CN104823005A - 用于地热冷却安装在地下环境中的电子装置的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于诸如计算机系统的电子设备在地下环境中冷却的设备和方法，包括容纳容器，该容纳容器与地下液体或固体材料至少部分地接触.容纳容器可以设置在多种地下环境中，包括钻孔、人工挖掘洞穴、地下洞穴、以及池塘、湖、水库、海洋或其它水体。容纳容器可以安装有地下构造，以允许人员进入进行维护和改动。通过一种或多种流体在容纳容器内侧和/或外侧循环来获得地热冷却，其中各种构造的电子装置设置在容纳容器中。循环流体可以通过热传导冷却就位，或者通过容纳容器外侧的流体主动传送到外部的可能的地热热交换机构，然后返回到容纳容器中而冷却就位。

Description

用于地热冷却安装在地下环境中的电子装置的设备和方法

相关申请

本专利申请要求2012年9月7日提交的名称为“设计成用于地下安装的地热冷却的计算机硬件系统”的美国临时申请61/698,365的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于地热冷却电子装置(包括但不限于计算机系统)的系统和方法，其通过将电子装置安装在地下环境(例如钻孔、挖掘洞穴或水体)中而实现。

背景技术

大型数据中心通常在地上建筑中以高密度的构造(并排架，每个架上具有多个计算节点)容纳数百或数千个计算机系统。某些来源估计，数据中心的电力消耗中高达50％用来冷却计算机系统运行所处的环境。

计算装置的内部电子部件产生的热长久以来一直是确定计算机系统的整体设计的重要因素。在早期个人计算机设计中，最常用的热耗散形式是发热的集成电路芯片与诸如铝的传递热的质量体之间直接物理接触，没有通常由电风扇产生的空气紊流来使冷却空气循环通过计算机系统壳体的内部空间。在20世纪40年代和50年代的早期大型计算系统中，热耗散主要包括壳体中的通风孔，之后是周围空气风扇和吹风机，它们通过强制空气对流而进行冷却。

Zelina在美国专利号3,566,958(1971年)中描述了一种将热导体热联接到集成电路芯片的手段，但是没有解决如何将传热材料中所含的热传递离开电气装置周围的空间的问题。在Rathjen的美国专利号3,648,113(1972年)中描述了叠堆平面电子装置的手段(平面之间具有间距)，以及利用跨越平坦表面的流体流冷却整个组件的手段；冷却流体离开整个组件，由此将热传递离开发热的电子器件。Austin在美国专利号3,737,728(1973年)中公开了一种安装结构，用于易碎的发热装置(例如在计算机设备中使用的装置)，以及传热的均匀性和热远离核心组件区域的良好热耗散。在美国专利号3,865,183(1975年)中将这些理念进行了组合，在该专利中，Roush描述了一种更加综合性的手段，利用流体流从组件移除热能，而将整个计算机组件构造成模块中的各个电路板具有良好的热耗散特性。

随着计算装置中的半导体密度持续增大，装置逐渐地产生更多的热。从20世纪80年代开始，主要通过使用液体而在计算机系统的除热能力方面取得了一系列的进展。Oktay在1980年(美国专利号4,203,129)描述了将散热器粘接到发热电子装置的表面，并且将散热器的其它表面浸没在液体中，该液体循环通过散热器材料中的通道。这种创新技术被其他人用得太多，因此发明人并不提及专利号，包括：使计算机的CPU设置有夹套并且将液体冷却剂与CPU夹套直接接触，利用或者不利用泵来使得液体进行循环；用于一个或多个CPU或其它发热电子部件的越来越复杂的阀以及其它电子控制的多余冷却部件；用于输送液体冷却剂的通道和管道的各种设计；闭环和开环系统，在环外壳之间具有物理接触并且在它们之间具有不同程度的流体交换。

地表以下的冷却能力长久以来被认为是冷却居住环境的系统的潜在的节能特征。因为地表以下在指定深度处基本上保持恒定的温度，并且地面以下的岩石和/或自流出的质量和体积是巨大的，所以热可以与较热的地面流体进行交换以提供冷却，或者可以与较冷的地面流体进行交换以提供加热。Vignal和Chapuis在美国专利号3,965,694(1976年)中描述了经由埋在地里钻出的深孔中的U形管线或管道与地面以下进行热交换的手段；它们的设计涉及用于加热或冷却地面以上的空气的系统。于是，许多装置已经公开了在空气调节设计的各个方面的改进，并且在地面以上的流体与地下岩石或液体之间提供更加有效的热传递。

使用地下热容量以控制电子设备的操作温度公开于以下专利：Enlund的美国专利号6,397,933(2002年)，其中设备安装在工位中；Kidwell和Fraim的美国专利号7,363,769(2008年)，其中在电磁信号传输/接收塔的基部处进行电子设备的冷却。Kidwell和Fraim公开的主题描述了利用同轴流动热交换结构以调节安装在电磁信号传输/接收塔的基部壳体中的发热电子器件的温度的方法和设备。利用从地面到地下环境并返回到地面的流体流回路来实现热传递。Chainer在美国专利申请号2013/0081781中描述了用于数据中心冷却的系统，其中热传递流体被从数据中心的室内空间移除并经由环境空气和地热热交换过程进行冷却。

Attlesey等人在美国专利号7,724,517(2010)中公开了一种用于液体浸没冷却式电子装置的外壳的设计；这里所述的实施例包括用于包围电子设备的防漏液体的外壳，其中一个壁的至少一部分由半透明的或透明的材料构成以便能够看到外壳的内部。在若干后续的专利中，Attlesey描述了借助于电介质液体在防漏液体的容器中循环通过而对电子设备进行冷却。Tufty等人在美国专利申请号2013/0081790(2013年4月)中公开了类似的方法。Campbell等人在美国专利号7,961,475(2011年6月)中描述了用于一个或多个电子子系统的浸没式冷却的设备和方法，其中冷却流体流入和流出驻留在电子架中的一个或多个容器。

总之，计算机和其它电子硬件产生的热导致在诸如数据中心的以高密度构造配置系统的环境中显著的冷却成本。

因此，除非特别声明，否则前面的描述不被认为是现有技术，并且在这一部分中出现的声明不应当解释为所列的任何特征或改进的权利放弃。

发明内容

本文所述的至少一个实施例提供安装在地下环境中的用于电子装置和装置的系统(包括但不限于计算机硬件系统)的地热冷却机构。通过不需要从安装有硬件的工厂的人员居住环境移除热，该设计在长期电子设备操作成本方面提供了显著的改进。地下环境的增大的冷却能力可能导致较低的硬件操作温度，这将转换为硬件的较长平均操作寿命。该设计还导致用于电子设备系统的非常高的安全物理安装。

计算机硬件或其它电子设备可以安装成单体单元，或者安装成高密度构造。这些设计被优化以有效且高效地将热能从发热电子器件直接传递到周围环境。通过直接接触，或者利用传热流体与设施内的单体部件或子系统的外表面的至少某个部分接触，计算机系统将内部产生的热从封装件的表面耗散到地下或大型水体的近乎无线的冷却质量。贯穿该公开和所附权利要求的是，流体将包括气体(例如大气空气、氦气、氮气等)、液体(例如矿物油、硅油、水)等，或者气体和液体的组合。封装件的外表面优选地由有利于热传递的材料构成。封装件具有优选地防漏液体的入口，用于电力、网络以及其它控制和监测信号和功能。热可以经由被动的或强制的循环而从液体直接传递到地下环境，或者流体可以循环离开计算机硬件封装件或容纳容器，在远程位置冷却，然后以较低的温度再次循环返回到计算机硬件封装件或容纳容器。

多种构造选项描述为被优化，以用于安装到各种地下环境中，例如但不限于天然形成的或人工的钻孔、挖掘洞穴、结构、井孔或水体(例如浆池、水库、湖、水塘、江河、海、洋、溪流、湿地等)。安装可以是任何取向，并且可以定位在地面处或者定位在地面以下任何距离处，与地面上方的环境直接接触或者不直接接触。计算机系统外壳可以是实心构造，或者其可以是中空构造，该中空构造提供增大的表面积，并且提供流体可以流过以进行热传递的通道。计算机系统外壳单元可以叠堆或组合在一起，以形成单个结构单元，或者它们可以近乎为不与其它单元直接接触的单一单元。

从本文提供的说明中，本发明公开主题的这些和其它方面以及额外的新颖特征将会变得明显。发明内容的目的并不是要求保护的主题的理解性描述，而是提供该主题的某些功能的简短概述。在审查以下的附图和详细说明的情况下，本发明的其它系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员而言将会是或变得清楚。期望的是，包含在本说明书中的所有这些额外的系统、方法、特征和优点处于所附权利要求和任何后交的权利要求的范围内。

附图说明

在所附的权利要求以及任何后续提交的权利要求中将列出据信为本发明公开的主题的特性的新颖特征。然而，结合附图，参考以下图示实施例的详细描述，将最佳地理解本发明公开的主题自身以及优选使用模式、其它的目的及其优点，其中：

图1示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于地下设施的对流型地热冷却式计算机硬件系统的概念性横截面图。

图2示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于地下设施的热交换器型地热冷却式计算机硬件系统的概念性横截面图。

图3示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于人员可进入的地下设施的热交换器型地热冷却式计算机硬件系统的概念性横截面图。

图4示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于地下设施的计算机集群的概念性横截面图，该计算机集群包括由外部冷却流体循环进行冷却的计算机部件组件。

图5示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于地下设施的计算机集群的概念性横截面图，该计算机集群包括由内部通道和外部冷却流体循环进行冷却的计算机部件组件。

图6示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于地下设施的计算机集群的概念性横截面图，该计算机集群包括由内部冷却流体循环进行冷却的计算机部件组件。

图7示出了本发明公开主题的实施例的设计成用于地下设施的计算机集群的概念性横截面图，该计算机集群包括由内部通道和内部冷却流体循环进行冷却的计算机部件组件。

具体实施方式

尽管参考某些实施例进行了描述，但是本领域技术人员将会理解，除了以下描述的特定例子之外，本发明所公开的实施例还涉及广泛的各个领域。另外，一个或多个实施例的元件可以用于其它的实施例，并且各元件可以从实施例中去除，而仍然处于本发明的范围内。

本文所引用的所有参考文献，包括公开、专利申请和专利，通过参考并入本文，就像每篇参考文献单独地且具体地通过参考而并入且其全文列在本文中；然而，考虑到在本公开与通过参考并入的文献之间存在冲突的程度，因此本公开应当进行控制。

在最基本的实施例中，该设计包括作为单体单元或者单元集群的计算机硬件系统，该计算机硬件系统安装在外壳中，该外壳设计成用以将热从计算机硬件系统传导到地下环境中的容纳容器内的液体；通过从容纳容器的流体到外部地下环境的地热热传递，实现计算机硬件系统的冷却。容纳容器大部分或整体处于地平面以下，并且可以具有任何尺寸、形状或取向，由具体安装要求的限制来决定。

图1示出了本发明设计的基本实施例。容纳容器100是密封的或未密封的结构，处于水平面108附近或处于水平面下方任何距离处。容纳容器100以可移除或不可移除的方式安装在诸如陆地、水或混凝土的周围物理材料112中。密封的实施例将具有密封帽104，该密封帽可以被周围物理材料112覆盖。未密封的实施例将具有容纳容器壁110，该壁延伸到周围物理材料112的表面。防漏液体的连接器组件114延伸穿过任何密封帽104，以提供用于电力、控制和电气信号缆线126往返一个或多个计算机硬件系统116的进入端口，每个计算机硬件系统包括一个或多个单体电子装置子系统。具有液位122的冷却流体120填充某些或全部的容纳容器100的体积，并且围绕计算机硬件系统116。冷却流体120通过到周围地下质量中的地热热传导而进行冷却；冷却的流体在容纳容器100壁附近以对流的方式向下运动124，并且当流体从计算机硬件系统116获得热时，加热的流体以对流的方式向上运动128。流体流动可以通过可选的流体循环器132得到增加，该流体循环器迫使流体从容纳容器100的下部区域向上运动。计算机硬件系统116中和周围的流体流动可以通过图4、5、6和/或7所述的实施例而实现。

图2示出了与图1类似的构造，主要的差别在于，较热的流体172在较高的温度下从容纳容器150移除，并且传递到远程位置以进行地热热交换156或其它热交换方法；在流体通过地热热交换156或其它方法远程冷却之后，流体被传递176返回到容纳容器150中。容纳容器150是密封的或未密封的结构，处于水平面158附近或处于水平面下方任何距离处。容纳容器150以可移除或不可移除的方式安装在诸如陆地、水或混凝土的周围物理材料152中。密封的实施例将具有密封帽154，该密封帽可以被周围物理材料152覆盖。未密封的实施例将具有容纳容器壁160，该壁延伸到周围物理材料152的表面。防漏液体的连接器组件164延伸穿过任何密封帽154，以提供用于冷却流体、电力、控制和电气信号缆线162往返一个或多个计算机硬件系统166的进入端口，每个计算机硬件系统包括一个或多个单体电子装置子系统。具有液位170的冷却流体168填充某些或全部的容纳容器150的体积，围绕电子装置或系统166，每个电子装置或系统包括一个或多个电子装置。在该实施例中，冷却流体168被泵送到安装在容纳容器150外部并且邻近或远离容纳容器的地热热交换系统156或其它热交换器。地热热交换单元156采用一次或二次地热热交换，例如开环或闭环陆地或水地热散热器，并且冷却流体，以便重新插入176到容纳容器150的内部。计算机硬件系统166中和周围的流体流动可以通过图4、5、6和/或7所述的实施例而实现。

图3示出了与图2类似的构造，主要的差别在于具有辅容纳容器210，该辅容纳容器210足够大，并且处于正确的环境和结构，以便于人员进入、检查和维护整个组件的至少一部分。容纳容器200以可移除或不可移除的方式安装在辅容纳容器210中。辅容纳容器210安装在诸如陆地、水或混凝土的周围物理材料202中，并且包括延伸到地面的人员可进入延伸部。容纳容器200是密封的或未密封的结构，处于水平面208附近或处于水平面下方任何距离处。密封的实施例将具有密封帽204；密封的和未密封的实施例将可选地通过进入面板或端口206而允许人员进入容纳容器200中。防漏液体的连接器组件214延伸穿过任何密封帽204，以提供用于冷却流体、电力、控制和电气信号缆线212往返一个或多个计算机硬件系统216的进入端口，每个计算机硬件系统包括一个或多个单体电子装置。具有液位220的冷却流体218填充某些或全部的容纳容器200的体积，围绕计算机硬件系统216，每个计算机硬件系统包括一个或多个单体电子装置子系统。较热的流体222在较高的温度下从容纳容器200移除，并且传递到远程位置以进行地热热交换224；在流体通过地热热交换系统224或其它热交换器远程冷却之后，流体被传递226返回到容纳容器200中。冷却流体222被泵送到安装在容纳容器200外部并且邻近或远离容纳容器的地热热交换系统224。地热热交换单元224采用一次或二次地热热交换，例如开环或闭环陆地或水地热散热器或其它热交换系统，并且冷却流体226，以便重新插入到容纳容器200的内部。计算机硬件系统216中和周围的流体流动可以通过图4、5、6和/或7所述的实施例而实现。

图4示出了电子装置或系统群组的实施例的概念性横截面图；对于图4、5、6和/或7中所示的实施例的目的，这样的群组将被称为计算机集群。该实施例提供用于计算机集群的封装件300，其具有流体填充的内部空间304以及用于电力、控制和电气信号缆线308的进入端口。封装件300的外表面与围绕的冷却流体312接触，该冷却流体以上述如图1、2和/或3所述的任何方式进行循环和冷却。处于封装件300内部的部件包括一个或多个电源316、由磁盘驱动器或其它类型的存储单元构成的一个或多个数据存储组件320、一个或多个主板组件324以及具体应用可能需要的其它计算机硬件328。主板组件324、电源组件316、数据存储组件320和定制的计算机组件328是包含标准计算机部件的组件，这些标准计算机部件已经布置成便于进行正确的计算机操作和最佳的热传递；它们可以安装在架上，并且通向计算机集群封装件300的内部，或者每个组件可以完全封闭成一个单元，以便容纳诸如电介质的二次冷却流体或者将组件隔离而不与一次冷却液体或另一种二次冷却液体直接接触。每个组件324、316、320、328将具有用于电力和电气信号缆线的缆线入口，这些缆线用来根据计算机操作的需要而将各组件相互连接。每个组件324、316、320、328可以安装成用以将热从各组件直接传递到计算机集群封装件的壁。计算机集群封装件304的内部可以容纳由内部隔板和控制结构分隔开的流体，这些流体用来将热从组件324、316、320、328的面向内的表面传递到计算机集群封装件300的外壁。封装件300内部的电子装置或系统不需要如图所示地精确布置，并且可以具有各种布置以方便热传递和操作。多个计算机集群封装件300可以连接在单个逻辑和/或物理结构中，以形成单个操作单元和/或安装单元。

图5示出了计算机集群的实施例的概念性横截面图。该实施例具有管状圆柱形封装件或管形封装件，该封装件具有各种横截面几何形状和长度，以允许冷却流体360流过其中心空间中的一个或多个通道。计算机集群具有计算机集群封装件350，该封装件具有气体或液体填充的内部空间354以及用于电力、控制和电气信号缆线358的进入端口。计算机集群封装件35的外表面与周围冷却流体360接触。计算机集群封装件350的内部空间具有密封帽366，该密封帽具有冷却流体强制流过362的进入端口。冷却流体360在其向下流动362时通过与计算机集群封装件350的表面接触而被加热；冷却流体360在计算机集群封装件的底部处离开，然后在其上升364时流过计算机集群封装件350的表面；冷却流体360以上述如图1、2和/或3所述的任何方式进行循环和冷却。计算机集群封装件350内部的计算机部件包括一个或多个电源370、由磁盘驱动器或其它类型的存储单元构成的一个或多个数据存储组件374、一个或多个主板组件378以及具体应用可能需要的其它计算机硬件382。主板组件378、电源组件370、数据存储组件374和定制的计算机组件382是包含标准计算机部件的组件，这些标准计算机部件已经布置成便于进行正确的计算机操作和最佳的热传递；它们可以安装在架上，并且通向计算机集群封装件350的内部，或者每个组件可以完全封闭成一个单元，以便容纳诸如电介质的二次冷却流体或者将组件隔离而不与一次冷却流体或另一种二次冷却流体直接接触。每个组件378、370、374、382将具有用于电力和电气信号缆线的缆线入口，这些缆线用来根据计算机操作的需要而将各组件相互连接。每个组件378、370、374、382可以安装成用以将热从各组件直接传递到计算机集群封装件的壁。计算机集群封装件354的内部可以容纳由内部隔板和控制结构分隔开的气体和/或液体，这些气体和/或液体用来将热从组件378、370、374、382的面向内的表面传递到计算机集群封装件350的外壁。封装件350内部的计算机部件不需要如图所示地精确布置，并且可以具有各种布置以方便热传递和操作。通过将冷却流体强制流过362的密封帽366移动到计算机集群封装件350的底部，可以使冷却流体360的循环反向。多个计算机集群封装件350可以连接在单个逻辑和/或物理结构中，以形成单个操作单元和/或安装单元。

图6示出了计算机集群的实施例的概念性横截面图。该实施例具有管状圆柱形封装件或管形封装件，该封装件具有各种横截面几何形状和长度，以允许冷却流体410流过计算机集群封装件400的内部并围绕内部组件418流动。计算机集群封装件400具有流体填充的内部空间404以及用于电力、控制和电气信号缆线408的进入端口。计算机集群封装件400的外表面与周围冷却流体410接触。计算机集群封装件400具有密封帽416，该密封帽具有冷却流体强制流过412的进入端口。冷却流体410通过与内部组件418接触而被加热，并且通过出口端口440离开封装件414而进入容纳容器。冷却流体410以上述如图1、2和/或3所述的任何方式进行循环和冷却。计算机集群封装件400内部的计算机部件包括一个或多个电源420、由磁盘驱动器或其它类型的存储单元构成的一个或多个数据存储组件424、一个或多个主板组件428以及具体应用可能需要的其它计算机硬件432。主板组件428、电源组件420、数据存储组件424和定制的计算机组件432是包含标准计算机部件的组件，这些标准计算机部件已经布置成便于进行正确的计算机操作和最佳的热传递；每个组件完全封闭成一个单元，以便容纳诸如电介质的二次冷却流体或者将组件隔离而不与一次冷却流体或另一种二次冷却流体直接接触。每个组件428、420、424、432将具有用于电力和电气信号缆线的缆线入口，这些缆线用来根据计算机操作的需要而将各组件相互连接。每个组件428、420、424、432可以安装成用以将热从各组件直接传递到计算机集群封装件的壁。作为另外一种选择或除此之外，每个组件428、420、424、432可以安装成使得组件428、420、424、432与计算机集群封装件400内的冷却流体410的接触最大化。封装件400内部的计算机部件不需要如图所示地精确布置，并且可以具有各种布置以方便热传递和操作。通过将冷却流体强制流过412的密封帽416移动到计算机集群封装件400的底部，可以使冷却流体410的循环反向。多个计算机集群封装件400可以连接在单个逻辑和/或物理结构中，以形成单个操作单元和/或安装单元。

图7示出了计算机集群的实施例的概念性横截面图。该实施例具有管状圆柱形封装件或管形封装件，该封装件具有各种横截面几何形状和长度，以允许冷却流体460流过其中心空间中的一个或多个通道，流入到计算机集群封装件450的内部并围绕内部组件468流动。计算机集群封装件450具有流体填充的内部空间454以及用于电力、控制和电气信号缆线458的进入端口。计算机集群封装件450的外表面与周围冷却流体460接触。计算机集群封装件450具有一个或多个上部和下部密封帽466，冷却流体强制流过462该密封帽。冷却流体460通过一个或多个进入端口470进入内部空间454；一旦处于内部空间454内，冷却流体460就通过与内部组件468接触而被加热，并且冷却流体460通过出口端口490离开封装件464而进入容纳容器。冷却流体460以上述如图1、2和/或3所述的任何方式进行循环和冷却。计算机集群封装件450内部的计算机部件包括一个或多个电源474、由磁盘驱动器或其它类型的存储单元构成的一个或多个数据存储组件478、一个或多个主板组件482以及具体应用可能需要的其它计算机硬件486。主板组件482、电源组件474、数据存储组件478和定制的计算机组件486是包含标准计算机部件的组件，这些标准计算机部件已经布置成便于进行正确的计算机操作和最佳的热传递；每个组件完全封闭成一个单元，以便容纳诸如电介质的二次冷却流体或者将组件隔离而不与一次冷却流体或另一种二次冷却流体直接接触。每个组件482、474、478、486将具有用于电力和电气信号缆线的缆线入口，这些缆线用来根据计算机操作的需要而将各组件相互连接。作为另外一种选择或除此之外，每个组件482、474、478、486可以安装成使得组件482、474、478、486与计算机集群封装件450内的冷却流体460的接触最大化。每个组件482、474、478、486可以安装成用以将热从各组件直接传递到计算机集群封装件的壁。封装件450内部的计算机部件不需要如图所示地精确布置，并且可以具有各种布置以方便热传递和操作。通过将加热的流体从计算机集群封装件450的中心空间中的一个或多个通道移除并且将冷却流体经由出口端口490引导到计算机集群封装件450中，可以使冷却流体460的循环反向。多个计算机集群封装件450可以连接在单个逻辑和/或物理结构中，以形成单个操作单元和/或安装单元。

尽管已经提供了实施本发明公开主题的元素的示意性例子，但是本领域技术人员利用本公开可以提出额外的实施例以实施本发明公开主题并且每个实施例都包含在本发明的范围内。尽管许多实施例涉及计算机系统或多个计算机系统，但是这仅仅是示例性的，并不用来限制本发明的范围，原因是在本公开的帮助下，本领域技术人员可以将本发明公开主题实施成用以冷却产生热的任何对象。另外，尽管全文所讨论的是利用地热冷却作为热传递过程，但是本领域技术人员在本公开的帮助下可以实施采用可选热传递形式的教导。另外，尽管全文所讨论的是主要位于地下，但是本领域技术人员在本公开的帮助下可以实施非地下位置的教导。最后，本文公开的实施例可以在不需要传统强制或被动空气冷却的情况下起作用。

除了上述实施例之外，本领域的技术人员将会理解，本公开能够应用于各种领域和情形，并且本公开将包括这些应用。

附图标记列表

图1

100  容纳容器

104  密封帽

108  水平面

110  延伸到地面的容纳容器壁(可选的)

112  周围物理材料

114  防漏液体的连接器组件

116  计算机硬件系统

120  冷却流体

122  冷却流体液位

124  通过地热热传递冷却的流体

126  电力缆线和信号缆线

128  通过计算机硬件系统加热的流体

132  流体循环器(可选的)

图2

150  容纳容器

152  周围物理材料

154  密封帽

156  地热热交换系统(其它热交换器)

158  水平面

160  延伸到地面的容纳容器壁(可选的)

162  电力缆线和信号缆线

164  防漏液体的连接器组件

166  计算机硬件系统

168  冷却流体

170  冷却流体液位

172  通过计算机硬件系统加热的流体

176  通过地热(或其它)热交换方法冷却的流体

图3

200  容纳容器

202  周围物理材料

204  密封帽

206  用于人员进入容纳容器内部的可选面板或端口

208  水平面

210  辅容纳容器

212  电力缆线和信号缆线

214  防漏液体的连接器组件

216  计算机硬件系统

218  冷却流体

220  冷却流体液位

222  通过计算机硬件系统加热的流体

224  地热热交换系统(其它热交换器)

226  通过地热(或其它)热交换方法冷却的流体

图4

300  计算机集群封装件

304  流体填充的内部空间

308  电力缆线和信号缆线

312  周围冷却流体

316  电源组件或子系统

320  数据存储组件或子系统

324  主板组件或子系统

328  定制的计算机组件或子系统

图5

350  计算机集群封装件

354  流体填充的内部空间

358  电力缆线和信号缆线

360  冷却流体

362  冷却流体的强制流动

364  通过与电子装置或组件接触而被加热的冷却流体的向上流动

366  密封帽

370  电源组件或子系统

374  数据存储组件或子系统

378  主板组件或子系统

382  定制的计算机或其它电子组件

图6

400  计算机集群封装件

404  流体填充的内部空间

408  电力缆线和信号缆线

410  冷却流体

412  冷却流体强制流入封装件

414  冷却流体强制流出封装件

416  密封帽

418  通过与电子装置或组件接触而被加热的冷却流体

420  电源组件或子系统

424  数据存储组件或子系统

428  主板组件或子系统

432  定制的计算机或其它电子组件

440  出口端口

图7

450  计算机集群封装件

454  流体填充的内部空间

458  电力缆线和信号缆线

460  冷却流体

462  冷却流体强制流入封装件

464  冷却流体强制流出封装件

466  密封帽

468  通过与电子装置或组件接触而被加热的冷却流体

474  电源组件或子系统

478  数据存储组件或子系统

482  主板组件或子系统

486  定制的计算机或其它电子组件

490  出口端口

Claims (25)

1.一种便于一个或多个电子装置进行地热冷却的设备，所述设备包括：

容纳容器，所述容纳容器：

大部分设置在地下环境中；并且

不规定为人员居住空间；

一个或多个电子装置，所述一个或多个电子装置设置在所述容纳容器中；

一种或多种导热流体，所述一种或多种导热流体与所述一个或多个电子装置中至少大量的电子装置直接、间接或者直接和间接热接触，使得热从与所述至少一种导热流体热接触的所述一个或多个电子装置中所述至少大量的电子装置传递到所述地下环境或另一个地下环境；

其中，所述容纳容器另外包括开口，以提供在所述容纳容器外侧与所述容纳容器内的至少一个所述电子装置之间的缆线入口。

2.根据权利要求1所述的设备，所述地下环境包括以下地下环境中的至少一种：

水体；

钻孔；

挖掘洞穴；和

地下结构。

3.根据权利要求2所述的设备，所述地下环境是所述水体，其中所述水体具有暴露于开放式空气的表面。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个电子装置群组成为一个或多个单体子系统，其中每个所述群组被封闭在所述容纳容器内的单体外壳或壳体中。

5.根据权利要求4所述的设备，还包括至少两个单体外壳或壳体，并且其中每个所述单体外壳或壳体定位成使得每个所述单体外壳或壳体的至少一个外表面与所述单体外壳或壳体中另一个的至少一个其它外表面接触。

6.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述容纳容器由导热材料构成；

所述一种或多种导热流体也与所述容纳容器内侧的至少一部分热接触，使得所述热从所述一个或多个电子装置传递到所述一种或多种导热流体，然后经由所述容纳容器的所述导热材料而传递到所述地下环境或另一个地下环境。

7.根据权利要求1所述的设备，还包括一个或多个内部循环装置，所述一个或多个内部循环装置使所述容纳容器内的所述一种或多种导热流体之一的至少一部分进行循环，并且其中所述一个或多个内部循环装置是一个或多个推进器、风扇或泵。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括一根或多根缆线，所述一根或多根缆线穿过所述开口，并且所述一根或多根缆线包括以下缆线中的至少一种：

电力缆线；

控制缆线；

数据缆线；

通信缆线；和

信号缆线。

9.根据权利要求1所述的设备，还包括一个或多个防漏流体的维护面板，一个或多个人员能够通过所述维护面板进入以下中的一个或多个：

所述容纳容器的内部；和

所述一个或多个电子装置。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括流体传送装置，所述流体传送装置使在所述容纳容器外侧的所述一种或多种导热流体之一的至少一部分循环到一个或多个远程位置，在所述远程位置处，所述一种或多种导热流体之一的所述至少一部分被冷却，然后循环返回到所述容纳容器中，通过在所述容纳容器和所述远程位置之间的辅助管道来方便进行所述循环。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述容纳容器设置在比所述容纳容器大的地下开口中，以提供人员进入到所述容纳容器的外部的至少一部分的人员入口。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述辅助管道的至少一部分穿过一个或多个非地下环境。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述容纳容器能够从所述地下环境移除。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述容纳容器是未密封的。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个电子装置中的至少一个是：

电源；

主板；

存储器模块；

中央处理单元；

磁性、光学或电子数据存储单元；和

数据传送装置。

16.一种便于一个或多个电子装置进行地热冷却的方法，所述方法包括以下步骤：

将容纳容器大部分安装在地下环境中，所述容纳容器不规定为人员居住空间；

将一个或多个电子装置安装在所述容纳容器中；

将所述容纳容器的至少一部分填充有至少一种导热流体，所述导热流体与所述一个或多个电子装置中至少大量的电子装置直接、间接或者直接和间接热接触，使得热从与所述至少一种导热流体热接触的所述一个或多个电子装置中所述至少大量的电子装置传递到所述地下环境；

提供在所述容纳容器外侧与所述容纳容器内的至少一个所述电子装置之间的缆线入口。

17.根据权利要求16所述的方法，所述地下环境包括以下地下环境中的至少一种：

水体；

钻孔；

挖掘洞穴；和

地下结构。

18.根据权利要求17所述的方法，所述地下环境是所述水体，其中所述水体具有暴露于开放式空气的表面。

19.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述容纳容器基本上由导热材料制成；并且

所述一种或多种导热流体也与所述容纳容器内侧的至少一部分热接触，使得所述热从所述一个或多个电子装置传递到所述一种或多种导热流体，然后经由所述容纳容器的所述导热材料而传递到所述地下环境或另一个地下环境。

20.根据权利要求16所述的方法，包括附加步骤：通过一个或多个推进器、风扇或泵使所述容纳容器内的所述一种或多种导热流体之一的至少一部分进行循环，由此使传递所述热的速率增加。

21.根据权利要求16所述的方法，其中一根或多根缆线穿过所述开口，并且所述一根或多根缆线包括以下缆线中的至少一种：

电力缆线；

控制缆线；

数据缆线；

通信缆线；和

信号缆线。

22.根据权利要求16所述的方法，包括附加步骤：使在所述容纳容器外侧的所述一种或多种导热流体之一的至少一部分循环到远程位置，在所述远程位置处，所述一种或多种导热流体之一的所述至少一部分被冷却，然后循环返回到所述容纳容器中。

23.根据权利要求16所述的方法，其中所述容纳容器能够从所述地下环境移除。

24.根据权利要求16所述的方法，其中所述容纳容器是未密封的。

25.根据权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个电子装置中的至少一个是：

电源；

主板；

存储器模块；

中央处理单元；

磁性、光学或电子数据存储单元；和

数据传送装置。