有封闭回路、半开放回路和至少一个风扇的冷却布置结构

交叉引用

本申请要求于2021年5月31日提交的题为“Cooling Arrangement Comprising aClosed Loop,a Semi-Open Loop and at Least One Fan”的欧洲专利公约申请第21305725.0号的优先权。

技术领域

本技术涉及冷却设备领域。特别地，公开了包括封闭回路、半开放回路和至少一个风扇的冷却布置结构。

背景技术

干式冷却器和其他空气到液体交换器系统通常将热能从循环通过干式冷却器和其他空气到液体交换器系统的冷却流体(例如水)排出到大气。例如，在数据中心中，干式冷却器可用于冷却从数据中心内提取的热水(例如，水循环通过水块以从热生成部件收集热)。为了提高空气到液体交换器系统的效率，在某些情况下，可以实施直接喷洒蒸发冷却技术，以降低流动通过空气到液体交换器系统的环境空气的温度(即预冷)。例如，在某些情况下，在干式冷却器的空气进口处放置水喷洒系统(即雾化器)以喷洒水，从而增加环境空气的湿度，并且从而降低环境空气的温度。其他绝热冷却解决方案也是可用的，包括例如蒸发垫，在该蒸发垫上施加水并且环境空气在进入空气到液体交换器系统之前流动通过该蒸发垫。

然而，这些解决方案也可能具有各种缺点。例如，使用直接喷洒技术来喷洒水会消耗许多过量的水，这会对此类解决方案的用水效率(WUE)产生负面影响，并且可能促进诸如军团菌之类的病原菌的扩散。此外，蒸发垫会阻碍环境空气流动通过蒸发垫，这会导致空气到液体交换器系统的大量电力消耗和噪声排放。

因此，需要一种可以减轻这些缺点中的至少一些缺点的冷却布置结构。尽管上面确定的最近的发展可能会带来好处，但仍然需要改进。

在背景技术部分中讨论的主题不应仅仅因为该主题在背景技术部分中的提及而被认为是现有技术。类似地，不应假定在背景技术部分中提到的或与背景技术部分的主题相关联的问题先前已在现有技术中被认识到。背景技术部分中的主题仅代表不同的方法。

发明内容

本技术的实施方式是基于开发人员对与现有技术相关联的缺点的领会而开发的。

在一个方面，本技术的各种实施方式提供了一种冷却布置结构，该冷却布置结构包括封闭回路、半开放回路和至少一个风扇。封闭回路包括：液体到液体热交换器的初级侧，该初级侧适于接纳由热源加热的第一冷却流体；第一空气到液体热交换器，该第一空气到液体热交换器适于从液体到液体热交换器的初级侧接纳第一冷却流体；以及第一泵，该第一泵适于从空气到液体热交换器接纳第一冷却流体以及将第一冷却流体返回到热源。半开放回路包括：罐，该罐适于储存第二冷却流体；第二泵，该第二泵适于从罐抽取第二冷却流体；液体到液体热交换器的次级侧，该次级侧适于从第二泵接纳第二冷却流体；蒸发垫，该蒸发垫适于从液体到液体热交换器的次级侧接纳第二冷却流体以及将第二冷却流体的至少一部分返回到罐；以及进口，该进口流体地连接至第二冷却流体的源，该进口被控制成用于保持罐中第二冷却流体的液位。冷却布置结构的至少一个风扇适于使空气流过蒸发垫以及流过第一空气到液体热交换器。

在本技术的一些实现方式中，第一空气到液体热交换器、至少一个风扇和蒸发垫是干式冷却器的一部分。

在本技术的一些实现方式中，热源位于数据中心中。

在本技术的一些实现方式中，热源包括多个热生成单元。

在本技术的一些实现方式中，液体到液体热交换器是板式热交换器。

在本技术的一些实现方式中，第一空气到液体热交换器是翅片管式热交换器。

在本技术的一些实现方式中，冷却装置还包括：在第一空气到液体热交换器的出口处的第一冷却流体的温度的第一传感器；控制器，该控制器操作性地连接到第一传感器，该控制器适于：响应于第一空气到液体热交换器处的第一冷却流体的温度在高温阈值之上而增加第一泵、第二泵和至少一个风扇中的一者或更多者的速度。

在本技术的一些实现方式中，进口包括第一阀，该第一阀适于使第二冷却流体从源流入罐，冷却布置结构还包括罐中的第二冷却流体的液位的第二传感器，控制器操作性地连接到第二传感器并适于控制第一阀以将罐中的第二冷却流体的液位保持在低液位阈值之上。

在本技术的一些实现方式中，半开放回路还包括第二阀，该第二阀适于调节第二冷却流体到蒸发垫的流量，冷却布置结构还包括进入蒸发垫的空气流的温度的第三传感器，以及控制器操作性地连接到第三传感器并且适于响应于空气流的温度在阈值之上而使第二阀增加第二冷却流体的流量。

在本技术的一些实现方式中，第一冷却流体包括水。

在本技术的一些实现方式中，第二冷却流体包括水。

在本技术的一些实现方式中，封闭回路还包括第二空气到液体热交换器，该第二空气到液体热交换器适于接纳来自热源的第一冷却流体，该第二空气到液体热交换器在封闭回路中被定位在液体到液体热交换器的初级侧上游。

在本技术的一些实现方式中，第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器被定位成：使得空气流穿过第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器中的一者，然后穿过第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器中的另一者。

在本技术的一些实现方式中，第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器是沿相应平面延伸的翅片管热交换器。

在本技术的一些实现方式中，第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器中的每一者限定有空气进口侧和与空气进口侧相反的空气出口侧，第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器是相邻的，使得第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器中的一者的空气出口侧沿着第一空气到液体热交换器和第二空气到液体热交换器中的另一者的空气进口侧延伸。

另一方面，本技术的各种实现方式提供了一种用于将热源冷却的方法。该方法包括使第一冷却流体在封闭回路中流动。封闭回路包括：液体到液体热交换器的初级侧，该初级侧适于接纳由热源加热的第一冷却流体；第一空气到液体热交换器，该第一空气到液体热交换器适于从液体到液体热交换器的初级侧接纳第一冷却流体；以及第一泵，该第一泵适于从空气到液体热交换器接纳第一冷却流体以及将第一冷却流体返回到热源。该方法还包括使第二冷却流体在半开放回路中流动。半开放回路包括：罐，该罐适于储存第二冷却流体；第二泵，该第二泵适于从罐抽取第二冷却流体；液体到液体热交换器的次级侧，次级侧适于从第二泵接纳第二冷却流体；蒸发垫，该蒸发垫适于从液体到液体热交换器的次级侧接纳第二冷却流体以及将第二冷却流体的至少一部分返回到罐；以及进口，该进口流体地连接到第二冷却流体的源。该方法还包括对进口进行控制以保持罐中第二冷却流体的液位；以及对至少一个风扇进行控制以使空气流通过蒸发垫以及通过第一空气到液体热交换器。

在该方法的一些实现方式中，该方法还包括对返回到热源的第一冷却流体的温度进行感测；以及响应于温度在阈值之上而增加第一泵、第二泵和至少一个风扇中的一者或更多者的速度。

在该方法的一些实现方式中，该方法还包括对罐中的第二冷却流体的液位进行感测；以及响应于罐中的第二冷却流体的液位在低液位阈值之下而使第一阀增加第二冷却流体的从源到罐的流入量。

在该方法的一些实现方式中，该方法还包括对进入蒸发垫的空气流的温度进行感测；以及响应于空气流的温度在阈值之上而使第二阀和第二泵中的一者或更多者增加第二冷却流体的流动至蒸发垫的流量。

在本申请文件的上下文中，除非另有明确规定，计算机系统可以指但不限于“电子设备”、“操作系统”、“系统”、“基于计算机的系统”、“控制器单元”、“监测设备”、“控制设备”和/或其中适合手头相关任务的任何组合。

在本申请文件的上下文中，除非另有明确规定，表述“计算机可读介质”和“存储器”旨在包括任何性质和种类的介质，其非限制性示例包括RAM、ROM、盘(CD-ROM、DVD、软盘、硬盘驱动器等)、USB密钥、闪存卡、固态驱动器和磁带驱动器。仍然在本申请文件的上下文中，“一/一种”计算机可读介质和“该/所述”计算机可读介质不应被解释为相同的计算机可读介质。相反，只要适当，“一/一种”计算机可读介质和“该/所述”计算机可读介质也可以被解释为第一计算机可读介质和第二计算机可读介质。

在本申请文件的上下文中，除非另有明确规定，否则“第一”、“第二”、“第三”等词语仅用作形容词，目的是为了区分它们相互修饰的名词，而不是为了描述这些名词之间的任何特定关系。

本技术的实现方式各自具有上述目的和/或方面中的至少一者，但不一定具有所有这些目的和/或方面。应当理解，由于试图实现上述目的而产生的本技术的一些方面可能不满足该目的和/或可能满足本文未具体列举的其他目的。

本技术的实现方式的附加和/或替代特征、方面和优点将从以下描述、附图和所附权利要求中变得明显。

附图说明

为了更好地理解本技术以及其其他方面和进一步的特征，参考将结合附图使用的以下描述，其中：

图1示出了用于热源的冷却布置结构；

图2示出了用于热源的冷却布置结构中的绝热冷却系统；

图3示出了根据本技术实施方式的冷却布置结构；

图4示出了根据本技术的另一实施方式的冷却布置结构；

图5示出了根据本技术的另一实施方式的冷却布置结构；

图6示出了根据本技术的另一实施方式的冷却布置结构。

图7示出了示出根据本技术的非限制性实施方式的用于将热源冷却的方法的操作的流程示意图；以及

图8是根据本技术的实施方式的控制器的框图。

还应指出，除非本文另有明确规定，否则附图不是按比例的。

具体实施方式

本文中引用的示例和条件语言主要是为了帮助读者理解本技术的原理，而不是将本技术的范围限制为这些具体引用的示例和条件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出各种布置结构，尽管在此没有明确地描述或示出，但是这些布置结构体现了本技术的原理。

此外，为了帮助理解，以下描述可以描述本技术的相对简化的实现方式。如本领域技术人员将理解的，本技术的各种实现方式可能具有更大的复杂性。

在某些情况下，还可以列出被认为是对本技术进行修改的有用示例。这样做仅仅是为了帮助理解，并且再次，不是为了定义本技术的范围或阐明本技术的界限。这些修改不是详尽的列表，并且本领域的技术人员可以进行其他修改，同时仍然保持在本技术的范围内。此外，在没有提出修改的示例的情况下，不应解释成没有修改是可能的和/或所描述的是实现本技术的元素的唯一方式。

此外，本文中引用本技术的原理、方面和实现方式以及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等价物，无论它们是当前已知的还是将来开发的。因此，例如，本领域技术人员将理解，本文中的任何框图表示体现本技术原理的示例性回路的概念视图。类似地，应当理解，任何流程图、流程示意图、状态转换图、伪代码等表示可以在非暂时性计算机可读介质中实质上表示并且因此由计算机或处理器执行的各种过程，无论是否明确显示此类计算机或处理器。

附图中所示的各种元件的功能，包括标记为“处理器”的任何功能块，可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器提供，其中一些处理器可以共享。在本技术的一些实施方式中，处理器可以是通用处理器，例如中央处理单元(CPU)或专用于特定用途的处理器，例如数字信号处理器(DSP)。此外，术语“处理器”的明确使用不应被解释为专门指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。也可以包括其他硬件，传统的和/或定制的硬件。

软件模块，或暗示为软件的简单模块，可在本文中表示为流程图元素或指示过程步骤和/或文本描述的执行的其他元素的任何组合。这样的模块可以由明确或隐含示出的硬件执行。此外，应该理解，模块可以包括例如但不限于提供所需能力的计算机程序逻辑、计算机程序指令、软件、叠置件、固件、硬件电路或其组合。

一方面，本技术提供了一种冷却布置结构。冷却布置结构包括封闭回路、半开放回路和至少一个风扇。封闭回路包括液体到液体热交换器的初级侧，该初级侧接纳来自热源、例如数据中心的热生成单元的第一冷却流体。第一冷却流体可以是例如水或任何其他合适的冷却流体。封闭回路还包括对来自液体到液体热交换器的初级侧的第一冷却流体进行接纳的空气到液体热交换器。空气到液体热交换器可以是例如干式冷却器的一部分。封闭回路还包括第一泵，该第一泵从空气到液体热交换器接纳第一冷却流体以及将第一冷却流体返回到热源。半开放回路包括储存第二冷却流体的罐。第二冷却流体可以是例如水或任何其他合适的冷却流体。半开放回路还包括：第二泵，该第二泵从罐抽吸第二冷却流体；和液体到液体热交换器的次级侧。次级侧从第二泵接纳第二冷却流体。半开放回路还包括：蒸发垫，该蒸发垫从液体到液体热交换器的次级侧接纳第二冷却流体以及将第二冷却流体的至少一部分返回到罐；以及进口，该进口流体地连接到第二冷却流体的源，该进口被控制成用于保持罐中第二冷却流体的液位。冷却布置结构包括至少一个风扇，至少一个风扇使外部空气流动通过蒸发垫以及流过空气到液体热交换器。

有了这些基础方面，我们现在将考虑一些非限制性示例来说明本技术的各个方面的各种实现方式。

在本技术的非限制性实施方式中，冷却布置结构包括分配系统，该分配系统用于浇灌蒸发垫，该蒸发垫用于经由液体到液体热交换器来对冷却流体进行冷却。所述液体到液体热交换器可以是例如但不限于板式热交换器(PHEX)。分配系统是半开放回路，其中沿着蒸发垫流下的水被收集在罐中，在该罐中可以用低温补充水、比如但不限于自来水来对水进行冷却。分配系统将经冷却的水从罐泵送到液体到液体热交换器中，在该液体到液体热交换器处，热能从来自热源、例如但不限于数据中心的冷却流体传递至从罐进入PHEX的水。来自热源的冷却流体因此被预冷却并且进入空气到液体热交换器、比如但不限于干式冷却器的热交换器面板，并且该冷却流体通过由一个或更多个风扇而拉动的空气穿过空气到液体热交换器来冷却下来。例如但不限于，空气到液体热交换器可以是干式冷却器的包括风扇的一部分，以拉动环境空气通过空气到液体热交换器。热能因此从预冷却的冷却流体传递至大气，使得预冷却的冷却流体再循环回到热源。

冷却液体的从PHEX处的热源而来的额外预冷却使用分配系统。结果，在蒸发垫上和通过干式冷却器的气流减少的情况下，可以获得有效的冷却。因此，可以减少干式冷却器的风扇的电力消耗和噪声排放。正如下文中将更详细地描述的，即使是作用在PHEX上的一小部分热耗散也足以显着减少风扇的电力消耗和噪音排放。

图1示出了向热源110提供冷却的冷却布置结构100，热源110生成热能。例如，热源110可以是包括多个热生成部件112(例如服务器)的数据中心。冷却布置结构包括封闭回路120。第一冷却流体在该封闭回路120中循环，第一冷却流体对由热源110、即本示例中的服务器112所生成的热能进行收集，并且该第一冷却流体将所述热能携带至热交换器10以释放热能。泵105用于将第一冷却流体从热交换器10再循环回到热源110。

在该示例中，热交换器系统10是干式冷却器。然而，预期的是，热交换器系统10可以是任何其他合适类型的热交换器系统(例如，制冷器)。在图1的示例中，干式冷却器10包括用于对干式冷却器10的部件进行支撑的框架14。框架14可以通过紧固件锚固至支撑表面(例如地面)。支撑表面可以是任何合适的支撑表面。例如，在该示例性的示例中，支撑表面是围绕建筑物或建筑物屋顶(例如，容纳数据中心的建筑物)的表面。然而，在其他示例中，支撑表面可以是结构的有意地构建成对框架14进行支撑的部分。

在图1中所示的示例中，热交换器10包括用于将第一冷却流体的热能排放到大气中的热交换器面板20。特别地，热交换器面板20是液体到空气热交换器面板20，该热交换器面板20将热能从在该面板中循环的第一冷却流体传递到流动通过该热交换器面板20的空气。如图1中所示，热交换器面板20具有空气进口侧26和空气出口侧28，在使用中，空气分别通过空气进口侧26和空气出口侧28进入和离开热交换器面板20。

热交换器面板20包括用于在该热交换器面板20中循环第一冷却流体的冷却盘管(未示出)以及与冷却盘管热接触的多个翅片(未示出)。如图1中所示，冷却盘管具有进口22和出口24，进口22和出口24用于将第一冷却流体给送到冷却盘管中并且从冷却盘管排出热传递流体。翅片可以彼此间隔开以用于使空气在所述翅片之间且从空气进口侧26至空气出口侧28流动。

干式冷却器10包括风扇组件140，该风扇组件140连接至框架14并且导致空气流通过干式冷却器10。特别地，风扇组件140包括多个风扇142(多个风扇142中的一个风扇在图1中示出)，多个风扇142位于干式冷却器10的上端部处。在该示例中，风扇142可以绕相应的竖向轴线144旋转。

风扇组件140包括对风扇142中的每个风扇进行驱动以使风扇142绕所述风扇的相应轴线144进行旋转的相应马达(未示出)。因此，如图1中的气流箭头所示，风扇组件140推动来自干式冷却器10侧向侧部的环境空气通过热交换器面板20，并且风扇组件140通过风扇组件140来将被加热的空气排出到干式冷却器10竖向上方的大气中。

因此，干式冷却器10通过将从热源110(例如，本示例中的数据中心)提取的被加热的第一冷却流体泵送通过热交换器面板20的冷却盘管而起作用，同时在翅片之间并且围绕热交换器面板20的冷却盘管来推动环境空气。环境空气从循环通过冷却盘管的被加热的第一冷却流体吸收热。当环境空气通过热交换器面板20被推动到干式冷却器10的内部空间时，热能从在热交换器面板20中循环的第一冷却流体传递到环境空气。然后，现在被加热的空气从干式冷却器10的内部空间通过风扇组件140排出。在热交换器面板20中循环的第一冷却流体因此被冷却并且再循环回到热源110中。在该示例中，封闭回路120还包括位于热交换器面板20的出口24处的第一冷却流体的温度的传感器107。传感器107可以以可通信的方式连接至电子控制器500(图8)，以用于使第一泵和/或风扇142的响应于热交换器面板20的出口24处的第一冷却流体的温度的速度增加，该第一冷却流体的温度高于第一高流体温度阈值。

虽然在该示例中，在封闭回路120中流动的第一冷却流体可以是水，但是第一冷却流体可以是介电流体、制冷剂流体、双相流体或适合于收集和排放热能的任何其他流体。

将理解的是，如上所述的干式冷却器10的构型仅作为示例提供，以帮助理解本技术。干式冷却器10在其他示例中可以以不同的方式构造。例如，可以提供多个热交换器面板20，并且风扇组件140可以包括单个风扇142。此外，风扇142可以被定向成使得风扇142的相应的风扇旋转轴线144水平地延伸，或者在水平位置与竖向位置之间成角度地延伸。

现在将描述用于与干式冷却器10一起使用的绝热冷却系统。图2示出了包括热交换器10的绝热冷却系统的冷却布置结构200。在图2的示例中，风扇旋转轴线144水平地延伸。添加到冷却布置结构100的绝热冷却系统包括蒸发垫150和用于在蒸发垫150上喷射第二冷却流体的分配系统160。第二冷却流体可以是水，该第二冷却流体可能具有诸如聚乙二醇(PEG)和/或聚丙二醇(PPG)之类的添加剂。参照图2，蒸发垫150设置在干式冷却器10的侧向侧部上。在一个实施方式中，干式冷却器10的框架14包括外壳，该外壳用于对蒸发垫150进行支撑，使得在使用中，由风扇142推动的环境空气通过外壳而从蒸发垫150引导到热交换器面板20。

分配系统160将干式冷却器10的周围环境中的第二冷却流体，特别是在该示例中，分配到蒸发垫150上，使得环境空气流动通过湿蒸发垫150。因此，随着分布在蒸发垫150上的第二冷却流体(例如水滴)的一部分蒸发，流动通过蒸发垫150的环境空气的温度降低。环境空气的热能因此通过第二冷却流体的一部分的蒸发而被吸收，从而降低了气流的温度。蒸发垫150可由塑料材料、纤维素或玻璃纤维制成，但在替代实施方式中也可考虑其他材料。在该实施方式中，分配系统160包括用于将第二冷却流体分配在蒸发垫150上(例如通过喷射第二冷却流体)的喷嘴162。

分配系统160还包括罐170，该罐定位在蒸发垫150下方，以对第二冷却流体的未蒸发且沿蒸发垫150向下流动的部分进行收集。分配系统160包括补充分配系统180，该补充分配系统180用于在罐170中以预定温度提供补充的第二冷却流体。补充分配系统180包括：进口181(例如补充分配系统180可以例如连接到在低压、例如3巴至4巴下操作的市政水分配系统)；用于对补充的第二冷却流体流入罐170中进行控制的阀182；一个或多个传感器184；和用于将补充的第二冷却流体倒入罐170中的出口186。一个或多个传感器184可包括温度传感器、流速传感器、用于对由补充分配系统180供给到罐170的补充的第二冷却流体的体积进行测量的水表、或任何其他合适传感器。在一些实施方式中，阀182是电磁阀。在替代实施方式中，阀182可以是浮动球阀。

在一个示例中，分配系统160还包括对罐170中的第二冷却流体的液位的传感器190。例如，传感器190可以包括安装在罐170中的浮动件，使得当罐170中的水位比低液位阈值低时，阀182可以打开。温度传感器191可以对罐170中的第二冷却流体的温度进行感测，使得当温度高于第二高流体温度阈值并且罐170中的由传感器190所测得的水位低于高液位阈值时，阀182可以打开。阀182可由传感器190和/或传感器191或电子控制器500(图8)控制，该电子控制器500与阀182和传感器190和/或传感器191以可通信的方式连接，从而对指示罐170中的第二冷却流体的由传感器190所感测到的液位的信号和/或指示罐170中的第二冷却流体的温度的信号进行接收。

分配系统160包括用于将第二冷却流体从罐170循环到喷嘴162的导管166。导管166可以包括过滤器(未示出)，该过滤器用于在将第二冷却流体分配在蒸发垫150上之前将任何不希望的颗粒消除。在该实施方式中，分配系统160还包括泵164，该泵164用于将第二冷却流体泵送通过导管166。来自罐170的第二冷却流体在导管166中循环，以用于浇灌蒸发垫150。

在该实施方式中，分配系统160运行成使得由喷嘴162分配的第二冷却流体具有在5巴(例如1.5巴)以下的相对出口压力。由于分配系统160在这种低压下运行，泵164相对便宜。此外，在低压下喷水使导致病原微生物扩散的可能性降低。因此，分配系统160与不允许高压液体和/或流体喷射的管辖范围内的法规相符合。分配系统160包括位于喷嘴162上游的阀165，该阀165用于调节第二冷却流体在蒸发垫150上的流入。

虽然在一些实施方式中分配系统160可以将第二冷却流体连续地分配到蒸发垫150上，但这可能是浪费的。例如，电子控制器500可以基于设定的计时器(例如，每5分钟)控制通过喷嘴162的水喷射。替代性地，在一些实施方式中，冷却布置结构200可以包括进入蒸发垫150的气流温度的温度传感器161，温度传感器161以可通信的方式连接到电子控制器500，使得电子控制器500使阀165响应于气流的温度高于高气温阈值来增加第二冷却流体的流。在替代实施方式中，温度传感器161可以感测离开蒸发垫150的气流的温度。附加地或替代性地，电子控制器500可以例如响应于气流温度高于高空气温度阈值来增加泵164的速度。在替代实施方式中可以考虑其他环境参数，比如进入蒸发垫150的气流的湿度或速度，电子控制器500可以根据具体操作条件来控制蒸发垫150上的第二冷却流体的流。

将理解的是，如上所述的图2的绝热冷却系统的构型仅作为示例提供，以帮助理解本技术。在其他实施方式中，绝热冷却系统可以以不同的方式构型。例如，在其他实施方式中，可以提供多个蒸发垫150，并且蒸发垫150可以具有与图2中描绘的形状不同的形状。

如前所述，蒸发垫150的这种使用可能会阻碍环境空气流动通过热交换器面板20，这会导致热交换器10的风扇142的大量功率消耗和噪声排放。冷却布置结构包括图2中所述的蒸发垫150和分配系统160，以及现在将更详细地描述的附加的液体到液体热交换器。图3示出了根据本技术的实施方式的冷却布置结构300。冷却布置结构300包括封闭回路310和半开放回路320。应当理解，术语“封闭回路”不应被视为将封闭回路310限制为绝对封闭。实际上，在一些实施方式中，封闭回路310可以流体连接到在封闭回路310中流动的冷却流体源。

在该实施方式中，封闭回路310包括液体到液体热交换器330的初级侧330

封闭回路310还包括空气到液体热交换器20，该空气到液体热交换器20从液体到液体热交换器330的初级侧接纳第一冷却流体。在一个实施方式中，空气到液体热换热器20可以是翅片管式换热器。在该示例性实施方式中，第一冷却流体在进入空气到液体热交换器20之前处于温度T

泵105从空气到液体热交换器20接纳第一冷却流体并且将第一冷却流体返回到热源110。在使用中，由热源110生成的热能被第一冷却流体收集，通过液体到液体热交换器330的初级侧330

半开放回路320包括上述分配系统160的部件和蒸发垫150，因此将用相同的附图标记表示，并且还包括液体到液体热交换器330的次级侧330

在该实施方式中，第一冷却流体和第二冷却流体在液体到液体热交换器330中热连接。因此，由第一冷却流体从热源110收集到的第一部分热能被传递到液体到液体热交换器330中的第二冷却流体。在该例示性实施方式中，第二冷却流体在液体到液体热交换器330的下游处的温度为T

第一冷却流体在被引导到空气到液体热交换器20之前在液体到液体热交换器330中被预冷却，这将在下文中进一步详细描述。因此，第二冷却流体充当“牺牲性冷却流体”，因为第二冷却流体在被分布到蒸发垫150上之前从第一冷却流体中接受热能。

第二冷却流体还被分布在蒸发垫150上，使得第二冷却流体的一部分随着经过其间的环境空气流而蒸发，从而使环境空气在于空气到液体热交换器20处捕获第一冷却流体的热能之前冷却下来。在该示例性的实施方式中，热交换器10周围的环境空气处于温度T

更具体地，在该实施方式中，冷却布置结构300包括：分别对罐170中的第二冷却流体的液位和罐170中的第二冷却流体的温度进行感测的传感器190和传感器191；以及与传感器190操作性地连接的电子控制器500。在该实施方式中，冷却布置结构300还包括与电子控制器500以可通信的方式连接的温度传感器161，使得电子控制器500可以使阀165和/或泵164响应于空气流的温度高于高空气温度阈值而增加第二冷却流体的流。

冷却布置结构300还包括至少一个风扇142，如图3中所示，风扇142使外部空气流动通过蒸发垫150和空气到液体热交换器20。因此，由第一冷却流体从热源110收集到的第二部分的热能被传递到空气到液体热交换器20中的环境空气。在该示例性的实施方式中，离开空气到液体热交换器20的空气处于31℃至41℃之间的温度T

在该实施方式中，冷却布置结构300包括对位于空气到液体热交换器20的出口24处的第一冷却流体的温度进行感测的传感器107。在该实施方式中，电子控制器500还操作性地连接至传感器107，使得电子控制器500可以控制第一泵314、第二泵164和风扇142中的一者或更多者，从而将空气到液体热交换器20的出口24处的第一冷却流体的温度保持在高温阈值以下。

另外，如图4最佳所示，在该示例性实施方式中，封闭回路310包括两个旁路布置结构70和80，使得当封闭回路310的部件中的一个部件发生故障时，第一冷却流体可以选择性地绕过空气到液体热交换器20和液体到液体热交换器330。更具体地，旁路布置结构70包括：被构造为关闭的两个阀72和74；以及被构造为打开以选择性地将空气到液体热交换器20绕过的阀76。类似地，旁路布置结构80包括：被构造为关闭的两个阀82和84；以及被构造为打开以选择性地将液体到液体热交换器330的初级侧330

在图4的实施方式中，半开放回路320还包括旁路布置结构90，使得当半开放回路320的部件中的一个部件发生故障时，第二冷却流体可以选择性地绕过液体到液体热交换器330。更具体地，旁路布置结构90包括：被构造为关闭的两个阀92和94；以及被构造为打开以选择性地将液体到液体热交换器330的次级侧330

现在将描述一种冷却布置结构400，该冷却布置结构400包括封闭回路410以及图3和图4中描述的半开放回路320。封闭回路410包括上述封闭回路310的部件，因此将用相同的附图标记来提及，并且还包括附加的空气到液体热交换器30。图5和图6示出了根据本技术的实施方式的冷却布置结构400。为了便于阅读本公开内容，由于封闭回路310和410的相似性，在封闭回路410中流动的冷却流体将被称为第一冷却流体。

更具体地，在图5和图6描述的示例性实施方式中，附加的空气到液体热交换器30是热交换器面板，该热交换器面板用于将第一冷却流体的热能排放到大气中。空气到液体热交换器30将热能从在空气到液体热交换器30中循环的第一冷却流体传递到流动通过空气到液体热交换器30的空气。在封闭回路410中加入空气到液体热交换器30为空气到液体热交换器20提供了冗余。如图5中所示，空气到液体热交换器30具有空气进口侧36和空气出口侧38，在使用中，空气通过该空气进口侧进入空气到液体热交换器30并通过该空气出口侧离开空气到液体热交换器30。

与空气到液体热交换器20类似地，空气到液体热交换器30包括用于在空气到液体热交换器30中循环第一冷却流体的冷却盘管(未示出)以及与该冷却盘管热接触的多个翅片(未示出)。如图5和图6中所示，冷却盘管具有进口32和出口34，该进口和出口用于将第一冷却流体给送到冷却盘管中并将热传递流体从冷却盘管排出。翅片可以彼此间隔开，以使空气在翅片间并且从空气进口侧36到空气出口侧38流动。

在图5和图6的实施方式中，空气到液体热交换器30接纳来自热源110的第一冷却流体，并被定位在液体到液体热交换器330的初级侧330

更具体地，参照图5，在封闭回路410中流动的第一冷却流体在进入空气到液体热交换器30之前被加热为温度T

表1示出了图3中所述的冷却布置结构300的设计值以及图5中所述的冷却布置结构400的设计值。因此，以下值指示了冷却布置结构300中附加的空气到液体热交换器30的效果。使用冷却布置结构300和400获得的所示值仅仅是示例，并没有阐述本技术的界限和/或限制。

表1

在表1中，T

在该示例性示例中，关于第二冷却流体，在冷却布置结构300中，液体到液体热交换器330的次级侧330

在表1的示例中，冷却布置结构300和400被控制为使得来自热源110的第一冷却流体的温度T

在实施方式中，封闭回路410可以包括旁路布置结构(未示出)，该旁路布置结构可以类似于旁路布置结构70，使得第一冷却流体可以选择性地绕过空气到液体热交换器30。

在图5的实施方式中，空气到液体热交换器20、30沿着两个相应的平面延伸，两个平面的法向量相对于彼此成角度。特别地，空气到液体热交换器30相对于气流以竖向且正交的方式延伸，以及空气到液体热交换器20相对于竖向轴线成角度延伸。如图6中所描述的，空气到液体热交换器20、30可以相邻地设置，使得第一空气到液体热交换器20和第二空气到液体热交换器30中的一者的空气出口侧沿着第一空气到液体热交换器20和第二空气到液体热交换器30中的另一者的空气进口侧延伸。更具体地，在该实施方式中，第一空气到液体热交换器20的空气出口侧28沿着第二空气到液体热交换器30的空气进口侧36延伸。通过例如不限于将第一空气到液体热交换器20和第二空气到液体热交换器30附接(例如，用螺栓附接)至共同的框架，使第一空气到液体热交换器20和第二空气到液体热交换器30被固定为保持相邻。

图7是示出了根据本技术的一些实施方式的用于冷却热源的方法的操作的系列示图。系列700包括多个操作，多个操作中的一些操作可以以可变的顺序执行，操作中的一些操作可能被同时执行，操作中的一些操作是可选的。系列700可以例如且不限于在冷却布置结构300和400中实施。

在操作步骤705处，第一冷却流体在封闭回路310中流动，该第一冷却流体已经被热源110加热。在该实施方式中，封闭回路310包括：对来自热源110的第一冷却流体进行接纳的液体到液体热交换器330的初级侧330

在操作步骤710处，第二流体在半开放回路320中流动。在该实施方式中，半开放回路320包括：储存第二冷却流体的罐170；从罐170中抽取第二冷却流体的泵164；从泵164接纳第二冷却流体的液体到液体热交换器330的次级侧330

在操作步骤715处，传感器161可以对经过蒸发垫150的空气流的温度进行感测。更具体地，传感器161可以被设置成使得可以对进入蒸发垫150的空气流的温度进行感测。电子控制器500可以与传感器161以可通信的方式连接，以使阀165和/或泵164响应于气流的温度在高空气温度阈值以上而使蒸发垫150上的第二冷却流体的流量增加。另外，在此操作步骤中，传感器190可以对罐170中的第二冷却流体的液位进行感测。同样在此操作步骤中，传感器107可以对在封闭回路310中流动并返回到热源110的第一冷却流体的温度进行感测。

在操作步骤720处，电子控制器500控制进口181以保持罐170中的第二冷却流体的液位。电子控制器500可以与传感器190以可通信的方式连接，以使进口181响应于第二冷却流体的液位在低液位阈值以下而使罐170中的第二冷却流体的流入增加。附加地或替代性地，在一些实施方式中，电子控制器500可以使阀182响应于第二冷却流体的液位在低水平阈值以下而使所述流入增加。

在操作步骤725处，电子控制器500控制至少一个风扇142，风扇142用于使空气流穿过蒸发垫150并穿过空气到液体热交换器20。电子控制器500可以与传感器107以可通信的方式连接，以使风扇142的相应马达响应于由传感器107感测到的第一冷却流体的温度在第一高流体温度阈值以上而使风扇142绕着其轴线144的旋转速度增加。附加地或替代性地，在一些实施方式中，电子控制器500可以使第一泵105和/或第二泵164响应于由传感器107感测到的第一冷却流体的温度在第一高流体温度阈值以上而使第一泵105和/或第二泵164的速度增大。

系列700中的操作步骤中的每个操作步骤可以被配置成由一个或更多个处理器处理，一个或更多个处理器被耦接至存储器装置。例如，图8是根据本技术的实施方式的控制器500的框图。在图8中，控制器500包括：处理器或多个协作的处理器(为了简单，被表示为处理器512)、存储器装置或多个存储器装置(为了简单，被表示为存储器装置514)、一个或更多个输入装置和一个或更多个输出装置，输入装置和输出装置可以被组合在一个或更多个输入/输出装置中(为了简单，被表示为单个输入/输出装置516)中。处理器512操作性地连接至存储器装置512以及输入/输出装置516。存储器装置储存了参数列表518，该参数列表包括例如第一高流体温度阈值和第二高流体温度阈值、高空气温度阈值和低水平阈值。存储器装置514可以包括用于对指令520进行储存的非暂时性计算机可读介质，所述指令能够由处理器512执行。

处理器512经由输入/输出接口516操作性地连接至可能在特定实施方式中存在的下述各者：传感器190、184、107和161中的传感器；阀82、84、86、165和182中的阀；泵105和164中的泵；进口181；以及至少一个风扇142。处理器512执行在存储器装置514中储存的指令520，以实施控制器500的可以在特定实施方式中存在的上述各种功能。

如所示出的，图8表示了非限制性的实施方式，其中，电子控制器500从传感器190、184、107和161中的每个传感器接收测量结果，并且相应地控制所有的阀165和182，泵105和164，进口181和至少一个风扇142。该特定的实施方式并不旨在限制本公开内容，且被提供用于例示的目的。同样地，传感器190、184、107和161，阀165和182以及泵105和164中的仅一些可以被包括在特定的实施方式中。

表II示出了用于冷却布置结构200和300的设计值。因此，下述的值指示了冷却布置结构300中的液体到液体热交换器330的效果。所示出的使用冷却布置结构200和300获得的值仅仅是示例，且并不是对本技术提出界限和/或限制。此外，下述的设计值是利用冷却布置结构200和300的风扇组件140获得的，该风扇组件包括两个风扇142。

表II

在那些示例性的应用中，热源110生成150KW的总热功率，该总热功率在两个冷却布置结构200和300中被完全消散。然而，尽管第二冷却流体在被分布到蒸发垫150上之前温度升高(在没有液体到液体热交换器330的冷却布置结构200中为35℃，与其相比，在图3的冷却布置结构300中为49℃)，但所需的空气流速减小，且由此风扇142中的每个风扇的旋转速度降低。因此，与冷却布置结构300相比，在图3中描述的冷却布置结构中，风扇142中的每个风扇的电功率消耗从2100W减小到1450W。此外，这种旋转速度的降低使由风扇142中的每个风扇所造成的噪音排放从86.5dB减小到82.3dB。

虽然已经参考以特定顺序执行的特定步骤描述和示出了上述实现方式，但是将能理解，这些步骤在不偏离本技术的教导的情况下可以被组合、细分或重新排序。步骤中的至少一些步骤可以被并行或连续地执行。因此，步骤的顺序和分组不是本技术的限制。

应明确理解，本文提及的所有技术效果并非都需要在本技术的每个实施方式中共享。

因此，根据本技术的一些非限制性实施方式实施的冷却布置结构可以表示如下，被呈现在编号的条款中。

条款

[条款1]一种冷却布置结构，所述冷却布置结构包括：

封闭回路，所述封闭回路包括：

液体到液体热交换器的初级侧，所述初级侧适于对由热源加热的第一冷却流体进行接纳，

第一空气到液体热交换器，所述第一空气到液体热交换器适于从所述液体到液体热交换器的所述初级侧接纳所述第一冷却流体，以及

第一泵，所述第一泵适于从所述第一空气到液体热交换器接纳所述第一冷却流体，并且适于使所述第一冷却流体返回到所述热源；

半开放回路，所述半开放回路包括：

罐，所述罐适于储存第二冷却流体，

第二泵，所述第二泵适于从所述罐抽取所述第二冷却流体，

所述液体到液体热交换器的次级侧，所述次级侧适于从所述第二泵接纳所述第二冷却流体，

蒸发垫，所述蒸发垫适于从所述液体到液体热交换器的所述次级侧接纳所述第二冷却流体，并且适于使所述第二冷却流体的至少一部分返回到所述罐，以及

进口，所述进口流体地连接至所述第二冷却流体的源，所述进口被控制成用于保持所述罐中的所述第二冷却流体的液位；以及

至少一个风扇，所述至少一个风扇适于使空气流通过所述蒸发垫并且通过所述第一空气到液体热交换器。

[条款2]根据条款1所述的冷却布置结构，其中，所述第一空气到液体热交换器、所述至少一个风扇以及所述蒸发垫是干式冷却器的一部分。

[条款3]根据条款1或2所述的冷却布置结构，其中，所述热源位于数据中心中。

[条款4]根据条款3所述的冷却布置结构，其中，所述热源包括多个热生成单元。

[条款5]根据条款1至4中的任一项所述的冷却布置结构，其中，所述液体到液体热交换器是板式热交换器。

[条款6]根据条款1至5中的任一项所述的冷却布置结构，其中，所述第一空气到液体热交换器是翅片管式热交换器。

[条款7]根据条款1至6中的任一项所述的冷却布置结构，还包括：

对所述第一空气到液体热交换器的出口处的所述第一冷却流体的温度进行感测的第一传感器；以及

控制器，所述控制器操作性地连接至所述第一传感器，所述控制器适于：响应于所述第一空气到液体热交换器的所述出口处的所述第一冷却流体的温度在高温度阈值之上，将所述第一泵、所述第二泵和所述至少一个风扇中的一者或更多者的速度增大。

[条款8]根据条款7所述的冷却布置结构，其中，所述进口包括第一阀，所述第一阀适于使所述第二冷却流体从所述源流入所述罐，所述冷却布置结构还包括对所述罐中的所述第二冷却流体的液位进行感测的第二传感器，所述控制器操作性地连接至所述第二传感器并且适于控制所述第一阀，从而将所述罐中的所述第二冷却流体的液位保持在低水平阈值之上。

[条款9]根据条款7或8所述的冷却布置结构，其中，

所述半开放回路还包括第二阀，所述第二阀适于对所述第二冷却流体流动至所述蒸发垫的流量进行调节；

所述冷却布置结构还包括对进入所述蒸发垫的所述空气流的温度进行感测的第三传感器；以及

所述控制器操作性地连接至所述第三传感器，并且适于响应于所述空气流的温度在阈值之上，致使所述第二阀将所述第二冷却流体的流量增大。

[条款10]根据条款1至9中的任一项所述的冷却布置结构，其中，所述第一冷却流体包括水。

[条款11]根据条款1至10中的任一项所述的冷却布置结构，其中，所述第二冷却流体包括水。

[条款12]根据条款1至11中的任一项所述的冷却布置结构，其中，所述封闭回路还包括适于对来自所述热源的所述第一冷却流体进行接纳的第二空气到液体热交换器，所述第二空气到液体热交换器在所述封闭回路中被定位于所述液体到液体热交换器的所述初级侧的上游。

[条款13]根据条款12所述的冷却布置结构，其中，所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器被定位成使得所述空气流穿过所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器中的一者，并且然后穿过所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器中的另一者。

[条款14]根据条款12或13所述的冷却布置结构，其中，所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器是沿着相应平面延伸的翅片管式热交换器。

[条款15]根据条款12至14中的任一项所述的冷却布置结构，其中，所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器中的每一者均限定有空气进口侧以及与所述空气进口侧相反的空气出口侧，所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器是相邻的，从而使得：所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器中的一者的所述空气出口侧沿着所述第一空气到液体热交换器和所述第二空气到液体热交换器中的另一者的所述空气进口侧延伸。

[条款16]一种用于对热源进行冷却的方法，所述方法包括：

使第一冷却流体在封闭回路中流动，所述封闭回路包括：

液体到液体热交换器的初级侧，所述初级侧适于对由热源加热的所述第一冷却流体进行接纳，

第一空气到液体热交换器，所述第一空气到液体热交换器适于从所述液体到液体热交换器的所述初级侧接纳所述第一冷却流体，以及

第一泵，所述第一泵适于从所述第一空气到液体热交换器接纳所述第一冷却流体，并且适于使所述第一冷却流体返回到所述热源；

使第二冷却流体在半开放回路中流动，所述半开放回路包括：

罐，所述罐适于储存所述第二冷却流体，

第二泵，所述第二泵适于从所述罐抽取所述第二冷却流体，

所述液体到液体热交换器的次级侧，所述次级侧适于从所述第二泵接纳所述第二冷却流体，

蒸发垫，所述蒸发垫适于从所述液体到液体热交换器的所述次级侧接纳所述第二冷却流体，并且适于使所述第二冷却流体的至少一部分返回到所述罐，以及

进口，所述进口流体地连接至所述第二冷却流体的源，

对所述进口进行控制，以用于保持所述罐中的所述第二冷却流体的液位；以及

对至少一个风扇进行控制，以用于使空气流通过所述蒸发垫并且通过所述第一空气到液体热交换器。

[条款17]根据条款16所述的方法，还包括：

对返回到所述热源的所述第一冷却流体的温度进行感测；以及

响应于所述温度在阈值之上，将所述第一泵、所述第二泵和所述至少一个风扇中的一者或更多者的速度增大。

[条款18]根据条款16或17所述的方法，还包括：

对所述罐中的所述第二冷却流体的液位进行感测；以及

响应于所述罐中的所述第二冷却流体的液位在低水平阈值之下，致使第一阀将所述第二冷却流体的从所述源流入所述罐的流入量增大。

[条款19]根据条款16至18中的任一项所述的方法，还包括：

对进入所述蒸发垫的所述空气流的温度进行感测；以及

响应于所述空气流的所述温度在阈值之上，致使第二阀和所述第二泵中的一者或更多者将所述第二冷却流体的流动至所述蒸发垫的流量增大。

对本技术的上述实现方式的修改和改进对于本领域技术人员来说可能是明显的。前面的描述旨在是示例性的而不是限制性的。因此，本技术的范围旨在仅由所附权利要求的范围限制。