JP4639192B2 - 空気再循環指標 - Google Patents

Description

データセンタは、複数のラック内に配列されるコンピュータシステムを収容する場所、たとえば部屋と定義することができる。標準的なラック、たとえば電子機器キャビネットは、電子工業会（ＥＩＡ）筐体、すなわち幅７８インチ（２メートル）、高さ２４インチ（０．６１メートル）及び奥行３０インチ（０．７６メートル）と定義される。これらのラックは複数のコンピュータシステム、たとえば約４０システムを収容するように構成され、ラックの構成は将来的には８０システムまでを収容するように設計されている。コンピュータシステムは通常、個々の構成要素の動作中に比較的大量の熱を放散することがある複数の構成要素、たとえば１つ又は複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）、大容量記憶装置、電源、プロセッサ、マイクロコントローラ、半導体デバイス等を含む。たとえば、複数のマイクロプロセッサを含む通常のコンピュータシステムは、約２５０Ｗの電力を消費する場合がある。したがって、このタイプの４０台のコンピュータシステムを収容するラックは、約１０ｋＷの電力を消費する可能性がある。

ラック内のコンポーネントによって放散される熱をデータセンタ内にある冷気に伝達するために必要とされる電力は一般的に、そのコンポーネントを動作させるために必要とされる電力の約１０パーセントに等しい。しかしながら、データセンタ内の複数のラックによって放散される熱を除去するために必要とされる電力は一般的に、ラック内のコンポーネントを動作させるために必要とされる電力の約５０パーセントに等しい。ラックとデータセンタとの間の種々の熱負荷を放散するために必要とされる電力量の差異は、たとえば空気を冷却するためにデータセンタ内で必要とされる付加的な熱力学的な仕事から生じる。一態様では、ラックは通常、熱を放散するコンポーネントに冷却用流体、たとえば空気、調整空気等を行き渡らせるように動作するファンを用いて冷却される。それに対して、データセンタは多くの場合に、加熱された還気を冷却するために逆電力サイクルを実施する。温度を下げるために必要とされる付加的な仕事は、データセンタ及び凝縮器において冷却用流体を移動させることに関連する仕事とともに、多くの場合に電力要求を５０パーセントまで引き上げる。その場合に、データセンタの冷却は、ラックの冷却で直面する問題のほかにも問題を提起する。

従来のデータセンタは通常、１つ又は複数の空調ユニットを動作させることにより冷却される。たとえば、空調ユニットの圧縮機は通常、最低でも、データセンタを十分に冷却するために必要とされる動作エネルギーの約３０パーセントを必要とする。他のコンポーネント、たとえば凝縮器、空気移動装置（ファン）等は通常、必要とされる冷却能力の２０パーセントを追加することを必要とする。一例として、１００台のラックを備え、各ラックが１０ｋＷの最大電力損を有する高密度のデータセンタは一般的に、１ＭＷの冷却能力を必要とする。１ＭＷの熱を除去する能力を有する空調ユニットは一般的に、空気移動装置、たとえばファン、送風器等を駆動するために必要とされる電力に加えて、最低でも３００ｋＷの入力凝縮器電力を必要とする。従来のデータセンタ空調ユニットは、データセンタの分散要求に基づいて、冷却用流体の出力を変更しない。代わりに、これらの空調ユニットは一般的には、データセンタ内で熱負荷が下がった場合であっても、最大又はそれに近い凝縮器電力で動作する。

一般的には、最悪のシナリオに従って動作させるために、空調ユニットは概ね連続して動作するように設計される。たとえば、空調システムは通常、概ね最大能力で設計され、冗長性を利用して、データセンタが概ね連続してオンラインのままになるようにする。しかしながら、データセンタ内のコンピュータシステムは通常、最大冷却能力の約３０〜５０％を利用する。この点で、従来の冷却システムは多くの場合に、コンポーネント温度が所定の温度範囲を超える可能性があるレベルで、動作していないコンポーネントを冷却しようとする。したがって、従来の冷却システムは多くの場合に、データセンタのラック内に収容される、発熱するコンポーネントを十分に冷却するために必要とされる場合があるコストよりも高い運用コストをかけている。

冷却システムの効率に影響を及ぼす別の要因は、データセンタ内に存在する空気再循環のレベルである。すなわち、従来の冷却システムは、冷却用流体と熱風が混合するのを減らすように設計されていない。したがって、ラックに供給される冷却用流体は一般的には、コンポーネントによって加熱された空気と混合し、それによりコンポーネントから冷却用流体への熱伝達の効率を下げている。さらに、熱風が冷却用流体と混合し、それにより空調ユニットに戻る空気の温度を下げており、それゆえ空調ユニットにおける熱伝達の効率を下げている。

一実施形態によれば、本発明は、１つ又は複数のラックを有するデータセンタにおける空気再循環の指標を決定するための方法に関する。１つ又は複数のラックは入口及び出口を備え、冷路及び熱路に沿って配置される。その方法では、冷路に熱風が侵入することに起因するエンタルピー上昇、及び１つ又は複数のラックの出口からの熱風の全エンタルピー上昇が判定される。さらに、冷路に熱風が侵入することに起因するエンタルピー上昇を１つ又は複数のラックの出口からの熱風の全エンタルピー上昇で割ることにより、第１の指標値が生成される。

別の実施形態によれば、本発明は、データセンタ内の空気流の再循環指標値を判定するためのシステムに関する。そのシステムは、データセンタの１つ又は複数の場所内の空気再循環の指標値を判定するように構成される計量モジュールを有するコントローラを備える。

さらに別の実施形態によれば、本発明は、データセンタ内の空気再循環を制御するための方法に関する。その方法では、１つ又は複数のラックのための入口温度及び出口温度、並びに基準温度が受信される。さらに、入口温度及び出口温度並びに基準温度に基づいて、空気再循環の第１の指標値が計算される。さらに、空気再循環の計算された第１の指標値に応じて、１つ又は複数のアクチュエータが操作され、それによりデータセンタ内の空気再循環が制御される。

さらに別の実施形態によれば、本発明は、データセンタ内の空気再循環を制御するための方法に関する。その方法では、作業負荷配分要求が受信され、要求された仕事負荷を実行することができるサーバが特定される。さらに、特定されたサーバにおいて空気再循環の指標が計算され、その仕事負荷が空気再循環の最も低い指標を有するサーバに配分される。

さらに別の実施形態によれば、本発明はデータセンタを設計するための方法に関する。その方法では、データセンタ構成が受信され、そのデータセンタ構成のための空気再循環の指標が計算される。さらに、データセンタは、空気再循環の指標値を最小限に抑えるように構成変更される。

別の実施形態によれば、本発明は、データセンタ内の空気再循環を制御するためのシステムに関する。そのシステムは、データセンタの１つ又は複数のエリア内の空気再循環の指標を計算するための手段と、データセンタの１つ又は複数のエリア内の空気再循環を低減するための手段とを備える。

さらに別の実施形態によれば、本発明は、１つ又は複数のコンピュータプログラムが埋め込まれるコンピュータ読取り可能記憶媒体に関する。その１つ又は複数のコンピュータプログラムはデータセンタ内の空気の再循環を制御する方法を実施する。その１つ又は複数のコンピュータプログラムは、１つ又は複数のラックのための入口温度及び出口温度を受信し、基準温度を受信し、入口温度及び出口温度並びに基準温度に基づいて空気再循環の第１の指標値を計算し、空気再循環の計算された第１の指標値に応答して１つ又は複数のアクチュエータを操作し、それによりデータセンタ内の空気再循環を制御するための１組の命令を含む。

本発明の特徴は、図面を参照するとともに以下に記載される説明から当業者には明らかになるであろう。

簡単にして例示するために、本発明は主にその例示的な実施形態を参照しながら説明される。以下の説明では、本発明を完全に理解してもらうために、数多くの具体的な細部が述べられる。しかしながら、本発明をこれらの具体的な細部に限定することなく実施することができることは当業者には明らかであろう。他の事例では、本発明をいたずらに不明瞭にしないために、よく知られている方法及び構造は詳細には説明されない。

本開示全体を通して、「冷却用流体」及び「熱風」が参照される。簡単にするために、「冷却用流体」は一般的には、冷却デバイス、たとえば空調ユニットによって冷却されている空気と定義することができる。さらに、「熱風」は一般的には、熱発生／放散コンポーネントからの熱を取り込んでいる、加熱されている空気、又は冷却用流体と定義することができる。しかしながら、用語「冷却用流体」は、冷却された空気だけを含む空気を意味するつもりはなく、「熱風」は、加熱されている空気だけしか含まないことを意味するつもりはないことは、容易に明らかになるであろう。代わりに、本発明の実施形態は、熱風及び冷却用流体の混合物を含む空気でも動作することができる。さらに、冷却用流体及び熱風は、電子コンポーネントを冷却するために用いることができ、当業者によく知られている空気以外の気体、たとえば冷媒及び他のタイプの気体を意味する場合もある。

本発明の一実施形態によれば、データセンタ内の種々の環境条件に従って、無次元で拡張性のあるパラメータを計算することができる。これらのパラメータは、冷却用流体の供給、熱風除去及び作業負荷配分のうちの１つ又は複数を制御し、データセンタ内のコンポーネントを効率的に冷却できるようにするために導入することができる。このようにして、データセンタ内の空気再循環の量を減らすことにより、冷却効率を改善することができる。すなわち、熱風から冷却用流体への再循環又はその逆の再循環を減らすことにより、冷却用流体がデータセンタ内のコンポーネントを冷却する潜在能力を、既知の冷却システムよりも改善することができる。本発明の実施形態の動作を通して達成することができる効率改善の１つの成果は、データセンタ内の冷却システムを動作させるために必要とされるエネルギーの量が削減され、それにより関連する運用コストを削減できることである。

無次元のパラメータを用いて、データセンタ冷却システムのための拡張性のある「性能の指標」を決定することができる。さらに、その性能の指標は、データセンタの種々の場所において生じる再循環の量を定量化することができる。この関連で、本開示全体を通して、送り熱指標（ＳＨＩ）及び戻り熱指標（ＲＨＩ）のような複数のパラメータが開示される。ＳＨＩ及びＲＨＩは、１つ又は複数のコンポーネント、ラック、一群のラック又はデータセンタ全体の熱管理及びエネルギー効率の指標としての役割を果たすことができる。

ＳＨＩ及びＲＨＩは、データセンタ全体の中の種々の場所において測定される温度に基づいて計算される。たとえば、ＳＨＩ及びＲＨＩを決定するために、コンピュータ室（たとえばデータセンタ）の空調ユニットによって供給される冷却用流体の温度を導入することができる。空調ユニットによって供給される冷却用流体の温度は、基準温度と見なすことができる。これは、この場所の冷却用流体の温度が実質的に制御されるからである。

さらに、複数の指標が種々の入口及び出口の温度に基づくことができる。一例として、給気口の入口、ラックの入口、ラックの出口、還気口の入口等において温度を測定することができる。後にさらに詳細に説明されるように、これらの種々の場所における温度は、データセンタの幾何学的なレイアウトの関数である。さらに、それらの温度は、給気口並びにラック入口及びラック出口を様々に操作することによって変更することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、ＳＨＩ及びＲＨＩは、計算流体力学モデルで計算することができる。このモデルは、概ね最適化されたデータセンタレイアウトを決定するために実行することができる。こうして、本発明のこの実施形態によれば、概ね最適な冷却システムエネルギー使用量が得られるように、データセンタのレイアウトを設計することができる。これは、ラックを、給気口及び空調ユニットに対して所定の構成に配置することを含むことができる。またこれは、ラック内の空気流を制御するために、種々の構成を有するラックを使用することを含むことができる。

ＳＨＩ及びＲＨＩは、データセンタ冷却システムを動作させる際に導入することができる。たとえば、ＳＨＩ及びＲＨＩを用いて、ラックへの冷却用流体の供給及び／又はラックからの熱風の除去を制御することができる。別の例として、ＳＨＩ及びＲＨＩを用いて、ラック間の概ね最適な計算負荷分布を決定することができる。すなわち、ＳＨＩ及びＲＨＩの計算に基づいて、ラック内に配置される１つ又は複数のコンポーネント、たとえばサーバ、コンピュータ等によって実行される計算作業負荷を、１つ又は複数の他のコンポーネントに分配することができる。別法では、計算作業負荷が、さらに少ない数のコンポーネント間に分散される。

最初に図１Ａを参照すると、本発明の一実施形態による、データセンタ１００の簡略化された斜視図が示される。用語「データセンタ」は一般的に、熱を発生する能力がある１つ又は複数のコンポーネントが配置される場合がある部屋又は他の空間を意味することを意図している。この関連で、用語「データセンタ」は、本発明を、データが通信されるか、又は処理される任意の特定のタイプの部屋に限定することを意図するわけではなく、また用語「データセンタ」を用いることが、先に記載された定義以外の任意の観点で本発明を限定するものと解釈されるべきではない。

図１Ａに示されるデータセンタ１００は一般化された図であり、本発明の範囲から逸脱することなく、他のコンポーネントを追加することができるか、又は既存のコンポーネントを削除又は変更することができることは当業者には容易に明らかになるはずである。たとえば、データセンタ１００は任意の数のラック又は種々の他のコンポーネントを収容することができる。さらに、熱発生／放散コンポーネントが、ラックに収容されることなく、データセンタ１００内に配置される場合もあることは理解されたい。

データセンタ１００は、平行な列に整列した複数のラック１０２〜１０８、たとえば電子機器キャビネットを有するものとして示される。ラック１０２〜１０８の列はそれぞれ、上げ床１１０上に配置される４台のラック（ａ〜ｄ）を含むように示される。複数のワイヤ及び通信線（図示せず）を、上げ床１１０の下の空間１１２内に配置することができる。空間１１２は、空調ユニット１１４からラック１０２〜１０８に冷却用流体を供給するためのプレナムとしての役割も果たす。冷却用流体は、ラック１０２〜１０８のいくつか、又は全ての間に配置される給気口１１６を通して、空間１１２からラック１０２〜１０８に供給することができる。給気口１１６は、ラック１０２とラック１０４との間、及びラック１０６とラック１０８との間に配置されるものとして示される。

ラック１０２〜１０８は一般的に、熱を発生／放散することができる複数のコンポーネント（図示せず）、たとえばプロセッサ、マイクロコントローラ、高速ビデオカード、メモリ、半導体デバイス等を収容するように構成される。それらのコンポーネントには、複数のサブシステム（図示せず）、たとえばコンピュータ、サーバ等の構成要素を用いることもできる。それらのサブシステム及びコンポーネントは、種々の電子的な機能、たとえば計算、スイッチング、ルーティング、表示等の機能を実行するように実装することができる。これらの電子的な機能を実行する際に、コンポーネント、ひいてはサブシステムは一般的に、比較的大量の熱を放散する場合がある。ラック１０２〜１０８は一般的に、４０台以上のサブシステムを収容することが知られているので、それらのラックは、サブシステム及びコンポーネントを所定の動作温度範囲内に概ね維持するために、大量の熱を冷却用流体に伝達する。

データセンタ１００は、ラックの４つの列１０２〜１０８及び空調ユニット１１４を収容するものとして示されるが、データセンタ１００は、任意の数のラック、たとえば１００台のラック、及び任意の数の空調ユニット、たとえば４台以上の空調ユニットを収容することができることは理解されたい。４列のラック１０２〜１０８及び空調ユニット１１４の図は例示し、説明を簡単にすることのみを目的としており、いかなる観点においても本発明を限定することを意図していない。

ここで図１Ｂを参照すると、本発明の一実施形態による、図１Ａに示されるデータセンタ１００の簡略化された側面図が示される。図１Ｂでは、ラック１０２ａ、１０４ａ、１０６ａ及び１０８ａを見ることができる。図１Ｂに関して例示される実施形態のさらに詳細な説明は、２００１年１０月５日に出願され、同時係属で、同じ譲受人に譲渡される米国特許出願第０９／９７０，７０７号において見いだすことができ、その特許出願はその全体を参照して、本明細書に援用される。

図１Ｂに示されるように、ラック１０２とラック１０４との間、及びラック１０６とラック１０８との間のエリアは冷路１１８を含むことができる。これらの通路は、給気口１１６から冷却用流体を受け取るように構成されるので、「冷路」と見なされる。さらに、ラック１０２〜１０８は一般的に、冷路１１８から冷却用流体を受け取る。ラック１０４とラック１０６との間の通路、及びラック１０２及びラック１０８の後ろ側にある通路は熱路１２０と見なされる。これらの通路は、ラック１０２〜１０８のコンポーネントによって加熱された空気を受け取るように配置されるので、「熱路」と見なされる。冷路１１８及び熱路１２０を、たとえばラック１０２〜１０８で概ね分離することにより、ラック１０２〜１０８内に供給する前に、冷却用流体が熱風と再循環するのを概ね防ぐことができる。

ラック１０２〜１０８の冷路１１８に面する側はラックの前面と見なすことができ、ラック１０２〜１０８の冷路１１８から離れて面する側はラックの背面と見なすことができる。簡略化するためであって、限定するわけではないが、本開示全体を通して、ラック１０２〜１０８の種々の側を説明するために、この呼称が基にされるであろう。

本発明の別の実施形態によれば、ラック１０２〜１０８は、背面が互いに隣接するように配置することができる（図示せず）。この実施形態では、給気口１１６は各通路１１８及び１２０内に設けることができる。さらに、ラック１０２〜１０８は、熱風がラック１０２〜１０８から流出できるようにするために、そのトップパネル上に出口を含むことができる。

先に説明されたように、空調ユニット１１４は熱風を受け取り、熱風を冷却する。さらに、空調ユニット１１４は、たとえば、後に説明されるような過程を通して、ラック１０２〜１０８に、冷却された空気、たとえば冷却用流体を供給する。空調ユニット１１４は一般的に、冷却用流体（たとえば空気）を空間１１２（たとえばプレナム）に供給し、且つ／又はデータセンタ１００から空気を吸い込む（たとえば、矢印１２４によって示される）ためのファン１２２を備える。動作時に、熱風は、矢印１２４によって示されるように、空調ユニット１１４に入り、冷却コイル１２６、圧縮機１２８及び凝縮器１３０の動作によって、当業者に一般的に知られているようにして冷却される。冷却システム効率に関して、一般的には、還気はデータセンタ１００内の空気の相対的に最も暖かい部分から成ることが望ましい。

本開示全体を通して、データセンタ１００から熱風を吸い込むためにファン１２２を用いることが参照されるが、本発明の範囲から逸脱することなく、空気を除去する任意の他の適当な方法を実施することができることは理解されたい。一例として、ファン１２２とは個別のファン（図示せず）又は送風器を用いて、データセンタ１００から空気を吸い込むこともできる。

さらに、ラック１０２〜１０８内の熱負荷を冷却するために必要とされる冷却用流体に基づいて、空調ユニット１１４は種々のレベルで動作することができる。たとえば圧縮機１２８の能力（たとえば、冷媒に及ぼされる仕事の量）及び／又はファン１２２の速度を変更し、それにより温度、及びラック１０２〜１０８に供給される冷却用流体の流量を制御することができる。この点で、圧縮機１２８は可変能力の圧縮機を含むことができ、ファン１２２は可変速度のファンを含むことができる。こうして、圧縮機１２８を制御して、その中の冷媒の質量流量を増減することができる。

個々の要件によって、本発明の実施形態とともに用いられることになる圧縮機１２８及びファン１２２の具体的なタイプが異なる場合があるので、本発明は任意の特定のタイプの圧縮機又はファンには限定されない。代わりに、本発明の或る特定の態様を達成することができる、任意の適当なタイプの圧縮機１２８及びファン１２２を本発明の実施形態とともに用いることができる。圧縮機１２８及びファン１２２の選択は、複数の要因、たとえば冷却要件、コスト、運用コスト等によることがある。

本発明の実施形態が、速度が一定の圧縮機及び／又は速度が一定のファンでも動作することができることは当業者には理解されたい。一態様では、ラック１０２〜１０８への冷却用流体の供給の制御は、空間１１２内の冷却用流体の圧力に基づいて達成することができる。この実施形態によれば、空間１１２内の圧力は、たとえば、データセンタ１００内の種々の場所に配置される複数の給気口１１６の動作を通して、制御することができる。すなわち、空間１１２内の圧力は、給気口１１６を通過する冷却用流体の出力を選択的に制御することにより、空間１１２の全体にわたって概ね一定に維持することができる。一例として、空間１１２の１つの場所における冷却用流体の圧力が所定のレベルを超える場合には、概ねその場所の近くに配置される給気口によって、その中を通る冷却用流体の流量を増やし、それによりその場所の圧力を下げることができる。この実施形態のさらに詳細な説明は、本発明と同じ譲受人に譲渡され、その全体を参照して本明細書に援用される、２００２年１１月２６日に出願の米国特許出願第１０／３０３，７６１号及び２００３年１月２７日に出願の米国特許出願第１０／３５１，４２７号において見いだすことができる。

圧縮機１２８に加えて、又はそれに代わる手段として、流体供給源を冷却するために、空調ユニット１１４内に熱交換器（図示せず）を実装することもできる。熱交換器は、一般的に、空気が熱交換器を通り過ぎるときに、その空気を冷却するように動作する、冷水式熱交換器、遠心チラー（たとえばＹＯＲＫによって製造されるチラー）等を含むことができる。熱交換器は複数の空調機を含むことができる。空調機は、ポンプによって動かされ、凝縮機又は冷却塔によって冷却される水を供給されることができる。熱交換器容量は、熱放散需要に基づいて変えることができる。したがって、熱交換器容量は、たとえば、冷却用流体を相対的に低い温度に維持する必要がない場合には、減らすことができる。

動作時に、冷却用流体は一般的に、矢印１３２によって示されるように、ファン１２２から空間１１２内に流れる。冷却用流体は、矢印１３４によって示されるように、複数の給気口１１６を通って、上げ床１１０から出て、ラック１０２〜１０８の種々のエリア内に流れ込む。給気口１１６は、同時係属の米国特許出願第０９／９７０，７０７号に開示され、記載される動的に制御可能な給気口を含むことができる。その特許出願において説明されるように、給気口１１６は、そこを通過する冷却用流体の速度、体積流量及び方向のうちの少なくとも１つを制御するように概ね動作するので、「動的に制御可能である」と呼ばれる。さらに、動的に制御可能な給気口１１６の詳細な例を、本発明と同じ譲受人に譲渡され、その全体を参照して本明細書に援用される、２００３年２月２８日に出願の同時係属の米国特許出願第１０／３７５，００３号において見いだすことができる。

冷却用流体が給気口１１６から流れ出るとき、冷却用流体はラック１０２〜１０８に流れ込むことができる。ラック１０２〜１０８は一般的に、その前面に入口（図示せず）を含み、給気口１１６からの冷却用流体を受け取る。それらの入口は一般的に、冷却用流体がラック１０２〜１０８に入ることができるようにするための１つ又は複数の開口部を備える。それに加えて、又はそれとは別に、ラック１０２〜１０８のうちのいくつか又は全ての前面は、ラック１０２〜１０８に入る冷却用流体の流れを概ね制御するためのデバイスを備えることができる。適当なデバイスの例が、いずれも２００３年４月３０日に出願された、同時係属で、同じ譲受人に譲渡された米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８３９９−１及び２００２０８５８５−１）に記載されており、それらの開示はいずれも、その全体を参照して本明細書に援用される。

冷却用流体がラック１０２〜１０８の中を流れるのに応じて、ラック１０２〜１０８内に配置されるコンポーネントから放散される熱を吸収することにより、冷却用流体は加熱された状態になることができる。熱風は一般的には、ラック１０２〜１０８の背面に位置する１つ又は複数の出口を通して、ラック１０２〜１０８を出ることができる。それに加えて、又はその代わりに、ラック１０２〜１０８のうちのいくつか又は全ての背面は、ラック１０２〜１０８に流れ込む冷却用流体の流れを概ね制御し、且つ／又はラック１０２〜１０８から流れ出る熱風の流れを概ね制御するためのデバイスを備えることができる。再び、適当なデバイスの例は、同時係属で、同じ譲受人に譲渡された米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８３９９−１及び２００２０８５８５−１）に記載される。

ラック１０２〜１０８の中の空気の流れは、先に確認された同時係属の特許出願に述べられる態様に一致するように上記のデバイスを動作させることによって、給気口１１６を通る空気の流れと概ねバランスをとることができる。さらに、ラック１０２〜１０８の中の空気流と給気口１１６を通る空気流との間に、比例関係をもたらすことができる。それらの同時係属の特許出願に記載されるようにして空気流を制御することによって、熱風流と冷却用流体との間の再循環のレベルを、既知の冷却システムと比較して、大幅に低減するか、又はなくすことができる。

空調ユニット１１４は、冷却用流体の体積流量を時間とともに変化させることにより、ラック１０２〜１０８内の熱負荷に従って冷却要件が変化するのに応じてラック１０２〜１０８に供給される冷却用流体の量を変更することができる。一例として、ラック１０２〜１０８内の熱負荷が全体として増加する場合には、空調ユニット１１４は、冷却用流体の供給量及び温度のうちの１つ又は複数を増加するように動作することができる。別法では、ラック１０２〜１０８内の熱負荷が全体として減少する場合には、空調ユニット１１４は、冷却用流体の供給量及び温度のうちの１つ又は複数を減少させるように動作することができる。このようにして、データセンタ１００内のコンポーネントを所定の動作温度範囲内に概ね維持するために空調ユニット１１４によって用いられるエネルギーの量は、概ね最適化することができる。

別法では、ラック１０２〜１０８にさらに冷却用流体を流すことにより、コンポーネントの温度が上昇する状況が生じる場合もある。これは、たとえば、比較的大量の熱風が冷却用流体内に再循環するときに生じる場合がある。この状況では、後にさらに詳細に説明されるように、コンポーネント温度が上昇するのに応じて、冷却用流体の供給を減らすことができる。さらに、コンポーネント温度が下がるのに応じて、冷却用流体の供給を増やすことができる。それゆえ、本発明は、データセンタ１００内の温度が変化するのに応じて、１つの運用形態に限定されないことは理解されたい。

給気口１１６、上記のデバイス及び空調ユニット１１４の動作を通して、冷却用流体の流量及び温度を全体として、且つ場所に応じて制御することができる。たとえば、給気口１１６及び上記のデバイスは、一般的に、ラック１０２〜１０８への冷却用流体の流れを局所的に、又は場所に応じて制御することができる。さらに、空調ユニット１１４は、一般的に、データセンタ１００の種々の部分にわたる冷却用流体の流量及び温度を全体として制御する。冷却用流体の場所に応じた制御及び全体的な制御によって、ラック１０２〜１０８のコンポーネントを所定の動作温度範囲内に維持する際に空調ユニット１１４によって消費されるエネルギーの量を、従来のデータセンタ冷却システムに比べて大幅に削減することができる。

複数の温度センサ１３６〜１４４、たとえばサーミスタ、熱電対等を、データセンタ１００全体にわたって種々の場所に配置することができる。一例として、温度センサ１３６をラック１０２〜１０８の入口に配設して、ラック１０２〜１０８内に供給される冷却用流体の温度を検出することができる。温度センサ１３８をラック１０２〜１０８の出口に配設して、ラック１０２〜１０８から排気される熱風の温度を検出することができる。さらに、温度センサ１４０を給気口１１６に配置して、空間１１２から供給される冷却用流体の温度を検出することができる。さらに、温度センサ１４２、１４４をそれぞれ、空調ユニット１１４の入口及び出口付近に配置して、空調ユニット１１４に入る熱風の温度及び空間１１２に供給される冷却用流体の温度をそれぞれ検出することができる。

温度センサ１３６〜１４４は、互いに、及び／又はデータセンタ冷却システム（たとえば、空調ユニット１１４、給気口１１６等）の動作を制御するように構成されるコンピュータと通信することができる。その通信は、ＩＥＥＥ８０２．３等の有線プロトコル、ＩＥＥＥ８０１．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０１．１１ｇ、無線シリアル接続、ブルートゥース等の無線プロトコル、又はその組み合わせを介して達成することができる。それに加えて、又はその代わりに、温度センサ１３６〜１４４のうちの１つ又は複数は、「LOCATION AWARE DEVICES」と題する同時係属で同じ譲受人に譲渡された米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８０２８−１）に記載されるような位置認識デバイスを備えることができ、その特許出願の開示は、全体を参照して本明細書に援用される。その特許出願に記載されるように、これらのデバイスは、他のセンサ及び／又はデバイスに対する自らの大体の位置を判定し、無線通信を通して互いに通信するように動作することができるので、「位置認識」と呼ばれる。

本発明の別の実施形態によれば、移動装置１４６を配設し、データセンタ１００内の少なくとも１つの環境条件（たとえば温度、圧力、空気流、湿度、位置等）を収集又は測定することができる。より具体的には、移動装置１４６は、ラック１０２〜１０８の周囲を動き回り、データセンタ１００全体にわたる種々の場所において１つ又は複数の環境条件を判定するように構成することができる。このようにして、移動装置１４６によって、種々の場所において、データセンタ１００内の温度を検出できるようになると同時に、必要とされる温度センサの数を大幅に減らすことができる。移動装置１４６及びその動作に関するさらに詳細な説明は、２００２年３月３１日に出願の同時係属で同じ譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／１５７，８９２号において見いだすことができ、その特許出願の開示は、全体を参照して本明細書に援用される。

特許出願第１０／１５７，８９２号に記載されるように、移動装置１４６には、データセンタ１００のラック１０２〜１０８の周囲を動き回るように構成される自走式の機構を用いることができる。さらに、移動装置１４６は一般的に、種々の高さにおいて１つ又は複数の環境条件を検出するように構成される複数のセンサを備える。移動装置１４６は、その環境条件情報を、空調ユニットコントローラ（図示せず）に送信することができる。このコントローラは、データセンタ１００内のラック１０２〜１０８への冷却用流体の供給を決定する際にその情報を利用する場合がある。さらに、移動装置１４６は、その環境条件情報を、給気口１１６を動作させるように構成される給気口コントローラ（図示せず）に送信することができる。別の実施形態によれば、移動装置１４６は、上記の位置認識デバイスに類似の構成を含む温度センサから環境情報を受信することができる。たとえば、それらのセンサは、移動装置１４６に対して、熱い場所、たとえば温度が標準値よりもかなり高い場所を指示する温度測定値を送信することができる。移動装置１４６は、その進路を、検出された熱い場所に動くように変更して、センサによる温度測定値を検証することができる。

図１Ｃは、本発明の一実施形態によるデータセンタ１００の上側部分の断面図である。図１Ｃに示されるように、データセンタ１００内に熱交換器ユニット（ＨＥＵ）１５０及び１５２を配設することができる。ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２は、２００２年８月２日に出願の同時係属の米国特許出願第１０／２１０，０４０号に開示され、且つ記載されており、その特許出願は本発明の譲受人に譲渡され、その全体を参照して本明細書に援用される。米国特許出願第１０／２１０，０４０号に記載されるように、ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２は一般的に、ラック１０２〜１０８から熱風を受け取り、受け取った空気を冷却し、冷却された空気をラック１０２ａ〜１０８ａに概ね制御しながら戻すように動作する。ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２は、受け取った熱風を冷却するために、空調ユニット１１４からの冷媒がその中を流れるように構成される。ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２は一般的に、熱風を受け取るための開口部と、冷却された空気をラック１０２〜１０８に戻すための１つ又は複数のファンとを備える。さらに、ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２は温度センサ（図示せず）を備えることもできる、又は温度センサはＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２の近くに配置することができる。

センサ１３６〜１４４、移動装置１４６及び／又はＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２の近くに配置される温度センサによって検出される温度は、データセンタ１００内の再循環の量を判定するために導入することができる。その量は、送り熱指標（ＳＨＩ）及び戻り熱指標（ＲＨＩ）と定義することができる。ＳＨＩは、冷却用流体内への熱風の侵入の指標と定義することができ、以下の式によって求めることができる。

ただし、Ｑはデータセンタ１００のラック１０２〜１０８内の全てのコンポーネントからの全熱放散を表しており、δＱはラック１０２〜１０８に入る前の冷却用流体のエンタルピーの上昇を表す。

全熱放散は、温度センサ１４０によって検出されるようなラック１０２〜１０８の入口の温度から、温度センサ１３８によって検出されるようなラック１０２〜１０８の出口の温度を引くことによって得られた値を平均することにより求めることができる。全熱放散Ｑ及び冷却用流体のエンタルピーの上昇δＱは以下の式によって求めることができる。

ただしｍ^r _i,jは、ラックのｊ番目の列内のｉ番目のラックの中を流れる質量流量であり、（Ｔ^r _in）_i,j及び（Ｔ^r _out）_i,jは、ラックのｊ番目の列内のｉ番目のラックからの平均入口温度及び平均出口温度である。さらに、Ｔ_refは、給気口１１６の空気温度を表し、それは全ての冷路１１８の場合に同じであると仮定される。

式１の分子は、ラックに入る前に冷路内の空気によって獲得される顕熱を表し、一方、分母は、ラック排気口を離れる空気によって獲得される全顕熱を表す。質量流量の和は式２及び式３の場合に等しいので、ＳＨＩは、ラック入口温度、ラック出口温度、及び空調ユニット１１４の出口温度の関数として書き表すことができる。したがって、ＳＨＩは以下のように表すことができる。

ＳＨＩを通路内の一群のラックに対して計算し、特定の冷路内への熱の侵入を評価することもできる。さらに、ＳＨＩをラック毎に計算して、熱い場所になりやすいエリアを分離することもできる。式１及び式３は、δＱが高くなる結果として、（Ｔ^r _in）_i,jが高くなり、それゆえＳＨＩが高くなることを示す。ラックへの入口温度Ｔ^r _inがＴ_refに対して上昇するとき、システムは故障及び信頼性の問題を生じやすくなる。Ｔ^r _inが増加することも、データセンタ００における混合に起因するエントロピー生成の増加及びエネルギー効率の低下を示す。それゆえ、ＳＨＩは、ラック、一群のラック又はデータセンタ内の熱管理及びエネルギー効率の指標として用いることができる。

ＳＨＩが０であることは、冷却用流体内への熱風の再循環がない完全なシステムであることを示す。それゆえ、本発明の一実施形態によれば、データセンタ冷却システムのコンポーネントを動作させる際の１つの目標はＳＨＩを最小限に抑えることである。

ラック１０２〜１０８の排気からの熱風は、データセンタ１００の天井空間内に吸い上げられる。その後、熱風は空調ユニット１１４の入口に流れ込む。このように流れている間に、熱風は冷路１１８からの冷却用流体と混ざる場合があり、それにより熱風はその熱の一部を失う。この過程における熱損失の量は、冷路１１８内の空気によって獲得される二次的な熱に等しい。データセンタ１００内の全体的な熱勘定から、全てのラック１０２〜１０８からの全熱放散（Ｑ）は、空調ユニット１１４の全冷却負荷に等しくなければならない。それゆえ、ラック排気と空調ユニット１１４の入口との間のデータセンタ内の熱勘定は以下のように表すことができる。

ただし、Ｍ_kは、空調ユニット、たとえば空調ユニット１１４の中を流れる空気の質量流量であり、Ｔ^c _inは個々の空調ユニットの入口温度である。

式５では、右辺の第１の項はラック１０２〜１０８から排気される熱風の全エンタルピー（Ｑ＋δＱ）を表す。第２の項は、熱風及び冷却用流体の空気流が混合することに起因するエンタルピーの減少を表す。式５を全排気エンタルピーに対して正規化し、整理し直すと、以下の式が得られる。

ただし、ＲＨＩは戻り熱指標であり、以下の式によって定義される。

式７では、分子は空調ユニット（複数可）１１４による全冷却を表し、分母はラック排気における全エンタルピー上昇を表す。空調ユニット（複数可）１１４によって抽出される熱はラックからの熱放散にも等しいので、分子はデータセンタ１００内の実効的な熱放散を表す。

一般的には、ラック内の熱負荷が一定であるとすると、Ｔ^r _inが増加する結果として、ラックの戻り側におけるＴ^r _outが上昇する。式７の場合、この温度変化がＲＨＩを減少させることが明らかであり、それは、空調ユニット（複数可）１１４に達する前に、空気の混合の度合いが大きくなることを示す。ラック排気からの熱風は、天井空間において、又はラックと壁との間の空間において、熱路内の冷却用流体と混ざる場合がある。各列内の局所的な混合を調べるために、通路排気とラック排気との間のＲＨＩを、通路の制御体積を基にして評価することができるか、又はＲＨＩは、既知の温度データ及び式６によって、ＳＨＩの計算から推定することができる。一般的に、ＲＨＩの値が大きいことは、混合レベルが低い、より良好な通路設計を示す。

本発明の一実施形態によれば、データセンタ冷却システムのコンポーネントはＲＨＩ値を一般的に増加させるように動作することができる。

ＳＨＩ及びＲＨＩをデータセンタとの関連で用いることができる例とともに、上記の式のさらに詳細な説明は、本発明の発明者によって発表された一対の論文において見いだすことができる。第１の論文は２００２年６月２４日にAmerican Institute of Aeronautics and Astronauticsにおいて発表されたものであり、「Dimensionless Parameters for Evaluation of Thermal Design and Performance of Large-Scale Data Centers」と題する。第２の論文は、International Journal of Heat, Ventilating, Air-conditioning and Refrigeration Researchの２００３年４月版に発表されたものであり、「Efficient Thermal Management of Data Centers ？ Immediate and Long-Term Research Needs」と題する。これらの論文に含まれる開示は、その全体を参照して本明細書に援用される。

図２は、本発明の一実施形態による冷却システム２０２のための例示的なブロック図２００である。ブロック図２００に関する以下の説明は、そのような冷却システム２０２を動作することができる種々の異なる態様のうちの１つの態様にすぎないことは理解されたい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、冷却システム２０２がさらに別のコンポーネントを含むことができること、及び説明されるコンポーネントのうちのいくつかを削除及び／又は変更することができることは理解されたい。

冷却システム２０２は、冷却システム２０２の動作を制御するように構成されるコントローラ２０４を備える。一例として、コントローラ２０４は、第１のラック２２２及び第２のラック２０４のためのアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、給気口アクチュエータ２０８ａ、及び／又はＨＥＵアクチュエータ２０８ｂを制御して、データセンタ１００内の空気流特性を変更することができる。別の例として、コントローラ２０４は、データセンタ１００内の種々のサーバ２２０にかけられる作業負荷を制御することができる。コントローラ２０４は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等を含むことができる。

第１のラックアクチュエータ２０６ａ及び第２のラックアクチュエータ２０６ｂは、ラック、たとえばラック１０２〜１０８の中に流れる空気流を変更するように構成される装置を操作するように構成することができる。適当なアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ及び装置の例は、同時係属の米国特許（番号未定）（代理人整理番号２００２０８３９９−１及び２００２０８５８５−１）において見いだすことができる。これらの特許出願に記載されるように、ラック上にルーバアセンブリ又は角度を付けたパネルを配設することができ、ラックの中に流れる空気流を変更するように動作させることができる。

給気口アクチュエータ２０８ａは、給気口を通る空気流を変更するように構成されるアクチュエータを含むことができる。そこを流れる空気流を変更するように構成される適当な給気口アクチュエータ２０８ａ及び給気口の例は、２００３年２月２８日に出願の同時係属で同じ譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／３７５，００３号において見いだすことができ、その特許出願の開示は、全体を参照して本明細書に援用される。これらのタイプの給気口のための種々の動作モードの説明は、米国特許出願第０９／９７０，７０７号に開示される。

ＨＥＵアクチュエータ２０８ｂは、ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２に出入りする空気流を変更するように構成されるアクチュエータを含むことができる。たとえば、アクチュエータ２０８ｂは、ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２の１つ又は複数のファンを動作させるように構成することができる。適当なＨＥＵアクチュエータ２０８ｂの例は、先に確認された特許出願第１０／２１０，０４０号において見いだすことができる。コントローラ２０４と、第１のラックアクチュエータ２０６ａ、第２のラックアクチュエータ２０６ｂ、給気口アクチュエータ２０８ａ及びＨＥＵアクチュエータ２０８ｂとの間のインターフェースとしての役割を果たすためのインターフェース電子回路２１０を配設することができる。インターフェース電子回路２１０は、第１のラックアクチュエータ２０６ａ、第２のラックアクチュエータ２０６ｂ及び／又は給気口アクチュエータ２０８ａに対して、その構成を変更することで、空気流を変更してラックを流れるように指示することができる。一例として、インターフェース電子回路２１０は、コントローラ２０４からの指示に従って、給気口アクチュエータ２０８ａに供給される電圧を変更して、給気口アクチュエータ２０８ａのドライブシャフトの回転の方向及び／又は大きさを変更することができる。

またコントローラ２０４は、冷却システム２０２の機能を提供するコンピュータソフトウエアを記憶するように構成されるメモリ２１２とのインターフェースも有することができる。メモリ２１２は、ＤＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせとして実装することができる。またメモリ２１２は、たとえば、計算によってＳＨＩが判定されるのに応答して、ラックアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、給気口アクチュエータ２０８ａ及びＨＥＵアクチュエータ２０８ｂを操作することができる態様に関するデータ／情報を収容するための記憶手段を提供するように構成することもできる。

コントローラ２０４は、インターフェース電子回路２１０に制御信号を送信するように構成される冷却システムモジュール２１４を収容することができる。冷却システムモジュール２１４は、ＳＨＩ及びＲＨＩの一方又は両方を計算するように構成される計量化モジュール２１６からの命令を受信することができる。ＳＨＩ及びＲＨＩは、図１Ｂに関して先に説明されたようにして計算することができる。またコントローラ２０４は、計量化モジュール２１６と通信するように構成される作業負荷モジュール２１８も備えることができる。作業負荷モジュール２１８は、ＳＨＩ及びＲＨＩのうちの一方又は両方が計算されるのに応答して、複数のサーバ２２０間で作業負荷を分散させるように動作することができる。

一態様では、冷却システムモジュール２１４は、ラックアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、給気口アクチュエータ２０８ａ及び／又はＨＥＵアクチュエータ２０８ｂのための命令を送信し、それらのアクチュエータが操作されて、ＳＨＩが全体として減少するようにすることができる。さらに、これらの命令は、ＲＨＩを全体として増やすように指示することもできる。それに加えて、又はその代わりに、作業負荷モジュール２１８が種々のサーバ２２０間で作業負荷を分散させて、ＳＨＩ値を全体として減らし、且つ／又はＲＨＩ値を全体として増やすこともできる。

先に説明されたように、ＳＨＩ値及びＲＨＩ値は、データセンタの種々の場所における冷却用流体及び熱風の温度に基づいて計算することができる。このようにして、ＳＨＩを計算する際に導入される温度は、ラック入口及びラック出口、給気口並びに空調ユニットの入口及び空調ユニットの出口において検出することができる。

図２は、限定するつもりではなく、説明を簡単にするために、２つのラック２２２及びラック２２４、給気口温度センサ２２６、並びに空調ユニット２２８を示す。しかしながら、ブロック図２００に関する以下の説明が、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数のラック、給気口及び空調ユニットを有するデータセンタにおいても実現することができることは理解されたい。

第１のラック２２２は、第１の入口温度センサ２３０及び第１の出口温度センサ２３２を有するものとして示される。第２のラック２２４は、第２の入口温度センサ２３４及び第２の出口温度センサ２３６を有するものとして示される。温度センサ２３０〜２３６は、コントローラ２０４、さらに詳細には計量化モジュール２１６と通信するものとして示される。給気口温度センサ２２６も計量化モジュール２１６と通信するものとして示される。さらに、空調ユニット２２８は、計量化モジュール２１６と通信する、入口温度センサ２３８及び出口温度センサ２４０を備えるものとして示される。

温度センサ２２６、２３０〜２４０は、熱電対、サーミスタを含むことができるか、或いは別法では、温度及び／又は温度変化を検出するように構成される。第１の入口温度センサ２３０及び第２の入口温度センサ２３４はそれぞれ、第１のラック２２２及び第２のラック２２４の入口（複数可）を通過する冷却用流体の温度を検出するように構成される。第１の出口温度センサ２３２及び第２の出口温度センサ２３６はそれぞれ、第１のラック２２２及び第２のラック２２４の種々の場所にある出口（複数可）を通って排気される熱風の温度を検出するように構成される。給気口温度センサ２２６は、給気口、たとえば給気口１１６を通して供給される冷却用流体の温度を検出するように構成される。入口温度センサ２３８及び出口温度センサ２４０はそれぞれ、空調ユニット２２８に流れ込む熱風及び空調ユニット２２８から流れ出る冷却用流体の温度を検出するように構成される。

コントローラ２０４は、有線接続を通して、又はＩＥＥＥ８０１．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０１．１１ｇ、無線シリアル接続、ブルートゥース等の無線プロトコルを通して、又はその組み合わせを通して、センサ２２６及び２３０〜２４０から検出された温度を受信することができる。計量化モジュール２１６は、受信された温度検出値に基づいて、ＳＨＩ値及びＲＨＩ値の一方又は両方を計算することができる。このようにして、計量化モジュール２１６は、データセンタ１００の種々の場所におけるＳＨＩ値及び／又はＲＨＩ値を判定することができる。たとえば、計量化モジュール２１６は、１つ又は複数のコンポーネント、１つのラック、一群のラック、複数のラック群、又はデータセンタ全体のためのＳＨＩ値及び／又はＲＨＩ値を判定することができる。計量化モジュール２１６は、冷却システムモジュール２１４及び作業負荷モジュール２１８に対して、ＳＨＩ値及び／又はＲＨＩ値を与えることもできる。

本発明の一実施形態によれば、且つ同時係属の米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８０２８−１）に関して先に説明されたように、温度センサ２２６、２３０〜２４０は、位置認識デバイスを備えることができる。その特許出願に記載されるような位置認識デバイスを用いることにより、コントローラ２０４は種々のセンサの場所を判定し、且つ記憶することができる。さらに、コントローラ２０４はセンサから温度情報を無線で受信することができ、またデータセンタが構成し直される場合には、センサ位置を概ね自動的に判定するように構成されることができる。

図３は、本発明の一実施形態による例示的なコンピュータシステム３００を示す。コンピュータシステム３００は、図２に示されるコントローラ２０４を備えることができる。この点で、コンピュータシステム３００は、コントローラ２０４に収容される複数のモジュールのうちの１つ又は複数を実行するためのプラットフォームとして用いることができる。

コンピュータシステム３００は、プロセッサ３０２のような１つ又は複数のコントローラを含む。プロセッサ３０２を用いて、複数のモジュール（たとえば、冷却システム２０２のモジュール２１６〜２１８）を実行することができる。プロセッサ３０２からのコマンド及びデータは、通信バス３０４上で通信される。またコンピュータシステム３００は、メインメモリ３０６、たとえば、実行時間中に冷却システム２０２のためのプログラムコードを実行することができる、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ２１２と、補助メモリ３０８とを備える。補助メモリ３０８は、たとえば、プロビジョニングシステムのためのプログラムコードのコピーを記憶することができる、１つ又は複数のハードディスクドライブ３１０及び／又はフロッピィディスケットドライブ、磁気テープドライブ、コンパクトディスクドライブ等を表す取外し可能記憶ドライブ３１２を備える。

取外し可能記憶デバイス３１０は、よく知られているようにして、取外し可能記憶ユニット３１４との間で読出し及び／又は書込みを行う。ユーザ入力デバイス及びユーザ出力デバイスは、キーボード３１６、マウス３１８及びディスプレイ３２０を含むことができる。ディスプレイアダプタ３２２が、通信バス３０４及びディスプレイ３２０とのインターフェースを構成し、プロセッサ３０２から表示データを受信し、その表示データをディスプレイ３２０のための表示コマンドに変換することができる。さらに、プロセッサ３０２は、ネットワークアダプタ３２４を通して、ネットワーク、たとえばインターネット、ＬＡＮ等を介して通信することができる。

コンピュータシステム３００において、他の既知の電子コンポーネントを追加したり、削除したりすることができることは当業者には明らかであろう。さらに、コンピュータシステム３００は、データセンタ内のラックにおいて用いられるシステムボード又はブレード、従来の「ホワイトボックス」サーバ、又はコンピューティングデバイス等を備えることもできる。また、図３のコンポーネントのうちの１つ又は複数はオプションで用いることができる（たとえばユーザ入力デバイス、補助メモリ等）。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態による、冷却システム、たとえば冷却システム２０２の動作モード４００及び動作モード４５０の例示的な流れ図を示す。動作モード４００及び動作モード４５０に関する以下の説明は、本発明の実施形態を動作させることができる種々の異なる態様のうちの２つの態様にすぎないことは理解されたい。動作モード４００及び動作モード４５０は一般化された図を表すこと、また本発明の範囲から逸脱することなく、他のステップを追加したり、既存のステップを削除又は変更したりすることができることも当業者には明らかなはずである。動作モード４００及び動作モード４５０の説明は、図２に示されるブロック図２００を参照しながら進められ、したがって図２において言及される構成要素を参照する。

動作モード４００及び動作モード４５０において示される動作は、任意の所望のコンピュータアクセス可能な媒体内に、ユーティリティ、プログラム又はサブプログラムとして含まれる場合がある。さらに、動作モード４００及び動作モード４５０は、種々のアクティブ及び非アクティブの形態で存在することができるコンピュータプログラムによって具現することができる。たとえば、それらの動作モードは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード又は他の形式のプログラム命令から成るソフトウエアプログラム（複数可）として存在することができる。上記の任意のものを、記憶デバイス及び信号を含むコンピュータ読取り可能媒体上で、圧縮形式又は非圧縮形式で具現することができる。

例示的なコンピュータ読取り可能記憶デバイスは、従来のコンピュータシステムＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及び磁気ディスク又は磁気テープ或いは光ディスク又は光テープを含む。例示的なコンピュータ読取り可能信号は、搬送波を用いて変調されるにしても、変調されないにしても、インターネット又は他のネットワークを通してダウンロードされる信号を含む、コンピュータプログラムを収容又は実行しているコンピュータシステムがアクセスするように構成することができる信号である。これまでに述べたことの具体的な例は、ＣＤ ＲＯＭで、又はインターネットダウンロードを介して、プログラムを配布することを含む。或る意味では、抽象的な存在としてのインターネットそのものが、コンピュータ読取り可能媒体である。一般的に、同じことがコンピュータネットワークにも当てはまる。それゆえ、上記の機能を実行することができる任意の電子デバイスが、以下に列挙されるそれらの機能を実行することができることは理解されたい。

コントローラ２０４は、動作モード４００を実施し、計算されたＳＨＩ値に基づいてデータセンタ１００の中に流れる空気流を制御することができる。動作モード４００は、ステップ４０２において、種々の刺激に応答して開始することができる。たとえば、動作モード４００は、所定の時間経過に応答して、送信された信号を受信するのに応答して、且つ／又は環境条件（たとえば温度、湿度、場所等）の変化が検出されるのに応答して開始することができる。

ステップ４０４では、コントローラ２０４は、入口温度センサ２３０及び入口温度センサ２３４からラック入口温度測定値を受信することができる。コントローラ２０４は、出口温度センサ２３２及び出口温度センサ２３６からラック出口温度測定値を受信することもできる。ステップ４０４において、コントローラ２０４は、任意の数のラック、たとえばラック１０２〜１０８から入口温度測定値及び出口温度測定値を受信できることに留意されたい。

ステップ４０６では、コントローラ２０４は、給気口温度センサ２２６及び空調ユニットの出口温度センサ２４０の一方又は両方から基準温度Ｔ_refを受信することができる。理想的な条件下、たとえば空調ユニットの出口から給気口まで動いても冷却用流体内に熱が伝達しない条件下では、空調ユニットの出口及び給気口における冷却用流体の温度は同じである。基準温度Ｔ_refは、空調ユニットの出口又は給気口における冷却用流体のいずれかの温度と見なすことができる。いずれかの温度をＳＨＩ値を判定する際に用いることができることは理解されたい。

さらに、データセンタ１００内のＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２を用いて、ラック１０２〜１０８に冷却用流体を供給するとき、基準温度Ｔ_refは、ＨＥＵ１５０及びＨＥＵ１５２の出口における冷却用流体の温度と見なすことができる。それゆえ、ＳＨＩ値を判定する際に、この温度を用いることができることは理解されたい。

コントローラ２０４は、ステップ４１０に示されるような、ＳＨＩ値が計算される時刻を追跡するために、ステップ４０８においてタイマを開始することができる。そのタイマは、ステップ４０４及びステップ４０６の温度測定値が受信される時刻を追跡するために、それらの測定値の受信前に開始することもできる。ステップ４１０では、コントローラ２０４、より詳細には計量化モジュール２１６が、先に記載された計算を実行し、ｊ番目の列内のｉ番目のラックのためのＳＨＩ値を判定することができる。先に述べられたように、ＳＨＩ値は、ラック入口温度、ラック出口温度及び基準温度に基づいて計算することができる。さらに、ステップ４１０及びそれに続くステップは、ラック毎に、ラック群（たとえば或る特定の列内の全てのラック）に対して、又はデータセンタ内の全てのラックに対して実行することができる。

ステップ４１２では、計量化モジュール２１６が、計算されたＳＨＩ値が最大設定ＳＨＩ値（ＳＨＩｍａｘ，ｓｅｔ）以上であるか否かを判定することができる。最大設定ＳＨＩ値はメモリ２１２に記憶することができ、ラックの中に流れる空気流に影響を及ぼすアクチュエータを操作するか否かを判定する際にコントローラ２０４が用いることができるＳＨＩ閾値と定義することができる。最大設定ＳＨＩ値は、複数の要因に従って選択することができる。これらの要因は、たとえば、許容可能な再循環レベル、データセンタ構成のための機能的な制約等を含むことができる。さらに、最大設定ＳＨＩ値は、ラック毎に、又は一群のラック毎に変えることもできる。

さらに、計量化モジュール２１６は、ＳＨＩ値の上昇のレベルを判定することができる。この判定は、たとえば、所与のコンポーネント、ラック及び／又はラック群のための以前のＳＨＩ値計算に基づいて行うことができる。ＳＨＩ値が標準値よりも上昇したことが判定された場合には、コントローラ２０４は、アラームを鳴らすか、又はそのようなＳＨＩ値の上昇が生じていることを別の方法で知らせるように動作することができる。ＳＨＩ値が標準値よりも高いと判定されるレベルは複数の要因に基づくことができ、コンポーネント毎に、ラック毎に、及び／又はラック群毎に変えることができる。これらの要因のうちのいくつかは、コンポーネント又はラックの配置、ラックのためのコンポーネントの場所における空気流特性、許容可能な熱放散特性等を含むことができる。

こうして、データセンタのラック又はエリアのうちの或る部分は、最大設定ＳＨＩ値よりも低いＳＨＩ値を有する場合があるのに対して、データセンタの他のラック又はエリアは、その個々の最大設定ＳＨＩ値よりも高いＳＨＩ値を有する場合がある。最大設定ＳＨＩ値よりも低いＳＨＩ値を有するラック又はラック群の場合、ステップ４０４〜４１２を繰り返すことができる。これらのステップは概ね連続して繰り返すことができる。別法では、コントローラ２０４は、ステップ４０２に示されるようなアイドル状態又はスリープ状態に入ることができ、先に述べられた条件のうちの１つ又は複数に応答して、制御方式４００を開始することができる。

最大設定ＳＨＩ値以上のＳＨＩ値を有するラック又はラック群の場合、ステップ４１４において、コントローラ２０４は、１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、それらのラック又はラック群のうちの１つ又は複数の中に流れる空気流を増やすことができる。先に述べられたように、アクチュエータ２０６ａ及びアクチュエータ２０６ｂは、それぞれのラック２２２及びラック２２４の中に流れる空気の流れを変更するように構成することができる。この関連で、アクチュエータ２０６ａ及びアクチュエータ２０６ｂは、同時係属の米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８３９９−１）に記載されるような可動ルーバ、及び／又は同時係属の米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８５８５−１）に記載されるような角度が付いたパネルの動作を制御することができる。さらに、給気口アクチュエータ２０８ａは、同時係属の米国特許出願第０９／９７０，７０７号及び第１０／３７５，００３号に記載されるように、ラック２２２及びラック２２４に供給されることになる冷路１１８への冷却用流体の供給を制御することができる。

またステップ４１４では、コントローラ２０４、より具体的には計量化モジュール２１６は、１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂが操作されることになるレベルを判定することができる。この判定は、過去の性能を考慮することによることができる。たとえば、コントローラ２０４は、メモリ２１２に、所与のコンポーネント、ラック及び／又はラック群の場合の種々のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂの操作のために計算されたＳＨＩ値を記憶することができる。計量化モジュール２１６は、アクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂの操作のレベルを判定する際にこの情報を利用することができる。

ステップ４１６では、コントローラ２０４は、ステップ４０４よりも後の時刻、たとえば時刻ｔ＋１において、センサ２２６、２３０〜２３６、２４０から再び温度測定値を受信することができる。ステップ４１８に示されるように、これらの温度測定値を用いて、時刻ｔ＋１におけるＳＨＩ値が計算される。ステップ４２０では、時刻ｔにおいて計算されたＳＨＩ値を時刻ｔ＋１において計算されたＳＨＩ値と比較して、ステップ４１４において実行された操作（複数可）が、ＳＨＩを減少させる、それゆえ冷却用流体内への熱風の再循環を減少させる意図した効果を生み出したか否かが判定される。

ＳＨＩ値が減少していた、すなわち時刻ｔにおけるＳＨＩ値が時刻ｔ＋１におけるＳＨＩ値よりも大きい場合には、コントローラ２０４はステップ４０４〜４２０を繰り返すことができる。これらのステップは、予め設定された時間スケジュールに従って繰り返すことができるか、又はデータセンタ、それゆえ冷却システムが動作している限り繰り返すことができる。別法では、コントローラ２０４は、ステップ４０２において示されるように、アイドル状態又はスリープ状態に入ることができ、先に述べられた条件のうちの１つ又は複数に応答して、制御方式４００を開始することができる。

ＳＨＩ値が減少していなかった、すなわち時刻ｔにおけるＳＨＩ値が時刻ｔ＋１におけるＳＨＩ値以下である場合には、アクチュエータ（複数可）２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂの操作が実際にはＳＨＩ値の上昇を引き起こしたか否かを判定することができる。こうして、ステップ４２２において、コントローラ２０４はアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂのうちの１つ又は複数を操作して、ラックの中に流れる空気流を減少させることができる。一態様では、ＳＨＩ値の上昇は、ラックの中に流れる空気流の増加に起因して、熱風の冷却用流体との再循環が増加したことを指示することができる。この場合、図４Ｂに示されるように、第２の方式（動作モード４５０）を呼び出すことができ、それについては、後にさらに詳細に説明されるであろう。

第１の方式と見なされる、図４Ａに示される動作モード４００によれば、ＳＨＩ値が最大設定ＳＨＩ値以上であるとき、ラックへの冷却用流体の供給を増加することができる（ステップ４０４〜４１４）。

図４Ｂは、第１の方式がＳＨＩ値を減少させる意図した効果を生み出さない状況における第２の方式、すなわち動作モード４５０を示す。第２の方式は、第１の制御方式のステップ４２２の後に開始することができる。一般的に、第２の方式によれば、コントローラ２０４は、第１の方式とは概ね逆に動作する。すなわち、たとえば、第２の方式の下では、コントローラ２０４は、時刻ｔにおいてＳＨＩ値が最大設定ＳＨＩ値以上になるのに応答して、アクチュエータ（複数可）２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、ラックへの冷却用流体の流れを減少させることができる。

図４Ｂに示されるように、ステップ４５２及びステップ４５４では、コントローラ２０４は再びセンサ２２６、２３０〜２３６、２４０から温度情報を受信することができる。さらに、ステップ４５６において、コントローラ２０４は、検出された温度情報からｊ番目の列内のｉ番目のラックのためのＳＨＩ値を計算する前にタイマを開始することができるか、又はコントローラ２０４は、温度情報を受信した時点でタイマを開始することができる。ステップ４５６では、コントローラ２０４、より詳細には計量化モジュール２１６が、先に記載された計算を実行して、ＳＨＩ値を判定することができる。さらに、ステップ４５６及びそれに続くステップは、ラック毎に、ラック群（たとえば或る特定の列内の全てのラック）に対して、又はデータセンタ内の全てのラックに対して実行することができる。ステップ４６０では、コントローラ２０４は、計算されたＳＨＩ値を、最大設定ＳＨＩ値と比較して、そのＳＨＩ値が所望の値よりも低いか否かを判定することができる。

最大設定ＳＨＩ値よりも低いＳＨＩ値を有するラック又はラック群の場合に、ステップ４５２〜４６０を繰り返すことができる。これらのステップは概ね連続して繰り返すことができる。別法では、コントローラ２０４は、アイドル状態又はスリープ状態、たとえばステップ４０２に入ることができ、ステップ４０２に関して先に述べられた条件のうちの１つ又は複数に応答して、動作モード４５０を開始することができる。

最大設定ＳＨＩ値以上であるＳＨＩ値を有するラック又はラック群の場合、ステップ４６２において、コントローラ２０４は、１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、それらのラック又はラック群のうちの１つ又は複数の中に流れる空気流を減少させることができる。先に述べられたように、アクチュエータ２０６ａ及びアクチュエータ２０６ｂは、それぞれのラック２２２及びラック２２４の中に流れる空気の流れを変更するように構成することができる。この関連で、アクチュエータ２０６ａ及びアクチュエータ２０６ｂは、同時係属の米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８３９９−１）に記載されるような可動ルーバ、及び／又は同時係属の米国特許出願（番号未定）（代理人整理番号２００２０８５８５−１）に記載されるような角度が付いたパネルの動作を制御することができる。さらに、給気口アクチュエータ２０８ａは、同時係属の米国特許出願第０９／９７０，７０７号及び第１０／３７５，００３号に記載されるように、ラック２２２及びラック２２４に供給されることになる冷路１１８への冷却用流体の供給を制御することができる。

ステップ４６４では、コントローラ２０４は、ステップ４５２よりも後の時刻、たとえば時刻ｔ＋１において、センサ２２６、２３０〜２３６、２４０から再び温度測定値を受信することができる。ステップ４６６に示されるように、これらの温度測定値を用いて、時刻ｔ＋１におけるＳＨＩ値が計算される。ステップ４６８では、時刻ｔにおいて計算されたＳＨＩ値を時刻ｔ＋１において計算されたＳＨＩ値と比較して、ステップ４６２において実行された操作（複数可）が、ＳＨＩを減少させる、それゆえ冷却用流体内への熱風の再循環を減少させる意図した効果を生み出したか否かが判定される。

ＳＨＩ値が減少していた、すなわち時刻ｔにおけるＳＨＩ値が時刻ｔ＋１におけるＳＨＩ値以上である場合には、コントローラ２０４はステップ４５２〜４６８を繰り返すことができる。これらのステップは、予め設定された時間スケジュールに従って繰り返すことができるか、又はデータセンタ、それゆえ冷却システムが動作している限り繰り返すことができる。別法では、コントローラ２０４は、アイドル状態又はスリープ状態、たとえばステップ４０２に入ることができ、ステップ４０２に関して先に述べられた条件のうちの１つ又は複数に応答して、動作モード４５０を開始することができる。

ＳＨＩ値が減少していなかった、すなわち時刻ｔにおけるＳＨＩ値が時刻ｔ＋１におけるＳＨＩ値以下である場合には、アクチュエータ（複数可）２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂの操作が実際にはＳＨＩ値の上昇を引き起こしたか否かを判定することができる。こうして、ステップ４７０において、コントローラ２０４はアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂのうちの１つ又は複数を操作して、ラックの中に流れる空気流を増加させることができる。一態様では、ＳＨＩ値の上昇は、ラックの中に流れる空気流の減少に起因して、熱風と冷却用流体との再循環が増加したことを指示することができる。この場合、図４Ａに示されるように、第１の方式（動作モード４００）を呼び出すことができる。

第１の方式が望ましくない結果を生み出すのに応答して動作モード４５０を実施し、第２の方式が望ましくない結果を生み出すのに応答して動作モード４５０を実施することにより、コントローラ２０４は、種々のＳＨＩ値計算に応答して、アクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを動作させる最適な態様を概ね学習することができる。このようにして、コントローラ２０４は、ＳＨＩ値の変化を引き起こす可能性があるデータセンタ内の条件の変化に概ね適応することができる。

第１の方式及び第２の方式は何度でも、たとえばデータセンタが動作している限り、所定の時間間隔等で繰り返すことができる。こうして、コントローラ２０４は、データセンタの種々のセクションのためのＳＨＩ値が変化するのに応じて、ラック内への冷却用流体の供給を変更することができる。さらに、コントローラ２０４は、反復過程によって、ラックの中に流れる空気流を変更することができる。すなわち、コントローラ２０４は、変化が妥当であると判断される度に、所定の量だけ空気流を変更し、ＳＨＩ値が最大設定ＳＨＩ値よりも小さくなるまで、この過程を繰り返すことができる。

このようにして、冷却用流体の供給を制御してＳＨＩ値を減少させる、それゆえ冷却用流体内への熱風の再循環を減少させることにより、ラック内のコンポーネントの温度を所定の範囲内に維持するために必要とされるエネルギーの量を概ね最適化することができる。

図４Ｃ及び図４Ｄは、本発明の別の実施形態による、図４Ａ及び図４Ｂにそれぞれ示される動作モードの付加的ステップを示す。最初に図４Ｃを参照すると、ステップ４１４〜４２０の代わりに実行することができるステップ４２４及びステップ４２６が示される。この実施形態によれば、ステップ４１２に続いて、ステップ４２４において、１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂの設定を決定することができる。アクチュエータ設定は、たとえば、供給給気口を開く度合い、角度付きのパネルの角度、可動ルーバの角度等に基づくことができる。こうして、たとえば、給気口及び１つ又は複数のラックの中に流れる空気流を、アクチュエータ設定に従って決定することができる。

ステップ４２６では、決定されたアクチュエータ設定が所定の最大アクチュエータ設定と比較される。所定の最大アクチュエータ設定は複数の要因に基づくことができる。たとえば、所定の最大アクチュエータ設定は、先に記載された空気流デバイスの最大開口位置に関連することができる。別法では、所定の最大アクチュエータ設定は、空気流デバイスの中に流れる空気流の所望のレベルに関連することができる。すなわち、たとえば、所定の最大アクチュエータ設定は、１つ又は複数のラックの中に流れる空気流がほとんど、又は全くない状況のような、１つ又は複数のラックの中に流れる空気流が損なわれる可能性があるレベルを概ね防ぐように設定することができる。

決定されたアクチュエータ設定が所定の最大アクチュエータ設定よりも大きい場合には、ステップ４２２において、コントローラ２０４は１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、１つ又は複数のラックへの空気流を減らすことができる。別法では、決定されたアクチュエータ設定が所定の最大アクチュエータ設定よりも小さい場合には、ステップ４１４において、コントローラ２０４は１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、１つ又は複数のラックへの空気流を増やすことができる。

ここで図４Ｄを参照すると、ステップ４６２〜４６８の代わりに実行することができるステップ４７２及びステップ４７４が示される。この実施形態によれば、ステップ４６０に続いて、ステップ４７２において、１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂの設定を決定することができる。アクチュエータ設定は、たとえば、供給給気口を開く度合い、角度付きのパネルの角度、可動ルーバの角度等に基づくことができる。こうして、たとえば、給気口及び１つ又は複数のラックの中に流れる空気流は、アクチュエータ設定に従って決定することができる。

ステップ４７４では、決定されたアクチュエータ設定が所定の最小アクチュエータ設定と比較される。所定の最小アクチュエータ設定は複数の要因に基づくことができる。たとえば、所定の最小アクチュエータ設定は、先に記載された空気流デバイスの最小開口位置に関連することができる。別法では、所定の最小アクチュエータ設定は、空気流デバイスの中に流れる空気流の所望のレベルに関連することができる。すなわち、たとえば、所定の最小アクチュエータ設定は、１つ又は複数のラックの中に流れる空気流がほとんど、又は全くない状況のような、１つ又は複数のラックの中に流れる空気流を損なう可能性があるレベルを概ね防ぐように設定することができる。決定されたアクチュエータ設定が所定の最小アクチュエータ設定よりも小さい場合には、ステップ４７０において、コントローラ２０４は１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、１つ又は複数のラックへの空気流を増やすことができる。別法では、決定されたアクチュエータ設定が所定の最小アクチュエータ設定よりも大きい場合には、ステップ４６２において、コントローラ２０４は１つ又は複数のアクチュエータ２０６ａ、２０６ｂ、２０８ａ、２０８ｂを操作して、１つ又は複数のラックへの空気流を減らすことができる。

動作モード４００及び動作モード４５０において示されるステップを実行した後に、コントローラ２０４は、ＳＨＩの変化が検出されるときに、動作モード４００及び動作モード４５０のうちのいずれを実行すべきかを判定することができる。たとえば、コントローラ２０４は、動作モード４００、たとえばステップ４０２〜４２０を以前に実行した結果として、コンポーネント、ラック又はラック群のためのＳＨＩが減少したとき、動作モード４００を実施することができる。別法では、コントローラ２０４は、動作モード４５０、たとえばステップ４５２〜４６８を以前に実行した結果として、コンポーネント、ラック又はラック群のためのＳＨＩが減少したとき、動作モード４５０を実施することができる。さらに、コントローラ２０４は、種々のコンポーネント、ラック又はラック群のためのＳＨＩを判定するのに応答して、動作モード４００又は動作モード４５０のいずれかを実施することができる。一態様では、コントローラ２０４は基本的には、動作モード４００又は動作モード４５０のいずれを実行すべきかを学習し、たとえば、計算されたＳＨＩが所定の最大設定ＳＨＩを超えるのに応答して、空気流を増減するために１つ又は複数のアクチュエータを操作する。

図５は、本発明の一実施形態による、冷却システム、たとえば冷却システム２０２の動作モード５００の例示的な流れ図を示す。動作モード５００の以下の説明は、本発明の一実施形態が動作することができる種々の異なる態様のうちの１つの態様にすぎないことは理解されたい。動作モード５００は、一般化された図を表すこと、また本発明の範囲から逸脱することなく、他のステップを追加したり、既存のステップを削除又は変更したりすることができることも当業者には明らかなはずである。動作モード５００の説明は、図２に示されるブロック図２００を参照しながら進められ、したがって図２において言及される構成要素を参照する。

動作モード５００において示される動作は、任意の所望のコンピュータアクセス可能な媒体内に、ユーティリティ、プログラム又はサブプログラムとして含まれる場合がある。さらに、動作モード５００は、種々のアクティブの形態及び非アクティブの形態で存在することができるコンピュータプログラムによって具現することができる。たとえば、それらの動作モードは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード又は他の形式のプログラム命令から成るソフトウエアプログラム（複数可）として存在することができる。上記の任意のものを、記憶デバイス及び信号を含むコンピュータ読取り可能媒体上で、圧縮形式又は非圧縮形式で具現することができる。

例示的なコンピュータ読取り可能記憶デバイスは、従来のコンピュータシステムＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及び磁気ディスク又は磁気テープ或いは光ディスク又は光テープを含む。例示的なコンピュータ読取り可能信号は、搬送波を用いて変調されるにしても、変調されないにしても、インターネット又は他のネットワークを通してダウンロードされる信号を含む、コンピュータプログラムを収容又は実行しているコンピュータシステムがアクセスするように構成することができる信号である。これまでに述べたことの具体的な例は、ＣＤ ＲＯＭで、又はインターネットダウンロードを介して、プログラムを配布することを含む。或る意味では、抽象的な存在としてのインターネットそのものが、コンピュータ読取り可能媒体である。一般的に、同じことがコンピュータネットワークにも当てはまる。それゆえ、上記の機能を実行することができる任意の電子デバイスが、以下に列挙されるそれらの機能を実行することができることは理解されたい。

コントローラ２０４は、動作モード５００を実施し、計算されたＳＨＩ値に基づいて種々のサーバ２２０にかかる作業負荷を制御することができる。動作モード５００は、ステップ５０２において作業負荷配分要求を受信するのに応答して開始することができる。たとえば、動作モード５００は、１つ又は複数のサーバ２２０によって実行されるべき作業の要求に応答して開始することができる。

ステップ５０４では、コントローラ２０４、より詳細には作業負荷モジュール２１８が、規定されたパフォーマンスポリシーを満たす能力を超える能力を有する装置、たとえば１つ又は複数のサーバ２２０を特定することができる。たとえば、作業負荷モジュール２１８は、どのサーバ２２０が要求されたタスクを実行することができるかを判定することができる。

ステップ５０６では、作業負荷モジュール２１８が、ステップ５０４において特定された装置のためのＳＨＩ値を受信することができる。作業負荷モジュール２１８は、先に説明されたようにしてＳＨＩ値を計算することができる計量化モジュール２１８からこの情報を受信することができる。さらに、作業負荷モジュール２１８は、作業負荷要求を受信するのに応答して、作業負荷モジュール２１８がＳＨＩ計算を実行するように要求することができる。

ステップ５０８では、作業負荷モジュール２１８が、最も低いＳＨＩ値を有する１つ又は複数の装置に作業負荷を配分することができる。このようにして、ラック内の装置から冷却用流体への熱伝達の効率を概ね最適化することができる。

図６は、本発明の一実施形態による、データセンタレイアウトを設計し、且つ実施するための動作モード６００の例示的な流れ図を示す。動作モード６００の以下の説明は、本発明の一実施形態が動作することができる種々の異なる態様のうちの１つの態様にすぎないことは理解されたい。動作モード６００は、一般化された図を表すこと、及び本発明の範囲から逸脱することなく、他のステップを追加したり、既存のステップを削除又は変更したりすることができることも当業者には明らかなはずである。

動作モード６００において略述されるステップのうちのいくつかは、たとえばメモリ２１２に記憶されるソフトウエアによって実行され、コントローラ２０４によって達成されることができる。そのソフトウエアは、入力される温度に基づいて提案されたデータセンタの種々の場所において空気流変化を計算するように設計される計算流体力学（ＣＦＤ）ツールを含むことができる。ＣＦＤツールは、ラック入口及びラック出口において予想される温度、及び予想される基準温度に従って、データセンタの種々のセクションのためのＳＨＩ値を決定するようにプログラミングすることができる。

ステップ６０２では、提案されたデータセンタのレイアウト又は構成並びに提案されたラック内の熱発生に基づいて、ＳＨＩ値を計算することができる。計算されたＳＨＩ値に従って、ステップ６０４において、ＳＨＩ値を最小限に抑えるようにデータセンタのレイアウト又は構成を変更することができる。ステップ６０４は、どのレイアウトが結果として最小のＳＨＩ値をもたらすかを判定するために、種々のデータセンタ構成がツールに入力される過程を繰り返すことを含むことができる。一旦、最小のＳＨＩ値構成を有するレイアウトが判定されたなら、ステップ６０６において、このレイアウトを有するデータセンタを配置することができる。

先に記載された同時係属の特許出願にさらに詳細に記載されるように、ＣＦＤツールを実施して、データセンタ１００内の空気の温度及び空気流をモニタすることができる。本発明の一実施形態によれば、ＣＦＤツールを実施して、データセンタ１００の種々のセクションのためのＳＨＩ値を計算し、それによりデータセンタ１００内の熱風再循環のレベルを決定することができる。たとえば、ラック内に供給される冷却用流体の温度、ラックから排気される熱風の温度及び基準温度をＣＦＤツールに入力することができる。ＣＦＤツールは、先に述べられた式と同じようにして、入力された温度情報を用いてＳＨＩ値を計算することができる。ＣＦＤツールはさらに、データセンタ４００内のＳＨＩ値の数値モデルを生成することができる。ＳＨＩ値の数値モデルは、データセンタ１００の種々のセクションにわたるＳＨＩ値のマップを作成する際に用いることができる。

本発明の一実施形態によるデータセンタの簡略化された斜視図である。 本発明の一実施形態による、図１Ａに示されるデータセンタの簡略化された側面図である。 本発明の一実施形態によるデータセンタの上側部分の側断面図である。 本発明の一実施形態による冷却システムのための例示的なブロック図である。 本発明の一実施形態による例示的なコンピュータシステムを示す図である。 本発明の一実施形態による冷却システムの動作モードの例示的な流れ図である。 本発明の一実施形態による冷却システムの動作モードの例示的な流れ図である。 本発明の別の実施形態による、図４Ａに示される動作モードの付加的なステップを示す図である。 本発明の別の実施形態による、図４Ｂに示される動作モードの付加的なステップを示す図である。 本発明の一実施形態による冷却システムの動作モードの例示的な流れ図である。 本発明の一実施形態によるデータセンタレイアウトを設計し、且つ実施するための動作モードの例示的な流れ図である。

Claims (18)

1. データセンタ内の空気再循環を制御する方法であって、
   冷却用流体の入口と出口を備えた1つ以上のラックの入口温度及び出口温度を受信することと、
   基準温度を受信することと、
   前記入口温度、前記出口温度及び前記基準温度に基づいて空気再循環の第１の指標値を演算することと、
   １つ以上のアクチュエータを操作して、前記データセンタ内の空気再循環を制御することと、を備え、
   熱風が前記ラックの入口へ侵入することに起因するエンタルピーの上昇分を求め、前記ラックの出口における全エンタルピーの上昇分を求め、熱風が前記ラックの入口へ侵入することに起因するエンタルピーの上昇分を、前記ラックの出口における全エンタルピーの上昇分によって除算することによって、前記空気再循環の第１の指標値が求められるように構成され、前記空気再循環の第１の指標値が、空気再循環の最大設定指標値以上であるか否かを判定し、前記判定に応答して前記１つ以上のアクチュエータを操作することを特徴とするデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
2. 前記１つ以上のアクチュエータを操作することは、空気再循環の前記第１の指標値が空気再循環の前記最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
3. 入口温度及び出口温度の第２の組を受信することと、
   前記入口温度と出口温度の第２の組及び前記基準温度に基づいて空気再循環の第２の指標値を演算することと、
   空気再循環の前記第１の指標値が空気再循環の前記第２の指標値を超えるか否かを判定することと、
   前記第１の指標値が前記第２の指標値以下であることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
4. 制御方式を開始することをさらに備え、
   前記制御方式を開始することは、前記第１の指標値が前記最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項３に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
5. 前記１つ以上のアクチュエータを操作することは、空気再循環の前記第１の指標値が空気再循環の前記最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
6. 入口温度及び出口温度の第２の組を受信することと、
   前記入口温度と出口温度の第２の組及び前記基準温度に基づいて空気再循環の第２の指標値を演算することと、
   空気再循環の前記第１の指標値が空気再循環の前記第２の指標値を超えるか否かを判定することと、
   前記第１の指標値が前記第２の指標値以下であることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
7. 制御方式を開始することをさらに備え、
   前記制御方式を開始することは、前記第１の指標値が前記最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項６に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
8. 前記１つ以上のアクチュエータの設定を求めることと、
   前記１つ以上のアクチュエータの設定と、所定の最大アクチュエータ設定とを比較することと、
   をさらに備え、
   前記１つ以上のアクチュエータを操作することは、前記１つ以上のアクチュエータの設定が前記所定の最大アクチュエータ設定を下回ることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
9. 前記１つ以上のアクチュエータの設定を求めることと、
   前記１つ以上のアクチュエータの設定と、所定の最大アクチュエータ設定とを比較することと、
   をさらに備え、
   前記１つ以上のアクチュエータを操作することは、前記１つ以上のアクチュエータの設定が前記所定の最大アクチュエータ設定を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
10. 前記１つ以上のアクチュエータの設定を求めることと、
    前記１つ以上のアクチュエータの設定と、最小アクチュエータ設定とを比較することと、
    をさらに備え、
    前記１つ以上のアクチュエータを操作することは、前記１つ以上のアクチュエータの設定が前記所定の最小アクチュエータ設定を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
11. 前記１つ以上のアクチュエータの設定を求めることと、
    前記１つ以上のアクチュエータの設定と、所定の最大アクチュエータ設定及び所定の最小アクチュエータ設定の少なくとも一方とを比較することと、
    をさらに備え、
    前記１つ以上のアクチュエータを操作することは、前記１つ以上のアクチュエータの設定が前記所定の最小アクチュエータ設定を下回ることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータセンタ内の空気再循環を制御する方法。
12. １つ以上のコンピュータプログラムが埋め込まれるコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、前記１つ以上のコンピュータプログラムはデータセンタ内の空気再循環を制御する方法を実行し、前記１つ以上のコンピュータプログラムは１組の命令を含み、前記命令は、
    １つ以上のラックの入口温度及び出口温度を受信することと、
    基準温度を受信することと、
    前記入口温度、前記出口温度及び前記基準温度に基づいて空気再循環の第１の指標値を演算することと、
    １つ以上のアクチュエータを操作して、前記データセンタ内の空気再循環を制御することと、を含み、
    熱風が前記ラックの入口へ侵入することに起因するエンタルピーの上昇分を求め、前記ラックの出口における全エンタルピーの上昇分を求め、熱風が前記ラックの入口へ侵入することに起因するエンタルピーの上昇分を、前記ラックの出口における全エンタルピーの上昇分によって除算することによって、前記空気再循環の第１の指標値が求められるように構成され、前記空気再循環の第１の指標値が、空気再循環の最大設定指標値以上であるか否かを判定し、前記判定に応じて前記１つ以上のアクチュエータを操作することを特徴とするコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
13. 前記１つ以上のコンピュータプログラムはさらに１組の命令を含み、前記命令は、空気再循環の前記第１の指標値が空気再循環の最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することであることを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
14. 前記１つ以上のコンピュータプログラムはさらに１組の命令を含み、前記命令は、
    入口温度及び出口温度の第２の組を受信することと、
    前記入口温度と出口温度の第２の組及び前記基準温度に基づいて空気再循環の第２の指標値を演算することと、
    空気再循環の第１の指標値が空気再循環の第２の指標値を超えるか否かを判定することと、
    前記第１の指標値が前記第２の指標値以下であることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することと、
    を含むことを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
15. 前記１つ以上のコンピュータプログラムはさらに１組の命令を含み、前記命令は、制御方式を開始することであり、
    前記制御方式を開始することは、前記第１の指標値が前記第２の指標値以下であることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
16. 前記１つ以上のコンピュータプログラムはさらに１組の命令を含み、前記命令は、空気再循環の前記第１の指標値が空気再循環の最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を減らすように前記１つ以上のアクチュエータを操作することであることを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
17. 前記１つ以上のコンピュータプログラムはさらに１組の命令を含み、前記命令は、
    入口温度及び出口温度の第２の組を受信することと、
    前記入口温度及び出口温度の第２の組に基づいて空気再循環の第２の指標値を演算することと、
    空気再循環の第１の指標値が空気再循環の第２の指標値を超えるか否かを判定することと、
    前記第１の指標値が前記第２の指標値以下であることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することと、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
18. 前記１つ以上のコンピュータプログラムはさらに１組の命令を含み、前記命令は、制御方式を開始することであり、
    前記制御方式を開始することは、前記第１の指標値が最大設定指標値を超えることに応答して、前記１つ以上のラックへの空気流を増大させるように前記１つ以上のアクチュエータを操作することを含むことを特徴とする請求項１７に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。

Images