CN101803487B - 用于为服务器机柜提供补充冷却的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种冷却系统包括用于服务器机柜或其它电子装置封罩的可重新构造的管道系统组件。热产生装置定位在电子装置封罩内并且热交换器经由管道系统被连接到热产生装置。管道系统定位在电子服务器后部和热交换器之间的增压室内。电子装置封罩内部被概念地分成多个热区域。管道系统用来选择性地将被加热空气引导到热交换器。在一些实施方式中，从单个热区域输出的被加热空气通过管道系统引导到相应的单个热交换器。在其它实施方式中，从成组的相邻热区域输出的被加热空气在单个管道系统引导件内混合，将混合的被加热空气引导到相应数量的相邻热交换器。

Description

用于为服务器机柜提供补充冷却的方法和设备

相关申请

本申请要求相同发明人于2007年8月7日提交的题为“Methodand Apparatus for Providing Supplemental Cooling to ServerRacks”、序列号为60/964025的美国临时申请的优先权。本申请通过整体引用来结合序列号为60/964025的美国临时申请。

技术领域

本发明总体涉及一种用于冷却热产生装置的方法和设备，并且具体地，本发明涉及一种使用管道系统和基于流体的冷却系统来冷却服务器应用装置的方法和设备。

背景技术

在电子器件冷却领域，具有高的热耗散的高性能集成电路的冷却面临着巨大挑战。随着对芯片瓦数增大的需求(包括超过100W的芯片)，采用安装有热管和风扇的散热装置的传统冷却不足以冷却这样的芯片。

例如刀片服务器和机柜服务器的电子服务器越来越多地投入使用，这是由于每单位容积电子服务器可以实现更高的处理器性能。然而，集成电路的高密度也造成高的热密度，这超出了传统空气冷却方法的能力。

冷却电子服务器上的集成电路的一个特殊问题在于多个电子服务器通常以近距离安装在服务器底盘上。在这种构造中，电子服务器被分开有限的空间，由此减小了在其中提供充分冷却方案的尺寸。通常，电子服务器的堆叠不能为每个电子服务器提供大型风扇和散热装置的安装。通常电子装置封罩内的每个服务器通过专用的内部风扇来冷却。对于刀片服务器的应用来说，成组的刀片服务器通过专用于每组刀片服务器的一个或多个内部风扇来冷却。使用这样的构造，使用在电子服务器上的集成电路之上吹送空气的风扇来冷却每个电子服务器上的集成电路。然而，考虑到服务器机柜内的内部风扇的局限性，可以用来冷却集成电路的空气量受到限制。

通过电子装置封罩外部的机房空气调节(CRAC)单元来提供补充冷却。被冷却的空气经由电子装置封罩排出，从底盘的一侧进入，并从相对侧离开。在数据中心连续增加其计算机密度时，电子服务器被更加频繁地利用。布满的电子服务器显著地增加了机柜的热量产生。这需要超过CRAC单元所能提供的补充冷却。补充冷却系统可包括风扇、泵和定位在电子服务器的后端外侧的热交换器，以降低离开电子服务器的空气温度。这些补充冷却系统中的热交换器被供应泵送的冷却剂、水或制冷剂。一些补充冷却系统被构造成附接到电子装置封罩的后侧的“冷却门”。然而，对于一些电子装置封罩来说，在电子装置封罩内通常具有不均匀热载荷，这通常在电子装置封罩内的一些区域内造成不充分的冷却，甚至在使用传统补充冷却系统时也会如此。

发明内容

本发明的冷却系统针对一种用于服务器机柜或其它电子装置封罩的可重新构造的管道系统组件。在一些实施方式中，电子装置封罩的前门、后门或前门和后门两者被构造成包括一个或多个热交换器的冷却门。在其它实施方式中，电子装置封罩的前门和/或后门通过多个可动分段来代替，所述可动分段可以接近电子装置封罩的内部。每个分段包括一个或多个热交换器。

例如电子服务器的多个热产生装置定位在电子装置封罩内。热交换器经由管道系统连接到电子服务器。管道系统定位在电子服务器后侧和热交换器之间的增压室内。在大多数应用中，电子装置封罩内的热载荷不是均匀分布的。通常，电子装置封罩内的每个电子服务器或成组的相邻电子服务器产生不同于其它电子服务器或成组的相邻电子服务器的热载荷。因此，每单位容积的热载荷在电子装置封罩内不是恒定的。电子装置封罩的内部被概念地分成多个热区域。在一些实施方式中，每个热区域具有相同的热输出，并且管道系统用来将相同量的被加热空气引导到每个热交换器，或者在单个热交换器的情况下，用来在热交换器上均匀地分布被加热空气。在一些实施方式中，从单个热区域输出的被加热空气通过管道系统引导到相应的单个热交换器。在其它实施方式中，从成组的相邻热区域输出的被加热空气在单个管道系统引导件内混合，该引导件将混合的被加热空气引导到相应数量的相邻热交换器。

能够通过包括一个或多个热交换器的后门接近定位在电子装置封罩内的电缆和设备。这种接近能够通过类似于标准门那样围绕铰链将门摆动打开来提供。在具有多个热交换器的情况下，门可以是分段的，每个热交换器一个分段，并且每个分段包括铰链，以便独立于其它分段打开。这种构造降低了电子装置封罩内向其它电子服务器的冷却中断。在一些实施方式中，每个分段类似于标准门那样旋转打开。在其它实施方式中，每个分段能够向上或向下旋转。在其它实施方式中，每个分段能够从电子装置封罩脱离并移到旁边，在这种情况下每个热交换器使用柔性管道连接，该柔性管道可以弯曲到旁边或者快速脱离。在其它实施方式中，整个后门或后门的每个分段能够滑动打开，并类似于抽屉那样关闭。

在一些实施方式中，单个的管道引导件具有可变形端部，该可变形端部能够围绕从一个或多个电子服务器后部延伸的电连接线局部变形。可变形端部可由例如毛刷中的硬毛制成，或者由包括缝隙和/或孔的泡沫体制成。

在阅读下面给出的实施方式的详细描述之后将明白本发明的其它特征和优点。

附图说明

图1表示根据本发明的实施方式连接到管道系统组件的电子装置封罩的剖视侧视图。

图2A表示根据本发明的另一实施方式连接到管道系统组件的电子装置封罩的剖视侧视图。

图2B表示根据本发明的又一实施方式连接到管道系统组件的电子装置封罩的剖视侧视图。

图3表示图1的冷却面板的主视图。

图4表示电子装置封罩的立体图，其中接近机构的第一实施方式位于关闭位置。

图5A表示电子装置封罩的立体图，其中接近机构位于打开位置。

图5B表示根据另一种实施方式的电子装置封罩的立体图，其具有滑动接近机构。

图6表示具有接近机构的第二实施方式的电子装置封罩的立体图。

图7表示具有接近机构的第三实施方式的电子装置封罩的立体图。

图8表示连接到电子装置封罩的补充冷却组件的剖视侧视图。

图9表示具有接近机构的第四实施方式的电子装置封罩的立体图。

图10表示包括硬毛的示例性管道引导件。

图11表示包括连接到刚性结构的硬毛的示例性管道引导件，其中硬毛形成管道引导件的大部分。

图12表示包括连接到刚性结构的硬毛的示例性管道引导件，其中硬毛形成管道引导件的小部分。

图13表示包括泡沫体的示例性管道引导件，泡沫体具有缝隙。

图14表示包括泡沫体的示例性管道引导件，泡沫体具有孔。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的冷却系统的实施方式，其实例在附图中描述。虽然下面结合实施方式来描述本发明，将理解到这些描述并不意于将本发明局限于这些实施方式和实例。相反，本发明意于覆盖包含在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代、变型和等同形式。另外，在本发明的以下详细描述中，提出多个特定细节来更加完整地说明本发明。然而，本领域普通技术人员将明白本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况下，为了避免不必要地混淆本发明的各个方面，没有详细描述公知的方法以及过程、部件和工艺。

本发明的实施方式针对一种冷却系统，该冷却系统传递由电子装置封罩或服务器机柜(这里总体称为电子装置封罩)内的一个或多个电子服务器产生的热量。这里描述的冷却系统可适用于安装到机柜的任何电子系统或子系统，包括但不局限于刀片服务器、机柜服务器以及存储服务器(这里总体称为电子服务器)。电子装置封罩能够容纳多个电子服务器。每个电子服务器包括一个或多个本领域公知的热产生装置。

冷却系统采用作为电子服务器一部分被包含的内部风扇产生的空气流。电子装置封罩的内部被概念地分成热区域。在一些实施方式中，每个热区域内的热载荷是相同的。由于每个电子服务器在电子装置封罩内的独特的热量产生量，热区域可以具有或不具有相同的容积大小。例如，具有第一容积的第一热区域可具有大于具有第二容积的第二热区域的容积。管道系统组件连接到电子服务器的空气流出侧。管道引导件定位在电子服务器的后侧和热交换器之间的增压室内。管道系统组件包括被定位成选择性地将输出空气流从电子服务器引导到一个或多个热交换器的多个管道引导件。在一些实施方式中，从一个热区域输出的空气流通过管道引导件引导到单个热交换器。在其它实施方式中，从多个相邻热区域(例如N个热区域)输出的空气流被混合到共用管道系统内并被总体引导到相应数量的相邻热交换器(例如N个热交换器)。在又一实施方式中，在热区域的数量和热交换器数量之间不是一对一的关系。通常，电子装置封罩的内部被概念地分成M个热区域，并且冷却面板包括N个热交换器。管道引导件被可调节地定位，以便选择性地将被加热空气从一个或多个热区域引导到一个或多个热交换器。在一些情况下，管道引导件被定位成将空气引导到一个或多个热交换器的多个部分(基本上使得热交换器分段，并且将不同的空气流引导到同一热交换器的不同分段)。

通常，管道系统组件将被加热空气从电子装置封罩内的概念化的热区域引导到热交换器。与将具有非均匀热载荷分布的被加热空气均匀引导到一个或多个热交换器不同，通过将从较高热载荷区域输出的被加热空气引导到具有更大相对截面面积的热交换器，管道系统组件为具有较高热载荷的区域提供更多的冷却。换言之，热交换器的冷却能力更加针对冷却电子装置封罩内的较热区域。

图1表示根据本发明的实施方式连接到管道系统组件30的电子装置封罩10的剖视侧视图。电子装置封罩10包括例如电子服务器的多个热产生装置(未示出)。电子装置封罩10能够使得空气流从第一侧14流到第二侧12。第一侧14和第二侧12被构造有通气装置，使得空气流动。通气装置可以是栅栏、网格、竖直百叶窗、水平百叶窗或者电子装置封罩壁板内使得空气流动的任何其它类型的开口。这种开口可指的是侧面板结构内的多个开口，或者开口可以是由电子装置封罩10的侧面板、顶面板和底面板的端部限定的开放空间。通常，术语“通气装置”指的是侧面板结构内的一个或多个开口，或者指的是没有侧面板结构的开放空间。空气从电子装置封罩10的第一侧14流到第二侧12。流过电子装置封罩10的空气通过定位在电子装置封罩10内和/或每个电子服务器或成组的电子服务器内的例如内部风扇的内部空气运动系统(未示出)来产生。空气经由第一侧14被抽吸到电子装置封罩10内。空气在电子装置封罩10内在热产生装置之上流过，由此加热空气。被加热的空气流出电子装置封罩10的第二侧12，并进入管道系统组件30。

管道系统组件30的第一端被连接到电子装置封罩10的第二侧12，并且管道系统组件30的第二端被连接到冷却面板20。冷却面板20包括一个或多个热交换器。在图1的示例性构造中，具有N个热交换器，表示为热交换器1、热交换器2、...、热交换器N。在一些实施方式中，冷却面板20是冷却门。

图3表示图1的冷却面板20的主视图。图3的冷却面板20包括N个热交换器1、2、...、N。每个热交换器1、2、...、N具有流过其中的冷却剂。在被加热空气流过冷却面板20中的热交换器1、2、...、N时，热量从空气传递到流过热交换器1、2、...、N的冷却剂，由此冷却离开冷却面板20的空气。在一些实施方式中，冷却面板20被连接到将冷却剂供应给冷却面板20并将被加热的冷却剂从冷却面板20返回的外部冷却系统(未示出)。外部冷却系统可包括冷却塔、冷却器或包括用来冷却离开冷却面板20的冷却剂的热交换器的其它二次冷却回路。使用水、制冷剂或任何其它的冷却剂。在一些实施方式中，冷却剂是双相冷却剂。在其它实施方式中，冷却剂是单相冷却剂。

在一些实施方式中，热交换器由具有附接的空气翅片的微管结构制成，或者由管-翅片类型的结构制成。在其它实施方式中，热交换器是使用空气流来传递热量的任何传统的热交换器。冷却面板20可包括单个大型热交换器或者串联或并联的成组的热交换器。分开的热交换器更容易管理，以便构造并提供更好的流体分布控制。热交换器1、2、...、N在图1和3中表示成彼此叠置的面板。应该理解到这种构造只出于示例性目的，并且每个热交换器可以不同于图3所示的面板构造的形状构造，并且可以不同于图1和3所示的叠置图案的图案定位。

再次参考图1，电子装置封罩10的内部被概念地分成多个热区域。电子装置封罩10整体产生总热载荷输出Q。然而，由于存储在电子装置封罩10内的每个单独电子服务器的独特构造和使用，整个电子装置封罩10内部的热载荷是不一致的。在一些实施方式中，每个热交换器1、2、...、N能够冷却相同的热载荷。在这种情况下，每个热交换器冷却从电子装置封罩10输出的总热载荷Q的1/N的同等部分。为了实现此性能，相同量的热载荷经由从电子装置封罩10的第二侧12输出的被加热空气引导到每个热交换器1、2、...、N。为了将从第二侧12输出的总热载荷Q分成待引导到每个热交换器1、2、...、N的同等量，电子装置封罩10的内部被概念地分成热区域，其中每个热区域在电子装置封罩10内限定特定的容积。在此示例性情况下，每个热区域被概念地分成具有同等的热载荷。因此，从一个热区域输出的被加热空气具有与从另一热区域输出的被加热空气相同的热载荷，但是每个热区域的容积会是不同的。从每个热区域输出的被加热空气经由管道系统组件30内的管道引导件被引导到热交换器1、2、...、N的相应一个。

由于热区域的尺寸是不一致的，管道系统组件30内的管道引导件的位置同样是不一致的，这是由于每个管道引导件的位置根据相应的热区域和被加热空气被引入的热交换器的尺寸和位置来单独确定。在图1的示例性构造中，热区域1具有大于热区域2和热区域N的容积，并且热区域N具有大于热区域2的容积。因此，热区域2内的每单位容积的热载荷大于热区域1和热区域N内的每单位容积的热载荷，并且热区域N内的每单位容积的热载荷大于热区域1内的每单位容积的热载荷。

管道引导件32被定位成将从热区域1输出的被加热空气引导到热交换器1。由于热区域2与热区域1相邻，管道引导件32还可与管道引导件34一起使用，以便将从热区域2输出的被加热空气引导到热交换器2。类似地，由于热区域3与热区域2相邻，管道引导件34和另一管道引导件(未示出)一起使用，以便将从热区域3(未示出)输出的空气引导到热交换器3(未示出)。管道引导件38被定位成将从热区域N输出的被加热空气引导到热交换器N。在一些实施方式中，每个管道引导件32、34、38是基本上较平的元件，该元件跨过管道组件30的两个侧面板之间的距离，并且还跨过电子装置封罩10和冷却面板20之间的距离。作为替代，管道引导件可以被弯曲。在一些实施方式中，每个管道引导件跨过冷却面板20和电子装置封罩10内的电子服务器的后部之间的距离。

在一些实施方式中，每个热交换器1、2、...、N能够冷却相同的热载荷Q/N。如果电子装置封罩10内的热载荷均匀分布，每个概念化的热区域1、2、...、N会是相同的尺寸，其截面具有与每个热交换器1、2、...、N的截面相同的面积。在这种均匀分布构造中，每个热区域指的是基准热区域。与图1所示的热区域相比，热区域1大于基准热区域。与大于基准热区域的热区域(例如热区域1)相关的管道系统将从较大热区域输出的被加热空气汇集到热交换器处的相对较小的截面区域。在这种情况下，被加热空气的空气流动速度随着其朝着热交换器运动而增加。相比之下，每个热区域2和热区域N小于基准热区域。与小于基准热区域的热区域(例如热区域2和N)相关的管道系统将从较小热区域输出的被加热空气引导到热交换器处的相对较大截面区域。在这种情况下，被加热空气的空气流动速度随着其朝着热交换器运动而减小。

例如管道引导件、通道和/或气坝的附加管道系统元件可添加在管道引导件组件内。附加管道系统元件可例如用来调节空气流动，并且使得空气一致地流过一个或多个相应的热交换器。例如，气坝39定位在管道引导件32和34之间，以便减小从热区域2流到热交换器2的空气的速度。在一些实施方式中，气坝被构造成固体、非多孔结构，该结构完全阻挡空气并迫使空气围绕气坝结构流动。在其它实施方式中，气坝被构造成多孔结构，使得部分空气流过气坝结构。气坝结构的多孔性质提供某种程度的空气流动阻挡性能，由此提供在没有气坝的情况下无法提供的一定程度的空气流动调节性能。在其它的实施方式中，气坝可在非多孔和多种程度的多孔度之间调节。可调节的气坝结构被调节，使得空气流过该结构的程度变化，其概念类似于如何调节百叶窗以使得不同程度的光线经过。

作为可以使用的附加管道系统元件的另一实例，管道引导件36和37被添加在管道引导件38和管道系统组件30的底面板之间，以进一步细微调节对准热交换器N指向的空气流。附加管道引导件36和37还可用来使得会存在的重新循环区域最小化(如果不消除的话)。

在一些实施方式中，从多个相邻热区域输出的被加热空气可被混合到共用管道系统内，并被引导到成组的相邻热交换器。图2A表示根据本发明的另一实施方式连接到管道系统组件50的电子装置封罩10的剖视侧视图。除了在图2A中电子装置封罩10内的热载荷分布是不同的，并且管道系统组件50使用共用的管道系统(管道引导件52和管道引导件54)以便将从多个相邻的热区域2、3和4输出的被加热空气引导到多个相邻的热交换器2、3和4之外，图2A的构造类似于图1的构造。在此示例性构造中，每个热区域不单独导向相应一个热交换器。其它热区域可类似地组合，或者可单独导向，例如通过管道引导件56将从热区域N输出的被加热空气引导到热交换器N。可以在每个导向路径中使用附加的管道引导件、通道和/或气坝。虽然图2A表示了从共用管道系统内的三个相邻热区域输出的被加热空气的混合，应该理解到从多于或少于三个相邻热区域输出的被加热空气可在共用管道系统内组合。

在使用中，电子装置封罩内的电子服务器被周期性地更换或更新，由此造成电子装置封罩内热载荷分布的变化。虽然热交换器和管道系统组件可最初构造成与相应于电子服务器的最初构造的特定热载荷分布匹配，一旦任何一个电子服务器更换，热载荷分布变化，并且满足这种新的热载荷分布的最佳空气流动性能也变化。由于管道引导件的位置可以变化，管道系统组件整体可适用于电子装置封罩内的变化的热状况。通常，如果电子装置封罩内的热载荷状况变化，例如一个或多个电子服务器被具有不同的热载荷分布的其它电子服务器更换，热区域可以被重新限定，并且根据新限定的热区域，管道引导件可以在管道系统组件内重新定位。

就将电子装置封罩的内部概念地分成具有同等热载荷的热区域并在将被加热空气从热区域引导到相应的热交换器的管道之间形成1∶1或N∶N的关系来说描述了图1和2A的冷却系统。替代地可设想到在热区域的数量和热交换器的数量之间没有一对一的关系。如上所述，电子装置封罩的内部被概念地分成M个热区域，并且冷却面板包括N个热交换器。在一些情况下，管道引导件被定位成将空气引导到一个或多个热交换器的多个部分(基本上对热交换器进行分段，并且将不同的空气流引导到同一热交换器的不同分段)。

除了图2A的管道引导件54被重新定位成如图2B的管道引导件54’那样使得空气引导到热交换器4的一部分之外，图2B表示如图2A构造的电子装置封罩10。

在一些实施方式中，管道引导件由可变形的材料制成，例如包括孔和/或缝隙的泡沫体或海绵，或者包括硬毛的毛刷，使得例如电缆或塞绳的电连接线经过管道引导材料。在其它实施方式中，管道引导件由包括刚性部分和可变形部分的材料组合体制成，例如具有附接到端部之一以使电缆经过的硬毛的金属或塑料片。管道引导件能够被去除，并且其位置可以调节，以适于例如由于一个或多个电子服务器被具有不同热产生曲线的电子服务器代替而引起的电子装置封罩内热载荷分布的变化。在一些实施方式中，冷却面板、电子装置封罩的后端和/或其间的增压室被构造有用于将管道引导件保持就位的机械装置。这种机械装置的实例包括槽、凸缘和螺钉。在其它实施方式中，管道引导件本身与配合到电子装置封罩上的相应结构以便支承的机械装置配合。管道引导件可在管道系统组件内定位在任何位置，从而提供或接收用于将管道引导件支承就位的机械装置。可以得到的用于管道引导件的位置只通过所提供的用于支承的机械装置的数量和类型来限制。

在一些实施方式中，管道引导件的可变形性能提供了用于将管道引导件保持就位的机械装置。例如，管道引导件由可以压缩的泡沫体制成，该泡沫体在未压缩状态下具有例如26英寸的宽度。为了将管道引导件安装在例如24英寸宽的电子装置封罩内，泡沫体被压缩，并压缩的同时在电子装置封罩内放置就位，接着释放压缩。泡沫体朝着其原始形状膨胀返回的动作提供贴靠电子装置封罩的压力，由此将泡沫体管道引导件保持就位。这种类型的可变形管道引导件可在管道系统组件内定位在任何位置。

管道引导件的可变形性能的另一优点在于适应连接到电子服务器的后部的所有电连接线。可变形管道引导件或管道引导件的可变形部分在保持引导空气流的能力的同时使得电连接线经过管道引导件。在示例性构造中，管道引导件由硬毛制成。图10表示包括硬毛60的示例性的管道引导件。任选的绑定物或条带62可用来将硬毛绑定在一起。在硬毛在电子服务器的后部抵触电连接线的地方，硬毛围绕电连接线变形。作为替代，电连接线可手动定位成在管道引导件之上悬垂并经过冷却面板近侧的端部处的硬毛。图11表示包括连接到刚性结构70的硬毛72的示例性管道引导件，其中硬毛72形成管道引导件的大部分。图12表示包括连接到刚性结构80的硬毛82的示例性管道引导件，其中硬毛82形成管道引导件的小部分。应该理解到可以使用硬毛相对于刚性结构的其它比例，而不同于图11和12所示的那样。在一些实施方式中，管道引导件被定位成使得硬毛端面向电子服务器。在其它实施方式中，管道引导件被定位成使得硬毛端面向冷却面板。在这种情况下，电连接线在管道引导件之上悬垂，并经过面向冷却面板的硬毛。

在另一示例性构造中，管道引导件由可变形材料制成，例如具有缝隙、孔或缝隙和孔的组合的泡沫体。电连接线在缝隙内滑动，或者进入在泡沫体的一端内切制的孔内。图13表示包括具有缝隙92的泡沫体90的示例性管道引导件。缝隙92延伸经过泡沫体90的整个厚度，并沿着泡沫体90的部分长度从端部91延伸。图14表示包括具有缝隙的泡沫体94的示例性管道引导件，缝隙在每个缝隙端部处具有孔96。孔96延伸经过泡沫体94的整个厚度。在可替代的构造中，泡沫体管道引导件包括孔，但没有缝隙。对于硬毛管道引导件来说，泡沫体管道引导件可被定位成使得具有缝隙的端部面向电子服务器或冷却面板定位。

对于第二侧12(图1)和热交换器之间的距离相对短的那些应用，例如小于或等于12英寸，单个管道引导件可用来跨过整个间隙。管道引导件可被附接到热交换器一侧，例如附接到冷却面板20(图1)，并且在冷却面板被关闭时，无论塞绳或电缆在例如第二侧12(图1)的电子服务器侧部处是否存在，塞绳和电缆局部阻止可变形材料，可变形材料弯曲以便适应。没有受到塞绳和电缆阻止的其它可变形材料保持原位。

对于第二侧12和热交换器之间的距离相对长的应用，例如大于12英寸，两个分开的管道引导件可被用来跨过整个间隙。第一管道引导件是刚性的，并被附接到热交换器一侧，例如附接到冷却面板20。第二管道引导件可以是可变形的，或者可以是刚性和可变形的组合，并被附接到电子装置封罩一侧。可变形的第二管道引导件或第二管道引导件的可变形部分围绕电连接线变形。在冷却面板被关闭时，第一和第二管道引导件的端部邻靠或略微叠置，以便概念地形成大致单个管道引导件，该管道引导件跨过电子服务器和热交换器之间的距离。第一和第二管道引导件两者可如上所述地重新定位。

图1和2表示冷却面板20、40和电子装置封罩10，其中冷却面板内的热交换器的数量与电子装置封罩内的热区域的数量之间是1∶1的关系。应该理解到冷却面板和电子装置封罩可具有可替代的关系。通常，热交换器的数量和热区域的数量之间的比例是1∶n。

每个热交换器如上所述构造成冷却相同量的热载荷，并且每个热区域被概念地限定成产生相同量的热载荷。在可替代构造中，与其它热交换器比较，每个热交换器能够冷却单独量的热载荷并且热区域可根据不同的热载荷被概念地限定。每个热交换器可通过热交换元件的尺寸和/或密度来变化。管道系统组件是可重新构造的，以调节管道引导件的位置和数量，从而根据由电子装置封罩内的热载荷分布以及每个热交换器的构造确定的任何所需的构造和规格来改变空气流动。

虽然电子装置封罩、管道系统组件以及具有热交换器的冷却面板如上所述描述成分开部件，应该理解到管道系统组件可集成为电子装置封罩的一部分和/或冷却面板的一部分。同样，构造有或没有管道系统组件的冷却面板可集成为电子装置封罩的后面板的一部分。在没有管道系统组件的情况下，电子装置封罩被构造有后增压室，管道引导件可定位在后增压室内。

在传统的电子装置封罩中，后面板被构造成门，从而接近内部电子服务器。但是，在后面板或门被构造有热交换器，该热交换器连接到外部流体供应管路，并且在一些情况下包括所述类型的管道系统组件，可以使用接近电子装置封罩内部的可替代装置。

图4表示电子装置封罩的立体图，其中接近机构的第一实施方式位于关闭位置。电子装置封罩110包括具有一个或多个热交换器的后面板120。所述一个或多个热交换器被连接到柔性流体管路140，以便冷却流体的输入和输出。在一些实施方式中，电子装置封罩110包括增压室和上面结合图1-3描述类型的管道系统。在其它实施方式中，电子装置封罩110可以或不可以包括位于电子服务器160(图5A)的后部和后面板120之间的增压室和/或管道系统。

图5A表示电子装置封罩110的立体图，其中接近机构位于打开位置。滑轨150被连接到后面板120和电子装置封罩110的后端。滑轨150使得后面板120相对于电子装置封罩110前后滑动，类似于档案柜的抽屉。如图4所示，后面板120滑动到关闭位置。如图5A所示，后面板120滑动到打开位置。柔性流体管路140使得后面板120在打开位置和关闭位置之间运动，同时保持与后面板120流体连接。前后滑动后面板120不会使流体管路扭转柔曲，而只是简单的弯曲运动。在处于打开位置上时，包含在电子服务器160后部处的管道系统(未示出)能被去除(如果有的话)，并可以接近电子装置封罩110的后部，包括可以接近电子服务器160和包含在电子装置封罩110内的其它部件。

图4和5A表示前后滑动的整个后面板。作为替代，后面板和热交换器可被构造成分开部件，并且每个部件被构造有滑轨，如档案柜的单独的抽屉那样。在此构造中，每个后面板部件安装有柔性流体管路。在一些实施方式中，后面板部件串联流体连接，使得柔性流体管路将一个后面板部件连接到下一个后面板部件，如此类推，其中最顶部和最底部的后面板部件连接到输入和输出柔性流体管路，如图4和5A的柔性流体管路140。在其它实施方式中，每个后面板部件安装有其本身的一组输入和输出柔性流体管路。与打开整个后面板并中断所有电子服务器的冷却不同，将后面板分段的优点在于只中断电子服务器一部分的冷却。另外，不需要在热交换器和外部流体管路之间提供流体连接的回转接头，如同后门冷却门组件那样。

虽然结合了电子装置封罩的后面板描述了电子装置封罩和具有热交换器的滑动抽屉，滑动抽屉的构思可适用于电子装置封罩的前面板。

图4和5A的滑动接近机构可进一步调整，从而一旦位于打开位置，使得后面板从一侧到另一侧滑动，由此提供接近电子装置封罩内部的另外的便利性。图5B表示具有图5B的变型滑动接近机构的电子装置封罩110的立体图。图5B的滑动接近机构与图5A的滑动接近机构相同地操作，其中添加了能够使得后面板侧向滑动的第二滑动组件152。具体地，图5A的后面板120被框架154和后面板120’代替。框架154连接到每个滑动组件152。顶部和底部滑动组件152被连接到框架154和后面板120’。滑动组件152使得后面板120’相对于滑动组件150的运动大致垂直地运动。滑动组件152能够独立于滑动组件150运动。因此，后面板120’可在滑动组件150位于关闭位置或者从略微打开位置到最大打开位置的任何程度的打开位置的同时运动。图5B表示滑动到左侧的后面板120’。作为替代，后面板120’和滑动组件152可能够将后面板120’滑动到右侧，或者可使得后面板120’滑动到左侧和右侧。

图6表示具有接近机构的第二实施方式的电子装置封罩的立体图。电子装置封罩210的后面板由多个热交换器222、224、226和管道系统232、234、236代替。包括三组热交换器和管道系统只出于示例性目的，可以使用三组以上或以下的热交换器和管道系统。每个热交换器222、224、226被连接到流体管路240，以便冷却流体的输入和输出。流体管路可以是柔性的或者硬管接的(hard-plumbed)。从电子装置封罩210后部输出的空气分别经由管道系统232、234、236被引导到每个热交换器222、224、226。热交换器222、224、226各自大致水平定位，并且管道系统232、234、236将来自于电子装置封罩210后部的大致水平的空气流重新引导成指向热交换器222、224、226的大致向上垂直的空气流。如图6所示，管道系统232、234、236具有弯曲表面和两个侧面，以便将水平空气流转换成向上的垂直空气流。还可以使用可替代的管道系统构造来实现这种空气流方向的改变。

每个管道系统232、234、236可拆卸地连接到电子装置封罩210和相应的热交换器222、224、226。因此，每个管道系统232、234、236可被独立地去除，以接近电子装置封罩210的内部。这种构造的优点在于热交换器不运动以接近电子装置封罩的内部。因此，流体通路可以是硬管接的。另外，不需要在热交换器和外部流体管路之间提供流体连接的回转接头，如后门冷却门组件那样。

在一些实施方式中，电子装置封罩210还包括增压室和具有上面结合图1-3描述类型的附加的管道系统。虽然相对于代替电子装置封罩210的后面板描述了热交换器222、224、226和管道系统232、234、236，可以使用类似的热交换器和管道系统来代替电子装置封罩的前面板。

在图6中，热交换器和管道系统能够向上引导空气。在可替代的构造中，热交换器和管道系统能够向下引导空气。图7表示了具有接近机构的第三实施方式的电子装置封罩的立体图。除了热交换器和管道系统能够向下引导空气之外，图7的接近机构被类似于图6的接近机构构造。具体地，热交换器322、324、326代替图6的热交换器222、224、226，并且管道系统332、334、336代替图6的管道系统232、234、236。每个热交换器322、324、326被连接到流体管路340，以便冷却流体的输入和输出。流体管路340可以是柔性的，或者硬管接的。从电子装置封罩310的后部输出的空气分别经由管道系统332、334、336被引导到每个热交换器322、324、326。热交换器322、324、326各自大致水平定位，并且管道系统332、334、336将流出电子装置封罩210后部的大致水平空气流重新引导成指向热交换器322、324、326的大致向下垂直的空气流。如图7所示，每个管道系统332、334、336具有弯曲表面和两个侧面，以便将水平空气流转换成向下垂直的空气流。可使用替代的管道系统构造来实现空气流方向的这种变化。

每个管道系统332、334、336可拆卸地连接到电子装置封罩310和相应的热交换器322、324、326。因此，每个管道系统332、334、336可被独立地去除，以接近电子装置封罩310的内部。为了在管道系统332、334、336被去除的同时保护热交换器322、324、326，使用具有穿孔图案的保护盖。穿孔图案使得空气流过盖，但是提供不接触热交换器表面的保护。穿孔保护盖的实例包括(但不局限于)丝网、具有穿孔的金属片、金属杆的平行图案以及金属杆的交叉影线图案。

图9表示具有接近机构的第四实施方式的电子装置封罩的立体图。电子装置封罩510的后面板由多个热交换器522、524、526代替，每个热交换器枢转连接到电子装置封罩510的后端。包括三个热交换器只出于示例性目的，可以使用三个以上或以下的热交换器。每个热交换器522、524、526被连接到流体管路540以便冷却流体的输入和输出。流体管路可以是柔性的或者硬管接的。从电子装置封罩510后部输出的空气被引导到每个热交换器522、524、526。热交换器522、524、526各自能够向上旋转。换言之，每个热交换器522、524、526的顶端被连接到电子装置封罩510，使得每个热交换器522、524、526的底端可向上旋转打开并向下旋转关闭。使用一个或多个回转接头，每个热交换器522、524、526被连接到电子装置封罩510，从而在热交换器522、524、526位于向上或向下位置的同时在热交换器522、524、526和流体管路540之间保持流体连接。如图9所示，每个热交换器位于向上位置。虽然所有三个热交换器522、524、526表示成位于向上位置，应该理解到每个热交换器522、524、526可被独立地打开和关闭。虽然位于向上位置，可以接近电子装置封罩510的内部。热交换器522、524、526能够转动0-90度，并且在一些情况下大于90度。转动小于90度可以接近电子装置封罩内部，但是不能进行电子服务器的安装和/或去除。转动90度或更大可以进行电子服务器的安装和/或去除。

在一些实施方式中，电子装置封罩510还包括增压室和上面结合图1-3描述类型的附加的管道系统。虽然相对于代替电子装置封罩510描述了热交换器522、524、526，可以使用类似的热交换器来代替电子装置封罩的前面板。

在图9中，热交换器的底端能够上下旋转。在可替代的构造中，热交换器能够向下旋转。换言之，每个热交换器的底端被连接到电子装置封罩，使得每个热交换器的顶端能够向下旋转打开并向上旋转关闭。保护盖可被添加到每个热交换器。

补充的冷却可被添加到电子装置封罩，而不调整前或后接近面板，由此保持电子装置封罩内部的常规接近。在这种情况下，补充冷却组件被添加到电子装置封罩的顶部，并且从每个电子服务器的后部输出的空气在从电子装置封罩输出之前被引导到补充冷却组件。

图8表示连接到电子装置封罩的补充冷却组件的剖视侧视图。例如电子服务器420的多个热产生装置存储在电子装置封罩410内。电子装置封罩410能够使得空气流从第一侧414朝着第二侧412流动。第一侧414被构造有通气装置，使得空气流进入电子装置封罩410。第二侧412被构造成实体面板以阻挡空气流。在一些实施方式中，第二侧412是实体门。流过电子装置封罩410的空气通过定位在电子装置封罩410内的一个或多个内部空气运动系统(未示出)来产生，例如被包含为每个电子服务器420一部分的一个或多个内部风扇。

在每个电子服务器420的后端和第二侧412之间是后增压室430。后增压室430由电子装置封罩410的后部形成，或者由后增压室430形成，并且第二侧412作为延伸部添加到现有的电子装置封罩。被加热的空气流出每个电子服务器420的后部并进入后增压室430。第二侧412防止被加热空气离开电子装置封罩410，并因此，被加热的空气升高到顶部增压室460。在一些实施方式中，现有电子装置封罩的顶部适于包括顶部增压室。在其它实施方式中，顶部增压室被连接到电子装置封罩的顶部通气表面。顶部增压室460通过顶面板和四个侧面板形成。至少一个面板是通气的。一个或多个热交换器被连接到每个通气的面板。如图8所示，顶面板是通气的，并且包括至少一个热交换器450，前面板是通气的，并且包括至少一个热交换器454，并且后面板是通气的，并且包括至少一个热交换器452。热交换器450、452、454被连接到入口和出口流体管路440。进入顶部增压室460的被加热空气流过热交换器450、452、454，并且冷却的空气从热交换器450、452、454输出。在一些实施方式中，一个或多个风扇可被定位在顶部增压室460内，或者补充风扇可被添加到热交换器450的外侧上，和/或添加到热交换器452、454，以增强空气流动。

补充冷却组件的优点在于热交换器不妨碍接近电子装置封罩内部。如结合图8表示和描述，现有电子装置封罩的顶部适于包括顶部增压室。组成顶部增压室的一个或多个面板是通气的，并且一个或多个热交换器被连接到每个通气的面板。在其它实施方式中，顶部增压室作为延伸部添加到现有的电子装置封罩。为了在现有电子装置封罩内容纳顶部增压室的空间，一个或多个电子服务器需要从电子装置封罩的顶部去除。

以上描述的冷却系统用于例如服务器机柜的电子装置封罩。在可替代的应用中，冷却系统用于具有将空气运动经过热交换器的其它的冷却装置，例如用于数据中心的顶部冷却单元。通常，这种冷却装置的功率效率可经由使用本发明的冷却系统来改善。

结合细节，就具体的实施方式而言描述了本发明，以有助于本发明的构造和操作原理的理解。这种对于具体实施方式及其细节的参考不意于限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将明白可以在所选进行说明的实施方式中进行变型而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种冷却组件，包括：

a.电子装置封罩，包括具有第一通气装置的第一侧以及具有第二通气装置的第二侧，其中所述电子装置封罩包括各自产生热载荷的一个或多个热产生装置，其中所述电子装置封罩的内部被分成多个热区域，每个所述热区域具有确定的热载荷；

b.冷却面板，被连接到所述电子装置封罩的第二侧，其中所述冷却面板包括一个或多个热交换器；以及

c.多个管道引导件，连接在所述一个或多个热产生装置和所述冷却面板之间，其中所述多个管道引导件能够选择性地将从所述一个或多个热产生装置输出的被加热空气引导到所述冷却面板。

2.根据权利要求1所述的冷却组件，还包括管道系统组件，所述管道系统组件连接在所述电子装置封罩的第二侧和所述冷却面板之间，其中所述多个管道引导件定位在所述管道系统组件内。

3.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述电子装置封罩还包括连接在所述一个或多个热产生装置和所述冷却面板之间的管道系统组件，其中所述多个管道引导件定位在所述管道系统组件内。

4.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述多个管道引导件的每个管道引导件的位置是能够调节的。

5.根据权利要求1所述的冷却组件，其中每个所述热区域的容积取决于所述电子装置封罩内的热载荷分布。

6.根据权利要求1所述的冷却组件，其中每个所述热产生装置包括一个或多个空气运动装置。

7.根据权利要求1所述的冷却组件，其中相邻的多个热产生装置被成组管理，并且每组热产生装置包括一个或多个空气运动装置。

8.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述电子装置封罩被分成N个热区域，并且所述冷却面板包括M个热交换器，其中所述多个管道引导件能够将来自于一个或多个相邻的热区域的被加热空气引导到一个或多个相邻的热交换器。

9.根据权利要求8所述的冷却组件，其中每个所述热区域具有同等的热载荷。

10.根据权利要求8所述的冷却组件，其中每个所述热区域具有独立确定的热载荷。

11.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述电子装置封罩被分成N个热区域，每个所述热区域具有同等的热载荷，并且存在着N个热交换器，其中所述多个管道引导件能够将来自于一个或多个相邻热区域的被加热空气引导到相应的一个或多个相邻的热交换器。

12.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述多个管道引导件中的一个或多个被定位成将被加热空气引导到所述一个或多个热交换器的一部分。

13.根据权利要求1所述的冷却组件，还包括一个或多个补充管道引导件，所述补充管道引导件定位在一个或多个热区域和所述一个或多个热交换器之间的空气流动路径内。

14.根据权利要求1所述的冷却组件，还包括一个或多个气坝，所述气坝定位在一个或多个热区域和所述一个或多个热交换器之间的空气流动路径内，其中每个所述气坝能够减小空气流动。

15.根据权利要求14所述的冷却组件，其中每个所述气坝是多孔结构、非多孔结构或者可调节结构，所述可调节结构能够被调节成非多孔结构和具有变化的多孔度的多孔结构。

16.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述电子装置封罩的第二侧包括能够将每个所述管道引导件保持就位的多个管道引导件安装件。

17.根据权利要求1所述的冷却组件，其中所述冷却面板包括能够将每个所述管道引导件保持就位的多个管道引导件安装件。

18.根据权利要求1所述的冷却组件，其中管道系统组件壳体的侧面板包括能够将每个所述管道引导件保持就位的多个管道引导件安装件。

19.根据权利要求1所述的冷却组件，其中可调节的所述多个管道引导件的至少一个是刚性的。

20.根据权利要求1所述的冷却组件，其中可调节的所述多个管道引导件的至少一个是能够被压缩的。

21.根据权利要求20所述的冷却组件，其中所述管道引导件在未被压缩的状态下比所述电子装置封罩宽，使得在所述管道引导件处于被压缩状态并定位在所述电子装置封罩内时，向外的解压缩力被施加到所述电子装置封罩，由此将被压缩的所述管道引导件保持就位。

22.根据权利要求1所述的冷却组件，其中可调节的所述多个管道引导件的至少一个是能够变形的。

23.一种冷却组件，包括：

a.电子装置封罩，包括具有第一通气装置的第一侧以及具有第二通气装置的第二侧，其中所述电子装置封罩包括各自产生热载荷的一个或多个热产生装置，其中所述电子装置封罩的内部被分成多个热区域，每个所述热区域具有确定的热载荷；

b.冷却面板，包括一个或多个热交换器；以及

c.多个管道引导件，所述多个管道引导件能够选择性地将从所述一个或多个热产生装置输出的被加热空气引导到所述冷却面板，使得来自于一个或多个相邻的热区域的被加热空气被引导到一个或多个相邻的热交换器。

24.一种冷却组件，包括：

a.冷却面板，所述冷却面板包括多个热交换器，每个所述热交换器能够独立地冷却特定的热载荷；

b.电子装置封罩，包括具有第一通气装置的第一侧以及具有第二通气装置的第二侧，其中所述电子装置封罩包括各自产生热载荷的一个或多个热产生装置，其中所述电子装置封罩的内部被分成多个热区域，每个所述热区域具有确定的热载荷；以及

c.多个管道引导件，所述多个管道引导件能够选择性地将从所述一个或多个热产生装置输出的被加热空气引导到所述冷却面板，使得来自于一个或多个相邻的热区域的被加热空气被引导到一个或多个热交换器。

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