冷却控制装置和方法.pdf

一种控制冷却装置的方法，方法包括接收期待的冷却性能的指示、提供多个可能的运行参数组，确定督工额预计冷却输出组，每组预计冷却输出与所述的多个可能的运行参数组中的分别各组相对应，方法还从所述的多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，所述的一组运行参数和与期待的冷却性能相匹配的所述的多个预计冷却输出组中的一组预计冷却输出相对应。还公开了其他的实施方案和装置。

1.  一种控制冷却装置的方法，该方法包括：
接收期待的冷却性能的指示；
提供多个可能的运行参数组；
确定多个预计冷却输出组，每组预计冷却输出与多个可能的运行参数组中的各自一组相对应；以及
从多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，所述的一组运行参数与多个预计冷却输出组中与期待的冷却性能相匹配的一组预计冷却输出相对应。

2.  根据权利要求1所述的方法，进一步包括控制冷却装置以使用所选取的一组运行参数来运行。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中控制冷却装置包括调整在冷却装置中制冷剂的蒸发温度。

4.  根据权利要求3所述的方法，其中调整蒸发温度包括调整冷却装置中制冷剂的压力。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中期待的冷却性能的指示包括至少一个测量的条件的指示。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中多个可能的运行参数组的每组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。

7.  根据权利要求1所述的方法，其中确定多个预计冷却输出组包括计算多个预计冷却输出组。

8.  根据权利要求7所述的方法，其中计算多个预计冷却输出组包括：
为每组预计冷却输出执行至少一个ε-NTU计算；
为每组预计冷却输出执行至少一个压力计算；
为每组预计冷却输出执行至少一个热含量计算。

9.  根据权利要求8所述的方法，其中计算多个预计冷却输出组进一步包括：
至少部分地基于至少一个各自的ε-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来为多个可能的运行参数组的每一个确定多个预计冷却输出组的各自组预计冷却输出。

10.  根据权利要求8所述的方法，其中至少一个ε-NTU计算包括使用多个可能的运行参数组中的各组运行参数确定冷却装置的蒸发器的至少一个效率。

11.  根据权利要求8所述的方法，其中至少一个压力计算包括使用多个可能的运行参数组的各组运行参数来确定冷却装置的蒸发器所使用的制冷剂的至少一个压力。

12.  根据权利要求8所述的方法，其中至少一个热含量计算包括使用多个可能的运行参数组中的各组运行参数来确定冷却装置的蒸发器所使用的制冷剂的至少一个热含量数值。

13.  根据权利要求8所述的方法，其中至少一个热含量计算包括至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个ε-NTU计算来确定至少一个热含量数值。

14.  根据权利要求8所述的方法，其中计算多个预计冷却输出组进一步包括将源自至少一个热含量计算中的至少一个热含量数值的至少部分限制在边界范围内。

15.  根据权利要求1所述的方法，其中多个预计冷却输出组中的每一组都包括各自预计输出冷却性能。

16.  根据权利要求15所述的方法，其中当预计冷却输出组包括具有与期待的冷却性能相似的数值的各自预计输出冷却性能时，预计冷却输出组与期待的冷却性能相匹配。

17.  根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收后续的至少一个运行条件的指示；以及
至少部分地基于至少一个运行条件调整当前的运行参数组。

18.  根据权利要求17所述的方法，其中所述的至少一个运行条件包括空气温度、制冷剂温度和质量空气流中的至少一个。

19.  根据权利要求17所述的方法，其中调整当前的运行参数组包括至少部分地基于至少一个运行条件计算第二多个第二预计冷却输出组。

20.  一种装置，该装置包括：
至少一个机器可读媒介，该至少一个机器可读媒介具有存储在其上的多个机器指令，所述的多个机器指令一起能够控制至少一个计算机系统以执行权利要求1所述的方法。

21.  一种冷却装置，其包括：
蒸发器，该蒸发器被配置用以使用制冷剂冷却空气；
制冷剂供给元件，其被配置用以提供制冷剂；
至少一个传感器，其被配置用以测量至少一个特性；以及
至少一个控制器，该控制器被配置用以至少部分地基于所述的至少一个特性来确定多个预计冷却输出组，所述的多个预计冷却输出组的每一组与多个可能的运行参数组的分别一组相对应，
该控制器被配置用以从所述的多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，所述的一组运行参数和与期待的冷却性能相匹配的预计冷却输出组相对应；以及
被配置用以控制冷却装置以使用选取的一组运行参数来运行。

22.  根据权利要求21所述的冷却装置，进一步包括被配置用以提供空气的空气移动元件。

23.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中控制冷却装置包括调整制冷剂供给元件的参数和蒸发器的参数中的至少一个。

24.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中至少一个测量的特性包括制冷剂供应温度、质量空气流动以及空气返回温度中的至少一个。

25.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中控制器进一步被配置用以至少部分地基于至少一个测量的特性确定期待的冷却性能。

26.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中所述的多个可能的运行参数组的每组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。

27.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中控制器被配置用以为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个ε-NTU计算，为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个压力计算，以及为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个热含量计算。

28.  根据权利要求27所述的冷却装置，其中控制器被配置以至少部分地基于至少一个各自的ε-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来确定多个预计冷却输出的各自预计冷却输出组。

29.  根据权利要求27所述的冷却装置，其中至少一个ε-NTU计算包括使用多个可能的运行参数组的各自运行参数组确定冷却装置的蒸发器的至少一个效率。

30.  根据权利要求27所述的冷却装置，其中至少一个压力计算包括使用多个可能的运行参数组中的各自运行参数组流动的制冷剂的至少一个制冷剂压力。

31.  根据权利要求27所述的冷却装置，其中至少一个热含量计算包括确定使用多个可能的运行参数组中的各自的运行参数组确定制冷剂流动的至少一个热含量数值。

32.  根据权利要求27所述的冷却装置，其中控制器被配置用以至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个ε-NTU计算来执行至少一个热含量计算。

33.  根据权利要求27所述的冷却装置，其中控制器被配置用以将源自至少一个热含量计算的至少一个热含量数值的至少部分限制在边界范围之内。

34.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中多个预计冷却输出组中的每一组都包括各自预计输出冷却性能。

35.  根据权利要求34所述的冷却装置，其中当预计冷却输出组包括具有与期待的冷却性能相似的各自预计输出冷却性能时，所述的预计冷却输出组与期待的冷却性能相匹配。

36.  根据权利要求35所述的冷却装置，其中控制器进一步被配置用以接收至少一个后续的运行条件的指示，并至少部分地基于至少一个后续的运行条件来调整当前的运行参数组。

37.  根据权利要求36所述的冷却装置，其中控制器被配置用以至少部分地基于至少一个后续的运行参数计算第二多个第二预计冷却输出组。

38.  根据权利要求21所述的冷却装置，其中确定多个预计冷却输出组包括计算多个预计冷却输出组。

39.  一种冷却装置，包括：
被配置用以使用制冷剂冷却空气的蒸发器；
被配置用以供应制冷剂的制冷剂供应；
被配置用以测量至少一个环境特性的至少一个传感器；以及
一种装置，用于：
至少部分地基于至少一个测量的特性来确定多个预计冷却输出组，每组预计冷却输出与多个可能的运行参数组中的各组相对应，
从多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，每组运行参数和与期待的冷却性能相匹配的预计冷却输出组相对应，以及
控制冷却装置以使其使用所选取的一组运行参数来运行。

40.  根据权利要求39所述的冷却装置，其中多个可能的运行参数组的每一组运行参数都包括各自不同的制冷剂蒸发温度。

41.  根据权利要求39所述的冷却装置，其中所述的装置被配置用以为每组多个预计冷却输出执行至少一个ε-NTU计算，为每组多个预计冷却输出执行至少一个压力计算，为每组多个预计冷却输出执行至少一个热含量计算。

42.  根据权利要求41所述的冷却装置，其中所述的装置被配置用以至少部分地基于所述的至少一个各自的ε-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个格子的热含量计算来确定多个预计冷却输出组中的各组预计冷却输出。

43.  根据权利要求39所述的冷却装置，其中所述的装置被配置用以接收至少一个后续的运行条件的指示，至少部分地基于至少一个后续的运行条件来调整当前的运行参数组。

冷却控制装置和方法
技术领域
本发明的各个实施方案是关于控制冷却设备。具体的说，各个实施方案是关于为了控制冷却设备而计算冷却设备的预计冷却输出。
背景技术
由电子设备所产生出来的热量会对设备的性能、稳定性以及使用寿命产生不利影响。多年来，随着电子设备向更快、更小以及更高能耗方向的发展，这样的电子设备也随之产生更多的热量，从而使得对热量的管理对于稳定的短期和长期的运行变得更加的重要。
一种热量的管理成为至关重要的典型的环境，包括含有电子设备机架的数据中心，比如服务器和CPU。随着对处理能力的需求的增加，数据中心在尺寸上也开始增加，以至于一个典型的数据中心往往会包含成百的这样的机架。此外，随着电子设备的尺寸的减小，在每一个机架上的电子设备的数量以及设备的能耗也开始增加。一个作为例子的工业上标准的机架大约是6到6个半英尺高，大约24英寸宽，大约40英寸深。这样的一种机架通常被称之为“19英寸”机架，其是由电子工业联盟的EIA-310-D标准定义的。
为了解决电子设备(比如这种机架式安装的现代数据中心的电子设备)所产生的热量的问题，已经开始使用空气冷却装置来提供到电子设备的冷却空气的流动。在数据中心环境中，这种冷却装置典型地被称之为机房空调(“CRAC”)单元。这些CRAC单元从数据中心中吸收热气，并将相对冷的气体输出到数据中心中。由这种CRAC单元所吸收和输出的气体的温度取决于冷却需要以及数据中心的布置。通常，这种CRAC单元吸收大约72°F的室温空气，并排出大约60°F的冷却气体。
在典型机架中的电子设备随着冷却的空气被吸入到机架中并遍布设备而得到冷却。空气通过这个过程被加热并被排出到机架外部。根据数据中心的目的的不同，数据中心可能会被安排成各种不同的配置。一些配置包括房间导向配置，在这种配置中冷却空气通常被排出到数据中心室中。其他的配置包括行导向配置，在这种配置中CRAC单元和设备机架被安排成产生热的和冷的空气通道。还有一些其他的配置，包括机架导向配置，在其中每个机架都具有专用的CRAC单元。
发明内容
一个方面包括控制冷却装置的方法。在一些实施方案中，所述的方法包括接收期待的冷却性能的指示，提供多个可能的运行参数组，确定多个预计冷却输出组，每一组预计冷却输出与所述的多个可能的运行参数组的分别一组相对应，以及从所述的多个可能的运行参数组中选取一组运行参数。所述的一组运行参数和多个预计冷却输出组中与期待的冷却性能相匹配的一组预计冷却输出相对应。
在一些实施方案中，方法包括控制冷却装置以使用所选取的一组运行参数运行。在一些实施方案中，控制冷却装置包括调整冷却装置中制冷剂的蒸发温度。在一些实施方案中，调整蒸发温度包括调整冷却装置中制冷剂的压力。在一些实施方案中，期待的冷却性能的指示包括至少一个测量的条件的指示。
在一些实施方案中，多个可能的运行参数组中的每一组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。在一些实施方案中，确定多个预计冷却输出组包括计算多个预计冷却输出组。在一些实施方案中，计算多个预计冷却输出组包括为每组预计冷却输出执行至少一个ε-NTU计算，为每组预计冷却输出执行至少一个压力计算，并且为每组预计冷却输出执行至少一个热含量计算。
在一些实施方案中，计算多个预计冷却输出组进一步包括至少部分地基于至少一个各自ε-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来为多个可能的运行参数组的每一个确定多个预计冷却输出组中的分别各组预计冷却输出。在一些实施方案中，至少一个ε-NTU计算包括使用多个可能的运行参数组中的各自运行参数组确定冷却装置的蒸发器的至少一个效率。在一些实施方案中，至少一个压力计算包括使用多个可能的运行参数组中的各自运行参数组确定冷却装置的蒸发器所使用的制冷剂的至少一个压力。
在一些实施方案中，至少一个热含量计算包括使用多个可能的运行参数组中的各自运行参数组确定冷却装置的蒸发器所使用的制冷剂的至少一个热含量数值。在一些实施方案中，至少一个热含量计算包括至少部分基于至少一个压力计算和至少一个ε-NTU计算来确定至少一个热含量数值。在一些实施方案中，计算多个预计冷却输出组进一步包括将源自至少一个热含量计算的至少一个热含量数值的至少部分限定到边界范围内。
在一些实施方案中，多个预计冷却输出组的每一组包括各自的预计输出冷却性能。在一些实施方案中，当预计冷却输出组包括具有与期待的冷却性能相似数值的各自预计输出冷却性能时，预计冷却输出组与期待的冷却性能相匹配。一些实施方案进一步包括接收随后的至少一个运行条件的指示，并至少部分地基于至少一个运行条件来调整当前的运行参数组。在一些实施方案中，至少一个运行条件包括空气温度、制冷剂温度和质量空气流动中的至少一个。在一些实施方案中，调整当前运行参数组包括至少部分基于至少一个运行条件来计算第二多个第二预计冷却输出组。
一些实施方案包括具有至少一个机器可读媒介的装置，所述的至少一个机器可读媒介具有存储在其中的多个机器指令，所述的多个机器指令一起能够控制至少一个计算机系统来执行前面所描述的方法。
一个方面包括一种冷却装置。在一些实施方案中，冷却装置包括被配置成使用制冷剂冷却空气的蒸发器、被配置成提供制冷剂的制冷剂供应元件、被配置成测量至少一个特性的至少一个传感器，以及至少一个控制器，该控制器被配置成至少部分地基于至少一个测量的特性来确定多个预计冷却输出组，其中所述的多个预计冷却输出组中的每一组都与多个可能的运行参数组的各个组相对应，该控制器还被配置用以从多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，其中该组运行参数和与期待的冷却性能相匹配的预计冷却输出组相对应，该控制器还被配置用以控制冷却装置从而使用所选取的一个运行参数组来进行操作。
一些实施方案进一步包括被配置成用以提供空气的空气移动元件。在一些实施方案中，控制冷却装置包括调整制冷剂供应元件的参数和蒸发器的参数中的至少一个。在一些实施方案中，至少一个测量的特性包括制冷剂供应温度、质量空气流动以及空气返还温度中的至少一个。在一些实施方案中，控制器进一步被配置用以至少部分基于至少一个测量的参数确定期待的冷却性能。在一些实施方案中，多个可能的运行参数组中的每一组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。在一些实施方案中，控制器被配置用以为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个ε-NTU计算，为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个压力计算，以及为多个预计冷却输出的每一组执行至少一个热含量计算。
在一些实施方案中，控制器被配置用以至少部分地基于至少一个各自的ε-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来确定多个预计冷却输出组中的各个预计冷却输出组。在一些实施方案中，至少一个ε-NTU计算包括使用多个可能的运行参数组的各组运行参数确定冷却装置的蒸发器的至少一个效率。在一些实施方案中，至少一个压力计算包括确定使用多个可能的运行参数组的各组运行参数的制冷剂流动的至少一个制冷剂压力。
在一些实施方案中，至少一个热含量计算包括使用多个可能的运行参数组的各组运行参数来确定制冷剂流动的至少一个热含量数值。在一些实施方案中，控制器被配置用以至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个ε-NTU计算来执行至少一个热含量计算。在一些实施方案中，控制器被配置用以将源自至少一个热含量计算的至少一个热含量数值的至少部分限制在边界范围内。在一些实施方案中，多个预计冷却输出组的每一组都包括各自预计输出冷却性能。在一些实施方案中，当预计冷却输出组包括具有与期待的冷却性能相似的数值的各个预计输出冷却性能时，该预计冷却输出组与期待的冷却性能相匹配。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置以接收至少一个后续的运行条件的指示，以及至少部分地基于至少一个后续运行条件来调整当前的运行参数组。在一些实施方案中，控制器被配置用以至少部分地基于至少一个后续的运行参数来计算第二多个第二预计冷却输出组。在一些实施方案中，确定多个预计冷却输出组包括计算多个预计冷却输出组。
一个方面包括冷却装置，该冷却装置包括被配置用以使用制冷剂冷却空气的蒸发器、被配置用以提供制冷剂的制冷剂供应源、被配置用以测量至少一个环境特性的至少一个传感器、以及用于至少部分地基于至少一个测量的特性而确定多个预计冷却输出组的装置，其中每组预计冷却输出与多个可能的运行参数组的分别的一组相对应，该装置还用于从多个可能的运行参数组中选取一组运行参数，其中所述的一组运行参数和与期待的冷却性能相匹配的预计冷却输出组相匹配，该装置还用于控制冷却装置从而使用选取的一组运行参数来进行操作。
在一些实施方案中，多个可能的运行参数组的每一组运行参数包括各自不同的制冷剂蒸发温度。在一些实施方案中，所述的装置被配置用以为每组多个预计冷却输出执行至少一个ε-NTU计算，为每组多个预计冷却输出执行至少一个压力计算，以及为每组多个预计冷却输出执行至少一个热含量计算。在一些实施方案中，所述的装置被配置用以至少部分地基于至少一个各自的ε-NTU计算、至少一个各自的压力计算以及至少一个各自的热含量计算来确定多个预计冷却输出组的各自预计冷却输出组。在一些实施方案中，所述的装置被配置用以接收至少一个连续的操作条件的指示，并且至少部分地基于至少一个连续的操作条件来调整当前的运行参数组。
在看过下面的附图、具体的描述以及权利要求书后，各个实施方案会得到完全的理解。
附图说明
附图并不是依据比例绘制的。在附图中，在各个附图中所示出的每一个相同的或基本相同的部件都由相同的数字来表示。为了清楚说明的目的，并不是每个部件都会出现在每个附图中。在附图中：
附图1是一些实施方案中冷却单元的透视图；
附图2根据一些实施方案示出蒸发器的一部分；
附图3根据一些实施方案示出冷却装置的部件的图样；
附图4示出可能在一些实施方案中被执行用以确定运行参数以及控制冷却装置的可仿效的过程；
附图5示出可能为多个运行参数组的每一组运行参数而执行的用以为那组运行参数确定预计冷却输出的可仿效的过程；
附图6根据一些实施方案示出在蒸发器操作期热交换实例的曲线图。
具体实施方式
各个实施方案在它们的应用中并没有将其限定到根据下面的描述或附图中所示出的那样部件的具体的构造和安排中。各个实施方案能够以各种不同的方式被施行或被实现。另外，在此所使用的措辞或术语是为了描述的目的，而不应当将其作为一种限制。所使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”以及其名种变形是指包含在它们后面所列举出来的各项目，还包括其他附加的项目。
在一个方面中，能够看出来通过使用热力学和热交换的概念可以为冷却装置确定一组期待的运行参数。在一些实施方案中，通过这样确定期待的运行参数组，可以迅速地调整冷却装置来解决在冷却要求和/或其它的操作需要中的变化。在一些实施方案中，为了确定一组期待的运行参数，在多个可能的运行参数组中的希望的冷却输出可以被计算出来。可以选取一组运行参数，这组运行参数被确定用以产生与期待的冷却输出相匹配的希望的冷却输出。随后冷却装置可以得到控制从而用这组选取的运行参数来运行。
在一些实施方案中，通过以所选取的运行参数组来运行，冷却装置可以被用来冷却一个或多个目标。这些目标可能包括电子设备，比如在一个或多个标准电子设备机架中的计算机设备。
在一些实施方案中，冷却装置可以包括CRAC单元。CRAC单元的实施例在下面的美国专利申请中被记载：申请于2006年1月19日，申请号为11/335,874名称为“COOLING SYSTEM ANDMETHOD”的申请，申请于2006年1月19日申请号为11/335,856名称为“COOLING SYSTEM AND METHOD”的申请，申请于2006年1月19日申请号为11/335,901名称为“COOLINGSYSTEM AND METHOD”的申请，申请于2006年8月15日申请号为11/504,382名称为“METHOD AND APPARATUS FORCOOLING”的申请，以及申请于2006年8月15日申请号为11/504,370名称为“METHOD AND APPARATUS FORCOOLING”的申请，这些申请属于本申请的受让人并在此被并入本申请作为参考。CRAC单元101的一个实施方案在附图1中被示出。如图所示，CRAC单元101可以包括机架103，该机架被配置用来以下面所描述的方式容纳CRAC单元101的各个部件。
在一些实施中，CRAC单元101可能包括能够从WestKingston的American Power Conversion，Corp得到的InfraStruXure冷却单元，RI和/或任何其他的加热或精密的冷却设备。
在一个实施方案中，CRAC单元101可能包括被配置用以冷却空气流动的蒸发器105。附图2更详细地示出蒸发器105的一部分。在附图2中所示出的这个部分指的是蒸发器线圈或板层201。蒸发器105可能包括以任何方式排列的(例如，在彼此的顶上堆积)任何数量这样的板层201。如图所示，板层201可能包括顶面板203和底面板205。制冷剂可以在横贯每块板的微通道207内流经顶面板流和底面板。在一个实施方式中，板203和205可以用任何金属制得，比如铝，微通道207可以包括以任何期待的模式从金属的一端穿到另一端的开口。微通道207可以是以任何配置的方式而配置的，例如，在一个实施方式中，微通道207可以被安排成将制冷剂水平地从附图2中所示的蒸发器的左边引导到右边。输入和排出元件(未示出)可以被布置在各自的侧面上以将制冷剂提供给微通道207以及将制冷剂返回到CRAC单元101的原处。在此讨论中，制冷剂、R134a或四氟乙烷被使用，但是可以理解的是，任何制冷剂都可以应用在其他的实施方案中。R134a可以被使用，因为它提供了较低的毒性、零臭氧损耗因子、相比于普通的HFC的较低的全球变暖潜能值、较低的操作压力，较低的传导率以及适当高的汽化器潜伏热。
板层201也可以包括多个散热片209，空气可以围绕其流动。空气可以被吸入穿过散热片209之间的空隙。散热片209可以通过增加热交换表面区域来增加空气与制冷剂之间的热传递。随着空气被吸入越过或穿过蒸发器散热片209，空气可以被制冷剂所冷却(例如，通过热传递穿过散热片209和平板203，205进入到微通道207中的制冷剂中)。相反，制冷剂由于空气而变温，从而使得制冷剂在微通道207中被蒸发。可以意识到的是，板层201只是作为实例而给出的，任何排列或类型的板层或蒸发器都可以在各个不同的实施方案中得到应用。
在一些实施方案中，空气可以通过一个或多个风扇被吸入穿过蒸发器105，其中每个风扇在附图1中由107标注。风扇107可以被这样安排以用来将温暖的空气从箭头A标注的方向牵引到CRAC单元101中，移动空气越过蒸发器105，从而使得空气得到冷却，然后沿着箭头B指示的方向将冷却的空气从CRAC单元101中排出。如在附图1中所示，多个风扇107(如3个)可以被用来吸入空气穿过CRAC单元101。
风扇107可以被配置成调整或者说改变它们的速度以增加或减少被吸入穿过CRAC单元101越过蒸发器105的空气的体积。随着风扇速度的增加，更大的空气质量流可以被吸入穿过CRAC单元101。相反，随着风扇速度的降低，更小的空气质量流被吸入穿过CRAC单元101。风扇的速度是可以通过耦合到CRAC单元101上的控制器来控制的。
在一个实施方案中，CRAC单元101可以进一步包括冷凝器109，该冷凝器被配置用以随着冷空气被吸入越过冷凝器而冷却制冷剂。冷凝器109可以进一步包括多个冷凝器线圈用来为冷凝器109提供较大的操作表面区域。制冷剂可以以气态的形式在冷凝器109的内部流动(例如，在冷凝器线圈内)。随着空气被吸入越过冷凝器109(例如，越过或穿过冷凝器线圈)，制冷剂可以被空气冷却从而使得制冷剂得到冷凝。被吸入越过冷凝器的空气被制冷剂温暖并从CRAC单元101中被排出。在一个实施方案中，空气可以被吸入CRAC单元101沿着箭头C的方向经过高压间，这样可以移动空气越过冷凝器109并沿着箭头D所限定的空气路径从单元中排出。可以提供风扇来完成如前所述的空气越过冷凝器109的流动。在一些其他的实施方案中，冷凝器109可以与CRAC单元分开被布置，例如，在被冷却的空间的外面。
在一个实施方案中，压缩机111可以促进制冷剂穿过并在蒸发器105和冷凝器109之间流动。压缩机111可以抽吸制冷剂穿过将压缩机111耦合到蒸发器105和冷凝器109上的管子，这样一来制冷剂在蒸发器105中随着它冷却空气而被暖化，在冷凝器109中随着暖化空气而被冷却。
在一些实施方案中，如果更多的制冷剂被抽吸到蒸发器105中，蒸发器105就会从越过其上而流动的空气中移除更多的热的数量。如果更少的制冷剂被抽吸到蒸发器105中，那么蒸发器105就会从越过其上而流动的空气中移除较少的热的数量。
在一些实施方式中，压缩机(例如，111)可以在最小和最大制冷剂流动速度之间是完全可变的。对流动速度的控制可以以任何方式来进行。在一个实施方案中，压缩机(例如，111)可以以更快的或更慢的速度运行以分别增加或减小流动速度。在其他的实施方案中，一个或多个阀门可以被布置在将压缩机连接到冷却装置的其他部件上的管子上。这些阀门可以打开一定程度来提供预计的制冷剂流动速度和/或压力。举例来说，一个阀门可以包括控制制冷剂的输入速度的制冷剂供应阀门，一个阀门可以包括控制蒸发器内蒸发制冷剂压力的蒸发器压力调整阀门。应该理解的是，各个实施方案都没有被限制在任何具体的压缩器配置中。
在一个实施方案中，CRAC单元101可以包括或被耦合到一个或多个传感器113上用以测量穿过CRAC单元101的空气流动和/或流经CRAC单元的制冷剂的一个或多个物理特性。传感器113可以包括相对湿度传感器、温度传感器(例如，湿球温度计和/或干球湿度计温度传感器)、压力传感器、绝对湿度传感器、和/或其他期待的传感器。传感器113可以被布置在穿过CRAC单元101的气流中(如在附图1中所示的那样)，通常在数据中心室中，在蒸发器内，在冷凝器内，制冷剂供应管，和/或电子设备机架中。传感器113的作用在接下来进行的对实施方案的描述中将变得更加的明显。
如前面所述，CRAC单元，比如在附图1中所示的CRAC单元101，典型地是被布置在数据中心室中。CRAC单元可以被布置在靠近数据中心室的边缘处，并向整个室提供一般的冷却，其中在一些配置中在所述的室中填满了成排的设备机架。CRAC单元可以基于机架配置而被安排，在该配置中CRAC单元被耦合到设备机架上用以向具体的设备机架提供专门的冷却。CRAC单元可以被安排成基于成排的配置，在该配置中设备机架形成热通道和冷通道。散置在设备机架中的CRAC单元吸入由设备机架从热通道排出的热气并将冷气输出到冷通道以冷却设备机架。在这种配置中，设备机架和CRAC单元可以以任何比例来安排(例如，两个设备单元用于每一个CRAC单元，等等)。CRAC单元可以被布置在机架中，或者也可以被布置在其他的位置，例如，沿着地板或天花板。
可以理解的是，上面所描述的CRAC单元101和CRAC单元排列仅仅是作为实施例给出的。各个实施方案并没有限定到任何特定排列的多个CRAC单元或任何特定的单个CRAC单元中。此外，各个实施方案也没有只限于CRAC单元，而是可能还包括任一被配置成冷却任何目标的冷却装置。
附图3示出应用在一些实施方案中的冷却装置300(可能是CRAC单元101或者一些其他的冷却装置)的一些部件的图示。如在附图3中所示，冷却装置300可以包括控制器301，一个或多个可控装置303、305、307，一个或多个传感器309、311、313、315，以及一个或多个输入装置317和319。所述的的这些可控装置303，305，307，传感器309、311、313、315，输入装置317、319和控制器301可以通过通信网络被耦合在一起。通信网络可以包括内部冷却装置总线、局域网和/或广域网。所述的网络包括有线部分(例如，包括在两点之间机械连接的部分)和/或无线部分(例如，在两点之间不是机械连接的部分)，比如Wi-Fi网络)。应该可以理解的是，各个实施方案并不是被限制到附图3中所示的那些部件中，冷却装置的其他各种排列都可以被应用在各种不同的实施方案中。
在一些实施方案中，控制器301专用于单个冷却装置(例如，CRAC单元101)。在另一个实施方案中，控制器301可以控制多个冷却装置，在一些实施方式中，控制器301可以是主数据中心控制系统的一部分，而不是冷却装置的一部分。在一个实施方案中，控制器301可以包括飞利浦XAG49微处理器，该微处理器能够从Phillips Electronics Corporation North America，New York，NY商业上获得。控制器301可以包括非易失性存储器、静态存储器、或者一些其它的能够存储诸如可执行程序(例如，机器指令)和其它由控制器301可用的数据的信息的机器可读媒介。控制器301可以被耦合到外部存储装置上，比如也能够存储可执行程序和控制器301可用的其它数据的硬盘装置(未示出)。
在一些实施方案中，可控装置303、305、307可以包括风扇303和蒸发器/压缩器控制元件，比如阀门305和307。在一个实施方式中，阀门305可以包括控制供应制冷剂流动的速度的供应阀门。在一个实施方式中，阀门307可以包括控制蒸发器中制冷剂的压力的膨胀阀门(例如，通过允许气态制冷剂从蒸发器中排出)。控制器301可以与可控装置303、305、307连通来调整可控装置303、305、307的参数，比如风扇速度、制冷剂流动速率、膨胀阀门的位置等等。
在一个实施方案中，控制器301执行一个或多个进程来确定如何控制可控装置303、305和307。所述的进程可以包括执行一个或多个写在固件或控制器301的其他存储器中的机器指令来确定何时传递控制信号，以及哪个控制信号应该被传递到哪个可控装置中。控制信号可以被传递以调整一个或多个运行参数(例如，风扇速度、压缩机速度、阀门位置等等)，这样冷却装置就会根据一组期待的运行参数来运行。
为了便于对运行参数进行合适的控制，在一个实施方案中，控制器301可以被耦合到一个或多个传感器309、311、313和315上。传感器309、311、313和315可以测量物理特性或与确定哪个控制信号发送给可控装置(例如，305和307)相关的其它信息，并将测量的特性的表示通过通信网络传递给控制器301。传感器309、311、313和315可以包括温度传感器309，相对湿度传感器311，压力传感器313和可以测量与冷却装置的控制相关的任何物理特性的任何其它的传感器315。温度传感器309可以包括干球空气温度、湿球空气温度传感器，和/或制冷剂温度传感器。传感器309、311、313和315可以被布置在CRAC单元(例如101)或者其它冷却装置的内部，通常在数据室内，在冷却的设备机架内，或者任何其它期待的位置。
在一些实施方案中，输入装置317、319可以包括，例如，一个或多个控制面板。输入装置317、319可以将期待的运行条件，比如风扇速度，空气温度，和/或其他任何期待的运行条件指示给控制器310。在一个实施方式中，输入装置317可以包括风扇控制器，用户(例如，数据室的管理者)可以通过它输入期待的风扇设置。风扇的速度可以得到控制从而与输入设置相匹配，从而确定空气的质量流动速度。质量流动速度可以根据输入风扇速度通过参照查找表或者其它存储的数值被确定出来。在一个实施方式中，输入装置319可以包括温度控制器，用户(例如，数据室的管理者)通过它可以输入期待的输出空气温度。这种期待的输出空气温度可以被用来确定冷却装置的运行参数，如在下面所描述的那样。
在一个方面，可以理解的是冷却装置300的运行参数可以由控制器301根据一个或多个测量的输入特性被计算出来，这样冷却装置300就会生成期待的冷却输出。在一些实施方案中，运行参数可以至少部分地基于热力学和热传递原理被计算出来。
在一些实施方案中被执行的用以确定所述的运行参数以及控制冷却装置的实施例进程400在附图4中被示出。进程400开始于方块401。
如在方框403中所示，进程400包括接收期待的冷却性能的指示。举例来说，所述的指示可以从执行进程400的控制器(例如控制器301)、执行一个或多个其他进程的另一个控制器所执行的一个单独进程中获得，也可以从数据室的管理者、连接到控制器上的另一个输入来源、一个或多个传感器和/或任何其他来源中获得。所述的期待的冷却性能可以包括预计从冷却装置中输出用以冷却目标的冷却水平。举例来说，期待的冷却性能可以是从越过冷却装置的蒸发器的空气中传递的热的数量，使得一件被冷却的电子设备维持在一个安全的运行温度范围内。
可以理解的是，一个期待的冷却性能的指示可以包括任何信息，其中期待的冷却性能可以从这些信息中被确定出来。举例来说，所述的指示可以包括一个或多个测量的特性的指示(例如，由一个或多个传感器所测量的特性)。在一个实施方案中，期待的冷却性能可以被确定为：
(1)CFM*(温度返还-温度供应)*ρ_空气*空气比热
其中CFM是指经过冷却装置的空气的质量流动(例如，每次流经蒸发器的空气的体积)，温度返还(与下面的T_空气(607)相同)是指进入到冷却装置中的空气的温度，温度供应(与下面的T_空气(601)相同)是指由冷却装置供应的空气的温度，ρ_空气是指在标准条件下空气的密度，空气比热是指在标准条件下空气的比热。在这样的一个实施方案中，空气密度和空气比热可以是已知的标准数值(例如，空气密度是大约0.07106lb/ft³，空气比热是大约0.2444Btu/lb-°F)。温度返还是测量的数值(例如，由一个或多个传感器测得)，温度供应可以是如上所述从输入装置中接收到的、预计的或者以任何其他的方式确定的，CFM可是基于输入风扇速度的一个已知的数值，或者是以任意其他的方式同样确定的。在一些实施方式中，温度供应可以包括由数据中心的管理者所确定的一个目标数值，这个目标数值是用于将数据中心的空气温度维持在一个为了运行在数据中心中的电子设备的最优化的一个水平中(例如，大约70°F)。
如在方框405中所示，进程400包括接收至少一个测得的条件的至少一个指示。在一些实施方案中，所述的至少一个指示可以从一个或多个传感器和/或一个或多个其他控制器中接收获得。在一些实施方式中，所述的至少一个指示可以包括众多指示，所述的至少一个测得的条件可以包括众多测得的条件。这些众多的指示中的每一个指示可以示出众多不同的测得的条件的分别一个。在这样的一种实施方式中，每一个测得的条件可以由各自的传感器来测得，所述的传感器被配置成发送各个测得的条件的指示。在一些实施方式中，接收至少一个测得的条件的至少一个指示可以作为一部分被包括在接收期待的冷却性能的指示的动作中。举例来说，如前面所讨论的那样，测得的条件可以被用来确定期待的冷却性能(例如，在上述等式中的温度返还)。
在一些实施方案中，所述的至少一个测得的条件包括不指示期待的冷却性能和/或指示其他事情/用于其他目的的附加的测得的条件。举例来说，在一些实施方式中，至少一个测得的条件包括进入到蒸发器中的制冷剂的温度、制冷剂的质量流动速度、冷却装置的蒸发温度、空气温度、进入到冷却装置中的空气的露点、进入到冷却装置的空气的湿度、和/或空气和/或制冷剂的一个或多个压力测量值。
如在方框407中所示，进程400包括以多个可能的运行参数组计算一组或多组(例如，一个或多个)冷却输出。可能的运行参数可以包括一个或多个运行参数(例如，风扇速度、压缩机速度、蒸发温度、制冷剂压力等等)，冷却装置根据这些运行参数设置来运行。冷却输出可以包括，例如，当冷却装置以多个可能的运行参数组中的各自的运行参数组运行时预计输出冷却性能。
在一些实施方式中，多个运行参数组的每一个可以包括一个或多个可变的条件。举例来说，在一个实施方式中，多个运行参数组的每一组运行参数可以包括不同的蒸发温度变量。蒸发温度表示制冷剂在蒸发器中蒸发的温度。蒸发温度可以部分取决于制冷剂的类型和制冷剂在蒸发器中的压力，其中制冷剂的压力是可控的，比如，如前面所述的那样通过调整蒸发器压力调整阀门来控制压力。在一些实施方式中，这种变量的不同的数值可能跨越预计的/可能的数值范围。举例来说，在一个实施方式中，一组运行参数可以包括多个运行参数，其包括在可能的或期待可能的数值范围内的不同的蒸发温度，例如，56°F到62°F。在一些实施方式中，多个可能的运行参数组可以包括代表在较低的和较高的可能的蒸发温度之间的多个阶段的蒸发温度(例如，每一度、一度的每十分之一等等)。应该明白的是，在一些实施方式中，众多变量在每一组运行参数中是不同的，而且现有的实施方案是作为非限制的实施例而给出的。
附图5示出进程500，为多个运行参数组的每组运行参数来执行这个进程来为那一组运行参数确定预计的冷却输出。举例来说，进程500可以用执行进程400的一个或多个动作的相同的或不同的控制器(或多个)来执行。进程500可以为多个运行参数组的每组运行参数而执行一次。进程500开始于方框501。
附图6示出在蒸发器运行期间热传递的实施例曲线图600，其有助于理解进程500的一些实施方案。曲线图600的左轴表示温度，底轴表示蒸发器内的位置(即，经过蒸发器行进的距离)。曲线图600示出流经举例说明的蒸发器的空气流动和制冷剂流动的举例说明的状态。
制冷剂在具有初始供应温度的参考点601处进入蒸发器，其中的供应温度可以通过一个或多个传感器来测得。在参考点601和参考点603之间，制冷剂处于过冷状态，在这个状态中，所有的或者基本上所有的制冷剂是液体。在参考点603，制冷剂达到了开始蒸发的温度。在参考点603和605之间，制冷剂在实质上恒定的温度下(例如，蒸发温度)蒸发。在参考点605处，所有的或者基本上所有的制冷剂都被蒸发，而且制冷剂又一次开始增加温度。在参考点605和607之间，制冷剂处于过热状态，在这个状态下，所有的或者基本上所有的制冷剂是气体，而且气态的制冷剂的温度继续增加。在参考点607，制冷剂从蒸发器中排出用于冷却(例如，在冷凝器中)。
在参考点607，空气进入到蒸发器中用于冷却，而且当它被蒸发器供应时，它被直到参考点601的制冷剂所冷却。空气为了冷却而进入时的温度在一些实施方式中被一个或多个传感器所测量。
空气流动、制冷剂、热传递效力的一个或多个各种不同的特性和其他的特性在曲线图600的各自参考点之间是可变的。在下面的等式中，具有表示一个或多个参考点的下标数字的变量示出该变量是指与下标数字相对应的参考点处的变量。具有表示一个或多个参考点的下标范围的变量是指在指定的参考点之间实质上恒定不变的变量。
回到附图5中的进程500，如在方框503中所示，进程500包括执行至少部分地基于一组运行参数和已知特性的至少一个ε-NTU计算。所述的ε-NTU计算是一种公知的热传递效力的热力学计算。在一些实施方式中，ε-NTU计算可以提供表示冷却装置内热传递特性的标量变量ε(效力)和NTU(传递单位数)。
ε-NTU计算包括根据已知的流体力学原理为冷却装置的蒸发器中的空气和制冷剂的每一个确定雷诺数。雷诺数表示在每一个空气流和制冷剂流中惯性力(inertial forces)和粘滞力(viscousforces)的比例。雷诺数可以根据下面的等式来计算出来：
(2)Re_空气＝ρ_空气*60*(SCFM/A_板层)*d_散热片/12*μ_空气
以及
(3)Re_制冷剂＝4*[(m_制冷剂*60)/39*11]/[3.14*(d_管子/12)*μ_制冷剂]
其中Re_空气表示流经蒸发器的空气的雷诺数，Re_制冷剂表示流经蒸发器的制冷剂的雷诺数。ρ_空气表示空气密度，其在一些实施方式中是近似于0.07106lb/ft³的常量，在一些其他的实施方式中是一个可测量的数值。SCFM是指空气流动速度，其可以从一个或多个传感器和可以由控制器所接收的标识(例如，在方框405)中确定出来。在一些实施方式中，SCFM可以被调整以反映与根据已知的方法而设定的标准条件相关的空气流。在一些实施方式中，空气的雷诺数从大约280到大约600，制冷剂的雷诺数的范围从大约260到大约1300。可以理解的是，这些范围只是用于举例说明而并不是将其限定在这个范围内。
A_板层指整个蒸发器板层的面积，这个是冷却装置的一个已知的特性。在一个可仿效的实施方式中，其大约是716.48平方英寸。d_散热片表示蒸发器的每一个散热片的水力直径(hydraulicdiameter)，其是冷却装置的一个已知的特性，例如，0.126英寸。μ_空气表示越过蒸发器流动的空气的动力粘度，其在冷却装置的运行参数中是一个近似常量的数值(例如，等于大约0.04531lb/(hr-ft))。m_制冷剂表示供应的制冷剂的质量流动速度，其可以从期待的冷却性能和与每质量所提供的制冷剂所提供的冷却性能有关的已知数值(例如，制冷剂R134a的90Btu/lb)中确定出来，所述的确定可以通过用每质量数值的已知冷却性能除以每时间数值的期待冷却性能d_管子表示制冷剂流经的每条微通道的水力直径，其是冷却装置的一个已知的特性，例如，0.05109英寸。以及，μ_制冷剂表示当制冷剂处在液体形式时流经蒸发器的动力粘度，其近似于一个常量值(例如，0.5325lbs/ft-hr)。
常量12和60是英寸和分钟的单位换算。常量39是涉及板层数量的蒸发器的几何属性。常量11也是涉及在每个板层中开口(例如，微通道)数量的蒸发器的几何参数。
通过计算出来的雷诺数，每个空气和制冷剂的纳塞数可以被计算出来。纳塞数可以将只考虑传导性的热力学等式的理论数值调整为考虑了对流和传导两者的数值。根据下面的用于实施例的冷却装置的等式，纳塞数适于各自的雷诺数成比例的：
(4)Nusselt_{空气(603.605)}＝0.027*Re_空气^0.9633
(5)Nusselt_{制冷剂(603.605)}＝0.2426*Re_制冷剂^0.6681
其中Nusselt_{空气(603.605)}是指空气的纳塞数，Nusselt_{制冷剂(603.605)}是指制冷剂的纳塞数。指数和常量根据冷却装置的不同而不同。通过对具体的蒸发器的试验，可以通过改变运行参数和测量在整个蒸发循环过程中空气和制冷剂的温度来确定这些变量。一条曲线图适于已记录的数据从而用已知的方式来确定纳塞等式。在一些实施方式中，空气的纳塞数范围可以从大约5.5到大约13，而制冷剂的纳塞数的范围可以从大约8到大约35。可以理解的是，这些只是作为实施例的范围，而不是以任何方式将范围就限定于此。
通过使用确定的纳塞数，薄膜系数可以被计算出来用于蒸发器。所述的薄膜系数可以分别作为空气或制冷剂与蒸发器之间热传递阻力的标识。下面的等式可以用来确定各自的薄膜系数：
(6)HTC_{空气(603.605)}＝Nusselt_{空气(603.605)}*k_空气/(d_薄膜/12)
(7)HTC_{制冷剂(603.605)}＝Nusselt_{制冷剂(603.605)}*k_制冷剂/(d制冷剂/12)
其中HTC_空气是指空气关于蒸发器的薄膜系数，HTC_制冷剂是指制冷剂关于蒸发器的薄膜系数。K_空气是指空气的导热性，其是在冷却装置中典型的温度变化下近似于常量的一个已知的数值(例如，0.144Btu/Hr-Ft-°F)。k_制冷剂是指制冷剂的导热性，其也是取决于制冷剂的状态条件的一个数值，而且对于R134a来说，其范围从大约0.0721Btu/Hr-Ft-°F到大约0.004Btu/Hr-Ft-°F。在一些实施方式中，空气的薄膜系数的范围从大约8到大约19，制冷剂的薄膜系数的范围从大约100到大约400。可以理解的是，这些范围的数值只是作为一个例子，而不是要将实际的范围限定于此。
通过使用确定的薄膜系数的数值，NTU的数值(即，传递单元的数量)可以被确定出来，所述的NTU是对于蒸发器关于改变通过蒸发器的空气和制冷剂的温度的性能的一种度量。下面的中两个等式可以先后在多种已知的数学方法中的任意一种中被解决以确定用于未知变量NTU和UA(即，性能的测量)的NTU的数值：

其中A_{散热片_总共}是指空气在上面流动的蒸发器散热片的总共面积，其在一个实施方式中大约是264.15ft²。A_{制冷剂总共}是指制冷剂在其中流动的总共面积。Cp_空气是指在空气供应的露点温度下空气的等压比热。所述的露点温度可以根据已知的方法从干球和湿球温度(例如，用一个或多个前面所描述的传感器中测量而得)中确定出来。在一个实施方式中，干球和湿球温度可以作为被设计用于从这些数值中确定露点温度的一个程序中的变量。在一些实施方式中所使用的一个这样的程序包括F-Chart Software，Inc.of Madison WI的工程等式求解软件(Engineering Equation Solversoftware)。在露点温度下的等压比热可以参考表示已知数值的在确定的露点温度下的等压比热的查找表中被确定出来。m_空气是指空气的质量流量，其可以是一个测得的数值或者可以从前面描述的已知的风扇速度中确定出来。在一些实施方式中，UA的范围从大约1,600到大约3,800，以及NTU_(603.605)的范围从大约1.06到大约1.15。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子，而并没有以任何方式将其就限定于此。
使用NTU的数值，可以根据下面的等式解决ε的数值或者效率：
(10)ε＝1-e^{-NTU(603.605)}
在一些实施方式中，ε的范围从大约0.65到大约0.70。可以理解的是，这些范围数值只是作为例子而并不将其限定于此。
在一些实施方式中，与几何学相关的变量和其他的变量可以在每一次ε-NTU计算之前通过除了存储在前面所描述的查找表中之外的任何方式被预先计算、测量或确定。在一些实施方式中，诸如粘性和密度的变量随着温度和/或压力的改变而变化。在一些实施方案中，对于一些计算来说，期待的平均的、标准的数值，和/或露点温度和/或压力可以被使用用于这些变量，它们可以提前被计算出来并被存储在查找表中。
能够理解的是，各个实施方案并没有被限定到任何特定的执行ε-NTU计算的方法中，前面所描述的各个实施方案在此只是作为实施例而给出的。
如在方框505中所示，进程500的一些实施方案包括至少部分基于输入运行参数组和已知的或预先确定的参数来执行至少一个压力计算。在一些实施方式中，压力的计算可以基于雷诺数和/或具体制冷剂的特性。例如，对于R134a来说，压力在举例的蒸发器中从进入到排出的压力的变化可以由下面的等式来确定：
(11)PD_hx＝0.000004*Re_制冷剂²-0.0016*Re_制冷剂-0.1472
与前面所描述的纳塞等式相似，这个压力等式在不同类型的蒸发器中是不同的。例如，在试用期前通过测量穿过蒸发器的压力变化来为每一种蒸发器建立一个等式。在一些实施方式中，PD_hx的范围从大约50psig到大约65psig。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子而给出的，而本发明并仅限于此。
在曲线图600的参考点601和603之间的压力比例可以由下面的等式来给出：
(12)比例(Ratio)_过冷＝0.0049*(T_蒸发-T_{制冷剂(601)})-0.0018
其中T_{制冷剂(601)}是指由一个或多个传感器所测得的制冷剂的供应温度，T_蒸发是指蒸发温度(即，运行参数组中的一个，其在多个运行参数组中的每一组中是不同的)。这个压力等式也是在不同类型的蒸发器中是不同的。例如，在每次使用之前，通过测量穿过蒸发器的压力的变化来为每一种蒸发器类型确立一个等式。在一些实施方式中，比例(Ratio)_过冷的范围从大约0％到大约3％。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子而给出的，而本发明并不仅限于此。
在参考点605和607上的压力比例可以由下式来获得
(13)比例(Ratio)_过热＝0.0026*(T_{制冷剂(607)}-T_蒸发)+0.0029
其中T_{制冷剂(607)}表示制冷剂在用于冷却空气流动之后从蒸发器中返回时的温度。T_{制冷剂(607)}在一些实施方式中可以是一个预计的数值，或者用任何其他期待的方式被确定出来。例如，在一个实施方式中，T_{制冷剂(607)}被估计成在制冷剂的蒸发温度(即，T_蒸发)以上2或3度的华氏温标，其中制冷剂的蒸发温度是一个已知的数值，如前面所述。上面的压力等式在不同类型的蒸发器中是不同的。例如，在使用之前，可以通过测量穿过蒸发器的压力变化来为每一种蒸发器类型确立一个等式。在一些实施方式中，比例(Ratio)_过热的范围从大约1.3％到大约7.5％。可以理解的是，这个数值范围仅仅是作为例子而给出的，而本发明并不局限于此。
据此，在曲线图600中的每个参考点上的压力变化都可以通过下面的等式来计算出来：
(11)P_{制冷剂(601)}＝P_{制冷剂(603)}+比例(Ratio)_过冷*PD_hx
(12)P_{制冷剂(603)}＝2P_蒸发-P_{制冷剂(603})
(13)P_{制冷剂(605)}＝P_蒸发-[1-比例(Ratio)_过冷-比例(Ratio)_过热-((P_{制冷剂(603)}-P_蒸发)/PD_hx)]*PD_hx
(14)P_{制冷剂(607)}＝P_{制冷剂(601)}-PD_hx
其中P_蒸发是指在蒸发温度下(例如，运行参数组中的一个)所使用的制冷剂(例如，R134a)的额定蒸发温度，其可以从已知数值的查找表中被确定出来。
如在方框507中所示，进程500的一些实施方案包括至少部分地基于至少一个压力计算和至少一个ε-NTU计算来确定至少热含量数值。
热含量数值对于具体的制冷剂在已知的温度、压力和制冷剂的条件特性(即，品质)下是已知的。据此，查找表可以被用来确定制冷剂在曲线图600的各个参考点处的热含量。举例来说，在具体的压力、温度和品质结合下的R134a制冷剂的数值是已知的，且可以通过对照具有这些数值的适当的查找表来获得。其它确定热含量的方法在其它的实施方案中被使用。
在一些实施方式中，四个热含量数值被初始确定用于制冷剂：h_{制冷剂(601)}，h_{制冷剂(603)}，h_{制冷剂(605)}，h_{制冷剂(最大)}。其中h_{制冷剂(601)}是指当制冷剂(例如，R134a)处在T_{制冷剂(601)}的温度时的P_{制冷剂(601)}压力下且大约100％液态时在参考点601处的热含量。h_{制冷剂(603)}对应于当压力是P_{制冷剂(603)}，制冷剂处在它的蒸发温度且制冷剂是100％液态时，制冷剂在参考点603处的热含量。h_{制冷剂(605)}是指当制冷剂处在蒸发温度下，P_{制冷剂(605)}的压力并且100％的液态时，在参考点605处计算出来的热含量。h_{制冷剂(最大)}是当制冷剂在参考点607处从蒸发器排出时最大的热含量。为了确定H_{制冷剂(最大)}，输入空气温度是可以被使用的，因为它是已知的而且是很容易被测得的特性，在这个温度下制冷剂不再冷却空气。h_{制冷剂(最大)}这时可以是制冷剂处在输入空气温度下以及压力P_{制冷剂(607)}下的热含量，这时大约100％的制冷剂是气态。在一些实施方式中，除了输入空气温度，低于输入温度的缓冲量的温度可以被使用(例如，低于输入空气温度的1.5度华氏温标)。
在一些实施方式中，空气的热含量数值范围从大约15Btu/Lb到大约26Btu/lb，制冷剂的热含量数值范围从大约26Btu/lb到大约120Btu/lb。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子给出的，而本发明并不局限于此。
通过使用确定了的热含量，以及其他确定的数值，空气在曲线图600上的参考点603和605处的温度可以通过解决含有变量T_空气(603)和T_空气(605)的下面这对等式来确定出来：
(15)m_制冷剂*60*(h_{制冷剂(605)}-h_{制冷剂(603)})＝CP_空气*m_空气*(T_空气(605)-T_空气(603))
(16)ε＝(T_空气(605)-T_空气(603))/(T_空气(605)-T_{制冷剂(603)})
在一些实施方式中，T_空气(603)的数值范围从大约70到大约95°F，T_空气(605)的数值范围从大约60到大约75°F。可以理解的是，这些数值范围只是作为例子给出的，而本发明并不局限于此。
通过使用计算出来的温度数值和其他解决的变量，在参考点607处的热含量的数值可以通过解决在下面的等式中的h_{制冷剂(607)}来确定出来：
(17)m_制冷剂*60*(h_{制冷剂(607)cal}-h_{制冷剂(605)cal})＝CP_空气*m_空气*(T_空气(607)-T_空气(605))
如在方框509中所示，进程500可以包括调整一个或多个确定的热含量数值和温度数值。所述的这种调整，举例来说，将一个或多个确定的热含量数值和温度数值置于边界数值内，所述的边界数值是用于将计算结果限制到物理上可能的或物理上期待的数值。举例来说，T_空气(605)的数值可以被限制成不大于计算出来的T_空气(607)的数值。在参考点607处的热含量可以被设置成至少与在参考点601处的热含量一样大的数值，并且不大约计算出来的最大数值。在参考点605处的温度被设置成与在参考点607处一样的温度。在参考点605处的热含量被限制成小于或等于在参考点607处的热含量。
如在方框511，进程500可以包括至少部分地基于热含量、压力、以及ε-NTU计算来计算出一个或多个冷却输出。一个冷却输出可以包括预计冷却性能。所述的预计冷却性能输出可以根据下面的等式来计算出来：
(18)Q＝m_制冷剂*60*(h_{制冷剂(607)}-h_{制冷剂(601)})/3412
其中Q表示预计输出冷却性能，60和3412是关于分钟和BTU得单位换算。另一个加热输出可以包括通过解决下面用于T_空气(601)的等式来计算出来的输出空气温度输出(T_空气(601))：
(19)Q＝CP_空气*m_空气(T_空气(607)-T_空气(601))/3412
在一些实施方式中，制冷剂的温度输出可以通过参考查找表来确定出来。举例来说，与具有与h_{制冷剂(607)}确定的数值相等的热含量以及处在等于P_{制冷剂(607)}的压力下的制冷剂(例如，R134a)相对应的温度可以通过参照存有这种已知数值的查找表来确定出来。再者，一些实施方式包括确定任何其他期待的冷却输出，比如输出制冷剂的性质，其可以，例如，通过参照查找表来确定出来。
可以理解的是，进程500只是作为例子而给出的。其他的实施方案可能包括附加的和/或替代的动作来确定冷却输出。进程500或替代的进程可以被执行用于每个可能的运行参数组和输出一组冷却输出。
再次参考附图4，进程400可以继续到方框409。如在方框409中所示，进程400包括从多个运行参数组中选取一组运行参数。选取这组运行参数可以包括选择这样的一组运行参数，其提供与期待的冷却性能和/或任何其他期待的输出冷却参数相匹配的计算出来的冷却输出。举例来说，一些实施方案可以选取这样的一组运行参数，其被确定用于提供包含与期待的冷却性能最接近的输出冷却性能的冷却输出。在一些实施方式中，可以选取这样一组运行参数，其提供与期待的冷却性能至少相同的冷却性能和/或供应空气温度。
如在方框411中所示，进程400包括控制一个或多个冷却装置使其以选定的运行参数来运行。控制的动作包括将一个或多个电子信号从控制器(例如，301)传送到控制的装置(例如，303，305，307)。在一些实施方式中，控制的动作包括调整一个或多个阀门以在蒸发器内生成蒸发温度，和/或调整任何期待的装置。
在一些实施方式中，举例来说，一组运行参数可以包括一个或多个运行参数，比如阀门位置和/或对其他控制的装置的修正。这种位置和修正可以被存储在，举例来说，一个或多个查找表中。在其它的实施方式中，这种位置和/或修正可以以任何其他的方式来确定，比如通过使用一个或多个等式。
在一些实施方案中，进程400可以终止于方框413。在一些实施方案中，进程400可以循环到方框405，如在附图4中的虚线所表示的那样，计算第二组冷却输出数值以及进行修正和/或选择新的一组运行参数。在进程400的循环中连续的重复中，测量的数值可以示出最新的测量结果(即，当前的运行条件)。通过使用这个最新的测量值，所选取的运行参数可以基于改变的测量条件而变化。在一些实施方式中，这种测量的条件的改变能够反映部分由从先前的重复中的运行参数的变化所导致的变化。通过执行连续的循环，这种变化可以在选取新的运行参数中被考虑到并且集中为稳定的数值。
在一些实施方式中，当新的期待的冷却性能被接收时，进程400会再一次从方框401开始。这种新的期待的冷却性能，举例来说，可以反映正在被冷却的一件电子设备的运行中的变化(例如，对于数据中心的高需求阶段)，由管理者所带来的变化，或者任何其他的变化。
可以理解的是，进程400只是作为例子给出的。其他的实施方案可以包括附加的和/或替代的以任何顺序的动作。
一种具体的非限制的实施方式可以包括热交换器，该热交换器具有以下几何学参数(比如那些包括在上述等式中的参数)：d_管子＝0.05109英寸，d_散热片＝0.126英寸，A_线圈＝4.976ft²，A_{散热片_总共}＝264.1ft²，以及A_{制冷剂总共}＝43.52ft²。这种作为实施例的实施方式可以通过使用一个或多个预计的、已知的、测得的参数、输入或其他确定的参数、如前面讨论的或者其它的如下的参数确定预计冷却输出：k_制冷剂＝0.05085Btu/(hr·ft·°F)，μ_制冷剂＝0.5325lb/(hr·ft)，k_空气＝0.1502Btu/(hr·ft·°F)，μ_空气＝0.04531lb/(hr·ft)，ρ_空气＝.07106lb/ft³，T_dew空气＝55°F，T_{制冷剂(607)}＝59.28°F，以及CP_空气＝0.2444Btu/(Lb·°F)。
输入可以是接收到的指示SCFM＝2720SCFM，与m_空气＝12166lb/hr，T_空气(607)＝88.9°F相对应，以及与期待的供应的空气温度、预计供应的空气温度，和/或测得的大约70°F的供应的空气温度相对应。从这些数值中，以及从上述已知的那些数值中，可以确定出来15.68kW的期待的冷却性能(例如，从等式1中)。
在一些实施方式中，在这样的一种热交换机中的第一组可能的运行条件包括m_制冷剂＝11.88lb/min，T_蒸发＝60°F，与当R134a作为制冷剂使用时57.46Psig的P_蒸发相对应，以及T_{制冷剂(601)}＝58°F。一个或多个预计冷却输出可以为这个第一组而确定出来。
在这样的一种实施方式中，空气的雷诺数可以被确定出来(例如，使用上面的等式2)等于540，制冷剂的雷诺数可以被确定出来(例如，使用上面的等式3)等于933.6。通过确定的雷诺数，空气的纳塞数被确定(例如，使用等式4)等于11.57，制冷剂的纳塞数被确定(例如，通过使用等式5)等于23.4。
薄膜系数可以根据纳塞数和雷诺数被确定出来。在这个作为实施例的计算中，空气的薄膜系数被确定(例如，使用等式6)等于16.56Btu/hr·ft²·F，制冷剂的薄膜系数被确定(例如，使用等式7)等于279.4Btu/hr·ft²·F。
ε-NTU计算可以通过解决用于ε和NTU的等式8、9和10来完成。在作为实施例的计算中，热传递单元(NTU)的数量可以确定(例如，通过一起计算等式8和9)等于1.082。在一些实施方式中，当解决了等式8和9时，UA(即，整体性能的测量)就会被确定(例如，在作为实施例的计算中是3218Btu/hr·°F)。ε可以随后被确定出来等于0.6611(例如，使用等式10)。
ε可以被用来执行一个或多个压力计算，如前面所述的那样。在作为实施例的计算中，PD_hx可以被确定出来(例如，从等式11中)等于1.846Psig，比例(Ratio)_过冷可以被确定出来(例如，从等式12中)等于0.008，以及比例(Ratio)_过热可以被确定出来(例如，从等式13中)等于0.001032。P_{制冷剂(601)}，P_{制冷剂(603)}，P_{制冷剂(605)}以及P_{制冷剂(607)}可以分别被确定出来(例如，通过解决等式11，12，13和14)等于58.39Psig，58.37Psig，56.54Psig，和56.54Psig。
在压力数值被确定出来后，各种不同的热含量数值都可以被确定出来，例如，通过使用确定的/预计温度、压力数值和质量数值参比一个或多个查找表。在一个作为例子的计算中，在其中制冷剂R134a被使用，h_{制冷剂(601)}可以被确定为30.79Btu/lb，h_{制冷剂(603)}可以被确定为31.66Btu/lb，h_{制冷剂(605)}可以被确定为111.4Btu/lb，以及h_{制冷剂 最大}可以被确定为111.4Btu/lb。
知道了热含量数值，T_空气(603)和T_空气(605)可以被确定(例如，通过解决等式15和16)等于69.8°F和88.9°F。这些温度数值可以被用来确定h_{制冷剂(607)}(例如，通过解决等式17)等于111.4Btu/lb。
一个或多个附加的冷却输出可以基于上面所计算出来的数值来确定。例如，在作为例子的计算中，16.83kW的总共的输出冷却性能(Q)和69.59°F的输出空气温度可以被确定出来(例如，通过等式18和19)。
在一些实施方式中，相似的计算可以为多个可能的运行条件组而执行。例如，第二组运行条件包括m_制冷剂＝11.88lb/min，T_蒸发＝60°F，以及T_{制冷剂(601)}＝58°F。这样的一组运行条件可以导致Q＝12.27kW的冷却输出，并计算71.38°F的输出空气温度(T_空气(607))。一个或多个这些冷却输出可以与从上面以及前面所计算出来的冷却输出中得出的15.68的期待的冷却性能输出进行比较。基于这种比较，因为第一组提供了与期待的冷却性能相匹配的(例如，至少相等)的预计冷却性能，所以第一组冷却参数可以被选取。冷却装置随后可能操作在第一组可能的运行条件下，而且进一步的计算可以使用后来测量的、预计、输入或其它确定的数值(例如，测量的输出空气温度以及供应空气温度，等等)来进行，以至于估计可以更加准确地表示实际的输出。
可以理解的是，作为实施例所给出的计算是一种非限制性的计算的实施例。
尽管已经描述了关于冷却数据中心环境中的电子设备的多个实施方案，但是可以理解的是，这些实施方案并不是作为本发明的限制。相反，实施方案可以被用来在任何环境中向任何目标和/或空间提供冷却。举例来说，各个实施方案可以与室外环境或百叶箱(shelter)、电讯数据中心和/或移动电话无线电基站中的电讯设备结合使用。各个实施方案可以与先前的商品，比如书刊图片、书籍、历史石器(historic artifact)和文档、和/或发掘的生物事宜(例如，用于保藏的目的)，相结合使用。各个实施方案还可以用于保存肉、酒、酒精、食物、药品、生物样本和样品、和/或其它有机物质。进一步，实施方案还可以用于处理生物学中、化学中、温室中、和/或其它农业环境中的最优化。仍然的是，其它的实施方案可以用于保护结构(例如，建筑、桥梁或大的结构)的腐蚀和/或氧化。
再者，尽管所描述的各个实施方案是关于特定的数学等式组，但是其他的实施方案可以使用任何期待的用于确定冷却输出的方法，这些方法可以包括或者不包括在此所列出的这些数学等式，比如参照查找表、其它存储的数值或者其它的方法。
在此已经描述了至少一个实施方案的多个方面，可以理解的是，各种不同的替换、修正以及改进对于本领域技术人员来说都是很显然的。这些替换、修正和改进都作为本发明公开的一部分，并且都落入本发明的实质和保护范围内。据此，前面所进行的描述和附图只是作为举例说明的实施例。