熱量所加熱的空氣。
第二十示例是第十九示例的所述系統(tǒng),其中所述熱交換器包括液體流動所經(jīng)過的管道,所述液體吸收來自所述發(fā)電機或所述處理單元中的至少一個的熱量,從而冷卻所述發(fā)電機或所述處理單元中的至少一個,并且所述液體也將熱量遞送給所述植物。
從上面的描述可以看出,已經(jīng)提出了包括處理單元、電能生成組件、植物和可選的人的閉環(huán)系統(tǒng)。鑒于本文所描述的主題的許多可能的變體,我們要求將可落入所附權利要求及其等同物的范圍內(nèi)的所有這樣的實施例作為我們的發(fā)明。