CN103687442B

CN103687442B - 冷却设备及其制造方法

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Publication number: CN103687442B
Application number: CN201310416812.XA
Authority: CN
Inventors: L.A.坎贝尔; 朱兆凡; M.P.戴维; 小迈克尔.J.埃尔斯沃思; M.K.延加; R.R.施米特; R.E.西蒙斯
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: US20140069111A1; CN103687442A; US9095889B2; DE102013217193A1; US20140068943A1; US8925333B2; DE102013217193B4

Abstract

电子系统的热电增强空气和液体冷却由冷却设备提供，该冷却设备包括与（多个）电子部件热连通的液冷结构、和经由冷却剂回路串行流体连通耦合的液体与液体和气体与液体热交换器，该冷却剂回路包括并行耦合的第一和第二回路部分。经由第一回路部分将冷却剂供给该液冷结构，并且将该热电阵列布置成使第一和第二回路部分与该阵列的第一和第二侧热接触。该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，并且在冷却剂通过液冷结构之前冷却通过第一回路部分的冷却剂。让通过第一和第二回路部分的冷却剂通过串行耦合热交换器，串行耦合热交换器之一用作散热器。

Description

冷却设备及其制造方法

背景技术

众所周知，像电子器件那样的电子部件操作起来会发热。应该从器件中除去这种热量，以便使器件结温保持在希望范围内，不能有效地除去热量会导致器件温度升高，并潜在地造成热失控状况。电子产业中的几方面趋势综合在一起提高了包括像CMOS（互补金属氧化物半导体）那样，包括传统上较少关注热管理的技术的电子器件的除热在内的热管理的重要性。尤其，对更快和更密集封装电路的需要直接影响热管理的重要性。首先，功耗，因此发热随着器件操作频率升高而增大。其次，升高的操作频率在较低器件结温上才有可能。并且，随着越来越多的器件被封装到单个芯片中，使热通量（W/cm²）增大，导致需要从给定尺寸芯片或模块中除去更大功率。这些趋势综合在一起产生了不再希望像使用带有热管或蒸汽室的气冷式散热器那样，只通过传统气冷方法从现代器件，和包含这样器件的电子系统中除去热量的应用。这样的气冷技术在它们的能力方面固有地局限于从具有中等到高功率密度的电子部件中取走热量。

发明内容

在一个方面中，通过提供包含液冷结构、冷却剂回路、液体与液体热交换器、空气与液体热交换器、和热电阵列的冷却设备克服现有技术的缺点和提供传统优点。该液冷结构被配置成与要冷却的至少一个电子部件耦合，该冷却剂回路包括第一和第二并行回路部分，以及该液冷结构流体连通地与该冷却剂回路的第一回路部分耦合。该液体与液体热交换器和该空气与液体热交换器经由该冷却剂回路串行流体连通地耦合在一起，从该液体与液体热交换器流出的冷却剂经由该冷却剂回路通过该空气与液体热交换器。该热电阵列包括至少一个热电模块，以及被布置成使该冷却剂回路的第一回路部分至少部分与该热电阵列的第一侧热接触，使该冷却剂回路的第二回路部分至少部分与该热电阵列的第二侧热接触。该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂。在冷却剂通过液冷结构之前该热电阵列冷却通过第一回路部分的冷却剂，而在通过液冷结构之后，通过第一回路部分的冷却剂和通过第二回路部分的冷却剂通过串行耦合的液体与液体热交换器和空气与液体热交换器，其中取决于该冷却设备的操作模式，该液体与液体热交换器或该空气与液体热交换器之一操作为冷却剂回路的散热器。

在另一个方面中，提供了一种包括电子机架和有助于冷却该电子机架内的至少一个电子系统的冷却电子系统。该电子机架包括分别使通过该电子机架的气流能够流入和流出以便至少部分冷却该电子机架内的至少一个电子系统的空气入口侧和空气出口侧。该至少一个电子系统包括要冷却的至少一个电子部件。该冷却设备包括液冷结构、冷却剂回路、液体与液体热交换器、空气与液体热交换器、和热电阵列。该至少一个液冷结构与要冷却的至少一个电子部件耦合，该冷却剂回路包括第一和第二并行回路部分，以及该至少一个液冷结构流体连通地与该冷却剂回路的第一回路部分耦合。该液体与液体热交换器和该空气与液体热交换器经由该冷却剂回路串行流体连通地耦合在一起，从该液体与液体热交换器流出的冷却剂经由该冷却剂回路通过该空气与液体热交换器。该热电阵列包括至少一个热电模块，以及被布置成使该冷却剂回路的第一回路部分至少部分与该热电阵列的第一侧热接触，使该冷却剂回路的第二回路部分至少部分与该热电阵列的第二侧热接触。该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂。该热电阵列在冷却剂通过至少一个液冷结构之前冷却通过第一回路部分的冷却剂，而在通过至少一个液冷结构之后，通过第一回路部分的冷却剂和通过第二回路部分的冷却剂通过串行耦合的液体与液体热交换器和空气与液体热交换器，其中取决于该冷却设备的操作模式，该液体与液体热交换器或该空气与液体热交换器之一操作为冷却剂回路的散热器。

在进一步方面中，提供了一种制造冷却设备的方法，其包括：配备液冷结构，该液冷结构被配置成与要冷却的至少一个电子部件耦合；配备冷却剂回路，该冷却剂回路包含第一回路部分和第二回路部分，该第一回路部分和第二回路部分是该冷却剂回路的并行部分；将该液冷结构流体连通地与该冷却剂回路的第一回路部分耦合；配备经由该冷却剂回路串行流体连通耦合的液体与液体热交换器和该空气与液体热交换器，其中从该液体与液体热交换器流出的冷却剂经由该冷却剂回路通过该空气与液体热交换器；以及配备包含至少一个热电模块的热电阵列，该热电阵列被布置成使该冷却剂回路的第一回路部分至少部分与该热电阵列的第一侧热接触，使该冷却剂回路的第二回路部分至少部分与该热电阵列的第二侧热接触，其中该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，在冷却剂通过液冷结构之前该热电阵列冷却通过第一回路部分的冷却剂，而在通过液冷结构之后，通过第一回路部分的冷却剂和通过第二回路部分的冷却剂通过串行耦合的液体与液体热交换器和空气与液体热交换器，其中取决于该冷却设备的操作模式，该液体与液体热交换器或该空气与液体热交换器之一操作为冷却剂回路的散热器。

通过本发明的技术可以实现另外的特征和优点。本发明的其他实施例和方面将在本文中得到详细描述，并且被认为是要求保护的发明的一部分。

附图说明

在作为本说明书的结论的权利要求书中，作为例子，具体指出和不同地要求保护本发明的一个或多个方面。本发明的上述和其他目的、特征和优点可从结合附图所作的如下详细描述中明显看出，在附图中：

图1描绘了气冷计算机装置的传统高起地板布局的一个实施例；

图2描绘了在气冷计算机装置中可以建立起再循环气流模式的电子机架的传统气冷存在的问题；

图3是依照本发明的一个或多个方面，利用布置在电子机架的空气出口侧的至少一个空气与液体热交换器的电子机架的一个实施例的横截面平面图；

图4是依照本发明的一个或多个方面，包含通过冷却设备冷却的多个电子子系统的液冷电子机架的一个实施例的前视图；

图5是依照本发明的一个或多个方面，通过与电子机架相联系的一个或多个模块化冷却单元提供的系统冷却剂液冷电子模块的电子机架的电子子系统的一个实施例的示意图；

图6是依照本发明的一个或多个方面的液冷电子机架的模块化冷却单元的一个实施例的示意图；

图7是依照本发明的一个或多个方面，例示冷却电子子系统的部件的空气和流体冷却子系统的电子子系统布局的一个实施例的平面图；

图8描绘了依照本发明的一个或多个方面的部分组装电子子系统布局的一个详细实施例，其中该电子子系统包括每一个含有与之耦合的基于液体冷却系统的各自液冷散热板、要积极冷却的八个发热电子部件；

图9是依照本发明的一个或多个方面，包含液冷电子机架和与之相联系的冷却设备的冷却电子系统的一个实施例的示意图，其中该冷却设备包括并行地向机架的电子子系统提供液体冷却剂的两个模块化冷却单元（MCU）、和布置在，例如，电子机架的空气出口侧、冷却从中流出的空气的空气与液体热交换器；

图10是依照本发明的一个或多个方面，将热量从布置在数据中心的一个或多个电子机架内的一个或多个MCU传递给布置在数据中心的外部的冷却塔的一个实施例的示意图；

图11A是依照本发明的一个或多个方面，在正常模式下示出的包含电子机架和与之相联系的冷却设备的冷却电子系统的一个实施例的示意图，其中系统冷却剂并行地流过电子子系统和空气与液体热交换器；

图11B是依照本发明的一个或多个方面，在故障模式下示出的图11A的冷却电子系统的示意图，其中多个隔离阀起转变作用，以建立系统冷却剂从电子子系统到空气与液体热交换器的串行流；

图12是依照本发明的一个或多个方面，控制像描绘在图11A和11B中那样的冷却设备的两个MCU的控制装置的一个实施例的示意图；

图13描绘了依照本发明的一个或多个方面，控制图11A和11B的冷却设备在正常模式，即系统冷却剂通过电子子系统和空气与液体热交换器的并行流与故障模式，即系统冷却剂从电子子系统到空气与液体热交换器的串行流之间的转变的过程的一个实施例；

图14是依照本发明的一个或多个方面，可在气冷或液冷模式下操作的包含，举例来说，电子机架和与之相联系的冷却设备的冷却电子系统的另一个实施例的示意图；

图15是依照本发明的一个或多个方面，像描述在图14中那样的冷却设备的热电增强液体与液体热交换器组件的一个实施例的横截面正视图；

图16是依照本发明的一个或多个方面，当处在其气冷模式或液冷模式下时，控制描绘在图14中的冷却设备的操作的过程的一个实施例的流程图；以及

图17描绘了并入本发明的一个或多个方面的计算机程序产品的一个实施例。

具体实施方式

如本文所使用，术语“电子机架”、“机架式电子装备”、和“机架单元”可交换使用，除非另有说明，包括含有计算机系统或电子系统的一个或多个发热部件的任何机壳、框架、机架、隔箱、片状服务器系统等，以及可以包括，例如，具有高、中或低端处理能力的独立计算机处理器。在一个实施例中，电子机架可以包含每一个含有需要冷却的布置在其中的一个或多个发热部件的多个电子系统或子系统。“电子系统”或“电子子系统”指的是含有布置在上面或其中的一个或多个发热部件的任何子壳、组件、板件、片状件、小盒、抽屉、节点等。电子机架的每个电子系统或子系统相对于该电子机架可以是可移动的或固定的，多抽屉机架单元的机架式电子抽屉和片状中心系统的片状件是要冷却的电子机架的电子系统或子系统的两个例子。

“电子部件”指的是，例如，计算机系统的任何发热电子部件或需要冷却的其他电子单元。举例来说，电子部件可以包含一个或多个集成电路小片和/或要冷却的其他电子器件，包括一个或多个处理器小片、存储器小片、和存储器支持小片。作为进一步的例子，电子部件可以包含一个或多个裸片或布置在公用载体上的一个或多个封装小片。如本文所使用，“主要发热部件”指的是电子子系统内的主要发热电子部件，而“次要发热部件”指的是电子子系统中发热比要冷却的主要发热部件少的电子部件。“主要发热小片”指的是，例如，包含主要和次要发热小片的发热电子部件内的主要发热小片或芯片（处理器小片就是一个例子）。“次要发热小片”指的是多小片电子部件中发热比其主要发热小片少的小片（存储器小片和存储器支持小片是要冷却的次要发热小片的例子）。作为一个例子，发热电子部件可以包含在公用载体上的多个主要发热裸片和多个次要发热小片。进一步，除非本文另有规定，术语“液冷散热板”或“液冷结构”指的是含有让液体冷却剂从中通过的在其中形成的多条通道或通路的热传导结构。另外，“冶金结合”在本文中一般指通过任何手段将两个部件焊接，硬焊或钎焊在一起。

如本文所使用，“空气与液体热交换器”指的是液体冷却剂可以循环通过的具有本文所述的特征的任何热交换机构，包括串行或并行耦合的一个或多个分立空气与液体热交换器。空气与液体热交换器可以包含，例如，由与（例如）多个气冷散热片热或机械接触的热传导管（像铜管或其他管道那样）形成的一条或多条冷却剂流路。空气与液体热交换器的尺寸、配置和结构可以不偏离本文公开的本发明的范围地加以改变。液体与液体热交换器可以包含，例如，由相互热或机械接触的热传导管（像铜管或其他管道那样）形成的两条或多条冷却剂流路。流体与液体热交换器的尺寸、配置和结构可以不偏离本文公开的本发明的范围地加以改变。进一步，“数据中心”指的是要冷却的包含一个或多个电子机架的计算机装置。作为一个特例，数据中心可以包括一行或多行像服务器单元那样的机架式计算单元。

本文讨论的设施冷却剂和系统冷却剂的一个例子是水。但是，本文公开的概念容易地适合用在设施侧和/或系统侧其他类型的冷却剂上。例如，一种或多种冷却剂可以是盐水、碳氟化合物液体、液态金属、或其他类似的冷却剂或制冷剂，同时仍保持本发明的优点和独特特征。

下面参照附图，为了易于本发明的各个方面起见，这些附图未按比例画出，其中贯穿不同图形使用的相同标号表示相同或相似部件。

如图1所示，在在现有技术中典型的气冷计算机装置100的高起地板布局中，在一行或多行中布置了多个电子机架110。像描述在图1中那样的计算机装置可以容纳几百个，或甚至几千个微处理器。在图1的安排中，急冷空气经由地板通风孔从限定在机房的高起地板140与基层或底层地板164之间的供气室145进入计算机房中。冷空气通过处在电子机架的空气入口侧的百叶窗盖吸入，通过电子机架的后部，即，空气出口侧排出。每个电子机架110可以含有空气驱动设备（例如，风扇或吹风机），以提供冷却机架的抽屉内的电子部件的强制入口到出口气流。供气室145经由布置在计算机装置的“冷”走廊中的有孔地砖160向电子机架的空气入口侧提供调节和冷却空气。调节和冷却空气由也布置在计算机装置100内的一个或多个空气调节单元150供应给供气室145。机房空气在每个空气调节单元150的上部附近吸入每个空气调节单元150。这种机房空气部分包含来自由电子机架110的相对空气出口侧130限定的计算机装置的“热”走廊的排出空气。

由于通过电子机架的越来越高气流要求，以及典型计算机房装置内的空气分布的局限性，在机房内可能存在再循环问题。对于传统高起地板布局，在图2中示出了这种情况，其中出现了从电子机架后部的空气出口侧130到由电子机架的相对空气入口侧120限定的冷空气走廊的热空气循环200。可以出现这种再循环是因为通过地砖160供应的调节空气通常只是布置在其中的空气驱动设备强迫通过电子机架的气流的一部分。这可以由，例如，地砖尺寸（或扩散器流速）的局限性引起。入口侧空气的其余供应部分往往由通过再循环200的机房环境空气组成。这种再循环气流在性质上往往非常复杂，可以导致机架单元入口温度明显高于所预期的温度。

热排出空气从计算机房装置的热走廊到冷走廊的再循环可以对机架内的计算机系统或电子系统造成伤害。数据中心装备通常被设计成操作在10-35℃范围内的机架空气入口温度上。但是，对于像描述在图1中那样的高起地板布局，温度的范围可以从机架在冷空气输入地板通风孔附近的下部的15-20℃到热空气可以形成自持再循环回路的电子机架的上部的高达45-50℃。由于允许机架热负载受“热”部的机架入口空气温度限制，所以这种温度分布与较低处理能力有关。此外，计算机安装装备几乎总是代表客户的高额资本投入。因此，从产品可靠性和性能的观点来看，以及从客户满意度和商业的角度来看，特别重要的是保持入口空气的温度一致。这样计算机和电子系统的有效冷却，以及由于气流的再循环而对一个或多个机架单元改善局部热空气入口温度通过本文公开的设备和方法来解决。

图3描绘了依照本发明一个方面的笼统表示成300的冷却电子系统的一个实施例。在这个实施例中，电子系统300包括含有入口门盖320和出口门盖330的电子机架310，入口门盖320和出口门盖330含有使外部空气从电子机架310的入口侧到出口侧流入流出的开孔。该系统进一步包括驱动外部空气跨过位于电子机架内的至少一个电子抽屉单元314的至少一个空气驱动单元312。布置在外部门盖330内的是热交换组件340。热交换组件340包括通过电子机架的入口到出口气流通过的空气与液体热交换器。计算机房水调节器（CRWC）350用于将热交换组件340与作为输入提供给CRWC350的建筑物公用事业设备或本地急冷器的冷却剂360隔离。CRWC350将系统水或系统冷却剂提供给热交换组件340。热交换组件340从通过电子机架的入口到出口排出气流中除去热量，以便经由系统水或冷却剂传递给CRWC350。有利的是，在计算机装置中的一个或多个电子机架的出口门盖上给热交换组件配备像本文所公开那样的空气与液体热交换器在正常操作下可以显著减轻计算机装置内的现有空气调节单元上的热负载，和有助于冷却机架式电子单元。

图4描绘了采用如本文所述监视和操作的冷却设备的液冷电子机架400的一个实施例。在一个实施例中，液冷电子机架400包含多个电子子系统410，该电子子系统410是（在一个实施例中）处理器或服务器节点。大容量功率调节器420被显示成布置在液冷电子机架400的上部，而两个模块化冷却单元（MCU）430被布置在液冷电子机架400的下部。在本文所述的实施例中，只作为例子，再次假设冷却剂是水或水基溶液。

除了MCU430之外，该冷却设备还包括系统水供应歧管431、系统水返回歧管432、将系统水供应歧管431与电子子系统410耦合的歧管与节点流体连接软管433、和将各个电子子系统410与系统水返回歧管432耦合的节点与歧管流体连接软管434。每个MCU430经由各自系统水供应软管435与系统水供应歧管431流体连通，以及每个MCU430经由各自系统水返回软管436与系统水返回歧管432流体连通。

如图所例示，将电子子系统的热负载从系统水传递给通过在所例示的实施例中布置在高起地板145与基层地板165之间的空间中的设施水供应管线440和设施水反应管线441供应的较冷设施水。

图5示意性地例示了图4的冷却设备的操作，其中液冷散热板500被显示成与液冷电子机架400内的电子子系统410的电子模块501耦合。在由模块化冷却单元430的液体与液体热交换器521、管线522，523和散热板500限定的系统冷却剂回路内，经由通过散热板500再经由冷却剂泵520循环的系统冷却剂从电子模块501中除去热量。系统冷却剂回路和模块化冷却单元被设计成提供温度和压强受控，以及化学性质和清洁度受控的冷却剂来冷却电子模块。更进一步，系统冷却剂在物理上与管线440，441中最终传递给热量的较少受控设施冷却剂分开。

图6描绘了依照本发明一个方面的模块化冷却单元430的更详细实施例。如图6所示，模块化冷却单元430包括供应（610）建筑物急冷的设施冷却剂并让建筑物急冷的设施冷却剂通过由电机625驱动的控制阀620的第一冷却剂回路。阀门620决定要通过热交换器521的设施冷却剂的数量，而一部分设施冷却剂可能经由旁通孔635直接返回。该模块化水冷单元进一步包括带有储存箱640的第二冷却剂回路，由冷却剂泵650或冷却剂泵651将系统冷却剂从储存箱640抽运到用于调节的热交换器521中，并将其输出作为冷却的系统冷却剂传送到要冷却的电子机架。冷却的系统冷却剂分别经由系统水供应软管535和系统水返回软管436供应给液冷电子机架的系统水供应歧管和系统水返回歧管。

图7描绘了一个或多个空气驱动设备711提供强制气流715来冷却电子子系统410内的多个部件712的电子子系统410的部件布局的一个实施例。冷空气通过抽屉的前部731吸入，通过抽屉的后部733排出。要冷却的多个部件包括与（基于液体冷却系统的）液冷散热板720耦合的多个处理器模块，以及与气冷散热器耦合的多个阵列存储器模块730（例如，双列直插存储器模块（DIMM）和多行存储器支持模块732（例如，DIMM控制模块）。在例示的实施例中，存储器模块730和存储器支持模块730部分安排在电子子系统401的前部731附近，部分安排在电子子系统410的后部733附近。此外，在图7的实施例中，存储器模块730和存储器支持模块730由跨过电子子系统的气流715冷却。

例示的基于液体冷却系统进一步包括与液冷散热板720连接和流体连通的多条冷却剂传送管。该冷却剂传送管包含数组冷却剂传送管，每组包括（例如）冷却剂供应管740、桥接管741和冷却剂返回管742。在本例中，每组管道向一对串联散热板720（与一对处理器模块耦合）提供流体冷却剂。冷却剂经由冷却剂供应管740流入每对的第一散热板中并经由桥接管或管线741从该对的第一散热板流到第二散热板，该桥接管或管线741可以热传导的也可以不是热传导的。来自该对的第二散热板的冷却剂通过相应冷却剂返回管742返回。

图8更详细地描绘了包含八个处理器模块的可替代电子抽屉布局，每个处理器模块含有与之耦合的基于液体冷却系统的各自液冷散热板。该基于液体冷却系统被显示成进一步包括有助于流体冷却剂通过液冷散热板的相关冷却剂传送管、和有助于将液体冷却剂分配给液冷散热板和从中返回的集管分组件。举一个特例来说，通过基于液体冷却子系统的流体冷却剂是急冷水。

如上所述，在从电子系统的发热电子部件中除去热量的任务中，各种流体冷却剂在性能上明显优于空气，从而更有效地使部件保持在使可靠性得到提高和使性能最佳的所希望温度上。随着基于液体冷却系统被设计出来和得到部署，可以有利地构筑在满足给定电子系统实现的所有其他力学、电学和化学要求的同时，使可靠性最高和使泄漏的可能性最小的系统。这些更健壮的冷却系统在它们的组装和实现中存在独特问题。例如，一种组装解决方案将多个配件用在电子系统中，以及使用柔软的塑料或橡胶管件来连接集管、散热板、冷却剂泵和其他部件。但是，这样的解决方案可能满足不了给定客户技术要求和可靠性的需要。

因此，本文在一个方面中（但只作为例子）给出了特别预配置和预制造成放置在特定电子抽屉内的单片结构的健壮、可靠基于液体冷却系统。

图8是依照本发明一个方面的电子抽屉和单片冷却系统的一个实施例的等距视图。描绘的平面服务器组件包括DIMM插座和要冷却的各种电子部件在物理和电学两方面都附在上面的多层印刷电路板。在描绘的冷却系统中，供应集管被配备成将来自单个入口的液体冷却剂分配给多条并行冷却剂流路，以及返回集管收集来自多条并行冷却剂流路的排出冷却剂到单个出口中。每条并行冷却剂流路包括串行流动安排的一个或多个散热板，以便冷却与散热板机械和热耦合的一个或多个电子部件。并行路径的数量和串联液冷散热板的数量取决于，例如，所希望器件温度、可用冷却剂温度和冷却剂流速、和从每个电子部件中散发的总热负载。

更具体地说，图8描绘了部分组装电子系统813和与要冷却的主要发热部件（例如，包括处理器小片）耦合的组装基于液体冷却系统815。在这个实施例中，电子系统是为（或作为）电子机架的电子抽屉配置的，包括，举例来说，支承基板或平板805、多个存储器模块插座810（以及未示出的存储器模块（例如，双列直插存储器模块））、多行存储器支持模块832（每一个都与气冷散热器834耦合）、和布置在基于液体冷却系统815的液冷散热板820下面的多个处理器模块（未示出）。

除了液冷散热板820之外，基于液体冷却系统815还包括多条冷却剂传送管，其包括与各自液冷散热板820流体连通的冷却剂供应管840和冷却剂返回管842。冷却剂传送管840，842还与有助于将液体冷却剂分配给冷却剂供应管840和使液体冷却剂从冷却剂返回管842返回的集管（或歧管）分组件850连接。在这个实施例中，与与电子抽屉813的前部831较接近的存储器支持模块832耦合的气冷散热器834在高度上比与在电子抽屉813的后部833附近的存储器支持模块832耦合的气冷散热器834′矮。存在这种尺寸差异是为了容纳冷却剂传送管840，842，因为在本实施例中，集管子组件850处在电子抽屉的前部831，以及多个液冷散热板820处在抽屉的中部。

基于液体冷却系统815包含（在这个实施例中）预配置的单片结构，该单片结构包含以隔开关系配置和布置成与各自发热电子部件接合的多个（预组装）液冷散热板820。每个液冷散热板820在这个实施例中包括液体冷却剂入口和液体冷却剂出口，以及附着子组件（即，冷却板/负载臂组件）。每个附着子组件被应用于将它的各自液冷散热板820与相关电子部件耦合，以形成散热板和电子部件组件。在散热板的两侧上钻有对准开孔（即，通孔），以便在组装过程中接纳对准销或定位钉。另外，在附着子组件中包括有助于附着子组件使用的连接器（或导销）。

如图8所示，集管子组件850包括两条液体歧管，即，冷却剂供应集管852和冷却剂返回集管854，在一个实施例中，它们经由支承架耦合在一起。在图8的单片冷却结构中，冷却剂供应集管852与每条冷却剂供应管840冶金结合和流体连通，而冷却剂返回集管854与每条冷却剂返回管842冶金结合和流体连通。单个冷却剂入口851和单个冷却剂出口853从集管分组件延伸出来以便与电子机架的冷却剂供应和返回歧管（未示出）耦合。

图8还描绘了预配置冷却剂传送管的一个实施例。除了冷却剂供应管840和冷却剂返回管842之外，还配备了桥接管或管线841将，例如，一个液冷散热板的液体冷却剂出口与另一个液冷散热板的液体冷却剂入口，以便串行流体流动地连接散热板，该对散热板经由各自一组冷却剂供应和返回管接收和返回液体冷却剂。在一个实施例中，冷却剂供应管840、桥接管841和冷却剂返回管842每一条都是由像铜或铝那样的热传导材料形成的预配置半刚性管，这些管道以流体密封方式分别与集管子组件和/或液冷散热板硬焊，钎焊或焊接在一起。对于特定电子系统，将这些管道预配置成有助于以与电子系统的接合关系安装单片结构。

电子机架内的发热电子部件的液冷可以极大地有助于除去那些部件产生的热量。但是，在某些高性能系统中，像处理器那样，正在液冷的某些部件散发的能量可能超过液冷系统取走热量的能力。例如，像上文所述那样的完整配置液冷电子机架可能散发大约72kW的热量。这种热量的一半可以使用像上述那样的液冷散热板通过液体冷却剂除去。该热量的另一半可能由气冷的存储器、电源等散发出来。在电子机架放置在数据中心地板上的密度一定的情况下，来自电子机架的这样高空气热负载给现有空气调节设施带来压力。因此，本文提出的解决方案是，例如，在电子机架的空气出口侧上装上空气与液体热交换器，以便从从电子机架流出的空气中取走热量。本文结合电子机架内的某些主要发热部件的液冷散热板冷却提出这种解决方案。为了提供必要数量的冷却剂，可以将两个MCU（在一个实施例中）与电子机架相联系，使系统冷却剂与系统冷却剂到布置在电子机架的一个或多个电子子系统内的液冷散热板的流动并行地从每个MCU馈送到空气与液体热交换器。

此外，对于高可用性系统，下文将描述不管电子机架的另一个模块化冷却单元有故障地使一个模块化冷却单元保持操作的技术。这使得可以继续将系统冷却剂提供给正在液冷的机架的一个或多个电子部件。为了有助于液冷电子机架内的主要发热电子部件，在一个实施例中采用一个或多个隔离阀，一旦在两个MCU的一个MCU上检测到故障，就切断到空气与液体热交换器的冷却剂流，从而为电子子系统的直接冷却节省冷却剂。

下面参照图9的实施例进一步描述上面总结的方面。

图9例示了电子机架900包括多个发热电子子系统910的系统的一个实施例，该多个发热电子子系统910是采用包含分别标为MCU1和MCU2的至少两个模块化冷却单元（MCU）920，930的冷却设备液冷的。MCU被配置和耦合成并行地将系统冷却剂提供给多个发热电子子系统，以便有助于它们的液冷。每个MCU920，930包括分别与第一冷却剂回路922，932和第二冷却剂回路923，933耦合的液体与液体热交换器921，931。第一冷却剂回路922，932被耦合成经由（例如）设施水供应管线440和设施水返回管线441接收像设施冷却剂那样的急冷冷却剂。每个第一冷却剂回路922，932让流入其中的急冷冷却剂的至少一部分通过各自液体与液体热交换器921，931。每个第二冷却剂回路923，933将被冷却系统冷却剂提供给电子机架900的多个发热电子子系统910，使热量经由各自液体与液体热交换器921，931从多个发热电子子系统910排放到第一冷却剂回路922，932中的急冷冷却剂。

第二冷却剂回路923，933包括将来自液体与液体热交换器921，931的被冷却系统冷却剂供应给系统冷却剂供应歧管940的各自冷却剂供应管线924，934。系统冷却剂供应歧管940经由柔软供应软管941与电子机架900的多个发热电子部件910耦合（例如，使用与系统冷却剂供应歧管的各自端口连接的快速连接耦合器）。类似地，第二冷却剂回路923，933包括将系统冷却剂返回歧管950与各自液体与液体热交换器921，931耦合的系统冷却剂返回管线925，935。系统冷却剂经由将发热电子子系统与系统冷却剂返回歧管950耦合的柔软返回软管951从多个发热电子子系统中排出。在一个实施例中，返回软管可以经由快速连接耦合器与系统冷却剂返回歧管的各自端口耦合。进一步，在一个实施例中，多个发热电子子系统的每一个包括像上面结合图7和8所述那样的各自基于液体冷却系统，该基于液体冷却系统与柔软供应软管941和柔软返回软管951耦合，以便有助于液冷布置在电子子系统内的一个或多个发热电子部件。

除了并行地向电子机架的多个发热电子子系统供应系统冷却剂和从中排出系统冷却剂之外，MCU920，930还并行地将系统冷却剂供应给布置成，例如，冷却从其空气入口侧到空气出口地通过电子机架的气体的气体与液体热交换器960。举例来说，气体与液体热交换器960是布置在电子机架900的空气出口侧的后门热交换器。进一步，在一个例子中，气体与液体热交换器960被做成冷却从电子机架900流出的几乎所有空气的大小，从而降低包含电子机架的数据中心的空气调节要求。在一个例子中，数据中心中的多个电子机架的每一个都配有像本文所述和描绘在图9中那样的冷却设备。

在图9的实施例中，系统冷却剂经由将系统冷却剂供应歧管940与气体与液体热交换器960耦合的冷却剂供应管线960、和将气体与液体热交换器960与系统冷却剂返回歧管950耦合的冷却剂返回管线962流入气体与液体热交换器960中和从气体与液体热交换器960中流出。快速连接耦合器可以用在气体与液体热交换器960的入口和出口上和/或系统冷却剂供应和返回歧管上的相对端口上，以便有助于连接冷却剂供应和返回管线961，962。在一个实施例中，假设例示的两个MCU的一个MCU不能做成在要求的设计参数内起从多个发热电子子系统和气体与液体热交换器两者中取走全部热负载的主要MCU（另一个MCU是备份MCU）作用的大小。因此，假设两个MCU920，930在正常操作时并行地起作用。这也保证了冷却系统一定程度的冗余。

如图所示，该冷却系统进一步包括系统控制器970、和MCU控制件1980和MCU控制件2990，MCU控制件1980和MCU控制件2990一起协作监视每个MCU的系统冷却剂温度，并且一旦检测到一个MCU出故障，就隔离气体与液体热交换器960（以及保证切断出故障MCU），以便不降低其余正在操作MCU提供的系统冷却剂对机架的电子子系统的冷却能力。在一个实施例中，MCU控制件1和MCU控制件2是每一个与各自MCU相联系的控制卡。

如图所示，系统控制器970与MCU控制件1和MCU控制件2两者耦合。MCU控制件1980与温度传感器T1981耦合，温度传感器T1981被布置成感测系统冷却剂供应管线924内，例如，MCU1920内的液体与液体热交换器921的冷却剂出口附近的系统冷却剂温度。另外，MCU控制件1980还与螺线管致动隔离阀S1982耦合，在所描绘的实施例中，螺线管致动隔离阀S1982被布置在流体连通地将系统冷却剂供应歧管940与气体与液体热交换器960耦合的冷却剂供应管线961内。类似地，MCU控制件2990与MCU2930耦合，以及与布置成感测系统冷却剂供应管线934内的系统冷却剂温度的第二温度传感器T2991耦合，和与第二隔离阀S2992耦合，在所描绘的实施例中，第二隔离阀S2992与将气体与液体热交换器960与系统冷却剂返回歧管950耦合的冷却剂返回管线962耦合。

还要注意到，在图9的例子中，MCU操作为将通过循环系统冷却剂取走的热量传递给设施急冷冷却剂。还要注意到，系统冷却剂流到电子子系统和气体与液体热交换器是并行的。这种流动安排有利地将最低温度冷却剂提供给系统中的所有冷却部件。这又转化为电子子系统内的最低可能电子部件温度，以及通过，例如，气体与液体热交换器从流过电子机架的空气中除去最大数量的热量，使得在空气返回到计算机房环境之前除去相当大数量的热量。

图10是通过包含像本文所述那样的液冷电子机架的的数据中心冷却系统的热传递的一个实施例的高级例示图。在这个实施例中，将热量从数据中心1000内的一个或多个电子机架传递给设施区1001，最终传递给设施区和数据中心外部的区域1020。具体地说，像模块化冷却单元（MCU）1001那样的一个或多个冷却单元的每一个包含有助于将热量从流过相关液冷电子机架的系统冷却剂传递给布置（在这个实施例中）成在MCU1001与急速制冷器1012之间传递热量的设施冷却剂回路1011的液体与液体热交换器。冷却剂泵1013通过设施冷却剂回路1011抽运设施冷却剂，以便有助于将热量从MCU1001内的液体与液体热交换器传递给急速制冷器1012内的蒸发器1014。蒸发器1014从流过设施冷却剂回路1011的设施冷却剂中取走热量，并将热量传递给流过制冷回路1015的制冷剂。制冷回路1015流体连通地耦合蒸发器1014、压缩器1016、冷凝器1017和膨胀阀1018。急速制冷器1012在一个实施例中实现传统蒸汽压缩式制冷循环。冷凝器1017使热量散发到，例如，布置在急速制冷器1012与位于，例如，设施区1010和数据中心1000的外部1020的冷却塔1022之间的冷凝器水回路1021中。蒸发水在冷却塔1022中得到冷凝，并且使冷凝水通过急速制冷器1012的冷凝器1017再经由冷凝水泵1023再循环。

因此，整个冷却系统将热量从IT装备，即，电子机架传递给室外环境空气。当沿着热流的方向驱动时，经由模块化冷却单元将在电子机架内产生的热量传递给设施冷却剂回路。设施冷却剂回路将热量传送给急速制冷器，在其蒸发器上将热量吸入急速制冷器中，在其冷凝器上将热量排到冷凝器水回路中。冷凝器水在设施的外部流到，例如，将热量传递给外部环境空气的一个或多个冷却塔。可能会发生许多事件导致设施冷却剂回路1011内设施冷却剂冷却的损失或设施冷却剂回路1011内设施冷却剂流的损失。例如，如果急速制冷器进入离线状态，但设施冷却剂泵继续通过设施冷却剂回路1011抽运设施冷却剂，则会导致前者，而后者可能由设施冷却剂泵的有损操作引起。任一个事件都可能在急速制冷器正在服务的数据中心内的一个或多个液冷电子机架内导致温度过高状况，从而可能导致一个或多个电子机架被关闭。

本文参照图11A-13公开的是不管设施冷却剂冷却损失或设施冷却剂流损失地使电子机架的电子子系统连续操作的可重新配置冷却设备的一个实施例。在设施冷却剂冷却或流动有损失的情况下，通过流过液冷电子子系统的系统冷却剂取走的热量经由气体与液体热交换器排到数据中心机房中。在这种模式下，系统冷却剂的温度将上升，直到达到传递给机房空气的热量等于从电子子系统排出的热量的平衡。如果气体与液体热交换器并行地与电子子系统耦合，则如，例如，图9所描述，正在冷却的电子子系统上的流体的平衡温度将高于气体与液体热交换器串行地与电子子系统耦合（下面参照图11B所述）时的平衡温度。也就是说，在最佳、正常模式操作中，使气体与液体热交换器并行地与液冷电子子系统耦合，而在故障模式操作中（例如，由于设施冷却剂冷却或设施冷却剂流的损失），使气体与液体热交换器串行流体连通地与液冷电子子系统的出口耦合是最佳的。因此，下文公开（在一个方面中）的是包括阀门和管道安排的冷却设备，以及在正常模式，即系统冷却剂通过电子子系统和气体与液体热交换器的并行流动与故障模式，即系统冷却剂从电子子系统到气体与液体热交换器的串行流动之间自动调整系统冷却剂通过冷却设备的流动的控制过程。

图11A和11B分别描绘了这样冷却设备的一个实施例的正常模式和故障模式操作。这些冷却设备实施例与图9的实施例相比对管道和隔离阀作了一些改变（如下所述）。

在图11A和11B的实施例中，配备了包含电子机架1100的被冷却电子子系统，电子机架1100包括多个发热电子子系统1110，多个发热电子子系统1110是采用在所描绘的实施例中，包含分别标为MCU1和MCU2的两个模块化冷却单元（MCU）1120，1130的冷却设备液冷的。注意，在这个例子中，尽管针对两个MCU来描述，但冷却设备可以使用大小做成在冷却多个发热电子子系统所需的正常模式参数内起作用的单个MCU和气体与液体热交换器来实现。在描绘在图11A和11B中的双MCU实施例中，例示的两个MCU可以用作主要MCU和备份MCU，或可以并行地操作（例如，在没有一个MCU可以从多个发热电子子系统和气体与液体热交换器中取走全部热负载的情况下）。

MCU被配置和耦合成并行地将系统冷却剂提供给多个发热电子子系统，以便有助于它们的液冷。每个MCU1120，1130包括分别与设施冷却剂回路1122，1132和系统冷却剂回路1123，1133耦合的液体与液体热交换器1128，1138。每个MCU进一步分别包括储存箱1126，1136、系统冷却剂泵1127，1137、和止回阀1129，1139。设施冷却剂回路1122，1132被耦合成经由（例如）设施冷却剂供应管线和设施冷却剂返回管线（未示出）接收像设施冷却剂那样的急冷冷却剂。每个设施冷却剂回路1122，1132包括让流入其中的急冷设施冷却剂的至少一部分通过各自液体与液体热交换器1128和1138的比例阀P1，P2。

每个系统冷却剂回路1123,1133将冷却的系统冷却剂提供给电子机架1100的多个发热电子子系统1110，使热量经由各自液体与液体热交换器1128，1138从多个发热电子子系统1110排放到分别在设施冷却剂回路1122，1132中的急冷设施冷却剂。系统冷却剂回路1123，1133包括将来自液体与液体热交换器1121，1131的冷却的系统冷却剂供应给系统冷却剂供应歧管1140的各自冷却剂供应管线1124，1134。系统冷却剂供应歧管1140经由，例如，柔软供应软管与电子机架1100的多个发热电子部件1110耦合（例如，使用与系统冷却剂供应歧管的各自端口耦合的快速连接耦合器）。类似地，系统冷却剂回路1123，1133包括将系统冷却剂返回歧管1150与各自液体与液体热交换器1128，1138耦合的系统冷却剂返回管线1125，1135。系统冷却剂经由将发热电子子系统与系统冷却剂返回歧管1150耦合的柔软返回软管从多个发热电子子系统中排出。在一个实施例中，返回软管可以经由快速连接耦合器与系统冷却剂返回歧管的各自端口耦合。进一步，在一个实施例中，多个发热电子子系统1110的每一个包括像上面结合图7和8所述那样的各自基于液体冷却系统，该基于液体冷却系统被耦合成有助于液冷布置在电子子系统内的一个或多个发热电子部件。

除了并行地向电子机架的多个发热电子子系统供应系统冷却剂之外，MCU1120，1130还与之并行地（例如，在正常模式操作中）将冷却剂供应给布置成，例如，冷却从其空气入口侧到空气出口地通过电子机架的气体的气体与液体热交换器1160。举例来说，气体与液体热交换器1160是布置在电子机架1100的空气出口侧的后门热交换器。进一步，在一个例子中，气体与液体热交换器1160被做成至少部分冷却从电子机架1100流出的所有空气的大小，从而降低包含电子机架的数据中心的空气调节要求。在一个例子中，数据中心中的多个电子机架的每一个都配有像本文所述和描绘在图11A和11B中那样的冷却设备。

在图12中描绘了图11A和11B的冷却设备的控制安排的一个实施例。在这个实施例中，冷却设备进一步包括系统控制器1200、和MCU控制件11210和MCU控制件21220，MCU控制件11210和MCU控制件21220（在一个实施例中）一起协作监视每个MCU的冷却剂温度（例如，系统冷却剂温度），并且，例如，响应设施冷却剂回路内的急冷设施冷却剂的故障的直接和间接检测，在正常模式，即系统冷却剂通过一个或多个电子子系统和气体与液体热交换器的并行流动与故障模式，即系统冷却剂从一个或多个电子子系统到气体与液体热交换器的串行流动之间自动转变冷却设备。响应设施冷却剂故障的检测转变到故障模式有利地建立起系统冷却剂从至少一个电子子系统到气体与液体热交换器的串行流动，因此，热量经由系统冷却剂从至少一个电子子系统到穿越气体与液体热交换器（例如，从电子机架流到数据中心）的空气的排放。

一起参照图11A，11B和12，MCU控制件11210在一个例子中监视从MCU11220流出的系统冷却剂的温度（T1），以及设施冷却剂经由布置在，例如，MCU11120内的设施冷却剂流速计的流速（F1）。类似地，MCU控制件21220监视从MCU21230流出的系统冷却剂的温度（T2），以及通过MCU2的设施冷却剂回路1130内的设施冷却剂的流速（F2）。注意，在一种可替代实现中，MCU控制件1和MCU控制件2可以监视各自设施冷却剂回路1122，1132内的设施冷却剂的温度。在图12的实施例中，MCU控制件1和MCU控制件2与系统控制器1200耦合，系统控制器1200本身又与多个隔离阀S1，S2和S3耦合。

如图11A所示，隔离阀S1，例如，螺线管致动隔离阀被布置在流体连通地耦合系统冷却剂供应歧管1104和气体与液体热交换器1160的冷却剂供应管线1161中。隔离阀S2，也举例来说，螺线管致动隔离阀被布置（在这个例子中）在系统冷却剂返回歧管1150的下游，以便布置在多个发热电子子系统1110与将气体与液体热交换器1160与系统冷却剂返回歧管1150耦合的冷却剂返回管线1162之间。另外，系统冷却剂分流管线1163将入口与气体与液体热交换器1160耦合地配备在（例如）系统冷却剂返回歧管1150与隔离阀S2之间。流体连通地与系统冷却剂分流管线1163耦合的是也可以包含螺线管致动隔离阀的第三隔离阀S3。系统控制器1200与隔离阀S1，S2和S3耦合以便，例如，参考系统冷却剂的受监视温度T1，T2和设施冷却剂的受监视流速F1，F2（在一个例子中）控制隔离阀的打开和闭合。在描绘在11A中的正常操作模式下，隔离阀S1和S2是打开的，隔离阀S3是闭合的。在这种安排下，系统冷却剂并行地流到电子子系统1110和气体与液体热交换器1160，以便如上所述，最佳地冷却电子子系统内的电子部件和通过电子机架的空气。

在描绘在图11B的故障操作模式下，隔离阀S1和S2是闭合的，隔离阀S3是打开的。系统控制器响应，例如，来自冷却剂源的急冷设施冷却剂的故障，自动将正常模式，即系统冷却剂通过电子子系统和气体与液体热交换器的并行流动转变成故障模式，即系统冷却剂从一个或多个电子子系统到气体与液体热交换器的串行流动。具体地说，在上述的例子中，如果急冷设施冷却剂冷却或流动在设计参数之外，则监视的系统冷却剂温度T1或T2和/或监视的设施冷却剂流速F1或F2将导致指示故障状况的读数，使系统控制器将冷却系统从正常模式转变成故障模式。

图13描绘了依照本发明的一个或多个方面，控制图11A，11B和12的冷却设备在正常模式，即系统冷却剂通过电子子系统和空气与液体热交换器的并行流与故障模式，即系统冷却剂从电子子系统到空气与液体热交换器的串行流之间的转变的过程的一个实施例。在这个例子中，感测的参数是与上述和描绘在图11A-12中的MCU1和MCU2相联系的系统冷却剂T1和T2、和设施冷却剂流速F1和F2，举例来说，T1和F1与MCU1相联系，T2和F2与MCU2相联系，每个MCU控制器都与更高层次系统控制器相联系。正是更高层次的控制器根据从MCU控制器接收的信息，如所保证的那样（即，作为一个例子）采取放置隔离阀的行动。

图13的控制过程从各自MCU1和MCU2控制器读取T1，F1和T2，F21310，1320开始（1300）。在对这个数据采取行动之前，作出确定冷却设备1311，1321的操作模式的检验。如果未处在故障模式下（即，设备处在正常操作模式下），则该处理将感测的参数与定义的设置点（或阈值）相比较。具体地说，将T1和T2与最大温度阈值（T_MAX）相比较1312，1322，将设施冷却剂流速F1和F2（如流速计F1和F2所分别测量）与最小可接受设施冷却剂流速（F_MIN）相比较。如果温度低于T_MAX以及流速高于F_MIN，则控制器在等待了时间t1315，1325之后往回循环以查明下一轮的测量结果。如果T1或T2超过T_MAX或F1或F2低于F_MIN，则各种MCU1或MCU2控制器向系统控制器发出信号以便对隔离阀采取行动1330。响应这个信号，系统控制器闭合隔离阀S1和S2，打开隔离阀S31331，将标志设置成指示冷却设备现在处在故障模式下1332，此后该处理在获得下一轮测量结果之前等待时间t1315，1525。

如果在作出测量1310，1320之后，确定冷却设备处在故障操作模式下（即，“故障模式=是”），则该处理确定所有温度和流速是否都满足一组返回准则，即，一组从故障模式返回到正常模式的准则。设置点T_R和F_R未必对应于T_MAX和F_MIN。例如，T_R在幅度上可以低于T_MAX，F_R在幅度上可以高于F_MIN。注意，与任何一个参数都触发切换的到故障操作模式的转变不同，为了返回到正常操作模式，所有参数都必须测试准则。因此，在故障模式下，该处理首先确定T₁<T_R和F₁>F_R是否成立1340，以及确定T₂<T_R和F₂>F_R是否成立1350。如果询问1340是“否定”，则该处理在返回获取下一轮测量结果之前等待时间t1315，同时如果询问1350是“否定”，则该处理在返回收集下一轮测量结果1320之前等待时间t1380。注意，询问1340可能导致“肯定”而询问1350可能导致“否则”，反之亦然。为了继续进行下去，两个询问都必须是“肯定”1360。因此，对于其他询问是“否定”的“肯定”询问1340，1350，该处理从1360返回，取决于来自询问的“肯定”是有关MCU1的还是有关MCU2的，等待时间t1315或等待时间t1380。假设对于两个MCU满足所有测试1360，则通知系统控制器采取行动1365，打开隔离阀S1和S2，闭合隔离阀S31370，此后将故障模式标志设置回到“否”，以指示正常操作模式1375，该过程继续循环。

本领域的普通技术人员应该从上面的描述中注意到，如果需要的话，可以容易地将图13的控制过程以及图11A-12的冷却设备修改成采用单个MCU，或可替代地，不止两个MCU。

如上所述，随着服务器内的部件密度不断增大以达到更高性能，在电子系统中产生的热量在一些情况下使液冷成为必需。无论是气冷还是液冷，能效是所有系统设计的重要特征，冷却剂流速的提高通常使冷却系统的能量使用增加。与正在运行电子部件（像CMOS处理器那样）冷却器相联系的可靠性和性能增益的提高是已知的，像蒸汽压缩制冷那样的技术以能效为代价已经得到采用。因此，在，例如，亚环境温度上提供节能冷却，最终具有内置冗余地散发到空气或液体冷却剂中的解决方案被认为是可取的。下面参照图14-16，只作为例子描述这样冷却设备的一个实施例。

一般地说，本文在另一个方面中公开的是包括如下的冷却设备：与要冷却的一个或多个电子部件相联系的一个或多个液冷结构；并行地包括第一回路部分和第二回路部分的冷却剂回路，其中一个或多个液冷结构流体连通地与冷却剂回路的第一回路部分耦合；通过冷却剂回路串行流体连通耦合的液体与液体热交换器和气体与液体热交换器，从液体与液体热交换器流出的冷却剂经由冷却剂回路通过气体与液体热交换器；以及包括一个或多个热电模块的热电阵列。该热电阵列被设置成冷却剂回路的第一回路部分至少部分与热电阵列的第一侧热接触，以及冷却剂回路的第二回路部分至少部分与热电阵列的第二侧热接触。该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，其中该热电阵列在冷却剂通过一个或多个液冷结构之前冷却通过第一回路部分的冷却剂，而在通过一个或多个液冷结构之后，通过第一回路部分的冷却剂和通过第二回路部分的冷却剂通过串行耦合的液体与液体热交换器和空气与液体热交换器。在操作中，取决于冷却设备的操作模式，液体与液体热交换器或空气与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器。控制器与热电阵列耦合，至少部分取决于液体与液体热交换器的操作状态，在液冷模式与气冷模式之间自动调整热电阵列的操作。当在气冷模式下时，控制器使热电阵列操作为传递比在液冷模式下大的热量（从通过第一回路部分的冷却剂到通过第二回路部分的冷却剂）。在液冷模式下，液体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器，而在气冷模式下，气体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器。

有利的是，下面结合图14-16公开的是冷却电子系统和采用热电阵列的冷却设备（本文也称为热电增强液体与液体热交换组件）。一台或多台冷却剂泵对像水那样的冷却剂加压，使它流过与热电增强液体与液体热交换组件的第一和第二侧热接触的冷却剂回路的第一和第二回路部分。在冷却了第一回路部分中的冷却剂之后，冷却剂随后流过与要冷却的一个或多个电子部件耦合的像一个或多个液冷散热板那样的一个或多个液冷结构。在电子部件的下游，排出的冷却剂遇到与热电增强液体与液体热交换组件的热侧热接触的排出冷却剂，即，通过第二回路部分的冷却剂。在一个实施例中，通过比例阀或第二回路控制阀计量通过第二回路部分的流速。加入的冷却剂然后流过液体与液体热交换器，在一个实施例中该液体与液体热交换器以与上述相似的方式经由设备急冷水源冷却。在通过液体与液体热交换器之后，冷却剂流过气体与液体热交换器，在一个实施例中该气体与液体热交换器被布置在相关电子机架的空气出口侧上，以便冷却从电子机架排出的气流。然后系统冷却剂返回到冷却剂泵以便通过冷却剂回路继续再循环。

在设施冷却剂（例如，建筑物急冷水）不可用（例如，打算让系统运行在气冷模式下）或设施冷却剂出故障（如上所述）的情况下，从液冷结构和第二回路部分排出增塑剂通过液体与液体热交换器到气体与液体热交换器，其中跨过气体与液体热交换器的气流（例如，从相关电子机架流出的气流）冷却冷却剂回路内的冷却剂。注意，在这种气冷模式下，热电阵列需要更大的电流（来自，例如，可调电源（未示出））将更多的热量从阵列的第一冷侧抽运到阵列的第二热侧（即，从第一回路部分内的冷却剂到第二回路部分内的冷却剂）。这会对能效产生负面影响，但仍然将在所希望或合适温度上的冷却剂供应给一个或多个液冷结构。

图14描绘了按照本发明的一个或多个方面的笼统表示成1400的冷却电子系统的一个实施例。该冷却电子系统包括，举例来说，带有包含气冷部件的一个或多个电子系统或子系统的电子机架1401、和像一台或多个风扇那样，将空气从电子机架1401的空气入口侧1404驱动到出口侧1405以便冷却其中的气冷部分的一个或多个空气驱动设备1403。在冷却了电子系统1402的气冷部件之后，气流像被加热气体1406那样排出。

冷却设备被配备成包括一个或多个液冷结构1410和冷却剂回路1420。一个或多个液冷结构1410与像电子系统1402的高发热电子部件那样，要冷却的一个或多个电子部件耦合。冷却剂回路1420包括布置成冷却剂回路的并行部分的第一回路部分1421和第二回路部分1422。该液冷结构流体连通地与冷却剂回路1420的第一回路部分1421耦合或在冷却剂回路1420的第一回路部分1421内。该冷却设备进一步包括，举例来说，液体与液体热交换器1430和气体与液体热交换器1440。如图14所例示，液体与液体热交换器1430和气体与液体热交换器1440经由冷却剂回路1420串行流体连通地耦合。在这种配置中，从液体与液体热交换器1430流出的冷却剂经由冷却剂回路1420传递给气体与液体热交换器1440。

在一个实施例中，液体与液体热交换器1430被配置成将热量从通过冷却剂回路1420的系统冷却剂传递给通过设施冷却剂回路1431的设施冷却剂。设施冷却剂控制阀PV1（例如，比例阀）与设施冷却剂回路1431流体连通地被配备成经由（在一个实施例中）通过控制器1480实现的控制过程控制设施冷却剂通过液体与液体热交换器1430的流动。在实现中，控制器1480可以与电子机架1401相联系，或可替代地，可以集中布置在监视与数据中心的多个电子机架相联系的多个冷却设备的数据中心内。

如上所述，取决于操作模式，设施冷却剂可以流过或可以不流过液体与液体热交换器1430。例如，在缺乏设施冷却剂的数据中心装置中，让冷却设备操作在气冷模式下，并且让系统冷却剂简单地通过液体与液体热交换器1430，散热器是气体与液体热交换器1440。可替代地，如果设施冷却剂可用以及设施冷却剂系统正在操作，则使冷却设备操作在液冷模式下，因为设施冷却剂处在比从电子机架1401排出的受热气流1406低的温度上。注意，作为一个可替代实施例，气体与液体热交换器1440可以布置在除了电子机架1401的空气出口侧之外的地方。例如，如果需要的话，将热交换器布置在与通过电子机架的气流并行的气流路径中。

热电阵列或热电增强液体与液体热交换器1450也作为冷却设备的一部分来配备，使热电阵列的第一冷侧与冷却剂回路1420的第一回路部分1421热接触地耦合，使热电阵列的第二热侧与冷却剂回路1420的第二回路部分1422热接触地耦合。尤其，以及在一个实施例中，热电阵列可以包括在热电阵列的相对侧的第一热交换元件1451和第二热交换元件1452，这有助于将热量从通过第一回路部分的冷却剂，跨过热电阵列的热电模块，传递到冷却剂回路1420的第二回路部分1422内的冷却剂。下面结合图15进一步讨论热电阵列1450的配置和操作。

继续讨论图14，使第二回路控制阀PV2（例如，第二比例阀）与第二回路部分1422相联系，以便如下所述，控制通过第二回路部分1422的冷却剂流。一台或多台冷却剂泵1470与冷却剂回路1420流体连通，为冷却剂通过冷却剂回路的流动创造条件。可以配备多个温度传感器，包括：感测一个或多个液冷结构1410的冷却剂入口温度的第一温度传感器T1；感测到气体与液体热交换器1440的冷却剂的温度的第二温度传感器T2；感测像在其第二热侧上那样的与热电阵列1450相联系的温度的第三温度传感器T3；以及与正在气冷的电子系统1402的一个或多个气冷部分相联系的第四温度传感器T4（可替代地，传感器T4可以跨过气冷部件地感测空气温度）。这些温度传感器有助于以像下面结合图16的控制过程所述那样的方式通过，例如，描绘在图14中的冷却设备自动控制冷却模式、冷却剂温度、冷却剂流速等。除了设施回路控制阀PV1和第二回路控制阀PV2之外，可以与第一回路部分1421相联系地配备压差传感器（dP），以便测量（例如）热电阵列1450的第一热交换元件1451两端的压差。这个压差可以用在，例如，控制一台或多台冷却剂泵1470的操作速度的自动过程中。

注意，特定传感器和控制点，以及它们的地点在这里只是作为例子提供，可以不偏离本发明的范围地采用多个另外传感器或控制点。

如上所述，图15是依照本发明的一个方面的热电增强液体与液体热交换器组件1450的一个实施例的横截面正视图。在这个例子中，第一热交换元件1451作为一个例子，是液冷散热板，以及第二热交换元件1452是第二液冷散热板，其中通过冷却剂回路的第一和第二回路部分的冷却剂通过各自散热板流入流出。热电阵列1450在这个例子中包含每一个包含各自热电元件1502的热电模块1501的阵列1500。

大型热电冷却元件的使用是已知的。这些元件在电子方面操作为产生冷却效应。通过让直流电通过热电设备的两条腿，则跨过设备产生可能与根据傅立叶定律所预计相反的热流。

在热电元件的一个结上，作为电流通过该结的结果，空穴和电子两者朝着其他结相向运动。空穴通过p-型材料，电子通过n-型材料。为了补偿载流子的这种损失，使另外的电子从价带升到导带，以产生新的电子-空穴对。由于做到这一点需要能量，所以在这个结上会吸热。相反，随着电子在其他结上掉入空穴中，会以热量的形式释放出其多余的能量。这种热能从冷结传递到热结的现象被称为珀耳帖(Peltier)效应。

使用珀耳帖效应使附在热源上的表面保持在比附在散热器上的表面低的温度上。这些热电模块所提供的是使冷侧操作在比冷却介质（例如，空气或水）的环境温度低的温度上的能力。当直流电通过热电模块时，会产生温差，其结果是一侧比另一侧相对较冷。因此，这些热电模块被看成是具有热侧和冷侧，以及提供有助于让热能从热电模块的冷侧传递到热电模块的热侧的机制。

举一个特例来说，热电模块1510可以包含由俄亥俄克利夫兰的MelcorLaird公司提供的TECCP-2-127-06L模块。

注意，热电阵列可以包含包括一个或多个模块的任何数量热电模块，并且取决于（部分）电子模块的尺寸，以及要从流过第一热交换元件1451的冷却剂传递给流过第二热交换元件1452的冷却剂的热量。还要注意到，可以在第一热交换元件1451或第二热交换元件1452的一个或多个暴露表面上配备绝缘材料（未示出）。

热电（TE）阵列可以包含以正方形或长方形阵列排列模块的平面热电阵列。尽管未示出布线，但可以串联地连线并将电流（I）供给一个列中的每个热电模块，以及可以并联地电连线热电模块的各个列，以便对于包含M个热电模块的正方形阵列，供应的总电流是I×sqrt(M)，提供阵列的固有可伸缩性的增值。这样，如果单个热电模块出故障了，则只影响一列，可以增大到其余列的电流来补偿该故障。

表1提供了像本文所述那样的平面热电热交换器配置提供的可伸缩性的例子。

表1

对于跨过热电模块的固定电流和温差，通过热电阵列抽运的热量将随平台区域中的热电模块的数量增减。因此，650mm×650mm热电热交换器的热负载能力将是585mm×585mm热电热交换器的热负载能力的1.23倍，以及845mm×845mm热电热交换器的热负载能力将是585mm×585mm热电热交换器的热负载能力的2.09倍。注意，可能需要增大液体与气体热交换器的尺寸以便与增大的热负载相适应。如果可用于热电热交换器的空间约束在X×Y维内，则仍然可以通过沿着Z维增加来提高热抽运能力。这可以利用如，例如，美国Letters专利第6557354B1号所述，热侧和冷侧交替、多个热交换元件之间的多层热电模块来做到。

继续讨论图14，在操作时，公开的冷却设备经由一个或多个液冷结构至少部分冷却一个或多个电子部件。通过一个或多个液冷结构的冷却剂经由固态热电阵列1450被冷却到所希望温度，固态热电阵列1450包含具有从冷却剂中除去热量的第一冷侧、和在冷却剂回路的单独流路中将热量输送给冷却剂的第二热侧的一个或多个热电模块。

在液冷操作模式下，将热量传递给流过液体与液体热交换器的一侧的第二冷却剂（本文称为设施冷却剂）。第二冷却剂具有通过，例如，比例阀或分流阀计量的流速，该阀门控制液体与液体热交换器与并联旁通流路（未示出）之间的流动，以便使离开液体与液体热交换器的冷却剂回路内的系统冷却剂的温度保持在所希望范围内。在这种液冷模式下，从液体与液体热交换器流到气体与液体热交换器的已冷却冷却剂冷却（在一个实施例中）从电子机架流出的气流。从气体与液体热交换器出来的冷却剂进入一个（或几个）冷却剂循环泵中。在冷却剂泵的下游，冷却剂流分成两支并行冷却剂流，即，流过第一回路部分和第二回路部分。如上所述，流过第一回路部分的冷却剂与热电阵列的第一冷侧热接触，通过响应，例如，供给一个或多个液冷结构的冷却剂的温度T1，改变流过阵列的热电模块的电流冷却到特定温度。第二冷却剂流经由第二回路部分流动，并且与热电阵列的第二热侧热接触，散发从冷侧除去的热量，以及阵列的热电模块内的任何损耗。

该冷却剂经由与电子部件传导耦合的液冷结构冷却一个或多个电子部件，随后重新加入流过冷却剂回路的第二回路部分的冷却剂中。通过第二回路部分的冷却剂通过，例如，比例阀或其他流动控制阀PV2响应，例如，热电模块的温度T3来控制，以便使它们的操作温度保持在可靠操作的指定阈值以下。合流的冷却剂然后前进回到液体与液体热交换器，以便将系统的热负载传递给第二冷却剂（即，设施冷却设备）。

在依照本发明的一个方面，可以是故障模式或只有气冷模式（例如，在数据中心中设施冷却剂不可用）的气冷模式下，液体与液体热交换器不影响冷却剂流，或更确切地说，由于没有设施冷却剂流过设施冷却剂回路或液体与液体热交换器的设施冷却剂侧，所以有一点或没有热量从液体与液体热交换器内的冷却剂传递过来。在这样的情况下，来自热电阵列和冷却剂回路的第二回路部分的合流返回冷却剂将处在比从电子机架中流出的气流高的温度上。在这种模式下，热量因此将从液体冷却剂传递给排出空气，以及流到热电阵列的电流将需要比在液冷模式下大，以便获取经由液冷结构冷却一个或多个电子部件的所希望冷却剂温度T1。在热电阵列的第二热侧上的所导致温度也较高。此外，在气冷模式下，热电阵列将消耗更大功率，从而降低冷却设备的能效，但液冷结构，因此与之耦合的电子部件将被冷却成与在液冷模式下相同的程度。

图16描绘了，例如，由像图14的冷却设备的控制器1480那样的控制器实现的控制过程的一个例子。一旦启动控制过程1600，就经由温度传感器T1，T2，T3和T4读取温度，并且与设施冷却剂控制阀的位置（PV1）、第二回路控制阀的位置（PV2）、和有助于冷却剂流过冷却剂回路的一台或多台冷却剂泵的操作速度（RPM）一起，读取热电阵列的第一热交换元件两端的压差1605。借助于这种信息，控制器询问（例如，并行地）温度T1是否在指定操作范围（例如，在指定高温（T1_SPEC,HIGH）与指定低温（T1_SPEC,LOW）之间）内1610，温度T4是否在技术要求（例如，在指定高温（T4_SPEC,HIGH）与指定低温（T4_SPEC,LOW）之间）内1640，以及温度T3是否在技术要求（例如，在指定高温（T3_SPEC,HIGH）与指定低温（T3_SPEC,LOW）之间）内1650。

从温度T1开始，如果温度T1在技术要求内，则不采取行动，使该处理返回到再次获取上述传感器读数1605。如果需要的话，可以在这个返回循环内插入等待时间间隔。如果进入液冷结构中的冷却剂的温度T1在技术要求之外，则该处理确定设施冷却剂控制阀PV1是否在它的指定最大（PV1_MAX）和最小（PV1_MIN）值之间1615。如果是，则控制器响应冷却剂温度T1调整阀门PV11620，以便增加或减小设施冷却剂通过液体与液体热交换器的流动。如果设施冷却剂控制阀PV1处在最大（PV1_MAX）或最小（PV1_MIN）设置上，则控制器自动调整提供给热电阵列的电压（V_TE）1625，并且确定冷却剂温度T2是否大于空气温度T41630。如果是，则将与电子机架相联系的一个或多个空气驱动设备提升到“高速”设置1635。在一个实施例中，这种“高速”设置小于最大设置，并且是，例如，使一个或多个空气驱动设备可以连续操作的指定高速设置。如果冷却剂温度T2等于或小于空气温度T4，则该处理返回以获取下一组读数1605。

如果跨过气冷部件的气流温度T4在技术要求内，则从询问1640开始，不采取行动，该处理获取下一组读数1605。但是，如果气流温度在技术要求之外，也就是说，在指定高温（T4_SPEC,HIGH）上或以上，或在指定低温（T4_SPEC,LOW）上或以下，则控制器响应感测的温度T4，自动调整一个或多个空气驱动设备的操作速度1645。例如，如果温度T4太高，则提高空气驱动设备的转速，或如果温度T4太低，则降低转速。

如果热电阵列的温度T3在技术要求之内1650，则该处理响应温度T3，调整第二回路控制阀PV2，以便调整冷却剂通过与热电阵列热接触的第二回路部分的流动1655，以便，例如，使温度保持在指定高温（T3_SPEC,HIGH）与指定低温（T3_SPEC,LOW）之间的范围内的所希望设置点附近。在调整了通过第二回路部分的冷却剂流速之后，控制器响应热电增强液体与液体热交换组件的第一热交换元件两端的压差调整冷却剂泵的速度1660。

如果热电温度T3在技术要求之外，则控制器确定第二回路控制阀PV2是否小于最大值1665。如果“不是”，则将冷却剂泵操作速度提升到最大1670，以便试图进一步降低温度T3。如果第二回路控制阀PV2被设置成小于最大打开，则该处理确定冷却剂泵的操作速度是否小于最大速度（RPM_PUMP,MAX）1675，如果冷却剂泵操作在最大值上，则将第二回路控制阀PV2打开到最大程度1680。否则，响应热电阵列的温度T3调整流速控制阀PV21655，此后控制器响应热电增强液体与液体热交换组件的第一热交换元件两端的压差（dP）调整泵速。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以利用一种或多种计算机可读介质的任何组合体。该计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读信号介质可以包括，例如，在基带中或作为载波的一部分的含有体现在其中的计算机可读程序代码的传播数据信号。这样的传播信号可以采取多种形式的任何一种，包括，但不限于，电磁的、光的或它们的任何适当组合。计算机可读信号介质可以是非计算机可读存储介质的和可以传送，传播，或传输程序的任何计算机可读介质，该程序可以供指令执行系统，装置或者器件使用或与其结合在一起使用。

计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

现在参考图17，在一个例子中，计算机程序产品1700包括，例如，一个或多个计算机可读存储介质1702，在其上存储有计算机可读的程序代码装置或逻辑1704，以提供并方便本发明的一个或多个方面。

体现在计算机可读介质上的程序代码可以用任何适当的介质传输，所述介质包括但不限于：无线、有线、光缆、RF等，或上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

本文中将参照本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式操作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instructionmeans)的制造品（manufacture）。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

除了上述，本发明的一个或多个方面可由服务提供商提供、许诺（offer）、部署、管理、服务等，该服务提供商提供用户环境的管理。例如，服务提供商可创建、维持、支持等计算机代码和/或计算机基础设施，其为一个或多个用户执行本发明的一个或多个方面。反过来，服务提供商可例如根据预订和/或费用协议从用户接受付费。额外地或可替换地，服务提供商可从向一个或多个第三方销售广告内容接受付费。

在本发明的一个方面中，可部署用于执行本发明的一个或多个方面的应用。作为一个例子，部署应用包括提供计算机基础设施，其可操作以执行本发明的一个或多个方面。

作为本发明的又一个方面，可部署计算基础设施，其包括将计算机可读代码集成到计算机系统，其中与计算系统结合的代码能够执行本发明的一个或多个方面。

作为本发明的再一个方面，可提供用于集成计算基础设施包括将计算机可读码集成到计算机系统的过程。计算机系统包括计算机可读介质，其中计算机介质包括本发明的一个或多个方面。与计算机系统结合的代码能够执行本发明的一个或多个方面。

尽管上面描述了各种实施例，但这些只是例子。例如，其他架构的计算环境可以并入和使用本发明的一个或多个方面。另外，节点的网络可以包括附加节点，以及这些节点可以与本文所述的那些相同或不同。此外，可以使用许多类型的通信接口。而且，其他类型的程序和/或其他优化程序可以从本发明的一个或多个方面中受益，并且可以表示其他资源指定任务。资源指定任务包括物理资源的指定。此外，尽管在一个例子中，分区使通信成本和收敛时间最小，但在其他实施例中，可以用其他方式降低，减轻或减小成本和/或收敛时间。

而且，可使用适于存储和/或执行程序代码的数据处理系统，其包括至少一个通过系统总线直接或间接耦合到存储元件的处理器。存储器元件包括，例如，在程序代码的实际执行期间使用的本地存储器、大容量存储器以及高速缓冲存储器，其提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储器取回代码的次数。

输入/输出或I/O设备（包括但不限于键盘、显示器、指点设备、DASD、磁带、CD、DVD、拇指驱动器（thumbdrive）以及其他的存储介质等）可直接或通过介于其间的I/O控制器被耦合到系统。网络适配器也可被耦合到系统以使得数据处理系统能够通过介于其间的私有或公共网络而耦合到其他的数据处理系统或远程打印机或存储设备。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡仅是一些可获得的网络适配器类型。

本文使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而无意限制本发明。如本文所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也有意包括复数形式，除了上下文另有明确指明。还要明白，术语“包含”、“含有”、“包括”、和“内含”都是开放式连系动词。因此，“包含”，“含有”，“包括”，和“内含”一个或多个步骤或元件的方法或设备拥有那些一个或多个步骤或元件，但不局限于只拥有那些一个或多个步骤或元件。同样，“包含”，“含有”，“包括”，和“内含”一种或多种特征的方法的步骤或设备的元件拥有那些一种或多种特征，但不局限于只拥有那些一种或多种特征。而且，以某种方式配置的设备或结构至少以那些方式配置，但也可以以未列出的方式配置。

所附权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的相应结构、材料、操作以及等价物，如有的话，旨在包括用于结合如特别要求保护的其他所要求保护的元件来执行所述功能的任何结构、材料或操作。呈现本发明的说明是为了示出和描述的作用，但不是穷尽性的或将本发明限制于所公开的形式。许多修改和变化对本领域普通技术人员来说是明显的，且不脱离本发明的范围。选择和描述实施例是为了最佳地解释本发明的原理和实际应用，并使得本领域普通技术人员能针对适于考虑的特定用途的具有各种修改的各种实施例理解本发明。

Claims

1.一种冷却设备，其包含：

液冷结构，该液冷结构被配置成与要冷却的至少一个电子部件耦合；

冷却剂回路，该冷却剂回路包含第一回路部分和第二回路部分，该第一回路部分和该第二回路部分是该冷却剂回路的并行部分，以及该液冷结构流体连通地与该冷却剂回路的第一回路部分耦合；

液体与液体热交换器；

空气与液体热交换器，其中该液体与液体热交换器和该空气与液体热交换器经由该冷却剂回路串行流体连通地耦合在一起，以及其中从该液体与液体热交换器流出的冷却剂经由该冷却剂回路通过该空气与液体热交换器；以及

包含至少一个热电模块的热电阵列，该热电阵列被布置成使该冷却剂回路的第一回路部分至少部分与该热电阵列的第一侧热接触，使该冷却剂回路的第二回路部分至少部分与该热电阵列的第二侧热接触，其中该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，在冷却剂通过液冷结构之前该热电阵列冷却通过第一回路部分的冷却剂，而在通过液冷结构之后，通过第一回路部分的冷却剂和通过第二回路部分的冷却剂通过串行耦合的液体与液体热交换器和空气与液体热交换器，其中取决于该冷却设备的操作模式，该液体与液体热交换器或该空气与液体热交换器之一操作为冷却剂回路的散热器。

2.如权利要求1所述的冷却设备，进一步包含与该热电阵列耦合的控制器，用于至少部分取决于液体与液体热交换器的操作状态，在液冷模式与气冷模式之间自动调整该热电阵列的操作，其中在气冷模式下，该控制器使该热电阵列操作为将比在液冷模式下大的热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，以及其中在液冷模式下，液体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器，而在气冷模式下，气体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器。

3.如权利要求2所述的冷却设备，进一步包含与将设施冷却剂供给液体与液体热交换器的设施冷却剂回路耦合的设施回路控制阀，以及其中该控制器响应经由第一回路部分供给冷却剂冷却结构的冷却剂的温度在指定操作范围之外，自动调整该设施回路控制阀，以及响应该设施回路控制阀在指定控制范围之外，该控制器自动调整供给该热电阵列的电压，以便朝着它的指定操作范围向后驱动供给冷却剂冷却结构的冷却剂的温度。

4.如权利要求3所述的冷却设备，进一步包含有助于气流跨过气体与液体热交换器的至少一个空气驱动设备，以及其中该控制器响应供给气体与液体热交换器的冷却剂的温度大于穿越气体与液体热交换器的气流的温度，自动调整该至少一个空气驱动设备的转速。

5.如权利要求2所述的冷却设备，进一步包含有助于气流跨过气体与液体热交换器的至少一个空气驱动设备，以及其中该控制器响应跨过气体与液体热交换器的气流的温度在指定空气温度范围之外，自动调整该至少一个空气驱动设备的转速。

6.如权利要求2所述的冷却设备，进一步包含流体连通地与该冷却剂回路的第二回路部分耦合和受控制器控制的第二回路控制阀，其中取决于该热电阵列上的感测温度，该控制器经由该第二回路控制阀自动调整冷却剂通过该冷却剂回路的第二回路部分的流动。

7.如权利要求6所述的冷却设备，进一步包含流体连通地与该冷却剂回路耦合的至少一台冷却剂泵，用于至少部分抽运并行通过该冷却剂回路的第一回路部分和第二回路部分的冷却剂，以及其中该控制器响应由通过该冷却剂回路的第二回路部分的冷却剂的调整引起的跨过第一回路部分的至少一部分查明的冷却剂压强的变化，自动调整至少一台冷却剂泵的操作。

8.如权利要求7所述的冷却设备，其中响应该热电阵列上的感测温度在指定温度范围之外，该控制器将至少一台冷却剂泵的操作速度自动调整到最大，以及响应至少一台冷却剂泵已经处在最大操作速度上，该控制器将第二回路控制阀自动调整成最大打开。

9.如权利要求1所述的冷却设备，其中该冷却剂回路的第一回路部分包含第一热交换元件，该冷却剂回路的第二回路部分包含第二热交换元件，以及其中该冷却剂回路的第一回路部分中的冷却剂通过该第一热交换元件，该冷却剂回路的第二回路部分中的冷却剂通过该第二热交换元件，该第一热交换元件与该热电阵列的第一侧热连通，该第二热交换元件与该热电阵列的第二侧热连通，该第一热交换元件和该第二热交换元件有助于跨过该热电阵列将热量从通过该冷却剂回路的第一回路部分的冷却剂传递给通过该冷却剂回路的第二回路部分的冷却剂。

10.一种冷却电子系统，其包含：

电子机架，其包含分别使通过该电子机架的气流能够流入和流出的空气入口侧和空气出口侧，该电子框架还包含要冷却的至少一个电子系统，该至少一个电子系统包含至少一个电子部件；以及

有助于冷却该至少一个电子系统的冷却设备，该冷却设备包含：

至少一个液冷结构，该至少一个液冷结构与该至少一个电子部件耦合；

冷却剂回路，该冷却剂回路包含第一回路部分和第二回路部分，该第一回路部分和该第二回路部分是该冷却剂回路的并行部分，以及该至少一个液冷结构流体连通地与该冷却剂回路的第一回路部分耦合；

液体与液体热交换器；

11.如权利要求10所述的冷却电子系统，其中该冷却设备进一步包含与该热电阵列耦合的控制器，用于至少部分取决于液体与液体热交换器的操作状态，在液冷模式与气冷模式之间自动调整该热电阵列的操作，其中在气冷模式下，该控制器使该热电阵列操作为将比在液冷模式下大的热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，以及其中在液冷模式下，液体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器，而在气冷模式下，气体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器。

12.如权利要求11所述的冷却电子系统，其中该冷却设备进一步包含与将设施冷却剂供给液体与液体热交换器的设施冷却剂回路耦合的设施回路控制阀，以及其中该控制器响应经由第一回路部分供给冷却剂冷却结构的冷却剂的温度在指定操作范围之外，自动调整该设施回路控制阀，以及响应该设施回路控制阀在指定控制范围之外，该控制器自动调整供给该热电阵列的电压，以便朝着它的指定操作范围向后驱动供给冷却剂冷却结构的冷却剂的温度。

13.如权利要求12所述的冷却电子系统，进一步包含有助于气流跨过气体与液体热交换器的至少一个空气驱动设备，以及其中该控制器响应供给气体与液体热交换器的冷却剂的温度大于穿越气体与液体热交换器的气流的温度，自动调整该至少一个空气驱动设备的转速。

14.如权利要求11所述的冷却电子系统，进一步包含有助于气流跨过气体与液体热交换器的至少一个空气驱动设备，以及其中该控制器响应跨过气体与液体热交换器的气流的温度在指定空气温度范围之外，自动调整该至少一个空气驱动设备的转速。

15.如权利要求11所述的冷却电子系统，进一步包含流体连通地与该冷却剂回路的第二回路部分耦合和受控制器控制的第二回路控制阀，其中取决于该热电阵列上的感测温度，该控制器经由该第二回路控制阀自动调整冷却剂通过该冷却剂回路的第二回路部分的流动。

16.如权利要求15所述的冷却电子系统，进一步包含流体连通地与该冷却剂回路耦合的至少一台冷却剂泵，用于至少部分抽运并行通过该冷却剂回路的第一回路部分和第二回路部分的冷却剂，以及其中该控制器响应由通过该冷却剂回路的第二回路部分的冷却剂的调整引起的跨过第一回路部分的至少一部分查明的冷却剂压强的变化，自动调整至少一台冷却剂泵的操作。

17.如权利要求16所述的冷却电子系统，其中响应该热电阵列上的感测温度在指定温度范围之外，该控制器将至少一台冷却剂泵的操作速度自动调整到最大，以及响应至少一台冷却剂泵已经处在最大操作速度上，该控制器将第二回路控制阀自动调整成最大打开。

18.如权利要求10所述的冷却电子系统，其中该冷却剂回路的第一回路部分包含第一热交换元件，该冷却剂回路的第二回路部分包含第二热交换元件，以及其中该冷却剂回路的第一回路部分中的冷却剂通过该第一热交换元件，该冷却剂回路的第二回路部分中的冷却剂通过该第二热交换元件，该第一热交换元件与该热电阵列的第一侧热连通，该第二热交换元件与该热电阵列的第二侧热连通，该第一热交换元件和该第二热交换元件有助于跨过该热电阵列将热量从通过该冷却剂回路的第一回路部分的冷却剂传递给通过该冷却剂回路的第二回路部分的冷却剂。

19.一种制造冷却设备的方法，其包含：

配备液冷结构，该液冷结构被配置成与要冷却的至少一个电子部件耦合；

配备冷却剂回路，该冷却剂回路包含第一回路部分和第二回路部分，该第一回路部分和第二回路部分是该冷却剂回路的并行部分；

将该液冷结构流体连通地与该冷却剂回路的第一回路部分耦合；

配备经由该冷却剂回路串行流体连通耦合的液体与液体热交换器和空气与液体热交换器，其中从该液体与液体热交换器流出的冷却剂经由该冷却剂回路通过该空气与液体热交换器；以及

配备包含至少一个热电模块的热电阵列，该热电阵列被布置成使该冷却剂回路的第一回路部分至少部分与该热电阵列的第一侧热接触，使该冷却剂回路的第二回路部分至少部分与该热电阵列的第二侧热接触，其中该热电阵列操作为将热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，在冷却剂通过液冷结构之前该热电阵列冷却通过第一回路部分的冷却剂，而在通过液冷结构之后，通过第一回路部分的冷却剂和通过第二回路部分的冷却剂通过串行耦合的该液体与液体热交换器和该空气与液体热交换器，其中取决于该冷却设备的操作模式，该液体与液体热交换器或该空气与液体热交换器之一操作为冷却剂回路的散热器。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包含配备与该热电阵列耦合的控制器，用于至少部分取决于液体与液体热交换器的操作状态，在液冷模式与气冷模式之间自动调整该热电阵列的操作，其中在气冷模式下，该控制器使该热电阵列操作为将比在液冷模式下大的热量从通过第一回路部分的冷却剂传递给通过第二回路部分的冷却剂，以及其中在液冷模式下，液体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器，而在气冷模式下，气体与液体热交换器操作为冷却剂回路的散热器。

21.如权利要求20所述的方法，进一步包含：

配备与设施冷却剂回路耦合的设施回路控制阀以便将设施冷却剂供给液体与液体热交换器，其中该控制器响应经由第一回路部分供给冷却剂冷却结构的冷却剂的温度在指定操作范围之外，自动调整该设施回路控制阀，以及响应该设施回路控制阀在指定控制范围之外，该控制器自动调整供给该热电阵列的电压，以便朝着它的指定操作范围向后驱动供给冷却剂冷却结构的冷却剂的温度；以及

配备有助于气流跨过气体与液体热交换器的至少一个空气驱动设备，其中该控制器响应供给气体与液体热交换器的冷却剂的温度大于穿越气体与液体热交换器的气流的温度，自动调整该至少一个空气驱动设备的转速。

22.如权利要求20所述的方法，进一步包含配备有助于气流跨过气体与液体热交换器的至少一个空气驱动设备，其中该控制器响应跨过气体与液体热交换器的气流的温度在指定空气温度范围之外，自动调整该至少一个空气驱动设备的转速。

23.如权利要求20所述的方法，进一步包含：

配备流体连通地与该冷却剂回路的第二回路部分耦合和受控制器控制的第二回路控制阀，其中取决于该热电阵列上的感测温度，该控制器经由该第二回路控制阀自动调整冷却剂通过该冷却剂回路的第二回路部分的流动；

配备流体连通地与该冷却剂回路耦合的至少一台冷却剂泵，用于至少部分抽运并行通过该冷却剂回路的第一回路部分和第二回路部分的冷却剂，其中该控制器响应由通过该冷却剂回路的第二回路部分的冷却剂的调整引起的跨过第一回路部分的至少一部分查明的冷却剂压强的变化，自动调整至少一台冷却剂泵的操作；以及

其中响应该热电阵列上的感测温度在指定温度范围之外，该控制器将至少一台冷却剂泵的操作速度自动调整到最大，以及响应至少一台冷却剂泵已经处在最大操作速度上，该控制器将第二回路控制阀自动调整成最大打开。