CN110447315A - 用于数据中心中的使it部件液体冷却的电子器件机架的液体冷却设计 - Google Patents

Abstract

数据中心液体冷却冷却剂分配系统设计，用于布置成多行的多个被液体冷却的机架。这些行中的电子器件机架定位成彼此间隔开以形成通道。数据中心系统还包括CDU，以向电子器件机架提供冷却液体，从而去除从电子器件机架的IT部件产生的热量。CDU包括一组液体供应和返回管线，其联接至布置在通道内的室内歧管。室内歧管联接至每个电子器件机架的机架歧管。电子器件机架的机架歧管适于经由室内歧管从CDU接收冷却液体，并且交换从电子器件机架的IT部件产生的热量。

Description

用于数据中心中的使IT部件液体冷却的电子器件机架的液体 冷却设计

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及数据中心。更具体地，本发明的实施方式涉及用于数据中心中的电子器件机架的液体冷却系统。

背景技术

散热是计算机系统和数据中心设计中的重要因素。高性能电子部件(诸如，封装在服务器内部的高性能处理器)的数量稳步增加，使得在服务器的常规操作期间产生和消散的热量增加。如果服务器操作所在的环境被允许随着时间而升高温度，则在数据中心内使用的服务器的可靠性降低。保持合适的热环境对于数据中心中的这些服务器的正常操作以及服务器性能和寿命而言是至关重要的。这需要更加有效且高效的散热解决方案，特别是在使这些高性能服务器冷却的情况下尤其如此。

用于数据中心的液体冷却已引起很多关注。这具有许多优势并带来了一些潜在的有益效果，例如提高能量效率、简化基础结构以及提高和优化计算性能。对于液体冷却的一个重要设计是用于将次级回路热传递流体输送至电子器件机架的分配系统。在一些数据中心设计中，热通道和冷通道是分开的，并且会通过外壳进行封闭。因此，难以接近电子器件机架的前端和后端以将电子器件机架与液体冷却系统连接。

发明内容

本公开的实施方式提供了数据中心系统和数据中心设施。

在本公开的一方面，数据中心系统包括第一行的电子器件机架、第二行的电子器件机架和冷却剂分配单元(CDU)，其中，第二行的电子器件机架定位成与第一行的电子器件机架间隔开，在第一行的电子器件机架与第二行的电子器件机架之间形成通道；冷却剂分配单元(CDU)，具有与布置在通道内的一组室内歧管联接的第一组液体供应管线和液体返回管线，其中，室内歧管联接至第一行的电子器件机架和第二行的电子器件机架中的每个的一组机架歧管，其中，电子器件机架中的每个的机架歧管适于经由一组室内歧管从CDU接收冷却液体，以使用冷却液体交换从电子器件机架的一个或多个信息技术(IT)部件产生的热量，以及将携带所交换的热量的较暖的液体返回至CDU。

在本公开的另一方面，数据中心设施包括设施冷却系统和多个数据中心系统，其中，设施冷却系统联接至一组设施歧管；每个数据中心系统均包括第一行的电子器件机架、第二行的电子器件机架和冷却剂分配单元(CDU)，其中，第二行的电子器件机架定位成与第一行的电子器件机架间隔开，在第一行的电子器件机架与第二行的电子器件机架之间形成通道；冷却剂分配单元(CDU)具有第一组液体供应管线和液体返回管线和第二组液体供应管线和液体返回管线，其中，第一组液体供应管线和液体返回管线联接至设施歧管，其中，第二组液体供应管线和液体返回管线联接至布置在通道内的一组室内歧管，其中，室内歧管联接至第一行的电子器件机架和第二行的电子器件机架中的每个的一组机架歧管，其中，电子器件机架中的每个的机架歧管适于经由一组室内歧管从CDU接收冷却液体，以使用冷却液体交换从电子器件机架的一个或多个信息技术(IT)部件产生的热量，以及将携带所交换的热量的较暖的液体返回至CDU。

附图说明

本发明的实施方式在附图的各图中以示例而非限制的方式示出，在附图中，相同的附图标记表示相似的元件。

图1是示出根据一个实施方式的数据中心设施的示例的框图。

图2是示出根据一个实施方式的数据中心系统的俯视图的框图。

图3是示出根据一个实施方式的数据中心系统的立体图的框图。

图4A和图4B是示出根据一个实施方式的数据中心系统的俯视图的框图。

图5A和图5B是示出根据一个实施方式的数据中心系统的剖视图的框图。

图6是示出根据另一实施方式的数据中心系统的框图。

图7是示出根据另一实施方式的数据中心系统的框图。

图8是示出根据本发明的一个实施方式的电子器件机架的侧视图的框图。

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。下列描述和附图是对本发明的说明，而不应当解释为限制本发明。描述了许多特定细节以提供对本发明的各种实施方式的全面理解。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、结构或特性可以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。

根据一些实施方式，提供室级液体管和分配方案以将冷却液体输送并分配给电子器件机架。该设计包括从设施液体回路到数据中心室内的电子器件机架的热传递系统。冷却剂分配单元(CDU)的主回路与设施回路连接，并且CDU的次级回路布置在热通道中，该热通道可被包含在外壳或室内。室级液体分配歧管(例如，室级液体供应管线)从CDU接收冷却液体，并将冷却液体分配给电子器件机架，以交换由电子器件机架产生的热量。携带所交换的热量的返回的暖液体或热液体经由室级液体分配歧管(例如，液体返回管线)返回到CDU。

CDU或CDU的整个次级液体回路设置在两行电子器件机架之间的热通道内。CDU的次级回路联接至设置在热通道内的室级歧管。室级液体歧管联接至电子器件机架的位于电子器件机架后端上的机架级液体歧管。因此，该系统完全可以从电子器件机架的后端进行使用。与传统系统不同，在电子器件机架的顶部上没有设置液体供应或返回管线，可以大大减少可能损坏电子器件机架的液体泄漏的可能性，并且可以大大提高系统的可靠性。

根据一个实施方式，数据中心系统包括第一行电子器件机架和第二行电子器件机架。电子器件机架中的每个均包括一个或多个信息技术(IT)部件，例如处理器、存储器和/或储存装置。IT部件中的一些可以作为服务器进行操作，以向各种客户端提供数据服务。第一行电子器件机架和第二行电子器件机架定位成彼此间隔开，以在它们之间形成通道(以热通道和冷通道方式进行布置)。数据中心系统还包括CDU，以向电子器件机架提供冷却液体，从而去除从电子器件机架的IT部件产生的热量。CDU包括一组液体供应管线和液体返回管线，其联接至布置在通道内的一组室内歧管，其中，该通道可以封闭在外壳或室内。室内歧管联接至第一行和第二行的电子器件机架中的每个的一组机架歧管。电子器件机架的机架歧管适于经由室内歧管从CDU接收冷却液体，以交换从电子器件机架的IT部件产生的热量，并经由室内歧管将携带所交换的热量的较暖液体返回到CDU。

在一个实施方式中，第一行和第二行的电子器件机架中的每个均包括前端和后端。前端允许用户接近IT部件。机架歧管设置在电子器件机架的后端上。室内歧管经由一组连接器(诸如，无滴漏快速释放连接器)联接至机架歧管。每个电子器件机架的后端定位在通道的近侧处，而电子器件机架的前端定位在通道的远侧处。换言之，第一行电子器件机架的后端越过通道面对第二行电子器件机架的后端。第一行电子器件机架的前端和第二行电子器件机架的前端背对彼此。电子器件机架的前端可以面对布置在另一盒/行中的机架的其它前端。

另外，冷却气流从每个电子器件机架的前端产生，通过电子器件机架中的IT部件之间的空气空间以交换从IT部件产生的热量中至少一部分，并作为暖空气通过电子器件机架的后端进入通道。在一个实施方式中，每个电子器件机架还包括安装在后端上的一个或多个冷却风扇，以通过从电子器件机架的内部空气空间排出空气来产生气流。具有这种配置的通道称为热通道，而与电子器件机架前端相邻的通道称为冷通道或冷却通道。

图1是示出根据一个实施方式的数据中心设施的示例的框图。参考图1，数据中心100包括多个电子器件机架行101至104。电子器件机架行101至104布置成彼此间隔开，以形成多个通道111至115。在一个实施方式中，电子器件机架中的每个均包括前端和后端。前端允许用户例如出于维护目的(诸如，升级、修理或更换等)而接近包括在其中的IT部件。电子器件机架的后端包括联接至数据中心设施100的其它部件的特定连接件，例如，电源连接件、用于冷却液体供应和返回管线、冷却风扇的连接件等。

在一个实施方式中，对于行101至104中的每一行，从第一通道产生冷却气流，以从电子器件机架的前端、穿过处于其中所包括的IT部件之间的空气空间、朝向电子器件机架的后端流动。当在IT部件之间的空气空间行进时，冷却气流交换从IT部件产生的热量并使其自身转换成热气流或暖气流。热/暖空气流离开电子器件机架并进入第二通道。两行电子器件机架的前端之间的通道被称为冷通道或冷却通道，从该通道接收冷却气流。两行电子器件机架后端之间的通道称为热通道或暖通道，在该通道中接收热/暖空气。

例如，对于电子器件机架行101，第一冷却气流从通道111产生，流过行101的IT部件之间的空气空间，并进入通道112。类似地，对于行102中的电子器件机架，第二冷却气流从通道113产生，流过行102的IT部件之间的空气空间，并进入通道112。因此，通道111和113被称为冷通道，而通道112被称为热通道。出于类似的原因，在该示例中，通道114被称为热通道，且通道115被称为冷通道。因此，如图1所示，热通道和冷通道以交替方式进行布置。即，一行电子器件机架定位在热通道与冷通道之间，并且热通道定位在两个冷通道之间，且冷通道定位在两个热通道之间。在一个实施方式中，电子器件机架中的每个均可包括安装在电子器件机架后端上的一个或多个冷却风扇，以产生从电子器件机架的前端流向后端的气流。即，冷却风扇安装在电子器件机架的与相应的热通道相邻的后侧上。

根据一个实施方式，电子器件机架行101至104中的每一行均与一个或多个CDU关联，其中，CDU配置成提供冷却液体，以去除从相应电子器件机架产生的热量中的至少一部分。CDU可定位在该行中的任意电子器件机架的CDU槽内。在该示例中，在该行的两端处定位有两个CDU。然而，CDU可定位在该行中的任意电子器件机架中。CDU可定位在位于电子器件机架内的CDU槽中，在电子器件机架中也包括其它IT部件。例如，CDU可定位在电子器件机架的顶部、中部或底部、任意位置处。

在一个实施方式中，每个CDU均包括第一组歧管(称为主歧管或设施侧歧管)、热量交换器和第二组歧管(称为次级歧管)。CDU的主歧管联接至一组设施歧管105A至105B以形成主回路。设施歧管105A至105B联接至产生冷却液体的一个或多个设施冷却系统(未示出)。CDU的次级歧管联接至一组室内歧管(也称为通道歧管)，诸如行101的室内歧管106A至106B。室内歧管联接至该行的电子器件机架的每个的机架歧管。在该示例中，室内歧管106A至106B联接至行101的电子器件机架中的每个的机架歧管。机架歧管分配冷却液体以去除从其中的IT部件产生的热量中的至少一部分。

在一个实施方式中，电子器件机架中的一些还可包括设置在电子器件机架内的本地CDU，以向位于相应电子器件机架内的IT部件提供冷却。这种本地CDU称为机架CDU。向特定行的多个电子器件机架提供冷却液体的CDU称为室内CDU(或通道CDU、行CDU)。电子器件机架的本地CDU的主歧管联接至室内CDU的次级歧管，而本地CDU的次级歧管联接至电子器件机架的机架歧管。在一个实施方式中，机架CDU还可用于为多个机架输送冷却液体。

在本申请通篇中，本文中所描述的一组歧管包括液体供应管线和液体返回管线。液体供应管线被配置为将冷却液体从冷却系统供应至热量生成器(例如，电子器件机架的IT部件、CDU的热量交换器)，以去除由热量生成器产生的热量中的至少一部分。液体返回管线配置成使携带从热量生成器交换的热量的热液体或暖液体返回至冷却系统。对于CDU，热量生成器是指CDU内的热量交换器，而冷却系统是指联接至主歧管的冷却液体生成器。对于电子器件机架，热量生成器是指电子器件机架内的任意IT部件，而冷却系统是指CDU。

在一个实施方式中，所有室内歧管均设置在热通道内，例如热通道112和114。室内歧管可以沿着每行电子器件机架的后端进行布置，并且联接至设置在电子器件机架的后端上的机架歧管。室内歧管和机架歧管可以使用快速释放连接器彼此联接。

在一个实施方式中，每个热通道通过外壳(或容器、室)进行封闭，其包含作为气流的一部分而从冷通道接收的任何热空气或暖空气。在该示例中，封闭的热通道112通过外壳107进行封闭。可以部署一个或多个排气扇(未示出)，以将热空气排出热通道。在一个实施方式中，每个热通道以室的形式进行实施，其中，所述室在室的壁上具有多个槽或开口(例如，窗、门)以接收电子器件机架的后端。结果，电子器件机架的后端暴露于热通道内，以允许用户将液体歧管与机架歧管和室内歧管连接。行101至102与通过外壳107进行封闭的热通道一起可称为数据中心系统或数据中心单元，而行103至104与通过外壳108进行封闭的热通道114一起可称为数据中心设施100的另一数据中心系统或另一数据中心单元。

图2是示出根据一个实施方式的数据中心系统的俯视图的框图。数据中心系统200可表示如图1所示的任意数据中心系统。参考图2，数据中心系统200包括定位成彼此分开以在中间形成通道203的第一行电子器件机架201和第二行电子器件机架202。在一个实施方式中，行201至202的电子器件机架的前端背向通道203(例如，相对于通道203的远侧)，而行201至202的电子器件机架的后端越过通道203彼此面对(例如，相对于通道203的近侧)。另外，产生这样的气流：其从电子器件机架的前端经过电子器件机架中的IT部件之间的空气空间以交换从IT部件产生的热量而携带着所交换的热量流至电子器件机架的后端，并作为热空气或暖空气进入通道203。在一个实施方式中，每个电子器件机架还包括安装在电子器件机架的后端上的一个或多个风扇，以将暖空气从电子器件机架的内部空间排出到通道203中。因此，通道203称为热/暖通道，而与电子器件机架的前端相邻的通道称为冷/冷却通道。

另外，行201至202中的每一行均包括可定位为电子器件机架的一部分的一个或多个CDU 222。CDU 222包括联接至设施歧管241至242的第一组液体歧管，其中，设施歧管241至242联接至设施散热系统220以形成主回路。在该示例中，设施歧管241是从设施散热系统220提供冷却液体的液体供应管线。设施歧管242是将携带从电子器件机架交换的热量的热/暖液体传输回设施散热系统220的液体返回管线。在一个实施方式中，设施歧管241至242可设置在壳体的顶部附近，并向下延伸以与CDU连接。

CDU 222还包括第二组歧管，该第二组歧管联接至设置在通道203内的室内歧管或通道歧管231(例如，液体返回管线)以及室内歧管或通道歧管232(例如，液体供应管线)，以形成次级回路。然后，室内歧管231至232联接至电子器件机架中的每个的机架歧管(未示出)。CDU的主回路和次级回路配置成使用CDU内部的液体到液体热量交换器进行热量交换。在一个实施方式中，室内歧管231至232使用一组液体连接器(诸如，快速释放连接器)联接至位于电子器件机架的背板上的机架歧管。结果，如果存在任何液体泄漏，液体都不会掉落到IT部件上而造成损坏。

根据一个实施方式，通过使用诸如风扇的设施排气系统235将热空气排出通道203，而将热空气或暖空气从通道203去除。可以将热空气排出至数据中心壳体的外部，其中，数据中心壳体容纳数据中心系统200。在数据中心设施中，可能存在被容纳在数据中心设施壳体内的多组数据中心系统200。设施散热系统220可以经由设施歧管(诸如，设施歧管241至242)联接至每个数据中心系统。

每个电子器件机架均包括电子器件(例如，服务器或者IT部件(诸如，处理器、存储器和/或储存装置))，这些电子器件可以被分组成使用CDU 222进行液体冷却的电子器件以及使用冷气流进行空气冷却的电子器件(例如，位于母板上的进行液体冷却不可行或不可实施的其它部件)。进行空气冷却的电子器件与气流循环系统进行热量交换，或者经由气流循环系统进行散热，以将所交换的热量去除到外界环境或外部大气。

进行液体冷却的电子器件通过冷却流体来交换热量。在一个实施方式中，冷却流体在闭环流体管线内循环。冷却流体将交换的热量从通过液体冷却装置进行液体冷却的电子器件的服务器IT部件携带至液体到液体热量交换器(例如，CDU 222)。液体到液体热量交换器可以将冷却流体热联接至第二液体管线/设施回路，以将交换的热量消散到诸如设施散热系统220的外部冷却塔/干塔/冷却器。

进行空气冷却的电子器件使用直接/间接空气热量交换器来交换热量。直接空气热量交换器可以包括从外界环境进入数据中心建筑的直接自由气流，以携带热量负载回到外界环境的外部。间接空气热量交换器可包括热联接第二气流以进行交换热量的闭环气流。在一个实施方式中，由进行空气冷却的电子器件产生的热量包括从机架服务器的IT部件产生的热量，和/或从液体管线(取决于实际的设计和操作温度，冷液体管线和热液体管线二者均可将热量传递到空气)传递的热量。

返回参照图1，通道203通过外壳或室240进行封闭，外壳或室240可包括一组门(诸如，门245)，以使热空气在被排气系统235排出之前被容纳在通道203中。外壳可以以与在两端处设置有门的隧道类似的形状进行实施。隧道的壁可包括一排开口(例如，门或窗)以接收电子器件机架的后端，从而出于维护的目的使电子器件机架的后端暴露于隧道内部。外壳的目的是容纳热空气，以防止热空气循环回冷通道。然后，热空气通过排气系统235从通道203去除到数据中心外部。该组门允许用户进入通道203以执行电子器件机架的任何维护服务，包括但不限于将室内歧管231至232与电子器件机架的机架歧管连接或断开、将室内歧管231至232与CDU 222连接或断开等。

图3是示出根据一个实施方式的数据中心系统的立体图的框图。数据中心系统300可实施为图2的数据中心200的一部分。参考图3，数据中心系统300包括分别定位在通道303的第一侧和第二侧上的第一行电子器件机架301和第二行电子器件机架302，其中，通道303被行301至302夹在中间。在该示例中，通道303是通过外壳或室进行封闭的封闭通道。外壳或室包括至少一个门307，以允许用户出于维修或服务目的进入通道。虽然对于行301至302中的每一行均具有三个电子器件机架，但是可实施为更多或更少数量的电子器件机架。

在一个实施方式中，电子器件机架行301至302中的每一行均与一个或多个CDU(诸如，CDU机架304)关联。在该示例中，CDU机架304实施为包含设置在其中的一个或多个CDU的单独机架。然而，CDU可以定位在行301至302的任意电子器件机架的CDU槽内。虽然在该示例中CDU机架304中包有含两个CDU，但在CDU机架304中可以包括更多或更少数量的CDU。CDU机架304的物理大小和尺寸可配置成与行301至302的电子器件机架的大小和尺寸相同或相似，使得CDU机架304可以刚好像任意电子器件机架一样插入至通道303的任意开口或机架槽中。如上所述，CDU中的每个均包括第一组歧管305，其中，该第一组歧管305与联接至设施散热系统(诸如，图2的散热系统220)的一组设施歧管联接，以形成主回路/设施回路。CDU中的每个还包括第二组歧管306，其中，该第二组歧管306联接至设置在通道303内的一组室内歧管(未示出)，以形成次级回路。

根据一个实施方式，行301的电子器件机架的后端定位在通道303的第一壁附近，而行301的电子器件机架的前端定位成远离通道303。类似地，行302的电子器件机架的后端定位在通道303的第二壁附近，而行302的电子器件机架的前端定位成远离通道303。在一个实施方式中，通道303的第一壁和第二壁中的每个均包括多个开口(或门或窗)，也称为机架槽，每个对应于行301至302的电子器件机架中的一个。每个开口配置成接收电子器件机架的后端以允许电子器件机架的后端暴露于通道303内。这样的配置允许用户将电子器件机架的机架歧管与设置在通道303内的室内歧管(未示出)连接。机架歧管布置在电子器件机架的后端(或背板)上，以便于接近。

在一个实施方式中，产生这样的冷却气流：其从行301至302的电子器件机架的前端流动，行进通过位于电子器件机架内的IT部件之间的空气空间，离开电子器件机架的后端，并作为携带着从IT部件交换的热量的热/暖气流进入至通道303中。结果，通道303是热/暖通道。通道303的外壳在其中容纳热/暖空气，以防止热/暖空气再循环回电子器件机架的前端(例如，冷通道)。在一个实施方式中，行301至302的电子器件机架中的每个均包括安装在电子器件机架的后端上的一个或多个冷却风扇，以将空气从电子器件机架的内部空间排出。设施排气系统(例如，排气系统235)配置成例如经由专用热/暖空气隧道将热/暖空气排出封闭的通道303，从而将热/暖输送至数据中心系统外部或热量交换器。

图4A和图4B是示出根据一个实施方式的数据中心系统的俯视图的框图。数据中心系统400可表示图3的数据中心300的俯视图。参考图4A，电子器件机架行301定位在通道303的第一侧上，而电子器件机架行302定位在通道303的第二侧上。行301至302中的电子器件机架的后端越过通道303彼此面对。另外，一个或多个CDU(在该示例中，CDU机架304A至304B)分别与行301至302关联。在该示例中，CDU机架304A至304B配置成具有与行301至302中的任意电子器件机架相同或相似的大小和尺寸。

每个CDU的一组歧管(例如，第二组歧管)联接至一组室内歧管401A至401B。在该示例中，CDU机架304A的歧管联接至室内歧管401A，而CDU机架304B的歧管联接至室内歧管401B。应注意，室内歧管401A至401B可实施为联接至单个CDU的相同歧管。室内歧管401A至401B全部都布置在通道303内。另外，电子器件机架中的每个均包括设置在电子器件机架的后端上的一组机架歧管(诸如，机架歧管402A至402B)。机架歧管例如使用无滴漏快速释放连接器联接至室内歧管401A至401B。

现参考图4B，图4B表示电子器件机架450的连接区域的放大部分410。在该示例中，机架歧管包括联接至室内歧管401B的液体供应管线411和液体返回管线412。液体供应管线411和液体返回管线412可以使用柔性管进行实施，以便于连接。然后，机架歧管被联接至设置在位于电子器件机架450内的每个槽中的槽液体分配回路(未示出)，以将冷却液体分配给槽的IT部件(未示出)并将携带从IT部件交换的热量的热/暖液体返回至室内歧管401B。例如，液体分配回路可以以附接至液体冷却装置或嵌入液体冷却装置内的柔性管的形式进行实施，其中，液体冷却装置随后被附接至热量生成器(例如，诸如处理器的IT部件)。冷液体在回路的液体供应端处进入，通过附接至液体冷却装置的分配管进行循环以交换热量，并且然后从回路的液体返回端流出并返回至机架歧管。

图5A和图5B是示出根据一个实施方式的数据中心系统的剖视图的框图。所示的剖视图可以表示图4A至图4B的剖视图。参照图5A，在该示例中，剖视图是从通道303的内部朝向电子器件机架301的后端投射的。图5B中示出了放大部分460。CDU机架304A的一个或多个CDU联接至布置在电子器件机架301的后端上的一组或多组室内歧管401A。然后，每个电子器件机架的机架歧管例如使用无滴漏快速释放连接器联接至室内歧管401A。

图6是示出根据另一实施方式的数据中心系统的框图。在该示例中，示出了数据中心系统的剖视图或侧视图。数据中心500可实施为图1的数据中心100的一部分。参考图6，数据中心系统500包括例如室或容器的壳体结构，以容纳IT设备或仪器(在该示例中，其为提供数据服务的计算机服务器)的电子器件机架行501至503。虽然仅示出了三行机架501至503，但可应用更多或更少的行。电子器件机架行501至503以在每两行之间形成通道的形式进行布置，在该示例中包括热空气通道505A至505B和冷空气通道506A至506B。

在一个实施方式中，电子器件机架的每一行均包括至少一个CDU222，诸如CDU222A至222C。每个CDU均包括第一组液体供应和返回管线，其与联接至设施散热系统(诸如，液体冷却塔220)的一组设施歧管580(由水平方向上的虚线表示)联接，以形成主回路。每个CDU还包括第二组液体供应和返回管线，其联接至设置在热通道(诸如，热通道505A至505B)内的室内/通道歧管(诸如，机架歧管582A至582B，并由垂直方向上的虚线表示)，以形成次级回路。

在一个实施方式中，数据中心系统500还包括风扇/过滤器单元510(也称为用于数据中心系统的空气供应系统)。单元510还可包括未在图中示出的加湿或除湿单元。空气供应系统510配置成从外界环境将新鲜的、可能被污染且未经调节的空气(也称为外部空气)吸入至或抽吸至数据中心系统的壳体中。空气供应系统510可包括吸入外部空气的一个或多个吸入风扇，并且可选地可包括一个或多个空气过滤器、保湿器和/或除湿器以过滤、加湿和/或除湿外部空气，从而产生经过滤的空气。过滤器可以减少外部空气中的一部分颗粒或污染物。

根据一个实施方式，数据中心系统500还包括气流输送系统，该气流输送系统配置成基于冷空气520产生一个或多个气流，以输送冷空气520的气流，从而使行501至503中的电子器件机架冷却。在该示例中，气流输送系统包括第一通路(或隧道或空气空间)525，以将冷空气520输送到容纳行501至503的电子器件机架的壳体中。在一个实施方式中，第一通路525可包括一个或多个空气管道，其中，一个或多个空气管道设置在支承行501至503的电子器件机架的地板或表面504(例如，升高的地板)下方。多个入口端口(例如，多孔砖)531A至531B可以设置在地板504的各个位置上，以允许冷空气520的气流流入至壳体中。在一个实施方式中，冷空气520可以直接供应给升高的地板。

在一个实施方式中，入口端口531A至531B布置并设置在地板504的冷空气通道506A至506B的附近或底部处。可选地，可以在入口端口531A至531B的至少一些上安装一个或多个风扇，以将冷空气520从通路525向上抽吸至或吸入至冷空气通道506A至506B中。例如，将冷空气从冷通道506A抽吸至热空气通道505A，行进穿过行501中的服务器。通过热交换，流入至热空气通道505A中的气流的温度高于在冷空气通道506A中接收的气流的温度。

根据一个实施方式，壳体的顶部507包括一个或多个出口端口(开口或窗)532A至532B，其中，一个或多个出口端口532A至532B设置在热空气通道505A至505B的附近或顶部上，以允许热空气或暖空气向上排出至第二通路或隧道或空气空间526中，其中，热空气或暖空气将经由风扇514引导至外界环境。可选地，风扇可以设置或安装在出口532A至532B中的至少一些上，以将热空气或暖空气从热空气通道505A至505B排出至隧道526中。冷/冷却通道506A至506B和热空气通道505A至505B相对于行501至503中的电子器件机架以交替的方式进行配置。在一个实施方式中，电子器件机架行501至503以每一行均被夹在冷空气通道与热空气通道之间的特定配置进行布置。电子器件机架行501至503以这种方式进行布置，以使得大部分冷空气520将分别流过电子器件机架501至503的服务器而从冷空气通道506A至506B流动到热空气通道505A至505B。在该实施方式中，较冷的空气从数据中心系统500的一侧进行抽吸，并且较暖的空气从数据中心系统500的另一侧排出回外界环境。

应注意，仅出于说明的目的，示出和描述了如图6中所示的数据中心系统500的配置。也可以应用部件的其它配置或布局。空气供应系统510可以相对于数据中心系统500的壳体位于各种位置中。例如，空气供应系统510可以位于壳体外部(例如，位于地板上或位于远距离或远端位置处)，并且冷空气520可以通过联接至通道525的管/空气管道进行输送。空气供应系统510可以位于数据中心的侧壁。

图7是示出根据另一实施方式的数据中心系统的框图。参考图7，在该示例中，数据中心包括与图6的液体冷却系统类似的液体冷却系统。数据中心600包括空气输送系统，该空气输送系统包括位于容器/壳体的顶部上方的第一通路(或隧道或空气空间)525，以将冷空气520输送至容纳行501至503中的电子器件机架的壳体中。第一通路525可包括形成设置在容器/壳体的顶部上方的空气管道的一个或多个管或管件。多个入口端口可设置在顶部的各个位置上，以允许冷空气520的气流流入至壳体中。

在一个实施方式中，壳体的顶部包括一个或多个出口端口(开口或窗)，其中，一个或多个出口端口设置在热空气通道505A至505B的附近或顶部上，以允许热空气或暖空气向上排出至第二通路(或隧道或空气空间)526中，其中，热空气或暖空气将经由风扇514引导至外界环境。第一空气空间和第二空气空间是分开的空气空间，例如，第一空气空间和第二空气空间可以被空气管道分隔开。可选地，风扇可以设置或安装在出口532A至532B中的至少一些上，以将热空气或暖空气从热空气通道505A至505B排出至隧道526中。冷空气通道506A至506B和热空气通道505A至505B相对于行501至503中的电子器件机架以交替的方式进行配置。在一个实施方式中，电子器件机架行501至503以每一行均被夹在冷空气通道与热空气通道之间的特定配置进行布置。电子器件机架行501至503以这种方式进行布置，以使得大部分冷空气520将分别流过电子器件机架501至503的服务器而从冷空气通道506A至506B流动到热空气通道505A至505B。另外，液体冷却系统与图6中所示的液体冷却配置相似地部署在数据中心中。

图8是示出根据本发明的一个实施方式的电子器件机架的侧视图的框图。电子器件机架700可表示图1的行101至104中的任意电子器件机架。参考图8，在一个实施方式中，电子器件机架700包括CDU701(可选)、机架管理单元(RMU)702以及一个或多个服务器刀片703A至703D(其统称为服务器刀片703)。服务器刀片703可以分别从电子器件机架700的前端704插入至服务器槽阵列中。应注意，虽然在图8中仅示出了四个服务器刀片703A至703D，但是在电子器件机架700内可以维持更多或更少的服务器刀片。还应注意，CDU 701(可选)、RMU 702和服务器刀片703的特定位置仅出于说明的目的而示出，还可实施CDU 701(可选)、RMU 702和服务器刀片703的其它布置或配置。

在一个实施方式中，CDU 701主要包括热量交换器711、液体泵712、液体储存器(未示出)和泵控制器710，诸如，储存器、阀门、CUD电源、监视传感器等的一些其它部件未在此处示出。热量交换器711可以是液体到液体热量交换器。热量交换器711包括具有入口端口和出口端口的第一回路，其中，入口端口和出口端口具有联接至外部液体供应/返回管线731至732的第一对液体连接器以形成主回路，其中，联接至外部液体供应/返回管线731至732的第一对液体连接器可设置或安装在电子器件机架700的后端705上。如上所述，液体供应/返回管线731至732联接至一组室内歧管。另外，热量交换器711还包括具有两个端口的第二回路，其中，两个端口具有联接至液体歧管725的第二对液体连接器，第二回路可包括用于向服务器刀片703供应冷却液体的供应歧管和用于使较暖的液体返回至CDU 701的返回歧管。应注意，CDU 701被称为本地CDU或机架安装CDU，这是可选的。在某些配置中，可能没有本地CDU。在这种配置中，液体供应和返回管线731至732直接联接至每个服务器刀片703的液体分配回路。可替代地，CDU 701还可以向同一行的其它电子器件机架提供冷却液体。应注意，CDU 701的整体结构和配置可以表示上述CDU中的任意CDU，诸如CDU 222。应注意，CDU 222可以是市售的任何类型的CDU或者可以是定制的CDU。因此，本文中将不对CDU22的细节进行描述。

服务器刀片703中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/或储存装置)。每个IT部件均可执行数据处理任务，其中，IT部件可包括安装在储存装置中、加载至存储器中并由一个或多个处理器运行以执行数据处理任务的软件。服务器刀片703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，互联网)与客户端交互，以接收诸如储存服务(例如，基于云的储存服务，诸如备份和/或恢复)的特定服务的请求，进而运行应用以执行特定操作(例如，作为软件即服务或SaaS平台的一部分的图像处理、深度数据学习算法或建模等)。响应于请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的高性能计算服务器中的一个或多个(具有一个或多个GPU)。高性能计算服务器执行实际任务，这可在操作期间产生热量。

电子器件机架700还包括RMU 702，其配置成提供和管理供应给服务器703A至703D和CDU 701的电力。RMU 702可联接至电力供应单元(未示出)以管理电力供应单元的功率消耗，以及电力供应单元的其它热管理(例如，冷却风扇)。电力供应单元可以包括必要的电路(例如，交流电(AC)到直流电(DC)电力转换器或者DC到DC电力转换器、电池、变压器或调节器等)，以向电子器件机架700的其余部件提供电力。

在一个实施方式中，RMU 702包括工作负载计算器或计算模块721和机架管理控制器(RMC)722。工作负载计算器721联接至服务器刀片703中的至少一些，以接收表示服务器刀片的工作负载的工作负载信息，并计算服务器刀片的总工作负载。基于总工作负载，RMC722配置成向CDU 701的泵控制器710发送信号或数据，其中，信号或数据指示服务器刀片703的所需工作负载。作为示例，泵控制器710基于服务器刀片703的工作负载来控制液体泵712的速度，液体泵712又控制供应给液体歧管以被分配给服务器刀片703中的至少一些的冷却液体的液体流速。

具体地，根据一个实施方式，工作负载计算器721联接至每个主机服务器，以从将任务分配给一个或多个计算服务器的主机服务器接收工作负载信息。工作负载信息可以包括指示计算服务器在执行任务时可能消耗的功率(例如，瓦特数)的信息。在一个实施方式中，主机服务器在向计算服务器分配任务之前将工作负载信息传送到工作负载计算器721，以在计算服务器的温度上升之前调整液体流速。

另外，根据另一实施方式，RMC 722还至少联接至计算服务器，以周期性地或持续地监视计算服务器的操作温度，并基于操作温度来动态地进一步调整散热液体的液体流速。计算服务器中的每个均可包括热传感器以感测计算服务器的一个或多个处理器的操作温度。热传感器可以直接附接至处理器的主体或者与处理器附接的散热器。因此，直接测量的温度表示处理器的温度，而不是服务器周围的操作环境的周围温度。散热液体的液体流速基于处理器的温度来调整，而非基于周围温度或返回液体的温度。

在一个实施方式中，电子器件机架700包括用于流入冷空气的第一开口或入口以及用于使暖/热空气流出电子器件机架700的第二开口或出口。第一开口和第二开口可分别位于电子器件机架的正面、背面。在另一实施方式中，第一开口和第二开口可以位于电子器件机架的侧部、顶部或底部。在一个实施方式中，可以在电子器件机架的后端安装一个或多个风扇，以产生从电子器件机架的前端流至后端的气流。例如，一个或多个风扇可以安装在IT部件703A至703D中的至少一些的背面。

在一个实施方式中，液体冷却系统配置成去除通过服务器的较高电力消耗部件(例如，CPU、GPU)产生的大部分热量，而空气冷却系统配置成去除通过液体冷却系统不可行的或不切实际地去除的由较低电力消耗部件(例如，存储器、储存装置、母板)产生的热量以及由较高电力消耗部件辐射的热量。通过将液体冷却系统和空气冷却系统结合，可以不需要常规地安装在服务器刀片或电子器件机架上的各个风扇。然而，如果需要，电子器件机架的电源单元和/或网络设备可能仍然需要进行风扇冷却。

应注意，上面描述的冷却方法可应用于各种不同类型的数据中心，例如，传统的托管数据中心、棕地数据中心(brownfield data center)、和新建数据中心(greenfielddata center)。托管数据中心是其中设备、空间和带宽适用于出租给零售客户的一类数据中心。托管设施为其它公司的服务器、储存器和联网设备提供空间、电力、冷却和物理安全，并且以最小的成本和复杂性将它们联接至各种电信和网络服务提供者。新建数据中心是指在之前不存在的位置中构建和配置的数据中心。以上描述的方法还可应用于性能优化的数据中心(POD)、便携的按需式数据中心或货柜式(container)数据中心或者协同它们一起工作，在所述货柜式数据中心中，服务器的机架容纳在一个或多个单独的货柜、模块化空间或模块化壳体中。

前述附图中所描绘的过程或方法可以由处理逻辑执行，所述处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。虽然所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的，但应理解的是，所描述的操作中的一些可按不同的顺序执行。此外，一些操作可并行地执行而不是顺序地执行。

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，在不背离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.数据中心系统，包括：

第一行的电子器件机架；

第二行的电子器件机架，定位成与所述第一行的电子器件机架间隔开，在所述第一行的电子器件机架与所述第二行的电子器件机架之间形成通道；以及

冷却剂分配单元(CDU)，具有与布置在所述通道内的一组室内歧管联接的第一组液体供应管线和液体返回管线，其中，所述室内歧管联接至所述第一行的电子器件机架和所述第二行的电子器件机架中的每个的一组机架歧管，其中，所述电子器件机架中的每个的机架歧管适于经由所述一组室内歧管从所述CDU接收冷却液体，以使用所述冷却液体交换从所述电子器件机架的一个或多个信息技术(IT)部件产生的热量，以及将携带所交换的热量的较暖的液体返回至所述CDU。

2.根据权利要求1所述的数据中心系统，其中，所述第一行的电子器件机架中的每个均包括第一冷却风扇以产生第一气流，所述第一气流从所述电子器件机架的远侧经过所述IT部件的空气空间而流至所述电子器件机架的近侧，并流入至所述通道中。

3.根据权利要求2所述的数据中心系统，其中，所述第二行的电子器件机架中的每个均包括第二冷却风扇以产生第二气流，所述第二气流从所述电子器件机架的远侧经过所述IT部件的空气空间而流至所述电子器件机架的近侧，并流入至所述通道中。

4.根据权利要求2所述的数据中心系统，其中，相对于所述通道，所述第一冷却风扇安装在所述第一行的电子器件机架中的每个的近侧上。

5.根据权利要求2所述的数据中心系统，其中，所述电子器件机架的近侧表示所述电子器件机架的后端，以及其中，所述电子器件机架的远侧表示所述电子器件机架的前端。

6.根据权利要求5所述的数据中心系统，其中，每个电子器件机架的机架歧管均设置在所述电子器件机架的后端上。

7.根据权利要求1所述的数据中心系统，其中，所述CDU定位在CDU槽中，所述CDU槽位于所述第一组的电子器件机架或所述第二组的电子器件机架中的一个电子器件机架内。

8.根据权利要求1所述的数据中心系统，其中，所述CDU包括：

第一CDU，设置在所述第一行的电子器件机架中的一个内，其中，所述第一CDU联接至所述第一行的电子器件机架中的每个的机架歧管；以及

第二CDU，设置在所述第二行的电子器件机架中的一个内，其中，所述第二CDU联接至所述第二行的电子器件机架中的每个的机架歧管。

9.根据权利要求1所述的数据中心系统，其中，所述CDU包括热量交换器以及第二组液体供应管线和液体返回管线，其中，所述第二组液体供应管线和液体返回管线联接至一组设施歧管，所述一组设施歧管联接至向多个数据中心系统提供冷却液体的设施冷却系统。

10.根据权利要求9所述的数据中心系统，其中，所述设施歧管设置在容纳所述多个数据中心系统的壳体的顶部附近。

11.根据权利要求1所述的数据中心系统，其中，所述通道包含在外壳中，以及其中，所述CDU的室内歧管包含在所述外壳内。

12.根据权利要求11所述的数据中心系统，其中，所述外壳形成在具有第一侧和第二侧的隧道中，所述第一侧和所述第二侧分别附接至所述第一行的电子器件机架和所述第二行的电子器件机架。

13.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述第一侧包括多个第一开口，所述多个第一开口中的每个均用于接收所述第一行的电子器件机架中的一个的后端，以及其中，所述第二侧包括多个第二开口，所述多个第二开口中的每个均用于接收所述第二行的电子器件机架中的一个的后端。

14.数据中心设施，包括：

设施冷却系统，联接至一组设施歧管；以及

多个数据中心系统，每个数据中心系统均包括：

第一行的电子器件机架；以及

第二行的电子器件机架，定位成与所述第一行的电子器件机架间隔开，在所述第一行的电子器件机架与所述第二行的电子器件机架之间形成通道；以及

冷却剂分配单元(CDU)，具有第一组液体供应管线和液体返回管线和第二组液体供应管线和液体返回管线，其中，

所述第一组液体供应管线和液体返回管线联接至所述设施歧管，其中，所述第二组液体供应管线和液体返回管线联接至布置在所述通道内的一组室内歧管，其中，所述室内歧管联接至所述第一行的电子器件机架和所述第二行的电子器件机架中的每个的一组机架歧管，其中，所述电子器件机架中的每个的机架歧管适于经由所述一组室内歧管从所述CDU接收冷却液体，以使用所述冷却液体交换从所述电子器件机架的一个或多个信息技术(IT)部件产生的热量，以及将携带所交换的热量的较暖的液体返回至所述CDU。

15.根据权利要求14所述的数据中心设施，其中，所述第一行的电子器件机架中的每个均包括第一冷却风扇以产生第一气流，所述第一气流从所述电子器件机架的远侧经过所述IT部件的空气空间而流至所述电子器件机架的近侧，并流入至所述通道中。

16.根据权利要求15所述的数据中心设施，其中，所述第二行的电子器件机架中的每个均包括第二冷却风扇以产生第二气流，所述第二气流从所述电子器件机架的远侧经过所述IT部件的空气空间而流至所述电子器件机架的近侧，并流入至所述通道中。

17.根据权利要求15所述的数据中心设施，其中，相对于所述通道，所述第一冷却风扇安装在所述第一行的电子器件机架中的每个的近侧上。

18.根据权利要求15所述的数据中心设施，其中，所述电子器件机架的近侧表示所述电子器件机架的后端，以及其中，所述电子器件机架的远侧表示所述电子器件机架的前端。

19.根据权利要求18所述的数据中心设施，其中，每个电子器件机架的机架歧管均设置在所述电子器件机架的后端上。

20.根据权利要求14所述的数据中心设施，其中，所述CDU定位在CDU槽中，所述CDU槽位于所述第一组的电子器件机架或所述第二组的电子器件机架中的一个电子器件机架内。