用于計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種用于計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)包括：用于第一服務(wù)器模塊的第一液體冷卻系統(tǒng)和第二液體冷卻系統(tǒng)。該第一液體冷卻系統(tǒng)包括：第一冷板，其被設(shè)置為與所述第一服務(wù)器模塊的任何產(chǎn)生熱量的部件熱耦合；第一熱板；以及第一多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第一冷板和所述第一熱板來循環(huán)第一液體冷凍劑。該第二液體冷卻系統(tǒng)包括：第二冷板，其與所述第一熱板熱耦合；冷卻單元；以及第二多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第二冷板和所述冷卻單元來循環(huán)第二液體冷凍劑。所述冷卻單元用于將熱量從所述服務(wù)器模塊傳送到包含有所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的房間外面的位置處。
【專利說明】用于計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的冷卻系統(tǒng)
[0001 ] 本申請(qǐng)是2011年8月23日提出的、申請(qǐng)?zhí)枮?01180041202.5、名稱為“用于服務(wù)器的液體冷卻系統(tǒng)”的發(fā)明申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本申請(qǐng)要求2010年8月26日遞交的N0.61/377,249臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式被合并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明通常涉及冷卻在封閉的數(shù)據(jù)處理環(huán)境中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)服務(wù)器或其他系統(tǒng)的熱量產(chǎn)生部件的系統(tǒng)和方法，以及包含冷卻系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)服務(wù)器和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0005]諸如，例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生熱量的集成電路(IC)設(shè)備。為了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有效運(yùn)行，IC設(shè)備的溫度必須被維持在可接受的限度內(nèi)。從IC設(shè)備去除熱量的難題是老問題的同時(shí)，由于在縮小設(shè)備的物理尺寸的同時(shí)，更大數(shù)量的晶體管被裝入單個(gè)IC設(shè)備，因此這個(gè)難題在近些年被增強(qiáng)。擠入更小區(qū)域中的晶體管數(shù)量的增加導(dǎo)致了更加集中的熱量必須從該更小區(qū)域中被去除。諸如，例如在服務(wù)器中，將多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)捆綁在一起，通過增加必須從相對(duì)小的區(qū)域中被去除的熱量總量，進(jìn)一步加劇了熱量去除的難題。
[0006]在典型的計(jì)算機(jī)服務(wù)器(“服務(wù)器”)中，多個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器模塊(“模塊”)被一起碼放在機(jī)架或盒體中，以整合網(wǎng)絡(luò)資源并最小化占地面積。被設(shè)計(jì)為使用在服務(wù)器構(gòu)造中的模塊典型地的特征是主板包括產(chǎn)生熱量的電子部件(諸如IC設(shè)備)，所述電子部件被容納在模塊底座或盒體中，它們與其他類似的模塊一起被安裝在機(jī)架、刀片機(jī)柜(bladecabinet)、刀片服務(wù)器或其他支撐結(jié)構(gòu)中。在實(shí)踐中，多個(gè)服務(wù)器(每個(gè)包含若干模塊)典型地被放置在諸如服務(wù)器房間或數(shù)據(jù)中心的封閉空間中。在運(yùn)行過程中，在每個(gè)單個(gè)模塊中的電子部件產(chǎn)生熱量，為了服務(wù)器的有效工作，這些熱量必須被去除。圖1示出了被用來冷卻多個(gè)服務(wù)器(每個(gè)包括多個(gè)模塊)的在先技術(shù)的方法，該多個(gè)服務(wù)器被容納在諸如，例如服務(wù)器房間的封閉環(huán)境中。在這種在先技術(shù)的系統(tǒng)中，冷卻風(fēng)扇被用以從服務(wù)器房間經(jīng)過服務(wù)器的多個(gè)模塊來循環(huán)周圍的空氣，以從服務(wù)器的多個(gè)模塊中吸收熱量。在先技術(shù)的系統(tǒng)中，經(jīng)過冷空氣箱被引導(dǎo)進(jìn)入服務(wù)器房間的冷卻空氣穿過服務(wù)器，來吸收由IC設(shè)備和其中的其他產(chǎn)生熱量的部件產(chǎn)生的熱量。在吸收產(chǎn)生的熱量之后，被加熱的空氣被排放回服務(wù)器房間中。這個(gè)被加熱的空氣經(jīng)過暖空氣箱被引導(dǎo)進(jìn)入計(jì)算機(jī)房間空調(diào)(CRAC)系統(tǒng)，以冷卻空氣并經(jīng)過冷空氣箱將其循環(huán)回服務(wù)器房間。
[0007]所公知的是，典型的服務(wù)器房間的大部分(大于約31%)能量消耗被用于運(yùn)行CRAC系統(tǒng)，并且通過提高CRAC系統(tǒng)的效率能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的能量節(jié)省并因而減少溫室氣體。2001年2月的 “Data Center Energy Characterizat1n Study Site Report”(“數(shù)據(jù)中心能量牛寺?正石開究點(diǎn)報(bào)告”)可以在http: //hightech.1bl.gov/documents/DATA_CENTERS/DC_Benchmarking/Data_Center_Facilityl.pdf 獲得；2010年 12月的，Iyengar等人的 “EnergyConsumpt1n of Informat1n Technology Data Centers”( “信息技術(shù)數(shù)據(jù)中心的能量消耗”)和這里弓I 用的參考文件可以在http://WWW.electronics-cooling.com/2010/12/energy-consumpt1n-of-1nformat1n-technology-data-centers/獲得。由此，提高容納在服務(wù)器房間中的服務(wù)器的冷卻效率能夠使可用能源被更有效地利用和避免浪費(fèi)，并且減少溫室氣體的排放。
[0008]所公開的液體冷卻系統(tǒng)和方法被教導(dǎo)為冷卻一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器的高能效方法，該一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器被放置在諸如服務(wù)器房間的封閉環(huán)境中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]—方面，公開了冷卻包括多個(gè)服務(wù)器模塊并且被放置在封閉房間中的計(jì)算機(jī)服務(wù)器的方法。該方法包括將由多個(gè)服務(wù)器模塊的服務(wù)器模塊產(chǎn)生的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的熱板。液體冷卻系統(tǒng)可以被放置在服務(wù)器模塊內(nèi)，并且熱板可以具有暴露于封閉房間的表面。該方法還可以包括將房間級(jí)冷卻系統(tǒng)的冷板放置為與熱板熱接觸。該方法還可以包括引導(dǎo)冷卻介質(zhì)經(jīng)過房間級(jí)冷卻系統(tǒng)，以將熱量從熱板傳遞給放置在房間外部的冷卻單
J L ο
[0010]另一方面，公開了冷卻包括多個(gè)服務(wù)器模塊的計(jì)算機(jī)服務(wù)器的方法。該方法可以包括在多個(gè)服務(wù)器模塊的服務(wù)器模塊內(nèi)維持空氣流，以從服務(wù)器模塊的一個(gè)或多個(gè)熱量產(chǎn)生設(shè)備吸收熱量。該方法還可以包括引導(dǎo)空氣流經(jīng)過閉合回路液體冷卻系統(tǒng)的空氣-液體熱交換器，以將吸收到的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的冷凍劑。液體冷卻系統(tǒng)可以被放置在服務(wù)器模塊內(nèi)。該方法還可以包括將冷凍劑引導(dǎo)至液體冷卻系統(tǒng)的熱板。熱板可以被放置為使得熱板的至少一個(gè)熱交換表面暴露在服務(wù)器模塊外部。該方法可以進(jìn)一步包括使用放置在服務(wù)器模塊外部的第二閉合回路冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，將熱量從熱板傳遞到遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)服務(wù)器的地點(diǎn)。
[0011]再一方面，公開了冷卻放置在服務(wù)器房間中的多個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器的方法。該方法可以包括使用放置在計(jì)算機(jī)服務(wù)器內(nèi)的閉合回路液體冷卻系統(tǒng)，將由多個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器的每個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器產(chǎn)生的熱量傳遞到計(jì)算機(jī)服務(wù)器外部。該方法還可以包括將第二閉合回路冷卻系統(tǒng)熱耦合至計(jì)算機(jī)服務(wù)器的液體冷卻系統(tǒng)。該方法還包括循環(huán)冷卻介質(zhì)經(jīng)過第二閉合回路冷卻系統(tǒng)，以將熱量從計(jì)算機(jī)服務(wù)器的液體冷卻系統(tǒng)傳遞到服務(wù)器房間外的地點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1表示在先技術(shù)的服務(wù)器房間冷卻系統(tǒng)；
[0013]圖2A表示所公開的、應(yīng)用于服務(wù)器模塊的冷卻系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；
[0014]圖2B表示所公開的、應(yīng)用于服務(wù)器模塊的冷卻系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施例；
[0015]圖2C表示所公開的、應(yīng)用于服務(wù)器模塊的冷卻系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施例；
[0016]圖3示意性地表示所公開的冷卻系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；
[0017]圖4表示所公開的、應(yīng)用于多個(gè)服務(wù)器單元的冷卻系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；
[0018]圖5A表示所公開的、應(yīng)用于示例性服務(wù)器單元的冷卻系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；
[0019]圖5B表示所公開的、應(yīng)用于示例性服務(wù)器單元的冷卻系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施例；
[0020]圖6A表示用在所公開的冷卻系統(tǒng)中的示例性熱板;以及
[0021]圖6B是圖6A冷板的分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下詳細(xì)的描述通過示例而非限定的方式說明了冷卻系統(tǒng)。盡管以下的描述說明了液體冷卻系統(tǒng)對(duì)于被容納在封閉環(huán)境中的服務(wù)器的應(yīng)用，但是所公開的冷卻系統(tǒng)的實(shí)施例可以在任何應(yīng)用中被用于冷卻熱量產(chǎn)生部件。例如，當(dāng)前公開的實(shí)施例可以被用于冷卻插入擴(kuò)展塢時(shí)運(yùn)行的便攜式電腦。該描述使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠采用或使用本公開來冷卻控制臺(tái)或底座中的任何電子部件。
[0023]現(xiàn)將涉及本發(fā)明示例性實(shí)施例，其示例被表示在附圖中。在任何可能的位置，相同的參照數(shù)字在全部附圖中將被用以指代相同或類似部分。使用相同參照數(shù)字指明的元件或零件在不同附圖中執(zhí)行相似的功能。因此，為了簡(jiǎn)潔的目的，這些元件可以不參照每幅附圖而被描述。在以下的描述中，如果元件沒有被參照一個(gè)附圖而描述，那么該元件被參照所采用的另一附圖而被描述。
[0024]圖2A示出了單個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器單元(或模塊10A)的示例，該計(jì)算機(jī)服務(wù)器單元具有模塊底座，用于放置在服務(wù)器機(jī)架中。模塊1A包括主板12，該主板具有安裝在其上(或附接至其上，諸如，例如通過使用數(shù)據(jù)線)的多個(gè)熱量產(chǎn)生電子設(shè)備14。這些電子設(shè)備14可以包括而不限于任何類型的IC或在典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所發(fā)現(xiàn)的其他設(shè)備(諸如，例如CPU、GPU、內(nèi)存、電源、磁盤驅(qū)動(dòng)器、控制器等)ο模塊1A還可以包括閉合回路液體冷卻系統(tǒng)20和空氣冷卻系統(tǒng)30?？諝饫鋮s系統(tǒng)30可以包括一些空氣32，該空氣通過風(fēng)扇26或其他空氣移動(dòng)設(shè)備在模塊1A中循環(huán)。在一些實(shí)施例中，模塊1A可以包括空氣引導(dǎo)通道或壁28，其被放置來以所希望的模式在模塊1A中引導(dǎo)空氣流。在模塊1A中循環(huán)的空氣32可以從模塊1A中所包含的一些或全部電子設(shè)備14去除熱量并冷卻模塊1A中所包含的一些或全部電子設(shè)備14。模塊1A的液體冷卻系統(tǒng)20可以從空氣32去除熱量，并將熱量傳遞給在液體冷卻系統(tǒng)20中循環(huán)的液體冷凍劑(“冷凍劑22” )。
[0025]液體冷卻系統(tǒng)20可以包括一個(gè)或多個(gè)空氣-液體熱交換器(HEX16)，用以與循環(huán)內(nèi)部空氣32相互作用，并將熱量從空氣32傳遞給冷凍劑22。液體冷卻系統(tǒng)20還可以包括一個(gè)或多個(gè)熱板18。盡管為了清楚的目的，在圖2A(和其他附圖中)僅僅示出了一個(gè)熱板18，但是，通常，液體冷卻系統(tǒng)20可以具有任何數(shù)量的熱板18。冷凍劑22可以從在HEX 16處的和流向熱板18的空氣32中吸收熱量。在熱板18，被加熱的冷凍劑22可以將熱量傳遞給熱板18并從而被冷卻。相對(duì)更冷的冷凍劑22可以隨后流回HEX 16以從流經(jīng)HEX 16的空氣32吸收更多的熱量并繼續(xù)該循環(huán)。導(dǎo)管23可以將一個(gè)或多個(gè)熱交換器16流體連接至熱板18。盡管，通常，熱板18可以被放置在模塊1A中的任何位置，但是在一些實(shí)施例中，熱板18可以被放置為靠近模塊1A外表面或在模塊1A外表面上。在具有多個(gè)熱板18的實(shí)施例中，這些熱板18可以被放置為靠近相同位置或不同位置。在一些實(shí)施例中，全部或大多這些多個(gè)熱板18可以被放置為靠近模塊1A的外表面或者在模塊1A的外表面上。在一些實(shí)施例中，液體冷卻系統(tǒng)20還可以包括栗或其他液體移動(dòng)設(shè)備(未顯示)以輔助冷凍劑22在HEX 16和熱板18之間的傳遞。替選地，一些液體冷卻系統(tǒng)20的構(gòu)造可以不包括栗，而是依賴于冷凍劑22吸收和消除熱量時(shí)的擴(kuò)張和收縮在HEX 16和熱板18之間推動(dòng)冷凍劑22。諸如，例如水、酒精、酒精和水的混合等的任何液體都可以被用作冷凍劑22。盡管冷凍劑22被描述為液體，但是在一些實(shí)施例中，相態(tài)變化材料也可以被用作冷凍劑22。在這些實(shí)施例中，當(dāng)在HEX 16吸收熱量之后，液體形態(tài)的冷凍劑22可以變換為氣體形態(tài)。在將所吸收的熱量傳遞給熱板18之后，冷凍劑22可以變換回液體形態(tài)。在一些實(shí)施例中，閥或其他已知的液體控制設(shè)備(未顯示)可以被提供在液體冷卻系統(tǒng)20中，以控制其中的冷凍劑22的流動(dòng)。另外，還預(yù)期到，在一些實(shí)施例中，液體冷卻系統(tǒng)20可以是開放回路系統(tǒng)而不是閉合回路系統(tǒng)。在這種實(shí)施例中，從HEX 16被加熱的冷凍劑22可以被替換為來自冷卻系統(tǒng)外的更冷的冷凍劑。
[0026]圖2B示出了具有空氣冷卻系統(tǒng)30和液體冷卻系統(tǒng)20的模塊的另一個(gè)實(shí)施例。與圖2A的模塊1A相類似，圖2B的模塊1B可以被構(gòu)造為將熱量從在模塊1B中循環(huán)的空氣32傳遞給在液體冷卻系統(tǒng)20中循環(huán)的冷凍劑2 2。除了冷卻模塊1B中的空氣3 2以外，模塊1B的液體冷卻系統(tǒng)20還可以直接冷卻模塊1B的一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備14。為了直接冷卻電子設(shè)備14，液體冷卻系統(tǒng)1的冷板26可以被放置為與電子設(shè)備14熱接觸(直接接觸、或通過諸如，例如熱油脂或?qū)釅|的熱量傳遞媒體)。由于熱接觸，熱量可以從電子設(shè)備14被傳遞給冷板26。液體冷卻系統(tǒng)20的冷凍劑22可以穿過冷板26，來從冷板26去除熱量并從而冷卻冷板26。被構(gòu)造為從電子設(shè)備14向在液體冷卻系統(tǒng)20中循環(huán)的冷凍劑22傳遞熱量的任何類型的冷板2 6都可以被用作冷板2 6。冷板2 6可以包括散熱片、散熱針、或其他這種特征，以輔助將熱量從冷板26傳遞給冷凍劑22ο在一些實(shí)施例中，在共同受讓的專利申請(qǐng)?zhí)?0/578，578、11/919,974、12/826,736、12/914，190和12/914,263中，被用來將熱量從產(chǎn)生熱量的電子設(shè)備傳遞給冷凍劑的設(shè)備以及適當(dāng)?shù)母淖兛梢员挥米骼浒?6。這些專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式被合并入本文。盡管圖2B示出了兩個(gè)電子設(shè)備14被液體冷卻系統(tǒng)20直接冷卻，但這僅僅是示例。通常，模塊1B的任何數(shù)量的電子設(shè)備14都可以被液體冷卻系統(tǒng)20直接冷卻。
[0027]HEX 16可以是任何類型的熱交換器，該熱交換器被構(gòu)造為將熱量從在HEX 16外部流動(dòng)的更熱的空氣32傳遞給在HEX 16內(nèi)部流動(dòng)的更冷的冷凍劑22。例如，在一些實(shí)施例中，HEX 16可以是用于將熱量從空氣傳遞給在熱交換器內(nèi)部循環(huán)的液體的交叉流、平行流或逆流熱交換器?？梢允褂梅胖迷谀K內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇26將分別在圖2A和2B中的模塊1A和1B內(nèi)的空氣32吹動(dòng)經(jīng)過HEX 16。盡管在圖2A和2B僅示出了單組風(fēng)扇26，但是這只是示例。通常，風(fēng)扇26可以被放置在模塊內(nèi)的任何位置以在模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)想要的空氣循環(huán)。相似地，盡管在圖2A和2B中僅示出了一個(gè)HEX 16，但是任何數(shù)量的熱交換器可以被放置在模塊中，以在模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)想要的溫度分布。
[0028]圖2C示出了模塊1C的實(shí)施例，該模塊1C包括被放置在模塊1C內(nèi)的兩個(gè)HEX16和兩組風(fēng)扇26。通常，基于模塊1C內(nèi)不同電子設(shè)備14所產(chǎn)生熱量的相關(guān)總量，可以選擇HEX16和風(fēng)扇26的位置。例如，在一些實(shí)施例中，HEX 16可以被放置為靠近產(chǎn)生相對(duì)大量熱的設(shè)備14(也就是，直接在設(shè)備14的上游和/或下游)。將HEX 16放置在這種設(shè)備14的上游，通過冷卻用來從設(shè)備14去除熱量的空氣32，可以更有效地冷卻設(shè)備14。并且，將HEX16直接放置在高熱量產(chǎn)生設(shè)備14的下游可以冷卻被設(shè)備14加熱的空氣32，并因此能夠更有效地冷卻模塊10中的其他電子設(shè)備14。典型地，風(fēng)扇26的組可以被放置在HEX 16的上游來驅(qū)動(dòng)空氣32經(jīng)過HEX 16。然而，還可以預(yù)期到在一些實(shí)施例中，風(fēng)扇26可以被放置在HEX 16的下游以吸引空氣32經(jīng)過HEX 16。
[0029]參照?qǐng)D3，在一些實(shí)施例中，模塊(10A、10B、1C，統(tǒng)稱模塊10)可以被密封，來最小化從模塊內(nèi)部到模塊外部的空氣的傳遞。在這種實(shí)施例中，可以預(yù)防在模塊10和服務(wù)器房間100之間空氣的自由流動(dòng)。也就是，模塊10可以不包括通道和其他開口，該通道和開口典型地被提供在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的底座中，以允許空氣流入和流出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在這些實(shí)施例中，基本上模塊10內(nèi)的全部空氣32可以保持在模塊10的內(nèi)部。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，模塊10和服務(wù)器房間100之間的完美密封不是必需的，由于模塊底座的面板之間的裂縫、間隙，面板中的裂縫等，在模塊10和服務(wù)器房間100之間的一些空氣傳遞是不可避免的。也就是，在基本上被密封、以預(yù)防服務(wù)器房間100和模塊10之間空氣流動(dòng)的模塊10的實(shí)施例中，模塊10可以基本上沒有允許模塊10和服務(wù)器房間100之間的空氣自由傳遞的開口和其他通道。在這種模塊1中，來源于模塊1的大多數(shù)熱量可以通過液體冷卻系統(tǒng)20被去除。在模塊1中的被加熱的空氣32可以加熱模塊10的底座，并且由于將熱量從底座傳遞給服務(wù)器房間，以及由于從模塊10泄漏空氣32，可能發(fā)生一些熱量傳遞。然而，所預(yù)計(jì)的是，模塊10的大多數(shù)熱量可以經(jīng)過液體冷卻系統(tǒng)20被傳遞。
[0030]液體冷卻系統(tǒng)20可以將在模塊10中所吸收的熱量傳遞給第二冷卻系統(tǒng)40。第二冷卻系統(tǒng)可以是與模塊10所在的服務(wù)器房間100或封閉環(huán)境相關(guān)聯(lián)的冷卻系統(tǒng)。第二冷卻系統(tǒng)40可以循環(huán)熱傳遞介質(zhì)42(諸如液體或氣體的任何流體)經(jīng)過其中來從與不同模塊10相關(guān)聯(lián)的液體冷卻系統(tǒng)20中吸收熱量，并遠(yuǎn)離這些模塊10排放熱量。諸如水、酒精、它們的混合、氣體等的任何類型的流體都可以被用作熱傳遞介質(zhì)42。還預(yù)期到，在一些實(shí)施例中，相態(tài)變化材料可以被用作熱傳遞介質(zhì)42。在一些實(shí)施例中，第二冷卻系統(tǒng)40可以是閉合回路冷卻系統(tǒng)。然而，可以想到，在其他實(shí)施例中，第二冷卻系統(tǒng)40可以是開放回路系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，如圖3所示的，第二冷卻系統(tǒng)40可以從放置在服務(wù)器房間100中的一個(gè)或多個(gè)模塊10吸收熱量，并將熱量排放到服務(wù)器房間100的外部。第二冷卻系統(tǒng)40可以由一個(gè)或多個(gè)冷板元件48、暴露于服務(wù)器房間100外部的冷卻設(shè)備46、以及在冷卻設(shè)備46和冷板元件48之間傳遞熱傳遞介質(zhì)42的導(dǎo)管構(gòu)成。熱傳遞介質(zhì)42可以在位于服務(wù)器房間中的數(shù)個(gè)服務(wù)器的模塊10的冷卻設(shè)備46和冷板元件48之間循環(huán)。因此循環(huán)的熱傳遞介質(zhì)42可以從這些模塊10的熱板18吸取熱量并將熱量排放到服務(wù)器房間100以外。在一些實(shí)施例中，栗和/或其他控制設(shè)備可以被提供來輔助引導(dǎo)熱傳遞介質(zhì)42經(jīng)過第二冷卻系統(tǒng)40。傳遞由服務(wù)器房間100外的服務(wù)器產(chǎn)生的熱量避免了加熱服務(wù)器房間中的空氣，并且因此減少了服務(wù)器房間冷卻系統(tǒng)的冷卻負(fù)荷。還可以預(yù)期的是，通過熱傳遞介質(zhì)42從服務(wù)器房間去除的熱量可以被用于有用的工作。例如，去除的熱量可以被用在HVAC系統(tǒng)中以加熱建筑物。
[0031]在如圖4所示的服務(wù)器應(yīng)用中，具有液體冷卻系統(tǒng)20和空氣冷卻系統(tǒng)30的數(shù)個(gè)模塊10可以被安裝在位于服務(wù)器房間100中的機(jī)架50上。服務(wù)器房間100可以包括數(shù)個(gè)當(dāng)中安裝有模塊10的機(jī)架50。與第二冷卻系統(tǒng)40相關(guān)聯(lián)的冷板48可以熱耦合至與每個(gè)這些模塊10的液體冷卻系統(tǒng)20相關(guān)聯(lián)的熱板18，并去除其上的熱量。在一些實(shí)施例中，為了輔助將冷板48熱耦合至熱板18，熱板18可以被放置為靠近或安裝在模塊10的底座上，表面暴露于服務(wù)器房間100。在這些實(shí)施例中，冷板48的表面可以被放置為與熱板18暴露的表面熱接觸，以在它們之間傳遞熱量。在一些實(shí)施例中，第二冷卻系統(tǒng)40可以使用一個(gè)或多個(gè)栗44來循環(huán)熱傳遞介質(zhì)42經(jīng)過冷板48，以將熱量從熱板18傳遞給服務(wù)器房間100外部的冷卻設(shè)備46。冷卻設(shè)備46可以是任何類型的設(shè)備(諸如，冷凍機(jī)、熱交換器等)，該設(shè)備適于從經(jīng)過其中的熱傳遞介質(zhì)42去除熱量。在一些實(shí)施例中，機(jī)架50中的每個(gè)模塊10可以包括液體冷卻系統(tǒng)20和空氣冷卻系統(tǒng)30兩者。然而，在一些實(shí)施例中(如圖4中所示的)，機(jī)架50的一個(gè)或多個(gè)模塊可以僅包括液體冷卻系統(tǒng)20。在一些這種實(shí)施例中，這些一個(gè)或多個(gè)模塊10可以包括開口或通道，該開口或通道允許服務(wù)器房間100和模塊10之間的空氣傳遞。也就是，在這種實(shí)施例中，不包括空氣冷卻系統(tǒng)40的機(jī)架50的模塊10可以不被基本上密封隔離于服務(wù)器房間100。
[0032]在一些實(shí)施例中(諸如在刀片服務(wù)器的應(yīng)用中，其中每個(gè)模塊10可以不被封閉在分離的底座中)，機(jī)架50的每個(gè)模塊10可以不被單個(gè)地密封隔離于服務(wù)器房間100。在這些實(shí)施例中，空氣32可以在機(jī)架50的模塊10之間流動(dòng)，并且機(jī)架50可以被基本上密封隔離于服務(wù)器房間100。盡管在圖4中示出了熱傳遞介質(zhì)42的特定流動(dòng)通路，但這僅僅是示例。通常，熱傳遞介質(zhì)42可以以任何模式被循環(huán)經(jīng)過服務(wù)器房間100。另外，盡管圖4將與機(jī)架50相關(guān)聯(lián)的每個(gè)模塊10顯示為當(dāng)中具有液體冷卻系統(tǒng)20，但這僅僅是示例?？梢灶A(yù)期的是，在一些實(shí)施例中，僅僅一些機(jī)架50中的模塊10可以包括液體冷卻系統(tǒng)20，并且僅僅從這些模塊中選擇的一些可以與第二冷卻系統(tǒng)40熱耦合。
[0033]在一些服務(wù)器應(yīng)用中，除了在模塊10中產(chǎn)生的熱量以外，機(jī)架50自身也可以產(chǎn)生熱量。例如，在一些服務(wù)器應(yīng)用中，機(jī)架50中的模塊10可以不包括單獨(dú)的電源。而是電源可以被放置在機(jī)架50中，并且機(jī)架50可以將所需的電力傳輸給安裝在機(jī)架50中的模塊10。在這種實(shí)施例中，如圖5A中所示的，機(jī)架50可以包括具有熱板68的機(jī)架級(jí)冷卻系統(tǒng)51，該熱板68與第二冷卻系統(tǒng)40的冷板48配對(duì)。機(jī)架級(jí)冷卻系統(tǒng)51可以是循環(huán)液體冷凍劑以從機(jī)架50的電子設(shè)備14去除熱量的閉合回路液體冷卻系統(tǒng)。機(jī)架級(jí)冷卻系統(tǒng)51的冷板26可以與機(jī)架50的電子設(shè)備14熱耦合并從其上去除熱量，并且將熱量傳遞給熱板68，該熱板68被放置為靠近(或在底座上，表面暴露于服務(wù)器房間100)機(jī)架50的外表面。第二冷卻系統(tǒng)400的冷板48可以與機(jī)架級(jí)冷卻系統(tǒng)51的熱板68熱耦合并從其上去除熱量。
[0034]在一些實(shí)施例中，如圖5B中所示的，除了從機(jī)架50的電子設(shè)備14去除熱量的冷板26以外，機(jī)架級(jí)冷卻系統(tǒng)51還可以包括與模塊10的熱板18熱耦合的多個(gè)冷板58。在這種實(shí)施例中，機(jī)架級(jí)冷卻系統(tǒng)51可以從模塊10去除熱量，并通過熱板68將熱量傳遞給第二冷卻系統(tǒng)40，該熱板68被放置為與第二冷卻系統(tǒng)40的冷板48熱接觸。
[0035]熱板(18、68)和冷板(48、58)可以是能夠在冷凍劑和熱交換表面之間熱量傳遞的任何部件。在一些實(shí)施例中，熱板和冷板可以是相互配對(duì)、以在它們之間傳遞熱量的基本相似的部件。為了簡(jiǎn)潔的目的，可以在本文中僅僅描述液體冷卻系統(tǒng)20的熱板18。其他熱板(諸如熱板68)和冷板(48、58)可以與熱板18在結(jié)構(gòu)上基本相似。圖6A和6B示出了可以被用以從液體冷卻系統(tǒng)20的冷凍劑22傳遞熱量的熱板18的示例性實(shí)施例。圖6A顯示了熱板18的透視圖，同時(shí)圖6B顯示了移除一部分封蓋來顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。在以下的描述中，將參照?qǐng)D6A和6B兩者。熱板18可以包括傳導(dǎo)板72和封蓋74。傳導(dǎo)板72可以由任何導(dǎo)熱材料(諸如，例如銅、鋁等)制成，并且封蓋可以由導(dǎo)熱或非導(dǎo)熱材料制成。封蓋74和傳導(dǎo)板72可以被連接在一起來限定它們之間的容器(reservoir) 76。封蓋74可以以任何方式連接至傳導(dǎo)板72，諸如，例如使用粘結(jié)劑、焊接、銅焊或其他公知機(jī)制。液體冷卻系統(tǒng)20的冷凍劑22可以循環(huán)經(jīng)過容器76，以將熱量從冷凍劑22傳遞給傳導(dǎo)板72。封蓋74可以包括用于容器76的進(jìn)風(fēng)口78a和出風(fēng)口 78b的開口。與進(jìn)風(fēng)口 78a和出風(fēng)口 78b連接的導(dǎo)管22a和22b引導(dǎo)冷凍劑22進(jìn)入或離開容器76?？梢赃x擇傳導(dǎo)板72和容器76的大小，使得在提供必要的表面區(qū)域用于冷卻的同時(shí)，熱板18能夠安裝在模塊10中的可用空間內(nèi)。
[0036]熱板18的傳導(dǎo)板72可以包括暴露于容器76的第一表面72a和相反的第二表面72b。第一表面72a可以包括從第一表面72a突出到容器76中的散熱片73。這些散熱片73可以包括被定向?yàn)楸舜似叫械亩鄠€(gè)板。這些散熱片73可以用于從經(jīng)過容器76的冷凍劑22吸收熱量。散熱片73可以起到增大冷凍劑22與第一表面72a的接觸面積的作用，并且用來在流經(jīng)容器76的冷凍劑22中產(chǎn)生湍流。盡管散熱片73在圖6B中被描繪為平行板，但是散熱片73可以變化為或額外包括其他結(jié)構(gòu)(諸如散熱針等)。傳導(dǎo)板72可以與封蓋74配對(duì)并形成液體密封(liquid-tight seal)。傳導(dǎo)板72的第二表面72b可以熱親合至冷板(諸如，例如冷板48和58)的第二表面，以將熱量從熱板18傳遞給熱耦合的冷板。在一些實(shí)施例中，熱板18可以被安裝在模塊10中，使得第二表面72b暴露于服務(wù)器房間100。在一些實(shí)施例中，第二表面72b可以基本上是平的，同時(shí)在其他實(shí)施例中，第二表面72b可以包括輔助熱板18與冷板對(duì)準(zhǔn)的特征(諸如對(duì)準(zhǔn)特征)。在一些實(shí)施例中，熱耦合的熱板-冷板對(duì)可以包括使熱板能夠有效連接到冷板的保持特征。這些特征可以包括配對(duì)的插銷和孔對(duì)和或其他公知特征。在一些實(shí)施例中，冷板18可以包括卡扣(snap-on)特征，使得當(dāng)模塊10被滑入機(jī)架50時(shí)，熱板19卡扣并熱耦合至冷板(諸如圖5B的冷板58，或圖5A的冷板48)。在一些實(shí)施例中，該卡扣特征可以被構(gòu)造為當(dāng)施加拉拽力時(shí)分開并允許模塊1被拉出機(jī)架50。
[0037]所公開的服務(wù)器冷卻系統(tǒng)中，服務(wù)器機(jī)架50的模塊10的冷卻系統(tǒng)20配對(duì)于服務(wù)器房間100的第二冷卻系統(tǒng)40并且將熱量傳遞給服務(wù)器房間100的第二冷卻系統(tǒng)40，使得服務(wù)器能夠被冷卻而不將熱量傳遞到服務(wù)器房間100。由于服務(wù)器房間100不被加熱，所以消除了對(duì)大型CRAC系統(tǒng)的需求。如同在背景部分所論述的，運(yùn)行服務(wù)器房間的CRAC系統(tǒng)所耗費(fèi)的電功率是服務(wù)器房間總體電力消耗的很大一部分。盡管第二冷卻系統(tǒng)40的冷卻設(shè)備46消耗電力，但是該電力消耗顯著小于運(yùn)行CRAC系統(tǒng)所必須的電力。消除了對(duì)大型CRAC系統(tǒng)冷卻服務(wù)器房間100的需求，從而減少了與冷卻服務(wù)器房間相關(guān)的電力消耗。該電力消耗的減少使可用能源更有效的被利用和節(jié)約，并且伴隨溫室氣體排放的減少。由于額外的模塊10可以被添加到服務(wù)器機(jī)架50中而不填裝液體冷卻系統(tǒng)，因此也排除了服務(wù)器中液體溢出的危險(xiǎn)。
[0038]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，對(duì)所公開的冷卻系統(tǒng)做出不同改進(jìn)和變化是顯而易見的。考慮所公開的冷卻系統(tǒng)的說明和實(shí)踐，其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。意欲將說明和示例僅僅認(rèn)為是示例，真正的范圍由權(quán)利要求和它們的等同物指出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于容納有至少一個(gè)服務(wù)器模塊的計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括: 用于第一服務(wù)器模塊的第一液體冷卻系統(tǒng)，其包括: 第一冷板，其被設(shè)置為與所述第一服務(wù)器模塊的任何產(chǎn)生熱量的部件熱耦合； 第一熱板；以及 第一多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第一冷板和所述第一熱板來循環(huán)第一液體冷凍劑； 第二液體冷卻系統(tǒng)，其包括: 第二冷板，其與所述第一熱板熱耦合； 冷卻單元；以及 第二多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第二冷板和所述冷卻單元來循環(huán)第二液體冷凍劑； 其中，所述冷卻單元用于將熱量從所述服務(wù)器模塊傳送到包含有所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的房間外面的位置處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一液體冷卻系統(tǒng)和所述第二液體冷卻系統(tǒng)中的至少一個(gè)是開放回路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第二冷板被放置在所述服務(wù)器模塊的外面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻單元包括冷凍機(jī)和熱交換單元中的至少一個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻單元用于將熱量從所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架傳送到HVAC系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一熱板和所述第一冷板中的至少一個(gè)包括用于容納所流動(dòng)的第一液體冷凍劑的容器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一熱板和所述第一冷板中的至少一個(gè)包括突出到容器中的多個(gè)散熱片。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一服務(wù)器模塊實(shí)質(zhì)上密封，以便阻止空氣流入到服務(wù)器模塊內(nèi)以及從服務(wù)器模塊中流出。9.一種用于至少容納有第一服務(wù)器模塊和第二服務(wù)器模塊的計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括: 用于第一服務(wù)器模塊的第一液體冷卻系統(tǒng)，其包括: 第一冷板，其被設(shè)置為與所述第一服務(wù)器模塊的部件熱耦合； 第一熱板；以及 第一多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第一冷板和所述第一熱板來循環(huán)第一液體冷凍劑； 用于第二服務(wù)器模塊的第二液體冷卻系統(tǒng)，其包括: 第二冷板，其被設(shè)置為與所述第二服務(wù)器模塊的部件熱耦合； 第二熱板；以及 第二多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第二冷板和所述第二熱板來循環(huán)第二液體冷凍劑； 機(jī)架液體冷卻系統(tǒng)，其包括: 第三冷板，其被設(shè)置為與所述第一熱板熱耦合； 第四冷板，其被設(shè)置為與所述第二熱板熱耦合； 冷卻單元；以及 第三多個(gè)導(dǎo)管，用于通過所述第三冷板、所述第四冷板和所述冷卻單元來循環(huán)第三液體冷凍劑。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一液體冷卻系統(tǒng)、所述第二液體冷卻系統(tǒng)和所述機(jī)架液體冷卻系統(tǒng)中的至少一個(gè)是開放回路。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第三冷板和所述第四冷板被放置在所述第一服務(wù)器模塊和所述第二服務(wù)器模塊的外面。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻單元包括冷凍機(jī)和熱交換單元中的至少一個(gè)。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻單元用于將熱量從所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架傳送到HVAC系統(tǒng)。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一服務(wù)器模塊包括至少一個(gè)熱量產(chǎn)生電子設(shè)備，并且所述熱量產(chǎn)生電子設(shè)備與所述第一冷板熱耦合。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一熱板和所述第一冷板中的至少一個(gè)包括用于容納第一液體冷凍劑的容器。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一熱板和所述第一冷板中的至少一個(gè)包括突出到所述容器中的多個(gè)散熱片。17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，一導(dǎo)熱墊被設(shè)置在第一熱板和第三冷板之間或者被設(shè)置在第二熱板和第四冷板之間。18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一服務(wù)器模塊和所述第二服務(wù)器模塊中的每一個(gè)實(shí)質(zhì)上密封，以便防止空氣流入到所述第一服務(wù)器模塊和所述第二服務(wù)器模塊內(nèi)以及從所述第一服務(wù)器模塊和所述第二服務(wù)器模塊中流出。19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述機(jī)架液體冷卻系統(tǒng)還包括第五冷板，所述第五冷板被設(shè)置為與所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的熱量產(chǎn)生設(shè)備熱耦合。20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述第三多個(gè)導(dǎo)管用于將所述第三液體冷凍劑從包含有所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器機(jī)架的服務(wù)器房間循環(huán)到位于所述服務(wù)器房間外面的位置處。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK105828574SQ201610149868
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2011年8月23日
【發(fā)明人】斯蒂文·B·布蘭頓
【申請(qǐng)人】阿塞泰克丹麥公司