專利名稱：具有整體高性能的冷卻系統(tǒng)和備用通風系統(tǒng)的電子設備機柜的制作方法
具有整體髙性能的冷卻系統(tǒng)和備用通風系統(tǒng)的電子設備機柜相關申請的交叉引用本專利要求2005年8月4日提交的美國臨時申請No.60/705,339的優(yōu)先權。技術領域總體來說，本發(fā)明涉及電子設備機柜和殼體，更具體地說，涉及 具有冷卻系統(tǒng)的電子設備機柜。
背景技術：
隨著通信和計算機技術的迅猛發(fā)展，在商業(yè)和其它設備上需要的 電子設備的量增加。大量的電子設備往往存放在專用目的的房間內。 如圖1所示，設備一般布置在具有支撐多排設備的多個水平托盤4的 標準尺寸的機柜2內。機柜2—般包括側面6、背面8、頂面IO、底面 12、和可以用于觸及其中設備的門14。可以包括功率軌(powerrail)、 不中斷電源和其它特征。這種設備產生熱量，熱量必須從房間散發(fā)出 去，以在房間內保持穩(wěn)定的條件。因為技術的進步導致能夠設置在規(guī) 定量的空間中的電子設備量的密度增加，僅僅依靠常規(guī)室內空調器越 來越難散發(fā)這種熱。因此，往往需要對裝載這種電子設備的機柜進行 局部冷卻。用于室內和敞開空間的通用冷卻系統(tǒng)往往不適于單機架(single racks)的關鍵電子設備。設計成用于室內尺寸數(shù)據中心的冷卻系統(tǒng)對 于數(shù)據中心的全部關鍵設備要求是足夠的，但是，對于單個機柜中的 單機架設備來說往往太大。這種冷卻系統(tǒng)一般使用外部連接來散熱， 例如，用冷卻水或冷卻塔。有些現(xiàn)在的供應商己經提供連接到機柜的閉合回路制冷的冷卻系 統(tǒng)。制冷系統(tǒng)一般包括將系統(tǒng)中的制冷劑壓縮到高壓的壓縮機；對通 過壓縮動作加熱的制冷劑進行冷卻的冷凝器；熱力冷卻制冷劑的膨脹裝置；用流經的已冷卻的制冷劑進行冷卻的蒸發(fā)器；使空氣通過蒸發(fā) 器表面以冷卻空氣的風扇，從而制冷劑又吸收較熱空氣的熱量；在部 件之間輸送冷卻劑的各種制冷管線；和系統(tǒng)控制器，諸如，自動調溫 器。這些系統(tǒng)一般安裝在機柜底部或頂部。 一般的機柜是大約24英寸 寬和78英寸一84英寸高。冷卻模塊可以占據機柜底部大約12英寸一 15英寸，如果安裝在機柜頂部，將這個量加到整個高度上。盡管這些系統(tǒng)在市場上己經被普遍接受，它們被設計成用于電子 設備的高達3.0KW的冷卻能力。這些自含冷卻方案的現(xiàn)有電子設備機 柜的冷卻能力對于一些較新的計算裝置就不夠了 ，這些較新的計算裝 置消耗更大的功率，同時產生更高水平的熱量。有些功率需求需要接 近量級變化的多倍于現(xiàn)有量的冷卻能力，諸如，10KW—15KW。簡單 地使冷卻系統(tǒng)增大占據大約一半的機柜空間，或者，如果安裝在頂部， 會產生室內天花板的清潔問題——這兩個都是商業(yè)上不能令人滿意的、同樣，當冷卻系統(tǒng)出故障時，具有內置冷卻盤管和風扇的現(xiàn)有計 算機設備機柜不能提供滿意的通風手段。如果冷卻系統(tǒng)出故障，這些 現(xiàn)有的解決方案一般使用設計成自動向外打開通風的柜門。然而，這 種系統(tǒng)容易碰到門被阻塞的情況，致使緊急冷卻手段無效。 一種已知 的備用方案是將向內打開的調節(jié)風門安裝到機柜的垂直部位?？諝庀?下流動，流過單元的底部，流到與進入壁相反的壁，流過頂部，向下 流到進入壁，流出出口。調節(jié)風門是受限的，氣流的長度使得產生的 熱不能充分地散發(fā)。具有內置冷卻盤管和風扇的現(xiàn)有電子設備機柜的另一個挑戰(zhàn)是它 們一般不能對大的瞬間變化的熱負荷做出迅速反應。在熱量產生之后 冷卻系統(tǒng)檢測到熱量，然后，試圖通過附加的冷卻來補償，以將溫度 降低到預期的設定點。因此，冷卻系統(tǒng)在熱量產生以后才對熱量做出 響應。由于冷卻系統(tǒng)的控制系統(tǒng)響應負載變化，結果是機柜內溫度波 動很大。因此，仍然需要用于電子設備機柜的改進冷卻系統(tǒng)。 發(fā)明內容本公開提供改進的冷卻系統(tǒng)和相關的電子設備機柜，以及可選擇 的用于電力故障和其它冷卻相關的故障的備用通風系統(tǒng)?？傮w而言， 本公開包括在改進機柜中的高性能的閉合回路制冷系統(tǒng)，同時改進機 柜容納標準尺寸計算機設備。另外，該系統(tǒng)通過改變機柜內一般的氣 流路徑提供直接散熱。在電力故障的情況下，備用通風系統(tǒng)可以通過 輔助電源供電，并且使用與用于冷卻的相同風扇來通風。本公開提供 比本領域其它已知的冷卻機柜更有效、更高性能、空間更小的冷卻機 柜。另外，冷卻系統(tǒng)能夠預測熱負載，從而通過監(jiān)視電子設備的輸入 功率和基于輸入功率產生的熱負載的期望增加或減少而調整冷卻，以 預測的性能工作。本公開提供了一種用于電子設備的冷卻系統(tǒng)，包括閉合回路制 冷系統(tǒng)，包括壓縮機、連接到壓縮機的冷凝器、連接到冷凝器的膨脹 裝置、連接到膨脹裝置和壓縮機的蒸發(fā)器、和適于控制制冷系統(tǒng)的操 作的冷卻系統(tǒng)控制器，制冷系統(tǒng)連接到機柜；具有寬度、深度、和高 度的機柜，機柜包括第一部分，具有適于容納電子設備的多個水平 空間；和第二部分，至少部分地沿機柜的高度延伸并且適于容納蒸發(fā) 器，其中蒸發(fā)器至少部分地沿高度延伸；和至少一個風扇，適于使空 氣流過第一流動路徑，第一流動路徑沿圍繞第一部分的至少一部分周 邊的周向水平方向穿過蒸發(fā)器，并穿過第二部分。本公開還提供一種電子設備機柜中的溫度的控制方法，該電子設 備機柜連接有閉合回路制冷系統(tǒng)，控制方法包括對連接到機柜的閉 合回路制冷系統(tǒng)中的制冷劑進行壓縮和加熱；使制冷劑流入制冷系統(tǒng) 的冷凝器；使制冷劑流過膨脹裝置，以冷卻制冷劑；使制冷劑流過蒸 發(fā)器，并使空氣流過蒸發(fā)器的表面，以冷卻空氣并加熱制冷劑；使冷 卻的空氣流入機柜通過第一流動路徑，第一流動路徑具有在機柜的不 同高度，經過電子設備的加熱的表面的多個水平流動流，冷卻的空氣 沿周向水平方向圍繞機柜的周邊流動；并且至少返回一部分的制冷劑 用于進行壓縮。


參照附示的實施例可以得到對上面簡要總結的內容的更具體的描述，并在這里進行描述，形成說明書的一部分。然而應注意，附 圖僅僅圖示在此描述的一些實施例，因此，并不認為是本公開范圍的 限制，其中能夠存在其它等效實施例。圖1是支撐電子設備的現(xiàn)有機柜組的透視圖。圖2是根據本公開的用于電子設備冷卻系統(tǒng)的示例性實施例的示 意性正面透視圖。圖3是圖2的冷卻系統(tǒng)的不同流動路徑和元件的示意性正面透視圖。圖4是冷卻系統(tǒng)的不同流動路徑和元件的示意性背面透視圖。圖5是圖4所示實施例的冷卻系統(tǒng)的通過水平截面的示意性流動路徑的示意性頂視圖。圖6是圖4所示的實施例的冷卻系統(tǒng)的通過垂直截面的可選排氣流動路徑的示意性側視圖。
具體實施方式
圖2是根據本公開的電子設備冷卻系統(tǒng)的示例性實施例的示意性 正面透視圖。用于電子設備的冷卻系統(tǒng)20 —般包括支撐電子設備的機 柜和具有下文中描述的各個元件的制冷系統(tǒng)。機柜22可以包括支撐設備的第一部分24，包圍部分制冷系統(tǒng)諸如 壓縮機和蒸發(fā)器的第二部分26，和可以包括冷凝器和排氣風扇的第三 部分28。在至少一個實施例中，第二部分被設置成與第一部分成水平 位置關系，如在第一部分側面，第三部分被設置成與第一部分成豎直 位置關系，如在第一部分上面。第一部分24—般包括設置在機柜內的 一系列水平空間30。水平空間可以是采用用于安裝設備、電路板、和 其它電子設備的各種機架和托盤進行預裝?？蛇x地，水平空間30可以 包括例如具有用于安裝設備的預鉆孔的安裝支架和滑槽。機柜22 —般 包括側面32、背面34、頂面36、底面38、和可以用于觸及設置在其 中的電子設備的門40。門可以包括限制進入的安全門鎖。系統(tǒng)20可以 包括系統(tǒng)指示器42。根據需要，系統(tǒng)指示器42例如監(jiān)視系統(tǒng)20的溫 度、濕度、電壓、和/或其它操作情況。它可以向系統(tǒng)控制器提供輸入， 以至少控制一些狀態(tài)。圖3是圖2的冷卻系統(tǒng)的不同流動路徑和元件的示意性正面透視圖。冷卻系統(tǒng)20包括第一部分24、第二部分26、和第三部分28。第 一部分24包含并支撐設置在其中的電子設備。第一部分可以包括一個 或多個水平空間30A、 30B、 30C、 30D。水平空間一般用于在其中以 水平方式安裝電子設備。第二部分26包括各種制冷設備并幫助形成下 面所述的第一流動路徑70。第三部分28用于使空氣流過冷凝器并從系 統(tǒng)20排出冷凝空氣。制冷系統(tǒng)48 —般包括連接在一起的一系列部件，它們在閉合回路 制冷循環(huán)中使用制冷劑。制冷系統(tǒng)48可以包括壓縮機50、連接到壓縮 機的冷凝器62、連接到冷凝器的膨脹裝置54，在入口端連接到膨脹裝 置且在出口端連接到壓縮機的蒸發(fā)器56。制冷系統(tǒng)的各種部件可以通 過中間制冷管線諸如制冷管線52、 60和制冷劑適合在它們之間流動的 其它管線連接在一起。該系統(tǒng)還可以包括用于使空氣運動通過蒸發(fā)器 的風扇58、用于使空氣運動通過冷凝器的排氣風扇64、和具有用于制 冷劑的流動控制的一個或多個閥68的控制器66。術語"連接"以及類 似的術語在此廣泛使用，可以包括固接(securing)、捆綁(binding)、 焊接(bonding)、緊固(fastening)、粘附(attaching)、連接(joining)、 插入其中、在其上或其中形成，連通，或另外例如機械地、應用流體 地、磁力地、電力地、化學地、直接地或間接地將中間元件， 一件或 多件構件聯(lián)合在一起的方法或裝置，還可以包括以一個單元的方式將 一個功能部件與另一功能部件整體形成。在至少一個實施例中，壓縮機50可以設置在第二部分26中。除 了緊湊地安裝于此之外，工作時在第二部分中流過壓縮機的冷卻空氣 可以幫助冷卻壓縮機。壓縮機可以是固定排量的壓縮機或有利地是可 變流量壓縮機，有時指調制或數(shù)碼渦旋壓縮機。可變流量壓縮機可以 讓冷卻系統(tǒng)20更有效地工作，其中壓縮機可被調制為更接近變化的負 載條件。例如，調制可以通過控制壓縮機的工作周期來控制，壓縮機 具有分流閥，該分流閥打開和關閉以至少部分地繞過壓縮機的壓縮步 驟。冷凝器62用于冷卻由于壓縮機壓縮制冷劑而被加熱的制冷劑。通 常，通過使空氣或其它流體流過冷凝器表面并經過排氣風扇64,而形成經過冷凝器的第二流動路徑72 (第一流動路徑70通過蒸發(fā)器，如下所述)。冷凝器62可以細分成一個或多個模塊，使得能夠選擇性地對到每個模塊的制冷劑進行控制，以控制制冷劑的制冷量，從而控制制冷系統(tǒng)的壓力差。因此，冷凝器62可以包括模塊62A、 62B、 62C。膨脹裝置54，諸如膨脹閥，能夠使制冷劑膨脹到較低壓力并熱力 學地冷卻制冷劑。冷卻的制冷劑從膨脹裝置流到蒸發(fā)器56。蒸發(fā)器56 一般是熱交換器，其允許冷的制冷劑內部地流到蒸發(fā)器，以冷卻流經 蒸發(fā)器外表面的熱空氣或另外的介質。相反，流動的介質將它的較高 熱量傳遞給制冷劑。在至少一個實施例中，蒸發(fā)器56可以沿機柜22 的高度垂直安裝，使得空氣水平流過蒸發(fā)器的表面，以與一個或多個 風扇對齊。流過蒸發(fā)器56的空氣可以進入一個或多個風扇58的入口。然后， 風扇58可以增加朝向機柜22周邊，特別是朝向第一部分24流動的速 度。此外，例如，通過在產生更多熱量的特定區(qū)域安裝較高流速的風 扇或控制風扇性能的其它方式改變各個風扇的速度。例如，較高流速 風扇在機柜上部附近是合適的，因為該位置可能出現(xiàn)較高溫度。經過 至少圍繞機柜22的周邊的蒸發(fā)器56和風扇58的流動路徑形成第一流 動路徑70。例如，當利用多個風扇使空氣在不同高度流動時，第一流 動路徑可以分成流動路徑70A、 70A、和70C、以及其它路徑?？諝庖?可以穿過電子設備流過第一部分24的各個內部。蒸發(fā)器56可以安裝在第一流動路徑的拐彎處74，諸如，冷卻系統(tǒng) 20的角落。通常，蒸發(fā)器密封地設置在第二部分26的流動路徑上。將 蒸發(fā)器安裝在拐彎處至少有利地實現(xiàn)兩個優(yōu)點。第一，當空氣拐彎時， 由于湍流和摩擦力，它的速度一般會降低。降低的速度讓空氣與冷卻 的蒸發(fā)器有更長的接觸時間，以進一步將冷卻傳遞給空氣。第二，蒸 發(fā)器安裝在三角形的斜邊(如圖5所示)可以更寬，并且將它安裝在 氣流的拐彎處提供附加的表面面積。通過蒸發(fā)器后被加熱的制冷劑流 到壓縮機58，用于重新壓縮。控制器66可以用于控制制冷劑流過系統(tǒng)、壓縮機的操作、風扇的 操作、和其它可操作因素。另外，控制器66可以控制一個或多個閥， 諸如，控制制冷劑流過冷凝器、特別是流過一個或多個冷凝器模塊的閥68。在冷卻系統(tǒng)20中可以包括一個或多個調節(jié)風門，以調節(jié)第一和/ 或第二流動路徑。第一調節(jié)風門80可以安裝在第一流動路徑70上， 以根據需要讓新鮮空氣流入第一流動路徑。出于直觀的目的，示出的 調節(jié)風門80部分敞開，且蒸發(fā)器56的邊緣顯示在它的后面。在圖5 中進一歩看見相對位置。調節(jié)風門80可以安裝在拐彎處74蒸發(fā)器56 附近。參照圖4描述的第二調節(jié)風門82可以安裝在蒸發(fā)器56的與第 一調節(jié)風門80相反的流動側。第二調節(jié)風門82可以允許在第一流動 路徑70中流過冷卻系統(tǒng)40的空氣排出。有利地，當冷卻系統(tǒng)的主電源關閉(如當制冷系統(tǒng)故障時，或在 正常操作條件下冷卻系統(tǒng)的冷卻能力出現(xiàn)其它故障(在本文中稱為"冷 卻相關的故障")時的電源故障)時，第一和第二調節(jié)風門80、 82可 以打開。 一個或多個調節(jié)風門的打開可以讓周圍的空氣進入機柜，用 于在這種情況下的一定程度的冷卻。另外，如不可中斷電源的輔助電 源78可以將電力提供給一個或多個風扇58、 64，以在電源故障或其它 的電源停止期間給冷卻系統(tǒng)20提供連續(xù)的空氣循環(huán)?？蛇x的第一調節(jié) 風門84與可以設置在第一部分24和第三部分28之間，與可選的第二 調節(jié)風門94 一道工作，如圖6所示。調節(jié)風門84、 94還可以設計成 在電源故障時打開，讓空氣通過第三部分28排出第一部分24。另外， 連接到輔助電源的排氣風扇64在電源故障或其它時間可以幫助從第一 部分24排出熱空氣。冷卻系統(tǒng)20還包括線路功率監(jiān)視器92。線路功率監(jiān)視器92可以 監(jiān)視從主線路90輸入的功率，主線路90將電源提供給設置各種電子 設備的機柜的電源插座，和冷卻系統(tǒng)20。有利的是，線路功率監(jiān)視器 92可以利用流過主線路90的功率變化預測熱負載。例如，如果出現(xiàn)電 子設備需要更大功率的操作條件，它與電子設備產生的熱量直接相關。 線路功率監(jiān)視器92可將預測熱負載的這種變化發(fā)送信號給系統(tǒng)控制器 66，并且在實際檢測到熱量增加之前提高冷卻能力。在有些實施例中， 來自線路功率監(jiān)視器92的信號可以覆蓋通過控制器66在機柜中形成 的標準操作條件，諸如，基于機柜的溫度的標準操作條件。相反，當 出現(xiàn)降低的負載時，線路功率監(jiān)視器92可以發(fā)出信號，將這種輸入提供給系統(tǒng)控制器，以降低冷卻能力。如果利用如上所述的可變容量壓 縮機，可以進一步調制操作條件的變化。圖4是冷卻系統(tǒng)的不同流動路徑和元件的背面透視圖。與圖3相似，只是從不同的視點看，第一流動路徑70通過冷卻系統(tǒng)20形成， 其流過第二部分26并圍繞第一部分24的周邊流動。壓縮機50可以與 制冷管線和蒸發(fā)器56 (在這個視圖中設置在調節(jié)風門80、 82的后面) 一起安裝在第二部分中。例如，蒸發(fā)器可以安裝在冷卻系統(tǒng)的角落86， 這里是第-一流動路徑70的流動方向出現(xiàn)拐彎的地方。本系統(tǒng)公開了高效冷卻系統(tǒng)20，其改變這種機柜中的一般流動路 徑。通常，電子機柜的現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)包括一個主風扇，該主風扇使空 氣沿大致垂直方向流入冷卻系統(tǒng)，其在各個水平高度分散，隨著空氣 垂直流動遞增地散熱。因此，有些水平區(qū)域比其它區(qū)域得到更少的冷 卻。此外，返回流動路徑一般沿遠離第一垂直面的垂直面，其中通過 這種長的返回流動路徑流入的空氣可以與流出的空氣混合。本發(fā)明改變了流動路徑，以更直接的方式較快地將冷空氣供給水 平面。另外，本公開可在不同高度提供多個風扇58，其可以提供通過 單元的更強烈和更定向的水平流動。這種通過單元穿過水平托盤和水 平安裝的設備的水平流動是從蒸發(fā)器到風扇到設備的相對短的直接路 徑。由于有諸如相互層疊的多個風扇，應該相信形成通過至少部分機 柜的大體層流的氣流。另外，冷卻系統(tǒng)通過利用沿機柜高度大體垂直 定向的蒸發(fā)器，允許大體更大的蒸發(fā)器而需要小空間(即，小的基底 面)，并且還有引導流動與理想的水平流動一致。圖5是通過圖4所示實施例的冷卻系統(tǒng)的通過水平截面的示例性 流動路徑的示意性頂視圖。冷卻系統(tǒng)20通常通過使空氣流過蒸發(fā)器 56、流過風扇58、圍繞第一部分24的周邊流動、并且通過蒸發(fā)器56 返回以形成第一流動路徑70而使空氣流動通過第二部分26。出于效率 的原因，蒸發(fā)器56可以安裝在流動路徑70的拐彎處74。在其它操作 條件下，諸如提供新鮮空氣， 一個或多個調節(jié)風門80、 82可以打開。 在這種情況下，如果兩個調節(jié)風門80、 82都打開，則第一流動路徑70 包括空氣進入通過第一調節(jié)風門80，流經風扇58，圍繞第一部分24 的周邊并通過第二調節(jié)風門82而循環(huán)。有利地是，當電源關閉時，輔助電源(如圖3所示)可以提供電力給一個或多個風扇，以幫助機柜內的循環(huán)。第一和/或第二調節(jié)風門80、 82的位置可以限制經過蒸發(fā)器 56的流動，以促進流入空氣和流出空氣之間的分離。圖6是通過圖4所示實施例的通過垂直截面的可選排氣流動路徑 的示意性側視圖。冷凝器62可以包括用于不同操作條件的一個或多個 冷凝器模塊62A、 62B、 62C。例如，高熱負載要求制冷劑流過所有模 塊，低熱負載僅僅要求制冷劑流過一個模塊。可以開啟或關閉每個冷 凝器模塊的制冷劑的流動，以保持制冷系統(tǒng)的理想條件和獲得的壓力 差。這種控制可以通過在連接到冷凝器和/或冷凝器模塊的多個制冷管 線上的閥來實現(xiàn)，諸如，電磁閥和止回閥。第二流動路徑72可以包括示例性的流動路徑段72A、 72B、 72C， 其對應于通過示例性冷凝器模塊62A、 62B、 62C的流動。通常，這些 段通過排氣風扇64會聚和排氣。在一些操作情況下，諸如停電時，可選的第一調節(jié)風門84可以設 置成自動打開并且允許第一部分24和第三部分28之間的流動路徑。 可選的第二調節(jié)風門94可以讓空氣或其它介質流入第一部分24?？諝?或其它介質可以通過第一調節(jié)風門84流入第三部分28,以從此處排 出。另外，輔助電源，諸如不間斷電源、發(fā)電機或其它裝置可以被提 供給排氣風扇64，以促進流經該風扇的流動路徑。冷凝器、排氣風扇、閥、和相關硬件可以安裝在機柜22的第一部 分24上方的第三部分28中。在其它實施例中，第三部分28可以遠離 第一部分24，如冷凝器62位于含有機柜22的房間外面。另外，冷凝 器62可以是液體一液體型冷凝器，其通過液體諸如水和乙二醇混合液 流過冷凝器中的與制冷劑隔離的獨立流動路徑來冷卻。而該液體可以 用第二冷凝器(未示出)來冷卻，諸如連接獨立流動路徑的外部空氣 冷卻冷凝器。在此描述或要求的各個步驟可以與其它步驟相結合，可以以多種 順序出現(xiàn)，除非有其它特殊限制，各種步驟可以與所述步驟穿插，所 述歩驟可以分成多個步驟。除了上下文要求別的形式之外，應該理解， 詞"包括"或變形，諸如"包含"或"含有"應被理解為至少包括所 述元件或步驟、或所述一組元件或步驟、或其等效替換，而不排除其它元件或步驟、或所述一組元件或歩驟、或其等效替換。同樣，在此 描述任何方向，諸如，"頂部"、"底部"、"左方"、"右方"、"上部"、"下 部"、和其它方向和方位是為了清楚參照附圖，并不是實際裝置或系統(tǒng) 的限制或裝置或系統(tǒng)的使用。裝置或系統(tǒng)可以用于許多方向和方位。已經在上下文優(yōu)選和其它的實施例中描述了本發(fā)明，且并非本發(fā) 明的每個實施例都被描述。所述實施例的各種變型和變化對本領域的 普通技術人員來說是可得到的。已公開和未公開的實施例并不限制或 限定由申請人構思的本發(fā)明的范圍或適用性，而是與專利法向適應， 申請人:想要將所有變型和改進保護到落入下列權利要求的等效方案的 范圍或范疇的完整區(qū)域內。另外，本專利的申請中參照的任何文件以及在與本申請一起提交 的參考文件明細中列出的所有參考文件在此并入作為參考。然而，與 本發(fā)明的申請專利不一致可以認為是陳述部分，這些陳述被明確地認 為不是由申請人做出。
權利要求
1.一種用于電子設備的冷卻系統(tǒng)，包括a)閉合回路制冷系統(tǒng)，包括壓縮機、連接到所述壓縮機的冷凝器、連接到所述冷凝器的膨脹裝置、連接到所述膨脹裝置和所述壓縮機的蒸發(fā)器和適于控制所述制冷系統(tǒng)的操作的冷卻系統(tǒng)控制器，所述制冷系統(tǒng)連接到機柜；b)具有寬度、深度和高度的機柜，所述機柜包括(1)第一部分，具有適于容納電子設備的多個水平空間；和(2)第二部分，至少部分地沿所述機柜的高度延伸并且適于容納所述蒸發(fā)器，其中所述蒸發(fā)器至少部分地沿所述高度延伸；和c)至少一個風扇，適于使空氣流過第一流動路徑，所述第一流動路徑沿圍繞所述第一部分的至少一部分周邊的周向水平方向經過所述蒸發(fā)器，并經過所述第二部分。
2. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，還包括多個風扇，所述多個風扇至 少部分地沿所述機柜的高度層疊，并且適于使空氣在所述機柜的不同 高度沿周向水平方向流過所述第一流動路徑。
3. 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述不同高度對應于所述電子 設備的不同水平空間。
4. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述蒸發(fā)器沿所述機柜的高度 垂直安裝在所述第二部分中，與所述第一流動路徑成一定角度。
5. 如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述蒸發(fā)器被安裝在所述機柜 的角落，在所述第一流動路徑的拐彎處。
6. 如權利要求5所述的系統(tǒng)，還包括第一調節(jié)風門和第二調節(jié)風至少部分地打開，所述第:和第^調節(jié)風門安裝在^述蒸發(fā)器的相反側，靠近所述第一流動路徑的拐彎處。
7. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，還包括第一調節(jié)風門，所述第一調 節(jié)風門連接到所述機柜并且適于在出現(xiàn)冷卻相關的故障時至少部分地 打開。
8. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第一調節(jié)風門被安裝成鄰近所述蒸發(fā)器，并且適于在打開時限制流經所述蒸發(fā)器的氣流。
9. 如權利要求7所述的系統(tǒng)，還包括第二調節(jié)風門，所述第二調 節(jié)風門在沿所述第一流動路徑的所述第一調節(jié)風門的上游處連接到所 述機柜，并且適于在出現(xiàn)冷卻相關的故障時至少部分地打開。
10. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第二調節(jié)風門被安裝成 鄰近所述蒸發(fā)器，并且適于在打開時限制流經所述蒸發(fā)器的氣流。
11. 如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述第一調節(jié)風門在打開吋 允許氣流從所述機柜的外側進入所述第二部分到所述風扇，且所述第 二調節(jié)風門在打開時允許氣流流出所述機柜。
12. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括所述機柜的第三部分，所 述第三部分適于容納所述冷凝器，所述冷凝器具有與流經的所述蒸發(fā) 器的所述第 一流動路徑流體地分離的第二流動路徑。
13. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中第三部分包括排氣風扇，所 述排氣風扇適于使空氣流經所述冷凝器，且從所述第三部分排出所述 空氣。
14. 如權利要求12所述的系統(tǒng)，還包括排氣調節(jié)風門，所述排氣 調節(jié)風門連接在所述第一流動路徑和所述第二流動路徑之間，并且適 于在出現(xiàn)冷卻相關的故障時打開，并允許氣流從所述第一流動路徑流 入所述第二流動路徑。
15. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括線路功率監(jiān)視器，所述線 路功率監(jiān)視器通過連接到所述電子設備的線路而連接到輸入功率，并 且適于測量所述設備的輸入功率，所述功率監(jiān)視器連接到所述控制器。
16. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述控制器適于基于從所述 功率監(jiān)視器得到的關于所述電子設備的輸入功率的輸入而控制所述制 冷系統(tǒng)。
17. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個或多個制冷管線和連接到所述管線的一個或多個閥，所述閥還連接到所述控制器，其中所 述控制器適于通過對到所述冷凝器的制冷劑的流動進行控制來控制所 述制冷系統(tǒng)。
18. 如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述冷凝器包括一個或多個 冷凝器模塊，且所述控制器適于通過對到不同冷凝器模塊的制冷劑的 流動進行控制來控制所述制冷系統(tǒng)。
19. --種電子設備機柜中的溫度的控制方法，該電子設備機柜連接有閉合回路制冷系統(tǒng)，所述控制方法包括a) 對連接到所述機柜的所述閉合回路制冷系統(tǒng)中的制冷劑進行壓 縮和加熱；b) 使所述制冷劑流入所述制冷系統(tǒng)的冷凝器中；c) 使所述制冷劑流過膨脹裝置，以冷卻所述制冷劑；d) 使所述制冷劑流過蒸發(fā)器，并使空氣流過所述蒸發(fā)器的表面， 以冷卻所述空氣并加熱所述制冷劑；e) 使冷卻的空氣流入所述機柜通過第一流動路徑，所述第一流動 路徑具有在所述機柜的不同高度，經過所述電子設備的加熱的表面的 多個水平流動流，所述冷卻的空氣沿周向水平方向圍繞所述機柜的周 邊流動；并且f) 至少返回一部分的所述制冷劑用于進行壓縮。
20. 如權利要求19所述的方法，還包括控制流過所述制冷系統(tǒng)的制冷劑的流動，以控制所述制冷系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力。
21. 如權利要求19所述的方法，還包括監(jiān)視所述設備的輸入功率， 并基于所述輸入功率控制所述制冷系統(tǒng)。
22. 如權利要求19所述的方法，其中使冷卻的空氣以多個水平流 流入所述機柜包括利用安裝在所述第一流動路徑中的多個層疊風扇。
23. 如權利要求22所述的方法，還包括在出現(xiàn)冷卻相關的故障時， 利用一個或多個風扇使周圍空氣流入所述第一流動路徑。
24. 如權利要求19所述的方法，還包括當出現(xiàn)冷卻相關的故障時， 打開連接到周圍空氣的第一通道，以允許周圍空氣進入所述第一流動 路徑。
25. 如權利要求24所述的方法，還包括當線路功率關閉時打開連 接到周圍空氣的第二通道，且還包括使空氣進入所述第一通道并流入 所述第一流動路徑，并且使周圍空氣沿周向水平方向圍繞所述機柜的 周邊流動并排出所述第二通道。
全文摘要
本公開提供一種改進的冷卻系統(tǒng)和相關的電子設備機柜，以及可選擇的用于冷卻相關的故障的備用通風系統(tǒng)?？傮w而言，本公開包括在改進機柜中的高性能閉合回路制冷系統(tǒng)，同時改進機柜容納標準尺寸計算機設備。另外，所述系統(tǒng)通過改變機柜內一般的氣流通道提供直接散熱。在電力故障的情況下，備用通風系統(tǒng)通過輔助電源供電，并且使用與用于冷卻的相同風扇來通風。本公開提供比本領域其它已知的冷卻機柜更有效、更高性能、更小空間的冷卻機柜。另外，冷卻系統(tǒng)能夠預測熱負載，從而通過監(jiān)視電子設備的輸入功率，并基于輸入功率調整用于產生的熱負載的期望增加或減少的冷卻，以預測的性能工作。
文檔編號H05K7/20GK101238766SQ200680028529
公開日2008年8月6日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權日2005年8月4日
發(fā)明者D·A·杜克斯, S·M·馬達拉, S·西拉托, T·E·哈維 申請人:力博特公司