CN110381696B - 数据中心的电子机架及系统 - Google Patents

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Abstract

电子机架液体冷却系统包括机架歧管，该机架歧管具有机架液体供应管线或通道以及机架液体返回管线或通道。液体供应管线将从冷却液体源接收第一冷却液体，以及液体返回管线将携带交换的热量的第一较暖液体返回到冷却液体源。电子机架还包括在其中堆叠布置的服务器刀片阵列。每个服务器刀片均包括与一个或多个信息技术(IT)部件相关联的一个或多个液体冷板。电子机架还包括联接在机架液体供应管线与返回管线之间的一个或多个液体分配单元(LDU)的集合。每个LDU均包括LDU容器、液体供应端口、液体返回端口、一对或多对供应子端口和返回子端口、以及热交换通道或管。

Description

数据中心的电子机架及系统
技术领域
本发明的实施方式总体涉及数据中心。更具体地，本发明的实施方式涉及用于数据中心中的电子机架的液体冷却的液体分配单元设计。
背景技术
除热是计算机系统和数据中心设计中的突出因素。高性能电子部件(诸如封装在服务器内的高性能处理器)的数量稳步增加，从而增加了在服务器的常规操作期间产生和耗散的热量。如果允许服务器运行的数据中心的环境温度随着时间的推移而增加，则数据中心内使用的服务器的可靠性会降低。保持适当的热环境对于数据中心中这些服务器的正常运行以及服务器性能和使用寿命至关重要。它需要更有效且高效的除热解决方案，特别是在冷却这些高性能服务器的情况下。
功率密集型处理器能够解决诸如深度学习的密集计算问题。具有这些处理器(即，高功率中央处理单元(CPU)和/或通用或图形处理单元(GPU))的电子服务器每个体积空间具有非常高的功率密度。液体冷却是适用于高功率密度的热管理解决方案。
在液体冷却中，歧管用于利用主入口/出口端口和流体子端口分配和调节流体。主入口和出口连接至外部冷却源，子端口与服务器回路或冷却装置回路连接。流体分配歧管是一项成熟的技术；然而，传统歧管设计中的大部分在一些应用场景中效率不高。
通常的设计是将供应歧管和返回歧管机械地组合为一个单元。然而，它们没有热连接。例如，在服务器级应用(例如，服务器级歧管) 中，当在一个服务器模块中使用多个回路时，如果供应和返回歧管没有直接连接，则服务器级歧管需要连接来自电子机架的液体并将液体返回至电子机架。然而，液体行进很长的路径，流体压降变得更高，并且连接器和连接点的数量增加，因此可靠性降低。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种数据中心的电子机架，其包括：
机架歧管，具有从冷却液体源接收第一冷却液体的机架液体供应管线和将第一较暖液体返回到所述冷却液体源的机架液体返回管线；
堆叠布置的多个服务器刀片，每个服务器刀片均包括与一个或多个信息技术(IT)部件相关联的一个或多个冷板；以及
一个或多个液体分配单元(LDU)的集合，联接在所述机架歧管与所述服务器刀片之间，其中，每个LDU均包括：
LDU容器，
液体供应端口，以从所述机架供应管线接收将容纳在所述LDU容器内的所述第一冷却液体，液体返回端口，以将所述第一较暖液体从所述LDU容器返回到所述机架液体返回管线，从而形成主液体分配回路，
一对或多对供应子端口和返回子端口，每对供应子端口和返回子端口向所述服务器刀片的所述冷板中的至少一个供应和返回第二冷却液体，以及
热交换通道，联接至所述多对供应子端口和返回子端口以形成次级液体分配回路，其中，所述热交换通道横穿通过所述LDU容器中容纳的所述第一冷却液体进行热交换，而所述第一冷却液体与所述第二冷却液体之间没有直接接触。
根据本申请的另一方面，提供了一种数据中心系统，其包括：
电子机架阵列，每个电子机架包括多个服务器刀片，并且每个服务器刀片与一个或多个服务器相对应，其中，每个电子机架包括：
机架歧管，具有从冷却液体源接收第一冷却液体的机架液体供应管线和将第一较暖液体返回到所述冷却液体源的机架液体返回管线；
堆叠布置的多个服务器刀片，每个服务器刀片包括与一个或多个信息技术(IT)部件相关联的一个或多个冷板；以及
一个或多个液体分配单元(LDU)的集合，联接在所述机架歧管与所述服务器刀片之间，其中，每个LDU均包括：
LDU容器，
液体供应端口，以从所述机架液体供应管线接收将容纳在所述LDU容器内的所述第一冷却液体，液体返回端口，以将来自所述LDU容器的所述第一较暖液体返回到所述机架液体返回管线，从而形成主液体分配回路，
一对或多对供应子端口和返回子端口，每对供应子端口和返回子端口向所述服务器刀片的所述冷板中的至少一个供应和返回第二冷却液体，以及
热交换通道，联接至所述多对供应子端口和返回子端口以形成次级液体分配回路，其中，所述热交换通道横穿通过所述LDU容器中容纳的所述第一冷却液体进行热交换，而所述第一冷却液体与所述第二冷却液体之间没有直接接触。
根据本申请的又一方面，提供了一种数据中心的电子机架，其包括：
机架歧管，具有从冷却液体源接收第一冷却液体的机架液体供应管线和将第一较暖液体返回到所述冷却液体源的机架液体返回管线；
堆叠布置的多个服务器刀片，每个服务器刀片均包括与一个或多个信息技术(IT)部件相关联的一个或多个冷板；以及
一个或多个液体分配单元(LDU)的集合，联接在所述机架歧管与所述服务器刀片之间，其中，每个LDU包括：
板式热交换器，具有主回路和次级回路，
液体供应端口，联接至所述板式热交换器的所述主回路，以从所述机架液体供应管线接收所述第一冷却液体，
液体返回端口，联接至所述板式热交换器的所述主回路，以将所述第一较暖液体返回到所述机架液体返回管线，以及
一对或多对供应子端口和返回子端口，联接至所述板式热交换器的所述次级回路，其中，每对供应子端口和返回子端口配置成：经由联接至所述服务器刀片的所述冷板中的至少一个冷板的相应液体分配管，向所述至少一个冷板供应和返回第二冷却液体。
附图说明
本发明的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考标记指示相似元件。
图1是示出根据一个实施方式的数据中心设备的示例的框图。
图2是示出根据一个实施方式的电子机架的示例的框图。
图3是示出根据一个实施方式的冷板配置的示例的框图。
图4A和图4B是示出根据某些实施方式的液体分配单元的某些配置的框图。
图5是示出根据一个实施方式的液体分配单元的框图。
图6A和图6B是示出根据某些实施方式的两相液体分配的框图。
图7A至图7C是示出根据一个实施方式的连接器构件的示例的框图。
具体实施方式
将参考以下所讨论的细节来描述本发明的各种实施方式和方面，并且附图将示出所述各种实施方式。以下描述和附图是对本发明的说明，而不应解释为限制本发明。描述了许多具体细节以提供对本发明的各种实施方式的透彻理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节，以提供对本发明的实施方式的简洁讨论。
本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指同一实施方式。
因此，提供了一种用于液体分配单元(LDU)的设计，其中，液体分配单元是冷却装置和歧管的组合，该歧管用于热交换以及分配用于服务器液体冷却的冷却液。LDU用作液体分配装置以及冷却装置。 LDU的有效设计可直接改善总液体冷却系统设计、系统设计灵活性、可制造性、可维护性、可靠性以及降低成本。该设计的目的之一是提供更高效和更可靠的歧管的先进设计。该设计的特征之一是子歧管的构思，它为不同的场景和使用情况提供了高兼容性的装置。这意味着单个装置上子端口的数量可以是可调整的。另一特征是歧管包括嵌入其中的冷却功能，并且它还能够用作冷凝热交换单元。LDU将液体分配至多个子端口，这些子端口与服务器冷却回路或装置冷却回路连接。较暖的流体通过返回子端口返回装置。在装置内部，较暖的流体被冷却并且热量被提取到冷却水回路中。
根据本发明的一方面，电子机架包括机架歧管，该机架歧管具有机架液体供应管线或通道以及机架液体返回管线或通道。液体供应管线将从冷却液体源接收第一冷却液体，以及液体返回管线将携带交换的热量的第一较暖液体返回到冷却液体源。电子机架还包括在其中堆叠布置的服务器刀片阵列。每个服务器刀片均包括与一个或多个信息技术(IT)部件相关联的一个或多个液体冷板。电子机架还包括联接在机架歧管与服务器刀片之间的一个或多个液体分配单元(LDU)的集合。
在一个实施方式中，每个LDU均包括LDU容器、液体供应端口、液体返回端口、一对或多对供应子端口和返回子端口，以及热交换通道或管。液体供应端口、液体返回端口、LDU容器和机架歧管形成主液体分配回路。每对供应子端口和返回子端口均联接至热交换通道中的一个。供应子端口配置成将第二冷却液体供应至服务器刀片的至少一个冷板，并将较暖的第二冷却液体返回热交换通道以进行热交换。热交换通道、关联的一对供应子端口和返回子端口，以及联接在供应/ 返回子端口与冷板之间的液体分配管形成次级液体分配回路。热交换通道横穿通过LDU容器中容纳的第一冷却液体以进行热交换，而第一冷却液体与第二冷却液体之间没有直接接触。
根据本发明的另一方面，电子机架包括机架歧管，该机架歧管具有机架液体供应管线和机架液体返回管线。机架液体供应管线配置成从冷却液体源接收第一冷却液体，以及机架液体返回管线配置成将第一较暖液体返回到冷却液体源。电子机架还包括堆叠布置的服务器刀片阵列。每个服务器刀片均包括与一个或多个IT部件相关联的一个或多个冷板。电子机架还包括联接在机架歧管与服务器刀片之间的一个或多个LDU的集合。每个LDU均包括板式换热器、液体供应端口、液体返回端口以及一对或多对供应子端口和返回子端口，其中，板式换热器具有主回路和次级回路。液体供应端口和液体返回端口联接至板式换热器的主回路。供应子端口和返回子端口联接至板式换热器的次级回路。每对供应子端口和返回子端口配置成经由联接至冷板的相应液体分配管向服务器刀片的冷板中的至少一个供应和返回第二冷却液体。
根据本发明的另一方面，数据中心系统包括电子机架阵列。每个电子机架均包括插入电子机架内的多个服务器插槽中的多个服务器刀片。每个服务器刀片对应于一个或多个服务器。在一个实施方式中，每个电子架均配置成类似于上述电子机架中的任一个。
图1是示出根据一个实施方式的数据中心或数据中心单元的示例的框图。在该示例中，图1示出了数据中心的至少一部分的顶视图。参考图1，根据一个实施方式，数据中心系统100包括多排信息技术 (IT)部件、例如通过网络(例如，因特网)向若干客户提供数据服务的计算机服务器或计算节点的设备或仪器101至102的电子机架。在该实施方式中，每排均包括电子机架阵列，例如电子机架110A至电子机架110N。然而，可实现更多或更少排的电子机架。通常，排 101至排102平行对齐，前端面向彼此以及后端彼此背离，中间形成过道103以允许管理人员在其中行走。然而，也可应用其它配置或排列。
在一个实施方式中，电子机架(例如，电子机架110A至电子机架110N)中的每个均包括容纳器，以容纳在其中运行的多个IT部件的电子机架。电子机架可包括除热液体歧管、多个服务器插槽和多个服务器刀片，多个服务器刀片能够插入到服务器插槽中或从服务器插槽移除。每个服务器刀片均表示具有一个或多个处理器、存储器、和/ 或永久性存储装置(例如，硬盘)的计算节点。处理器中的至少一个附接至液体冷板(也称为冷板组件)以接收冷却液体。另外，一个或多个可选的冷却风扇与服务器刀片相关联，以向其中包括的计算节点提供空气冷却。应注意，除热系统120可联接至多个数据中心系统，诸如数据中心系统100。
在一个实施方式中，除热系统120包括连接至在建筑物/容纳器容器外部的冷却塔或干燥冷却器的外部液体回路。除热系统120可包括但不限于蒸发冷却、自由空气、对较大热质量的排斥和废热回收设计。除热系统120可包括或联接至提供冷却液体的冷却液体源。
在一个实施方式中，每个服务器刀片均模块化地联接至除热液体歧管，使得服务器刀片可从电子机架移除而不影响电子机架上的剩余服务器刀片和除热液体歧管的操作。在另一个实施方式中，每个服务器刀片均通过快速释放联接组件联接至除热液体歧管(也称为冷却液体歧管)，该快速释放联接组件具有联接至柔性软管以将除热液体分配至处理器的、第一液体进口连接器和第一液体出口连接器。第一液体进口连接器经由第二液体进口连接器从安装在电子机架后端上的除热液体歧管接收除热液体。第一液体出口连接器经由第二液体出口连接器将携带从处理器交换的热量的较暖或较热液体传送至除热液体歧管，并且然后返回至电子机架内的冷却剂分配单元(CDU)。
在一个实施方式中，设置在每个电子机架后端上的除热液体歧管联接至液体供应管线132，以从除热系统120接收除热液体(也称为冷却液体)。除热液体通过附接至其上安装有处理器的冷板组件的液体分配回路进行分配，以对处理器除热。冷板配置成类似于其中附接或嵌入有液体分配管的除热器。产生的携带从处理器交换的热量的较暖或较热的液体经由液体返回管线131传输回除热系统120。液体供应管线132/返回管线131称作为数据中心或室内液体供应/返回管线(例如，全局液体供应/返回管线)，它们将除热液体供应至排101至排102 的所有电子机架。液体供应管线132和液体返回管线131联接至位于电子机架中的每个内的CDU的热交换器，形成主回路。热交换器的次级回路联接至电子机架中的服务器刀片中的每个，以将冷却液体输送至处理器的冷板。
在一个实施方式中，数据中心系统100还包括可选的空气供应系统135，以产生气流从而使气流行进穿过电子机架的服务器刀片的空气空间，以交换由于计算节点(例如，服务器)的操作由计算节点产生的热量，以及将气流交换的热量排放至容纳器/房间/建筑物外部的外界环境108中。例如，空气供应系统135产生冷气流/冷空气气流，以从过道103循环通过电子机架110A至电子机架110N，从而带走交换的热量。冷气流通过电子机架的前端进入电子机架，以及暖/热气流从电子机架的后端离开电子机架。具有交换的热量的暖/热空气从房间/ 建筑物中排出。因此，冷却系统是混合液体-空气冷却系统，其中，由处理器产生的热量的一部分经由相应冷板通过冷却液体除去，而由处理器(或其它电子设备或处理装置)产生的热量的剩余部分通过气流冷却除去。
图2是示出根据一个实施方式的电子机架的框图。电子机架200 可表示如图1中所示的电子机架中的任一个，例如电子机架110A至电子机架110N中的任一个。参考图2，根据一个实施方式，电子机架 200包括但不限于CDU 201，可选的RMU 202以及一个或多个服务器刀片203A至203E(统称为服务器刀片203)。服务器刀片203可分别从电子机架200的前端204或后端205插入到服务器插槽阵列中。应注意，尽管这里示出了五个服务器刀片203A至203E，但是可在电子机架200内保持更多或更少的服务器刀片。还应注意，CDU 201、RMU 202和服务器刀片203的特定位置仅出于说明的目的而示出；还可实施CDU 201、RMU 202和服务器刀片203的其它排列或配置。在一个实施方式中，电子机架200可向环境开放或者部分地由机架容器容纳，只要冷却风扇可产生从前端到后端的气流。
另外，对于服务器刀片203中的至少一些，可选的风扇模块(未示出)与服务器刀片相关联。风扇模块中的每个均包括一个或多个冷却风扇。风扇模块可安装在服务器刀片203的后端上或安装电子机架上，以产生从前端204流动、行进穿过服务器刀片203的空气空间并且存在于电子机架200的后端205的气流。
在一个实施方式中，CDU 201主要包括热交换器211、液体泵212 和泵控制器(未示出)以及一些其它部件，诸如液体储存器、电源、监控传感器等。热交换器211可以是液体对液体热交换器。热交换器 211包括具有入口和出口端口的第一回路，该入口和出口端口具有联接至外部液体供应管线132/返回管线131的第一对液体连接器，以形成主回路。联接至外部液体供应管线132/返回管线131的连接器可设置或安装在电子机架200的后端205上。如上所述，液体供应管线132/ 返回管线131(也称为室内液体供应/返回管线)联接至除热系统120。此外，热交换器211还包括具有两个端口的第二回路，这两个端口具有联接至液体歧管225的第二对液体连接器以形成次级回路，所述次级回路可包括供应歧管(也称为机架液体供应管线)以向服务器刀片 203供应冷却液体以及返回歧管(也称为机架液体返回管线)以将较暖的液体返回到CDU 201。应注意，CDU 201可以是市售的任何类型的CDU或定制的CDU。因此，这里将不再描述CDU 201的细节。
服务器刀片203中的每个均可包括一个或多个IT部件(例如，中央处理单元或CPU、图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储装置)。每个IT部件均可执行数据处理任务，其中，IT组件可包括安装在存储装置中、加载到存储器中并且由一个或多个处理器执行的软件，以执行数据处理任务。服务器刀片203可包括联接至一个或多个计算服务器(也称为计算节点，诸如CPU服务器和GPU服务器)的主机服务器(称为主机节点)。主机服务器(具有一个或多个CPU)通常通过网络(例如，因特网)与客户交互，以接收对诸如存储服务(例如基于云的存储服务，诸如备份和/或恢复)的特定服务的请求，执行应用程序以执行某些操作(例如，图像处理、深度数据学习算法或建模等，作为软件即服务或SaaS平台的一部分)。响应于该请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的性能计算节点或计算服务器 (具有一个或多个GPU)中的一个或多个。性能计算服务器执行实际任务，这可能在操作期间产生热量。
电子机架200还包括可选的RMU 202，RMU 202配置成提供和管理供应给服务器203和CDU 201的电力。RMU 202可联接至电源供应单元(未示出)以管理电源供应单元的功耗。电源供应单元可包括必要的电路(例如，交流(AC)-直流(DC)或DC-AC电源转换器、电池、变压器或调节器等)，以向电子机架200的其余部件提供电力。
在一个实施方式中，RMU 202包括优化模块221和机架管理控制器(RMC)222。RMC222可包括监控器以监控电子机架200内的各种部件(例如计算节点203、CDU 201和风扇模块231)的操作状态。具体地，监控器从各种传感器接收表示电子机架200的操作环境的操作数据。例如，监控器可接收表示处理器、冷却液体和气流的温度的操作数据，它们可经由各种温度传感器进行捕获和收集。监控器还可接收表示由风扇模块231和液体泵212产生的风扇功率和泵功率的数据，它们可与其各自的速度成比例。这些操作数据称作为实时操作数据。应注意，监控器可实施为RMU 202内的单独模块。
基于操作数据，优化模块221使用预定优化函数或优化模型执行优化，以推导风扇模块231的一组最佳风扇速度和液体泵212的一组最佳泵速度，使得液体泵212和风扇模块231的总功耗达到最小，同时与液体泵212和风扇模块231的冷却风扇相关联的操作数据处于它们各自的设计规范内。一旦确定了最佳泵速度和最佳风扇速度，RMC 222就基于最佳泵速度和风扇速度配置液体泵212和风扇模块231的冷却风扇。
作为示例，基于最佳泵速度，RMC 222与CDU 201的泵控制器通信以控制液体泵212的速度，继而控制供应给液体歧管225的、待分配给服务器刀片203中的至少一些的冷却液体的液体流速。类似地，基于最佳风扇速度，RMC 222与风扇模块中的每个通信以控制风扇模块231的每个冷却风扇的速度，继而控制风扇模块的气流速率。应注意，风扇模块中的每一个可以以其特定的最佳风扇速度单独控制，并且同一风扇模块内的不同风扇模块和/或不同冷却风扇可具有不同的最佳风扇速度。
图3是示出根据一个实施方式的处理器冷板配置的框图。处理器/ 冷板结构300可表示如图2中所示的服务器刀片203的处理器/冷板结构中的任一个。参考图3，处理器301插到安装在印刷电路板(PCB) 或主板302上的处理器插座上，该印刷电路板(PCB)或主板302联接至数据处理系统或服务器的其它电子部件或电路。处理器301还包括附接到其上的冷板303，冷板303联接至液体供应管线132和液体返回管线131。由处理器301产生的热量的一部分经由冷板303被冷却液体除去。热量的剩余部分进入下面的空气空间305，这部分热量可被由冷却风扇304产生的气流除去。
返回参考图2，根据一个实施方式，电子机架200还包括位于服务器刀片203与机架歧管225之间的一个或多个LDU，诸如LDU 250A 至LDU 250E(统称为LDU 250)。每个LDU作为本地液体分配歧管操作，并且还作为服务器刀片的冷却装置。在图2中，LDU 250被示出在服务器外部，但是它可设计在服务器中或服务器外部。在该示例中，LDU与服务器刀片203中的一个相对应。然而，在其它实施方式中，尽管未示出，但是LDU可与多个服务器刀片相关联。
类似于CDU，在LDU与机架歧管225之间形成主回路，而在LDU 与服务器刀片之间形成次级回路。因此，与常规系统相比，液体分配回路显著缩短。在常规系统中，从供应管线132或从CDU 201接收的冷却液体必须行进穿过服务器刀片203中的冷板中的每个。因此，液体分配回路更长并且泵送液体的功率需要更高。通过LDU 250，联接至服务器刀片的冷板的每个次级回路均是本地单独回路。在一个实施方式中，分配给服务器刀片的冷却液体是两相冷却液体，该两相冷却液体基于温度而在液体形式和蒸汽形式之间转换。在这种配置中，可能不需要用于次级回路的液体泵。
图4A是示出根据一个实施方式的液体分配单元的框图。参考图 4A，电子机架400可实施为如图2中所示的电子机架200的一部分。在该示例中，电子机架400包括机架歧管，该机架歧管具有机架液体供应管线225A和机架液体返回管线225B。供应管线225A配置成接收冷却液体并将冷却液体供应给LDU 401至LDU 402。液体返回管线 225B配置成从LDU 401至LDU 402接收较暖的液体并将较暖的液体返回上游。在一个实施方式中，LDU 401至LDU402中的每个均与一个或多个服务器刀片相关联。在该示例中，LDU 401与服务器刀片411相关联，而LDU 402与服务器刀片412至服务器刀片413相关联。
在一个实施方式中，每个LDU均包括LDU容器、液体供应端口、液体返回端口以及一对或多对液体供应子端口和返回子端口。例如， LDU 401包括LDU容器420、设置在LDU容器420的壁上的液体供应端口421和液体返回端口422。液体供应端口421配置成从机架液体供应管线225A接收冷却液体，其中，该冷却液体容纳在LDU容器 420内。液体返回端口422配置成将携带交换的热量的液体返回到液体返回管线225B。因此，冷却液体被容纳并在LDU容器420内循环，以经由供应端口421和返回端口422形成具有机架供应管线225A和返回管线225B的主回路。可选的液体泵可设置成帮助液体在LDU容器420内循环，例如，通过将较冷液体从供应管线225A泵送到LDU 容器420中以及将较暖的液体从LDU容器420返回到返回管线225B 中。
LDU 401还包括设置在LDU容器420的壁上的一对液体供应子端口423和液体返回子端口424。液体供应子端口423联接至热交换通道或热交换管425的第一端，以及液体返回子端口424联接热交换通道425的第二端，其中，热交换通道或管425位于LDU容器420内部，以便与LDU容器420内容纳的冷却液体(本文中称为第一冷却液体) 进行热交换，而来自机架歧管的第一冷却液体与在热交换通道425内循环的冷却液体(或蒸汽)(本文中称为第二冷却液体)之间没有直接接触。
从外部看，液体分配管426的第一端可连接至液体供应子端口 423，而液体分配管426的第二端可连接至液体返回子端口424，以形成次级回路。液体分配管联接至服务器刀片411的至少一个冷板430，以将第二冷却液体分配和循环到冷板430。在一个实施方式中，液体分配管的第一端和第二端经由快速释放连接器连接至液体供应子端口 423和液体返回子端口424，使得液体分配管以及服务器刀片411可容易地连接和断开连接而没有液体泄漏。类似地，经由相应的快速释放连接器，机架供应管线225A可联接至液体供应端口421，机架返回管线225B可联接至液体返回端口422，使得LDU 401可容易地与机架歧管连接和断开连接。
在该示例中，LDU 401联接至一个服务器刀片。然而，诸如LDU 402的LDU可包括多对液体供应和返回子端口，这些端口可联接至服务器刀片的多个冷板，或者它们可联接至多个服务器刀片。在该实施方式中，LDU容器用作为液体储存器，用于容纳从机架歧管接收的第一冷却液体，以便使用嵌入在LDU容器内的第一冷却液体中的热交换通道来交换由第二冷却液体携带的热量。
可替代地，如图4B中所示，根据另一实施方式，液体供应/返回端口421至422以及液体供应/返回子端口423至424可联接至诸如系统450的热交换器440的热交换器。热交换器440可以是板式热交换器。板式热交换器是一种使用金属板在两种流体之间传递热量的热交换器。其相对于常规热交换器的主要优点在于流体暴露于更大的表面区域，因为流体在板上展开。这有利于热量的传递，并大大提高了温度变化的速度。在该示例中，LDU容器420可以是可选的。图5示出了另一配置，其中，LDU容器可包括多对液体供应和返回子端口。
在一个实施方案中，第二冷却液体可以是两相冷却液体。当温度保持低温时，两相冷却液体处于液态，当温度升高并达到其沸点时，两相冷却液体转变为气态，其中，整个液体分配回路称为热管道。
热管道是容纳传热液体的中空管。液体吸收热量并在管道的一端蒸发。蒸汽行进到管的另一(较冷)端，在那里凝结，放弃它的潜热。液体通过重力或毛细管作用返回管的热端并重复循环。热管道具有比固体材料高得多的有效热导率。
返回参考图4A，当第二冷却液体在朝向冷板430的方向离开液体供应子端口时，第二冷却液体呈液体形式。当第二冷却液体流动通过冷板430的分配回路时，随着温度升高，第二冷却液体蒸发成蒸汽。蒸汽行进穿过分配回路的返回通路，进入返回子端口424到热交换通道425中，由于热交换，蒸汽变回液体形式。因此，LDU 401与冷板 430之间的次级回路上可能不需要液体泵。
现在参考图6A，在该示例中，存在设置在LDU容器上的多对液体供应和返回子端口，其中，LDU容器容纳从机架歧管225接收的第一冷却液体。当第二冷却液体朝向冷板离开LDU容器420时，第二冷却液体呈液体形式，其中，分配管线被称为液体管线。在冷板处进行热交换之后，第二冷却液体蒸发成蒸汽形式，其中，分配管线被称为蒸汽管线。蒸汽经由相应的返回子端口进入LDU容器420，并且蒸汽经由热交换通道再次变成液体形式。图6B示出了替代实施方式，其中，热交换通道或管已聚合成LDU容器420内的单个热交换通道或管。注意如上所述的。图6A和图6B中的配置也可使用设置在LDU容器 420内的板式热交换器来实现，类似于如图4B中所示的配置。
如上所述，形成LDU与冷板之间的次级回路的液体分配管线可使用快速释放连接器连接，使得分配管线可容易地与LDU连接和断开连接而没有液体泄漏。具体地，快速释放连接器设置在液体供应子端口和液体返回子端口中的每个上。分配管线的终端还附接至快速释放连接器配对物。因此，每个分配管线均可容易地与相应的子端口连接或断开连接。
另外，如上所述，多对液体供应/返回子端口可设置在LDU容器的壁上，以向多个冷板和/或多个服务器刀片提供液体冷却。然而，这种配置可能需要设置在LDU容器上的预定数量的子端口。有时候，并非所有的子端口对都是必需的。通过将子端口直接安装到LDU容器上，这缺乏灵活性，并且一旦LDU设计完成就难以改变子端口的数量。根据一个实施方式，使用连接器构件将多条分配管线连接至LDU，其中，连接器构件可连接至设置在LDU容器上的单个子端口，而连接器构件上设置有多个子端口。连接器构件经由快速释放连接器连接至 LDU容器的子端口，使得连接器构件可容易地与LDU容器附接或分离。
图7A至图7C是示出根据一个实施方式的液体分配单元的某些实施方式的框图。参考图7A，LDU还包括一对供应连接器构件701和返回连接器构件702。供应连接器构件701经由安装在LDU容器420 的壁上的快速释放连接器联接至热交换管425的第一端。返回连接器构件702经由安装在LDU容器的壁上的快速释放连接器联接至热交换管425的第二端。图7B示出了连接器构件701至702经由相应快速释放连接器联接至LDU容器420的配置。
供应子端口711设置在供应连接器构件701上，其中，冷却液体从相应的快速释放连接器流动至供应连接器构件701内的供应子端口 711。返回子端口712设置在返回连接器构件702上，其中，冷却液体从返回子端口712流动至返回连接器构件702内的相应快速释放连接器。应注意，设置在供应/返回连接器构件701至702上的供应/返回子端口711至712的数量可能因具体应用而异。由于连接器构件701至 702可容易地与LDU容器420连接和断开连接，因此它们可容易地用另一连接器构件替换。因此，通过替换具有设置在其上的不同数量的子端口的不同连接器构件，可容易地调整子端口711至712的数量。
考虑到快速释放连接器的性质，如图7C中所示，连接器构件701 至702中的每个均可相对于LDU容器420旋转或倾斜。还应注意，代替使用LDU容器420来容纳从机架歧管225接收的冷却液体，端口 421至422以及连接器构件701至702可联接至热交换器(诸如如上所述的板式热交换器)的主回路和次级回路。
在以上的说明书中，已经参考本发明的具体示例性实施方式对本发明的实施方式进行了描述。将显而易见的是，在不脱离以下所附权利要求书中阐述的本发明的更宽泛精神和范围的情况下，可对本发明作出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims (20)

1.数据中心的电子机架，包括：
机架歧管，具有从冷却液体源接收第一冷却液体的机架液体供应管线和将第一较暖液体返回到所述冷却液体源的机架液体返回管线；
堆叠布置的多个服务器刀片，每个服务器刀片均包括与一个或多个信息技术部件相关联的一个或多个冷板；以及
一个或多个液体分配单元的集合，联接在所述机架歧管与所述服务器刀片之间，其中，每个液体分配单元均包括：
液体分配单元容器，
液体供应端口，以从所述机架液体供应管线接收将容纳在所述液体分配单元容器内的所述第一冷却液体，液体返回端口，以将所述第一较暖液体从所述液体分配单元容器返回到所述机架液体返回管线，从而形成主液体分配回路，
一对或多对供应子端口和返回子端口，每对供应子端口和返回子端口向所述服务器刀片的所述冷板中的至少一个供应和返回第二冷却液体，以及
热交换通道，联接至所述一对或多对供应子端口和返回子端口以形成次级液体分配回路，其中，所述热交换通道横穿通过所述液体分配单元容器中容纳的所述第一冷却液体进行热交换，而所述第一冷却液体与所述第二冷却液体之间没有直接接触。
2.根据权利要求1所述的电子机架，其中，所述多对供应子端口和返回子端口包括：
第一对子端口，联接至所述服务器刀片中的第一服务器刀片的第一冷板；以及
第二对子端口，联接至所述第一服务器刀片的第二冷板。
3.根据权利要求1所述的电子机架，其中，所述多对供应子端口和返回子端口包括：
第一对子端口，联接至所述服务器刀片中的第一服务器刀片的第一冷板；以及
第二对子端口，联接至所述服务器刀片中的第二服务器刀片的第二冷板。
4.根据权利要求1所述的电子机架，其中，所述第二冷却液体是两相冷却流体，所述两相冷却流体以流体形式离开供应子端口、通过冷板进行热交换、并且以蒸汽形式返回到返回子端口。
5.根据权利要求1所述的电子机架，其中，每个液体分配单元还包括：
供应连接器构件，联接至所述热交换通道的第一端，其中，所述供应子端口设置在所述供应连接器构件上；以及
返回连接器构件，联接至所述热交换通道的第二端，其中，所述返回子端口设置在所述返回连接器构件上。
6.根据权利要求5所述的电子机架，其中，
所述供应连接器构件经由设置在所述液体分配单元容器的壁上的第一连接器联接至所述热交换通道的所述第一端，以及
其中，所述返回连接器构件经由设置在所述液体分配单元容器的壁上的第二连接器联接至所述热交换通道的所述第二端。
7.根据权利要求6所述的电子机架，其中，所述第一连接器是第一快速释放连接器，使得所述供应连接器构件能够在没有泄漏的情况下与所述热交换通道的所述第一端连接和断开连接。
8.根据权利要求7所述的电子机架，其中，所述供应连接器构件在通过所述第一快速释放连接器与所述热交换通道的所述第一端联接的同时，能够相对于所述液体分配单元容器旋转。
9.根据权利要求6所述的电子机架，其中，所述第二连接器是第二快速释放连接器，使得所述返回连接器构件能够在没有泄漏的情况下与所述热交换通道的所述第二端连接和断开连接。
10.根据权利要求9所述的电子机架，其中，所述返回连接器构件在通过所述第二快速释放连接器与所述热交换通道的所述第二端联接的同时，能够相对于所述液体分配单元容器旋转。
11.根据权利要求1所述的电子机架，其中，所述热交换通道包括多个热交换子通道，每个热交换子通道均与所述多对供应子端口和返回子端口中的一对供应子端口和返回子端口相对应。
12.数据中心系统，包括：
电子机架阵列，每个电子机架包括多个服务器刀片，并且每个服务器刀片与一个或多个服务器相对应，其中，每个电子机架包括：
机架歧管，具有从冷却液体源接收第一冷却液体的机架液体供应管线和将第一较暖液体返回到所述冷却液体源的机架液体返回管线；
堆叠布置的多个服务器刀片，每个服务器刀片包括与一个或多个信息技术部件相关联的一个或多个冷板；以及
一个或多个液体分配单元的集合，联接在所述机架歧管与所述服务器刀片之间，其中，每个液体分配单元均包括：
液体分配单元容器，
液体供应端口，以从所述机架液体供应管线接收将容纳在所述液体分配单元容器内的所述第一冷却液体，液体返回端口，以将来自所述液体分配单元容器的所述第一较暖液体返回到所述机架液体返回管线，从而形成主液体分配回路，一对或多对供应子端口和返回子端口，每对供应子端口和返回子端口向所述服务器刀片的所述冷板中的至少一个供应和返回第二冷却液体，以及
热交换通道，联接至所述一对或多对供应子端口和返回子端口以形成次级液体分配回路，其中，所述热交换通道横穿通过所述液体分配单元容器中容纳的所述第一冷却液体进行热交换，而所述第一冷却液体与所述第二冷却液体之间没有直接接触。
13.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述多对供应子端口和返回子端口包括：
第一对子端口，联接至所述服务器刀片中的第一服务器刀片的第一冷板；以及
第二对子端口，联接至所述第一服务器刀片的第二冷板。
14.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述多对供应子端口和返回子端口包括：
第一对子端口，联接至所述服务器刀片中的第一服务器刀片的第一冷板；以及
第二对子端口，联接至所述服务器刀片中的第二服务器刀片的第二冷板。
15.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述第二冷却液体是两相冷却流体，所述两相冷却流体以流体形式离开供应子端口、通过冷板进行热交换、并且以蒸汽形式返回到返回子端口。
16.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，每个液体分配单元还包括：
供应连接器构件，联接至所述热交换通道的第一端，其中，所述供应子端口设置在所述供应连接器构件上；以及
返回连接器构件，联接至所述热交换通道的第二端，其中，所述返回子端口设置在所述返回连接器构件上。
17.根据权利要求16所述的数据中心系统，其中，
所述供应连接器构件经由设置在所述液体分配单元容器的壁上的第一连接器联接至所述热交换通道的所述第一端，以及
其中，所述返回连接器构件经由设置在所述液体分配单元容器的壁上的第二连接器联接至所述热交换通道的所述第二端。
18.数据中心的电子机架，包括：
机架歧管，具有从冷却液体源接收第一冷却液体的机架液体供应管线和将第一较暖液体返回到所述冷却液体源的机架液体返回管线；
堆叠布置的多个服务器刀片，每个服务器刀片均包括与一个或多个信息技术部件相关联的一个或多个冷板；以及
一个或多个液体分配单元的集合，联接在所述机架歧管与所述服务器刀片之间，其中，每个液体分配单元包括：
板式热交换器，具有主回路和次级回路，
液体供应端口，联接至所述板式热交换器的所述主回路，以从所述机架液体供应管线接收所述第一冷却液体，
液体返回端口，联接至所述板式热交换器的所述主回路，以将所述第一较暖液体返回到所述机架液体返回管线，以及
一对或多对供应子端口和返回子端口，联接至所述板式热交换器的所述次级回路，其中，每对供应子端口和返回子端口配置成：经由联接至所述服务器刀片的所述冷板中的至少一个冷板的相应液体分配管，向所述至少一个冷板供应和返回第二冷却液体。
19.根据权利要求18所述的电子机架，其中，所述多对供应子端口和返回子端口包括：
第一对子端口，联接至所述服务器刀片中的第一服务器刀片的第一冷板；以及
第二对子端口，联接至所述第一服务器刀片的第二冷板。
20.根据权利要求18所述的电子机架，其中，所述多对供应子端口和返回子端口包括：
第一对子端口，联接至所述服务器刀片中的第一服务器刀片的第一冷板；以及
第二对子端口，联接至所述服务器刀片中的第二服务器刀片的第二冷板。
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