CN103930847A - 用于冷却数据中心中的电子元件的装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于冷却数据中心中的电子元件的装置。该装置包括闭环、第一区域、第二区域和屏壁。闭环包括第一部分和第二部分。液体绕该闭环流动。第一区域被配置为用于将来自数据中心中的电子元件的热量散发至闭环的第一部分中的液体。第二区域被配置为用于通过从数据中心的外部接收环境空气而移除来自闭环的第二部分中的液体的热量并被配置为用于输出带有从第二区域和数据中心散发的热量的环境空气，该环境空气移动穿过第二部分。屏壁被配置为用于阻止环境空气进入第一区域。

Description

用于冷却数据中心中的电子元件的装置

背景技术

诸如处理器和存储器等的电子元件产生热量。热量可导致电子元件不正确地运行、损坏电子元件上的数据或者破坏电子元件等。因此，多种方法用于移除来自电子元件的热量。来自电子元件的热量散发至数据中心的环境中。许多数据中心使用空调冷却数据中心中的空气。冷却的空气可移动返回至装置内部以冷却电子元件。但是，使用空调冷却空气是昂贵的。进一步地，数据中心可具有计算能力和期望，需要使用比其目前的空调系统能够处理的更多的电子元件。

附图说明

图1示出了根据一个实施例的用于冷却数据中心中的电子元件的电子装置。

图2示出了根据另一实施例的用于冷却数据中心中的电子元件的电子装置。

图3示出了根据一个实施例的包括多个电子装置的机架。

除特别标明，参照此附图说明中的附图不应当理解为按比例制图。

具体实施方式

现在将详细参考主题的多个实施例，实施例的示例在附图中示出。尽管这里讨论多个实施例，但是将被理解的是其不意图限制于这些实施例。相反，目前的实施例意图在于覆盖可包括在如所附权利要求所限定的多个实施例的精神和范围内的替换、更改和等同配置。而且，在实施例的以下描述中，列出多个特定细节以提供本主题的实施例的充分理解。然而，实施例可在没有这些特定细节的情况下实践。在其他例子中，已知的方法、步骤、元件和电路没有详细描述，以不必要地弱化所述实施例的方面。

图1示出了根据一个实施例的用于冷却数据中心110中的电子元件123的电子装置120。

如图1所示，装置120包括第一区域121、第二区域122、屏壁140和闭环130。第一区域121包括产生热量的电子元件123。第二区域122被配置为用于收集产生的热量并被配置为用于排出180产生的热量。屏壁140被配置为用于物理地分隔第一区域121和第二区域122。屏壁140将环境空气170限制至第二区域122，并防止环境空气170进入第一区域121。图1示出了第一区域121中的泵124。但是，泵124可位于第一区域121或者第二区域122中。

闭环130被配置为用于液体绕闭环130流动。根据一个实施例，泵124用于将液体移动通过闭环130。例如，泵124促使冷却的液体移动通过闭环130。液体移动接近电子元件123，从第一区域121在位置141通过屏壁140移动至第二区域122中，移动通过第二区域122，移动出第二区域122并在位置142移动回第一区域121中。

闭环130包括第一部分131和第二部分132。闭环130的第一部分131位于第一区域121中，且闭环130的第二部分132位于第二区域122中。闭环130的第一部分132被配置为用于移除来自位于第一区域121中的电子元件123的热量，并被配置为用于使用液体将移除的热量移动至第二区域122。例如，当闭环130的第一部分131中的液体接近电子元件123时，来自电子元件123的热量从电子元件123散发至液体中。泵124促使加热的液体移动至闭环130的第二部分132中。

闭环130的第二部分132被配置为用于通过收集来自第二区域122中的液体的热量而冷却加热的液体并被配置为用于使用环境空气170排出180来自第二区域122的热量并排出数据中心110。

根据一个实施例，闭环130的第二部分132被配置为用于接合与装置120分隔的数据中心110管道。例如，装置120在数据中心110内。第二部分132被连接至数据中心110的管道150、160。更具体地，入口管道150在位置151处被连接至数据中心110的壁112，并在位置152处被连接至第二区域122。出口管道160在位置161处被连接至第二区域122并在位置162处被连接至数据中心110的壁112。环境空气170可从数据中心110外部通过入口管道150被提供给第二区域122。环境空气170可移动穿过闭环130的第二部分132，然后移动出第二区域122并通过出口管道160移动出数据中心110。屏壁140将环境空气170限制至第二区域122内部并阻止环境空气170进入第一区域121。根据一个实施例，通过从数据中心外部通过入口管道150接收环境空气170、将带有排出热量180的环境空气170排出至数据中心外部并使用屏壁140将环境空气160限制至第二区域122内部，环境空气170被阻止进入第一区域121和数据中心。

当液体接近电子元件123时，热量被从电子元件123排出至液体中。泵124促使加热的液体通过闭环130从第一部分131移动至第二部分132，在位置141处通过屏壁140。当加热的液体在第二部分132中时，来自液体的热量被收集在第二区域122中。热量从第二部分132排出180。例如，如箭头所示，环境空气170从入口管道至出口管道160移动穿过第二部分132。闭环130的第二部分132中的液体比环境空气热，促使热量从液体排出180至第二区域122内部的环境空气170中。热量从液体排出180至环境空气170中冷却该液体。带有排出热量180的环境空气170移动出第二部分132，然后通过出口管道160移动出数据中心110。

冷却的液体从第二区域122中的第二部分132在位置142处通过屏壁140移动至第一区域121。然后在将来自电子元件123的热量移除至液体的步骤，第一区域121中的冷却液体可再次用于移除来自电子元件123的另外的热量，通过将来自液体的热量散发至环境空气170中来冷却液体，然后将来自电子元件123的热量移除至液体。

根据一个实施例，装置120既包括第一区域121又包括第二区域122。根据另一实施例，装置120包括第一区域121，但不包括第二区域122。在这种情况下，第一区域122称为“内区域”，而第二区域122称为“外区域”。在这种情况下，如图1所示，不滴水快速连接器可用作在位置141和142处连接闭环130的第一部分131和第二部分132。

根据一个实施例，如果装置120不包括第二区域122，管道150、160可被直接连接至第二区域的侧部。更具体地，根据一个实施例的只包括第一区域121的装置120可被滑出前侧，新的装置120可从前侧滑入而不使用旋转门。如将变得更加明显的，第二区域122可为装置120的一部分，旋转门可被用作移除装置120并插入新的装置120的部件。

电子元件123可为任意数量的不同类型的电子元件123。例如，电子元件123可为处理器、存储器、开关、I/O控制器，等等。装置120可为服务器。进一步地，装置120可为机架的一部分。根据多个实施例，装置120可包括多于一个由闭环130冷却的电子元件123。

根据一个实施例，数据中心110的空气管道的至少一部分被水平定向。但是，实施例良好地适用于垂直定向的数据中心110的空气管道，从而至少部分地提供烟囱效应。更具体地，装置120可包括例如通过装置120的中心的竖通风道，其与也可被垂直定向的数据中心110管道连接。数据中心110的空气管道的部分可被水平定向，数据中心110的空气管道的其他部分可被垂直定向。数据中心110的空气管道可被定向为绕数据中心110中的其他装置。

根据一个实施例，环境空气170被阻止与电子元件接触。例如，环境空气170被限制至数据中心110的空气管道和第二区域122。因此，根据多个实施例，环境空气170可被用于冷却电子元件123，同时不被允许与那些电子元件123或与数据中心110相关联的任何其它电子元件接触，而不管电子元件是否与装置120相关联。

根据一个实施例，一个或多个风扇被用于移动环境空气170。例如，参照图1，风扇可位于数据中心110的壁112处的位置151或位置162处。根据一个实施例，使用位于位置151或位置152处的一个风扇。但是，可以使用多于一个风扇。

根据一个实施例，过滤器可被用于在环境空气170进入第二区域122之前从环境空气170移除污染物。例如，过滤器可位于图1中所示的位置151处。

图2示出了根据另一实施例的用于冷却数据中心中的电子元件的电子装置。如图2所示，装置220为服务器。

装置220的第一区域121包括多个电子元件，例如两个处理器123A、123B，两个泵124A、124B，两个板上存储装置220，热插拔存储器123G，I/O卡123F，I/O控制器123E，多个输入输出连接器225和辅助风扇226。输入和输出连接器225的例子包括但不限于网络接口卡(NICS)、输入输出(I/O)接口、通用串行总线(USB)接口，等等。

如图2所示，第一区域121也称作装置220。第二区域122可以是装置220的一部分或者可以不是装置220的一部分。第二区域122包括闭环230的第二部分，根据一个实施例，闭环230的第二部分为散热器232。

根据一个实施例，闭环230包括第一部分231和第二部分232。第一部分231包括管，管与示出在第一区域121中的泵124A、124B，板上存储装置123C、123D，和处理器123A、123B连接。根据一个实施例，术语“液体环”可被用于指代第一部分231或者可以用于指代第一部分231和管，该管通过第二部分232且为第二部分232的一部分。根据一个实施例，第二部分232通过散热器232提供在第二区域122中。多个实施例良好地适用于任何类型的液体环，因此不需要特殊类型的液体环。

根据一个实施例，冷却板可与电子元件相关联。例如，图2示出了在处理器123A和123B顶部的冷却板240A、230B。冷却板可与其他电子元件相关联，诸如板上存储装置123C、123D，I/O控制器123E，I/O卡123F，等等。

在液体从第一泵124A移动至第一板上存储器123D、移动至第一处理器123B并然后在位置241通过屏壁140时，液体被加热。在液体从第二泵124B移动至第二板上存储器123C、移动至第二处理器123Ａ并然后在位置241通过屏壁140时，液体也被加热。在液体移动通过将热量从液体散发至在散热器232上方移动的环境空气170中的散热器232时，液体被冷却。冷却的液体然后再次在位置242和243处进入第一区域121，其中液体从位置242移动至第一泵124A中和从位置243移动至第二泵124B中。加热液体的过程再次开始。闭环230也可用于冷却其他元件，诸如板上存储装置123C、123D，I/O控制器123E和I/O卡123F，等等。

根据一个实施例，装置220包括低功率辅助风扇226，以冷却不使用闭环230冷却的电子元件。例如，如图2中所示，辅助电扇226被用于冷却I/O控制器123E，热插拔存储器123G和I/O卡123F，等等。但是，实施例良好地适用于使用闭环230冷却这些元件。

根据一个实施例，提供容易接近的输入输出连接器225。例如，如图2所示，输入输出连接器225位于朝向装置220的后侧260B。根据一个实施例，输入输出连接器225是暴露的以容易接近。

根据一个实施例，第二区域122被配置为与数据中心的管道150、160接合。例如，旋转门250可被用于将第二区域122从管道150连接和断开。更具体地，旋转门250可被顺时针旋转至管道150中，使得装置220能够被滑出机箱227的前侧260A并使得新的装置220能够滑入机箱227的前侧260A。然后旋转门250可被逆时针回转。

图3示出了根据一个实施例的包括多个电子装置220的机架300。如这里讨论的，装置220可被容易地滑入和滑出机架300的机箱310。机架300的机箱310也包括两个通道320A、320B，机箱310的每一侧放置一个通道。与入口管道330连接的通道320A使得空气能够从数据中心的外部移动至与每个装置220相关联的第二区域中。与出口管道340连接的通道320B使得环境空气能够移动出与每个装置220相关联的第二区域和移动出数据中心。

进一步地，如图3所示，入口管道330和出口管道340都具有各自的水平部分331A、341A和各自的垂直部分331B、341B。水平部分331A、341A被连接至数据中心的壁，垂直部分331B、341B被连接至机架300的通道320A、320B。更具体地，入口管道330在位置351处被连接至数据中心的壁，出口管道340在位置354处被连接至数据中心的壁。入口管道330在位置352处被连接至装置220，出口管道340在位置353处被连接至通道320A。

根据一个实施例，不需要特定的空调。例如，根据多个实施例，由于使用环境空气，空气不需要满足洁净度、湿度、或温度等等的某些标准。

多个实施例不期望热量移动穿过已经被移除热量的元件。例如，实施例提供使用闭环130、230来移除来自电子元件123(图1)、123A、123B、123C、123D(图2)的热量。被从那些元件123(图1)、123A、123B、123C、123D(图2)移除的热量不期望在那些相同的元件123(图1)、123A、123B、123C、123D(图2)或数据中心中的任何其他元件123E、123G、123F(图2)上方移动。根据一个实施例，辅助风扇226(图2)可被用于移除来自一些元件123E、123G、123F(图2)的至少一部分热量。例如，辅助风扇226(图2)可被用于移除来自热插拔存储器123G、I/O控制器123E或I/O卡123F的热量。在这种情况下，来自热插拔存储器123G、I/O控制器123E和I/O卡123F的热量将移动穿过电子元件123A-123F(图2)。但是，如这里讨论的，闭环130、230也可与另外的电子元件相关联，诸如热插拔存储器123G、I/O控制器123E和I/O卡123F，辅助风扇226可以被排除。因此，多个实施例不期望辅助风扇226(图2)，从而避免排出的热量移动穿过内部元件123A-123F，该排出的热量已经使用多个实施例移除。

根据一个实施例，不利用烟囱效应。根据一个实施例，不需要烟囱效应。例如，根据一个实施例，数据中心的空气管道的至少一部分被水平定向。进一步地，根据一个实施例，例如位于图1中的位置151或162处的至少一个风扇用于移动环境空气。

虽然根据说明书中已描述的多个实施例，屏壁为线形的，但是多个实施例良好地适用于屏壁为非线形的。例如，非线形屏壁可用于使得竖通风道能够与第二区域相关联，在该处热量能够直线上升。根据一个实施例，竖通风道可与线形屏壁联合提供。

根据一个实施例，不使用吸热装置或者不需要吸热装置而移除热量。

多个实施例不需要数据中心的空调系统来冷却空气，以使空气可以移动回装置中来冷却电子元件，从而在不显著增加数据中心的空调系统负载的情况下提供另外的计算能力。

主题的示例实施例被这样描述。尽管主题以特定于结构特征和/或方法作用的语言描述，但是将被理解的是以所附权利要求限定的主题不一定限定于以上描述的特定的特征或作用。相反，以上描述的特定的特征或作用公开为实现权利要求的示例形式。

多个实施例已经以多种组合和例证描述。但是，任意两个或多个实施例或特征可以组合。进一步地，任何实施例或特征可独立于任何其他的实施例或特征被使用。这里使用的诸如“实施例”、“一个实施例”等等的短语不一定指定为相同的实施例。任何实施例的特征、结构或特性可以以任何适合的方式与一个或多个其他特征、结构或特性结合。

Claims (15)

1.一种用于冷却数据中心中的电子元件的装置，该装置包括：

闭环，包括第一部分和第二部分，其中液体绕所述闭环流动；

第一区域，被配置为用于将来自所述数据中心中的所述电子元件的热量散发至所述闭环的所述第一部分中的液体；

第二区域，被配置为用于通过从所述数据中心外部接收环境空气而移除来自所述闭环的所述第二部分中的液体的热量并被配置为用于输出带有从所述第二区域和所述数据中心的散发的热量的环境空气，该环境空气移动穿过第二部分；和

屏壁，被配置为用于阻止环境空气进入所述第一区域。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括被配置为用于使液体绕所述闭环移动的泵。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述闭环的所述第二部分为散热器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括：

不通过所述闭环的液体冷却的第二电子元件；和

用于冷却所述第二电子元件的辅助风扇。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括位于所述电子元件上方的冷却板。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二区域被配置为用于使用旋转门将所述第二区域与所述数据中心的管道连接或断开。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二区域被配置为用于与机箱的第一通道连接以接收环境空气，并被配置为用于与所述机箱的第二通道连接以输出环境空气和散发的热量。

8.一种用于冷却数据中心中的电子元件的装置，该装置包括：

闭环的第一部分，被配置为用于与所述闭环的第二部分连接，其中所述第二部分在所述装置外部，并且所述闭环被配置为用于当所述第一部分和所述第二部分连接时液体绕所述闭环流动；

第一区域，被配置为用于将来自所述数据中心中的所述电子元件的热量散发至所述闭环的所述第一部分中的液体并被配置为用于与所述装置外部的第二区域接合，其中所述第二区域被配置为用于通过从数据中心外部接收环境空气而移除来自所述闭环的所述第二部分中的液体的热量并被配置为用于输出带有从所述第二区域和所述数据中心的散发的热量的环境空气，该环境空气移动穿过第二部分；和

屏壁，被配置为用于阻止环境空气进入所述第一区域。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述装置进一步包括不滴水快速连接器，用于将所述闭环的所述第一部分与所述第二部分连接和断开。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述第二区域包括竖通风道。

11.一种用于冷却数据中心中的电子元件的装置，该装置包括：

产生热量的电子元件；

液体环，被配置为用于移除由所述电子元件产生的热量；

散热器，被配置为用于使用从所述数据中心的外部获得的环境空气排出来自所述液体环的热量，其中该环境空气移动穿过该散热器；和

物理屏壁，用于分隔所述装置的第一区域和第二区域，其中环境空气被提供给所述第二区域并被限制进入所述第一区域和所述数据中心，并且其中所述液体环的至少一部分和所述电子元件位于所述第一区域中且所述散热器位于所述第二区域中。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述装置进一步包括被配置为用于将液体绕所述环移动的泵。

13.根据权利要求11所述的装置，其中所述装置进一步包括位于所述电子元件上方的冷却板。

14.根据权利要求11所述的装置，其中所述装置进一步包括：

不通过所述环的液体冷却的第二电子元件；和

用于冷却所述第二电子元件的辅助风扇。

15.根据权利要求11所述的装置，其中所述第二区域被配置为用于使用旋转门将所述第二区域与所述数据中心的管道连接或断开。