СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ СЕРВЕРНОГО ПОМЕЩЕНИЯ
COOLING METHOD AND SYSTEM FOR SERVER ROOM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая технология относится к охлаждению серверов и, в частности, к системе и способу управления охлаждением серверного помещения. Уровень техники
В 1965 году соучредитель компании Intel Corp. Гордон Мур (Gordon Moore) отметил, что количество транзисторов в интегральной схеме удваивается приблизительно каждые два года. С тех пор и до настоящего времени точность этого наблюдения, общеизвестного как закон Мура, подтверждается в полупроводниковой промышленности в течение нескольких десятилетий. С технической точки зрения, одна из причин, по которой действует закон Мура, заключается в том, что полупроводниковая промышленность с каждым новым поколением сокращает расстояние между соединительными линиями в кремниевых интегральных схемах (ИС).
Более плотная упаковка соединительных линий позволяет повысить производительность ИС, но при этом возникают другие проблемы, требующие решения. Одна из таких проблем заключается в выделяемом тепле, которое, если ИС не охлаждается, может привести к расплавлению кристалла внутри корпуса и к повреждению окружающих аппаратных средств.
Обычно с целью охлаждения интегральных схем в компьютерах устанавливаются вентиляторы для подачи в них воздуха и удаления из них нагретого воздуха. Таких вентиляторов может быть достаточно для охлаждения некоторых компьютеров (например, персональных компьютеров), но их недостаточно для охлаждения интегральных схем в серверах центров обработки данных. Чтобы предотвратить перегрев интегральных схем, большинство корпоративных центров обработки данных оснащаются тщательно разработанными дорогостоящими системами вентиляции и кондиционирования воздуха.
Для охлаждения серверов в центрах обработки данных применяется несколько способов. Обычный подход заключается в регулировании количества воздуха, подаваемого в серверное помещение, в зависимости от измеренной температуры серверов. Другой распространенный подход предусматривает охлаждение воздуха (с использованием охлаждающего устройства), поступающего в серверное помещение.
Несмотря на то, что такой способ может быть полезен, он также имеет ряд недостатков. Например, для обработки информации и управления различными аппаратными средствами (такими как охлаждающее устройство) требуются значительные вычислительные мощности и ресурсы.
В патенте США №9237680 (опубликован 28 июня 2012 г.) описана система кондиционирования воздуха для серверного помещения, имеющего первую и вторую зоны, отделенные друг от друга, где сервер установлен между первой и второй зонами, а воздух, подаваемый в первую зону, нагревается теплом, выделяемым сервером, и выпускается как возвратный воздух через вторую зону. Система содержит устройство выработки холодного воздуха, вентилятор подачи воздуха, первый измеритель перепада давления и устройство управления. Устройство выработки холодного воздуха подает воздух, соответствующий заранее заданному условию. Вентилятор подачи воздуха обеспечивает подачу выработанного воздуха в первую зону. Первый измеритель перепада давления измеряет перепад статического давления между второй и первой зонами.
В патентной заявке США №2015/003010 (опубликована 1 января 2015 г.) описана активируемая давлением система охлаждения сервера, включающая в себя серверную стойку, содержащую один или несколько серверов. В серверной стойке предусмотрена внутренняя вентиляционная камера. С серверной стойкой соединен вентилятор, обеспечивающий удаление воздуха из вентиляционной камеры за пределы серверной стойки. Контроллер вентилятора, функционально связанный с вентилятором и датчиком перепада давления, собирающим данные давления, управляет вентилятором в зависимости от данных датчика давления. В некоторых вариантах осуществления контроллер вентилятора увеличивает скорость вращения вентилятора, когда данные датчика давления указывают, что давление в вентиляционной камере превышает атмосферное.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованных способа и системы для регулирования расхода воздуха с целью охлаждения серверного помещения. Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что цель настоящей технологии заключается в повышении эффективности регулирования расхода воздуха для охлаждения серверного помещения с целью уменьшить энергопотребление и затраты вычислительных ресурсов систем управления.
При разработке настоящей технологии разработчики обратили внимание на то, что серверы в центре обработки данных обычно размещаются в серверной стойке. Эти серверные стойки обычно содержат один или несколько расположенных позади серверов больших стоечных вентиляторов, которые подают в серверы охлажденный воздух из холодной камеры и удаляют из него нагретый воздух в горячую камеру. Разработчики обратили внимание на то, что стоечных и серверных вентиляторов, даже при совместном их использовании, недостаточно, чтобы пассивно отводить выделяемое тепло и снижать давление в серверах.
Безотносительно какой-либо конкретной теории, варианты осуществления настоящей технологии разработаны на основе известных в данной области техники термодинамических принципов, которые заключаются в том, что повышенный расход воздуха обеспечивается, когда давление воздуха в холодной камере выше, чем в горячей камере. Путем контроля и избирательного регулирования давления воздуха в холодных и горячих камерах некоторые варианты осуществления настоящей технологии позволяют обеспечить более экономичное и ресурсосберегающее предотвращение перегрева серверов в центрах обработки данных.
В соответствии с первым аспектом настоящей технологии разработан способ регулирования расхода воздуха для охлаждения центра обработки данных, содержащего серверное помещение. Серверное помещение содержит разделенные серверной стойкой первую и вторую камеры, связанные по текучей среде через серверную стойку. В первой камере выполнено впускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной за пределами серверного помещения. Во второй камере выполнено выпускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной. Способ реализуется с помощью блока контроллера, который связан с входным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из внешней зоны в первую камеру через впускное отверстие для воздуха; с выходным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из второй камеры во внешнюю зону через выпускное отверстие для воздуха; с первым измерителем первого значения перепада давления воздуха между первой камерой и внешней зоной; со вторым измерителем второго значения перепада давления воздуха между второй камерой и внешней зоной. Способ включает в себя прием первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления; прием второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления; формирование первого сигнала управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора в зависимости от первого значения перепада давления; формирование второго сигнала управления для регулирования скорости вращения выходного вентилятора в зависимости от второго значения перепада давления; передачу первого и второго сигналов управления на соответствующие входной и выходной вентиляторы с целью регулирования первого значения перепада давления согласно первому целевому значению и с целью регулирования второго значения перепада давления согласно второму целевому значению, причем первое целевое значение превышает второе целевое значение для обеспечения потока воздуха из первой камеры во вторую камеру.
В некоторых вариантах осуществления способа формирование первого сигнала управления осуществляется независимо от формирования второго сигнала управления.
В некоторых вариантах осуществления способа блок контроллера выполнен с возможностью выполнять первый ПИД-алгоритм и второй ПИД-алгоритм, причем при выполнении первого ПИД-алгоритма формируется первый сигнал управления, а при выполнении второго ПИД-алгоритма формируется второй сигнал управления.
В некоторых вариантах осуществления способа блок контроллера содержит первый ПИД-регулятор и второй ПИД-регулятор, причем первый ПИД-регулятор формирует первый сигнал управления, а второй ПИД-регулятор формирует второй сигнал управления.
В некоторых вариантах осуществления способа обеспечение потока воздуха из первой камеры во вторую камеру включает в себя обеспечение давления воздуха в первой камере, превышающего давление воздуха во второй камере.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения первого значения перепада давления, превышающего первое целевое значение, первый сигнал управления содержит команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения первого значения перепада давления, меньшего первого целевого значения, первый сигнал управления содержит команды увеличения скорости вращения входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения второго значения перепада давления, меньшего второго целевого значения, второй сигнал управления содержит команды уменьшения скорости вращения выходного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения второго значения перепада давления, превышающего второе целевое значение, второй сигнал управления содержит команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа блок контроллера дополнительно соединен с первой заслонкой, которая связана по текучей среде с внешней зоной и с впускным отверстием для воздуха и регулирует количество воздуха, поступающего из внешней зоны во впускное отверстие для воздуха; со второй заслонкой, которая связана по текучей среде со второй камерой и с впускным отверстием для воздуха и регулирует количество воздуха, поступающего из второй камеры во впускное отверстие для воздуха; и с термометром, измеряющим температуру воздуха, поступающего во впускное отверстие для воздуха. Способ дополнительно включает в себя регулировку температуры воздуха согласно целевому значению температуры путем управления первой и второй заслонками.
В некоторых вариантах осуществления способа первый измеритель перепада давления и второй измеритель перепада давления содержат соответствующие первое впускное отверстие и второе впускное отверстие, причем соответствующие первые впускные отверстия находятся под давлением воздуха во внешней зоне и соединены с одной точкой измерения давления для измерения давления воздуха во внешней зоне в одном месте.
В некоторых вариантах осуществления способа первый измеритель перепада давления и второй измеритель перепада давления реализованы в виде по меньшей мере одной программной процедуры, выполняемой блоком контроллера, соединенным с первым измерителем давления, установленным в первой камере, вторым измерителем давления, установленным во второй камере, и третьим измерителем давления, установленным во внешней зоне. Кроме того, прием первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления включает в себя прием значений давления воздуха, измеренных первым и третьим измерителями давления, и расчет первого значения перепада давления на основе значений давления, измеренных первым и третьим измерителями давления; прием второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления включает в себя прием значений давления воздуха, измеренных вторым и третьим измерителями давления, и расчет второго значения перепада давления на основе значений давления, измеренных вторым и третьим измерителями давления.
В некоторых вариантах осуществления способа серверное помещение представляет собой первое серверное помещение, серверная стойка представляет собой первую серверную стойку, впускное отверстие для воздуха представляет собой первое впускное отверстие для воздуха, а центр обработки данных дополнительно содержит второе серверное помещение. Второе серверное помещение содержит разделенные второй серверной стойкой третью камеру и четвертую камеру, связанные по текучей среде через вторую серверную стойку, причем в третьей камере выполнено второе впускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с зоной за пределами центра обработки данных, а четвертая камера связана по текучей среде со второй камерой.
В некоторых вариантах осуществления способа входной вентилятор представляет собой первый входной вентилятор, а блок контроллера дополнительно соединен со вторым входным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из внешней зоны в третью камеру через второе впускное отверстие, и с третьим измерителем перепада давления, измеряющим третье значение перепада давления воздуха между третьей камерой и внешней зоной. Способ дополнительно включает в себя получение третьего значения перепада давления от третьего измерителя перепада давления; формирование третьего сигнала управления для регулирования скорости вращения второго входного вентилятора, если третье значение перепада давления отличается от третьего целевого значения; передачу третьего сигнала управления на второй входной вентилятор.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения третьего значения перепада давления, превышающего третье целевое значение, третий сигнал управления содержит команды уменьшения скорости вращения второго входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения третьего значения перепада давления, меньшего третьего целевого значения, третий сигнал управления содержит команды увеличения скорости вращения второго входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа блок контроллера дополнительно соединен с первой заслонкой, со второй заслонкой, с четвертым измерителем перепада давления и с пятым измерителем перепада давления. Первая заслонка разделяет вторую камеру на первую часть и вторую часть, связанную по текучей среде с выпускным отверстием для воздуха, и регулирует количество воздуха, поступающего из первой части во вторую часть. Вторая заслонка разделяет четвертую камеру на третью часть и четвертую часть, связанную по текучей среде с выпускным отверстием для воздуха, и регулирует количество воздуха, поступающего из третьей части в четвертую часть. Четвертый измеритель перепада давления измеряет четвертое значение перепада давления воздуха между первой частью и внешней зоной. Пятый измеритель перепада давления измеряет пятое значение перепада давления воздуха между третьей частью и внешней зоной. Способ дополнительно включает в себя получение четвертого значения перепада давления от четвертого измерителя перепада давления; получение пятого значения перепада давления от пятого измерителя перепада давления; формирование на основе четвертого значения перепада давления четвертого сигнала управления для регулирования степени открытия первой заслонки; формирование на основе пятого значения перепада давления пятого сигнала управления для регулирования степени открытия второй заслонки; передачу четвертого и пятого сигналов управления на соответствующие первую и вторую заслонки для регулирования четвертого значения перепада давления согласно четвертому целевому значению и для регулирования пятого значения перепада давления согласно пятому целевому значению, причем четвертое целевое значение меньше первого целевого значения и больше второго целевого значения, а пятое целевое значение меньше третьего целевого значения и больше второго целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения четвертого значения перепада давления, превышающего четвертое целевое значение, четвертый сигнал управления содержит команды для увеличения степени открытия первой заслонки; а в случае обнаружения пятого значения перепада давления, превышающего пятое целевое значение, пятый сигнал управления содержит команды для увеличения степени открытия второй заслонки.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения четвертого значения перепада давления, меньшего четвертого целевого значения, четвертый сигнал управления содержит команды для уменьшения степени открытия первой заслонки; а в случае обнаружения пятого значения перепада давления, меньшего пятого целевого значения, пятый сигнал управления содержит команды для уменьшения степени открытия второй заслонки.
В некоторых вариантах осуществления способа второй измеритель перепада давления расположен ниже по потоку относительно второй и четвертой частей.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения второго значения перепада давления, меньшего второго целевого значения, второй сигнал управления содержит команды уменьшения скорости вращения выходного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления способа в случае обнаружения второго значения перепада давления, превышающего второе целевое значение, второй сигнал управления содержит команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора.
В соответствии с другим аспектом настоящей технологии разработана система регулирования расхода воздуха для охлаждения центра обработки данных, который содержит серверное помещение, содержащее разделенные серверной стойкой первую и вторую камеры, связанные по текучей среде через серверную стойку, при этом в первой камере выполнено впускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной за пределами серверного помещения, а во второй камере выполнено выпускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной, причем система содержит входной вентилятор, подающий воздух с различной скоростью из внешней зоны в первую камеру через впускное отверстие для воздуха; выходной вентилятор, подающий воздух с различной скоростью из второй камеры во внешнюю зону через выпускное отверстие для воздуха; первый измеритель первого значения перепада давления воздуха между первой камерой и внешней зоной; второй измеритель второго значения перепада давления воздуха между второй камерой и внешней зоной; блок контроллера, соединенный с входным вентилятором, выходным вентилятором, первым измерителем перепада давления и вторым измерителем перепада давления. Блок контроллера содержит процессор для выполнения следующих действий: прием первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления; прием второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления; формирование первого сигнала управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора в зависимости от первого значения перепада давления; формирование второго сигнала управления для регулирования скорости вращения выходного вентилятора в зависимости от второго значения перепада давления; передачу первого и второго сигналов управления на соответствующие входной и выходной вентиляторы для регулирования первого значения перепада давления согласно первому целевому значению и для регулирования второго значения перепада давления согласно второму целевому значению, причем первое целевое значение превышает второе целевое значение для обеспечения потока воздуха из первой камеры во вторую камеру.
В некоторых вариантах осуществления системы процессор формирует первый сигнал управления независимо от формирования второго сигнала управления.
В некоторых вариантах осуществления системы процессор выполняет первый ПИД-алгоритм для формирования первого сигнала управления и второй ПИД-алгоритм для формирования второго сигнала управления.
В некоторых вариантах осуществления системы блок контроллера содержит первый ПИД-регулятор и второй ПИД-регулятор, причем первый ПИД-регулятор формирует первый сигнал управления, а второй ПИД-регулятор формирует второй сигнал управления.
В некоторых вариантах осуществления системы обеспечение потока воздуха из первой камеры во вторую камеру включает в себя обеспечение давления воздуха в первой камере, превышающего давление воздуха во второй камере.
В некоторых вариантах осуществления системы, если обнаружено, что первое значение перепада давления превышает первое целевое значение, процессор формирует первый сигнал управления, содержащий команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы, если обнаружено, что первое значение перепада давления меньше первого целевого значения, процессор формирует первый сигнал управления, содержащий команды увеличения скорости вращения входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы, если обнаружено, что второе значение перепада давления меньше второго целевого значения, процессор формирует второй сигнал управления, содержащий команды уменьшения скорости вращения выходного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы, если обнаружено, что второе значение перепада давления превышает второе целевое значение, процессор формирует второй сигнал управления, содержащий команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы блок контроллера дополнительно соединен с первой заслонкой, которая связана по текучей среде с внешней зоной и с впускным отверстием для воздуха и регулирует количество воздуха, поступающего из внешней зоны во впускное отверстие для воздуха; со второй заслонкой, которая связана по текучей среде со второй камерой и впускным отверстием для воздуха и регулирует количество воздуха, поступающего из второй камеры во впускное отверстие для воздуха; с термометром, измеряющим температуру воздуха, поступающего во впуское отверстие для воздуха; причем процессор дополнительно выполнен с возможностью регулировать температуру воздуха согласно целевому значению температуры путем управления первой и второй заслонками.
В некоторых вариантах осуществления системы первый измеритель перепада давления и второй измеритель перепада давления содержат соответствующие первое впускное отверстие и второе впускное отверстие, причем соответствующие первые впускные отверстия находятся под давлением воздуха во внешней зоне и соединены с одной точкой измерения давления для измерения давления воздуха во внешней зоне в одном месте.
В некоторых вариантах осуществления системы первый измеритель перепада давления и второй измеритель перепада давления реализованы в виде по меньшей мере одной программной процедуры, выполняемой блоком контроллера, который соединен с первым измерителем давления, установленным в первой камере, со вторым измерителем давления, установленным во второй камере, и с третьим измерителем давления, установленным во внешней зоне. Для приема первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления процессор выполнен с возможностью принимать значения давления воздуха, измеренные первым и третьим измерителями давления, и рассчитывать первое значение перепада давления на основе значений давления, измеренных первым и третьим измерителями давления; для приема второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления процессор выполнен с возможностью принимать значения давления воздуха, измеренные вторым и третьим измерителями давления, и рассчитывать второе значение перепада давления на основе значений давления, измеренных вторым и третьим измерителями давления.
В некоторых вариантах осуществления системы серверное помещение представляет собой первое серверное помещение, серверная стойка представляет собой первую серверную стойку, впускное отверстие для воздуха представляет собой первое впускное отверстие для воздуха, а центр обработки данных дополнительно содержит второе серверное помещение. Второе серверное помещение содержит разделенные второй серверной стойкой третью камеру и четвертую камеру, связанные по текучей среде через вторую серверную стойку, причем в третьей камере выполнено второе впускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с зоной за пределами центра обработки данных, а четвертая камера связана по текучей среде со второй камерой.
В некоторых вариантах осуществления системы входной вентилятор представляет собой первый входной вентилятор, а процессор дополнительно соединен со вторым входным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из внешней зоны в третью камеру через второе впускное отверстие, и с третьим измерителем перепада давления, измеряющим третье значение перепада давления воздуха между третьей камерой и внешней зоной. Процессор дополнительно выполнен с возможностью получать третье значение перепада давления от третьего измерителя перепада давления; формировать третий сигнал управления для регулирования скорости вращения второго входного вентилятора, если третье значение перепада давления отличается от третьего целевого значения; и передавать третий сигнал управления на второй входной вентилятор.
В некоторых вариантах осуществления системы в случае обнаружения третьего значения перепада давления, превышающего третье целевое значение, третий сигнал управления содержит команды уменьшения скорости вращения второго входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы в случае обнаружения третьего значения перепада давления, меньшего третьего целевого значения, третий сигнал управления содержит команды увеличения скорости вращения второго входного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы процессор дополнительно соединен с первой заслонкой, второй заслонкой, четвертым измерителем перепада давления и пятым измерителем перепада давления. Первая заслонка разделяет вторую камеру на первую часть и вторую часть, связанную по текучей среде с выпускным отверстием для воздуха, и регулирует количество воздуха, поступающего из первой части во вторую часть. Вторая заслонка разделяет четвертую камеру на третью часть и четвертую часть, связанную по текучей среде с выпускным отверстием для воздуха, и регулирует количество воздуха, поступающего из третьей части в четвертую часть. Четвертый измеритель перепада давления измеряет четвертое значение перепада давления воздуха между первой частью и внешней зоной. Пятый измеритель перепада давления измеряет пятое значение перепада давления воздуха между третьей частью и внешней зоной. Процессор дополнительно выполнен с возможностью получать четвертое значение перепада давления от четвертого измерителя перепада давления; получать пятое значение перепада давления от пятого измерителя перепада давления; формировать на основе четвертого значения перепада давления четвертый сигнал управления для регулирования степени открытия первой заслонки; формировать на основе пятого значения перепада давления пятый сигнал управления для регулирования степени открытия второй заслонки; передавать четвертый и пятый сигналы управления на соответствующие первую и вторую заслонки для регулирования четвертого значения перепада давления согласно четвертому целевому значению и для регулирования пятого значения перепада давления согласно пятому целевому значению, причем четвертое целевое значение меньше первого целевого значения и больше второго целевого значения, а пятое целевое значение меньше третьего целевого значения и больше второго целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления системы в случае обнаружения четвертого значения перепада давления, превышающего четвертое целевое значение, четвертый сигнал управления содержит команды для увеличения степени открытия первой заслонки; а в случае обнаружения пятого значения перепада давления, превышающего пятое целевое значение, пятый сигнал управления содержит команды для увеличения степени открытия второй заслонки.
В некоторых вариантах осуществления системы в случае обнаружения четвертого значения перепада давления, меньшего четвертого целевого значения, четвертый сигнал управления содержит команды для уменьшения степени открытия первой заслонки; а в случае обнаружения пятого значения перепада давления, меньшего пятого целевого значения, пятый сигнал управления содержит команды для уменьшения степени открытия второй заслонки.
В некоторых вариантах осуществления системы второй измеритель перепада давления расположен ниже по потоку относительно второй и четвертой частей.
В некоторых вариантах осуществления системы в случае обнаружения второго значения перепада давления, меньшего второго целевого значения, второй сигнал управления содержит команды уменьшения скорости вращения выходного вентилятора.
В некоторых вариантах осуществления системы в случае обнаружения второго значения перепада давления, превышающего второе целевое значение, второй сигнал управления содержит команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора.
В соответствии с другим аспектом настоящей технологии разработан способ регулирования расхода воздуха для охлаждения центра обработки данных, содержащего серверное помещение. Серверное помещение содержит разделенные серверной стойкой первую и вторую камеры, связанные по текучей среде через серверную стойку. В первой камере выполнено впускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной за пределами серверного помещения. Во второй камере выполнено выпускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной. Способ реализуется с помощью блока контроллера, который связан с входным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из внешней зоны в первую камеру через впускное отверстие для воздуха; с выходным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из второй камеры во внешнюю зону через выпускное отверстие для воздуха; с первым измерителем первого значения перепада давления воздуха между первой камерой и внешней зоной; со вторым измерителем второго значения перепада давления воздуха между второй камерой и внешней зоной. Способ включает в себя: получение первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления; сравнение первого значения перепада давления с первым целевым значением; формирование первого сигнала управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора в случае обнаружения отличия первого значения перепада давления от первого целевого значения; передачу первого сигнала управления на входной вентилятор для регулирования первого перепада давления согласно первому целевому значению; получение второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления; сравнение второго значения перепада давления со вторым целевым значением, меньшим первого целевого значения; формирование второго сигнала управления для регулирования скорости вращения выходного вентилятора в случае обнаружения отличия второго значения перепада давления от второго целевого значения; передачу второго сигнала управления на выходной вентилятор для регулирования второго перепада давления согласно второму целевому значению.
В соответствии с другим аспектом настоящей технологии разработан способ регулирования расхода воздуха для охлаждения центра обработки данных, содержащего серверное помещение. Серверное помещение содержит разделенные серверной стойкой первую и вторую камеры, связанные по текучей среде через серверную стойку. В первой камере выполнено впускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной за пределами серверного помещения. Во второй камере выполнено выпускное отверстие для воздуха, связанное по текучей среде с внешней зоной. Способ реализуется с помощью блока контроллера, который связан с входным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из внешней зоны в первую камеру через впускное отверстие для воздуха; с выходным вентилятором, подающим воздух с различной скоростью из второй камеры во внешнюю зону через выпускное отверстие для воздуха; с первым измерителем первого значения перепада давления воздуха между первой камерой и внешней зоной; со вторым измерителем второго значения перепада давления воздуха между второй камерой и внешней зоной. Способ включает в себя: получение первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления; получение второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления; формирование сигнала управления для регулирования скорости вращения соответствующего входного вентилятора или выходного вентилятора, если первое значение перепада давления или второе значение перепада давления отличается от соответствующих первого или второго целевого значения; передачу сигнала управления на соответствующий входной вентилятор или выходной вентилятор.
Краткое описание чертежей
Дальнейшее описание приведено для лучшего понимания настоящей технологии, а также других аспектов и их признаков, и должно использоваться совместно с приложенными чертежами.
На фиг. 1 представлена схема системы, реализованной согласно вариантам осуществления настоящей технологии, не имеющим ограничительного характера.
На фиг. 2 приведен пример процесса формирования первого, второго и третьего сигналов управления блоком контроллера системы, представленной на фиг. 1.
На фиг. 3 представлена схема системы, реализованной согласно вариантам осуществления настоящей технологии, не имеющим ограничительного характера.
На фиг. 4 приведен пример процесса формирования сигнала управления блоком контроллера системы, представленной на фиг. 3.
На фиг. 5 представлена блок-схема способа регулирования расхода воздуха для охлаждения серверного помещения согласно вариантам осуществления настоящей технологии, не имеющим ограничительного характера.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлена схема системы 100, пригодной для реализации не имеющих ограничительного характера вариантов осуществления настоящей технологии. Очевидно, что система 100 приведена только для демонстрации варианта осуществления настоящей технологии. Таким образом, дальнейшее описание системы представляет собой описание примеров, иллюстрирующих настоящую технологию. Это описание не предназначено для определения объема или границ настоящей технологии. В некоторых случаях также приводятся полезные примеры модификаций системы 100. Они способствуют пониманию, но также не определяют объем или границы настоящей технологии. Эти модификации не составляют исчерпывающего списка. Специалисту в данной области очевидно, что возможны и другие модификации. Кроме того, если в некоторых случаях модификации не описаны, это не означает, что они невозможны и/или описание содержит единственный вариант реализации того или иного элемента настоящей технологии. Специалисту в данной области очевидно, что это не так. Кроме того, следует понимать, что система 100 в некоторых случаях может представлять собой упрощенную реализацию настоящей технологии, и что такие варианты представлены, чтобы способствовать лучшему ее пониманию. Специалисту в данной области очевидно, что различные варианты реализации настоящей технологии могут быть значительно сложнее.
Представленные в данном описании примеры и условный язык предназначены для лучшего понимания принципов настоящей технологии, а не для ограничения ее объема до таких специально приведенных примеров и условий. Очевидно, что специалисты в данной области техники могут разработать различные способы и устройства, которые явно не описаны и не показаны, но осуществляют принципы настоящей технологии в пределах ее существа и объема. Кроме того, чтобы способствовать лучшему пониманию, следующее описание может содержать упрощенные варианты реализации настоящей технологии. Специалисту в данной области очевидно, что различные варианты реализации настоящей технологии могут быть значительно сложнее.
Более того, описание принципов, аспектов и вариантов реализации настоящей технологии, а также их конкретные примеры предназначены для охвата их структурных и функциональных эквивалентов, независимо от того, известны они в настоящее время или будут разработаны в будущем. Например, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что любые описанные структурные схемы соответствуют концептуальным представлениям иллюстративных схем, реализующих принципы настоящей технологии. Аналогично, должно быть очевидно, что любые блок-схемы, схемы процессов, диаграммы изменения состояния, псевдокоды и т.п. соответствуют различным процессам, которые могут быть представлены на машиночитаемом носителе информации и выполняться компьютером или процессором, независимо от того, показан такой компьютер или процессор явно или нет.
Функции различных элементов, показанных на рисунках, включая любой функциональный блок, обозначенный как «процессор», могут осуществляться с использованием специализированных аппаратных средств, а также аппаратных средств, способных выполнять соответствующее программное обеспечение. Если используется процессор, его функции могут выполняться одним выделенным процессором, одним совместно используемым процессором или множеством отдельных процессоров, некоторые из которых могут использоваться совместно. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии процессор может представлять собой процессор общего назначения, такой как центральный процессор (CPU), или специализированный процессор, такой как графический процессор (GPU). Кроме того, явное использование термина «процессор» или «контроллер» не должно трактоваться как указание исключительно на аппаратные средства, способные выполнять 110, и может подразумевать, помимо прочего, аппаратные средства цифрового сигнального процессора (DSP), сетевой процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую вентильную матрицу (FPGA), ПЗУ для хранения 110 (ROM), ОЗУ (RAM) и энергонезависимое ЗУ. Также могут подразумеваться другие аппаратные средства, выпускаемые серийно и/или заказные.
Далее с учетом вышеизложенных принципов рассмотрены некоторые не имеющие ограничительного характера примеры, иллюстрирующие различные варианты реализации аспектов настоящей технологии.
Система 100 выполнена с возможностью регулирования расхода воздуха для охлаждения серверного помещения 102 центра обработки данных и т.п. Серверное помещение 102 разделено серверной стойкой 108 на холодную камеру 104 (которая также может рассматриваться как первая камера) и горячую камеру 106 (которая также может рассматриваться как вторая камера). Серверная стойка 108 содержит один или несколько серверов 110. На способ размещения одного или нескольких серверов 110 в серверной стойке 108 не накладывается каких-либо ограничений, например, может использоваться конфигурация типа «шасси». В представленном варианте осуществления системы одна серверная стойка 108 показана лишь для иллюстрации, а не для ограничения объема изобретения. Иными словами, предполагается, что серверное помещение 102 может быть разделено множеством серверных стоек, установленных рядами или задними сторонами друг к другу в холодной камере 104 и в горячей камере 106.
Как указано выше, каждый из серверов 110, располагающийся в серверной стойке 108, обычно содержит вентилятор, который через впускное отверстие сервера подает из холодной камеры 104 холодный воздух, циркулирующий внутри серверов 110, и удаляет нагретый воздух в горячую камеру 106. Таким образом, тепло, выделяемое в одном или нескольких серверах 110, поглощается всасываемым холодным воздухом и один или несколько серверов 110 могут нормально работать.
В некоторых вариантах осуществления серверная стойка 108 может содержать один или несколько больших стоечных вентиляторов (не показаны), расположенных позади серверов в серверной стойке 108. Эти стоечные вентиляторы также подают холодный воздух из холодной камеры 104 внутрь множества серверов (не показаны) и удаляют нагретый воздух в горячую камеру 106.
Система 100 содержит первый канал 109, который соединяет впускное отверстие 112 для воздуха холодной камеры 104 с внешней средой 114 и обеспечивает перемещение воздуха из внешней среды 114 в холодную камеру 104. В некоторых вариантах осуществления серверное помещение 102 расположено в здании (таком как ангар и т.п. ), а внешняя среда 114 представляет собой зону за пределами серверного помещения 102. Иными словами, внешняя среда 114 может соответствовать, например, зоне, окружающей здание, или зоне, окружающей серверное помещение 112 внутри здания.
Количество воздуха, поступающего из внешней среды 114 в холодную камеру 104, регулируется двумя способами. Во-первых, степень открытия первой заслонки 116, установленной вблизи одного конца первого канала 109, регулирует количество воздуха, поступающего в первый канал 109. Во-вторых, входной вентилятор 118, расположенный во впускном отверстии 112 для воздуха или рядом с ним, обеспечивает подачу воздуха через первый канал 109 в холодную камеру 104.
На способ реализации входного вентилятора 118 не накладывается каких-либо ограничений. Например, входной вентилятор 118 может представлять собой осевой вентилятор, центробежный вентилятор, поперечно-проточный вентилятор и т.п. В некоторых вариантах осуществления входной вентилятор 118 выполнен с возможностью увеличивать или уменьшать подачу воздуха в холодную камеру 104, например, путем увеличения или уменьшения скорости вращения (подробно обсуждается ниже). Как подробнее описано ниже, входной вентилятор 118 выполнен с возможностью управления им посредством аппаратного контроллера. Иными словами, аппаратный контроллер может управлять количеством воздуха, подаваемым входным вентилятором 118 в холодную камеру 104 (а также другими рабочими параметрами).
Несмотря на то, что в представленном не имеющем ограничительного характера варианте осуществления настоящей технологи показан только один входной вентилятор 118, система может содержать множество входных вентиляторов 118. В конкретном не имеющем ограничительного характера примере входной вентилятор 118 представляет собой вентилятор модели EBMpapst-4312 или EBMpapst-8412, изготовленный компанией EBM-Papst Group (Мульфинген, Германия).
В некоторых вариантах осуществления перед входным вентилятором 118 установлен фильтр 120, который предотвращает проникновение пыли, переносимой воздухом из внешней среды 114, в холодную камеру 104. Несмотря на то, что в представленном не имеющем ограничительного характера варианте осуществления настоящей технологи фильтр 120 расположен выше по потоку относительно входного вентилятора 118, он также может располагаться ниже по потоку относительно входного вентилятора 118.
Система 100 содержит первый измеритель 122 перепада давления, измеряющий первое значение перепада давления воздуха между холодной камерой 104 и внешней средой 114.

Способ реализации первого измерителя 122 перепада давления известен и его подробное описание опущено. Достаточно сказать, что первый измеритель 122 перепада давления содержит первое и второе входные отверстия (не показаны), каждое из которых соединено с соответствующей точкой измерения контролируемого давления. Например, первое входное отверстие может быть соединено с первой точкой измерения давления в холодной камере 104, а второе входное отверстие может быть соединено, например, со второй точкой измерения давления снаружи здания, в котором расположена система 100 (т.е. во внешней среде 114), или наоборот. В конкретном не имеющем ограничительного характера примере первый измеритель 122 перепада давления представляет собой один из измерителей перепада давления модели DH Digihelic, изготовленный компанией Dwyer Instruments Inc. (Мичиган, США).
Горячая камера 106 содержит второй канал 126 и третий канал 128 и связана с ними по текучей среде. В конце второго канала 126 предусмотрено выпускное отверстие 130 для воздуха, которое открывается во внешнюю среду 114 для выпуска нагретого воздуха из горячей камеры 106. Вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха установлен выходной вентилятор 132, который удаляет нагретый воздух из горячей камеры 106 во внешнюю среду 114. На способ реализации выходного вентилятора 132 не накладывается каких-либо ограничений, он может быть реализован аналогично входному вентилятору 118, как описано выше.
Третий канал 128 связан по текучей среде с горячей камерой 106 и с первым каналом 109. В некоторых вариантах осуществления в третьем канале 128 установлена вторая заслонка 134, степень открытия которой регулирует количество нагретого воздуха, который поступает из горячей камеры 106 в первый канал 109 вместе с воздухом из внешней среды, поступающим через первую заслонку 116.
В некоторых вариантах осуществления фильтр 120 расположен выше по потоку относительно первого канала 109 до места соединения с третьим каналом 128, чтобы избежать фильтрации нагретого воздуха и обеспечивать требуемую скорость потока нагретого воздуха, поступающего в холодную камеру 104.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии температура холодной камеры 104 измеряется термометром 136, установленным внутри холодной камеры 104. В некоторых вариантах осуществления термометр 136 подвешен к потолку рядом с входным вентилятором 118 внутри холодной камеры 104 для получения точного значения температуры воздуха, поступающего в холодную камеру 104.
Подобно холодной камере 104, в горячей камере 106 установлен второй измеритель 124 перепада давления, измеряющий второе значение перепада давления воздуха между горячей камерой 106 и внешней средой 114. На способ реализации второго измерителя 124 перепада давления не накладывается каких-либо ограничений, например, он может быть реализован аналогично первому измерителю 122 перепада давления.
В некоторых вариантах осуществления для второго измерителя 124 перепада давления используется та же точка измерения давления во внешней среде 114, что и для первого измерителя 122 перепада давления. Иными словами, первый измеритель 122 перепада давления и второй измеритель 124 перепада давления совместно используют одну и ту же точку измерения давления во внешней среде 114. Особый технический эффект, присущий этим конкретным вариантам осуществления, заключается в том, что предотвращается различие показаний давления во внешней среде между первым измерителем 122 перепада давления и вторым измерителем 124 перепада давления.
Система 100 дополнительно содержит блок 138 контроллера для регулирования расхода воздуха с целью охлаждения серверного помещения 102. В некоторых вариантах осуществления блок 138 контроллера представляет собой компьютер, выполненный с возможностью принимать и передавать сигналы на различные устройства (более подробно описано ниже). Блок 138 контроллера содержит память 140, которая содержит один или несколько носителей информации и в общем случае обеспечивает пространство для хранения выполняемых компьютером программных команд, выполняемых процессором 142. Например, память 140 может быть реализована в виде физического машиночитаемого носителя информации, включая ПЗУ и/или ОЗУ. Память 140 также может включать в себя одно или несколько устройств постоянного хранения, таких как жесткие диски (HDD), твердотельные накопители (SSD) и карты флэш-памяти.
Управление расходом воздуха для охлаждения серверного помещения 102 осуществляется посредством приложения 144, которое хранится в памяти 140. Как более подробно описано ниже, приложение 144 содержит набор выполняемых компьютером программных команд, которые выполняются процессором 142.
Далее более подробно описаны функции и операции различных компонентов приложения 144. На фиг. 2 представлена структура приложения 144 для управления потоком воздуха между холодной камерой 104 и горячей камерой 106. Приложение 144 выполняет процедуру 202 получения измеренных значений, процедуру 204 управления вентиляторами и процедуру 206 управления заслонками (или осуществляет доступ к ним).
В контексте настоящего описания термин «процедура» подразумевает подмножество выполняемых компьютером программных команд приложения 144, выполняемых процессором 142 для реализации описанных ниже функций. Во избежание сомнений, должно быть однозначно понятно, что процедура 202 получения измеренных значений, процедура 204 управления вентиляторами и процедура 206 управления заслонками показаны по отдельности и распределенным образом для удобства объяснения процесса, выполняемого приложением 144. Предполагается, что некоторые или все процедуры, такие как процедура 202 получения измеренных значений, процедура 204 управления вентиляторами и процедура 206 управления заслонками, могут быть реализованы в виде одной или нескольких комбинированных процедур.
Ниже описаны функции и обрабатываемые или сохраняемые данные и/или информация процедуры 202 получения измеренных значений, процедуры 204 управления вентиляторами и процедуры 206 управления заслонками.
Получение данных
Термометр 136, первый измеритель 122 перепада давления и второй измеритель 124 перепада давления электрически связаны с блоком 138 контроллера посредством пакетов 208 данных. Пакеты 208 данных содержат соответствующий пакет данных для каждого результата измерения контролируемого значения, т.е. включают в себя по меньшей мере один пакет данных, содержащий значение температуры, измеренное термометром 136, по меньшей мере один пакет данных, содержащий первое значение перепада давления, измеренное первым измерителем 122 перепада давления, и по меньшей мере один пакет данных, содержащий второе значение перепада давления, измеренное вторым измерителем 124 перепада давления.
Несмотря на то, что первый измеритель 122 перепада давления и второй измеритель 124 перепада давления показаны на фиг. 1 как аппаратные средства, должно быть понятно, что такой вариант осуществления не носит ограничительного характера. Предполагается, что первый измеритель 122 перепада давления и/или второй измеритель 124 перепада давления могут быть реализованы в виде по меньшей мере одной программной процедуры, входящей в состав процедуры 202 получения измеренных значений и способной принимать посредством пакетов 208 данных измеренные давления воздуха из соответствующих первой и второй точек измерения давления (реализованных в виде измерителей давления) и рассчитывать первое значение перепада давления и второе значение перепада давления. В конкретном не имеющем ограничительного характера примере измерители давления представляют собой измерители давления модели DPG-200, изготовленные компанией Dwyer Instruments Inc. (Мичиган, США).
Регулирование скорости вращения вентиляторов
На основе пакетов 208 данных, полученных процедурой 202 получения измеренных значений, процедура 204 управления вентиляторами формирует первый сигнал 210 управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора 108 и второй сигнал 212 управления для регулирования скорости вращения выходного вентилятора 132.
Далее описан способ формирования первого сигнала 210 управления. В некоторых вариантах осуществления процедура 204 управления вентиляторами содержит первый пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) алгоритм 214. Первый ПИД-алгоритм 214 способен сравнивать первое значение перепада давления (определенное первым измерителем 122 перепада давления) с первым целевым значением (описано ниже). Процедура 204 управления вентиляторами формирует и передает первый сигнал 210 управления, содержащий команды регулирования скорости вращения входного вентилятора 118, с целью достижения первого целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии первое целевое значение равно целевому значению перепада давления между холодной камерой 104 и внешней средой 114. В некоторых вариантах осуществления первое целевое значение равно 15 Па (т.е. давление в холодной камере 104 на 15 Па превышает давление во внешней среде 114). Очевидно, что может использоваться и другое первое целевое значение. Также очевидно, что блок 138 контроллера содержит или электрически связан с устройством ввода (не показано) для приема первого целевого значения, заданного пользователем.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что первое значение перепада давления меньше первого целевого значения (например, первое значение перепада давления равно 14 Па, т.е. давление в холодной камере 104 на 14 Па превышает давление во внешней среде 114), первый сигнал 210 управления содержит команды увеличения скорости вращения входного вентилятора 118 для увеличения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 104, и, следовательно, для увеличения давления в холодной камере 104, с целью достижения первого целевого значения.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что первое значение перепада давления превышает первое целевое значение (например, первое значение перепада давления равно 16 Па, т.е. давление в холодной камере 104 на 16 Па превышает давление во внешней среде 114), первый сигнал 210 управления содержит команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора 118 для уменьшения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 104, и, следовательно, для уменьшения давления в холодной камере 104, с целью достижения первого целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что первое значение перепада давления равно первому целевому значению, процедура 204 управления вентиляторами не формирует первый сигнал 210 управления. В качестве альтернативы, в процедуре 204 управления вентиляторами может быть предусмотрено, чтобы при обнаружении первого значения перепада давления, равного первому целевому значению, формировался первый сигнал 210 управления, содержащий команды поддержания постоянной скорости вращения входного вентилятора 118.
Далее описан способ формирования второго сигнала 212 управления. В некоторых вариантах осуществления процедура 204 управления вентиляторами содержит второй ПИД-алгоритм 216 (в дополнение к первому ПИД-алгоритму 214). Второй ПИД-алгоритм 216 способен сравнивать второе значение перепада давления (определенное вторым измерителем 124 перепада давления) со вторым целевым значением. Процедура 204 управления вентиляторами формирует и передает второй сигнал 212 управления, содержащий команды регулирования скорости вращения выходного вентилятора 132, с целью достижения второго целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии второе целевое значение равно целевому значению перепада давления между горячей камерой 106 и внешней средой 114. В некоторых вариантах осуществления второе целевое значение равно 0 Па (т.е. давление в горячей камере 106 равно давлению во внешней среде 114).
Очевидно, что может использоваться и другое второе целевое значение. Также очевидно, что второе целевое значение вводится пользователем с помощью устройства ввода (не показано).
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления меньше второго целевого значения (например, второе значение перепада давления равно -1 Па, т.е. давление в горячей камере 106 на 1 Па меньше давления во внешней среде 114), второй сигнал 212 управления содержит команды уменьшения скорости вращения выходного вентилятора 132 для уменьшения количества нагретого воздуха, удаляемого из горячей камеры 106, и, следовательно, для увеличения давления воздуха в горячей камере 106, с целью достижения второго целевого значения.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления превышает второе целевое значение (например, второе значение перепада давления равно 1 Па, т.е. давление в горячей камере 106 на 1 Па больше давления во внешней среде 114), второй сигнал 212 управления содержит команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора 132 для увеличения количества нагретого воздуха, удаляемого из горячей камеры 106, и, следовательно, для уменьшения давления воздуха в горячей камере 106, с целью достижения второго целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления равно второму целевому значению, процедура 204 управления вентиляторами не формирует второй сигнал 212 управления. В качестве альтернативы, в процедуре 204 управления вентиляторами может быть предусмотрено, что при обнаружении второго значения перепада давления, равного второму целевому значению, формируется второй сигнал 212 управления, содержащий команды поддержания постоянной скорости вращения выходного вентилятора 132.
В некоторых вариантах осуществления первое целевое значение превышает второе целевое значение. Иными словами, давление воздуха в холодной камере 104 превышает давление воздуха в горячей камере 106. Иными словами, воздух из горячей камеры 106 не может поступать в холодную камеру 104 и обеспечивается требуемый поток воздуха из холодной камеры 104 в горячую камеру 106.
В другом варианте осуществления первое целевое значение превышает второе целевое значение, которое задано, чтобы поддерживать давление воздуха в горячей камере 106, превышающее давление воздуха во внешней среде 114. Иными словами, давление воздуха в холодной камере 104 превышает давление воздуха в горячей камере 106, которое превышает давление воздуха во внешней среде. В этом случае пыль (при ее наличии) из горячей камеры 106 удаляется во внешнюю среду 114.
Как ясно из представленного выше описания, блок 138 контроллера формирует первый сигнал 210 управления независимо от второго сигнала 212 управления. Иными словами, блок 138 контроллера независимо управляет входным вентилятором 118 и выходным вентилятором 132. Таким образом, в целом, блок 138 контроллера выполнен с возможностью выявлять разность (i) между первым значением перепада давления и первым целевым значением и (ii) между вторым значением перепада давления и вторым целевым значением, и с возможностью избирательно регулировать скорость вращения соответствующих входного вентилятора 118 и выходного вентилятора 132 на основе этой выявленной разности. Иными словами, блок 138 контроллера выполнен с возможностью избирательно управлять входным вентилятором 118 и выходным вентилятором 132 на основе выявленного несоответствия (i) между первым значением перепада давления и первым целевым значением и (ii) между вторым значением перепада давления и вторым целевым значением.
Это основывается на нескольких наблюдениях, сделанных разработчиками. В частности, разработчики заметили, что в случае избирательного регулирования скорости вращения входного вентилятора 118 и выходного вентилятора 132 на основе только контролируемых первого и второго значений перепада давления решение, реализованное с использованием настоящей технологии, обеспечивает повышение расхода воздуха для охлаждения серверного помещения 102 при меньших затратах на вычислительные ресурсы и энергию по сравнению с известными решениями, поскольку описанные варианты осуществления настоящей технологии требуют обработки меньшего объема данных по сравнению с известными подходами.
Очевидно, что вариант осуществления, предусматривающий формирование первого сигнала 210 управления и второго сигнала 212 управления процессором 142, выполняющим приложение 144, не носит ограничительного характера. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии блок 138 контроллера содержит первый ПИД-регулятор (не показан) и второй ПИД-регулятор (не показан), которые выполнены с возможностью формировать, соответственно, первый сигнал 210 управления и второй сигнал 212 управления описанным выше способом. Иными словами, независимое управление входным вентилятором 118 и выходным вентилятором 132 может быть реализовано с использованием одного или нескольких контроллеров, реализующих одну или несколько процедур ПИД-регулирования, которые могут быть реализованы в виде аппаратных или программных средств либо их сочетания.
Регулирование температуры
На основе пакетов 208 данных, полученных посредством процедуры 202 получения измеренных значений, процедура 206 управления заслонками формирует третий сигнал 218 управления для регулирования степени открытия по меньшей мере одной из первой заслонки 116 и второй заслонки 134.
Далее описан способ формирования третьего сигнала 218 управления. В некоторых вариантах осуществления процедура 206 управления заслонками включает в себя третий пропорционально-интегрально-дифференциальный алгоритм 220. Третий ПИД-алгоритм 220 способен сравнивать значение температуры, измеренное термометром 136, с целевым значением температуры. Процедура 206 управления заслонками формирует и передает третий сигнал 218 управления, содержащий команды регулирования степени открытия первой заслонки 116 и/или второй заслонки 143, с целью достижения целевого значения температуры.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии целевое значение температуры равно целевой температуре в холодной камере 104. В некоторых вариантах осуществления целевое значение температуры равно или приблизительно равно 20°С.Очевидно, что может использоваться и другое целевое значение температуры. Также очевидно, что целевое значение температуры вводится пользователем с помощью устройства ввода (не показано).
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что значение температуры ниже целевого значения температуры, третий сигнал 218 управления содержит по меньшей мере одну команду (i) увеличения степени открытия второй заслонки 134, чтобы увеличить количество нагретого воздуха, «рециркулируемого» или подаваемого из горячей камеры 106 в холодную камеру 104, и/или (ii) уменьшения степени открытия первой заслонки 116, чтобы уменьшить количество воздуха, подаваемого из внешней среды 114 в холодную камеру 104, с целью достижения целевого значения температуры.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что значение температуры превышает целевое значение температуры, третий сигнал 218 управления содержит по меньшей мере одну команду (i) увеличения степени открытия первой заслонки 116, чтобы увеличить количество воздуха, подаваемого из внешней среды 114 в холодную камеру 104, и/или (ii) уменьшения степени открытия второй заслонки 134, чтобы уменьшить количество нагретого воздуха, подаваемого из горячей камеры 106 в холодную камеру 104, с целью достижения целевого значения температуры.
Как ясно из представленного выше описания, настоящая технология предусматривает регулирование температуры в холодной камере 104 путем избирательного управления количеством наружного воздуха (из внешней среды 114) и нагретого воздуха (из горячей камеры 106), подаваемого в холодную камеру 104. Иными словами, при этом не требуется использование некоторых устройств, таких как устройство охлаждения (не показано), что обеспечивает более экономичное в вычислительном отношении решение.
Очевидно, что настоящая технология основывается на предположении, что температура внешней среды 114 обычно ниже целевого значения температуры. Это условие удовлетворяется, например, когда здание, содержащее серверное помещение 112, находится в холодной окружающей среде. Разумеется, если задание, содержащее серверное помещение 112, находится в таком месте, где температура внешней среды обычно превышает целевое значение температуры, внутрь первого канала 109 может быть добавлено устройство охлаждения, с целью достижения целевого значения температуры.
На фиг. 3 представлена схема системы 300, которая реализована иначе, чем описанная выше система 100. Система 300 выполнена с возможностью регулировать расход воздуха для охлаждения центра обработки данных, содержащего два серверных помещения: серверное помещение 102 (в дальнейшем называется «первое серверное помещение 102») и серверное помещение 302 (в дальнейшем называется «второе серверное помещение 302»). Для простоты описанные в системе 100 элементы первого серверного помещения 102, аналогичные элементам системы 300, обозначены теми же ссылочными номерами и их описание опущено.
В этом варианте осуществления первое серверное помещение 102 связано по текучей среде со вторым серверным помещением 302. В частности, горячая камера 106 разделена первой заслонкой 338 камеры (описано ниже) на (i) первую часть, ограниченную первой заслонкой 338 камеры и серверной стойкой 108, и (ii) вторую часть, содержащую второй канал 126 и третий канал 328, который связан по текучей среде со вторым серверным помещением 302.
Кроме того, в этом варианте осуществления второй измеритель 124 перепада давления расположен во второй части ниже по потоку относительно второго канала 126 рядом с выходным вентилятором 132. Иными словами, второй измеритель 124 перепада давления измеряет второе значение перепада давления воздуха между зоной, расположенной вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха, и внешней средой 114.
В некоторых вариантах осуществления третий измеритель 340 перепада давления расположен в первой части горячей камеры 106. Третий измеритель 340 перепада давления измеряет третье значение перепада давления воздуха между первой частью горячей камеры 106 и внешней средой 114. На способ реализации третьего измерителя 340 перепада давления не накладывается каких-либо ограничений, например, он может быть реализован аналогично первому измерителю 122 перепада давления и/или второму измерителю 124 перепада давления.
В некоторых вариантах осуществления первая заслонка 338 камеры выполнена с возможностью регулировать количество нагретого воздуха, поступающего из первой части горячей камеры 106 во вторую часть горячей камеры 106, путем регулирования степени ее открытия.
Второе серверное помещение 302 разделено серверной стойкой 308 на холодную камеру 304 и горячую камеру 306. На конструкцию серверной стойки 308 не накладывается каких-либо ограничений, она может, например, быть реализована аналогично серверной стойке 108 первого серверного помещения 102.
Система 300 содержит первый канал 309, который соединяет впускное отверстие 312 для воздуха холодной камеры 304 с внешней средой 314 и обеспечивает подачу воздуха из внешней среды 114 в холодную камеру 304.
Также как и в первом серверном помещении 102, количество воздуха, поступающего из внешней среды 114 в холодную камеру 304, регулируется двумя способами. Во-первых, степень открытия первой заслонки 316, установленной вблизи одного конца первого канала 309, регулирует количество воздуха, поступающего в первый канал 309. Во-вторых, входной вентилятор 318, расположенный во впускном отверстии 312 для воздуха или рядом с ним, обеспечивает подачу воздуха через первый канал 309 в холодную камеру 304.
На реализацию входного вентилятора 318 не накладывается каких-либо ограничений, например, он может быть реализован аналогично входному вентилятору 118.
В некоторых вариантах осуществления второе серверное помещение 302 также содержит фильтр 320, предотвращающий проникновение пыли, переносимой воздухом из внешней среды 114, в холодную камеру 304. На место установки фильтра 320 не накладывается каких-либо ограничений, например, он может быть установлен аналогично фильтру 120.
Второе серверное помещение 302 содержит четвертый измеритель 322 перепада давления, измеряющий четвертое значение перепада давления воздуха между холодной камерой 304 и внешней средой. На реализацию четвертого измерителя 322 перепада давления не накладывается каких-либо ограничений, например, он может быть реализован аналогично первому измерителю 122 перепада давления и/или второму измерителю 124 перепада давления.
Горячая камера 306 разделена второй заслонкой 342 камеры (описано ниже) на (i) третью часть, ограниченную второй заслонкой 342 камеры и серверной стойкой 308, и (ii) четвертую часть, содержащую первый канал 328 и второй канал 326, связанный по текучей среде с первым серверным помещением 102 вторым каналом 126 горячей камеры 106.
В некоторых вариантах осуществления вторая заслонка 342 камеры выполнена с возможностью регулировать количество нагретого воздуха, поступающего из первой части горячей камеры 306 во вторую часть горячей камеры 306, путем регулирования степени ее открытия.
Ниже по потоку относительно второго канала 126 и второго канала 326 предусмотрено выпускное отверстие 130 для воздуха, которое открывается во внешнюю среду 114 для выпуска нагретого воздуха из горячей камеры 106 и горячей камеры 306.
Выходной вентилятор 132 установлен вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха и удаляет во внешнюю среду 114 нагретый воздух, поступающий от второго канала 126 и от второго канала 326.
Первый канал 328 связан по текучей среде с горячей камерой 306 и первым каналом 309. В некоторых вариантах осуществления в первом канале 328 установлена вторая заслонка 334, регулирующая количество нагретого воздуха, который поступает из горячей камеры 306 в первый канал 309 вместе с воздухом из внешней среды, поступающим через первую заслонку 316, путем регулирования степени ее открытия.
В некоторых вариантах осуществления температура холодной камеры 304 измеряется термометром 336, установленным внутри холодной камеры 304. В некоторых вариантах осуществления термометр 336 подвешен к потолку рядом с входным вентилятором 318 внутри холодной камеры 304 для получения точного значения температуры воздуха, поступающего в холодную камеру 304.
Подобно холодной камере 304, в горячей камере 306 установлен пятый измеритель 324 перепада давления, измеряющий пятое значение перепада давления воздуха между первой частью горячей камеры 306 и внешней средой 114. На способ реализации пятого измерителя 324 перепада давления не накладывается каких-либо ограничений, например, он может быть реализован аналогично четвертому измерителю 322 перепада давления.
В некоторых вариантах осуществления для четвертого измерителя 322 перепада давления и пятого измерителя 324 перепада давления используются те же точки измерения давления во внешней вреде 114, что и для первого измерителя 122 перепада давления, второго измерителя 124 перепада давления и третьего измерителя 340 перепада давления. Особый технический эффект, присущий этим конкретным вариантам осуществления, заключается в том, что предотвращается различие показаний давления во внешней среде между первым измерителем 122 перепада давления, вторым измерителем 124 перепада давления, третьим измерителем 340 перепада давления, четвертым измерителем 322 перепада давления и пятым измерителем 324 перепада давления.
Система 300 дополнительно содержит блок 138 контроллера для регулирования расхода воздуха с целью охлаждения центра обработки данных, содержащего первое серверное помещение 102 и второе серверное помещение 302.
Далее более подробно описаны функции и действия различных элементов приложения 144. Для простоты описанные в системе 100 элементы приложения 144, аналогичные элементам системы 300, обозначены теми же ссылочными номерами и их описание опущено.
На фиг. 4 представлена структура приложения 144 для регулирования расхода воздуха в центре обработки данных, содержащем первое серверное помещение 102 и второе серверное помещение 302. Помимо описанных выше процедуры 202 получения измеренных значений, процедуры 204 управления вентиляторами и процедуры 206 управления заслонками, в приложении 144 дополнительно выполняется процедура 402 управления заслонками камер.
Далее описаны функции и обрабатываемые или сохраняемые данные и/или информация процедуры 202 получения измеренных значений, процедуры 204 управления вентиляторами, процедуры 206 управления заслонками и процедуры 402 управления заслонками камер.
Получение данных
Термометр 136, термометр 336, первый измеритель 122 перепада давления, второй измеритель 124 перепада давления, третий измеритель 340 перепада давления, четвертый измеритель 322 перепада давления и пятый измеритель 324 перепада давления электрически связаны с блоком 138 контроллера посредством пакетов 404 данных. Пакеты 404 данных содержат соответствующий пакет данных для каждого результата измерения контролируемого значения, т.е. включают в себя по меньшей мере один пакет данных, содержащий первое значение температуры, измеренное термометром 136, и второе значение температуры, измеренное термометром 336, по меньшей мере один пакет данных, содержащий первое значение перепада давления, измеренное первым измерителем 122 перепада давления, по меньшей мере один пакет данных, содержащий второе значение перепада давления, измеренное вторым измерителем 124 перепада давления, по меньшей мере один пакет данных, содержащий третье значение перепада давления, измеренное третьим измерителем 340 перепада давления, по меньшей мере один пакет данных, содержащий четвертое значение перепада давления, измеренное четвертым измерителем 322 перепада давления, и по меньшей мере один пакет данных, содержащий пятое значение перепада давления, измеренное пятым измерителем 324 перепада давления.
Несмотря на то, что первый измеритель 122 перепада давления, второй измеритель 124 перепада давления, третий измеритель 340 перепада давления, четвертый измеритель 322 перепада давления и пятый измеритель 324 перепада давления показаны на фиг. 3 как аппаратные средства, должно быть понятно, что такой вариант осуществления не носит ограничительного характера. Предполагается, что один или несколько измерителей, таких как первый измеритель 122 перепада давления, второй измеритель 124 перепада давления, третий измеритель 340 перепада давления, четвертый измеритель 322 перепада давления и пятый измеритель 324 перепада давления, могут быть реализованы в виде по меньшей мере одной программной процедуры, входящей в состав процедуры 202 получения измеренных значений и способной принимать посредством пакетов 404 данных измеренные значения давления воздуха из соответствующих первой и второй точек измерения давления (реализованных в виде измерителей давления) и рассчитывать первое, второе, третье, четвертое и пятое значения перепада давления.
Регулирование скорости вращения вентиляторов
На основе пакетов 404 данных, полученных процедурой 202 получения измеренных значений, процедура управления вентиляторами формирует первый сигнал 210 управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора 118, второй сигнал 212 управления для регулирования скорости вращения выходного вентилятора 132 и четвертый сигнал 406 управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора 332.
Способ формирования первого сигнала 210 управления с использованием первого ПИД-алгоритма 214 описан ранее и его описание опущено.
Четвертый сигнал 406 управления формируется четвертым ПИД-алгоритмом 408, который реализован в процедуре 204 управления вентиляторами и способен сравнивать четвертое значение перепада давления (определяется четвертым измерителем 322 перепада давления) с четвертым целевым значением (описано ниже). Процедура 204 управления вентиляторами формирует и передает четвертый сигнал 406 управления, содержащий команды регулирования скорости вращения входного вентилятора 318, с целью достижения четвертого целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления четвертое целевое значение равно целевому значению перепада давления между холодной камерой 304 и внешней средой 114. В некоторых вариантах осуществления четвертое целевое значение равно первому целевому значению. Очевидно, что может использоваться и другое четвертое целевое значение. Также очевидно, что блок 138 контроллера содержит или электрически связан с устройством ввода (не показано) для приема четвертого целевого значения, заданного пользователем.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что четвертое значение перепада давления меньше четвертого целевого значения, четвертый сигнал 406 управления содержит команды увеличения скорости вращения входного вентилятора 318 для увеличения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 304, и, следовательно, для увеличения давления в холодной камере 304, с целью достижения четвертого целевого значения.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что четвертое значение перепада давления превышает четвертое целевое значение, четвертый сигнал 406 управления содержит команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора 318 для уменьшения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 304, и, следовательно, для уменьшения давления в холодной камере 304, с целью достижения четвертого целевого значения.
Как описывалось выше со ссылкой на фиг. 2, второй сигнал 212 управления формируется с использованием второго ПИД-алгоритма, который способен сравнивать второе значение перепада давления (определенное вторым измерителем 124 перепада давления) со вторым целевым значением.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии второе целевое значение равно целевому значению перепада давления, обеспечиваемого во втором канале 126 и втором канале 326 вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха. В некоторых вариантах осуществления второе целевое значение равно 10 Па (т.е. давление во вторых каналах 126, 326 на 10 Па превышает давление во внешней среде 114). Очевидно, что может использоваться и другое второе целевое значение. Также очевидно, что второе целевое значение вводится пользователем с помощью устройства ввода (не показано).
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления меньше второго целевого значения (например, второе значение перепада давления равно 8 Па, т.е. давление во вторых каналах 126, 326 на 8 Па больше давления во внешней среде 114), второй сигнал 212 управления содержит команды уменьшения скорости вращения выходного вентилятора 132 для уменьшения количества нагретого воздуха, удаляемого во внешнюю среду 114, и, следовательно, для увеличения давления воздуха во вторых каналах 126, 136, с целью достижения второго целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления превышает второе целевое значение (например, второе значение перепада давления равно 15 Па, т.е. давление во вторых каналах 126, 326 на 15 Па больше давления во внешней среде 114), второй сигнал 212 управления содержит команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора 132 для увеличения количества нагретого воздуха, удаляемого во внешнюю среду 114, и, следовательно, для уменьшения давления воздуха во вторых каналах 126, 136, с целью достижения второго целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления первое и четвертое целевые значения превышают второе целевое значение. Иными словами, давление воздуха в холодных камерах 104, 304 превышает давление воздуха вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха, благодаря чему воздух из холодных камер 104, 304 поступает в выпускное отверстие 130 для воздуха.
Как ясно из представленного выше описания, блок 138 контроллера осуществляет независимое формирование первого сигнала 210 управления, второго сигнала 212 управления и четвертого сигнала 406 управления. Иными словами, блок 138 контроллера независимо управляет входным вентилятором 118, выходным вентилятором 132 и входным вентилятором 318. Таким образом, в целом, блок 138 контроллера выполнен с возможностью выявлять разность (i) между первым значением перепада давления и первым целевым значением, (ii) между вторым значением перепада давления и вторым целевым значением, (iii) между четвертым значением перепада давления и четвертым целевым значением, и с возможностью избирательно регулировать скорость вращения соответствующих входного вентилятора 118, выходного вентилятора 132 и входного вентилятора 318 на основе этой выявленной разности. Иными словами, блок 138 контроллера выполнен с возможностью избирательно управлять входным вентилятором 118, выходным вентилятором 132 и входным вентилятором 318 на основе определенного несоответствия (i) между первым значением перепада давления и первым целевым значением, (ii) между вторым значением перепада давления и вторым целевым значением, (iii) между четвертым значением перепада давления и четвертым целевым значением.
Это основывается на нескольких наблюдениях, сделанных разработчиками. В частности, разработчики заметили, что в случае избирательного регулирования скорости вращения входного вентилятора 118, выходного вентилятора 132 и входного вентилятора 318 на основе только контролируемых первого, второго и четвертого значений перепада давления решение, реализованное с использованием настоящей технологии, обеспечивает повышение расхода воздуха для охлаждения центра обработки данных, содержащего первое серверное помещение 102 и второе серверное помещение 302, при меньших затратах на вычислительные ресурсы и энергию по сравнению с известными решениями, поскольку описанные варианты осуществления настоящей технологии требуют обработки меньшего объема данных по сравнению с известными подходами.
Очевидно, что вариант, предусматривающий формирование первого сигнала 210 управления, второго сигнала 212 управления и четвертого сигнала 406 управления процессором 142, выполняющим приложение 144, не носит ограничительного характера. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии блок 138 контроллера содержит первый ПИД-регулятор (описан выше), второй ПИД-регулятор (описан выше) и четвертый ПИД-регулятор (не показан), которые выполнены с возможностью формировать, соответственно, первый сигнал 210 управления, второй сигнал 212 управления и четвертый сигнал 406 управления описанным выше способом. Иными словами, независимое управление входным вентилятором 118, выходным вентилятором 132 и входным вентилятором 318 может быть реализовано с использованием одного или нескольких контроллеров, реализующих одну или несколько процедур ПИД-регулирования, которые могут быть реализованы в виде аппаратных или программных средств либо их сочетания.
Регулирование температуры
На основе пакетов 404 данных, полученных посредством процедуры 202 получения измеренных значений, процедура 206 управления заслонками формирует третий сигнал 218 управления для регулирования степени открытия по меньшей мере одной из первой заслонки 116 и второй заслонки 134, а также пятый сигнал 410 управления для регулирования степени открытия по меньшей мере одной из первой заслонки 316 и второй заслонки 334.
Способ формирования третьего сигнала 218 управления с использованием третьего ПИД-алгоритма 220 описан выше, и здесь его описание опущено.
Пятый сигнал 410 управления формируется пятым ПИД-алгоритмом 412, который реализован в процедуре 206 управления заслонками и способен сравнивать второе значение температуры, измеренное с помощью термометра 336, со вторым целевым значением температуры. Процедура 206 управления заслонками формирует и передает пятый сигнал 410 управления, содержащий команды регулирования степени открытия первой заслонки 316 и/или второй заслонки 334, с целью достижения второго целевого значения температуры.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии второе целевое значение температуры равно заданной температуре в холодной камере 304. В некоторых вариантах осуществления второе целевое значение температуры равно первому целевому значению температуры. Очевидно, что может использоваться второе целевое значение температуры, отличающееся от первого целевого значения температуры. Также очевидно, что целевое значение температуры вводится пользователем с помощью устройства ввода (не показано).
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение температуры ниже второго целевого значения температуры, пятый сигнал 410 управления содержит по меньшей мере одну команду (i) увеличения степени открытия второй заслонки 334, чтобы увеличить количество нагретого воздуха, «рециркулируемого» или подаваемого из горячей камеры 306 в холодную камеру 304, и/или (ii) уменьшения степени открытия первой заслонки 316, чтобы уменьшить количество воздуха, подаваемого из внешней среды 114 в холодную камеру 304, с целью достижения второго целевого значения температуры.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение температуры превышает второе целевое значение температуры, пятый сигнал 410 управления содержит по меньшей мере одну команду (i) увеличения степени открытия первой заслонки 316, чтобы увеличить количество воздуха, подаваемого из внешней среды 114 в холодную камеру 304, и/или (ii) уменьшения степени открытия второй заслонки 334, чтобы уменьшить количество нагретого воздуха, подаваемого из горячей камеры 306 в холодную камеру 304, с целью достижения второго целевого значения температуры.
Управление заслонками камер
На основе пакетов 404 данных, полученных посредством процедуры 202 получения измеренных значений, процедура 402 управления заслонками камер формирует шестой сигнал 414 управления для управления первой заслонкой 338 камеры для регулирования степени открытия первой заслонки 338 камеры, а также седьмой сигнал 416 управления для регулирования степени открытия второй заслонки 342 камеры.
Далее описан способ формирования шестого сигнала 414 управления. В некоторых вариантах осуществления процедура 402 управления заслонками камер включает в себя шестой ПИД-алгоритм 418. Шестой ПИД-алгоритм 418 способен сравнивать третье значение перепада давления (определенное с использованием третьего измерителя 340 перепада давления) с третьим целевым значением (описано ниже). Процедура 402 управления заслонками камер формирует и передает шестой сигнал 414 управления, содержащий команды регулирования степени открытия первой заслонки 338 камеры, с целью достижения третьего целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии третье целевое значение равно целевому значению перепада давления между первой частью горячей камеры 106 и внешней средой 114.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что третье значение перепада давления меньше третьего целевого значения, шестой сигнал 414 управления содержит команды уменьшения степени открытия первой заслонки 338 камеры для уменьшения количества нагретого воздуха, поступающего во вторую часть горячей камеры 106, и, следовательно, для увеличения давления в первой части горячей камеры 106, с целью достижения третьего целевого значения.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что третье значение перепада давления превышает третье заданное значение, шестой сигнал 414 управления содержит команды увеличения степени открытия первой заслонки 338 камеры для увеличения количества нагретого воздуха, поступающего во вторую часть горячей камеры 106, и, следовательно, для уменьшения давления в первой части горячей камеры 106, с целью достижения третьего целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что третье значение перепада давления равно третьему целевому значению, процедура 402 управления заслонками камер не формирует шестой сигнал 414 управления. В качестве альтернативы, процедура 402 управления заслонками камер может быть способной при обнаружении третьего значения перепада давления, равного третьему целевому значению, формировать шестой сигнал 414 управления, содержащий команды поддержания постоянной степени открытия первой заслонки 338 камеры.
Далее описан способ формирования седьмого сигнала 416 управления. В некоторых вариантах осуществления процедура 402 управления заслонками камер включает в себя седьмой ПИД-алгоритм 420 (в дополнение к шестому ПИД-алгоритму 418). Седьмой ПИД-алгоритм 420 способен сравнивать пятое значение перепада давления с пятым целевым значением. Процедура 402 управления заслонками камер формирует и передает седьмой сигнал 416 управления, содержащий команды регулирования степени открытия второй заслонки 342 камеры.
В некоторых вариантах осуществления пятое целевое значение равно целевому значению перепада давления между первой частью горячей камеры 306 и внешней средой 114. Предполагается, что третье целевое значение и пятое целевое значение вводятся пользователем с помощью устройства ввода (не показано).
В некоторых вариантах осуществления процедура 402 управления заслонками камер способна обеспечить поступление равных количеств нагретого воздуха из первой части горячей камеры 106 и первой части горячей камеры 306, в том числе, во вторые каналы 126, 326. Иными словами, если размеры серверных помещений 102 и 302 и используемого в них оборудования (такого как серверы 110, 310) совпадают, пятое целевое значение может быть равно третьему целевому значению. Если размеры серверных помещений 102 и 302 и используемого в них оборудования не совпадают, пятое целевое значение может быть другим для обеспечения соответствующего количества нагретого воздуха, поступающего во второй канал 326.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что пятое значение перепада давления меньше пятого целевого значения, седьмой сигнал 416 управления содержит команды уменьшения степени открытия второй заслонки 342 камеры для уменьшения количества нагретого воздуха, поступающего во вторую часть горячей камеры 306, и, следовательно, для увеличения давления в первой части горячей камеры 306, с целью достижения пятого целевого значения.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что пятое значение перепада давления превышает пятое целевое значение, седьмой сигнал 416 управления содержит команды увеличения степени открытия второй заслонки 342 камеры для увеличения количества нагретого воздуха, поступающего во вторую часть горячей камеры 306, и, следовательно, для уменьшения давления в первой части горячей камеры 306, с целью достижения пятого целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что пятое значение перепада давления равно пятому целевому значению, процедура 402 управления заслонками камер не формирует седьмой сигнал 416 управления. В качестве альтернативы, процедура 402 управления заслонками камер может быт способной при обнаружении пятого значения перепада давления, равного пятому целевому значению, формировать седьмой сигнал 416 управления, содержащий команды поддержания постоянной степени открытия второй заслонки 342 камеры.
При определенных обстоятельствах первое целевое значение может превышать третье целевое значение. Иными словами, давление воздуха, поддерживаемое в холодной камере 104, может превышать давление воздуха в первой части горячей камеры 106. В этом случае воздух из первой части горячей камеры 106 не может поступать в холодную камеру 104 и обеспечивается требуемый поток воздуха из холодной камеры 104 в первую часть горячей камеры 106. Подобным образом, при определенных обстоятельствах третье целевое значение может превышать второе целевое значение. Иными словами, давление воздуха, поддерживаемое в первой части горячей камеры 106, может превышать давление воздуха вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха. В этом случае нагретый воздух из вторых каналов 126, 326 не может поступать в первую часть горячей камеры 106 и обеспечивается требуемый поток воздуха из первой части горячей камеры 106 в сторону выпускного отверстия для воздуха.
При определенных обстоятельствах четвертое целевое значение может превышать пятое целевое значение. Иными словами, давление воздуха в холодной камере 304 может превышать давление воздуха в первой части горячей камеры 306. В этом случае воздух из первой части горячей камеры 306 не может поступать в холодную камеру 304 и обеспечивается требуемый поток воздуха из холодной камеры 304 в первую часть горячей камеры 306. При определенных обстоятельствах пятое целевое значение может превышать второе целевое значение. Иными словами, давление воздуха, поддерживаемое в первой части горячей камеры 306, может превышать давление воздуха вблизи выпускного отверстия 130 для воздуха. В этом случае нагретый воздух из вторых каналов 126, 326 не может поступать в первую часть горячей камеры 306 и обеспечивается требуемый поток воздуха из первой части горячей камеры 306 в сторону выпускного отверстия для воздуха.
Очевидно, что, хотя настоящая технология описана со ссылкой на центр обработки данных, содержащий одно или два серверных помещения, это описание не предназначено для определения объема или границ настоящей технологии. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящая технология способна обеспечить техническое решение для регулирования расхода воздуха в центре обработки данных, содержащем более двух серверных помещений.
Описанные выше архитектура и примеры позволяют выполнять реализуемый компьютером способ регулирования расхода воздуха для охлаждения серверного помещения. На фиг. 5 представлена блок-схема способа 500, который реализуется согласно не имеющим ограничительного характера вариантам осуществления настоящей технологии. Способ 500 может выполняться блоком 138 контроллера.
Способ 500 далее объясняется на примере двух сценариев. Первый сценарий относится к варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 1, второй сценарий относится к варианту осуществления, представленному на фиг. 3.
Способ 500 начинается с шага 502.
Шаг 502: прием первого значения перепада давления от первого измерителя перепада давления
Сценарий 1. Блок 138 контроллера получает пакеты 208 данных, которые содержат пакет данных, содержащий первое значение перепада давления, измеренное первым измерителем 122 перепада давления.
Сценарий 2. Блок 138 контроллера получает пакеты 404 данных, которые содержат пакет данных, содержащий первое значение перепада давления, измеренное первым измерителем 122 перепада давления и четвертое значение перепада давления, измеренное четвертым измерителем 322 перепада давления.
Шаг 504: прием второго значения перепада давления от второго измерителя перепада давления
Сценарий 1. На шаге 504 в процессе приема пакетов 208 данных блок 138 контроллера также принимает другой пакет данных, содержащий второе значение перепада давления, измеренное вторым измерителем 124 перепада давления.
Сценарий 2. На шаге 504 в процессе приема пакетов 404 данных блок 138 контроллера также принимает другой пакет данных, содержащий второе значение перепада давления, измеренное вторым измерителем 124 перепада давления.
Шаг 506: формирование первого сигнала управления для регулирования скорости вращения входного вентилятора на основе первого значения перепада давления
Сценарий 1. Блок 138 контроллера выполнен с возможностью формировать на шаге 506 первый сигнал 210 управления.
Первое значение перепада давления, полученное на шаге 502, подается в блок 138 контроллера (или в первый ПИД-регулятор), который выполнен с возможностью выполнять первый ПИД-алгоритм 214. Первый ПИД-алгоритм 214 способен сравнивать первое значение перепада давления с первым целевым значением, предварительно введенным пользователем.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что первое значение перепада давления меньше первого целевого значения, сформированный первый сигнал 210 управления содержит команды увеличения скорости вращения входного вентилятора 118 для увеличения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 104 через первый канал 109.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что первое значение перепада давления превышает первое целевое значение, сформированный первый сигнал 210 управления содержит команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора 118 для уменьшения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 104 через первый канал 109.
Сценарий 2. Блок 138 контроллера выполнен с возможностью формировать на шаге 506 первый сигнал 210 управления или четвертый сигнал 406 управления, в зависимости от информации, содержащейся в пакете данных, принятом на шаге 502.
Если обнаружено, что первое значение перепада давления, измеренное первым измерителем 122 перепада давления и полученное в пакете данных на шаге 502, меньше первого целевого значения, сформированный первый сигнал 210 управления содержит команды увеличения скорости вращения входного вентилятора 118 для увеличения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 104 через первый канал 109.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что первое значение перепада давления превышает первое целевое значение, сформированный первый сигнал 210 управления содержит команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора 118 для уменьшения количества воздуха, поступающего в холодную камеру 104 через первый канал 109.
Шаг 508: формирование второго сигнала управления для регулирования скорости вращения выходного вентилятора на основе второго значения перепада давления
Сценарий 1 и 2. На шаге 508 блок 138 контроллера выполнен с возможностью формировать второй сигнал 212 управления.
Второе значение перепада давления, полученное на шаге 504, подается в блок 138 контроллера (или во второй ПИД-регулятор), который выполнен с возможностью выполнять второй ПИД-алгоритм 216. Второй ПИД-алгоритм 216 способен сравнивать второе значение перепада давления со вторым целевым значением, предварительно введенным пользователем.
В некоторых вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления меньше второго целевого значения, сформированный второй сигнал 212 управления содержит команды уменьшения скорости вращения входного вентилятора 132 для уменьшения количества нагретого воздуха, удаляемого из горячей камеры 106.
В других вариантах осуществления, если обнаружено, что второе значение перепада давления превышает второе целевое значение, сформированный второй сигнал 212 управления содержит команды увеличения скорости вращения выходного вентилятора 132 для увеличения количества нагретого воздуха, удаляемого из горячей камеры 106.
Шаг 510: передача первого и второго сигналов управления на соответствующие входной и выходной вентиляторы для регулирования первого значения перепада давления согласно первому целевому значению и для регулирования второго значения перепада давления согласно второму целевому значению, причем первое целевое значение превышает второе целевое значение для обеспечения потока воздуха из первой камеры во вторую камеру.
Сценарий 1. На шаге 510 блок 138 контроллера передает первый сигнал 210 управления на входной вентилятор 118 и второй сигнал 212 управления на выходной вентилятор 132.
Получив первый сигнал 210 управления, входной вентилятор 118 изменяет скорость вращения согласно командам, содержащимся в первом сигнале 210 управления. Иными словами, путем увеличения или уменьшения количества воздуха, поступающего от первого канала 109 в холодную камеру 104, регулируется первое значение перепада давления согласно первому целевому значению.
Получив второй сигнал 212 управления, выходной вентилятор 132 изменяет скорость вращения согласно командам, содержащимся во втором сигнале 212 управления. Иными словами, путем увеличения или уменьшения количества воздуха, удаляемого из горячей камеры 106 во внешнюю среду 114, регулируется второе значение перепада давления согласно второму целевому значению.
Сценарий 2. На шаге 510 блок 138 контроллера передает первый сигнал 210 управления и четвертый сигнал 406 управления, сформированные на шаге 506, на соответствующие входные вентиляторы 118, 318 и второй сигнал 212 управления на выходной вентилятор 132.
Получив первый сигнал 210 управления, сформированный на шаге 506, входной вентилятор 118 изменяет скорость вращения согласно командам, содержащимся в первом сигнале 210 управления. Иными словами, путем увеличения или уменьшения количества воздуха, поступающего от первого канала 109 в холодную камеру 104, регулируется первое значение перепада давления согласно первому целевому значению.
Получив второй сигнал 212 управления, выходной вентилятор 132 изменяет скорость вращения согласно командам, содержащимся во втором сигнале 212 управления. Иными словами, путем увеличения или уменьшения количества воздуха, удаляемого из горячей камеры 106 во внешнюю среду 114, регулируется второе значение перепада давления согласно второму целевому значению.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что по меньшей некоторые варианты осуществления настоящей технологии преследуют цель расширения спектра технических решений определенной технической проблемы - регулирования расхода воздуха в центре обработки данных, содержащем одно или несколько серверных помещений, с целью уменьшения энергопотребления и затрат вычислительных ресурсов по сравнению с традиционными контроллерами.
Очевидно, что не все упомянутые в данном описании технические эффекты должны присутствовать в каждом варианте реализации настоящей технологии. Например, возможны варианты реализации настоящей технологии, когда пользователь не получает некоторые из этих технических эффектов, или другие варианты реализации, когда пользователь получает другие технические эффекты либо технический эффект отсутствует.
Изменения и усовершенствования описанных выше вариантов реализации настоящей технологии могут быть очевидны для специалиста в данной области. Предшествующее описание приведено в качестве примера, а не для ограничения объема изобретения. Объем охраны настоящей технологии определяется исключительно объемом приложенной формулы изобретения.
Несмотря на то, что описанные выше варианты реализации приведены со ссылкой на конкретные шаги, выполняемые в определенном порядке, должно быть понятно, что эти шаги могут быть объединены, разделены или их порядок может быть изменен без отклонения от настоящей технологии. Соответственно, порядок и группировка шагов не носят ограничительного характера для настоящей технологии.