專利名稱：電氣裝置冷卻效率監(jiān)視的制作方法
電氣裝置冷卻效率監(jiān)視
背景技術：
熱力學第一定律(系統(tǒng)內部能量以增到到其的能量減去系統(tǒng)在其周圍做的功的量增大)應用于這樣的電氣設備其中，由于電氣設備消耗電能，其產生作為廢棄副產品的熱。所產生的廢熱的量值與裝置消耗的能量的量以及裝置的固有效率有關。設備的溫升與這種廢熱的量值以及可用冷卻量有關。冷卻由于傳導、輻射和對流而發(fā)生。在依賴于強制或自然對流冷卻的裝置的特定情況下，幾個因素能夠限制可用冷卻。當設備內或外的電纜路徑不適當?shù)刈枞肟?、排出空氣管道?或空間時，可能導致阻塞的氣流路徑。安裝在設備中的抽拉式保持器(drawing holders)、障礙物(barriers)或電氣絕緣片可能阻塞外部散熱器格柵套，嚙齒動物或昆蟲巢穴可能阻塞通氣口或空氣路徑，或者，通氣口周圍不充分的空隙可能限制氣流。冷卻風扇可能由于軸承故障、斷開或松散到風扇電動機的布線、風扇電源故障、破裂、彎曲或損失風扇葉片或者覆蓋污染物的風扇葉片而失效。骯臟或油膩的空氣過濾器可能使得冷卻性能劣化。外部冷卻空氣可能由于過 小、失效或不適當?shù)卦O置的空調、已被放置為過于接近設備的外部熱源或導致重新流入冷卻入口的不適當?shù)膹U熱路徑設置而過熱。外部冷卻空氣可能由于導致系統(tǒng)壓力變化的上游管道變化、漩渦、渦流、靜點、逆流或其他空氣混合問題或者在到達電氣設備之前泄漏到環(huán)境中的冷卻空氣而過慢地流動?？諝夤艿揽赡茏兊脭嚅_，導致冷卻性能的劣化。由以上所列可見，許多不同的起因可能顯著損害冷卻性能。由于這些因素中的任何一個或一組能夠導致冷卻問題，這些問題中的任何一個可能導致電氣設備失效或加速劣化，因為過熱的設備不能像以可接受溫度限制運行的設備那樣有效地運行。檢測這些問題的傳統(tǒng)方法包括監(jiān)視風扇的旋轉速度，用減震器開關或壓力傳感器或熱傳感器測量氣流速率，測量入口空氣、排出空氣、散熱器或設備的其他區(qū)域的溫度。

發(fā)明內容
設備冷卻性能的變化可通過借助冷卻效率指標間接測量冷卻性能來檢測。運行冷卻效率指標被計算為設備電力消耗與設備和環(huán)境溫度間溫度差之間的比。將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率指標進行比較，以便檢測冷卻性能的變化。因此，提供了一種計算機可讀介質，其具有存儲于其上的計算機可執(zhí)行指令，用于執(zhí)行冷卻效率監(jiān)視方法。該方法包含接收關于被監(jiān)視的電氣裝置的基線熱傳遞率(baseline rate of heat transfer),將基線熱傳遞率轉換為基線冷卻效率指標?；€冷卻效率指標包含到被監(jiān)視電氣裝置的輸入電力與跨被監(jiān)視電氣裝置的溫度差的比。確定被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力量。確定被監(jiān)視電氣裝置溫度和接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度，以便計算被監(jiān)視電氣裝置溫度和環(huán)境溫度之間的溫度差。運行冷卻效率指標至少部分地基于被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力與計算得到的溫度差的比來計算。將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較。提供傳達運行冷卻效率與基線冷卻效率之間比較結果的輸出。該方法可在每個裝置、每個封裝和/或每個設備空間的基礎上進行，以及在促進監(jiān)視電氣裝置冷卻性能的任何其他粒度水平的基礎上進行。
冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)包含環(huán)境溫度輸入邏輯、設備溫度輸入邏輯、電力消耗輸入邏輯、冷卻效率計算邏輯、冷卻效率比較邏輯。環(huán)境溫度輸入邏輯接收來自接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度傳感器的環(huán)境溫度信號。設備溫度輸入邏輯接收來自與被監(jiān)視電氣裝置相關聯(lián)的設備溫度傳感器的設備溫度信號。電力消耗輸入邏輯接收來自與被監(jiān)視電氣裝置相關聯(lián)的電力消耗傳感器的輸入到裝置的電力量。冷卻效率計算邏輯計算設備溫度信號與環(huán)境溫度信號之間的溫度差，并至少部分地基于輸入到裝置的電力與計算得到的溫度差的比來計算運行冷卻效率指標。冷卻效率比較邏輯確定基線冷卻效率，將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較，并提供傳達運行冷卻效率與基線冷卻效率之間比較結果的輸出。冷卻效率系統(tǒng)可被配置為接收來自與被監(jiān)視裝置一體化的傳感器的溫度和電力消耗信號。在可被配置為用于僅僅將能量的一部分轉換為熱的電氣裝置的某些實施例中，電力消耗被確定為裝置內的能量耗散。能量耗散基于輸入到裝置的電力來計算。能量耗散與溫度差一起使用，以確定冷卻效率指標。裝置內的能量耗散可通過測量離開裝置的電力量并確定輸入到裝置的電力與離開裝置的電力之間的差來計算。能量耗散可使用已經關于電氣裝置確定的能量損耗vs.輸入到裝置的電力的模型來計算。模型的應用可使用查閱表、多項式公式或其他技術來實現(xiàn)。


附圖并入說明書并構成說明書的一部分，其示出了本發(fā)明的多種實施形態(tài)的多種示例性系統(tǒng)、方法和其他示例性實施例。將會明了，附圖中所示出的元件邊界(例如方框、方框組或其他形狀)表示邊界的一個實例。本領域技術人員將會明了，在某些實例中，一個元件可被設計為多個元件，或者，多個元件可被設計為一個元件。在某些實例中，被示為另一元件的內部部件的元件可被實現(xiàn)為外部部件，反之亦可。另外，元件不是按比例繪制的。圖I為設備空間內的冷卻運行的功能框圖；圖2為一流程圖，其概括示出了監(jiān)視冷卻效率的方法的一個示例性實施例；圖3為冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)的示例性實施例的功能框圖；圖4為安裝在設備外殼上的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)的功能框圖； 圖5為安裝在設備外殼上的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)的功能框圖；圖6為安裝在設備外殼上的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)的功能框圖；圖7示出了一種示例性計算環(huán)境，其中可運行示例性的系統(tǒng)和方法以及等價物。
具體實施例方式氣體流動問題的許多因素和原因意味著對可能影響冷卻性能的各個裝置完全進行儀器分析(instrument)在成本上是困難的。然而，由于電氣設備或電子設備可能由于過溫而失效，檢測這些問題是重要的。不巧的是，對于可變負載系統(tǒng)，簡單地等待達到高溫限制可能導致在解決冷卻問題花費的時間內發(fā)生的設備損壞。因此，希望在溫度達到報警限制之前檢測問題。另外，對于通過制冷進行外部冷卻的裝置，由于阻塞的氣流引起的不足的冷卻可能導致制冷系統(tǒng)移動到較低的溫度設置點，因為其試圖降低被保護設備的溫度。這導致浪費的能量，如果存在修正氣流的較好方法的話。最后，如果設備溫度沒有升高到高于前面的水平，未對設備進行適當冷卻的后果可能導致加速的設備劣化和早期故障。將空氣用作冷卻介質的對流熱消耗(冷卻)可使用Navier-Stokes公式來建模。在代入空氣特性后簡化這些公式并求解英制(imperial)測量單位，得到下面的公式Q =1.08V A T r|公式 I其中
0=以BTU/hr為單位的熱傳遞率
V =以CFM為單位的體積流率AT =入口溫度和排出溫度之間的差(° F或。C)n =熱傳遞效率(有意的或無意的隔離)求解電氣設備中的這些公式可能需要測量氣流、能量流和溫度差的傳感器。傳統(tǒng)的問題在于，熱傳遞率難以測量。然而，在沒有測量體積氣流的完整儀器的情況下，可能沒有可用的充足信息以求解這些流體動力熱傳遞公式。在強制空氣(對流的)系統(tǒng)中——例如在數(shù)據中心的地板冷卻下——獲得充足的儀器分析是困難且昂貴的。圖I為一功能框圖，其示出了典型的數(shù)據中心100，數(shù)據中心100使用對流冷卻來對設備進行冷卻。數(shù)據中心100容納IT設備115的多個軌道或外殼110，IT設備115例如為服務器、路由器、交換機和電路保護裝置。計算機室空調器120從室內吸取熱的空氣，對之進行冷卻，并使冷卻后的空氣在室內流通，如圖I中的箭頭所示。典型地，來自計算機室空調器120的空氣的至少一部分在房間地板下流動，并被強制通過有孔地磚130上的孔。大多數(shù)數(shù)據中心需要實質性的冷卻。在許多情況下，服務器密度已經遠遠超過數(shù)據中心使用可用冷卻容量對這些服務器進行冷卻的能力。在這種情況下，希望“找到”浪費掉的冷卻。由于上面所討論的因素中的任何因素可能導致冷卻系統(tǒng)效率降低，定位這些問題對于運行者來說是重要的。類似地，減小能量消耗減小了成本，并釋放出閑置的冷卻容量，由于需要較小的冷卻，這減小了提供所需冷卻需要的資本金額。最優(yōu)化強制空氣冷卻系統(tǒng)的一種常用技術是使用數(shù)據中心的計算流體動力(CFD)模型。CFD模型的輸出求解了 Navier-Strokes公式，因此求解了氣流、溫度、壓力、密度。特別地，由于設備制造者在其設備上設置了溫度限制，CFD分析可用于推定氣流的當前路徑如何將或如何將不對設備進行充分冷卻。隨著IT設備被重新放置，制冷受到調節(jié)，風扇或鼓風機和/或空氣管道被修改，CFD模型用于計算設備內的多個點上的新的溫度和氣流速率。通過在適當路徑的冷卻氣流的情況下最優(yōu)地放置設備，保持特定溫升需要的氣流能被最小化，特定設備布置的最優(yōu)冷卻性能可被確定。使用CFD模型來確定冷卻性能的一個缺點在于，任何對設備或冷卻系統(tǒng)的改變典型地意味著應當運行另一個CFD模型。這是現(xiàn)實的問題，因為CFD模型涉及某種量的復雜度和時間。下面包括這里使用的所選術語的定義。定義包含屬于該術語的范圍內并可用于實現(xiàn)的部件的多個實例和/或形式。實例不是為了進行限制。術語的單數(shù)和復數(shù)形式可在定義的范圍內。提及“一個實施例”、“一實施例”、“一個實例”、“一實例”等表示所介紹的實施例或實例可包含特定特征、結構、特性、屬性、元件或限制，但不是每個實施例或實例必須包含該特定特征、結構、特性、屬性、元件或限制。另外，重復使用術語“在一實施例中”并不必然指同一實施例，但可能為同一實施例?；氐焦絀,Navier-Stoke公式的輸入包括跨熱對象(內部與環(huán)境)的溫度、熱對象消耗的能量、跨該對象的氣流、熱傳遞(散熱器)的效率。溫度監(jiān)視是非常直接的。類似地，測量熱輸入(kW)也是非常直接的。然而，氣流速率或散熱器效率的確定是相當復雜的。通過將容易測量的值結合到無論系統(tǒng)如何運行應當保持恒定的比值中，這里介紹的冷卻效率監(jiān)視技術和系統(tǒng)檢測與基線CFD模型之間的變化。如果這些比值改變，其為冷卻系統(tǒng)氣流和/或性能變化的指標。使用這里介紹的技術和系統(tǒng)因此可允許冷卻基礎設施變化的檢測，而不運行附加的CFD分析。在達到溫度警報前也可檢測到問題，為操作者給出更多的時間來定位和修理該問題。公式I可被重寫，以便隔離容易獲知的量(溫度和輸入電力)，并將它們以較不容易確定的量(氣流和散熱器效率)的形式來表達。i = 1.08F77公式 2AT其中
G=以BTU/hr為單位的熱傳遞率V =以CFM為單位的體積流率AT =入口溫度和排出溫度之間的差(° F或。C)n =熱傳遞效率(有意的或無意的隔離)由于電氣設備將電能轉換為熱，所產生的熱量將會與設備消耗的電能有關。特定設備(例如計算機)將實質上100%的電能轉換為熱。其他設備，例如變壓器、斷路器、不間斷電源(UPS)或可變頻率驅動器(VFD)是更為高效的電能消耗器，所消耗能量的特定百分比被轉換為熱。因此，百分比值被分配給這種熱轉換率，并稱為delta“ S ”。由于這一轉換率可能基于設備的百分比負載(例如來自變壓器的I2R損耗)或其他效應變化，轉換率變量S被寫作一個或多于一個的外部參數(shù)的函數(shù)，外部參數(shù)被分組并寫作變量“X”，結果，轉換率被寫作8 U)。由于3412BTU近似等于一電氣kWh，公式2可被重新寫作
W^^ = 1.087,3412(^:) = 3685777(^:)公式 3其中W =以kWh為單位的熱傳遞率V =以CFM為單位的體積流率AT =入口與排出溫度之間的差n =熱傳遞效率(有意或無意的隔離)6 =作為參數(shù)的函數(shù)，電能到熱的轉換效率公式3右側的值難以獲得，但全部是基本恒定的，或者，在電氣設備效率的情況下，可被準確地建模。如果冷卻氣流速率或將kWh能量傳遞到空氣中的散熱器的效率發(fā)生變化，公式3左手側的值不應改變。因此，如果這些值中的任何一個變化，可能導致W除以AT的比值變化。由于兩個變量可能同時變化(例如，氣流體積下降，同時，散熱器效率升高)，其一中的變化可能被掩蔽。然而，互相掩蔽的這些值的凈效果可能是系統(tǒng)的每度瓦特數(shù)不變化。換句話說，冷卻性能可能保持不變。每度瓦特數(shù)度規(guī)可被稱為“冷卻效率指標”，獲得值的難度可被分解為新的變量e。= S公式 4其中W =以kWh為單位的熱傳遞率AT =入口與排出溫度之間的差e = epsilon,冷卻效率指標
從系統(tǒng)工程的觀點看來，冷卻效率指標為溫度增益參數(shù)，其預測電力輸入或消耗vs.消耗電能的裝置或裝置組的結果得到的長時間溫度變化的效應。依賴于輸出溫度傳感器相對于裝置的位置，溫度處理值可經歷特定的傳輸延遲。出于這個原因，隨著時間對冷卻效率指標的瞬時計算進行平均可能是有利的?？墒褂糜糜谟嬎氵@種移動平均值的許多不同的方法。一種版本計算模態(tài)(mode)(冷卻效率指標的最普通的值(most common value))。這種方法在輸入信號含有噪音或包含偶發(fā)瞬變時是有用的(值下降到零的情況下的輸入喪失)。對信號進行平滑引入了附加的傳輸延遲(從事件發(fā)生時以及其被檢測到時起的時間延遲)，故存在采樣頻率、響應速度和平滑量之間的妥協(xié)。較大的平滑水平可允許在不發(fā)生大量討厭的警報的情況下檢測冷卻性能中的較小變化，但也可減慢檢測這些變化的響應時間。通過適當?shù)剡x擇參數(shù)，系統(tǒng)的設計者可犧牲平滑(增益)、響應速度和成本(采樣速率和傳感器準確度)。圖2為一流程圖，其示出了方法200的示例性實施例，方法200對關于電氣設備的冷卻效率進行監(jiān)視。在210處，基線冷卻效率以kWh/度為單位或以其他類似的單位建立?；€冷卻效率可通過接收關于所監(jiān)視電氣裝置的基線熱傳遞率并將基線熱傳遞率轉換為基線冷卻效率指標來建立，基線冷卻效率指標為到所監(jiān)視電氣裝置的輸入電力與跨所監(jiān)視電氣裝置的溫度差的比。在220處，確定被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力量。在230處，被監(jiān)視電氣裝置溫度和接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度被確定，以計算被監(jiān)視電氣裝置的溫度和環(huán)境溫度之間的溫度差。在240處，運行冷卻效率指標至少部分地基于所監(jiān)視電氣裝置消耗的電力與計算得到的溫度差的比來計算。在250處，將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較，在260處，如果冷卻效率中的差超過閾值，提供傳達運行冷卻效率和基線冷卻效率之間的比較結果的通知。在某些實施例中，通過為被監(jiān)視的電氣裝置分配熱轉換率，將基線熱傳遞轉換為基線冷卻效率指標。熱轉換率至少部分地基于被監(jiān)視電氣裝置的設備分類(classification)來選擇。例如，計算機裝置可分配為I的熱轉換率，更為高效(在電到熱產生方面)的裝置一例如斷路器一可被分配小于I的率。通過定義，高效設備——例如斷路器——相比于其電力輸入對應地具有低的損耗。對于這種裝置，模型可以為確定熱轉換率8 (x)的優(yōu)選方法，相比于測量對于給定裝置在輸入和輸出電力之間的差。這是因為輸入與輸出電力之間的差可小于節(jié)省成本的能量計量裝置的固有分辨率。另外，即使可用計量裝置具有較低的成本，測量輸入與輸出電力可能涉及具有復雜性和成本的相應增大的附加的傳感器。然而，如果對于損耗vs負載不存在充分準確的模型，使用已知的過采樣技術，可使用甚至更低準確度的能量表計，以提供小差別損耗的更為準確的測量。盡管冷卻效率指標的絕對測量相比于檢測冷卻效率指標隨時間的變化的能力來說可能重要性較低，確定準確的基線冷卻效率指標對于理解設備在監(jiān)視過程開始時的運行有多好是重要的。冷卻效率指標通過確定裝置冷卻效率隨時間的趨勢來確定。然而，如果創(chuàng)建基線冷卻效率指標的開始點為處于未知且可能是不良運行條件的設備，設備可能已經正在經受冷卻問題，產生較不可靠的基線冷卻效率指標。因此，結合CFD模型的實現(xiàn)建立基線冷卻效率指標可對于高效率(在電到熱發(fā)生的方面)電氣裝置提供更為有益的基線冷卻效率指標。為了擴充CFD模型，具有裝置中的準確計量的損耗是有用的。對于接近滿負載運行的線性電氣設備，這些損耗傾向于主要是電阻性的，因此與電流平方成比例(I2R)。然而，許多其他的損耗——例如渦流和磁滯損耗——頻繁被觀察到，特別是在具有磁性元件的裝置(包含圍繞設備的結構)中。在非線性(半導體、鐵心)裝置中，與開關頻率和裝置特性有關的損耗是普遍的。這些其他的損耗不僅受到電流量值的影響，而且受到包含在電流中 的頻率分量的影響。因為現(xiàn)實世界中的設備在具有電流諧波的系統(tǒng)中運行，準確的損耗模型應當包含經過裝置的能量中的頻率電流分量的百分比。在這些情況下，計算裝置熱轉換率S (X)中的外部參數(shù)X為負載和頻率分量二者的函數(shù),或X = f (a, b),其中，“a”為與能量量值有關的函數(shù)，“b”為電流隨時間的變化的函數(shù)(即頻率諧波)。在某些實施例中，通過將熱傳遞單位轉換為電力消耗單位并求解Navier-Stokes公式，以便隔離電力消耗比和關于所監(jiān)視電氣裝置溫度與環(huán)境溫度的溫度差的比，基線熱傳遞被轉換為基線冷卻效率指標。基線熱傳遞可使用CFD分析來計算。在某些實施例中，計算運行冷卻效率指標的移動平均值，并將計算得到的移動平均值與基線冷卻效率指標進行比較。方法200可實現(xiàn)為一組存儲在計算機可讀介質上的計算機可執(zhí)行指令。例如，計算機可讀介質可被配置為便攜式的，并能夠用于傳送或以其他方式將該組指令提供到監(jiān)視冷卻效率的裝置。或者，計算機可讀介質可在監(jiān)視冷卻效率的裝置(即ASIC)內。當然，可在實踐方法200時使用如這里所定義的計算機可讀介質的其他配置。這里使用的“計算機可讀介質”，指的是存有信號、指令和/或數(shù)據的指令。計算機可讀介質可采用包括但不限于非易失性介質、易失性介質的形式。非易失性介質可包括例如光盤、磁盤等。易失性介質可包括例如半導體存儲器、動態(tài)存儲器等。計算機可讀介質的一般形式可包括但不限于軟盤、柔性盤、硬盤、磁帶、其他磁性介質、ASIC、CD、其他光學介質、RAM、ROM、存儲器芯片或卡、存儲棒，以及計算機、處理器或其他電子裝置可從之進行讀取的其他介質。這里關于設備使用的“邏輯”包括但不限于硬件、固件、在計算機可讀介質上被編碼為可執(zhí)行步驟的方法和/或其組合，以便執(zhí)行功能或動作，和/或導致來自另一邏輯、方法和/或系統(tǒng)的功能或動作。邏輯可編碼在一個或多于一個的實體介質上，其存儲計算機可執(zhí)行指令，如果計算機可執(zhí)行指令由機器(例如ASIC)執(zhí)行，使得機器執(zhí)行所編碼的方法。邏輯可包含軟件控制的微處理器、離散邏輯(例如，特定功能集成電路(ASIC))、模擬電路、數(shù)字電路、編程邏輯裝置、包含指令的存儲器裝置，等等。邏輯可包含門、門的組合、其他電路部件等等。盡管介紹了多個邏輯單元，在某些實例中，可以將多個邏輯單元并入一個物理邏輯。類似地，在介紹了單個邏輯的情況下，在某些實例中，可以將該單個邏輯分布在多個物理單元之間。圖3示出了監(jiān)視數(shù)據中心300中的多個電子裝置A-D的冷卻效率的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)310的功能框圖。冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)包含環(huán)境溫度輸入邏輯320，設備溫度輸入邏輯330，電力消耗邏輯340，冷卻效率計算邏輯350，冷卻效率比較邏輯360。環(huán)境溫度輸入邏輯接收來自接近于所監(jiān)視的電氣裝置A-D的環(huán)境溫度傳感器X的環(huán)境溫度信號。設備溫度輸入邏輯接收來自與所監(jiān)視設備相關聯(lián)的設備溫度傳感器(未示出)的設備溫度信號。許多電氣裝置自身監(jiān)視溫度，并可能能夠向設備溫度輸入邏輯330輸出其溫度。電力消耗輸入邏輯接收來自與所監(jiān)視設備相關聯(lián)的電力消耗傳感器(未示出)的電力消耗量。冷卻效率計算邏輯350計算設備溫度與環(huán)境溫度之間的溫度差。至少部分地基于電力消耗和所計算的溫度差之間的比，冷卻效率邏輯還計算運行冷卻效率指標。冷卻 效率比較邏輯360確定基線冷卻效率，并將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較。冷卻效率比較邏輯例如可以接收來自CFD分析的基線熱傳遞，或在其他情況下，基線冷卻效率可由另一裝置計算并傳送到冷卻效率比較邏輯360。冷卻效率比較邏輯350傳達運行冷卻效率與基線冷卻效率之間的比較結果。在某些實施例中，冷卻效率比較邏輯360包含警報機構，其在運行冷卻效率和基線冷卻效率之間的差超過預定閾值時提供警報。這里介紹的冷卻效率技術和系統(tǒng)可用在消耗電能并排放廢熱的任何裝置上。這種裝置的實例包括斷路器(敞開的或封閉的)，熔斷器和熔斷開關，可變或可調節(jié)頻率驅動器，降低電壓軟啟動器，不間斷電源，變壓器，包含開關板、開關設備和電動機控制中心的電氣組件和結構，以及例如向服務器、網絡設備、可編程邏輯控制器、存儲裝置、電話系統(tǒng)提供電力的開關型電源等的部件。這里介紹的冷卻效率技術和系統(tǒng)也可用于監(jiān)視例如數(shù)據中心、布線柜、電氣室等的電氣裝置的組或系統(tǒng)。冷卻效率指標的變化可用于遠遠在達到過溫限制之前檢測任何這些裝置或系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)性能變化。圖4-6示出了傳感器可如何安裝在包含多個發(fā)熱電氣裝置的典型外殼中的多種實例。圖4不出了用于外殼410的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)400。外殼410容納幾個電氣裝置415a-4151，例如電動機控制器或服務器。溫度傳感器420安裝在各個電氣裝置415中(或已經存在于其中)。外殼溫度傳感器450測量外殼410內的溫度。環(huán)境溫度傳感器460測量外殼外的溫度。電力消耗傳感器430a-4301對于各個電氣裝置415安裝，以便監(jiān)視各個裝置的電力消耗。整組電力表計440測量到整個外殼的電力輸入。冷卻效率指標可關于多個部件以及部件組來計算。使用圖4所示的部件，使用專用電力傳感器430a-430i，以及使用在對于各個裝置的溫度傳感器415a-4151和外殼溫度傳感器450之間的差，冷卻效率指標可關于各個電氣裝置計算。圖5不出了冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)500,其包含監(jiān)視到外殼505的電力輸入的一個電力消耗傳感器550。使用多個溫度傳感器，包括安裝在外殼內的斷路器跳閘單元溫度傳感器530、電力電子裝置散熱器溫度傳感器510、微處理器溫度傳感器520，以及環(huán)境溫度傳感器540。外殼內的各個溫度傳感器與外殼外部的環(huán)境傳感器相配合,與到外殼的kW輸入一起，可用于計算冷卻效率指標。對于的增強計算，各個分立的溫度傳感器可用于計算分立的冷卻效率指標。溫度傳感器的冗余性提供了設備如何運行的深刻了解，特別是對傳感器校準誤差的檢測以及傳輸延遲。圖6為典型的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)600的簡化版本，該系統(tǒng)監(jiān)視外殼610的冷卻效率。使用一個電力消耗傳感器650和三個溫度傳感器環(huán)境溫度(外殼外)傳感器640,外殼內溫度傳感器630 (測量裝置組產生的熱)，裝置溫度傳感器620。使用這些值，三個冷卻效率指標可被計算并確定其趨勢對于整體外殼vs環(huán)境的冷卻效率指標，對于各個裝置vs環(huán)境的冷卻效率指標，對于各個裝置vs外殼的冷卻效率。盡管在圖4-6中示出了三個特定的系統(tǒng)，任何數(shù)量的溫度和電力消耗傳感器配置可對于冷卻效率監(jiān)視使用?？捎米钚〕杀居绊?leverage)現(xiàn)有的傳感器，并根據需要增加外部傳感器。通過連續(xù)求解冷卻效率指標，描述裝置或裝置組中的熱傳遞的線性聯(lián)立方程(LSE)事實上被求解。傳感器的冗余性允許計算對同一系統(tǒng)但使用不同輸入進行建模的幾個不同的LSE。各個LSE之間對于該裝置、組件或結構的計算得到的趨勢冷卻效率指標變化之間的偏差指示可能的傳感器校準漂移或其他傳感器故障。冷卻效率的LSE計算變化(減 小)之間的一致現(xiàn)在可被識別和固定，釋放空閑的冷卻容量，減小能量成本，可能地延長設備壽命(如果結果是設備以較低溫度運行的話)，并減小對于資本支出的需求，因為附加的冷卻可用于冷卻更多的設備。圖7示出了示例性的計算裝置，其中，這里介紹的示例性系統(tǒng)和方法以及等價物可運行。示例性的計算裝置可以為計算機700，例如NAT裝置，包含通過總線708可操作地連接的處理器702、存儲器704、輸入/輸出端口 710。在一實例中，計算機700可包含冷卻效率邏輯730，以計算冷卻效率指標。冷卻效率邏輯730可位于ASIC中。在不同的實例中，冷卻效率邏輯730可用硬件、編碼在有形介質上的方法、固件和/或其組合實現(xiàn)。盡管冷卻效率邏輯730被示為附著到總線708的硬件部件，將會明了，在一實例中，冷卻效率邏輯730可在處理器702中實現(xiàn)。因此，冷卻效率邏輯730可提供用于確定被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力量的(例如硬件，固件)裝置。該裝置可被實現(xiàn)為例如ASIC，其被編程為從電氣裝置和傳感器接收數(shù)據。冷卻效率邏輯730可提供(例如硬件，固件)裝置，用于確定被監(jiān)視電氣裝置溫度和接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度，以便計算被監(jiān)視電氣裝置的溫度和環(huán)境溫度之間的溫度差。裝置可被實現(xiàn)為例如ASIC，其被編程為從電氣裝置和傳感器接收數(shù)據。冷卻效率邏輯730可提供(例如硬件，固件)裝置，用于至少部分基于被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力與所計算的溫度差之間的比，計算運行冷卻效率指標。該裝置可被實現(xiàn)為例如ASIC，其被編程為對從電氣裝置和傳感器接收的數(shù)據進行操作。冷卻效率邏輯730也可提供(例如硬件、固件)裝置，用于將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較。冷卻效率邏輯730也可提供(例如硬件，固件)裝置，用于提供傳達運行冷卻效率和基線冷卻效率之間比較結果的輸出。冷卻效率邏輯730可提供(例如固件，硬件)裝置，用于接收關于所監(jiān)視電氣裝置的基線熱傳遞率；以及裝置，用于將基線熱傳遞率轉換為基線冷卻效率指標，基線冷卻效率指標包含到被監(jiān)視裝置的輸入電力與跨被監(jiān)視電氣裝置的溫度差的比。該裝置可被實現(xiàn)為例如ASIC，其被編程為對從電氣裝置和傳感器接收的數(shù)據進行操作。一般地介紹了計算機700的示例性配置，處理器702可以為多種不同的處理器，包括雙核微處理器以及其他的多處理器體系結構。存儲器704可包括易失性存儲器和/或非易失性存儲器。非易失性存儲器可包括例如ROM、可編程ROM(PROM)等等。易失性存儲器可包括例如RAM、靜態(tài)RAM(SRAM)、動態(tài)RAM(DRAM)，等等。盡管介紹了計算機700，冷卻效率邏輯730可出現(xiàn)在聯(lián)網裝置中。經由例如輸入/輸出接口(例如卡，裝置)718以及輸入/輸出端口 710，盤706可以被可操作地連接到計算機700。盤706可以為例如磁盤驅動器，固態(tài)盤驅動器，軟盤驅動器，磁帶驅動器，Zip驅動器，閃存卡，存儲棒等等。另外，盤706可以為⑶-ROM驅動器，CD可燒錄(CD-R)驅動器，CD可再寫入(CD-RW)驅動器，數(shù)字多功能盤和/或數(shù)字視頻盤ROM (DVD ROM)等等。例如，存儲器704可存儲過程714和/或數(shù)據716。盤706和/或存儲器704可存儲操作系統(tǒng)，其控制和分配計算機700的資源。總線708可以為單內總線互聯(lián)體系結構和/或其他總線或網狀體系結構。盡管示出了一個總線，將會明了，計算機700可使用其他總線(例如外部設備高速互聯(lián)(PCIE)，1394，通用串行總線(USB)，以太網)與多種裝置、邏輯、外圍裝置通信?？偩€708可以為包括例如存儲器總線、存儲器控制器、外圍設備總線、外部總線、縱橫開關和/或本地總線等 類型。計算機700可經由I/O接口 718和輸入/輸出端口 710與輸入/輸出裝置交互。輸入/輸出裝置可以為例如鍵盤、麥克風、點選裝置、照相機、視頻卡、顯示器、盤706、網絡裝置720等。輸入/輸出端口 710可包括例如串行端口、并行端口和USB端口。計算機700可在網絡環(huán)境中運行，因此可經由I/O接口 718和/或I/O端口 710連接到網絡裝置720。通過網絡裝置720，計算機700可與網絡交互。通過網絡，計算機700可邏輯連接到遠程計算機。計算機700可交互的網絡包括但不限于LAN、WAN和其他網絡。盡管通過介紹實例示出了示例性系統(tǒng)、方法等，并且盡管以可觀的細節(jié)介紹了實例，申請人無意以任何方式將所附權利要求的范圍限制或局限到這些細節(jié)。當然，不可能為介紹這里介紹的系統(tǒng)、方法等等而介紹所有想到的部件或方法的組合。因此，本發(fā)明不限于特定細節(jié)、代表性設備、這里介紹和示出的說明性實例。因此，本申請旨在包括落入所附權利要求的范圍內的改變、修改和變型。詳細說明書和權利要求書中使用的“包含”或“包括”是包括性的，類似于權利要求中作為過渡詞使用的“包含”。
權利要求
1.一種計算機可讀介質，其具有存儲于其上的計算機可執(zhí)行指令，用于執(zhí)行冷卻效率監(jiān)視方法，該方法包含 接收基線冷卻效率指標，其包含到被監(jiān)視電氣裝置的輸入電力與跨被監(jiān)視電氣裝置的溫度差的比； 確定到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入量； 確定被監(jiān)視電氣裝置溫度和接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度，以計算被監(jiān)視電氣裝置溫度和環(huán)境溫度之間的溫度差； 至少部分地基于到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入和計算得到的溫度差的比，計算運行冷卻效率指標； 將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較； 提供輸出，其傳達運行冷卻效率與基線冷卻效率之間的比較結果。
2.權利要求I的計算機可讀介質，其還包含接收關于被監(jiān)視電氣裝置的基線熱傳遞率，并將基線熱傳遞率轉換為基線冷卻效率指標。
3.權利要求2的計算機可讀介質，其中，通過將熱傳遞單位轉換為電力消耗單位并求解Navier-Stokes公式以隔離到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入和關于被監(jiān)視電氣裝置溫度與環(huán)境溫度的溫度差的比，進行所述轉換，使得基線冷卻效率指標包含到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入和溫度差的比。
4.權利要求I的計算機可讀介質，其中，通過計算運行冷卻效率指標的移動平均值并將計算得到的移動平均值與基線冷卻效率指標進行比較，進行所述比較。
5.權利要求I的計算機可讀介質，其中，通過確定流入容納多個電氣裝置的設備外殼的電力量，進行到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入的確定，其中，通過確定外殼內的溫度，進行被監(jiān)視電氣裝置溫度的確定，通過確定外殼外的溫度，進行環(huán)境溫度的確定。
6.權利要求I的計算機可讀介質，其中，通過確定流入容納多個電氣裝置的設備外殼內的被監(jiān)視電氣裝置的電力，進行到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入的確定。
7.權利要求6的計算機可讀介質，其中，通過確定容納被監(jiān)視電氣裝置的外殼外的溫度，進行環(huán)境溫度的確定。
8.權利要求6的計算機可讀介質，其中，通過確定容納被監(jiān)視電氣裝置的外殼內的溫度，進行環(huán)境溫度的確定。
9.權利要求I的計算機可讀介質，其中，通過從與被監(jiān)視電氣裝置一體化的溫度傳感器接收表示被監(jiān)視電氣裝置溫度的信號，進行被監(jiān)視電氣裝置溫度的確定。
10.權利要求I的計算機可讀介質，其包含至少部分地基于到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入，確定被監(jiān)視電氣裝置的熱轉換率，且其中，冷卻效率指標至少部分地基于到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入除以熱轉換率的比。
11.權利要求10的計算機可讀介質，其中，通過測量被監(jiān)視電氣裝置輸出的電力并確定到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入與被監(jiān)視電氣裝置輸出的電力之間的差，進行熱轉換率的確定。
12.權利要求10的計算機可讀介質，其中，通過求解熱轉換模型，進行熱轉換率的確定，熱轉換模型將被監(jiān)視電氣裝置的熱轉換率表達為到被監(jiān)視電氣裝置的電力輸入的函數(shù)。
13.一種冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，包含 環(huán)境溫度輸入邏輯，其接收來自接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度傳感器的環(huán)境溫度信號; 設備溫度輸入邏輯，其接收來自與被監(jiān)視電氣裝置相關聯(lián)的電氣裝置溫度傳感器的設備溫度信號； 電力消耗輸入邏輯，其接收來自與被監(jiān)視電氣裝置相關聯(lián)的電力消耗傳感器的電力消耗； 冷卻效率計算邏輯，其計算設備溫度與環(huán)境溫度之間的溫度差，并至少部分地基于電力消耗與計算得到的溫度差的比來計算運行冷卻效率指標；以及 冷卻效率比較邏輯，其確定基線冷卻效率，將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較，并提供傳達運行冷卻效率與基線冷卻效率之間比較結果的輸出。
14.權利要求13的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，其中，冷卻效率比較邏輯計算運行冷卻效率的移動平均值，并將計算得到的移動平均值與基線冷卻效率進行比較。
15.權利要求13的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，其中，通過將對于被監(jiān)視電氣裝置的基線熱傳遞的熱傳遞單位轉換為電力消耗單位并求解Navier-Stokes公式以隔離電力消耗和關于設備溫度與環(huán)境溫度的溫度差的比，冷卻效率比較邏輯確定基線冷卻效率，使得基線冷卻效率包含輸入電力消耗和溫度差的比。
16.權利要求13的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，其中，冷卻效率比較邏輯包含警報機構，其在運行冷卻效率與基線冷卻效率之間的差超過預定閾值時提供警報。
17.權利要求13的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，其中，通過求解將被監(jiān)視電氣裝置的熱轉換率表達為被監(jiān)視電氣裝置的電力消耗的函數(shù)的熱轉換模型，冷卻效率計算邏輯確定被監(jiān)視電氣裝置的熱轉換率，且其中，冷卻效率計算邏輯至少部分地基于除以熱轉換率的裝置電力消耗與計算得到的溫度差的比來計算冷卻效率指標。
18.一種冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，包含 用于確定由被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力量的裝置； 用于確定被監(jiān)視電氣裝置溫度和接近于被監(jiān)視電氣裝置的環(huán)境溫度，以計算被監(jiān)視電氣裝置的溫度與環(huán)境溫度之間的溫度差的裝置； 用于至少部分地基于由被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力與計算得到的溫度差的比來計算運行冷卻效率指標的裝置； 用于將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率進行比較的裝置；以及 用于提供傳達運行冷卻效率與基線冷卻效率之間比較結果的輸出的裝置。
19.權利要求18的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，其還包含 用于接收關于被監(jiān)視電氣裝置的基線熱傳遞率的裝置；以及 用于將基線熱傳遞率轉換為基線冷卻效率指標的裝置，基線冷卻效率指標包含到被監(jiān)視電氣裝置的輸入電力與跨被監(jiān)視電氣裝置的溫度差的比。
20.權利要求18的冷卻效率監(jiān)視系統(tǒng)，其中，用于計算運行冷卻效率指標的裝置包含用于求解熱轉換模型的裝置，熱轉換模型將被監(jiān)視電氣裝置的熱轉換率表達為由被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力的函數(shù)，且其中，用于計算的裝置通過將由被監(jiān)視電氣裝置消耗的電力量除以熱轉換率來計算冷卻效率。
全文摘要
設備冷卻性能的變化可通過借助冷卻效率指標間接測量冷卻性能來檢測。運行冷卻效率指標被計算為設備電力消耗與設備和環(huán)境溫度之間溫度差的比。將運行冷卻效率指標與基線冷卻效率指標進行比較，以檢測冷卻性能的變化。
文檔編號H05K7/20GK102804098SQ201080034501
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2009年6月4日
發(fā)明者D·G·勞克斯 申請人:伊頓公司