專利名稱：液體浸沒的、水平計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架及冷卻此種服務(wù)器機(jī)架的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及諸如數(shù)據(jù)中心中安裝于機(jī)架上的服務(wù)器之類的發(fā)熱電子設(shè)備的冷卻。
背景技術(shù)：
在2006年，美國(US)的數(shù)據(jù)中心占用美國總耗電的約1.5% (約45億美元)。預(yù)計(jì)到2011年這種數(shù)據(jù)中心耗電會翻倍。數(shù)據(jù)中心耗電的三分之一以上是用于冷卻服務(wù)器的，到2011年，這將等于全美國耗電的約以上。電力、人員和建造成本不斷增加而服務(wù)器硬件成本在降低，使得總體冷卻成本成為數(shù)據(jù)中心的總運(yùn)行成本中很大且不斷增加的部分。術(shù)語“數(shù)據(jù)中心”(有時也稱為“服務(wù)器場(server farm) ”)寬松地指代容納一個或“多個服務(wù)器”的物理位置。在一些情況下，數(shù)據(jù)中心可僅包括小辦公室中的不顯眼的角落。在其它情況下，數(shù)據(jù)中心可包括若干大型倉庫般大小的建筑，其具有數(shù)萬平方英尺且容納數(shù)千臺服務(wù)器。術(shù)語“服務(wù)器”一般指連接至計(jì)算網(wǎng)絡(luò)并運(yùn)行軟件的計(jì)算設(shè)備，其配置成從也連接至計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的客戶機(jī)計(jì)算設(shè)備接收請求(例如，訪問或存儲文件的請求、提供計(jì)算資源的請求、連接至另一個客戶機(jī)的請求)，該客戶機(jī)計(jì)算設(shè)備包括PDA和蜂窩電話。這種服務(wù)器還可包括專用的計(jì)算設(shè)備，稱為網(wǎng)絡(luò)路由器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、可移動磁盤驅(qū)動器陣列、以及其它通常與數(shù)據(jù)中心相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。典型的市場上可購買到的服務(wù)器針對空氣冷卻而設(shè)計(jì)。這種服務(wù)器通常包括一個或多個印刷電路板，該印刷電路板具有多個安裝于此的電耦合器件。這些印刷電路板通常容納在具有氣孔的外殼中，該氣孔允許外部空氣流入外殼并在途經(jīng)外殼之后流出外殼以達(dá)冷卻之目的。在很多情況下，一個或多個風(fēng)扇位于外殼內(nèi)以促進(jìn)這種氣流。“機(jī)架”已被用于將若干服務(wù)器組織起來。例如，可將若干服務(wù)器安裝在機(jī)架內(nèi)，且可將該機(jī)架放置在數(shù)據(jù)中心內(nèi)。諸如網(wǎng)絡(luò)路由器、硬盤驅(qū)動器陣列、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和電源之類的各種計(jì)算設(shè)備中的任意一些通常安裝在機(jī)架內(nèi)。容納這種服務(wù)器和服務(wù)器機(jī)架的數(shù)據(jù)中心通常利用集中式風(fēng)扇(或鼓風(fēng)機(jī))在服務(wù)器之間分送空氣。如下更充分描述的，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣在進(jìn)入服務(wù)器之前通常穿過用于冷卻空氣的熱交換器(例如，蒸發(fā)-壓縮循環(huán)制冷冷卻系統(tǒng)(或“蒸發(fā)-循環(huán)”制冷)的蒸發(fā)器，或冷卻水盤管)。在一些數(shù)據(jù)中心中，已將熱交換器安裝到機(jī)架以在空氣進(jìn)入服務(wù)器之前提供“機(jī)架級”空氣冷卻。在其它數(shù)據(jù)中心中，在空氣進(jìn)入數(shù)據(jù)中心之前冷卻空氣。一般而言，執(zhí)行強(qiáng)度較高(higher performing)的服務(wù)器的電子組件相應(yīng)地耗散 (dissipate)較多的功率。然而，服務(wù)器內(nèi)各種硬件組件(例如，芯片、硬盤驅(qū)動器、卡)中每個組件的功率耗散會受到相鄰發(fā)熱組件耗散的功率、穿過服務(wù)器的氣流速度和氣流路徑、 各個組件的封裝、以及各組件的最大允許操作溫度和從容納服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心進(jìn)入服務(wù)器的冷卻空氣的溫度的限制。從數(shù)據(jù)中心進(jìn)入服務(wù)器的氣流的溫度又會受到相鄰服務(wù)器的功率耗散和鄰近度、穿過服務(wù)器周圍區(qū)域的氣流速度和氣流路徑、以及進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的空氣的溫度(或者，相反，從數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣提取熱的速率)的影響。一般而言，數(shù)據(jù)中心中較低的氣溫允許每個服務(wù)器組件耗散較高的功率，因此允許每個服務(wù)器耗散更多功率并在硬件性能級別上操作。因此，數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)上使用復(fù)雜的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(例如，冷卻器、蒸發(fā)-循環(huán)制冷)來冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣(例如，冷卻至約65下)，以實(shí)現(xiàn)期望的性能級別。據(jù)某些估計(jì)，消除電子組件耗散的一瓦熱量要消耗大約一瓦。因此，隨著能源成本和功率耗散繼續(xù)增加，冷卻數(shù)據(jù)中心的總成本也增加了。一般而言，將熱耗散組件相互間隔開(例如，降低熱密度)使得冷卻這種組件比將相同組件放置得彼此相對緊密(例如，增加熱密度)更簡單(當(dāng)考慮到例如在給定環(huán)境中冷卻單個組件的成本時，則成本更低)。因此，數(shù)據(jù)中心也通過增加相鄰服務(wù)器之間的間隔來補(bǔ)償增加的功率耗散(對應(yīng)于增加的服務(wù)器性能)。此外，大規(guī)模數(shù)據(jù)中心為冷卻熱耗散組件提供若干冷卻階段。例如，諸如水的冷卻劑流可在被分布在數(shù)據(jù)中心中以冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣之前穿過蒸發(fā)-壓縮制冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器并被冷卻至例如約44 T?？衫脕碜詷?biāo)準(zhǔn)(例如，ARI 550/590-98)的信息來估計(jì)由冷卻器消耗的功率。 例如，ARI 550/590-98規(guī)定新的離心壓縮機(jī)——即大容量冷卻器中使用的高效普通壓縮機(jī)——具有取決于冷卻器的冷卻能力的從5. 00至6. 10的季節(jié)性平均性能系數(shù)(“COP”)。 該COP不包括蒸發(fā)冷卻塔消耗的功率，該蒸發(fā)冷卻塔可用于冷卻制冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的冷凝器且一般具有70或更好的COP。典型系統(tǒng)的組合COP估計(jì)約為4. 7。根據(jù)某些估計(jì)，一些現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心僅能夠冷卻約150瓦/平方英尺，與冷卻由于把服務(wù)器安排成更充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心內(nèi)的可用容積(例如，密集地間隔服務(wù)器和機(jī)架以更充分利用地板至天花板高度和樓面面積)所可能導(dǎo)致的約1200瓦/平方英尺以上形成對比。如此低的冷卻能力可顯著增加建造數(shù)據(jù)中心的成本，因?yàn)榻ㄔ鞌?shù)據(jù)中心的成本高達(dá)約$250每平方英尺。如空氣冷卻例子所暗示的，商用冷卻方法沒有跟上增長的服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心性能需求，或是熱密度的相應(yīng)增長。結(jié)果，考慮到為促進(jìn)額外的功率耗散(例如通過增加現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的空氣調(diào)節(jié)能力)所付出的努力，，將新服務(wù)器添加到現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心變得困難且復(fù)
ο用于冷卻數(shù)據(jù)中心及其服務(wù)器的各種備選方法，例如利用液體冷卻系統(tǒng)，取得的成功是有限的。例如，嘗試轉(zhuǎn)移來自微處理器(或其它發(fā)熱半導(dǎo)體制造電子設(shè)備組件，在本文中合稱為“芯片”)的熱以便遠(yuǎn)程冷卻芯片是昂貴且麻煩的。在這些系統(tǒng)中，熱交換器或其它冷卻設(shè)備被放置成與包含芯片的封裝有物理接觸(或利用熱界面材料而具有緊密的物理聯(lián)系)。這些液體冷卻熱交換器通常限定了用于在熱交換器內(nèi)循環(huán)液體的內(nèi)部流動通道。然而，服務(wù)器內(nèi)的組件位置會因服務(wù)器不同而不同。因此，這些液體冷卻系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成用于特定組件布局，而不能實(shí)現(xiàn)足夠大的規(guī)模經(jīng)濟(jì)以變得商業(yè)上可行。 研究指出對于現(xiàn)有技術(shù)冷卻，到2011年可能達(dá)到1. 4的PUE(如下文中定義的)。 然而，沒有提及投資這種冷卻的成本，且指出者提出節(jié)省電力需要昂貴的設(shè)備。在高性能(例如，計(jì)算機(jī)博奕)應(yīng)用中已經(jīng)嘗試電子組件的浸入冷卻(immersion cooling)，但還未享有廣泛的商業(yè)成功。關(guān)于浸入冷卻的先前嘗試?yán)冒黧w的密封外殼將安裝到印刷電路板上的組件的一些(在一些示例中為全部)浸沒在介電流體中。這種系統(tǒng)昂貴且由有限數(shù)量的供應(yīng)商提供。大規(guī)模數(shù)據(jù)中心一般優(yōu)先使用“商品化”服務(wù)器且傾向于不依賴有限數(shù)量供應(yīng)商的技術(shù)。響應(yīng)于增加的計(jì)算要求，已經(jīng)將控制系統(tǒng)用于增加多個計(jì)算機(jī)的冷卻速率。盡管如此，這種控制系統(tǒng)控制具有將熱散發(fā)到數(shù)據(jù)中心建筑內(nèi)部的空氣中(這又需要通過空氣調(diào)節(jié)來冷卻)的受控冷卻系統(tǒng)，或直接使用制冷作為主要的熱耗散模式。作為主要冷卻模式的制冷直接或間接地需要大量能量。已經(jīng)嘗試兩相冷卻系統(tǒng)，但由于技術(shù)復(fù)雜性，它們沒有產(chǎn)生有成本效益的產(chǎn)品或足以證明應(yīng)該投資兩相冷卻資產(chǎn)的低操作成本。又一些其它單相或兩相冷卻系統(tǒng)將冷卻介質(zhì)帶到計(jì)算機(jī)外部，但將熱量排入計(jì)算機(jī)外且數(shù)據(jù)中心內(nèi)(例如，服務(wù)器室內(nèi))的冷卻介質(zhì) (例如，空氣)。因此，各種當(dāng)前采用或先前嘗試的服務(wù)器或計(jì)算機(jī)冷卻方法極其昂貴和/ 或不足以滿足計(jì)算設(shè)備漸增的冷卻要求。間接地，很多研究人員設(shè)法降低諸如電源和CPU之類的各組件的功率。盡管芯片制造商已提供了能夠給予合需性能級別同時以相對較低功率操作的芯片，但迄今這種芯片是昂貴的。因此，迄今的冷卻方法導(dǎo)致高級別電力消耗、大量資本投資和增加的硬件開支中的一種或多種。因此，需要用于冷卻諸如安裝在機(jī)架上的服務(wù)器之類的電子組件的有效、高效率且低成本冷卻選擇。

發(fā)明內(nèi)容
簡言之，本發(fā)明提供用于有效冷卻浸沒在槽中的介電液體冷卻劑中的諸如可獨(dú)立操作服務(wù)器之類的具有發(fā)熱電子組件的計(jì)算設(shè)備的裝置、系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)可包括至少一個槽，該槽限定內(nèi)部容積(volume)，并且具有冷卻劑入口以在內(nèi)部容積中容納介電液體冷卻劑，并且具有冷卻劑出口以允許介電液體冷卻劑從內(nèi)部容積流出，冷卻劑入口和冷卻劑出口彼此流體耦合；位于內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被配置成可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器；介電液體冷卻劑；流體耦合到所述至少一個槽的冷卻劑出口的熱交換器，該熱交換器位于槽的遠(yuǎn)端；流體耦合到熱交換器和所述至少一個槽的內(nèi)部容積的泵，該泵被配置成通過流體回路抽吸液體冷卻劑，該流體回路包括從槽的冷卻劑入口延伸至每個服務(wù)器的第一回路部分、從每個相應(yīng)服務(wù)器延伸至冷卻劑出口的第二回路部分、從冷卻劑出口延伸至熱交換器的第三回路部分以及從熱交換器延伸至冷卻劑入口的第四部分；控制器，用于監(jiān)控所述流體回路內(nèi)的至少一個位置處的介電液體冷卻劑的溫度并調(diào)節(jié)介電液體冷卻劑通過流體回路的流動，使得介電液體冷卻劑在其離開流體回路的第二回路部分時保持在高位溫度(elevated temperature)；其中至少一個槽被配置成在內(nèi)部容積內(nèi)包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納在其中時， 每個服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器同時使離開的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在高位溫度以降低充分冷卻所述多個服務(wù)器中的每個所消耗的能量?；蛘?，冷卻系統(tǒng)包 括至少一個槽，該槽限定開放的內(nèi)部容積；位于開放的內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被配置成在內(nèi)部容積中可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器；在第一流體回路中循環(huán)通過多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑；輔助冷卻系統(tǒng)，其具有在第二流體回路中流動的冷卻流體，其中輔助冷卻系統(tǒng)排出來自冷卻流體的熱；位于所述至少一個槽內(nèi)的耦合器，用于將來自第一流體回路中離開槽內(nèi)多個服務(wù)器的部分的經(jīng)加熱的介電冷卻劑熱耦合到第二流體回路中的冷卻流體，以從這種經(jīng)加熱的介電冷卻劑排出一些熱；控制器，用于監(jiān)控第一流體回路內(nèi)的至少一個位置處的介電液體冷卻劑的溫度并調(diào)節(jié)冷卻流體通過第二流體回路的流動，使得離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑大致保持在高位溫度，其中所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度；其中至少一個槽被構(gòu)造成在所述內(nèi)部容積內(nèi)包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納在其中時，在槽充分充滿液體冷卻劑時每個服務(wù)器的至少相當(dāng)大的部分浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器，使離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑維持在大致的高位溫度以降低充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量?；蛘撸鋮s系統(tǒng)可包括至少一個槽，該槽限定開放的內(nèi)部容積；位于開放的內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被配置成在內(nèi)部容積中可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器；在第一流體回路中循環(huán)通過多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑；輔助冷卻系統(tǒng)，其具有在第二流體回路中流動的冷卻流體，其中所述輔助冷卻系統(tǒng)排出來自冷卻流體的熱中的一些。位于至少一個槽內(nèi)的耦合器，用于將來自第一流體回路中離開槽內(nèi)多個服務(wù)器的部分的經(jīng)加熱的介電冷卻劑耦合到第二流體回路中的冷卻流體，以從這種經(jīng)加熱的介電冷卻劑排出一些熱?？刂破鳎糜诒O(jiān)控第一流體回路內(nèi)的至少一個位置處的介電液體冷卻劑的溫度并調(diào)節(jié)冷卻流體通過第二流體回路的流動，使得離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑大致保持在升高溫，其中所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度；其中至少一個槽被構(gòu)造成在內(nèi)部容積內(nèi)包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納在其中時，每個服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器同時使離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑維持在大致的高位溫度以降低充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。夾具或服務(wù)器機(jī)架裝置包括至少一個槽，該槽限定開放的內(nèi)部容積，并且具有冷卻劑入口以在開放的內(nèi)部容積中容納介電液體冷卻劑，并且具有冷卻劑出口以允許冷卻劑從開放的內(nèi)部容積流出，冷卻劑入口和冷卻劑出口彼此流體耦合；以及位于內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被構(gòu)造成在內(nèi)部容積內(nèi)沿垂直方向可安裝地容納多個服務(wù)器，使服務(wù)器相對于地面的覆蓋區(qū)最小化，且服務(wù)器的前面朝上以便于多個服務(wù)器的安裝和去除而無需去除或干擾任意其它服務(wù)器；其中至少一個槽被構(gòu)造成在內(nèi)部容積包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納于其中時，在槽充分充滿液體冷卻劑時可安裝地容納的每個服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)，以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器。一種流體連接至位于服務(wù)器室遠(yuǎn)端的第一熱交換器的服務(wù)器室包括上述裝置，包括至少一個槽，該槽限定用于容納介電液體冷卻劑的內(nèi)部容積，以及位于內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被配置成可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器。該服務(wù)器室還包含多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器，其中多個服務(wù)器中的每一個由一個或多個安裝構(gòu)件可安裝地容納，使得每個相應(yīng)服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑的容積中以便從多個服務(wù)器中的各相應(yīng)服務(wù)器吸收熱。該服務(wù)器室還包含至少一個耦合器，用于將加熱的介電液體冷卻劑耦合至熱交換器，以排出由介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器中的每一個吸收的熱中的至少一些。熱交換器可與輔助冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。耦合器可包括用于將介電液體冷卻劑流體耦合到第一熱交換器的流體耦合器?；蛘?，耦合器包括熱交換器，該熱交換器位于槽的內(nèi)部且熱耦合到被服務(wù)器加熱的介電液體冷卻劑，以及輔助流體回路，其具有與位于遠(yuǎn)端的熱交換器和位于內(nèi)部的熱交換器流體相關(guān)的第二冷卻流體，其中介電液體冷卻劑與冷卻流體不同，其中位于遠(yuǎn)端的熱交換器熱耦合到輔助流體回路中流動的冷卻流體，使得位于遠(yuǎn)端的熱交換器將來自冷卻流體的熱排出，來自冷卻流體的熱是冷卻流體在耦合器處從經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑吸收的。一種冷卻多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的方法包括使介電液體冷卻劑在流體回路中流過浸入在介電液體冷卻劑內(nèi)的多個服務(wù)器以吸收由相應(yīng)服務(wù)器中的每一個驅(qū)散的任何熱的至少一部分；監(jiān)控流體回路內(nèi)至少一個位置上的液體冷卻劑的溫度；確定經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑在離開多個服務(wù)器時的最優(yōu)高位溫度，使得液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量，其中所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度。 由控制器周期性地確定排出所吸收的熱以冷卻多個服務(wù)器所需的能量；將所述多個服務(wù)器加熱的介電液體冷卻劑熱耦合到位于槽遠(yuǎn)端的熱交換器；以及將由液體冷卻劑吸收的熱的至少一部分排出。響應(yīng)于通過控制器周期性確定將介電液體冷卻劑從服務(wù)器吸收的熱排出所需的能量，該方法可包括周期性調(diào)節(jié)通過熱交換器排出的熱量的步驟，使得以高位溫度離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。附圖簡述為更透徹理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)參考連同附圖進(jìn)行的以下描述，其中圖IA示出用于有效冷卻多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的示例性系統(tǒng)的一個實(shí)施例；圖IB示出用于有效冷卻多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的示例性系統(tǒng)的備選實(shí)施例；圖2更詳細(xì)地示出圖IA的系統(tǒng)；圖3具有安裝于其中的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的示例性浸入冷卻機(jī)架的立體圖。圖4示出圖3所示浸入冷卻機(jī)架的俯視圖。圖5示出圖3所示浸入冷卻機(jī)架的端視圖。圖6示出圖3所示浸入冷卻機(jī)架的側(cè)視圖。圖7具有安裝于其中的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的備選浸入冷卻機(jī)架的端視圖。圖8示出圖7所示浸入冷卻機(jī)架的俯視圖。
圖9示出具有安裝于其中的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的另一個備選浸入冷卻機(jī)架的端視圖。

圖10示出具有安裝于其中的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的又一個備選浸入冷卻機(jī)架的端視圖。圖11示出具有安裝于其中的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的并排浸入冷卻機(jī)架的立體圖，且示出至服務(wù)器的電連接。圖12A是可安裝在圖3至11所描繪的浸入冷卻服務(wù)器機(jī)架中的常規(guī)可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器的一種版本的立體圖；圖12B是圖12A的常規(guī)可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器的硬盤驅(qū)動器的圖示，且具有防液體外殼插入在其周圍；圖13是圖11的浸入冷卻機(jī)架的端視圖；圖14是圖11的浸入冷卻機(jī)架的另一個端視圖，示出液體冷卻劑的流動；圖15是用于冷卻例如圖3所示類型且安裝在服務(wù)器室內(nèi)的多個浸入冷卻服務(wù)器機(jī)架的系統(tǒng)的示意圖。圖16示出采用圖IA或IB的系統(tǒng)冷卻浸入在液體冷卻劑的槽中的一個或多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的示例性方法；圖17A示出采用圖IA的系統(tǒng)冷卻浸入在液體冷卻劑的槽中的一個或多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的方法的物理步驟；以及圖17B示出采用圖IA的系統(tǒng)冷卻浸入在液體冷卻劑的槽中的一個或多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的方法的基于計(jì)算機(jī)控制器的步驟。詳細(xì)描述以下描述高效率冷卻至少部分浸入槽中的介電液體冷卻劑中的諸如可獨(dú)立操作服務(wù)器之類的具有發(fā)熱電子組件的計(jì)算設(shè)備的裝置、系統(tǒng)和方法。通過參考圖1-17能極好地理解本文中包含的本發(fā)明的原理及其優(yōu)點(diǎn)。正如本文中所使用的，術(shù)語“服務(wù)器”一般指連接至計(jì)算網(wǎng)絡(luò)并運(yùn)行軟件的計(jì)算設(shè)備，其配置成從也連接至計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的客戶機(jī)計(jì)算設(shè)備接收請求(例如，訪問或存儲文件的請求、提供計(jì)算資源的請求、連接至另一個客戶機(jī)的請求)，該客戶機(jī)計(jì)算設(shè)備包括PDA和蜂窩電話。這種服務(wù)器還可包括專用的計(jì)算設(shè)備，稱為刀片式服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)路由器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、可移動盤驅(qū)動器陣列以及其它通常與數(shù)據(jù)中心相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。正如本文中所使用的，“可獨(dú)立操作”表示能夠有效運(yùn)行而不考慮相鄰組件的操作狀態(tài)。正如本文中所使用的，“可獨(dú)立操作的服務(wù)器”表示能夠有效運(yùn)行(例如，供電或斷電、 連接至網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)斷開、安裝在機(jī)架中或從機(jī)架去除以及一般用于服務(wù)器一般的用途) 而不考慮相鄰服務(wù)器的操作狀態(tài)(例如，供電或斷電、連接至網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)斷開、安裝在機(jī)架中或從機(jī)架去除以及是否可用于服務(wù)器一般的用途)的服務(wù)器?？瑟?dú)立操作的服務(wù)器的操作可能受到一個或多個相鄰服務(wù)器的影響(例如，被加熱)，但正如本文中所使用的，可獨(dú)立操作的服務(wù)器一般運(yùn)行而不管相鄰服務(wù)器操作還是可操作。正如本文中所使用的，術(shù)語“液體冷卻劑”可以是任意充分不導(dǎo)電的液體，使得電組件(例如，主板、存儲器板以及設(shè)計(jì)成在空氣中使用的其它電和/或電子組件)在浸沒的同時可靠運(yùn)行而無需顯著修改。一種適當(dāng)?shù)囊后w冷卻劑是介電液體冷卻劑，包括但不限于植物油、礦物油(另外稱為變壓器油)或任意具有類似特征的液體冷卻劑(例如，介電強(qiáng)度高于空氣或幾乎與空氣相當(dāng)?shù)牟灰兹?、無毒液體)。 正如本文中所使用的，“流體”表示液體或氣體，且“冷卻流體”表示通常用于排熱或冷卻目的的氣體或液體冷卻劑。正如本文中所使用的，液體冷卻劑是冷卻流體總體的子集，但冷卻流體可以是介電或非介電液體或氣體，諸如，常規(guī)的空氣調(diào)節(jié)制冷。PUE表示“功率利用率”，它是數(shù)據(jù)中心使用的總功率除以服務(wù)器使用的功率的比， 是能量效率的度量。COP表示“性能系數(shù)”，即去除的熱與使用的功的比。例如，10的COP可表示利用1 瓦功去除10瓦熱。VCC表示“蒸發(fā)壓縮循環(huán)”，最常用于空氣調(diào)節(jié)的熱過程。迄今商用冷卻技術(shù)的不良總效率助長了冷卻數(shù)據(jù)中心所使用的服務(wù)器的總成本。正如本文中所使用的，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠減少助長這種不良總效率的不可逆性 (irreversibility)，降低冷卻服務(wù)器的總成本(以及操作數(shù)據(jù)中心的相應(yīng)成本)。如在不同溫度的兩個主體(或流體)之間，熱從較高溫度的主體流向較低溫度的主體。對于給定的傳熱量，與發(fā)生在較低溫度下的傳熱過程相比，當(dāng)兩個溫度都較高時，這種傳熱不可逆性較低(例如，相關(guān)聯(lián)的能量保持更“有用”或“較高質(zhì)量”)。已披露了用于高效率冷卻發(fā)熱電子組件的方法、系統(tǒng)和裝置，如通過將熱從處于第一溫度(例如，在一些示例中約156 T )的組件傳遞到“高溫”液體冷卻劑(例如，諸如約105 度的礦物油之類的介電液體冷卻劑)。這種從處于第一溫度的發(fā)熱組件至“高溫”冷卻劑的傳熱比將相同熱量從處于第一溫度的組件傳遞到“低溫”冷卻劑(例如，65下溫度的空氣)的不可逆性更低。本文披露的方法、系統(tǒng)和裝置利用這種熱力學(xué)原理來提高冷卻電子組件的總效率，這可應(yīng)用于例如數(shù)據(jù)中心常用類型的可獨(dú)立操作的服務(wù)器。這種提高的冷卻效率可通過減少用于冷卻目的而消耗的電力來降低操作數(shù)據(jù)中心的總成本。在一些披露的實(shí)施例中，減少的溫差(導(dǎo)致較低的不可逆性)使得熱量能夠被收回(recaptured)。在其它實(shí)施例中，減少的溫差降低(或完全去除)對制冷的需求。在所有披露的實(shí)施例中，與常規(guī)的商用冷卻循環(huán)相比，冷卻系統(tǒng)的相應(yīng)冷卻循環(huán)效率增加。概述圖IA和圖IB分別描繪用于冷卻一個或多個包含發(fā)熱電子組件的可獨(dú)立操作的服務(wù)器的備選示例性系統(tǒng)100和200，例如可將服務(wù)器安排在數(shù)據(jù)中心中的一個或多個服務(wù)器機(jī)架中。一些披露的系統(tǒng)和方法通過將冷卻劑溫度(例如，平均整體流體溫度)維持在與常規(guī)冷卻技術(shù)相比可接受的高位溫度來減小發(fā)熱(耗散)組件與用于冷卻該組件的冷卻介質(zhì)(在本文中也稱為“冷卻劑”或“液體冷卻劑”)之間的溫差。這種高位的冷卻劑溫度可降低用于冷卻目的而消耗的功率(例如，熱從“高溫冷卻劑”比從“低溫冷卻劑”更易于排放到環(huán)境中)。圖IA示出用于冷卻可獨(dú)立操作的服務(wù)器的機(jī)架的冷卻系統(tǒng)100的一個實(shí)施例。系統(tǒng)100包括桶或槽110，其包含多個服務(wù)器120可浸入其中的介電液體冷卻劑。下文描述的安裝構(gòu)件或軌位于槽110的內(nèi)部容積內(nèi)并且配置成作為服務(wù)器機(jī)架將多個服務(wù)器120容納和安裝到槽110中。這種槽110可具有用于通向安裝在機(jī)架中的每個服務(wù)器的開口。當(dāng)槽110充分地充滿液體冷卻劑時，每個服務(wù)器120的至少一部分浸沒在介電液體冷卻劑中以便充分冷卻每個相應(yīng)的服務(wù)器。較佳的是，在操作期間每個服務(wù)器完全浸沒在介電液體冷卻劑中。被服務(wù)器機(jī)架中的服務(wù)器120加熱的液體冷卻劑然后通過適當(dāng)?shù)墓艿阑蚬芫€流體耦合至泵130，泵130使加熱的流體冷卻劑通過適當(dāng)?shù)墓艿阑蚬芫€抽入與排熱或冷卻裝置150相關(guān)聯(lián)的位于遠(yuǎn)端的熱交換器140。遠(yuǎn)端熱交換器140排出來自輸入的經(jīng)加熱的液體冷卻劑的熱并通過返回流體管線或管道170將經(jīng)冷卻的液體冷卻劑流體耦合回到槽110 中。因此，液體冷卻劑的至少一部分通過槽110中的服務(wù)器120、泵130、熱交換器140并返回槽110來完成流體回路。通過熱交換器140從經(jīng)加熱的液體冷卻劑排出的熱然后由下文描述的備選排熱或冷卻裝置150選擇性地使用以驅(qū)散、回收或有利地使用排出的熱，這取決于系統(tǒng)所處的不同環(huán)境條件和/或服務(wù)器操作條件。系統(tǒng)100包括具有用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的適當(dāng)?shù)男路f應(yīng)用軟件的常規(guī)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)控制器180。控制器180可接收來自冷卻系統(tǒng)100的各組件和環(huán)境的各種操作參數(shù)的監(jiān)控信號，并可生成控制信號以控制冷卻系統(tǒng)的各組件，從而將離開槽中的服務(wù)器的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在特定的高位溫度以便充分冷卻每個服務(wù)器，同時減少冷卻服務(wù)器所需能量的總量。具體地，控制器180監(jiān)控流體回路內(nèi)至少一個位置處的液體冷卻劑的溫度， 例如，在加熱液體回路離開多個服務(wù)器的位置。控制器180還可通過將控制器180電連接至由常規(guī)可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器生成的診斷輸出信號來監(jiān)控服務(wù)器機(jī)架中服務(wù)器中的發(fā)熱電子組件的溫度。控制器還可監(jiān)控介電液體冷卻劑的流動。基于這種信息，控制器180 可將信號輸出到泵130和排熱或冷卻裝置150以調(diào)節(jié)通過流體回路的液體冷卻劑的流動以及由排熱或冷卻裝置150排出的熱量，以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器同時將離開服務(wù)器的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在高位溫度以減少充分冷卻服務(wù)器機(jī)架中的每個服務(wù)器所消耗的能量。圖IB示出用于冷卻可獨(dú)立操作的服務(wù)器的機(jī)架的備選冷卻系統(tǒng)200的一個實(shí)施例。系統(tǒng)200包括桶或槽210，其包含多個服務(wù)器120(未示出)可浸入其中的液體介電冷卻劑。下文描述的安裝構(gòu)件位于槽210的內(nèi)部容積內(nèi)并且配置成作為服務(wù)器機(jī)架將多個服務(wù)器120容納和安裝到槽210中。這種槽210可具有用于通向安裝在機(jī)架中的每個服務(wù)器的敞口。當(dāng)槽210充分地充滿液體冷卻劑時，每個服務(wù)器120的至少一部分浸沒在介電液體冷卻劑中以便充分冷卻每個相應(yīng)的服務(wù)器。較佳的是，在操作期間每個服務(wù)器完全浸沒在介電液體冷卻劑中。與冷卻系統(tǒng)100不同，加熱介電液體冷卻劑不流到槽210外部。相反，流動的介電液體冷卻劑的流體回路270完全在槽210內(nèi)。諸如熱交換器之類的熱耦合裝置280安裝在槽210內(nèi)并且在穿過服務(wù)器的流體回路內(nèi)，使得離開服務(wù)器的加熱介電液體冷卻劑流的至少一部分流過熱耦合裝置觀0。經(jīng)冷卻的介電液體冷卻劑離開耦合裝置280且經(jīng)冷卻的介電冷卻劑的至少一部分在內(nèi)部流體回路270中循環(huán)回來并穿過服務(wù)器。系統(tǒng)200包括輔助排熱或冷卻裝置250，其具有在管道或管線中流動的諸如氣體或液體的冷卻流體，形成第二流體回路四0，其中輔助冷卻裝置250包括相關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程的或位于遠(yuǎn)端的熱交換器(未示出)，通過遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)程熱交換器從第二流體回路中的冷卻流體排放熱。
通過與輔助冷卻裝置250相關(guān)聯(lián)的熱交換器從第二流體回路中的經(jīng)加熱的冷卻流體排出的熱然后可被選擇性地驅(qū)散、回收或有利地使用，這取決于系統(tǒng)所處的不同環(huán)境條件和/或服務(wù)器操作條件。系統(tǒng)200包括具有用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的適當(dāng)?shù)男路f應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)控制器 2800控制器180可接收來自冷卻系統(tǒng)200的各組件和環(huán)境的各種操作參數(shù)的監(jiān)控信號，并可生成控制信號以控制冷卻系統(tǒng)的各組件，從而將離開槽210中的服務(wù)器的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在特定的高位溫度以便充分冷卻多個服務(wù)器中的每一個，同時減少冷卻服務(wù)器所需能量的總量。具體地，控制器280監(jiān)控流體回路內(nèi)至少一個位置處的液體冷卻劑的溫度，例如，在加熱液體回路離開浸入槽中的服務(wù)器的位置?？刂破?80還可通過將控制器電連接至由常規(guī)可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器生成的診斷輸出信號來監(jiān)控服務(wù)器機(jī)架中服務(wù)器中的發(fā)熱電子組件的溫度?？刂破鬟€可監(jiān)控外部流體回路四0中冷卻流體的流動和溫度。 基于這種信息，控制器180可將信號輸出到排熱或冷卻裝置250以調(diào)節(jié)通過外部流體回路的冷卻液體的流動以及由排熱或冷卻裝置250排出的熱量，以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器同時將離開服務(wù)器的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在高位溫度以減少充分冷卻每個服務(wù)器所消耗的能量。較佳的是，高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度。如前所述，使用計(jì)算機(jī)控制器來控制冷卻系統(tǒng)的不同組件已將離開的介電液體冷卻劑溫度維持在可接受的高位溫度。通過將離開的介電液體冷卻劑溫度維持在可接受的高位溫度，可將冷卻系統(tǒng)用于利用或驅(qū)散熱的多種不同技術(shù)(例如，熱收回、低功率散熱或制冷)。在一些實(shí)施例中，可將冷卻劑的平均整體流體溫度維持在例如約105 T的溫度， 該溫度顯著高于典型的室溫以及美國按月的最大平均室外溫度(例如，在夏季月份中約為 75 °F )。在約105 °F的溫度下，能以極少的功耗將熱排入環(huán)境(例如，環(huán)境或諸如河流的附近冷卻源)，或例如通過加熱同一或相鄰建筑的熱水供應(yīng)或在寒冷天氣中提供室內(nèi)加熱來收回?zé)帷Ｍㄟ^將冷卻劑溫度維持為超過自然發(fā)生的溫度，可降低服務(wù)器冷卻系統(tǒng)中存在的不可逆性和/或溫差。熱力學(xué)循環(huán)中不可逆性的降低有助于增加循環(huán)效率，并且可減少冷卻服務(wù)器消耗的總功率。在常規(guī)的冷卻系統(tǒng)中，對于組件中生成每瓦熱冷卻系統(tǒng)要消耗約二分之一瓦。例如，能將冷卻介質(zhì)(例如，空氣)冷卻至約65 0F，而待冷卻組件能在例如約158 0F的溫度下工作。這種大的溫差導(dǎo)致大量低效率和功耗。此外，排出的熱量的“質(zhì)量”低，使得在被組件耗散后由冷卻介質(zhì)吸收的熱難以收回。然而，利用諸如空氣之類的冷卻介質(zhì)，在常規(guī)系統(tǒng)中這種大的溫差是必須的以便實(shí)現(xiàn)期望的傳熱率。例如可將一維傳熱建模為溫差Δ T除以熱阻Rth的商(即，Q1^ = €)。因此，對于給定從組件的熱耗散，較高熱阻需要的組件和液體冷卻劑流之間的溫差比較低熱阻要大。典型地，氣流(例如，空氣)的熱阻值比液流(例如，介電液體冷卻劑) 大。因此，氣體冷卻流體通常需要比液體冷卻劑大的溫差。系統(tǒng)和裝置的示例性實(shí)施例在圖2中，冷卻系統(tǒng)300更詳細(xì)地示出圖1的冷卻系統(tǒng)100的一個實(shí)施例。系統(tǒng)300包括桶或槽310，其包含多個服務(wù)器120可浸入其中的液體冷卻劑。下文描述的安裝構(gòu)件位于槽310的內(nèi)部容積內(nèi)并且配置成作為服務(wù)器機(jī)架將多個服務(wù)器120容納和安裝到槽 310中。這種槽310可具有用于通向安裝在機(jī)架中的每個服務(wù)器的開口。當(dāng)槽310充分地充滿液體冷卻劑時，每個服務(wù)器120的至少一部分浸沒在液體冷卻劑中以便充分冷卻每個相應(yīng)的服務(wù)器。較佳的是，在操作期間每個服務(wù)器完全浸沒在液體冷卻劑中。被服務(wù)器機(jī)架中的服務(wù)器120加熱的液體冷卻劑然后通過適當(dāng)?shù)墓艿阑蚬芫€流體耦合至泵330，泵330使經(jīng)加熱的流體冷卻劑通過適當(dāng)?shù)墓艿阑蚬芫€并通過過濾器360抽入一個或多個流體閥390?？蛇h(yuǎn)程控制流體閥390以將通過收集管道從槽310抽取的經(jīng)加熱的液體冷卻劑連接到與備選排熱或冷卻裝置350相關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程或位于遠(yuǎn)端的備選熱交換器中由控制器所選出的一個，諸如允許利用外部環(huán)境大氣冷卻的外部空氣散熱器352、制冷系統(tǒng)354、熱回收系統(tǒng)356或蒸發(fā)冷卻器358。與備選排熱或冷卻裝置350中選出的一個相關(guān)聯(lián)的位于遠(yuǎn)端的熱交換器然后排出來自輸入的經(jīng)加熱的液體冷卻劑的熱并通過返回流體管線或管道370將經(jīng)冷卻的液體冷卻劑流體耦合回到槽310中。因此，液體冷卻劑的至少一部分通過槽310中的服務(wù)器120、泵330、和排熱裝置350關(guān)聯(lián)的熱交換器、并經(jīng)管道 370返回槽310來完成流體回路。通過熱交換器140從經(jīng)加熱的液體冷卻劑排出的熱然后由備選排熱或冷卻裝置350中被選中的一個來使用以驅(qū)散、回收或有利地使用排出的熱， 這取決于系統(tǒng)所處的不同環(huán)境條件和/或服務(wù)器操作條件。冷卻系統(tǒng)300包括具有適當(dāng)應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)控制器380，其可接收來自系統(tǒng)300 的各組件和環(huán)境的各種操作參數(shù)的監(jiān)控信號，并可生成控制信號以控制系統(tǒng)300的各組件，從而將離開槽中的服務(wù)器的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在特定的高位溫度以便充分冷卻多個服務(wù)器中的每一個，同時減少冷卻服務(wù)器所需能量的總量。類似于前面的實(shí)施例，控制器380監(jiān)控流體回路內(nèi)至少一個位置處的液體冷卻劑的溫度，例如，在經(jīng)加熱的液體冷卻劑離開多個服務(wù)器的位置?？刂破鬟€可通過將控制器180電連接至由常規(guī)服務(wù)器生成的診斷輸出信號來監(jiān)控服務(wù)器機(jī)架中服務(wù)器120中的發(fā)熱電子組件的溫度。控制器380還可監(jiān)控通過槽和/或流體回路的液體冷卻劑的流動。基于這種信息，計(jì)算機(jī)控制器可將信號輸出到泵330和排熱或冷卻裝置350以調(diào)節(jié)通過流體回路的液體冷卻劑的流動以及由排熱或冷卻裝置350排出的熱量，以便在槽310充分充滿液體冷卻劑時充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器， 同時將離開服務(wù)器的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在高位溫度以減少充分冷卻多個服務(wù)器中的每個服務(wù)器所消耗的能量。此外，如下文所討論的，控制器380還可運(yùn)行應(yīng)用軟件內(nèi)的優(yōu)化程序以確定在給定環(huán)境和服務(wù)器操作條件下連接至流體閥390的備選排熱裝置350中的哪一個能提供從加熱流體冷卻劑排熱的最高效率裝置。然而，應(yīng)注意冷卻系統(tǒng)300不一定需要不同的散熱方法。在一些情況下，僅具有一種方法可能更節(jié)省成本。在圖3至6中，描繪可用于將該可獨(dú)立操作的服務(wù)器機(jī)架浸入液體冷卻劑422中的適當(dāng)夾具或機(jī)架裝置400。裝置400包括桶或槽410以及用于安裝服務(wù)器的安裝構(gòu)件， 如下文更詳細(xì)描述的。槽410可由鋼、與用作冷卻介質(zhì)的介電液體冷卻劑兼容的足夠強(qiáng)度的塑料或其它適當(dāng)材料制成。槽410可朝上且具有敞口 430以形成開放的內(nèi)部容積，且可成形為具有長度L、寬度W和高度H，具有插入多個服務(wù)器120的最小覆蓋區(qū)(footprint)。 適當(dāng)?shù)陌惭b構(gòu)件可用于將服務(wù)器安裝于槽中以在槽中形成服務(wù)器機(jī)架470?？沙尚尾?10 并設(shè)定L、W和H的尺寸，使得能夠支承通常以“U”或1. 75英寸(未示出)為單位測量的多個標(biāo)準(zhǔn)尺寸服務(wù)器而無需顯著修改。槽被制造成具有入口管道或管線410和出口管道或管線450，入口管道或管線410 從管道系統(tǒng)連接至熱交換器用于使較低溫度或經(jīng)冷卻液體冷卻劑流進(jìn)入槽410，而出口管道或管線450連接至收集管道用于將經(jīng)加熱的冷卻劑流出或抽出槽進(jìn)入與結(jié)合圖1A、1B和 2描述的一個或多個排熱或冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的外部熱交換器。服務(wù)器機(jī)架本身具有若干不同的實(shí)現(xiàn)方式。較佳的是，將安裝構(gòu)件構(gòu)造成在垂直方向上可安裝地容納多個服務(wù)器，從而使服務(wù)器相對于地面的覆蓋區(qū)最小化，且“前”1面朝上以便于服務(wù)器的安裝和去除而無需去除或干擾槽410內(nèi)的任意其它服務(wù)器。還可將安裝構(gòu)件構(gòu)造成將服務(wù)器安裝成使得液體冷卻劑的頂面460完全浸沒由多個服務(wù)器120形成的服務(wù)器機(jī)架470的頂面472。結(jié)果，大量液體冷卻劑集中在服務(wù)器機(jī)架470上的公共歧管(manifold)區(qū)以改進(jìn)液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的循環(huán)，從而增強(qiáng)每個相應(yīng)服務(wù)器的冷卻。還可將安裝構(gòu)件構(gòu)造上方的1被定義為矩形計(jì)算機(jī)的兩個最小側(cè)之一。“后”通常是插入諸如電源和通信之類的線纜的一側(cè)。成將服務(wù)器機(jī)架470中的服務(wù)器安裝在槽底部之上以在每個相應(yīng)服務(wù)器和槽底部之間形成大量液體冷卻劑，使得介電液體冷卻劑穿過服務(wù)器的流動得以改進(jìn)。較佳的是，將安裝構(gòu)件構(gòu)造成將服務(wù)器彼此緊鄰地安裝在服務(wù)器機(jī)架中以將介電液體冷卻劑的流動限制在垂直定向的服務(wù)器之間，使得介電液體冷卻劑穿過服務(wù)器的流動得以增強(qiáng)。諸如圖2中的泵330之類的泵可將液體冷卻劑從外部熱交換器通過管道系統(tǒng)抽入槽410以將冷卻劑流體循環(huán)保持在槽內(nèi)。液體冷卻劑可流過每個安裝的服務(wù)器并在與入口相對的服務(wù)器側(cè)離開槽。在圖3至6中，入口管道440位于矩形槽410接近槽底部的一端； 而出口管道450的位置更接近槽的頂部。這種構(gòu)造允許被服務(wù)器中的發(fā)熱組件加熱的液體冷卻劑自然地升高穿過服務(wù)器并通過服務(wù)器的頂部或“前面”離開?？蓪⒎?wù)器構(gòu)造成使輸入的液體冷卻劑與輸出的液體冷卻劑的混合最小化?？蓪⒚總€槽成形(或具有安裝的構(gòu)件)以減少冷卻劑圍繞所安裝的服務(wù)器的流動(例如，減少旁路流動)，從而改進(jìn)冷卻劑在多個服務(wù)器的每個中的每個發(fā)熱組件和/或相應(yīng)散熱片上的流動?；蛘?，可顛倒管道440和450的位置，使得經(jīng)加熱的液體冷卻劑可從安裝的服務(wù)器 (穿過其“后”面)離開進(jìn)入出口并進(jìn)入收集管道系統(tǒng)。收集管道將經(jīng)加熱的液體冷卻劑輸送至熱交換器以將從安裝的服務(wù)器吸收的熱中的至少一些排出。在另一個備選機(jī)架設(shè)計(jì)中(圖中未示出)，槽410被分成多個倉，且每個倉的尺寸被設(shè)計(jì)成容納一個“前面”朝上的相應(yīng)服務(wù)器。外部泵將冷卻劑從外部熱交換器通過管帶系統(tǒng)抽入每個倉，以維持槽和每個相應(yīng)的倉中的冷卻劑流體循環(huán)。液體冷卻劑可流過每個安裝的服務(wù)器并在與到槽的入口和/或到倉的入口相對的一側(cè)離開。此外，可將每個倉構(gòu)造成使輸入的液體冷卻劑與輸出的液體冷卻劑的混合最小化?？蓪⒚總€倉成形(或具有安裝的構(gòu)件)為減少冷卻劑圍繞所安裝的服務(wù)器的流動(例如，減少旁路流動)，改進(jìn)冷卻劑在每個服務(wù)器中的每個發(fā)熱組件和/或相應(yīng)散熱片上的流動。圖7和8描繪用于將可獨(dú)立操作的服務(wù)器的機(jī)架浸入液體冷卻劑522中的適當(dāng)夾具或服務(wù)器機(jī)架裝置500的另一個備選的示例性實(shí)施例，其中液體冷卻劑524的表面在服務(wù)器機(jī)架的頂部以上。圖7示出裝置500的端視圖，其包括安裝在底座515上的桶或槽510，服務(wù)器120浸沒于其中。桶510可具有開放頂部以形成開放的內(nèi)部容積，可將服務(wù)器沿垂直方向安裝于其中且前面向上朝向槽的開放頂部。除非以下另外指出，否則可像圖3-6 所示實(shí)施例地成形或設(shè)定槽510的尺寸。入口管道540的位置接近矩形槽的較長一側(cè)的一端并接近槽的底部。輸出管道550的位置接近矩形槽的相對向的較長一側(cè)的相反一端并也接近槽的底部。在這種配置中，通過入口管道進(jìn)入槽的液體冷卻劑的流體流560最初通過由槽中包含入口管道540的較長一側(cè)和服務(wù)器120的服務(wù)器機(jī)架570的一側(cè)572形成的液體冷卻劑的容積562，然后通過服務(wù)器機(jī)架的一側(cè)572通過服務(wù)器120并流出服務(wù)器機(jī)架的相對側(cè)574進(jìn)入由服務(wù)器機(jī)架的一側(cè)574和槽中包含出口管道550的較長一側(cè)形成的液體冷卻劑的容積576。圖9描繪用于結(jié)合圖IA的系統(tǒng)100和圖IB的系統(tǒng)200的組合使用的適當(dāng)夾具和服務(wù)器機(jī)架裝置600的又一備選示例性實(shí)施例的端視圖。在這一組合中，有兩個操作用于冷卻介電液體冷卻劑的冷卻系統(tǒng)的備選模式，其中控制器可根據(jù)環(huán)境條件切換操作模式。 除以下指出的以外，可像圖3-6所示實(shí)施例地成形或設(shè)定槽610的尺寸。槽610還可具有開放頂部以形成開放的內(nèi)部容積，可將服務(wù)器沿垂直方向安裝于其中且前面向上朝向槽的開放頂部。入口管道640的位置接近矩形槽的較長一側(cè)的一端并且比中間更接近槽的底部。 輸出管道650的位置更接近矩形槽的同一較長一側(cè)的相對一端并更接近槽的頂部。在利用與圖IA的操作模式相當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ降牡谝徊僮髂Ｊ街校ㄟ^入口管道640進(jìn)入槽的液體冷卻劑的流體流660最初通過由槽中包含入口管道640的一側(cè)的底部和服務(wù)器120的服務(wù)器機(jī)架670的底部672形成的空間662，然后通過服務(wù)器機(jī)架的底部672通過服務(wù)器120并流出服務(wù)器機(jī)架的前面一側(cè)674進(jìn)入由服務(wù)器機(jī)架的頂部674和更接近出口管道650的液體冷卻劑的頂面622形成的空間676。為了允許類似于圖IB的第二操作模式，將與附加的輔助冷卻裝置相關(guān)聯(lián)的第二熱交換器680安裝在槽610中，并且穿過槽610的壁插入第二入口管道682和第二出口管道684且流體耦合至熱交換器以允許分離的第二冷卻流體流過輸入管道682、第二熱交換器680和出口管道684回到第二輔助冷卻裝置。在第二操作模式中，通過控制器停用與第一操作模式相關(guān)聯(lián)的泵，使得至第一輔助冷卻裝置的外部熱交換器的介電液體冷卻劑的流體回路流停止。接下來，通過控制器激活與第二備選輔助冷卻裝置相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部熱交換器680。在這種模式中，槽內(nèi)介電流體的流體流被重構(gòu)，使得流出服務(wù)器120的經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑流體流660不流出出口管道 650。相反，液體冷卻劑流體流660的至少一部分通過熱交換器680至槽610的底部然后返回通過服務(wù)器120。從熱交換器680排出的熱被熱耦合至第二輔助冷卻系統(tǒng)的第二冷卻流體用于驅(qū)散或回收。圖10描繪用于結(jié)合圖IA的系統(tǒng)100和圖IB的系統(tǒng)200的組合使用的適當(dāng)夾具和服務(wù)器機(jī)架裝置700的又一備選示例性實(shí)施例的端視圖。在這一組合中，有兩個操作用于冷卻介電液體冷卻劑的冷卻系統(tǒng)的不同模式。除以下指出的以外，可像圖3-6所示實(shí)施例地對槽710進(jìn)行成形或設(shè)定其尺寸。槽710也可具有開放頂部以形成開放的內(nèi)部容積， 可將服務(wù)器120沿水平方向安裝于其中且前面朝向矩形槽中入口管道740所處的較短側(cè)。 入口管道740的位置與中間相比更接近矩形槽的較短一側(cè)的一端并且比中間更接近槽的底部。輸出管道750的位置更接近矩形槽的同一較短一側(cè)的相對一端并更接近槽的頂部。 在利用與圖IA的操作模式相當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ降牡谝徊僮髂Ｊ街?，通過入口管道640進(jìn)入槽的液體冷卻劑的流體流760最初通過由槽的較長一側(cè)和服務(wù)器120的服務(wù)器機(jī)架770的下側(cè) 772形成的空間762，然后通過服務(wù)器機(jī)架的底部772通過服務(wù)器120，并流出服務(wù)器機(jī)架的前面774進(jìn)入由服務(wù)器機(jī)架的前面774和槽中更接近出口管道750的較短一側(cè)形成的空間776。為了允許類似于圖IB的第二操作模式，將與附加的輔助冷卻裝置相關(guān)聯(lián)的第二熱交換器780安裝在槽710中，并且穿過槽710的壁插入第二入口管道782和第二出口管道 784且流體耦合至熱交換器以允許分離的第二冷卻流體流過輸入管道782、第二熱交換器 780和出口管道784回到第二輔助冷卻裝置。在第二操作模式中，通過控制器停用與第一操作模式相關(guān)聯(lián)的泵，使得至第一輔助冷卻裝置的外部熱交換器的介電液體冷卻劑的流體回路流停止。接下來，通過控制器激活與第二備選輔助冷卻裝置相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部熱交換器780。在這種模式中，槽內(nèi)介電流體的流體流被重構(gòu)，使得流出服務(wù)器120的加熱介電液體冷卻劑流體流760不流出出口管道750。 相反，液體冷卻劑流體流760的至少一部分通過熱交換器780至槽710的底部然后返回通過服務(wù)器120。從熱交換器780排出的熱然后熱耦合至第二輔助冷卻系統(tǒng)的第二冷卻流體用于驅(qū)散或回收。利用允許操作冷卻介電液體冷卻劑的服務(wù)器機(jī)架冷卻系統(tǒng)的兩個不同模式的圖9 和圖10的備選服務(wù)器機(jī)架裝置的系統(tǒng)100和200的組合在某些應(yīng)用和天氣中是有用的，例如在具有涼爽夜晚和炎熱白天的干燥天氣中。在涼爽白天中，采用圖9或圖10的實(shí)施例的組合系統(tǒng)可在類似圖IA的第一模式下使用，其中介電流體被流體耦合至與散熱器型輔助冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的外部熱交換器。在炎熱白天，組合系統(tǒng)可在類似圖IB的第二模式下使用，其中介電流液體冷卻劑流體耦合通過內(nèi)部熱交換器，該熱交換器與諸如蒸發(fā)-壓縮循環(huán)制冷冷卻系統(tǒng)之類的第二輔助冷卻裝置相關(guān)聯(lián)。圖11、13和14描繪用于將諸如圖12A所描繪的標(biāo)準(zhǔn)商用版本的可獨(dú)立操作的服務(wù)器的并排浸入式冷卻的服務(wù)器機(jī)架浸入液體冷卻劑822的適當(dāng)夾具或機(jī)架裝置800的另一示例性實(shí)施例，且示出至服務(wù)器的電連接。槽810可朝上且具有敞口 812以形成開放的內(nèi)部容積，且可成形為具有長度L、寬度W和高度H，具有插入兩行或機(jī)架830和832的多個服務(wù)器820的最小覆蓋區(qū)?？沙尚尾?10并設(shè)定尺寸，使得能夠支承通常以“U”或1. 75英寸(如圖12A所示)為單位測量的多個標(biāo)準(zhǔn)尺寸服務(wù)器820而無需顯著修改。適當(dāng)?shù)陌惭b構(gòu)件可用于將服務(wù)器安裝于槽中以在槽中構(gòu)造服務(wù)器機(jī)架830和832。具體地，可沿槽810 的每個較長側(cè)的長度L和在槽的兩個較短端之間槽810的中部固定地附連安裝構(gòu)件(未示出)以支承圖12A所示的標(biāo)準(zhǔn)可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器820的機(jī)架耳836?？蓪⒉壑圃斐删哂腥肟诠艿阑蚬芫€和出口管道或管線，來自管道系統(tǒng)的入口管道或管線連接至熱交換器用于使較低溫度或經(jīng)冷卻液體冷卻劑流進(jìn)入槽810，而出口管道或管線連接至收集管道用于將經(jīng)加熱的冷卻劑流出或抽出槽進(jìn)入如圖3所示的位于遠(yuǎn)端的熱交換器。在將多個服務(wù)器的兩個機(jī)架安裝在槽810內(nèi)之后，可仔細(xì)控制液體冷卻劑822 的液面824以調(diào)節(jié)通過多個服務(wù)器的液體冷卻劑的流量并調(diào)節(jié)從服務(wù)器中的發(fā)熱電子組件去除的熱量。由于在標(biāo)準(zhǔn)商用服務(wù)器中典型的可移動硬盤驅(qū)動器安裝，沿垂直方向定向服務(wù)器且前面朝上也是有優(yōu)勢的。當(dāng)諸如圖12A所示的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器垂直定向時，如圖12B所示的這種服務(wù)器的硬盤驅(qū)動器890垂直定向且電纜連接在驅(qū)動器的底部。在一些實(shí)施例中，可在服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑中之前將每個服務(wù)器820中的可移動硬盤驅(qū)動器890的耐液體或防液體外殼892插入在硬盤驅(qū)動器上，以保護(hù)移動組件免受粘性液體冷卻劑的損害。先前插入的防液體外殼將空氣圈閉(trap)在硬盤驅(qū)動器內(nèi)。所圈閉的空氣防止介電液體冷卻劑進(jìn)入磁盤驅(qū)動器的包含可移動盤的部分。如圖13所示，裝置800還可具有沿與服務(wù)器機(jī)架830和832的側(cè)面平行的槽810 的兩側(cè)安裝的電纜槽840以將來自服務(wù)器的信號和控制網(wǎng)絡(luò)電纜842組織到數(shù)據(jù)中心內(nèi)外的控制器和其它計(jì)算機(jī)。裝置800還可具有安裝在服務(wù)器機(jī)架之間的空間以上的配電裝置 (“PDU”)844，以便將所需的電能通過適當(dāng)?shù)碾娏﹄娎|846分配到多個服務(wù)器。服務(wù)器機(jī)架830和832可具有若干不同實(shí)現(xiàn)，其中的一些影響液體冷卻劑的流動特性。較佳的是，將安裝構(gòu)件構(gòu)造成在垂直方向上可安裝地容納多個服務(wù)器，從而使服務(wù)器相對于地面的覆蓋區(qū)最小化，且“前” 2面朝上以便于服務(wù)器的安裝和去除而無需去除或干擾槽810內(nèi)的任意其它服務(wù)器。如圖12和14所示，還可將安裝構(gòu)件構(gòu)造成將服務(wù)器安裝成使得液體冷卻劑822 的頂面擬4完全浸沒由多個服務(wù)器820形成的服務(wù)器機(jī)架830和832的頂面872。結(jié)果，大量液體冷卻劑集中在每個服務(wù)器上的公共歧管區(qū)以改進(jìn)液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的循環(huán)，從而增強(qiáng)每個相應(yīng)服務(wù)器的冷卻。還可將安裝構(gòu)件構(gòu)造成將服務(wù)器機(jī)架830和832中的服務(wù)器安裝在槽810底部之上以在每個相應(yīng)服務(wù)器820和槽底部之間形成大量液體冷卻劑，使得介電液體冷卻劑穿過服務(wù)器的流動得以改進(jìn)。較佳的是，將安裝構(gòu)件構(gòu)造成將服務(wù)器彼此緊鄰地安裝在服務(wù)器機(jī)架中以將介電液體冷卻劑的流動限制在多個垂直定向的服務(wù)器之間，使得介電液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的流動得以增強(qiáng)。還可設(shè)定槽的尺寸或使槽成形，以使得冷液體冷卻劑和加熱液體冷卻劑的上方的2定義為矩形服務(wù)器的兩個最小側(cè)之一，“后”通常是插入諸如電源和通信之類的線纜的一側(cè)?；旌献钚』?。此外，裝置800可包括可去除頂部，使得在著火的情況下夾具裝置的頂部可封閉以使火窒息。諸如圖2中的泵330之類的泵可將液體冷卻劑從外部熱交換器通過管道系統(tǒng)抽入槽810以將冷卻劑流體流保持在槽內(nèi)。液體冷卻劑可流過每個安裝的服務(wù)器并通過出口管道從槽離開。類似于圖3至6，入口管道可位于矩形槽810接近槽底部的一端；而出口管道的位置更接近槽的頂部。這種構(gòu)造允許被服務(wù)器中的發(fā)熱組件所加熱的液體冷卻劑自然升高通過服務(wù)器并通過服務(wù)器的前面離開。因?yàn)榕c容器的總?cè)莘e相比流動相對較低，所以流體傳導(dǎo)為相對均勻的溫度?；蛘撸深嵉谷肟诠艿篮统隹诠艿赖奈恢?，使得經(jīng)加熱的液體冷卻劑可從安裝的服務(wù)器(穿過其“后”面)離開進(jìn)入出口并進(jìn)入收集管道系統(tǒng)。收集管道將經(jīng)加熱的液體冷卻劑輸送至熱交換器以將從安裝的服務(wù)器吸收的熱中的至少一些排出。在商用服務(wù)器中，通常將風(fēng)扇安裝在服務(wù)器內(nèi)以將冷卻介質(zhì)分布在服務(wù)器內(nèi)的組件和區(qū)域之間。在一些實(shí)施例中，這些風(fēng)扇可幫助在服務(wù)器內(nèi)的組件和區(qū)域之間分布液體冷卻劑。可響應(yīng)于組件溫度偏離超過預(yù)定閾值或者甚至是計(jì)算工作量而調(diào)節(jié)冷卻劑流率和 /或風(fēng)扇速度，以將組件溫度維持在(例如，由組件制造商規(guī)定的)最大規(guī)定溫度或低于最大規(guī)定溫度。同時將冷卻劑溫度維持在高位溫度，諸如在使組件溫度仍然低于最大閾值的最高冷卻劑溫度?？烧{(diào)制風(fēng)扇速度，但不是必須要這樣?？蓪⒅T如多個風(fēng)扇880之類的額外流體速度增加裝置安裝在每個相應(yīng)機(jī)架中的多個服務(wù)器與槽底部之間的液體冷卻劑容積中，每個服務(wù)器機(jī)架830和832之下，以增加槽內(nèi)介電液體冷卻劑的混合并改進(jìn)冷卻劑通過多個服務(wù)器的流動。其它適當(dāng)?shù)牧黧w增加裝置包括安裝在源自冷卻入口管道的管線端部上的噴嘴，可使其指向液體冷卻劑進(jìn)入服務(wù)器的期望進(jìn)入點(diǎn)以增強(qiáng)液體冷卻劑通過服務(wù)器的流速。圖14更詳細(xì)地示出液體冷卻劑822通過裝置800中的服務(wù)器820的流體流860。 對于所示的服務(wù)器構(gòu)造，通過較低的入口管道進(jìn)入槽的液體冷卻劑的流體流860最初被指引通過由槽中包含入口管道的一側(cè)的底部和服務(wù)器820的服務(wù)器機(jī)架830和832的底部 872形成的液體冷卻劑的容積862，然后通過服務(wù)器機(jī)架的底部872通過服務(wù)器820并流出服務(wù)器機(jī)架的頂側(cè)874進(jìn)入由服務(wù)器機(jī)架的頂部874和液體冷卻劑的頂面822形成的液體冷卻劑的容積876并接近位置接近槽頂部的出口管道。總之，服務(wù)器浸入圖3-14所示的夾具裝置的夾具裝置各實(shí)施例400、500、600、700 和800內(nèi)的液體冷卻劑減小發(fā)熱的服務(wù)器電子組件和用于冷卻它們的液體冷卻劑介質(zhì)之間的溫差。較佳的是，可將中值冷卻劑溫度保持為盡可能高的水平同時將操作期間的組件溫度維持低于其規(guī)定的最大可允許操作溫度。與用諸如制冷空氣之類的較低溫度冷卻介質(zhì)冷卻組件相比，這種高溫冷卻介質(zhì)提供充分冷卻同時減少冷卻電子組件所消耗的功率。因此用于將服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑中的夾具裝置提供以下優(yōu)點(diǎn) 設(shè)計(jì)成通過流動控制使流體溫度最大化 允許在對商用構(gòu)造最小限度修改的情況下使用最初針對空氣冷卻設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)商用可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器 使熱從所有發(fā)熱組件傳入介電液體冷卻劑，而無需添加冷板、管道或服務(wù)器內(nèi)部的其它零件 具有敞口，允許去除任意服務(wù)器而不去除不同的服務(wù)器(例如，服務(wù)器保持可獨(dú)立操作) 僅需要密封槽外殼而不需要密封安裝在服務(wù)器機(jī)架中的每個單獨(dú)的服務(wù)器 引導(dǎo)流體流使得冷液體冷卻劑流入服務(wù)器而經(jīng)加熱的液體冷卻劑流出服務(wù)器 可使用諸如風(fēng)扇速度調(diào)制之類的流體速度增加，以增強(qiáng)液體冷卻劑通過每個服務(wù)器的流動 通過使服務(wù)器相對地面的覆蓋區(qū)最小化來提高在常規(guī)服務(wù)器室或數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器的安裝密度 使用控制器來(i)監(jiān)控夾具裝置中的溫度和流動狀況以及服務(wù)器和冷卻系統(tǒng)的功耗以使冷卻服務(wù)器所需的電量最小化以及(ii)控制熱交換方法，從而使數(shù)據(jù)中心能按需要收回?zé)峄蛟诓恍枰栈責(zé)釙r以最有效率的方式驅(qū)散熱。圖15描繪用于冷卻例如圖3所示類型且安裝在典型的數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器室內(nèi)的多個浸入冷卻服務(wù)器機(jī)架的系統(tǒng)的示意圖。冷卻系統(tǒng)包括通過相應(yīng)出口管道315并行地流體耦合到收集管道系統(tǒng)902的多個服務(wù)器機(jī)架310。收集管道902收集流出多個服務(wù)器機(jī)架的經(jīng)加熱的液體冷卻劑。收集管道902又流體耦合到泵904，泵904將收集的經(jīng)加熱的液體冷卻劑通過管道906吸入熱交換器910中的流體管線908。流體管線908中的經(jīng)加熱的流體冷卻劑通過熱交換器910熱耦合到在管線912中流動的冷卻流體。管線912中的冷卻流體又耦合到如前所述的排熱或冷卻裝置352、354、356中所選的一個，以便驅(qū)散或回收冷卻流體從經(jīng)加熱的流體冷卻劑吸收的熱。從熱交換器的管線908離開的經(jīng)冷卻的流體冷卻劑然后通過分配管道系統(tǒng)914流體耦合至流體連接至閥918的多個并行管道916。閥918又并行流體連接至多個服務(wù)器機(jī)架310的入口管道370。控制器920可通過控制線924接收離開服務(wù)器機(jī)架的經(jīng)加熱的液體冷卻劑的溫度的監(jiān)控信號。控制器還可通過控制線925接收管道902中各位置的液體冷卻劑的流率的監(jiān)控信號并通過控制線926接收通過泵904的流率?？刂破?20還可通過控制線928接收與所選輔助冷卻裝置的類型有關(guān)的監(jiān)控信號和所選輔助冷卻裝置中的冷卻流體的流率。如前所述，控制器920可運(yùn)行應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序處理從各監(jiān)控信號接收的信息以選擇最優(yōu)的高位溫度，冷卻服務(wù)器并維持高位溫度所需要由系統(tǒng)排出的能量，然后確定將離開多個服務(wù)器機(jī)架310中的服務(wù)器的液體冷卻劑維持在高位溫度所需的系統(tǒng)900組件的各種設(shè)置。受控制器920控制的系統(tǒng)900的各組件包括位于服務(wù)器機(jī)架下的任意流體速度增加裝置、泵904、閥918、用于在要使用的輔助冷卻裝置之間切換經(jīng)加熱的液體冷卻劑流的閥390(圖2)以及所 選的輔助冷卻裝置。控制器可調(diào)節(jié)經(jīng)冷卻的液體冷卻劑通過每個閥918的流動，以調(diào)節(jié)經(jīng)冷卻的液體冷卻劑在不同服務(wù)器機(jī)架310之間的流動的容積?？刂破?20可通過控制線控制服務(wù)器機(jī)架中的任意流體速度增加裝置且還可通過控制線930控制泵904的抽取速率。此外，控制器920通過控制線932可選擇多個輔助冷卻裝置352、354、356等之一，以根據(jù)環(huán)境和服務(wù)器機(jī)架條件優(yōu)化輔助冷卻裝置并通過調(diào)節(jié)輔助冷卻裝置中冷卻流體的流動來控制由所選輔助冷卻裝置排出的熱量。操作方法圖16示出冷卻至少部分地浸入具有開放的內(nèi)部容積的槽內(nèi)的液體冷卻劑中的一個或多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的示例性方法。該方法可用于實(shí)現(xiàn)圖IA或IB的系統(tǒng)。該方法包括使流體回路中的介電液體冷卻劑流過浸入在介電液體冷卻劑內(nèi)的多個服務(wù)器以吸收由服務(wù)器耗散的任何熱的至少一部分的步驟10。在步驟12，由控制器監(jiān)控至少一個位置上的流體冷卻劑的溫度。在步驟14，控制器確定什么溫度是經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑在離開多個服務(wù)器時最優(yōu)的高位溫度，使得離開的液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。如前所述，所確定的最優(yōu)高位溫度較佳的是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度。在步驟16，控制器周期性地確定排出液體冷卻劑吸收的熱所需的能量并將離開服務(wù)器的液體冷卻劑維持在高位溫度。在步驟18，選擇最優(yōu)輔助冷卻裝置以使維持高位溫度并冷卻服務(wù)器需要消耗的能量最小化。在步驟20，被服務(wù)器加熱的液體冷卻劑熱耦合至熱交換器。在步驟22，由液體冷卻劑從服務(wù)器吸收的熱一部分通過熱交換器排出。在步驟 24，響應(yīng)于周期性確定的能量消耗，周期性調(diào)節(jié)通過熱交換器排出的熱量，使得以所述高位溫度離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。應(yīng)注意，可期望還通過將標(biāo)準(zhǔn)商用服務(wù)器輸出的溫度信號連接至控制器以監(jiān)控(i)多個位置處液體冷卻劑的溫度，( )液體冷卻劑通過流體回路的流速；(iii)相應(yīng)服務(wù)器的電子組件的溫度；并且通過從服務(wù)器輸出到控制器的信號監(jiān)控服務(wù)器的功耗。響應(yīng)于周期性確定的能量消耗和流速，控制器可周期性調(diào)節(jié)液體冷卻劑通過泵和熱交換器的抽取率使得以高位溫度離開服務(wù)器的液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。結(jié)合圖IA所描繪以及圖2進(jìn)一步描繪的冷卻系統(tǒng)的操作，用于從液體冷卻劑直接排熱的熱交換器位于夾具裝置的外部且方法采用第一類型的熱力學(xué)循環(huán)。在該實(shí)施例中， 將液體冷卻劑熱耦合至熱交換器的步驟包括將液體冷卻劑流體耦合至位于遠(yuǎn)端的熱交換器的步驟并且液體冷卻劑流通過槽中的出口管道進(jìn)入部分位于槽外的流體回路。以下結(jié)合圖17A和17B的描述闡述在該實(shí)施例中出現(xiàn)的步驟的更詳細(xì)描述。結(jié)合圖IB中的冷卻系統(tǒng)200的操作，用于從流過服務(wù)器120的液體冷卻劑直接排熱的諸如熱交換器之類的耦合器位于槽210內(nèi)部。該系統(tǒng)200的操作方法采用第二類型的熱力學(xué)循環(huán)。在該備選系統(tǒng)實(shí)施例中，該方法包括以下步驟使第一流體回路的第一流體部分中的較冷液體冷卻劑的至少一部分流過多個服務(wù)器中的每一個，其中離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑被加熱到高位溫度；通過耦合器將經(jīng)加熱的液體冷卻劑熱耦合到位于第二流體回路的第一部分中的冷卻流體；將第二流體回路的第一部分中的經(jīng)加熱的冷卻液體流體耦合至外部位于遠(yuǎn)端的熱交換器，以將通過第二液體回路耦合的熱的至少一部分從加熱介電液體冷卻劑排出；將經(jīng)冷卻的冷卻流體從位于遠(yuǎn)端的熱交換器通過第二流體回路的第二部分流體耦合到耦合器；通過耦合器將經(jīng)冷卻的冷卻流體熱耦合至第一流體回路的第一部分。該方法還可包括以下步驟監(jiān)控第二流體回路中冷卻流體的流率；以及監(jiān)控每個相應(yīng)服務(wù)器中的至少一個發(fā)熱電子組件的溫度；周期性地確定通過把經(jīng)加熱的冷卻流體冷卻至較冷溫度來冷卻服務(wù)器所需的能量。該方法還可包括利用如前所述的諸如風(fēng)扇或噴嘴之類的流體速度增加裝置來增加通過服務(wù)器的介電流體的流體速度的步驟。響應(yīng)于控制器周期性確定排出所吸收的熱所需的能量以及冷卻流體的流率，該方法還可包括周期性調(diào)節(jié)冷卻流體通過第二流體回路的流率的步驟，使得以高位溫度離開服務(wù)器的液體冷卻劑充分冷卻服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。該方法還可包括監(jiān)控第二流體回路中的冷卻流體的溫度的步驟。應(yīng)注意，在采用第二類型的熱力學(xué)循環(huán)的系統(tǒng)中，液體冷卻劑流包含在浸沒服務(wù)器的槽中。較佳地，在該第一流體回路中的流體流從服務(wù)器的底部穿過服務(wù)器至其頂部，經(jīng)加熱的液體冷卻劑在此離開。一旦冷卻劑離開服務(wù)器的頂部，通過使其通過液體冷卻劑中的熱交換器來冷卻該冷卻劑。冷卻后，液體冷卻劑下沉到槽的底部。在第一流體回路中冷卻劑的流動可通過服務(wù)器內(nèi)部或外部的風(fēng)扇來補(bǔ)充。在較佳實(shí)施例中，冷卻發(fā)生在接近于加熱冷卻劑從服務(wù)器離開的時刻。圖17A示出對浸入到采用圖IA或圖3的系統(tǒng)的液體冷卻劑槽中的一個或多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器進(jìn)行冷卻的方法中的物理步驟。在該方法的步驟對，液體冷卻劑流入具有服務(wù)器的槽。在步驟26，介電流體冷卻劑在流體回路中流過浸入介電流體冷卻劑的多個服務(wù)器，以吸收由服務(wù)器耗散的任何熱的至少一部分。在步驟觀，可通過使用服務(wù)器外部的諸如風(fēng)扇之類的流體速度增加裝置來選擇性地增加液體冷卻劑的流體速度。在步驟30，在流體回路內(nèi)的至少一個位置處監(jiān)控流體冷卻劑的溫度。在步驟32，選擇輔助冷卻系統(tǒng)以使能量使用最小化。在步驟34，被服務(wù)器加熱的液體冷卻劑從槽抽入位于遠(yuǎn)端的熱交換器。 在步驟36，被液體冷卻劑吸收的熱的至少一部分通過熱交換器排出。在步驟38，經(jīng)冷卻的液體冷卻劑流體耦合回槽。在步驟40，調(diào)節(jié)輔助冷卻裝置中的流體流以幫助維持高位溫度。 在步驟42，排出的熱通過所選擇的輔助冷卻裝置驅(qū)散，或在步驟44中，排出的熱被所選擇的輔助冷卻裝置回收。圖17B示出采用圖IA或圖3的系統(tǒng)冷卻浸入液體冷卻劑槽中的一個或多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的方法中的基于計(jì)算機(jī)控制器的步驟。在步驟52，控制器從與溫度、流體流和功耗有關(guān)的各種傳感器接收與系統(tǒng)操作有關(guān)的信號。在步驟M，控制器確定冷卻服務(wù)器的最優(yōu)高位溫度。在步驟56，控制器周期性確定冷卻多個服務(wù)器所需的能量。響應(yīng)于周期性確定的能量消耗，控制器在步驟58中周期性確定最優(yōu)的輔助冷卻方法以使能量使用最小化，以便調(diào)節(jié)通過熱交換器排出的熱量，使得以高位溫度離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。在步驟60，控制器確定介電液體冷卻劑泵、輔助冷卻裝置的類型、可選地還有槽中液體冷卻劑的流體速度的較佳設(shè)置。在步驟62，控制器執(zhí)行至泵、閥和流體速度增加系統(tǒng)(即風(fēng)扇或噴嘴)的輸出控制信號。在步驟64，控制器在系統(tǒng)不能按計(jì)劃操作的情況下提供故障通知。例如，控制器提供故障通知，即存在安全溫度或系統(tǒng)由于任何原因而停機(jī)。總之，在本文所述的示例性備選實(shí)施例中披露的通過維持高位溫度而冷卻浸入介電液體冷卻劑中的服務(wù)器機(jī)架的方法的實(shí)現(xiàn)方式能使冷卻服務(wù)器所需能量最小化。這通過利用正常服務(wù)器冷卻系統(tǒng)中存在的不可逆性的數(shù)量或溫差能夠被減小以提高冷卻效率來實(shí)現(xiàn)。輸入的冷液體冷卻劑和經(jīng)加熱的輸出液體冷卻劑之間的溫差減小通過以下步驟成為可能通過使用速度調(diào)制流體速度增加裝置來控制到每個服務(wù)器的液體冷卻劑流的量以確保在變化的要求下所述流足以冷卻組件；以及控制器通過使用本文所述的有效的熱排出方法將冷卻劑溫度維持在最大可接受溫度(例如，在90至130下之間)。計(jì)算機(jī)控制器不一定要與被冷卻的服務(wù)器分離。熱力學(xué)循環(huán)中不可逆性的降低使得效率增加因此降低所消耗的總功率。利用所述特征，可將流體溫度安全地保持在約105 °F，顯著高于室溫和按月的最大美國平均室外溫度(在夏季75下)。在該溫度下，以最小功率驅(qū)散熱或通過加熱諸如建筑物熱水或在寒冷天氣時周圍的室內(nèi)空氣之類的其它無關(guān)組件來收回?zé)帷４送?，該方法最小化或消除了對與服務(wù)器/計(jì)算機(jī)冷卻的當(dāng)前方法相關(guān)聯(lián)的能量密集的熱過程的需要，服務(wù)器/計(jì)算機(jī)冷卻的當(dāng)前方法包括制冷作為主要的散熱模式。如果需要散熱(與熱收回相對)，高位的冷卻劑溫度使得方法需要常規(guī)制冷方法的1/8或更少的能量。這種低能量的方法可包括將流體引入空氣熱交換器、蒸發(fā)冷卻或其它類似方法。然而，制冷可用于補(bǔ)充本文所公開的冷卻方法同時消耗最少的功率。盡管參考具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是這些描述并不旨在以限制性的方式來解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員在參考本發(fā)明的描述后將易于預(yù)見所公開的實(shí)施例的各種變型以及本發(fā)明的替換實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到所公開的原理和具體實(shí)施例可易于用作更改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同宗旨的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到這種等效解釋并不背離所附權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的精神和范圍。 因此，可以預(yù)期權(quán)利要 求書將涵蓋落入本發(fā)明范圍內(nèi)的任何此種更改或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種用于冷卻包含發(fā)熱電子組件的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個槽，所述槽限定內(nèi)部容積，并且具有冷卻劑入口以在所述內(nèi)部容積中容納介電液體冷卻劑，并且具有冷卻劑出口以允許介電液體冷卻劑從所述內(nèi)部容積流出，所述冷卻劑入口和所述冷卻劑出口彼此流體耦合；位于所述內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被構(gòu)造成可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器；介電液體冷卻劑；流體耦合到所述至少一個槽的冷卻劑出口的熱交換器，所述熱交換器位于所述槽的遠(yuǎn)端；流體耦合到熱交換器和所述至少一個槽的內(nèi)部容積的泵，所述泵被構(gòu)造成通過流體回路抽吸液體冷卻劑，所述流體回路包括從所述槽的冷卻劑入口延伸至每個服務(wù)器的第一回路部分、從每個相應(yīng)服務(wù)器延伸至冷卻劑出口的第二回路部分、從冷卻劑出口延伸至熱交換器的第三回路部分以及從熱交換器延伸至冷卻劑入口的第四部分；控制器，用于監(jiān)控所述流體回路內(nèi)的至少一個位置處的液體冷卻劑的溫度并調(diào)節(jié)介電液體冷卻劑通過流體回路的流動，使得介電液體冷卻劑在其離開流體回路的第二回路部分時保持在高位溫度；其中所述至少一個槽被構(gòu)造成在內(nèi)部容積內(nèi)包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納在其中時，在槽充分充滿液體冷卻劑時每個服務(wù)器的至少一部分浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器，同時使離開的經(jīng)加熱的液體冷卻劑維持在高位溫度以降低充分冷卻所述多個服務(wù)器中的每個所消耗的能量。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一個第二槽，用于可安裝地容納和可浸沒地冷卻多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器，其中所述至少一個第二槽流體耦合到熱交換ο
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述至少一個槽限定開放的內(nèi)部容積；所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成在內(nèi)部容積中在垂直方向上可安裝地容納多個服務(wù)器，從而使服務(wù)器相對于地面的覆蓋區(qū)最小化，且服務(wù)器的前面朝上以便于服務(wù)器的安裝和去除而無需去除或干擾槽內(nèi)的任意其它服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成可安裝地容納多個彼此緊鄰的服務(wù)器，以將介電液體冷卻劑的流動限制在多個垂直定向的服務(wù)器之間，使得介電液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的流動得以增強(qiáng)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成將多個服務(wù)器可安裝地容納在槽底部之上，以在每個相應(yīng)服務(wù)器和槽底部之間形成液體冷卻劑容積，使得介電液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的流動得以改進(jìn)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在多個服務(wù)器和槽之間的液體冷卻劑容積中的多個流體速度增加裝置，以增加槽內(nèi)介電液體冷卻劑的流動速度，從而改進(jìn)冷卻劑通過多個服務(wù)器的流動。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括充分填充所述至少一個槽的介電液體冷卻劑的容積，使得當(dāng)可安裝地容納多個服務(wù)器時，所容納的每個服務(wù)器的至少相當(dāng)大的部分浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)可安裝地容納多個服務(wù)器時，每個相應(yīng)服務(wù)器浸沒在液體冷卻劑內(nèi)，使得大量介電液體冷卻劑集中在多個服務(wù)器上的公共歧管區(qū)以改進(jìn)液體冷卻劑通過多個服務(wù)器的循環(huán)，從而增強(qiáng)每個相應(yīng)服務(wù)器的冷卻。
9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)熱電子組件中的至少一個是帶有可移動盤的磁盤驅(qū)動器；以及在服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑之前將防液體外殼插入在磁盤驅(qū)動器上，其中該防液體外殼將空氣圈閉在可移動盤周圍并且防止液體冷卻劑進(jìn)入磁盤驅(qū)動器包括可移動盤的部分。
10.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多個服務(wù)器中的每一個包括標(biāo)準(zhǔn)可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器；以及所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成可安裝地容納多個標(biāo)準(zhǔn)的安裝在機(jī)架上的服務(wù)器， 其中可在槽內(nèi)支承標(biāo)準(zhǔn)的安裝在機(jī)架上的服務(wù)器而無需顯著修改。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高位溫度是在90下至130°F范圍內(nèi)的溫度。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高位溫度是在100下至110下范圍內(nèi)的溫度。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括熱耦合到熱交換器的輔助冷卻裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助冷卻裝置被構(gòu)造成回收由液體冷卻劑從所述至少一個槽中的多個服務(wù)器吸收的任意熱的至少一部分。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助冷卻裝置包括從包含蒸發(fā)-循環(huán)制冷裝置、冷卻塔裝置、用于吹動環(huán)境大氣的風(fēng)扇、做功的熱機(jī)、熱回收裝置及其組合的組中選出的一個。
17.一種用于冷卻包含發(fā)熱電子組件的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的裝置，所述冷卻裝置包括至少一個槽，所述槽限定開放的內(nèi)部容積，并且具有冷卻劑入口以在所述開放的內(nèi)部容積中容納介電液體冷卻劑，并且具有冷卻劑出口以允許冷卻劑從所述開放的內(nèi)部容積流出，所述冷卻劑入口和所述冷卻劑出口彼此流體耦合；以及位于所述內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被構(gòu)造成在內(nèi)部容積內(nèi)沿垂直方向可安裝地容納多個服務(wù)器，使服務(wù)器相對于地面的覆蓋區(qū)最小化，且服務(wù)器的前面朝上以便于多個服務(wù)器的安裝和去除而無需去除或干擾任意其它服務(wù)器；其中所述至少一個槽被構(gòu)造成在內(nèi)部容積包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納于其中時，在槽充分充滿液體冷卻劑時可安裝地容納的每個服務(wù)器的至少一部分浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)，以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，還包括充分填充至少一個槽的介電液體冷卻劑的容積，使得當(dāng)可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器時，可安裝地容納的每個服務(wù)器的至少一部分浸沒在液體冷卻劑內(nèi)以充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，當(dāng)可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器時，每個相應(yīng)服務(wù)器完全浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成可安裝地容納多個彼此緊鄰的服務(wù)器，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納在槽中時，介電液體冷卻劑的流動限制在多個垂直定向的服務(wù)器之間，從而增強(qiáng)介電液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的流動。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成在槽底部之上可安裝地容納多個服務(wù)器，從而在每個相應(yīng)服務(wù)器和槽之間形成容積，這改進(jìn)介電液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的流動。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，還包括安裝在多個服務(wù)器和槽底部之間的容積中的多個流體速度增加裝置，使得當(dāng)多個服務(wù)器安裝容納于其中時，槽內(nèi)介電液體冷卻劑的混合增加，從而改進(jìn)液體冷卻劑穿過多個服務(wù)器的流動。
23.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造成可安裝地容納多個標(biāo)準(zhǔn)的可安裝在機(jī)架上的服務(wù)器ο
24.一種用于冷卻包含發(fā)熱電子組件的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個槽，所述槽限定開放的內(nèi)部容積；位于所述開放的內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被構(gòu)造成在所述內(nèi)部容積中可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器；在第一流體回路中循環(huán)通過多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑；輔助冷卻系統(tǒng)，其具有在第二流體回路中流動的冷卻流體，其中所述輔助冷卻系統(tǒng)排出來自冷卻流體的一些熱。位于所述至少一個槽內(nèi)的耦合器，用于將來自第一流體回路中離開槽內(nèi)多個服務(wù)器的部分的經(jīng)加熱的介電冷卻劑熱耦合到第二流體回路中的冷卻流體，以從該經(jīng)加熱的介電冷卻劑排出一些熱。控制器，用于監(jiān)控第一流體回路內(nèi)的至少一個位置處的介電液體冷卻劑的溫度并調(diào)節(jié)冷卻流體通過第二流體回路的流動，使得離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑大致保持在高位溫度，其中所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度；其中所述至少一個槽被構(gòu)造成在所述內(nèi)部容積內(nèi)包含介電液體冷卻劑，使得當(dāng)多個服務(wù)器可安裝地容納在其中時，在槽充分充滿液體冷卻劑時每個服務(wù)器的至少相當(dāng)大的部分浸沒在介電液體冷卻劑內(nèi)以便充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器，使離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑維持在大致的高位溫度以降低充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。
25.與建筑物HVAC系統(tǒng)結(jié)合的權(quán)利要求M的系統(tǒng)，所述HVAC系統(tǒng)被構(gòu)造成將由介電液體從浸沒且可獨(dú)立操作的服務(wù)器吸收的熱中的至少一些分配在建筑物的至少一部分中。
26.與權(quán)利要求25的建筑物HVAC系統(tǒng)結(jié)合的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)相對于建筑物位于外部。
27.一種服務(wù)器室，所述服務(wù)器室流體連接至位于所述服務(wù)器室的遠(yuǎn)端的第一熱交換器，所述服務(wù)器室包括至少一個槽，所述槽限定用于容納介電液體冷卻劑的內(nèi)部容積； 位于所述內(nèi)部容積內(nèi)的一個或多個安裝構(gòu)件，其被配置成可安裝地容納多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器；多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器，其中多個服務(wù)器中的每一個由一個或多個安裝構(gòu)件可安裝地容納，使得每個相應(yīng)服務(wù)器浸沒在介電液體冷卻劑的容積中以便從多個服務(wù)器中的各相應(yīng)服務(wù)器吸收熱；以及至少一個耦合器，用于將被多個服務(wù)器加熱的介電液體冷卻劑耦合至第一熱交換器， 以排出由介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器中的每一個吸收的熱。
28.如權(quán)利要求沈所述的服務(wù)器室，其特征在于，所述耦合器包括將介電液體冷卻劑流體耦合到第一熱交換器的流體耦合器。
29.如權(quán)利要求27所述的服務(wù)器室，其特征在于所述槽包括具有用于包含介電液體冷卻劑的開放的內(nèi)部容積的槽； 所述一個或多個安裝構(gòu)件位于所述槽的內(nèi)部容積內(nèi)且被構(gòu)造成依以下方式可安裝地容納多個服務(wù)器中的每一個容納在液體冷卻劑內(nèi)的完全浸沒位置，使得大量液體冷卻劑集中在多個服務(wù)器上的公共歧管區(qū)以改進(jìn)液體冷卻劑通過多個服務(wù)器的循環(huán)；容納在槽底部之上，使得在每個相應(yīng)服務(wù)器和槽底部之間形成液體冷卻劑的容積；以及使得介電液體冷卻劑在槽內(nèi)的第一流體回路中通過多個服務(wù)器中的每一個流動； 所述耦合器包括至少一個熱交換器，所述熱交換器位于槽的內(nèi)部且熱耦合到被多個服務(wù)器加熱的介電液體冷卻劑；以及輔助流體回路，其具有與位于遠(yuǎn)端的熱交換器和位于內(nèi)部的熱交換器流體相關(guān)的冷卻流體，其中介電液體冷卻劑與冷卻流體不同；以及位于遠(yuǎn)端的熱交換器熱耦合到輔助流體回路中流動的冷卻流體，其中位于遠(yuǎn)端的熱交換器將來自冷卻流體的熱中的一些排出，來自冷卻流體的熱是冷卻流體在耦合器處從經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑吸收的。
30.如權(quán)利要求四所述的服務(wù)器室，其特征在于，所述一個或多個安裝構(gòu)件被構(gòu)造在所述內(nèi)部容積內(nèi)的垂直方向上，從而使服務(wù)器相對于地面的覆蓋區(qū)最小化，且每個服務(wù)器的前面朝上以便于每個相應(yīng)服務(wù)器的安裝和去除而無需去除或干擾任意其它服務(wù)器；以及容納多個彼此緊鄰的服務(wù)器，使得當(dāng)多個服務(wù)器被可安裝地安裝時，介電液體冷卻劑的流動限制在多個服務(wù)器的側(cè)面之間，從而增強(qiáng)液體冷卻劑穿過每個相應(yīng)服務(wù)器的流動。
31.如權(quán)利要求四所述的服務(wù)器室，其特征在于位于內(nèi)部的熱交換器包括彼此流體連通的入口耦合器和出口耦合器，其中入口耦合器從第一流體回路的第一部分接收第一溫度的介電液體流，而出口耦合器將低于第一溫度的第二溫度的介電液體流排入第一流體回路的第二部分。
32.如權(quán)利要求31所述的服務(wù)器室，其特征在于，所述介電液體冷卻劑的高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度。
33.如權(quán)利要求31所述的服務(wù)器室，其特征在于，所述第溫度包括在90 °F至130 °F范圍內(nèi)的高位溫度。
34.如權(quán)利要求31所述的服務(wù)器室，其特征在于，所述高位溫度是在100下至110下范圍內(nèi)的溫度。
35.如權(quán)利要求27所述的服務(wù)器室，其特征在于，位于遠(yuǎn)端的熱交換器與從包含蒸發(fā)-循環(huán)制冷裝置、冷卻塔裝置、用于吹動環(huán)境大氣的風(fēng)扇、做功的熱機(jī)、發(fā)電機(jī)及其組合的組中選出的一個相關(guān)聯(lián)。
36.與建筑物HVAC系統(tǒng)結(jié)合的權(quán)利要求27的服務(wù)器室，所述HVAC系統(tǒng)被構(gòu)造成將由介電液體從浸沒且可獨(dú)立操作的服務(wù)器吸收的熱中的至少一些分配在建筑物的至少一部分中。
37.與權(quán)利要求27的建筑物HVAC系統(tǒng)結(jié)合的服務(wù)器室，其中所述服務(wù)器室相對于建筑物位于外部。
38.一種冷卻包含發(fā)熱電子組件的多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器的方法，所述多個可獨(dú)立操作的服務(wù)器至少部分地浸入具有開放的內(nèi)部容積的槽內(nèi)的介電液體冷卻劑內(nèi)，所述方法包括使介電液體冷卻劑在流體回路中流過浸入在介電液體冷卻劑內(nèi)的多個服務(wù)器以吸收由相應(yīng)服務(wù)器中的每一個生成的任何熱的至少一部分；監(jiān)控流體回路內(nèi)至少一個位置上的液體冷卻劑的溫度；確定經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑在離開多個服務(wù)器時的最優(yōu)高位溫度，使得液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量，其中所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度；由控制器周期性地確定排出所吸收的熱以冷卻多個服務(wù)器所需的能量；將所述多個服務(wù)器加熱的介電液體冷卻劑熱耦合到位于槽遠(yuǎn)端的熱交換器；將由介電液體冷卻劑吸收的熱的至少一部分排出；響應(yīng)于通過控制器周期性確定將介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器吸收的熱排出所需的能量，周期性調(diào)節(jié)通過熱交換器排出的熱量，使得以高位溫度離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于將液體冷卻劑熱耦合到位于遠(yuǎn)端的熱交換器的步驟包括使介電流體以第二溫度從位于遠(yuǎn)端的熱交換器流過槽中的冷卻劑入口，其中第二溫度低于高位溫度；使容納在槽中的介電液體冷卻劑的至少一部分通過冷卻劑入口流過多個服務(wù)器，以吸收多個服務(wù)器中的每一個生成的任意熱中的至少一部分；使以高位溫度離開多個服務(wù)器的加熱介電液體冷卻劑的至少一部分流過槽中的冷卻劑出口，其中冷卻劑出口流體耦合到位于遠(yuǎn)端的熱交換器，以便排出來自加熱的介電冷卻劑的熱的至少一部分；使來自熱交換器的大致為第二溫度的經(jīng)冷卻的介電液體冷卻劑耦合到槽的冷卻劑入口，從而介電液體冷卻劑完成通過熱交換器和槽中的多個服務(wù)器的流體回路，以將介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器吸收的熱的至少一部分排出；以及使介電液體冷卻劑流過多個服務(wù)器的步驟包括使容納在槽中大致為第二溫度的介電液體冷卻劑的至少一部分流過浸入介電液體冷卻劑內(nèi)的多個服務(wù)器，以吸收多個服務(wù)器耗散的任意熱中的至少一部分。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，還包括 監(jiān)控介電液體冷卻劑通過流體回路的流率；以及監(jiān)控發(fā)熱電子組件中的至少一個的溫度；響應(yīng)于周期性確定將介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器吸收的熱排出所需的能量和流率， 通過流體回路抽取介電液體冷卻劑，并周期性調(diào)節(jié)介電液體冷卻劑通過泵和熱交換器的流率，使得以高位溫度離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，監(jiān)控介電液體冷卻劑的溫度的步驟包括 監(jiān)控流體回路內(nèi)多個位置上的介電液體冷卻劑的溫度；
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于 使介電液體冷卻劑流過多個服務(wù)器的步驟包括使介電液體冷卻劑的至少一部分以第二溫度在第一流體回路的第一流體部分中流過多個服務(wù)器中的每一個，其中離開多個服務(wù)器的液體冷卻劑被加熱到高位溫度，其中第二溫度低于高位溫度；將介電液體冷卻劑熱耦合到位于遠(yuǎn)端的熱交換器的步驟包括 通過耦合器將經(jīng)加熱的介電液體冷卻劑熱耦合到位于第二流體回路的第一部分中的冷卻流體；將第二流體回路的第一部分中的經(jīng)加熱的冷卻流體流體耦合至位于遠(yuǎn)端的熱交換器， 以將通過第二液體回路耦合的熱的至少一部分從加熱介電液體冷卻劑排出；將大致為第二溫度的經(jīng)冷卻的冷卻流體從位于遠(yuǎn)端的熱交換器通過第二液體回路的第二部分流體耦合到耦合器；以及通過耦合器將經(jīng)冷卻的冷卻流體熱耦合到第一液體回路的第一部分。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，還包括 監(jiān)控第二流體回路中的冷卻流體的流率；以及監(jiān)控發(fā)熱電子組件中的至少一個的溫度；周期性確定通過把經(jīng)加熱的冷卻流體冷卻至第二溫度來將介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器吸收的熱排出所需的能量；響應(yīng)于由控制器周期性確定將介電液體冷卻劑從多個服務(wù)器吸收的熱排出所需的能量和冷卻流體的流率，周期性調(diào)節(jié)冷卻流體通過第二流體回路的流率，使得以高位溫度離開多個服務(wù)器的介電液體冷卻劑充分冷卻多個服務(wù)器同時減少充分冷卻每個相應(yīng)服務(wù)器所消耗的能量。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括監(jiān)控第二流體回路中的冷卻流體的溫度的步驟。
45.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述高位溫度是顯著高于對于人類而言典型的舒適室溫且低于多個服務(wù)器中最敏感的發(fā)熱電子組件的最大允許溫度的溫度。
46.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述高位溫度是90下至130下范圍內(nèi)的溫度。
47.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述高位溫度是100°F至110下范圍內(nèi)的溫度。
48.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，還包括熱耦合到熱交換器的輔助冷卻裝置，其中輔助冷卻裝置被構(gòu)造成回收介電液體冷卻劑從槽中的多個服務(wù)器吸收的任何熱的至少一部分。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，還包括將輔助冷卻裝置從多個服務(wù)器回收的熱排到周圍大氣中。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，還包括 通過將輔助冷卻裝置從多個服務(wù)器回收的熱再循環(huán)到有用介質(zhì)而有利地使用該熱。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，將熱再循環(huán)到有用介質(zhì)的步驟包括由通過建筑物的HVAC系統(tǒng)加熱該建筑物、操作熱泵以做功、發(fā)電、加熱水及其組合組成的再循環(huán)熱步驟的組中選出的一個。
52.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，將介電液體冷卻劑吸收的熱的至少一部分排出的步驟包括通過從包含蒸發(fā)-循環(huán)制冷裝置、冷卻塔、用于吹動環(huán)境大氣的風(fēng)扇、做功的熱機(jī)、發(fā)電機(jī)及其組合的輔助冷卻裝置的組中選出的一個去除位于遠(yuǎn)端的熱交換器上的熱的至少一部分。
全文摘要
用于有效冷卻浸沒在槽中的介電液體冷卻劑中的諸如可獨(dú)立操作服務(wù)器之類的具有發(fā)熱電子組件的計(jì)算設(shè)備的裝置、系統(tǒng)和方法。
文檔編號H01L23/473GK102160171SQ200980131707
公開日2011年8月17日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者C·貝斯特, M·加奈特 申請人:綠色革命冷卻股份有限公司