CN101563574A - 用于不间断冷却水的模块化冰蓄冷 - Google Patents
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Abstract
一种备用的冷却存储系统,包括至少一个冷却和存储单元,该冷却和存储单元被配置用于在液体供给的主制冷器不能操作时通过使用一定数量的冷却材料来对液体供给进行冷却,和至少一个制冷元件,该制冷元件被配置用于在液体供给的主制冷器可以操作时,为至少一个冷却和存储单元产生一定数量的冷却材料。另外的实施方案和方法也进一步揭露。
Description
技术领域
本发明的各种实施方案一般地涉及备用的冷却系统。尤其是,本发明的一些方面涉及模块化和可扩展的备用冷却存储系统,该备用冷却存储系统可以在液体供给的主液体制冷器不能工作时对液体供给进行冷却。
背景技术
由电子设备,例如,服务器和刀片式服务器,所产生的热量会对电子设备的性能,可靠性和使用寿命产生不良影响。由于电子设备的速度越来越快,体积越来越小,而且需要越来越多的功耗,以致电子设备产生更多的热量,这样使得对于电子设备的可靠性操作来说,热量控制变得更为关键。
热量控制变得比较关键的典型环境包括含有电子设备的机架的数据中心。由于电子设备的尺寸变小,因此,在每一个机架上的电子设备的数量和机架上的电子设备所产生的热量不断增加。而且,由于对于处理能力的要求的不断提高,数据中心在大小上也有所增加,以致典型的数据中心会含有数以百计的这样的机架。
被用于存储所述的电子设备的典型的工业化标准的机架的尺寸是,高度为大约6到6.5英尺,宽度为大约24英寸,和深度为大约40英寸。正如电子行业协会的EIA-310-D标准中所作的限定,这样的机架通常被称为“19英寸”的机架。
为了解决安装在机架上的电子设备的与热量有关的问题,计算机房专用空调器(CRAC)单元可以以各种不同的方式安装在数据中心内,以冷却或帮助冷却供给到机架上的空气。所述的CRAC通常在一个方向上从CRAC单元的一侧吸入暖空气,并在另一个方向上从CRAC单元的另一侧排出被冷却的空气。通过一个或更多的风扇,机架可以引导被冷却的空气,以便对安装在机架上的电子设备进行冷却。
在具体的热量密集的数据中心中,将被冷却的液体提供给CRAC单元,以用于产生供给电子设备机架的冷却空气。在这些以液体为基础的冷却系统中,主液体制冷器向数据中心中的CRAC单元提供连续不断的被冷却的液体。管道系统可以安装在数据中心中,以用于将被冷却的液体从主液体制冷器输送到CRAC单元中以冷却电子设备,和用于将从机架上返回的暖液体输送到主液体制冷器中以便再次进行冷却。举例来说,在某些布置中,液体通过架空管道被输送到CRAC单元中。在CRAC单元中,液体通过热交换器来冷却空气,然后被提供用于冷却安装在电子设备机架上的电子设备。
由于热量密集的数据中心(例如那些有授权的以液体为基础的冷却系统中的数据中心)不会允许长时间的冷却损失,这样的以液体为基础的制冷系统的主液体制冷器通常被连接到备用的发电电机上,如果给主液体制冷器供电的主供电电源失效,备用的发电电机可以给主液体制冷器提供电能。这样的备用供电电源可能需要产生相对大量的电能以向主液体制冷器提供用于冷却液体供给的所需能量。
发明内容
本发明的一个方面包括一种备用的冷却存储系统。一些实施方案包括至少一个冷却和存储单元,该冷却和存储单元被配置用于在液体供给的主制冷器不能操作时通过使用一定数量的冷却材料来对液体供给进行冷却,和至少一个制冷元件,该制冷元件被配置用于在液体供给的主制冷器可以操作时,为至少一个冷却和存储单元产生一定数量的冷却材料。
在一些实施方案中,液体供给包括含有水的混合物和含有乙二醇的混合物的至少其中之一。一些实施方案包括至少一个传感器,该传感器被配置用于监测液体供给的参数。在一些实施方案中,至少一个传感器包括至少一个温度传感器,该温度传感器被配置用于监测液体供给的温度。在一个实施方案中,至少一个冷却和存储单元被配置用于当温度高于临界值时,对液体供给进行冷却。在一些实施方案中,临界值为48华氏度。在一些实施方案中,至少一个传感器包括至少一个压力传感器,该压力传感器被配置用于监测液体供给的压力。在一些实施方案中,至少一个冷却和存储单元被配置用于在压力小于临界值时,对液体供给进行冷却。
在一些实施方案中,至少一个冷却和存储单元包括至少一个冷却材料存储箱,其被配置用于存储一定数量的冷却材料。在一些实施方案中,一定数量的冷却材料包括一定数量的冷却材料的第一部分和一定数量的冷却材料的第二部分,第一部分是冷却材料的液体部分,和第二部分是冷却材料的固定部分。在一些实施方案中,第一部分包括水和第二部分包括冰。在一些实施方案中,至少一个冷却材料存储箱包括一定数量的冷却材料存储箱。在一些实施方案中,至少一个冷却材料存储箱中的每一个冷却材料存储箱被配置用于存储一定数量的冷却材料,该冷却材料能够在大约15到大约30分钟的时间内需要大约10千瓦和大约50千瓦的功率来对液体供给进行冷却。
在一些实施方案中,至少一个冷却和存储单元包括至少一个液体输送元件,该液体输送元件被配置用于将至少一部分液体供给引导通过至少一个冷却材料存储箱,以致热传递能在至少一部分液体供给和一定数量的冷却材料之间进行。在一些实施方案中,至少一个液体输送元件包括至少一根铜管。在一些实施方案中,至少一根铜管包括为数众多的热传递散热翅片,这些翅片被配置用于在至少一部分液体供给和一定量的冷却材料之间传递热。在一些实施方案中,至少一个制冷元件包括至少一个热电制冷器。在一些实施方案中,至少一个制冷元件被配置用于产生和维持一定数量的冷却材料,这是通过操作至少一个热电制冷器来对液体供给的一部分进行冷却并通过将液体供给的一部分按照穿过至少一个冷却和存储单元的方向引导到至少一个液体输送元件来完成的。在一些实施方案中,至少一个热电制冷器被配置用于冷却一部分液体供给,以低于保藏在至少一个冷却和存储单元中的水的结冰温度。
在一些实施方案中,至少一个制冷元件被配置用于产生和维持一定数量的冷却材料,以致至少一定数量的冷却材料的预定量是结冰的。在一些实施方案中,至少一个预定量包括预定的比例,例如,大约90%的冷却材料是结冰的。在一些实施方案中,制冷元件包括冷却材料的监测元件,该监测元件被配置用于监测结冰的一定数量的冷却材料的当前量。在一些实施方案中,冷却材料的监测元件包括从上方嵌入到一定数量的冷却材料中并被配置用于将气泡释放到一定数量冷却材料中的通风设备,和其中冷却材料的监测元件被配置用于在将气泡释放到一定数量的冷却材料中的压力的基础上确定当前量。
在一些实施方案中,备用的冷却系统进一步包括被配置用于存储至少一个制冷元件和至少一个冷却和存储单元的标准机架外壳。在一些实施方案中,备用的冷却存储系统进一步包括第一和第二液体连接元件,通过该液体连接元件液体供给被提供到和从备用的冷却存储系统中排出,其中第一和第二液体连接元件是以液体为基础的冷却系统的标准液体连接元件。在一些实施方案中,备用的冷却存储系统被配置用于用其他备用的冷却存储系统来确定冷却数量和冷却时间的至少其中之一的比例。
本发明的一个方面包括一种冷却系统。一些实施方案包括被配置用于冷却液体供给的主制冷单元,和至少一个备用的冷却单元,该备用的冷却单元被配置用于在主制冷单元可以操作时通过液体供给来产生和维持一定数量的冷却材料,和被配置用于在主制冷单元不能操作时使用一定数量的冷却材料来对液体供给进行制冷。
在一些实施方案中,液体供给包括含有水的混合物和含有乙二醇的混合物的至少其中之一。在一些实施方案中,至少一个备用的冷却单元被配置用于当液体供给的温度低于临界值时产生和维持一定数量的冷却材料,和其中至少一个备用的冷却单元被配置用于当液体供给的温度高于临界值时对液体供给进行冷却。在一些实施方案中,至少一个备用的冷却系统包括至少一个存储箱,配置用于存储一定数量的冷却材料。在一些实施方案中,冷却材料的数量包括一定数量的冷却材料的第一部分和一定数量的冷却材料的第二部分,第一部分是冷却材料的液体部分,和第二部分是冷却材料的固体部分。在一些实施方案中,第一部分包括水和第二部分包括冰。
在一些实施方案中,至少一个备用的冷却单元包括至少一个制冷器,该制冷器被配置用于当主制冷元件可以操作时,进一步冷却至少一部分液体供给,以产生和维持冷却材料的数量。在一些实施方案中,至少一个制冷器包括至少一个热电制冷器。在一些实施方案中,至少一个备用的冷却单元包括至少一个液体引导元件,其被配置用于将至少一部分液体供给引导通过至少一个备用的冷却单元,以致热传递可以在至少一部分液体供给和一定数量的冷却材料之间进行。
在一些实施方案中,主制冷元件和备用制冷元件被进一步配置用于向冷却系统提供液体供给。在一些实施方案中,至少一个备用的冷却单元被安装在至少一个标准的机架上。在一些实施方案中,至少一个冷却单元中的每一个备用的冷却单元都被配置用于在制冷阶段产生制冷输出。在一些实施方案中,至少一个备用的冷却单元包括与制冷输出的总需求和制冷周期的总需求相对应的需要数量的冰存储元件。
本发明的一个方面包括提供一种应急冷却的方法。在一些实施方案中,方法包括在主制冷器是可以操作的时候,使用来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储的冷却材料,和当主制冷器是不能操作的时候,使用一定数量的存储的冷却材料来冷却液体供给。
在一些实施方案中,液体供给包括至少含有水的混合物和含有乙二醇的混合物的其中之一。在一些实施方案中,当主制冷器是可以操作的时候,使用来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储的冷却材料包括冰冻至少一定数量的冷却材料的第一部分,和接着冷却一定数量的冷却材料,以致第一部分保持在冰冻的状态。在一些实施方案中,冰冻的第一部分包括冰和没有冰冻的一定数量的冷却材料的第二部分包括水。在一些实施方案中,在主制冷器是可以操作的时候,通过使用来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储的冷却材料包括将一定数量的冷却材料维持在位于标准机架上的冷却材料的存储装置中。
在一些实施方案中,在主制冷器是可以操作的时候,通过使用来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储的冷却材料包括监测一定数量的存储的冷却材料的至少一个参数。在一些实施方案中,监测一定数量的存储的冷却材料的至少一个参数包括监测用于释放至少一个气泡到一定数量的存储的冷却材料所需要的压力。在一些实施方案中,在主制冷器是可以操作的时候,通过使用来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储的冷却材料包括对一部分液体供给进行制冷和将一部分液体供给引导通过冷却材料存储单元,以致热量可以在一定数量的冷却材料和液体供给之间进行传递。在一些实施方案中,在主制冷器是可以操作的时候,通过使用来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储的冷却材料包括对一部分液体供给进行热电制冷。
在一些实施方案中,在主制冷器是不可以操作的时候,通过使用一定数量的存储的冷却材料来对液体供给进行制冷包括将一部分液体供给引导通过冷却材料存储单元,以致热量可以在一定数量的冷却材料和液体供给之间进行传递。一些实施方案包括监测液体供给以确定主制冷器是否是可以操作的。在一些实施方案中,监测液体供给以确定主制冷器是否是可以操作的包括监测至少液体供给的温度和液体供给的压力的其中之一。一些实施方案进一步包括向至少一件制冷设备提供液体供给。
附图说明
对应的附图没有刻意按比例绘制。在附图中,各个附图中用于举例说明的每一个相同或几乎相同的部分都用同一数字表示。出于清楚描述的目的,并不是每一部件都显示在每一张附图中。
在附图中:
附图1是本发明的实施方案的冷却单元的透视图;
附图2是根据本发明的实施方案的冷却系统的一部分的示意图;
附图3是本发明的实施方案中使用的冰监测器的示意图;
附图4是根据本发明的实施方案的备用的冷却存储系统的视图;
附图5A和5B是根据本发明的实施方案的两个可以替换的冷却系统的视图;
附图6是根据本发明的实施方案,可以被备用的冷却存储系统执行的处理过程的流程图;
附图7是根据本发明的实施方案,在冰冻结模式下液体流经备用的冷却存储系统的示意图;
附图8是根据本发明的实施方案,在监测模式下液体流经备用的冷却存储系统的示意图;
附图9是根据本发明的实施方案,在应急模式下液体流经备用的冷却存储系统的示意图。
具体实施方式
本发明并不将其应用限制在下文中的描述或附图的举例说明中的部件的排列和结构方式的细节上。本发明可以具有其他的实施方案和可以通过各种不同的方式来操作和执行。同样地,本文中使用的措辞和术语是出于描述的目的而不应被认为是一种限制。本文中使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”和这些术语的结合的含义是指包括其后所列的项目和及其等同物以及其他的项目。
根据本发明的一个方面,公认的是传统的以液体为基础的冷却系统在主液体制冷器失效时不具有足够的应急保护。正如上文中的描述,在一个传统的以液体为基础的冷却系统中,免受由于主液体制冷器的失效的保护包括在给主液体制冷器供电的主供电失效时,使用一个备用的发电机。
由于与这样的备用发电机的关联的后滞,因此不能防止在现代热量密集的数据中心中产生的热量所导致失效或损害。例如,在这样的数据中心中,热失效可能会在主液体制冷器失效之后的大约两分钟之后发生。然而,在主供电失效之后恢复主液体制冷器的操作之前,备用发电机需要大约5到7分钟的时间来启动。而且,主液体制冷器的失效可能是由多种原因(例如,机械故障)导致的,而不仅仅是电源故障,和/或需要维修或维护,都需要主液体制冷器停止工作。在后面的几种情况下,备用的发电机不能提供应急保护。
一般来说,本发明的至少一个实施方案针对的是为以液体为基础冷却系统提供一种应急的备用制冷。尤其是,本发明的至少一个实施方案针对的是配置用于在以液体为基础的冷却系统的主液体制冷器是可以操作的时候,通过被冷却的液体的流动产生和维持一定数量的冰块的备用的冷却存储系统,和被配置用于在主液体制冷器是不能操作的时候,冷却液体流和将液体流提供给冷却单元(例如,CRAC单元)。
尽管本发明是根据以液体为基础的冷却系统进行描述的,其中的液体流通过管道提供给冷却单元(例如,CRAC单元),人们将会理解,本发明可以包括任何一种需要应急备用冷却的冷却系统。特别的是,本发明的各个实施方案可以包括任何一种以液体为基础的冷却系统,包括的液体为基础的冷却系统提供含有水的混合物,和/或含有乙二醇的混合物。而且,本发明的各个实施方案可以包括这样的冷却系统,其中液体通过任何方式(包括管道,或者任何其他的液体输送设备)提供给冷却单元。同样地,人们也将会理解,本发明的实施方案并不限于用于冷却电子设备或安装有电子设备的机架冷却系统,而是可以用于冷却任何一种物体和/或空间。
附图1举例说明的是一种冷却单元100,该单元可以在以液体为基础的冷却系统中使用。冷却单元100可以通过输入/输出连接接口从冷却系统中吸入大量的被冷却的液体。冷却单元100可以将被冷却的液体输送到一个或更多的热交换器中,热交换器可以使用被冷却的液体来冷却空气和/或其他流体,和排出被加热的液体。空气和/或其他的流体的冷却流可以提供给一个或更多的电子设备机架,以冷却安装在一个或更多的电子设备机架上的电子设备。然后,冷却单元100将被加热的液体从冷却单元100输送到液体输入/输出接口,以返回到冷却系统中。具有根据本发明的实施方案的冷却系统的实施例在2006年1月19日提交的,发明名称为“COOLING SYSTEM AND METHOD”的第11/335,874号美国专利申请,在2006年8月15日提交的,发明名称为“METHOD AND APPARATUS FOR COOLING”的第11/504,382号美国专利申请以及在2006年8月15日提交的,发明名称为“METHOD AND APPARATUS FOR COOLING”的第11/504,370号美国专利申请中有更为详细的描述。
在本发明的各种实施方式中,冷却单元可以包括一种或更多的由West Kingston,RI的APC公司生产的InRow RP冷却水系统,West Kingston,RI的APC公司生产的Network AIR IR 20KW冷却水系统,West Kingston,RI的APC公司生产的FM CRAC系列系统,和/或任何其他精密的冷却设备。
在发明的至少一个实施方案中,冷却系统可以配置用于冷却安装在一个或更多的数据中心室中的为数众多的电子设备机架。冷却系统可以包括安装在数据中心室中的一定数量的输入/输出连接接口,在此冷却单元可以被连接以致液体供给可以直接输送到冷却单元,以及用于冷却安装在电子设备机架上的电子设备。
附图2举例说明的是根据本发明的至少一个实施方案的冷却系统200的一部分的示意图。正如上文中的描述,冷却系统200可以包括至少一个主液体制冷器201,该主液体制冷器201被配置用于冷却提供给一个或更多的冷却单元203的液体供给。主液体制冷器201可以吸入被冷却单元203排出的暖的液体,冷却暖的液体,和将新的被冷却的液体再次提供到冷却单元203中。主液体制冷器201可以被配置用于以足以维持安装在冷却单元203中的电子设备所需要的温度的一定温度和体积,向冷却单元203提液体供给体。在一个实施方案中,主液体制冷器201可以以大约45华氏度的温度提液体供给体。在一个实施方案中,主液体制冷器201可以提供的被冷却液体的体积至少与被冷却的冷却单元203和备用的冷却存储系统所吸入的液体的总和体积一样大。
主液体制冷器201可以通过一个或更多的主液体制冷器的供电电源提供电能(没有显示)。一个或更多的主液体制冷器的供电可以包括主液体制冷器安装在其中的建筑物的动力电源,不间断供电,和/或任何其他形式的供电。
本发明的至少一个实施方案,冷却系统200可以包括一个或更多的管道207,208。管道207,208可以被配置用于与冷却系统200的部件相连接,以致液体可以在部件之间/之中进行流动。在一个实施方案中,管道207,208可以被配置用于将冷却的液体从主液体制冷器201输送到通过冷却系统200进行冷却的冷却单元203中。管道207,208也可以被配置用于将变暖的液体从冷却单元203输送到主液体制冷器201中。特别是,正如附图所示,一个管道207可以被配置用于将被冷却的液体从主液体制冷器201输送到冷却单元203,和其他管道208可以被配置用于将变暖的液体从冷却单元输送到主液体制冷器201。
在本发明的至少一个实施方案中,冷却系统200可以包括至少一个备用的冷却存储系统205。备用的冷却存储系统205可以通过附图2中所示的一个或更多的管道207,208连接到冷却系统200上。管道207,208和备用的冷却存储系统205可以通过一个或更多的输入/输出连接接口209进行相互的流体连接,以致液体可以在备用的冷却存储系统205,以液体为基础的冷却系统200的其他部分和冷却单元203之间流动。在一个实施方案中,输入/输出连接接口209可以是标准的连接接口(例如,工业标准的连接类型,比如将CRAC单元连接到液体供给上的连接接口)。在这样的实施方案中,备用冷却存储系统可以通过安装在数据中心室中的连接接口209连接到管道207,208上,正如上文中的描述。
备用的冷却存储系统系统205可以包括一个或更多的传感器211。传感器211可以被配置用于监测被提供到和/或来自备用的冷却存储系统205(例如,到/来自主液体制冷器201和到/来自冷却单元203)的液体供给的参数。传感器211可以包括温度和/或压力传感器。备用的冷却存储系统205可以被配置,以致当传感器211监测到表明主液体制冷器201失效的失效情况发生时,备用的冷却存储系统205开始对液体进行冷却和将液体提供给冷却单元203,正如下文中更为详细的描述。失效的情况可以包括液体的高温和/或液体的低压。在一个实施方案中,失效情况可以包括由主液体制冷器201输出的液体的温度高于48华氏度。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以被配置用于制冷和提液体供给体,直到接收到外部信号(例如,将在下文中讨论的来自远程的制冷监控器的信号,来自主液体制冷器,来自冷却控制系统等的信号)。依靠外部信号来识别当主液体制冷器201已经恢复到可以操作的状态时的实施方案可以向冷却单元203提供当主液体制冷器201是可以操作的时候,在正常操作范围之内经历的液体的压力和液体的温度。
在其他的实施方案中,与主液体制冷器201的正常操作期间的液体温度和/或压力相比,备用的冷却存储系统205可以提供更低的液体温度和/或压力。在所述的实施方案中,为了指示主液体制冷器201处于可以操作的状态的操作情况,传感器211可以继续监测液体。当传感器211测量到操作条件(例如,指示主液体制冷器201的正常运转的液体的温度和/或压力),备用的冷却存储系统205可以被配置用于停止液体和维持和/或产生冰,正如下文中更为详细的描述。
为了促进冰的形成和维持,备用的冷却存储系统205可以包括至少一个液体冷却器(例如,213)。在一个实施方案中,液体冷却器(例如,213)可以是一个或更多的冷却存储箱215的一部分,正如下文中的描述。在所述的执行方案中,液体冷却器(例如,213)可以被配置用于直接冷却冰和/或存储在冷却存储箱215中的水。
在又一个实施方案中,正如附图2中所举例说明的那样,液体冷却器(例如,213)可以被配置用于冷却来自主液体制冷器201中的液体,和为了产生和维持冰块,被配置用于向制冷存储箱215提供经过制冷的液体。在一个实施方案中,液体冷却器(例如,213)可以包括热电制冷器213,其可以包括配置用于冷却液体的冷边231和配置用于加热液体的热边233(例如,使用来自冷边的能量传递和来自消耗的电子能量的热)。热电制冷器213可以被配置用于将液体的温度降低到足以冰冻存储在冷却存储箱215中的水的水平。在这样的实施方案中,正如附图2中所举例说明的那样,提供给备用的冷却存储系统205的液体供给的第一部分可以沿着热电制冷器213的热边233传递,以便被热电制冷器213加热和被备用的冷却存储系统205排回到主液体制冷器201中。在一个执行方案中,排出到主液体制冷器201中的液体的温度可以是大约48华氏度。液体的第二部分可以沿着热电制冷器213的冷边231传递,以便被热电制冷器冷却到足以冰冻冷却存储箱215中的水的温度,然后,液体的第二部分可以被输送到冷却存储箱215中以产生和/或维持存储在冷却存储215中的冰。在一些执行方案中,液体的第二部分可以被排回到主液体制冷器201中。在其他的执行方案中,液体可以被引导回到热电制冷器213的冷边231中,以用于产生和维持更多的冰块。在一个执行方案中,提供给冷却存储箱215的液体可以是大约27华氏度。在一个执行方案中,热电制冷器213可以包括直流式热电制冷器,例如,Bean等人提交的发明名称为“DIRECTTHERMOELECTRIC CHILLER ASSEMBLY”的美国专利申请以及临时申请中所揭露的制冷器。
正如上文中的讨论,备用的冷却存储系统205的实施方案可以包括一个或更多的冷却存储箱,每一个都用215表示。所述的冷却存储箱215可以被配置用于存储一定数量的冰块,冰块被用于对提供给冷却单元203的液体和/或一定数量的水进行制冷,水可以被冰冻以产生一定数量的冰和被用于监测冰的数量。在一些执行方案中,冰和水的数量可以包括冰和/或水所需要体积,和/或冰和/或水所需要重量。冰的数量可以是足以提供需要的冷却输出的总和。一定数量的冰的总冷却输出可以对应于需要用于融化一定数量的冰(例如,152千焦/磅冰)热量的总和。水的数量可以足够大到可以包括冰的数量,和允许至少冰监测器217的一部分被安装在一定数量的水中,正如下文中详细描述的那样。在一个执行方案中,备用的冷却存储系统205可以包括三个冷却存储箱215。在一个执行方案中,每一个冷却存储箱215可以足够大,以用于存储大约28加仑的水。在一个执行方案中,每一个冷却存储箱215的尺寸是接近34英寸×20英寸×19英寸。
人们能够理解尽管用于举例说明的实施方案包括用于存储一定数量的冰和/水的冷却存储箱215,本发明的实施方案并不限于所述的冷却存储箱。而是,本发明的实施方案可以包括配置用于存储任何混合物,包括,液体、气体,和/或固体的存储箱。而且,当本发明的用于举例说明的实施方案利用了从固体向液体的状态转换以存储热量,本发明的其他的实施方案可以利用从固体向气体转换和/或从液体向气体的转换,或者根本没有状态的转换来存储热量。
为了促进存储在制冷存储箱215中的一定数量的冰和/或水(或者任何其他的物质)和液体供给之间的热转换,液体供给被提供到冷却存储箱215中是为了当主液体制冷器201是可以操作的时候用于维持和产生冰,和/或当主液体制冷器201是不能操作的时候,在液体被提供到冷却单元203之前进行冷却,热传递管219可以引导液体通过冷却存储箱215。在一个实施方案中,热传递管219可以被设计为使一定数量的冰和水和液体之间的热量传递的最大化。在最后一个执行方案中,热传递管219可以包括铜管和/或由任何一种热传导材料制成的管。在一个执行方案中,热传递管219可以包括一个或更多的风扇,或者其他的凸起,该凸起是配置用于增加热传递管219的表面积,从而增加由热传递管219所输送的液体和存储在冷却存储箱215中的一定数量的冰和水之间的热传递。在一个执行方案中,正如附图2所举例说明的,热传递管219可以被布置为在一个间接地路径中将液体引导通过冷却存储箱215,以增加热量可以在一定数量的冰和水和液体之间的热进行传递所需的时间。
尽管,冷却存储箱215的实施方案已经得到描述,其中的热传递管219被设计为将液体和一定数量的冰和水之间的热传递最大化,其他的实施方案可以限制热传递,通过使用非导热性的材料,限制管道的表面积,和/或将冷却存储箱215中的路径最小化来实现。可以为热传递管219选择的一组特征,这些特征产生需要的热量转换比例,以致冷却输出(例如,被冷却的液体的数量)和冷却时间(例如,维持冷却输出的时间总量)可能是由冷却存储箱215产生的。增加热交换比例可以增加冷却输出,减少冷却时间。类似的,减少热量交换比例可能增加冷却时间,减低冷却输出。在一些执行方案中,热传递管219和每一个冷却存储箱215可以被配置,以致在大约15和大约30分钟的冷却时间之内,每一个冷却存储箱215可能产生大约10千瓦和大约50千瓦之间的冷却输出。在一个执行方案在中,热传递管219和每一个冷却存储箱215可以被配置,以致在大约17分钟的冷却时间之内,每一个冷却存储箱215可以产生大约25千瓦的冷却输出。
在发明的一个实施方案中,冷却存储箱215可以包括冰监测器217。在一个实施方案中,冰监测器217可以被配置用于监测一定数量的冰和现存储在冷却存储箱215中的一定数量的水之间的比例。根据本发明的冰监测器217的一个实施方案在附图3中的得到举例说明。在一个实施方案中,冰监测器217可以包括通风设备221,例如,玻璃、橡胶、金属,和/或塑料空气管。在一个执行方案中,冰监测器217可以包括空气泵224。通风设备221的输出口可以从上方埋入到一定数量水中,正如附图2所举例说明的那样,以致来自空气泵224的空气通过通风设备221后在从通风设备221排出和在一定数量的水中产生气泡之前,进入到水中。正如线301所示,当一定数量的冰块完全融化时,通风设备221的输出口可以埋入大约3/4英寸到一定数量的水中。由于一定数量的水的一部分被冰冻以形成一定数量的冰,在冷却存储箱215中的水的水平线可以提高,由于冰的体积大于水的体积。水平线的提高可能会导致同分设备221的输出口被埋入距离增加。在一个执行方案中,当一定数量的水完全冰冻之后,正如线303所示,通风设备221的输出口可以埋入大约1.75英寸到一定数量的水中。在一些执行方案中,一定数量的水可以得到维持,以致一定数量的水不是完全结冰,和以致水的水平线低于线301和线303,当最大量的冰(例如,在备用的冰存储系统205停止产生冰时,冰的总量)被存储在冰存储箱215中。
在一个实施方案中,通风设备221可以安装在通风通道305中。通风通道305可以防止通风设备221的周围出现局部冰冻。局部冰冻可能会干扰通风设备221,例如,通过冰阻断通风设备221。
在一个实施方案中,冰监测器217可以包括压力传感器223。压力传感器223可以被配置用于监测空气泵224所施加的通风设备221的输出口的输出气体到一定数量的水中需要的压力。由于冰的形成和水的水平线高于通风设备221的输出口的增加,需要更多的压力来将气体排压到一定数量的水中。在一个执行方案中,冰监测器217可以被配置用于在排压气体所需要的压力的基础上,确定一定数量的冰和一定数量的水之间的比例。在一个或更多的存储值的基础上,例如,方程式、映射值的表格(其反映出需要排压气体的压力与一定数量的冰和一定水量的水之间的比例)等等,冰监测器217可以确定比例。在一个执行方案中,冰监测器可以被配置用于将压力的表达式输出到一个或更多的控制器237上,控制器可以类似确定一定数量的冰和一定数量的水之间的比例。在其他的执行方案中,冰监测器可以包括任何其他的配置用于监测冰和/或水的数量的设备。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括一个或更多内部管道225。内部管道225可以被配置用于将液体输送到输入/输出连接接口209和备用的冷却存储系统205的部件(例如,冷却存储箱215和液体冷却器213)之间/之中。备用的冷却存储系统205可以包括一个或更多的阀门,每一个阀门都用227表示,连接到管道225上。阀门227可以被配置用于控制液体通过备用的冷却存储系统205的流动,正如下文中的描述。在一些执行方案中,阀门227可以通过一个或更多的控制器237进行控制,正如下文中的描述。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括至少一个液压泵229,其被配置用于将液体泵送通过备用的冷却存储系统205。当主液体制冷器201不能操作时,泵229可以被配置用于将液体泵送通过管道225。泵229可以被配置为将液体泵送通过闭合回路,例如,在冰冻模式下,冷却存储箱中用于产生冰的回路,正如下文中的描述。在一些执行方案中,泵229可以是双向泵。泵229可以通过一个或更多的控制器237进行控制,正如下文中所要描述的那样。
在本发明的一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括和/或可以连接到至少一个电源上(没有显示)。在一个执行方案中,电源可以给备用的冷却存储系统205的部件提供电源。电源可以包括实用动力源、不间断电源,和/或任何其他形式的电源。在一个执行方案中,电源可以包括主电源和备用电源。在一个执行方案中,备用的冷却存储系统205的主电源可以与用于给主液体制冷器201供电的电源是同一电源。在这样的执行方案中,如果主电源和主液体制冷器201失效,备用的冷却存储系统205的备用电源可以给备用的冷却存储系统205供电。由于热能以冰的形式存储在备用的冷却存储系统205中,而不是在主液体制冷器201的操作过程中产生,备用的冷却存储系统205需要的电能可以实质上小于主液体制冷器201所使用的电能。由于备用的冷却存储系统205需要较少的电能用量,其他的备用电源的电池提供足够的电能对于向主液体制冷器201的备用电能是不够的。用于向备用的冷却存储系统205提供电能的备用电源可以提供电能而不会有滞后时间,或者具有比给主液体制冷器201提供电源的备用电源短的时间延迟,原因在于备用的冷却存储系统205需要较少数量的电能。
在本发明的一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括至少一个壳体235。壳体可以被配置用于存储备用的冷却存储系统205的部件。在一个实施方案中,壳体235实质上可以具有与计算机室中的电子设备机架一样的外形和尺寸,例如,标准的19英寸的机架。附图4举例说明的是具有包括标准的19英寸的机架的壳体235的备用冷却存储系统205的透视图。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括与管道225连接的过滤器239。过滤器可以包括标准的Y型过滤器,配置用于从通过管道225的液体中滤掉任何固体污染物。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205包括填充/排出阀门241。在备用的冷却存储系统205的安装之前,填充/排出阀门可以被用于向管道225中填充液体。填充/排出阀门也可以用于排空管道中的液体,以致备用的冷却存储系统205能够移开或维持。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括自动放气装置243。自动放气装置243可以被配置用于移开通过管道225的空气和/或任何气体。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括膨胀箱245。膨胀箱可以用作管道225中多余液体的存储箱。例如,当管道225中的液体的温度发生变化时,管道中的液体会膨胀(例如,当液体被加热时),和/或收缩(例如,当液体变冷时)。当管道225中的液体发生膨胀时,膨胀箱245可以接受来自管道225的多余的液体,和/或当管道225中的液体收缩时,可以将存储的液体输送到管道225中。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以包括流动监测器247。流动监测器247可以被配置用于监测来自冷却存储箱215中的液体的流动。在一些实施方案中,流动监测器247可以与控制器237交换关于液体的流动的信息。信息可以包括液体流的压力和/或温度。在一些实施方案中,所述信息可以用于监测备用的冷却存储系统(例如,是否存在压力?液体的冷却是否足够?)的性能。在一些执行方案中,信息可以用于确定冷却输出的数量和/或冷却存储箱中的剩余冷却时间。例如,信息可以用于在通过液体监测器的液体体积的基础上,确定来自冷却存储箱的冷却输出(例如,能量传递)和流经冷却存储箱215的液体的温度变化。冷却输出可以被监控和与原来存储在冷却箱中的冷却材料的总冷却输出进行比较,以确定冷却输出的数量和/或剩余的制冷时间。
在一个实施方案中,备用的冷却存储系统205可以是模块化的。在这样的实施方案中,备用的冷却存储系统可以包括标准壳体,正如上文中所描述的。在这样的实施方案中,输入/输出连接借口209可以被配置用于与数据中心室中的以液体为基础的冷却系统200的标准输入/输出接口进行连接,正如上文中的讨论。在这样的实施方案中,连接到以液体为基础的冷却系统200的第一备用冷却存储系统可以用被第二备用冷却存储系统所替换,这是通过将第二备用冷却存储系统连接到以液体为基础的冷却系统200的输入/输出连接接口上,和将第一冷却系统从以液体为基础的冷却系统的输入/输出连接接口上拆卸来实现。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以通过其他的备用冷却存储系统进行扩展。在这样的实施方案中,多个备用的冷却存储系统(例如,205)可以被连接到以液体为基础的冷却系统200上,以提供额外的应急备用制冷的需要的数量。在一些实施方案中,与单一的备用冷却存储系统205相比,额外的应急备用制冷可以提供较大的制冷输出(例如,当备用的冷却存储系统被用于同时冷却液体时)和/或较多的冷却时间(例如,当备用的冷却存储系统被随后用于冷却液体时)。仍旧是在一些实施方案中,额外的应急备用制冷可以提供额外的冷却输出和额外的冷却时间的结合。在一个执行方案中,管理人员可以通过控制面板或其他的控制工具来控制多个备用的冷却存储系统,以在额外的冷却输出和额外的冷却时间之间分配额外的应急备用制冷。在各种不同的实施方案中,备用的冷却存储系统可以扩展为在任何数量的冷却时间之内,产生任何数量的冷却输出。在一些实施方案中,备用的冷却存储系统可以扩展为低于大约10千瓦的制冷输出和高于大约10百万瓦的制冷输出之间。
在一些实施方案中,备用的冷却存储系统205可以被配置用于通过至少一个连通网络与大量的其他备用的冷却存储系统或其他的设备进行连通。连通网络可以包括无线和/或有线部分。在一个实施方案中,当主液体制冷器不工作时,在为数众多的备用的冷却存储系统之间/之中的连通可以被用于组织应急备用制冷。例如,在一个执行方案中,为数众多的备用的冷却存储系统中的第一备用的冷却存储系统可以被配置用于在主液体制冷器201失效后提供应急的冷却。当第一备用冷却存储系统用完其存储的一定数量的冰之后,第一冷却存储系统将向为数众多的备用冷却存储系统的第二备用冷却存储系统发出信号,以开始提供应急的备用制冷。这一过程可以继续用于任何数量的备用冷却存储系统,以致为数众多的备用存储系统中的任何一个系统都可在任何时间内提供应急的备用制冷。在其他的执行方案中,为数众多的冷却存储系统可以被配置,以致在任何时间内,备用的冷却存储系统的任何需要的数量可以提供应急备用制冷。
在一个实施方案中,众多的备用冷却存储系统中的第一备用冷却存储系统可以被配置用于为备用冷却存储系统的停止而使用的一个主控制器。在这样的实施方案中的执行方案,第一备用冷却存储系统可以接收来自每一个备用的冷却存储系统中的其他的备用冷却存储系统的识别存储的热量(例如,剩余的一定数量的冰,用于冷却液体的剩余冰块的时间,可以用于冷却液体的能量的数量)的通信。每一个备用的冷却存储系统中的在需要的冷却输出和冷却时间和剩余存储的热量的基础上,第一备用冷却存储系统可以为每一个备用冷却存储系统产生控制信号。
在其他的执行方案中,主冷却系统控制器可以控制为数众多的冷却存储系统,而不是第一备用冷却存储系统。在一个执行方案中,主冷却系统可以包括从West Kingston,RI.的PAC公司购买的InfaStruXure管理器(Manager)。在一个执行方案中,为数众多的备用冷却存储系统可以根据冷却方案进行控制,冷却方案表明一定数量的备用冷却存储系统在某一时间内被使用,以便对提供在冷却单元中的液体供给进行冷却。在一个执行方案中,在某一时间内被使用的备用冷却存储系统的数量可以是在需要的冷却时间内提供足够的制冷给液体以防止热量对电子设备的损害所需要的数量。在一个实施方案中,为数众多的备用冷却系统可以通过外部的通信网络进行连通,正如下文中需要讨论的,例如,通过数据中心的冷却系统。
为了促进备用的冷却液存储系统205的部件的控制,备用的冷却存储系统205可以包括至少一个控制器237。控制器237可以接受来自至少传感器211,冰监测器217,其他的备用冷却存储系统,主液体制冷器201,冷却单元203,用户界面,主冷却系统控制器,和/或任何其他的需要的来源的其中之一的输入。控制器237可以产生和传递控制信号,在至少部分输入的基础上控制备用的冷却存储系统205的各种不同的操作和元件。控制器237可以通过相互的通信网络和外部的通信网络的输入的任何外部来源连接到备用的冷却存储系统205的各种不同的部件上。内部的和/或外部的通信网络可以包括有线的和/或无线的部分。
在一个实施方案中,备用的冷却存储系统205可以与外部通信网络相互通信。外部通信网络中的通信可以包括控制信号,监控到的情况的表达式,警报,和需要用于促进应急备用制冷的任何其他信息。外部通信网络可以将备用的冷却存储系统205连接到任何其他的设备上,包括其他的备用冷却存储系统,主液体制冷器201,冷却单元203,远程监视器(将在下文中描述),用户界面,主冷却控制系统,计算机,和/或大面积的网络连接,例如,因特网。在一个执行方案中,主冷却控制系统可以通过外部的通信网络将控制信号传递到备用的冷却存储系统205,以用于操作(例如,提供应急的备用制冷)和/或配置(例如,设定温度和/或压力的临界值,设定警报条件)备用的冷却存储系统。
在一个实施方案中,备用的冷却存储系统205可以被配置用于当至少一个监控的事件发生时,激发警报。在一个执行的方案中,事件可以包括当存储箱215所存储的一定数量的冰用完时。在一个执行的实施方案中,事件包括主液体制冷器201失效。在一些实施方案中,管理人员可以基于任何备用的冷却存储系统205所需要的条件对警报进行编程。在一些执行的方案中,警报可以包括发给管理人员或主冷却控制系统,例如SNMP捕捉器和/或电子邮件的信息。
在一个执行的方案中,主液体制冷器201可以被配置用于通过外部通信系统来传递表明其操作状态或操作状态发生变化的信号。信号可以包括周期性地从主液体制冷器201发出的表明其是可以操作的“心跳”信号。在一个执行的方案中,控制信号或命令可以包括表明主液体制冷器201进入到非功能状态,例如,处于维护期间的操作状态升级信号。
附图5A和5B举例说明的是,根据本发明的以液体为基础的冷却系统501,503的其他两个实施方案。冷却系统501和503都包括远程制冷器的监测器505。远程制冷器的监测器505可以被配置用于基于备用的冷却存储系统205的外部的液体来监测主液体制冷器201的操作状态。正如举例说明的那样,与备用的冷却存储系统205和主液体制冷器201所提供的冷却单元203相比,远程制冷器的监测器505可以较为靠近主液体制冷器201布置。远程制冷器的监测器505可以被配置用于通过上文中描述的通信网络与备用的冷却存储系统205(例如,与备用的冷却存储系统205的控制器237进行通信)进行通信。这样的通信可以用于指示操作状态,对于附图2中的传感器211的一个替换的或额外的备用的冷却存储系统。
正如附图5A所举例说明的,以液体为基础的冷却系统501可以包括将液体供给管道509连接到返回管道511上的三通阀507。当主液体控制器201是可以操作的时候,三通阀507可以被配置用于允许被冷却的液体从主液体制冷器201中通过液体供给管道509提供到冷却单元203,备用的冷却存储系统205,和任何连接到以液体为基础的冷却系统501的其他的设备中。当主液体制冷器201停止操作时,三通阀507可以被配置用于将主液体制冷器201与以液体为基础的冷却系统501的其他部分绝缘开。然后,备用的冷却存储系统205可以对提供到冷却单元203中的液体进行冷却,无需制冷液体也被提供到非功能性的主液体制冷器中。远程制冷器的监测器505可以被布置在绝缘的液体回路中,以监测主液体制冷器201的状态,以致当主液体制冷器201可以再次操作时,三通阀507可以再次打开。三通阀507可以连接到上文中所描述的通信网络中和通过接受自通信网络(例如,来自远程的监测器505,主冷却系统控制器(没有显示)或者控制器237)的控制信号进行控制。
正如附图5B所举例说明的,以液体为基础的冷却系统503可以包括旁路阀517和两个检测阀513,515。第一检测阀513可以布置在液体冷却系统503的液体供给管道509中,比冷却单元203和备用的冷却存储系统205更靠近主液体制冷器。第二检测阀515可以布置在液体冷却系统503的返回管道511中,比冷却单元203和备用的冷却存储系统205更靠近主液体制冷器201。与连接到液体供给管道509和返回管道511上的第一和第二检测阀相比,旁路阀517更靠近制冷器布置。当主液体制冷器201是可以操作的时候,旁路阀517可以关闭,以及检测阀513,515可以被排列用于允许液体流到和从主液体制冷器201中流出。当主液体制冷器201不能操作时,检测阀513,515被关闭以与主液体制冷器201分离开,以及旁路阀517可以被打开以形成独立的闭环。远程制冷器的监测器505可以监测闭环中的液体,以确定主液体制冷器201的状态,以致旁路阀517和检测阀513,515可以调节用于再次向冷却单元203提液体供给体给。旁路阀517和检测阀513,515可以通过来自通信网络的控制信号进行控制,类似于上文中描述的三通阀。
在操作过程中,本发明的部分实施方案可以执行过程600,正如附图6中描述的流程图。过程600可以开始于方框601。方框603所表示的,备用的冷却存储系统可以产生和维持备用的冷却存储系统205中的冷却存储箱215中的一定数量的冰,正如附图2所示。
当初始安装和使用完存储的一定数量的冰以提供应急备用制冷之后,冷却存储箱215可以仅仅充满水。备用的冷却存储系统205可以进入到冰冻模式,其中备用的冷却存储系统205冰冻水,以产生一定数量的冰。通过附图2中的存储系统205的液体流在附图7中用箭头A1和A2表示。在这一模式下,附图7中的阀门701,707,709可以被排列用于提供到备用的冷却存储系统205的液体冷却器213中的液体。特别是,阀门701可以被排列为允许液体流入到热电制冷器213的热边233,从第一输入/输出连接接口703和从第二输入/输出连接接口705流出,正如箭头A1所示。阀门707可以被安排用于初始向制冷器的冷边231液体供给,从第一输入/输出连接接口703。阀门709可以被排列用于接收由制冷器进行冷却的液体并将其引导到冷却存储箱中。当提供给冷却存储箱的液体供给达到阀门707时,阀门707可以将其返回到制冷器的冷边和阻止来自第一输入/输出连接接口703的液体。泵229可以操作用于产生通过位于冷却存储箱215和热电制冷器213的冷边231之间的即时闭环的液体流动,正如箭头A2所示。在一个执行方案中,在产生冰的模式下,泵229每分钟可以泵送大约3到大约4加仑的液体。在一个执行方案中,阀门709和707可以被排列用于一并操作和阻止从第一连接接口到冷却存储箱的液体,在进入冰发生模式之前。在这样的执行方案中,闭环可以被在三个操作模式下的任何一个中的液体充满,因此,没有延迟来填充被需要的闭环。在一个执行方案中,尽管向存储箱提供的液体供给的温度可以在开始时是大约45华氏度(例如,主制冷器提供的温度),温度可以低于稳定状态下的大约31华氏度,和提供到冷却存储箱215的液体的温度可以是大约27华氏度。
冰监测器217可以监测在冰制冷模式下的冷却存储箱215中形成的冰的数量,正如上文中的描述。当一定数量的冰产生,冰与水的比例达到需要的水平时,备用的冷却存储系统205可以停止制冰,并进入到监测模式。
在监测模式下,出于监测的目的,附图8中所示的备用的冷却存储系统205的阀门701,707,709可以被排列以允许相对少量的液体通过备用的冷却存储系统205,和停止向热电制冷器213供电。附图2中在冰存储模式下的通过备用的冷却存储系统205的液体用箭头B表示在附图8中。正如举例说明的那样,阀门701可以排列用于阻止液体从第一输入/输出连接接口703流动到热电制冷器213的热边233。阀门707可以排列用于允许液体从第一输入/输出连接接口703流动到热电制冷器213的冷边231。阀门709可以被排列用于将液体从热电制冷器213的冷边213引导到第二输入/输出连接接口705。在一个实施方案中,阀门701,707,709和泵229可以被排列用于允许液体处于冰冷却模式下的闭环中,以从闭环中退出,例如,通过引导来自泵229和存储箱215的液体通过阀门707到热电制冷器213的冷边231。在另外一个实施方案中,闭环中的液体可以被维持,以致当可以操作的模式发生变化时,闭环中可以充满液体。在这样的实施方案中,在改变阀门的状态之前,不需要用延迟以填满被液体充满的闭环,正如上文中的描述。在冰监测模式下,备用的冷却存储系统205可以继续通过冰监测器217对冰进行监测。如果处于监测模式,冰与水的比例减低到需要的比例,备用的冷却存储系统205会再次返回到冰制冷模式,和开始冰冻水以维持所需要的冰的数量。
当备用的冷却存储系统205处于监测模式和冰制冷模式时,备用的冷却存储系统205可以使用液体流来监测主冰制冷器201的操作状态,正如在方框605中所表示的那样。在另外一个执行方案中,来自主液体制冷器201,主冷却系统控制器、通信网络,远程制冷器监测器505,和/或管理员的控制信号或命令可以表明主液体制冷器201的操作状态。
当主液体制冷器201是可以操作的,备用的冷却存储系统205可以继续用于维持和/或产生一定数量的冰。然而,当备用的冷却存储系统205在冰制冷模式下或在监测模式下操作时,如果主液体制冷器201停止操作,备用的冷却存储系统205可以开始操作进入应急模式。在应急模式下,正如方框607所示,备用的冷却存储系统205可以配置用于通过使用任何数量的冰对液体进行冷却,然后存储在冷却存储箱215中。为促进液体的冷却,备用的冷却存储系统205的阀门701,707,709可以排列用于接收来自冷却单元203的液体流和将液体流引导通过冷却存储箱215,以致被存储在冷却存储箱215中的一定数量的冰进行冷却。
附图2中,通过备用的冷却存储系统的液体流用箭头C表示在附图9中。在应急模式下,阀门709可以排列用于将来自第二输入/输出连接接口705连接到冷却存储箱215。阀门707可以被排列用于将来自冷却存储箱215中的液体引导到第一输入/输出连接接口703中。阀门701可以被排列用于阻止液体回流到热电制冷器213的热边233。泵229可以操作产生从第二输入/输出连接接口705通过冷却存储箱215,流经备用的冷却存储系统205和从第一输入/输出连接接口703流出,以提供给冷却单元203的液体流。在一个执行的方案中,在应急状态下,泵229每分钟可以泵送大约50加仑的液体。
在应急模式期间,与处于监测和冰制冷模式相比,液体通过相对的输入/输出连接接口703,705输入和输出。由于在冰制和监测冷模式下,备用的冷却存储系统205可以接收和排出到/从主液体制冷器201的液体供给,液体的回流可能是需要的,但是,在应急模式下,备用的冷却存储系统205可以接收和排出液体供给到/从冷却单元203。
在应急模式期间,备用的冷却存储系统205可以继续用于监测主液体制冷器的操作状态,正如方框609所示。这样的监测可以通过传感器211来完成,正如上文中所描述的。例如,在一个执行方案中,传感器211可以监测由冷却单元提供的液体压力的增加和/或液体温度的降低,其指示主液体制冷器201是可以操作的。在另外一个执行的方案中,远程的制冷器监测器505可以监测主液体制冷器201的状态和将该状态与备用的冷却存储系统205进行通信。如果主液体制冷器201再次变为是可以操作的,备用的冷却存储系统205可以返回到产生和维持一定数量的冰的状态,正如方框601所示。当主液体制冷器201是不能操作时,备用的冷却存储系统205可以继续制冷液体,并监测冰的水平,正如方框611所示。
在主液体制冷器201仍旧处于不能操作的状态时,如果冰融化,备用的冷却存储系统205可以停止对液体进行制冷。这样的事件会引发导致安装在冷却单元203中的电子设备的失效或损害的热事件。正如方框613所示,为了发出警报,固有的热事件的管理员,备用的冷却存储系统205可以产生一个或更多的警报,例如上文中所讨论的。正如方框613所示,备用的冷却存储系统205可以继续监测主液体制冷器201的操作状态和当主液体制冷器201被再次操作时,再次开始处理过程。
尽管在举例说明的实施方案中,备用的冷却系统205中的冷却存储箱215被作为一个冷却存储箱,冷却存储系统205可以被配置用于分别操作每一个冷却存储箱。在这样的实施方案中,每一个冷却存储箱可以包括独立的可以操作的连接到内部的管道225上的阀门。独立的可以操作的阀门可以分别控制流过每一个冷却存储箱215的液体的流动。通过独立控制液体流过冷却存储箱215的液体的流动,当主液体制冷器201是不能操作时,冰在一段时间内在一个冷却存储箱中形成和/或在一段时间内在一个冷却存储箱可以用于提供备用的应急冷却。
人们将会理解,本发明的实施方案并不限于冷却系统。而是,本发明的各个实施方案可以被配置用于提供备用的热存储或备用的加热和冷却存储的结合。在这样的实施方案中,备用的冷却存储系统可以被备用的热存储系统所替换和/或取代。这样的备用的加热存储系统可以包括热存储箱。与备用的冷却存储箱相似的是,加热的存储箱可以被配置用于当主要的热元件是可以操作的时候存储被加热的混合物,和当主加热元件是不能操作时,使用被加热的混合物来提供热量。在一个执行的方案中,在这样的加热存储箱中使用的混合物是水。在其他的执行方案中,混合物可以是在由主加热元件提供的温度下的其他的处于液态或固态的物质。在这样的执行方案中,当主加热器是可以操作的时候,混合物可以被存储为气态或液态。为了产生热,当主加热器是不能操作的时候,气体或液体可以转变为液体或固体,类似于上文中描述的冰到水的状态的转变。
鉴于本发明的至少一个实施方案的若干方面已经得到描述,人们可以知道各种变化,修改和改进对于本领域内的普通技术人员来说是容易发生的。这样的变化,修改和改进是本发明的公开的一部分,也是落入到本发明的范围之内的。对应地,以上的描述和附图都是起到可以效仿的作用。
Claims (52)
1.一种备用的冷却存储系统,该系统包括:
至少一个冷却和存储单元,该冷却和存储单元被配置用于在液体供给的主制冷器不能操作时通过一些被冷却的材料对液体供给进行冷却;以及
至少一个制冷单元,该制冷单元被配置用于在液体供给的主制冷器可以操作时为至少一个冷却和存储单元产生所述的那些被冷却的材料。
2.根据权利要求1的系统,其中液体供给包括含有水的混合物和含有乙二醇的混合物的至少其中之一。
3.根据权利要求1的系统,进一步包括至少一个传感器,该传感器被配置用于监测液体供给的参数。
4.根据权利要求3的系统,其中至少一个传感器包括至少一个被配置用于监测液体供给的温度的温度传感器。
5.根据权利要求4的系统,其中至少一个冷却和存储单元被配置用以在温度高于临界值时对液体供给进行冷却。
6.根据权利要求5的系统,其中临界值为大约48华氏度。
7.根据权利要求3的系统,其中至少一个传感器包括至少一个被配置用于监测液体供给的压力的压力传感器。
8.根据权利要求7的系统,其中至少一个冷却和存储单元被配置用以在压力低于临界值时对液体供给进行冷却。
9.根据权利要求1的系统,其中至少一个冷却存储单元包括至少一个冷却材料存储箱,该冷却材料存储箱被配置用于存储那些被冷却的材料。
10.根据权利要求9的系统,其中所述的那些被冷却的材料包括一定数量的被冷却材料的第一部分和一定数量的被冷却材料的第二部分,第一部分是被冷却的材料的液体部分,以及第二部分是被冷却的材料的固体部分。
11.根据权利要求10的系统,其中第一部分包括水以及第二部分包括冰。
12.根据权利要求9的系统,其中至少一个冷却材料存储箱包括一定数量的冷却材料存储箱。
13.根据权利要求9的系统,其中至少一个冷却材料存储箱中的每一个冷却材料存储箱都被配置用于存储在大约15和大约30分钟内使用大约10和50千瓦的功率的能够对液体供给进行冷却的一定数量的冷却材料。
14.根据权利要求9的系统,其中至少一个冷却和存储单元包括至少一个液体输送元件,该液体输送元件被配置用于引导至少一部分液体供给通过至少一个冷却材料存储箱,以致热量能在至少一部分液体供给和一定数量的冷却材料之间进行传递。
15.根据权利要求14的系统,其中至少一个液体输送元件包括至少一个铜管。
16.根据权利要求15的系统,其中至少一个铜管包括一定数量的热传递风扇,该热传递风扇被配置用于在至少一部分液体供给和一定数量的冷却材料之间进行热传递。
17.根据权利要求14的系统,其中至少一个制冷单元包括至少一个热电制冷器。
18.根据权利要求17的系统,其中至少一个制冷单元被配置用于通过操作至少一个热电制冷器来冷却一部分液体供给以及将所述部分的液体供给按着穿过至少一个冷却和存储单元的方向引导到至少一个液体输送元件上来产生和维持所述的那些冷却材料。
19.根据权利要求18的系统,其中至少一个热电制冷器被配置用于将一部分液体供给冷却到低于在至少一个冷却和存储单元中的水的冰冻温度。
20.根据权利要求1的系统,其中至少一个制冷单元被配置用于产生和维持一定数量的冷却材料,以致一定数量的冷却材料的至少预先确定的量是冰冻的。
21.根据权利要求20的系统,其中至少一个预定的数量包括预定的比例,以致冷却材料的90%是冰冻的。
22.根据权利要求20的系统,其中制冷单元包括冷却材料监测元件,该冷却材料检测元件被配置用于监测所述的那些冰冻的冷却材料的当前量。
23.根据权利要求22的系统,其中冷却材料监测单位包括通风设备,其从上方埋入到那些冷却材料中,以及该通风设备被配置用于释放气泡到那些冷却材料中,而且其中冷却材料监测单位被配置用于在用于将气泡释放到那些冷却材料中的压力的基础上确定当前的数量。
24.根据权利要求1的系统,其中备用的冷系统进一步包括标准机架的壳体,其配置用于存储至少一个制冷单元和至少一个冷却和存储单元。
25.根据权利要求1的系统,其中备用的冷却存储系统进一步包括:
第一和第二液体连接元件,通过该连接元件液体供给被提供和从备用的冷却和存储系统中排出,其中第一和第二液体连接元件是以液体为基础的冷却系统的标准的液体连接单元。
26.根据权利要求1的系统,其中备用的冷却存储系统被配置用以用其他的备用冷却存储系统对冷却数量和冷却时间的至少一个确定比例。
27.一种冷却系统,该系统包括:
主制冷单元,该单元被配置用于冷却液体供给;以及
至少一个备用的冷却单元,该备用的冷却单元被配置用于当主冷却单元是可以操作时,使用液体供给来产生和维持一些冷却材料,并且该备用的冷却单元被配置用于当主冷却单位是不能操作时,使用那些冷却材料来冷却液体供给。
28.根据权利要求27的系统,其中液体供给包括含有水的混合物和含有乙二醇的混合物的至少其中之一。
29.根据权利要求27的系统,其中至少一个备用冷却系统单元被配置用于当液体供给的温度低于临界值时产生和维持一定数量的冷却材料,以及其中至少一个备用的冷却系统单元被配置用于当液体供给的温度高于临界值时冷却液体供给。
30.根据权利要求27的系统,其中至少一个备用的冷却单元包括至少一个被配置用于存储那些冷却材料的存储箱。
31.根据权利要求30的系统,其中所述的那些冷却的材料包括一定数量的冷却材料的第一部分和一定数量的冷却材料的第二部分,第一部分是冷却的材料的液体部分,和第二部分是冷却的材料的固体部分。
32.根据权利要求31的系统,其中第一部分包括水以及第二部分包括冰。
33.根据权利要求27的系统,其中至少一个备用的冷却单元包括至少一个制冷器,该制冷器被配置用于进一步冷却至少一部分液体供给,以当主制冷器元件是可以操作时产生和维持那些冷却材料。
34.根据权利要求33的系统,其中至少一个制冷器包括至少一个热电制冷器。
35.根据权利要求27的系统,其中至少一个备用的冷却单元包括至少一个液体引导单位,其被配置用于将至少一部分液体供给引导通过至少一个备用的冷却单元,以致可以在至少一部分液体供给和一定数量的冷却材料之间进行热传递。
36.根据权利要求27的系统,其中主制冷器元件和备用的冷却单元被进一步配置用于提供液体供给给冷却系统。
37.根据权利要求27的系统,其中至少一个备用的冷却单元被安装在至少一个标准机架上。
38.根据权利要求27的系统,其中至少一个冷却单元中的每一个备用的冷却单元被配置用于在制冷周期中产生制冷输出。
39.根据权利要求38的系统,其中至少一个备用的冷却单元包括与总的所需冷却输出和总的所需冷却周期相对应的所需数量的冰存储元件。
40.一种提供应急制冷的方法,该方法包括如下步骤:
A)当主制冷器是可以操作时,通过来自主制冷器的液体供给来维持一定数量的存储冷却材料;以及
B)当主制冷器不能操作时,通过所述的那些存储的冷却材料来冷却液体供给。
41.根据权利要求40的方法,其中液体供给包括含有水的混合物和含有乙二醇的混合物的至少其中之一。
42.根据权利要求40的方法,其中步骤A包括冰冻至少那些冷却材料中的至少一部分,并随后冷却那些冷却材料,这样一来使得第一部分保持为冰冻状态。
43.根据权利要求42的方法,其中冰冻的第一部分包括冰以及那些冷却材料的没有冰冻的第二部分包括水。
44.根据权利要求40的方法,其中步骤A包括将那些冷却材料维持在安装于标准机架上的冷却材料存储单元中。
45.根据权利要求44的方法,其中步骤A包括监测那些存储冷却材料的至少一个参数。
46.根据权利要求45的方法,其中监测那些存储冷却材料的至少一个参数包括监测用于释放至少一个气泡到那些存储的冷却材料中的压力。
47.根据权利要求40的方法,其中步骤A包括冷却一部分液体供给并将一部分液体供给引导通过冷却材料存储单元,以致热量能在那些冷却材料和液体供给之间进行传递。
48.根据权利要求47的方法,其中步骤A包括对一部分液体供给进行热电冷却。
49.根据权利要求40的方法,其中步骤B包括将一部分液体供给引导通过冷却材料存储单元,以致热量能在一部分冷却材料和液体供给之间进行传递。
50.根据权利要求40的方法,进一步包括步骤C)监测液体供给以确定主制冷器是否是可以操作的。
51.根据权利要求50的方法,其中步骤C)包括监测至少液体供给的温度和液体供给的压力的至少其中之一。
52.根据权利要求40的方法,进一步包括步骤C)将液体供给提供到至少一个冷却设备上。
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