RU2692569C1 - Immersion cooling system of server equipment - Google Patents

Immersion cooling system of server equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2692569C1
RU2692569C1 RU2019104694A RU2019104694A RU2692569C1 RU 2692569 C1 RU2692569 C1 RU 2692569C1 RU 2019104694 A RU2019104694 A RU 2019104694A RU 2019104694 A RU2019104694 A RU 2019104694A RU 2692569 C1 RU2692569 C1 RU 2692569C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rack
server
cooling
fluid
dielectric
Prior art date
Application number
RU2019104694A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кирилл Олегович Морозов
Галина Юрьевна Белобровец
Original Assignee
Кирилл Олегович Морозов
Галина Юрьевна Белобровец
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кирилл Олегович Морозов, Галина Юрьевна Белобровец filed Critical Кирилл Олегович Морозов
Priority to RU2019104694A priority Critical patent/RU2692569C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2692569C1 publication Critical patent/RU2692569C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/20Cooling means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20236Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures by immersion
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763Liquid cooling without phase change
    • H05K7/20781Liquid cooling without phase change within cabinets for removing heat from server blades

Abstract

FIELD: computer equipment.SUBSTANCE: cooling system of server equipment, consisting of a reservoir-rack, filled with cooling dielectric liquid, equipped with cover, pressure pipe and suction pipe, communicating by means of pipelines with a circulation pump and an external heat exchanger by a radiator, is characterized by that it has a single-circuit circuit, and the rack vessel is equipped with an emergency overflow pipe, sensors for monitoring temperature and liquid level and is equipped with guides, which enable to fix the position of server cases in the rack, discharge pipe is additionally equipped with distributing tube grid, which holes are equipped with nozzles, increasing speed of cooling liquid movement, jet cooler located outside enclosing enclosure structures is equipped with controller to control viscosity of dielectric fluid.EFFECT: wider range of technical means.1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к технологии отвода избытков тепла от высоко нагруженного IT оборудования установленного в центре обработки данных. The invention relates to the field of computer technology, in particular to the technology of removal of excess heat from highly loaded IT equipment installed in the data center.

Все известные из уровня техники системы иммерсионного охлаждения серверного оборудования являются двухконтурными и имеют ряд недостатков. Двухконтурная схема состоит из первого контура, который включает в себя как минимум: резервуар, циркуляционный насос, трубопроводы, теплообменник к примеру пластинчатый, кожухотрубный или иной конструкции, запорную арматуру и содержит в себе диэлектрическую охлаждающую жидкость. Второй контур включает в себя как минимум охлаждающий прибор, к примеру градирню, драйкулер, чиллер и т.д., циркуляционный насос, трубопроводы, запорную арматуру, содержащие в себе воду, антифриз или другую не диэлектрическую жидкость. Так же двухконтурная схема содержит систему автоматики для управления технологическим процессом. Работает двухконтурная схема следующим образом. В первом контуре диэлектрическая жидкость циркулирует между иммерсионной резервуаром-стойкой, где нагревается от электронного оборудования, находящегося, в резервуаре-стойке и теплообменником первого контура. Через стенки теплообменника диэлектрическая жидкость передаёт тепло охлаждённой жидкости второго контура, нагревая её и охлаждаясь в свою очередь. Здесь происходит снижение КПД общей схемы за счёт потерь при передаче тепла через стенку теплообменника из-за теплового сопротивления стенок, а также затрате энергии на преодоление гидравлического сопротивления в теплообменнике. Дальше жидкость второго контура циркулирует между теплообменником второго контура и теплообменником первого контура. В теплообменнике второго контура, который находится за пределами ограждающих конструкций помещения или серверной она охлаждается. Общее КПД двухконтурной схемы дополнительно снижается за счёт наличия затрат энергии на работу как минимум, одного дополнительного насоса, который отсутствует в одноконтурной схеме. Общая длина трубопроводов и запорной арматуры больше, чем при одноконтурной схеме. За счёт этого возрастают гидравлические потери, что так же ведёт к снижению КПД. Потеря КПД по статистике может составлять до 15%. Эксплуатационные расходы больше, а надёжность двухконтурной схемы хуже, т.к. двухконтурная схема содержит большее количество элементов насосов теплообменников, запорной аппаратуры, датчиков и элементов автоматики и т.д. Кроме того увеличивается объём технического обслуживания вследствие чего увеличивается вероятность выхода элементов системы из строя. All systems of immersion cooling of server equipment known from the prior art are dual-circuit and have several disadvantages. The dual circuit consists of a primary circuit, which includes at a minimum: a reservoir, a circulating pump, pipelines, a heat exchanger, for example, a lamellar, shell-and-tube or other structure, a shut-off valve and contains a dielectric cooling liquid. The second circuit includes at least a cooling device, for example, a cooling tower, a drycooler, a chiller, etc., a circulation pump, pipelines, valves, containing water, antifreeze or other non-dielectric fluid. The dual circuit also contains an automation system for process control. Works dual circuit as follows. In the primary circuit, the dielectric fluid circulates between the immersion tank-rack, where it is heated by electronic equipment located in the tank-rack and the heat exchanger of the primary circuit. Through the walls of the heat exchanger, the dielectric fluid transfers heat to the cooled second-loop fluid, heating it and cooling it in turn. Here, the efficiency of the overall scheme decreases due to heat transfer losses through the wall of the heat exchanger due to thermal resistance of the walls, as well as the expenditure of energy to overcome the hydraulic resistance in the heat exchanger. Further, the fluid of the second circuit is circulated between the heat exchanger of the second circuit and the heat exchanger of the first circuit. In the heat exchanger of the second circuit, which is outside the enclosing structures of the room or server it is cooled. The overall efficiency of the two-circuit design is further reduced due to the presence of energy costs for the operation of at least one additional pump, which is not in the single-circuit design. The total length of pipelines and valves is longer than with a single-loop scheme. Due to this, hydraulic losses increase, which also leads to a decrease in efficiency. The loss of efficiency according to statistics can be up to 15%. Operating costs are higher, and the reliability of the two-circuit design is worse, because the two-circuit scheme contains a greater number of elements of heat exchangers pumps, shut-off equipment, sensors and automation elements, etc. In addition, the amount of maintenance increases, resulting in an increased probability of system failure.

Из патента РФ № 2500012 с приоритетом от 02.07.2012 г., известна серверная ферма с иммерсионной системой охлаждения, состоящая из герметичного резервуара, заполненного охлаждающей жидкостью, снабженного крышкой, внутренним теплообменником, впускным и выпускным патрубками, сообщающимися посредством трубопроводов с циркуляционным насосом и внешним теплообменником; внутри резервуара параллельно всему днищу резервуара установлена перфорированная распределительная труба; под ней установлена первая печатная плата, снабженная нагревательными элементами; вторая печатная плата установлена вплотную к стенке резервуара и состыкована с первой печатной платой кромка с кромкой; вычислительные узлы установлены на первую печатную плату параллельно второй печатной плате и состоят из монтажной печатной платы, разделенной разделителем на узкое и широкое отделения; в узком отделении с обеих сторон фиксируется съемная печатная плата, на которой расположены блок питания, накопители информации, а в широком отделении с обеих сторон монтируется по материнской плате. From the RF patent No. 2500012 with a priority of 02.07.2012, a server farm with an immersion cooling system is known, consisting of a sealed tank filled with cooling liquid, equipped with a lid, an internal heat exchanger, inlet and outlet nozzles that communicate via pipelines with a circulation pump and an external heat exchanger; inside the tank, a perforated distribution pipe is installed parallel to the entire tank bottom; under it is installed the first printed circuit board, equipped with heating elements; the second printed circuit board is installed close to the wall of the tank and an edge with an edge is joined to the first printed circuit board; computing nodes are installed on the first printed circuit board parallel to the second printed circuit board and consist of a mounting printed circuit board divided by a separator into a narrow and wide compartment; in a narrow compartment on both sides a removable printed circuit board is fixed on which the power supply and storage devices are located, and in a wide compartment on both sides mounted on the motherboard.

Но данная система охлаждения является двухконтурной, что требует больший размер помещений ЦОД, большее число оборудования, что приводит к большим энергозатратам, с учетом предусмотренного для охлаждения оборудования, а именно каждый модуль содержит теплообменник, насос, фильтр это требует пространства для их размещения, т. е. на каждый сервер требуется больше места, чем на аналогичный сервер, расположенный в стандартном IT корпусе на величину отсека с теплообменником и насосом. Необходимо так же учитывать, что глубина серверов бывает до двух метров, поэтому такой модуль может весить от 500 до 2000 кг. Таким образом обслужить описываемый модуль будет проблематично, поскольку иногда и просто не возможно извлечь из стойки. Кроме того вертикальное размещение стойки, как указанно на чертежах, в несколько раз увеличивает нагрузку на пол, поскольку вес стойки с жидкостью и с указанным оборудованием составляет от 300 до 6000 кг., что является очень опасным при эксплуатации и ремонте оборудования. Все упомянутые системы используют нестандартные корпуса, которые для применения в мировой практике не пригодны для их размещения в ЦОД поскольку не подходят под существующие мировые стандарты. But this cooling system is dual-circuit, which requires a larger size of the data center premises, a larger number of equipment, which leads to greater energy consumption, taking into account the equipment provided for cooling, namely, each module contains a heat exchanger, a pump, a filter that requires space for their placement, t. e. Each server requires more space than a similar server located in a standard IT package by the size of the compartment with a heat exchanger and a pump. It is also necessary to take into account that the depth of servers can be up to two meters, so this module can weigh from 500 to 2000 kg. Thus, it will be problematic to service the described module, since sometimes it is simply not possible to remove it from the rack. In addition, the vertical placement of the rack, as indicated on the drawings, several times increases the load on the floor, because the weight of the rack with liquid and with the specified equipment ranges from 300 to 6000 kg., Which is very dangerous during operation and maintenance of equipment. All mentioned systems use non-standard enclosures that are not suitable for use in world practice for their placement in the data center because they are not suitable for existing world standards.

Известна, иммерсионная система охлаждения для электронных устройств из патента №2643173 с приоритетом от 30.12.2016г., состоящая из герметичного контейнера с диэлектрической охлаждающей жидкостью, содержащей электронные устройства с компонентами, выделяющими тепло; модуль распределения - распределяющий диэлектрическую охлаждающую жидкость по контейнеру; модуль направления - для подвода и отвода диэлектрической охлаждающей жидкости из контейнера, содержащий насос с фильтром для фильтрации диэлектрической охлаждающей жидкости; модуль охлаждения - для охлаждения диэлектрической охлаждающей жидкости в контейнере с помощью вторичной охлаждающей жидкости; модуль удаления - для наполнения и удаления диэлектрической охлаждающей жидкости из контейнера размещены в одном корпусе, образующем вычислительный блок.Known, immersion cooling system for electronic devices from patent No. 2643173 with priority from 12/30/2016, consisting of a sealed container with a dielectric cooling fluid containing electronic devices with components that produce heat; distribution module - distributing dielectric coolant through the container; direction module - for supplying and discharging dielectric coolant from the container, containing a pump with a filter for filtering dielectric coolant; cooling module - to cool the dielectric coolant in the container using a secondary coolant; removal module - for filling and removing dielectric coolant from a container placed in a single housing forming a computing unit.

Но данная система охлаждения также является двухконтурной. Кроме того заявленное в качестве технического результата, повышение ремонтопригодности, улучшение условий технического обслуживания вычислительного блока, не выполнимо поскольку, как следует из иллюстрации 1 указанного патента, верхняя крышка для обеспечения герметичности крепится за счёт винтовых изделий (шурупы или болты). Таким образом, для того чтобы получить доступ к электронным устройствам необходимо предварительно извлечь энное количество резьбовых креплений, это трудоёмко и занимает много времени по сравнению с работой со стандартными компьютерными корпусами. В стандартных корпусах доступ к электронным компонентам, решается за счёт легкосъёмных крышек или заглушек или дверок на петлях с защёлкой. Кроме этого на фиг. 2 данного патента изображено вертикальная стойка, в которую по высоте установлены модули к которым присоединены модули направления 5, содержащий насос 6 и предназначенный для подвода и отвода охлаждающей жидкости из контейнера. Таким образом, для обеспечения ремонта серверного оборудования необходимо начала слить охлаждающую жидкость из резервуара, отсоединить трубопровод и только затем, появится возможность извлечь модуль для ремонта оборудования. But this cooling system is also dual-circuit. In addition, claimed as a technical result, improving maintainability, improving the maintenance conditions of the computing unit is not feasible because, as follows from Figure 1 of the said patent, the top cover is attached with screw products (screws or bolts) to ensure tightness. Thus, in order to gain access to electronic devices, it is necessary to extract a certain number of threaded fasteners, this is time consuming and takes a lot of time compared to working with standard computer cases. In standard housings, access to electronic components is solved by means of easily removable covers or plugs or hinged doors with a snap. In addition, in FIG. 2 of this patent shows a vertical stand in which the height of the modules are installed to which the directional modules 5 are connected, containing a pump 6 and intended for supplying and discharging coolant from the container. Thus, to ensure the repair of server equipment, it is necessary to start draining the coolant from the tank, disconnect the pipeline and only then it will be possible to remove the module for repairing the equipment.

Самым близким по своей технической сущности является система охлаждения множества независимо работающих серверов, содержащих генерирующие тепло электронные компоненты описанный в патенте US 2011/0132579 A1 по заявке США 20110132579 опубл. 09.06.2011 г. содержащая по меньшей мере, один резервуар, определяющий внутренний объем и имеющий впускное отверстие для охлаждающей жидкости для приема диэлектрической жидкой охлаждающей жидкости во внутреннем объеме и имеющее выпускное отверстие для охлаждающей жидкости, позволяющее диэлектрической жидкой охлаждающей жидкости вытекать из внутреннего объема, причем впускное отверстие для охлаждающей жидкости и выпускное отверстие для охлаждающей жидкости гидравлически связаны друг с другом; один или несколько монтажных элементов, расположенных во внутреннем объеме и выполненных с возможностью монтирования для приема множества независимо работающих серверов; жидкий диэлектрический теплоноситель; теплообменник, гидравлически связанный с выпускным отверстием для охлаждающей жидкости, по меньшей мере, одного резервуара, причем теплообменник расположен на расстоянии от резервуара; насос, гидравлически связанный с теплообменником и внутренним объемом, по меньшей мере, одного резервуара, причем насос сконфигурирован для перекачивания жидкого теплоносителя через жидкостный контур, содержащий первую часть контура, проходящую от входа охлаждающей жидкости резервуара к каждому серверу, вторая часть контура, проходящая от каждого соответствующего сервера до выхода охлаждающей жидкости, третья часть контура, проходящая от выхода охлаждающей жидкости к теплообменнику, и четвертая часть, проходящая от теплообменника до входа охлаждающей жидкости; контроллер для контроля температуры жидкого теплоносителя по меньшей мере в одном месте в контуре жидкости и для регулирования потока жидкого диэлектрического теплоносителя через контур жидкости для того, чтобы жидкий диэлектрический теплоноситель поддерживал повышенную температуру при выходе из части второго контура жидкости; при этом, по меньшей мере, один резервуар сконфигурирован для содержания жидкого диэлектрического теплоносителя во внутреннем объеме таким образом, что, когда в него может быть установлено множество серверов, по меньшей мере, часть каждого сервера погружена в жидкий диэлектрический теплоноситель для достаточного охлаждения каждого соответствующего сервера, когда резервуар достаточно заполнен жидкой охлаждающей жидкостью, в то же время поддерживая выходящую нагретую жидкую охлаждающую жидкость при повышенной температуре, чтобы уменьшить количество энергии, потребляемой для достаточного охлаждения каждого из множества серверов.The closest in technical essence is the cooling system of a plurality of independently operating servers containing heat-generating electronic components described in US patent 2011/0132579 A1 at the request of US 20110132579 publ. 06/09/2011, containing at least one reservoir that defines the internal volume and has a coolant inlet for receiving a dielectric liquid coolant in the internal volume and having a coolant outlet opening that allows the dielectric liquid coolant to flow out of the internal volume, wherein the coolant inlet and the coolant outlet are hydraulically connected to each other; one or more mounting elements located in the internal volume and configured to be mounted for receiving a plurality of independently working servers; liquid dielectric coolant; a heat exchanger hydraulically connected to the coolant outlet of at least one tank, the heat exchanger being located at a distance from the tank; a pump that is hydraulically connected to the heat exchanger and the internal volume of at least one tank, the pump is configured to pump the heat transfer fluid through a fluid circuit containing the first part of the loop passing from the coolant inlet of the tank to each server, the second part of the loop passing from each server to the coolant outlet, a third circuit part extending from the coolant outlet to the heat exchanger, and a fourth part extending from the heat exchanger to coolant inlet; a controller for controlling the temperature of the liquid coolant in at least one place in the fluid circuit and for controlling the flow of the liquid dielectric heat carrier through the fluid circuit so that the liquid dielectric heat carrier maintains an elevated temperature as it leaves the part of the second fluid circuit; wherein at least one reservoir is configured to contain the dielectric heat transfer fluid in the internal volume so that when multiple servers can be installed in it, at least part of each server is immersed in the heat transfer fluid for sufficient cooling of each respective server when the tank is sufficiently filled with liquid coolant, while at the same time keeping the heated liquid coolant out at elevated temperatures to reduce sew the amount of energy consumed to sufficiently cool each of the multiple servers.

В данном патенте есть серьёзные недостатки. В качестве охлаждающей системы выбрана двухконтурная схема охлаждения, имеющая КПД ниже, чем одноконтурная схема охлаждения. В патенте есть упоминание о возможности применения радиатора в качестве охлаждающего прибора в сочетании с чиллером. Такая система, использующая, радиатор не может работать при отрицательных температурах. В качестве способа регулирования температуры авторами указан способ регулирования скорости потока жидкости в охлаждающей системе. То есть при уменьшении температуры наружного воздуха до отрицательных значений произойдёт снижение температуры охлаждающей жидкости до значений при которых вязкость жидкости являющейся либо минеральным либо синтетическим маслом либо их комбинацией станет неприемлемой для работы циркуляционного насоса, поток жидкости остановится, а в радиаторе вязкость будет ещё выше это приведёт к образованию пробки из загустевшей диэлектрической жидкости. Возможности избежать этого в данном патенте не учтена, так как единственный способ увеличить температуру охлаждающей жидкости означает снизить скорость потока, что приведёт к обратному эффекту, так как в таком случае интенсивность охлаждения уменьшенного потока в радиаторе только возрастёт. Так же недостатком изобретения является использование штатного вентиляторного оборудования для увеличения скорости прохождения диэлектрической жидкости через серверы. Но стандартные вентиляторы, предназначены для работы на воздухе. В вязкой жидкости эффект от их работы будет отрицательным так как вращение будет происходить не от маломощных двигателей, а от скорости потока жидкости. То есть, в результате, вентиляторы будут создавать дополнительное сопротивление потоку охлаждающей жидкости и занимать полезное пространство в стандартном серверном корпусе.This patent has serious drawbacks. As a cooling system, a two-circuit cooling scheme was chosen, having an efficiency lower than the single-circuit cooling scheme. The patent mentions the possibility of using a radiator as a cooling device in combination with a chiller. Such a system using, the radiator can not operate at low temperatures. As a method of temperature control, the authors indicated a method for controlling the flow rate of a liquid in a cooling system. That is, if the ambient temperature decreases to negative values, the coolant temperature will decrease to values at which the viscosity of the fluid is either mineral or synthetic oil or their combination will become unacceptable for the circulation pump, the fluid flow will stop, and in the radiator the viscosity will be even higher to the formation of a tube of thickened dielectric fluid. Opportunities to avoid this are not taken into account in this patent, since the only way to increase the coolant temperature is to reduce the flow rate, which will have the opposite effect, since in this case the cooling intensity of the reduced flow in the radiator will only increase. Also the disadvantage of the invention is the use of regular fan equipment to increase the speed of passage of dielectric fluid through the servers. But standard fans are designed to work on the air. In a viscous fluid, the effect of their work will be negative since the rotation will not occur from low-powered engines, but from the speed of the fluid flow. That is, as a result, the fans will create additional resistance to the flow of coolant and occupy useful space in a standard server package.

Предлагаемое изобретение направлено на получение следующего технического результата, расширение функциональных возможностей системы иммерсионного охлаждения серверного оборудования, а также на увеличение плотности размещения электронного оборудования в корпусе и в помещении центра обработки данных, снижение энергопотребления на его охлаждение, за счёт использования одноконтурной схемы охлаждения, а так же повышение отказоустойчивости серверного оборудования, и возможность работы системы охлаждения при отрицательных значениях температур наружного воздуха.The present invention is directed to obtaining the following technical result, expanding the functionality of the immersion cooling system of server equipment, as well as increasing the density of electronic equipment in the case and in the data center, reducing energy consumption for its cooling, through the use of single-circuit cooling, and same increase in fault tolerance of server hardware, and the ability of the cooling system to work with negative values outdoor temperatures.

Поставленная задача решается за счет того, что система охлаждения серверного оборудования, состоящая из резервуара-стойки заполненной охлаждающей диэлектрической жидкостью, снабженной крышкой, патрубком нагнетания и патрубком всасывания сообщающимися посредством трубопроводов с циркуляционным насосом и внешним теплообменником драйкулером, причём система имеет одноконтурную схему охлаждения, а резервуар-стойка оснащена патрубком аварийного перелива, датчиками контроля температуры и уровня жидкости и снабжена направляющими, которые позволяют фиксировать положение серверных корпусов в стойке, патрубок нагнетания дополнительно оснащен распределительной трубной решёткой отверстия которой снабжены форсунками увеличивающими скорость движения охлаждающей жидкости, драйкулер, расположенный за пределами ограждающих конструкций помещения снабжён частотным преобразователем. Драйкулер дополнительно оснащён нагревательным элементом и защитными жалюзи с шаговым электроприводом. Одноконтурная схема охлаждения позволяет сократить количество оборудования обеспечивающего циркуляцию и охлаждение диэлектрической жидкости при этом сокращается потребление электроэнергии, а за счёт более интенсивного отвода тепла диэлектрической жидкостью можно в различных конфигурациях серверов поднимать частоту работы памяти и частоту работы процессоров, сохраняя при этом рабочую температуру процессоров. Одноконтурная схема охлаждения при необходимости, позволяет на 90 процентов утилизировать отводимое от серверов тепло с целью его полезного эффективного применения, при которых нагретая жидкость может через различные теплообменники передавать тепло конечному объекту, например системе тёплых полов, таким образом, повышается КПД данной системы. Оснащение резервуара-стойки направляющими расположенными параллельно боковым стенкам и перпендикулярно днищу позволяют устанавливать стандартные корпуса, содержащие серверное оборудование, с зазором, не превышающим 10 мм между ними, а ограничители фиксируют данное положение корпусов, таким образом, корпуса с серверным оборудованием располагаются с минимальным зазором друг к другу, что позволяет максимально плотно заполнить стойку. При использовании стандартных корпусов для серверного оборудования отпадает необходимость индивидуального выполнения корпусов и монтажных плат для сборки сервера, что позволяет без ограничений применять их в IT индустрии, в соответствие, с существующими международными стандартами, а также увеличивает плотность размещения электронного оборудования и ремонтопригодность. В стандартные корпуса IT оборудование монтируется с установкой на штатные места. А предусмотренные в стандартных корпусах штатные места для крепления вентиляторных модулей используются для установки на их место дополнительных электронных компонентов. Это ведёт к значительному увеличению плотности электронного оборудования, установленного в стойках и, как следствие, в объёме всего ЦОД. Увеличение плотности установки достигается за счёт монтажа на штатные места, предназначенные для размещения вентиляторов для воздушного охлаждения серверов дополнительных электронных компонентов. На освободившееся место при помощи специального крепления, которое соответствует типу дополнительного оборудования, устанавливают, на пример, видео карты, сетевые карты, интерфейсные карты, карты ускорители вычислений, накопители данных и прочие устройства подходящие по габаритам. Интерфейсное соединение выполняется путем подключения соответствующего кабеля. Всего в корпусе сервера можно разместить N креплений для дополнительных устройств. К серверам через специальные отверстия в корпусе стойки подходят провода питания и управления к примеру мышь, клавиатура и т. д. и интернет. Для соединения данных проводов в верхней части корпусов предусмотрены соответствующие порты. При изменении рабочей температур жидкости, вследствие изменения тепловой нагрузки от серверного оборудования или температуры наружного воздуха, от датчика температуры, замеряющего температуру жидкости и закреплённого во всасывающем патрубке, что дает наиболее точное измерение температуры, на контроллер выводится сигнал. Контроллер управляет в частности частотой работой вентиляторов, обдувающих драйкулер, снижая или увеличивая интенсивность охлаждения жидкости и поддерживая её рабочую температуру в заданном диапазоне. Датчик уровня жидкости, установленный в резервуар-стойке, контролирует уровень жидкости в резервуаре и во всей системе. При снижении уровня жидкости в резервуар-стойке может произойти перегрев IT оборудования, что может привести к выходу его из строя. При превышении или понижении допустимого уровня жидкости в резервуар-стойке и самой системе, сигнал от датчика уровня поступает на контроллер, который в свою очередь подаёт сигнал на реле, для выключения электропитания соответствующего циркуляционного насоса. Одновременно контроллер включает сигнальную лампу на стойке и звуковой сигнал сигнализирующие о возникновении нештатной ситуации. Патрубок аварийного перелива позволяет при значительном превышении охлаждающей жидкости в резервуар-стойке избежать переливания охлаждающей жидкости через край. Лишняя жидкость по аварийному патрубку уходит в резервуар для сбора диэлектрической жидкости. Драйкулер представляет собой теплообменник, который обеспечивает охлаждение поступающей в него диэлектрической жидкости, являющейся либо минеральным либо синтетическим маслом либо их комбинацией, с помощью окружающего воздуха, нагнетаемого вентиляторами и установленный за пределами ограждающих конструкций помещения. Охлаждённая жидкость поступает из драйкулера, с помощью насоса в резервуар-стойку через патрубок нагнетания, соединённый с распределительной решёткой внутри стойки. Под напором, диэлектрическая охлаждающая жидкость равномерно распределяется в резервуаре-стойке. Патрубок нагнетания дополнительно оснащен распределительной решёткой представляющей собой трубки, с отверстиями оснащенными форсунками. Трубки равномерно распределены по всему нижнему сечению стойки таким образом, что подводят охлаждённую диэлектрическую жидкость к каждому серверу, а форсунки увеличивают скорость движения охлаждающей жидкости. Патрубок всасывания расположен, ниже не менее 10 мм от верхнего уровня охлаждающей жидкости заполняющей резервуар-стойку. В начальной стадии жидкость поднимается вверх под воздействием напора насоса и ускорения, получаемого в форсунках, а в последствии нагреваясь, жидкость дополнительно получает импульс движения за счёт естественной конвекции. Через всасывающий патрубок, соединённый посредством трубопровода с всасывающей полостью циркуляционного насоса под воздействием разряжения жидкость движется по трубопроводу к насосу и от насоса к драйкулеру, где она охлаждается наружным воздухом, проходя по трубной решётке драйкулера. Вентилятор принудительно нагнетает воздух на трубную решётку, которая для увеличения теплообмена оборудована плотно закреплёнными на ней ламелями. Таким образом, обеспечивается увеличение общей площади теплообмена. Снабжение драйкулера защитными жалюзи с шаговым электроприводом и нагревательными элементами обеспечивает надёжную работу одноконтурной системы охлаждения при отрицательных температурах в диапазоне температур от 0 до – 60 градусов Цельсия. При падении температуры диэлектрической жидкости ниже установленного рабочего диапазона, диэлектрическая жидкость становится вязкой, что влечёт за собой снижение потока жидкости по системе охлаждения или его остановку. Во избежание повышения вязкости жидкости, контроллер снижает с помощью частотного преобразователя обороты двигателей вентиляторов обдувающих драйкулер до нуля. Если этого недостаточно для возврата температуры жидкости в рабочий режим, контроллер подает сигнал для включения шагового электропривода защитными жалюзи. Жалюзи смонтированы на драйкулере с двух сторон. В закрытом состоянии они перекрывают сечение на корпусе драйкулера для входа наружного воздуха на вентилятор и с другой стороны где воздух выходит из корпуса драйкулера. Закрытие жалюзи происходит пошагово вплоть до полного перекрытия сечений на корпусе драйкулера. Это предусмотрено для предотвращения попадания наружного воздуха на трубную решётку драйкулера в результате естественной конвекции например ветра. При дальнейшем падении температуры диэлектрической жидкости контроллер подаёт сигнал на включение нагревательных элементов, которые при закрытых жалюзи гарантировано обеспечивает разогрев трубной решётки драйкулера до температуры +200С. При таком значении температуры трубной решётки температура диэлектрической жидкости гарантированно вернётся в рабочий диапазон. В предлагаемой одноконтурной системе иммерсионного охлаждения серверного оборудования используются стандартные корпуса, массово выпускаемые компьютерной промышленностью и обеспечивающие возможность лёгкого доступа для ремонта электронного оборудования в режиме «горячей замены». В стандартных корпусах монтируются «коммодитизированные» конфигурации серверов. Такой сервер в корпусе свободно размещается в иммерсионной резервуар-стойке вертикально вниз, перпендикулярно днищу стойки в специальных направляющих, имеющие специальные фиксаторы. При весе до 5 кг сервер опускается руками при весе выше 5 кг сервер опускается с помощью подъёмного устройства (блок, таль и т. д.) и таким же образом извлекается из стойки. Улучшение ремонтопригодности обеспечивается лёгким извлечение сервера из стойки для ревизии или ремонта. Для этого достаточно открыть крышку резервуара - стойки, которая оснащена газовыми лифтами и открывается на угол 110 градусов, после чего корпус извлекается из резервуар-стойки. Повышение плотности установленного оборудования обеспечивается за счет того, что резервуар – стойка не содержит дополнительный теплообменник и насос, т. е. на каждый сервер в двухконтурной системе требуется больше места на величину отсека с теплообменником и насосом, чем на аналогичный сервер в одноконтурной схеме и расположенный в стандартном IT корпусе. В предложенной системе корпуса устанавливают вплотную друг к другу на расстоянии до 10 мм между ними. Жидкость из стойки одним насосом перекачивается в теплообменник, расположенный за ограждающими стенами здания ЦОД или за пределами серверной. Очевидно, что предложенная система охлаждения более компактна и обеспечивает более компактное расположение электронного оборудования как внутри стоек, так и в помещении ЦОД. Предложенная система иммерсионного охлаждения серверного оборудования может быть использована при ярусном расположении в ЦОД, таким образом, суммарная плотность электронного оборудования в несколько раз выше в предложенном изобретении, чем при двухконтурной системе охлаждения. The task is solved due to the fact that the cooling system of the server equipment consisting of a rack tank filled with cooling dielectric fluid, equipped with a lid, discharge pipe and suction pipe communicating by means of pipelines with a circulation pump and an external heat exchanger with a dry cooler, and the system has a single-circuit cooling circuit, the tank rack is equipped with an emergency overflow pipe, sensors for monitoring temperature and liquid level and equipped with guides that They allow to fix the position of server cases in the rack, the discharge pipe is additionally equipped with a distribution tube sheet whose holes are equipped with nozzles to increase the speed of the coolant, the drycooler located outside the enclosing structures of the room is equipped with a frequency converter. Drycooler is additionally equipped with a heating element and security shutters with a stepper motor. A single-circuit cooling scheme reduces the amount of equipment that provides circulation and cooling of the dielectric fluid, while reducing power consumption, and due to more intensive heat removal by the dielectric fluid, it is possible in various server configurations to raise the memory frequency and the frequency of the processor, while maintaining the operating temperature of the processors. A single-circuit cooling scheme, if necessary, allows 90 percent to utilize the heat removed from the servers in order to use it efficiently, in which the heated fluid through various heat exchangers can transfer heat to the final object, such as underfloor heating, thus increasing the efficiency of this system. Equipping the rack-tank with guides arranged parallel to the side walls and perpendicular to the bottom allows you to install standard housings containing server equipment with a gap not exceeding 10 mm between them, and the stoppers fix this position of the housings, so the housings with the server equipment are positioned with a minimum clearance each to a friend that allows you to fill the rack as tightly as possible. When using standard housings for server equipment, there is no need to customize housings and circuit boards for server assembly, which allows them to be applied without restrictions in the IT industry, in line with existing international standards, and also increases the density of electronic equipment and maintainability. In standard cases IT equipment is mounted with installation on regular places. And the regular places provided in standard housings for fastening fan modules are used to install additional electronic components in their place. This leads to a significant increase in the density of electronic equipment installed in racks and, as a result, in the entire data center. Increasing the installation density is achieved by mounting on regular places, designed to accommodate fans for air cooling of servers of additional electronic components. For example, video cards, network cards, interface cards, calculation accelerator cards, data storage devices and other devices suitable in size are installed on the vacant space with the help of a special fastener that corresponds to the type of additional equipment. The interface connection is made by connecting the appropriate cable. In total, the server case can accommodate N mounts for additional devices. The power supply and control wires, for example, mouse, keyboard, etc., and the Internet, fit the servers through special openings in the rack housing. To connect the data wires in the upper part of the housing has the appropriate ports. When the working fluid temperature changes, due to a change in the heat load from the server equipment or outside air temperature, from a temperature sensor measuring the temperature of the fluid and fixed in the suction nozzle, which gives the most accurate temperature measurement, a signal is output to the controller. The controller controls, in particular, the frequency of the fans that blow the drycooler, reducing or increasing the cooling rate of the fluid and maintaining its operating temperature in the specified range. A fluid level sensor installed in the rack tank monitors the fluid level in the tank and throughout the system. If the liquid level in the rack tank decreases, overheating of the IT equipment may occur, which may lead to its failure. When the permissible level of liquid in the tank rack and the system itself is exceeded or lowered, the signal from the level sensor goes to the controller, which in turn sends a signal to the relay, to turn off the power supply to the corresponding circulating pump. At the same time, the controller turns on the signal lamp on the rack and a sound signal indicating an abnormal situation. Emergency overflow pipe allows you to avoid overflow of coolant at a significant excess of the coolant in the rack tank. Excess fluid through the emergency pipe goes into the tank to collect the dielectric fluid. The drycooler is a heat exchanger that provides cooling of the dielectric fluid flowing into it, which is either mineral or synthetic oil or their combination, with the help of ambient air pumped by fans and installed outside the enclosing structures of the room. The cooled liquid flows from the drycooler, with the help of a pump into the tank rack through the discharge pipe connected to the distribution grid inside the rack. Under pressure, the dielectric coolant is evenly distributed in the rack tank. The discharge connection is additionally equipped with a distribution grid consisting of tubes, with openings equipped with nozzles. The tubes are evenly distributed over the entire lower cross-section of the rack in such a way that they supply a cooled dielectric fluid to each server, and the nozzles increase the speed of the coolant. The suction port is located below at least 10 mm from the top level of the coolant filling the tank rack. In the initial stage, the liquid rises up under the pressure of the pump and the acceleration obtained in the nozzles, and then heating up, the liquid additionally receives a movement impulse due to natural convection. Through a suction nozzle connected through a pipeline to the suction cavity of a circulating pump, under the influence of a vacuum, the liquid moves through the pipeline to the pump and from the pump to the drain cooler, where it is cooled by outside air, passing through the drain plate grille. The fan forcibly forces air to the tube plate, which is equipped with tightly fixed lamellae to increase heat exchange. Thus, an increase in the total heat exchange area is ensured. The supply of the drycooler with protective shutters with a stepper motor and heating elements ensures reliable operation of the single-circuit cooling system at negative temperatures in the temperature range from 0 to –60 degrees Celsius. When the temperature of the dielectric fluid falls below the established operating range, the dielectric fluid becomes viscous, which leads to a decrease in the flow of fluid through the cooling system or its stopping. In order to avoid increasing the viscosity of the liquid, the controller reduces the engine speed of the fans to dry zero with the help of a frequency converter. If this is not enough to return the temperature of the liquid to the operating mode, the controller sends a signal to activate the stepper motor with protective louvers. Blinds are mounted on the drainer on both sides. In the closed state, they overlap the cross section on the drycooler case to allow outside air to enter the fan and on the other side where the air comes out of the drycooler case. Closing blinds occurs step by step until the complete overlap of sections on the drycooler case. This is designed to prevent the ingress of outside air to the drainage tube plate as a result of natural convection such as wind. With a further drop in the temperature of the dielectric fluid, the controller sends a signal to turn on the heating elements, which, when the louver is closed, ensures that the drycooler tube is heated to +20 0 C. With this value of the tube temperature, the temperature of the dielectric fluid will surely return to the working range. In the proposed single-circuit system of immersion cooling of server equipment, standard cases are used, mass-produced by the computer industry and providing easy access for repairing electronic equipment in the “hot-swap” mode. Standard chassis mount “commoditized” server configurations. Such a server in the housing is freely placed in an immersion tank rack vertically down, perpendicular to the bottom of the rack in special rails with special locks. With a weight of up to 5 kg, the server is lowered by hand with a weight higher than 5 kg. The server is lowered using a lifting device (block, hoist, etc.) and is removed from the rack in the same way. Improvement of maintainability is provided by easy removal of the server from the rack for revision or repair. To do this, simply open the lid of the tank - the rack, which is equipped with gas elevators and opens at an angle of 110 degrees, after which the body is removed from the tank rack. The increase in the density of the installed equipment is ensured by the fact that the rack-tank does not contain an additional heat exchanger and a pump, i.e., each server in a double-loop system requires more space by the size of the compartment with a heat exchanger and pump than a similar server in a single-loop scheme in standard IT package. In the proposed system, the bodies are installed close to each other at a distance of up to 10 mm between them. Liquid from the rack with one pump is pumped to a heat exchanger located behind the enclosing walls of the data center building or outside the server room. It is obvious that the proposed cooling system is more compact and provides a more compact arrangement of electronic equipment both inside racks and in the data center room. The proposed system of immersion cooling of server equipment can be used with a long-line arrangement in the data center, thus, the total density of electronic equipment is several times higher in the proposed invention than with a dual-circuit cooling system.

Суть технического решения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен резервуар-стойка 1, направляющие 2, датчик температуры 3, патрубок всасывания 4, патрубком нагнетания 5, патрубок аварийного перелива 6, датчиком контроля уровня жидкости 7, циркуляционный насос 8, серверный корпус 9, крышка 10, верхний уровень жидкости 34, нижний уровень жидкости 35, рабочий диапазон уровня жидкости 36. На фигуре 2 изображён патрубком нагнетания 5, трубная решётка 11, форсунки 12. На фигуре 3 изображена принципиальная гидравлическая схема одноконтурной системы охлаждения, где расположены резервуар-стойка 1, циркуляционный насос 8, фильтр 13, запорная арматура 14, трубопровод 15, драйкулер 16, ёмкость для хранения диэлектрической жидкости 17, реверсивный насос 18, соленоидный вентиль 19, ёмкость для сбора диэлектрической жидкости 20. На фигуре 4 изображена схема работы драйкулера 16 при отрицательных температурах, где расположены корпус 21, трубная решётка 22, вентилятор 23, частотный преобразователь 24, шаговый электропривод 25, жалюзи 26, нагревательный элемент 27, контроллер 28. На фигуре 5 изображена схема размещения дополнительных электронных компонентов 31 в серверном корпусе 9 где расположены электронные компоненты 29, штатное место предусмотренное для вентиляторных модулей 30, дополнительные электронные компоненты 31. На фигуре 6 изображены резервуар-стойка 1, трубопровод 15, драйкулер 16, ограждающая конструкция 32. На фигуре 7 изображен резервуар-стойка 1, трубопровод 15, драйкулер 16, стеллаж 33.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where figure 1 shows a rack-rack 1, guides 2, temperature sensor 3, suction nozzle 4, discharge pipe 5, emergency overflow nozzle 6, liquid level control sensor 7, circulation pump 8, server housing 9, cover 10, upper level of fluid 34, lower level of fluid 35, operating range of fluid level 36. Figure 2 shows discharge pipe 5, tube plate 11, nozzles 12. Figure 3 shows a basic hydraulic diagram of a single-circuit system cooling, where the tank rack 1, the circulation pump 8, filter 13, stop valves 14, pipe 15, draykuler 16, capacity for storing the dielectric liquid 17, reversible pump 18, solenoid valve 19, capacity for collecting the dielectric liquid 20 are located. In the figure 4 shows a diagram of the operation of the drycooler 16 at negative temperatures, where the housing 21, tube sheet 22, fan 23, frequency converter 24, stepper motor 25, louver 26, heating element 27, controller 28 are located. Figure 5 shows a diagram of times Places for additional electronic components 31 in the server housing 9 where the electronic components 29 are located, a regular place provided for the fan modules 30, additional electronic components 31. Figure 6 shows the rack-tank 1, pipeline 15, drycooler 16, protective structure 32. Figure 7 depicts the tank rack 1, pipe 15, draykuler 16, rack 33.

Система иммерсионного охлаждения серверного оборудования работает следующим образом. В начале работы системы иммерсионного охлаждения серверов происходит заполнение резервуар-стойки диэлектрической жидкостью из ёмкости для хранения диэлектрической жидкости 17 при помощи реверсивного насоса 18 через открытый соленоидный вентиль 19, через патрубок нагнетания 5 не более 30% расстояния от днища резервуара-стойки 1 до нижнего уровня жидкости 35. Затем в резервуар-стойку 1 по направляющим 2 вертикально вниз устанавливаются серверные корпуса со смонтированными внутри серверами 9. Включается циркуляционный насос 8 для прокачки всей системы и вытеснения из неё воздуха, который вытесняется наружу за счёт заполнения резервуара-стойки 1 диэлектрической жидкостью. Включается в работу драйкулер 16 расположенный за пределами ограждающих конструкций помещения 33, после чего, производится долив охлаждающей жидкости. Сервер состоит из электронных компонентов 29 и дополнительных электронных компонентов 31 размещённых на штатное место 30 взамен вентиляторных модулей и смонтирован в серверном корпусе 9. Его подключают с помощью разъёмов, слотов к связи, устройствам мониторинга и управления. Производится запуск серверов в работу. Система иммерсионного охлаждения серверного оборудования находится в рабочем режиме. Охлаждённая жидкость поступает из драйкулера 16, с помощью циркуляционного насоса 8 в резервуар-стойку 1 через патрубок нагнетания 5 соединённый с расположенной внутри резервуар-стойки 1 распределительной трубной решёткой 11 с форсунками 12. Под напором, диэлектрическая охлаждающая жидкость равномерно распределяется в резервуаре-стойке 1. В начальной стадии жидкость поднимается вверх под воздействием напора циркуляционного насоса 8 и ускорения в форсунках 12, а в последствии нагреваясь жидкость, дополнительно получает импульс движения за счёт естественной конвекции. Диэлектрическая охлаждающая жидкость омывает все элементы серверного оборудования отводя от него тепло. Нагретая диэлектрическая жидкость через всасывающий патрубок 4, соединённый посредством трубопровода 15 с всасывающей полостью циркуляционного насоса 8 под воздействием разрежения движется по трубопроводу 15 к циркуляционному насосу 8 и от него к драйкулеру 16, который находится за огаждающими конструкциями 32, где она охлаждается, проходя по трубной решётке 22 драйкулера 16, охлаждаясь наружным воздухом, который принудительно нагнетается на трубную решётку вентилятором 23. Для увеличения теплообмена трубы драйкулера 16 оборудованы плотно закреплёнными на них ламелями (на рисунке не показано). Таким образов обеспечивается увеличение общей площади теплообмена. Драйкулер 16 дополнительно оборудован защитными жалюзи 26 с шаговым электроприводом 25 и специальными нагревательными элементами 27 для обеспечения надёжной работы одноконтурной системы охлаждения при отрицательных температурах. При изменении рабочей температуры диэлектрической жидкости, вследствие изменения тепловой нагрузки от серверного оборудования, или параметров наружного воздуха, от датчика температуры 3, замеряющего температуру жидкости и закреплённого во всасывающем патрубке 4, на контроллер 28 выводится сигнал. Контроллер 28 управляет в частности частотой работы вентилятора 23, обдувающего драйкулер 16, снижая или увеличивая интенсивность охлаждения диэлектрической жидкости и поддерживая её рабочую температуру в заданном диапазоне. При отрицательных температурах наружного воздуха и падении температуры диэлектрической жидкости ниже установленного диапазона, диэлектрическая жидкость становится вязкой, что повлечёт снижение потока жидкости по системе охлаждения или его остановку. Во избежание повышения вязкости жидкости, контроллер 28 снижает, с помощью частотного преобразователя 24, обороты двигателей вентиляторов 23 обдувающих драйкулер 16 до нуля оборотов. Если этого недостаточно для возврата температуры жидкости в рабочий режим, контроллер 28 подает сигнал для включения шагового электропривода 25 защитными жалюзи 26. Жалюзи 26 смонтированы на драйкулере 16 с двух сторон. В закрытом состоянии они перекрывают сечение на корпусе драйкулера 16 для входа наружного воздуха на вентилятор 23 и с другой стороны где воздух выходит из корпуса 21 драйкулера 16. Закрытие жалюзи 26 происходит пошагово вплоть до полного перекрытия сечений на корпусе 21 драйкулера 16. Это предусмотрено для предотвращения попадания наружного воздуха на трубную решётку 22 драйкулера 16 в результате естественной конвекции (ветер). При дальнейшем падении температуры диэлектрической жидкости контроллер 28 подаёт сигнал на включение нагревательных элементов 27, которые при закрытых жалюзи 26 гарантировано обеспечивает разогрев трубной решётки 22 драйкулера 16 вплоть до температуры +200 С. При таком значении температуры трубной решётки 22 температура диэлектрической жидкости гарантированно вернётся в рабочий диапазон. При превышении допустимого верхнего уровня охлаждающей жидкости 34 в резервуар-стойке 1, сигнал от датчика уровня 7 поступает на контроллер 28, который включает сигнальную лампу на стойке и звуковой сигнал сигнализирующий о возникновении нештатной ситуации. Охлаждающая жидкость начинает поступать через патрубок аварийного перелива 6 и трубопровод 15 в ёмкость для сбора диэлектрической жидкости 20. После устранения причин возникновения нештатной ситуации, оператор на контроллере 28 включает кнопку разблокировки включения аварийных сигналов. В случае, если уровень жидкости оказывается ниже допустимого нижнего уровня жидкости 35, сигнал от датчика уровня 7 поступает на контроллер 28. Контроллер 28 с помощью реле включает питание на реверсивный насос 18, и открывает селеноидный вентиль 19 на трубопроводе 15 ведущем от ёмкости для хранения диэлектрической жидкости 17 к резервуар-стойке 1, происходит долив диэлектрической жидкости до рабочего диапазона уровня жидкости 36. Одновременно контроллер 28 включает сигнальную лампу и звуковой сигнал на стойке сигнализирующие о возникновении нештатной ситуации. После устранения причин возникновения нештатной ситуации, оператор на контроллере 28 включает кнопку разблокировки включения аварийных сигналов. После восстановления уровня жидкости до рабочего диапазона 36. Контроллер 28 по сигналу датчика 7 выключает работу реверсивного насоса 18 и закрывает соленоидный вентиль 19.The system immersion cooling server hardware works as follows. At the beginning of the immersion server cooling system, the tank rack is filled with dielectric fluid from the storage tank for dielectric fluid 17 using a reversible pump 18 through the open solenoid valve 19, through the discharge pipe 5 no more than 30% of the distance from the bottom of the rack rack 1 to the lower level fluid 35. Then in the tank rack 1 along the guides 2 vertically down are installed server housings with servers mounted inside 9. The circulation pump 8 is switched on to pump all system and the displacement of air from it, which is displaced to the outside due to the filling of the tank rack 1 with a dielectric fluid. The drycooler 16 is put into operation located outside the enclosing structures of the room 33, after which the cooling fluid is topped up. The server consists of electronic components 29 and additional electronic components 31 placed at a regular place 30 instead of fan modules and mounted in a server housing 9. It is connected using connectors, slots to communication, monitoring and control devices. Runs the servers to work. The system of immersion cooling of server hardware is in operation. The cooled fluid flows from the drycooler 16, using a circulation pump 8 to the tank rack 1 through the discharge pipe 5 connected to the distribution pipe grid 11 located inside the tank rack 1 with nozzles 12. Under pressure, the dielectric cooling fluid is evenly distributed in the tank rack 1 In the initial stage, the liquid rises up under the pressure of the circulation pump 8 and the acceleration in the nozzles 12, and as a result of the heating, the liquid receives an additional impulse of movement for gm natural convection. Dielectric coolant washes all the elements of the server equipment removing heat from it. The heated dielectric fluid through the suction nozzle 4, connected via pipe 15 to the suction cavity of the circulation pump 8, under the influence of vacuum moves through the pipe 15 to the circulation pump 8 and from it to the dry cooler 16, which is cooled by passing through the pipe the grate 22 of the drycooler 16, cooled by the outside air, which is forcedly forced onto the tube plate by the fan 23. To increase the heat exchange, the draykuler pipes 16 are equipped tightly replonnymi them fins (not shown). Thus, an increase in the total heat exchange area is ensured. The Drycooler 16 is additionally equipped with safety shutters 26 with a stepper motor 25 and special heating elements 27 to ensure reliable operation of the single-circuit cooling system at negative temperatures. When the working temperature of the dielectric fluid changes, due to a change in heat load from the server equipment, or outside air parameters, from a temperature sensor 3, which measures the temperature of the fluid and is fixed in the suction nozzle 4, a signal is output to the controller 28. The controller 28 controls, in particular, the frequency of the fan 23, which blows the drycooler 16, reducing or increasing the cooling rate of the dielectric fluid and maintaining its operating temperature in the specified range. At negative ambient temperatures and the dielectric fluid temperature drops below the specified range, the dielectric fluid becomes viscous, which will cause the fluid flow to decrease through the cooling system or stop. In order to avoid increasing the viscosity of the fluid, the controller 28 reduces, with the help of the frequency converter 24, the revolutions of the motors of the fans 23 that blow the drycooler 16 to zero revolutions. If this is not enough to return the temperature of the fluid to the operating mode, the controller 28 sends a signal to turn on the stepper motor 25 with protective louvers 26. The louvers 26 are mounted on the drycooler 16 on both sides. In the closed state, they overlap the cross section on the drycooler case 16 to allow outside air to enter the fan 23 and, on the other hand, where air escapes from the drycooler housing 21 16. The louver 26 closes step by step until the cross sections on the drycooler 21 completely overlap. hitting the outside air on the tube grille 22 of the drycooler 16 as a result of natural convection (wind). With a further drop in the temperature of the dielectric fluid, the controller 28 sends a signal to turn on the heating elements 27, which, when the louver 26 is closed, ensures the heating of the drycooler tube grate 22 up to a temperature of +20 ° C. With this value of the grate temperature of the dielectric fluid returns to working range. When the permissible upper level of the coolant 34 in the rack-tank 1 is exceeded, the signal from the level sensor 7 goes to the controller 28, which turns on a signal lamp on the rack and a sound signal indicating an abnormal situation. Coolant begins to flow through the emergency overflow pipe 6 and pipe 15 into the tank to collect the dielectric fluid 20. After eliminating the causes of the abnormal situation, the operator on the controller 28 turns on the alarm enable button. If the liquid level is below the permissible lower liquid level 35, the signal from the level sensor 7 goes to the controller 28. The controller 28 switches the power to the reversing pump 18 using a relay and opens the selenoid valve 19 on the pipe 15 leading from the dielectric storage tank. fluid 17 to the tank rack 1, topping up the dielectric fluid to the working range of the fluid level 36. At the same time, the controller 28 turns on the warning lamp and the sound signal on the rack signals the occurrence of tatnoy situation. After eliminating the causes of the emergency situation, the operator on the controller 28 turns on the unlock button to turn on alarms. After the restoration of the liquid level to the operating range 36. The controller 28, by a signal from the sensor 7, turns off the operation of the reversing pump 18 and closes the solenoid valve 19.

Claims (2)

1. Система охлаждения серверного оборудования, состоящая из резервуара-стойки, заполненного охлаждающей диэлектрической жидкостью, снабженного крышкой, патрубком нагнетания и патрубком всасывания, сообщающимися посредством трубопроводов с циркуляционным насосом и внешним теплообменником драйкулером, отличающаяся тем, что система охлаждения имеет одноконтурную схему, а резервуар-стойка оснащен патрубком аварийного перелива, датчиками контроля температуры и уровня жидкости и снабжен направляющими, которые позволяют фиксировать положение серверных корпусов в стойке, патрубок нагнетания дополнительно оснащен распределительной трубной решеткой, отверстия которой снабжены форсунками, увеличивающими скорость движения охлаждающей жидкости, драйкулер, расположенный за пределами ограждающих конструкций помещения, снабжен контроллером для контроля за вязкостью диэлектрической жидкости.1. The cooling system of the server equipment, consisting of a rack tank filled with dielectric cooling fluid, equipped with a lid, discharge pipe and suction pipe, communicating through pipelines with the circulation pump and external heat exchanger with a dry cooler, characterized in that the cooling system has a single circuit circuit and the tank - the rack is equipped with an emergency overflow pipe, sensors for monitoring temperature and liquid level and is equipped with guides that allow fixing the floor voltage server chassis in the rack, the discharge tube is further equipped with a distribution tube sheet which holes are provided with nozzles speed increasing coolant motion Drycoolers disposed outside the space enclosing structures, is provided with a controller for controlling the viscosity of the dielectric fluid. 2. Система охлаждения серверного оборудования по п. 1, отличающаяся тем, что драйкулер дополнительно оснащен нагревательным элементом и защитными жалюзи с шаговым электроприводом, а контроллер снабжен частотным преобразователем для управления скоростью вращения вентиляторов.2. The cooling system of the server equipment according to claim 1, characterized in that the drying unit is additionally equipped with a heating element and protective shutters with a stepper motor, and the controller is equipped with a frequency converter to control the speed of rotation of the fans.
RU2019104694A 2019-02-19 2019-02-19 Immersion cooling system of server equipment RU2692569C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104694A RU2692569C1 (en) 2019-02-19 2019-02-19 Immersion cooling system of server equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104694A RU2692569C1 (en) 2019-02-19 2019-02-19 Immersion cooling system of server equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692569C1 true RU2692569C1 (en) 2019-06-25

Family

ID=67038286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104694A RU2692569C1 (en) 2019-02-19 2019-02-19 Immersion cooling system of server equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692569C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731958C1 (en) * 2020-02-25 2020-09-09 Антон Владимирович Костенко Mobile center of data processing
CN114531809A (en) * 2022-03-04 2022-05-24 国家计算机网络与信息安全管理中心上海分中心 Novel high-performance electromagnetic shielding cabinet
RU212055U1 (en) * 2021-12-09 2022-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "Завод Электромашина" EXPLOSION-PROOF REFRIGERATOR UNIT

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020152761A1 (en) * 2001-02-22 2002-10-24 Patel Chandrakant D. Spray cooling with local control of nozzles
US20060180300A1 (en) * 2003-07-23 2006-08-17 Lenehan Daniel J Pump and fan control concepts in a cooling system
US20100246118A1 (en) * 2008-04-21 2010-09-30 Hardcore Computer, Inc. Case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array
US20110075353A1 (en) * 2006-05-16 2011-03-31 Hardcore Computer, Inc. Liquid submersion cooling system
US20110132579A1 (en) * 2008-08-11 2011-06-09 Green Revolution Cooling, Inc. Liquid Submerged, Horizontal Computer Server Rack and Systems and Method of Cooling such a Server Rack
US20130264046A1 (en) * 2012-04-04 2013-10-10 International Business Machines Corporation Coolant and ambient temperature control for chillerless liquid cooled data centers
WO2014109869A1 (en) * 2012-12-14 2014-07-17 Midas Green Technology, Llc Appliance immersion cooling system
CN203744759U (en) * 2014-03-03 2014-07-30 中国电力工程顾问集团东北电力设计院 Natural-ventilation indirect air cooling tower bypass ventilating device
US9007221B2 (en) * 2013-08-16 2015-04-14 Cisco Technology, Inc. Liquid cooling of rack-mounted electronic equipment
RU166318U1 (en) * 2016-04-28 2016-11-20 Вячеслав Иванович Кузнецов DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020152761A1 (en) * 2001-02-22 2002-10-24 Patel Chandrakant D. Spray cooling with local control of nozzles
US20060180300A1 (en) * 2003-07-23 2006-08-17 Lenehan Daniel J Pump and fan control concepts in a cooling system
US20110075353A1 (en) * 2006-05-16 2011-03-31 Hardcore Computer, Inc. Liquid submersion cooling system
US20100246118A1 (en) * 2008-04-21 2010-09-30 Hardcore Computer, Inc. Case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array
US20110132579A1 (en) * 2008-08-11 2011-06-09 Green Revolution Cooling, Inc. Liquid Submerged, Horizontal Computer Server Rack and Systems and Method of Cooling such a Server Rack
US20130264046A1 (en) * 2012-04-04 2013-10-10 International Business Machines Corporation Coolant and ambient temperature control for chillerless liquid cooled data centers
WO2014109869A1 (en) * 2012-12-14 2014-07-17 Midas Green Technology, Llc Appliance immersion cooling system
US9007221B2 (en) * 2013-08-16 2015-04-14 Cisco Technology, Inc. Liquid cooling of rack-mounted electronic equipment
CN203744759U (en) * 2014-03-03 2014-07-30 中国电力工程顾问集团东北电力设计院 Natural-ventilation indirect air cooling tower bypass ventilating device
RU166318U1 (en) * 2016-04-28 2016-11-20 Вячеслав Иванович Кузнецов DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731958C1 (en) * 2020-02-25 2020-09-09 Антон Владимирович Костенко Mobile center of data processing
RU2777781C1 (en) * 2021-09-07 2022-08-09 Публичное акционерное общество «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» Immersion cooling system tank for electronic components of computer equipment
RU2787641C1 (en) * 2021-09-29 2023-01-11 Общество с ограниченной ответственностью «Медиа Лэнд» Single-phase immersion cooling system for server cabinets
RU212055U1 (en) * 2021-12-09 2022-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "Завод Электромашина" EXPLOSION-PROOF REFRIGERATOR UNIT
CN114531809A (en) * 2022-03-04 2022-05-24 国家计算机网络与信息安全管理中心上海分中心 Novel high-performance electromagnetic shielding cabinet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230247803A1 (en) Liquid submerged, horizontal computer server rack and systems and method of cooling such a server rack
US10624242B2 (en) System and method of packaging computing resources for space and fire-resistance
US10660239B2 (en) Cooling system with integrated fill and drain pump
EP3384364B1 (en) Fluid cooling system and method for electronics equipment
US11516943B2 (en) Direct liquid cooling system for cooling of electronic components
RU2500013C1 (en) Liquid-cooling system for electronic devices
RU156137U1 (en) DEVICE FOR PASSIVE TWO PHASE IMMERSION COOLING OF ELECTRONIC EQUIPMENT
RU2692569C1 (en) Immersion cooling system of server equipment
CN115793819B (en) Immersed liquid cooling server and waste heat recovery system thereof
CN112911905A (en) Cabinet type server indirect cold plate type liquid cooling leakage-proof system and control method
CN109588018A (en) A kind of full immersed type data center architecture
CN216697189U (en) Immersed liquid cooling tank
CN114916191A (en) Computer information data management equipment and use method thereof
CN211240639U (en) Heat radiation system of high-power combined electrical cabinet
CN208638033U (en) A kind of transversal ventilation heat dissipation waterproof dynamic compensating device
EP4326021A1 (en) Cooling tank for computing equipment, cooling device, and computing apparatus including the same
CN220085326U (en) Computing device
RU2787641C1 (en) Single-phase immersion cooling system for server cabinets
CN210779572U (en) Power distribution cabinet based on big data processing
CN215379661U (en) Heat dissipation assembly, heat dissipation system and photoetching machine
CN217694086U (en) Container type computing device with liquid cooling system
CN210805445U (en) Dry-type voltage transformer
CN220569138U (en) Integrated immersed liquid cooling system
CN218850888U (en) Waterproof POE switch
CN215419051U (en) Reactive power compensator that becomes more meticulous

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210220