CN112533438A - InRow液体冷却模块 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施方式，用于数据库中心的InRow液体冷却模块包括主流体分配歧管和安装部分。该歧管具有配置成从冷却剂源接收冷却剂的主供应管线和配置成将温热的冷却剂返回到冷却剂源的主返回管线。安装部分配置成接收冷却模块，每个模块配置成：联接至主供应管线和主返回管线，以使冷却剂循环通过冷却模块；以及2)联接至电子机架中的IT设备，以建立传热回路，传热回路将热能从IT设备传递出来，并传递至循环通过模块的冷却剂中。在一个实施方式中，InRow概念可部署为数据中心基础设施的部分或组合为电子IT机架的部分。

Description

InRow液体冷却模块
技术领域
本公开的实施方式总体涉及一种对数据库中心中的电子机架的IT设备进行冷却的InRow液体冷却模块。
背景技术
针对包括若干有源电子机架的数据中心的热管理对于确保在机架中运行的服务器和其它IT设备的适当性能至关重要。然而，在没有适当的热管理的情况下，机架内的热环境(例如，温度)可能超过热操作阈值，这可能导致不利的后果(例如，服务器故障等)。管理热环境的一种方法是使用计算机机房空调(CRAC)单元，该单元是监视和保持数据中心温度的设备。
近来，数据中心已部署了功率密度更高的电子机架，其中更高密度的芯片更紧密地封装在一起，以提供更大的处理能力。通过维持适当的热环境来冷却这些高密度机架对于现有冷却系统(诸如CRAC单元)可能有问题。例如，尽管CRAC单元可用更常规的(或更低密度的)机架来维持热环境，但是这种单元可能无法有效地冷却功率密度高的机架，因为它们可能由于更高密度的电子设备而以更高的速率产生热负荷。
另一方面，液体冷却是对于高密度电子机架可行的解决方案。例如，由于液体比空气更有效地吸收热量，所以可实施液体冷却高密度机架以保持热平衡。然而，这种类型的冷却具有几个缺点。例如，对于任何液体冷却解决方案，存在可能导致IT设备损坏的故障和泄漏的可能性。另外，电子服务器机架可包括不同类型和大小的组件。例如，机架可包括不同大小(例如，1U、2U、4U等)的服务器(或刀片服务器)，其各自具有不同的热要求和规格。另外，不同的设备可具有不同类型的液体冷却解决方案，它们共存于一个单个电子机架中，诸如单相水冷却、两相泵送液体等。
因此，需要一种有效且高效地冷却高密度电子机架的液体冷却模块。具体地，本公开描述了一种冷却模块，其提供用于支持不同类型的液体冷却IT设备的液体冷却解决方案。最终，本公开提供了一种设计，其使得数据中心能够基于电子机架的实际功率负载来调整液体冷却模块的冷却能力和解决方案。另外，与电子机架分离的液体冷却模块减少了任何潜在的泄漏问题。
发明内容
在第一方面，提供了一种用于数据中心的InRow液体冷却模块，包括：主流体分配歧管，具有主供应管线和主返回管线，所述主供应管线配置成从冷却剂源接收冷却剂，所述主返回管线配置成将温热的冷却剂返回到所述冷却剂源；以及安装部分，配置成接收一个或多个冷却模块，其中每个冷却模块均配置成：1)联接至所述主供应管线和所述主返回管线，以使所述冷却剂循环通过所述冷却模块；以及2)经由供应管线和返回管线联接至电子机架中的IT设备，以建立传热回路，所述传热回路将热能从所述IT设备传递出来，并传递至循环通过所述冷却模块的所述冷却剂中，其中，所述InRow液体冷却模块位于所述电子机架附近，以向所述电子机架中的所述IT设备提供液体冷却。
在第二方面，提供了一种数据中心冷却系统，包括：电子机架，包括布置在第一堆叠部中的多个IT设备，所述多个IT设备中的至少一个包括一个或多个服务器以提供数据处理服务；以及用于数据中心的InRow液体冷却模块，所述InRow液体冷却模块包括：主流体分配歧管，具有主供应管线和主返回管线，所述主供应管线配置成从冷却剂源接收冷却剂，所述主返回管线配置成将温热的冷却剂返回到所述冷却剂源；以及安装部分，配置成接收一个或多个冷却模块，所述一个或多个冷却模块设置在第二堆叠部中，每个冷却模块配置成：1)联接至所述主供应管线和所述主返回管线，以使所述冷却剂循环通过所述冷却模块；以及2)经由供应管线和返回管线联接至电子机架中的IT设备，以建立传热回路，所述传热回路将热能从所述IT设备传递出来，并传递至循环通过所述冷却模块的所述冷却剂中。
附图说明
在附图的各视图中以示例的方式而不是限制的方式示出了各个方面，在附图中相同的附图标记表示类似的元件。应当注意的是，本公开提到“一”方面或“一个”方面不一定是相同的方面，它们意味着至少一个。另外，为了简洁和减少附图的总数量，可使用给定的附图来说明多于一个方面的特征，并且对于给定的方面可能不需要图中的所有元件。
图1是示出根据一个实施方式的InRow液体冷却模块的示例的框图。
图2a和图2b是示出根据一个实施方式的InRow液体冷却模块的冷却模块的示例的框图。
图3是示出根据一个实施方式的数据中心冷却系统的框图。
图4a和图4b是示出根据一个实施方式的电子机架的IT设备的不同类型的相冷却的示例的框图。
图5示出了根据一个实施方式的电子机架的示例。
图6示出了安装有InRow液体冷却模块的数据中心中的IT室的示例。
具体实施方式
现在参考附图来阐述本公开的几个方面。只要没有明确限定在给定方面中描述的部件的形状、相对位置和其它方面，这里本公开的范围则不仅仅限于所示的部件，而是仅用于说明的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应理解的是，可在没有这些细节的情况下实践某些方面。在其它情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免模糊对本说明书的理解。另外，除非明确地具有相反含义，否则本文所述的所有范围均认为包括每个范围的端点。
在说明书中提及“一个实施方式”或“实施方式”意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性可包括于本公开的至少一个实施方式中。在说明书的各处出现的短语“在一个实施方式中”不一定都指同一实施方式。
根据一个实施方式，用于数据中心的InRow液体冷却模块包括主流体分配歧管和配置成接收冷却模块的安装部分。该歧管具有配置成从冷却剂源接收冷却剂的主供应管线和配置成将温热的冷却剂返回到冷却剂源的主返回管线。每个冷却模块配置成：1)联接至主供应管线和主返回管线，以使冷却剂循环通过冷却模块；以及2)经由供应管线和返回管线联接至电子机架中的IT设备以建立传热回路，该传热回路将热能从IT设备传递出来，并传递至通过模块循环的冷却剂。InRow液体冷却模块将邻近电子机架定位，以向电子机架的IT设备提供液体冷却。
在一个实施方式中，冷却模块中的每个均为单相液-液热交换器和两相液-液热交换器中的一种。在另一实施方式中，每个冷却模块均定位在高于电子机架中的IT设备的位置，该电子机架联接至冷却模块以建立相应的传热回路。
在一些实施方式中，冷却模块包括流体分配歧管，所述流体分配歧管配置为联接至两个或更多个IT设备，以便为每个IT设备创建单独的传热回路。在一个实施方式中，冷却模块经由主供应连接器和主返回连接器联接至主供应管线和主返回管线，主供应连接器和主返回连接器中的每个均配置成将冷却模块可移除地联接至主流体分配歧管。
在一个实施方式中，InRow液体冷却模块还包括主阀，该主阀联接至主供应管线和主返回管线中的一个，并且配置成允许冷却剂循环通过InRow液体冷却模块。在另一实施方式中，InRow液体冷却模块还包括控制器，该控制器通信地联接至主阀，并配置成改变主阀的打开比率，以调节通过InRow液体冷却模块循环的冷却剂的流速。在一个实施方式中，至少一个冷却模块经由阀联接至主供应管线和主返回管线中的至少一个，其中，控制器可通信地联接至阀，并且配置成改变阀的打开比率，从而调节循环通过冷却模块的冷却剂的流速。
在另一实施方式中，InRow液体冷却模块还包括泄漏检测机构，该泄漏检测机构配置成检测InRow液体冷却模块内的冷却剂泄漏。泄漏检测机构配置成响应于检测到主流体分配歧管内的冷却剂泄漏而指示控制器使主阀关闭。另外，所述泄漏检测机构配置为响应于检测到所述至少一个冷却模块内的冷却剂泄漏而指示所述控制器使所述阀关闭。
根据另一实施方式，数据中心系统包括电子机架和InRow液体冷却模块。电子机架包括布置在第一堆叠部中的若干个IT设备，该IT设备中的至少一个包括一个或多个服务器以提供数据处理服务。InRow液体冷却模块类似于前述的InRow液体冷却模块。
图1是示出根据一个实施方式的InRow液体冷却模块的示例的框图。具体地，该图显示了InRow液体冷却模块1(以下称为InRow模块)，其配置为邻近数据中心IT室中的电子机架而定位，从而对作为机架的部分的IT设备或其组件行液体冷却。在一个方面，InRow模块在深度和/或高度方面可具有与电子机架类似的尺寸。作为示例，InRow模块可具有与42U机架类似的尺寸，诸如大约80英寸的高度(H)、大约40英寸的深度(D)和大约19英寸或21英寸的宽度(W)。在一个实施方式中，InRow模块可具有不同的尺寸，诸如具有减小的宽度，以便节省IT室中的机架空间。
如这里所示，InRow模块包括主流体分配歧管14(以下称为主歧管14)、安装部分15、控制器3和泄漏检测机构4。在一个实施方式中，InRow模块可包括或多或少的组件。例如，InRow模块可不包括泄漏检测机构。
安装部分15配置成接收一个或多个冷却模块2。如图所示，安装部分15包括各自安装在该部分内的冷却模块2a至2e。该部分还包括在最后的模块2e下方的空置空间，该空置空间配置成接收(至少一个)附加的冷却模块。在一个实施方式中，冷却模块可为任何类型的热交换器，诸如单相液-液的热交换器、两相液-液的热交换器等。本文描述了关于冷却模块的更多类型。
如图所示，安装部分15包括多个机架导轨18，其配置为用于安装多个电子设备模块，诸如冷却模块。图中所示的InRow模块1是具有一对机架导轨18的2柱机架，其中一个机架导轨位于模块1的左前侧，一个机架导轨位于模块1的右前侧。在一个实施方式中，机架导轨18可位于安装部分15内的任何位置。在另一实施方式中，模块1可为具有两对机架导轨18的4柱机架。导轨18包括可具有任何安装孔距的孔(例如，螺纹孔)。在一个实施方式中，导轨18可具有满足标准机架规格的安装孔距，诸如用于标准机架的EIA-310。在该附图中，安装的5个冷却模块2a至2e使用相应的一对安装导轨19安装在安装部分15中。在一个实施方式中，安装导轨19配置成通过插入导轨的孔中的螺栓(或紧固件)联接(安装)至机架导轨18。结果，可(例如，由技术人员)调节安装导轨(以及由此涉及的冷却模块)在机架导轨18上的竖直位置，以适应不同尺寸的模块。例如，安装导轨19可调节成适应1U、2U、4U等冷却模块。在一个实施方式中，安装导轨19可为滑动安装导轨，以便使技术人员能够容易地触及模块。在另一实施方式中，安装部分15可包括使得能够安装一个或多个冷却模块的任何机构。
主歧管14配置成使来自冷却剂源的冷却剂循环通过安装在InRow模块1的安装部分15内的一个或多个冷却模块，从而建立热交换回路。具体地，主歧管14具有配置成从冷却剂源接收(例如，冷的)冷却剂的主供应管线6以及配置成将由一个或多个冷却模块加温的冷却剂(例如，温热的)返回冷却剂源的主返回管线7，如本文所述。因而，冷却模块2中的每个均配置为联接至主供应管线6和主返回管线7，以使冷却剂循环通过冷却模块。在一个实施方式中，冷却模块(例如2a)、InRow模块1和冷却剂源之间的热交换回路(诸如数据中心冷却水系统或IT液体冷却水系统(未示出))可称为主回路或液体冷却回路。因而，当存在多个冷却模块时，存在用于每个冷却模块的主回路，其中冷却模块中的每个均共享流过主供应管线6的冷却剂。在一个实施方式中，多个InRow模块可联接至冷却剂源，如本文所述。
在一个实施方式中，主歧管14通过连接器可拆卸地联接至冷却剂源(未示出)。具体地，模块1包括主供应连接器9，主供应连接器9将主供应管线6可拆卸地联接至单独的供应管线(未示出)，该单独的供应管线(未示出)联接至冷却剂源，并且模块1包括主返回连接器10，该主返回连接器10将主返回管线7可拆卸地联接至单独的返回管线(未示出)，该单独的返回管线(未示出)联接至冷却剂源。因而，连接器使得InRow模块1能够联接至冷却剂源(例如，使得能够基于安装在InRow模块1中的冷却模块的数量来建立一个或多个主回路)，并且使得InRow模块1能够与冷却剂源断开连接，从而使得去除任何主回路。在一个实施方式中，连接器可为无滴盲配快速断开连接器。在另一实施方式中，连接器可为能够使技术人员将供应管线/返回管线连接至模块1的任何类型的连接器。结论性地，InRow模块1可位于数据中心IT室中的任何地方，该数据中心IT室包括联接至单独的冷却剂源的供应管线和返回管线。
主歧管14还包括几对冷却模块连接器。具体地，InRow模块1包括6对连接器，每对连接器均包括冷却模块供应连接器11和冷却模块返回连接器12，冷却模块供应连接器11配置成将冷却模块可拆卸地联接至主供应管线6，以及冷却模块返回连接器12配置成将冷却模块可拆卸地联接至主返回管线7。在一个实施方式中，这些成对的连接器使得冷却模块能够经由联接至冷却模块和相应连接器的管线(例如，单独的供应管线和返回管线)而联接至主歧管14。结果，当冷却模块2联接至连接器11和12时，冷却模块是主回路的一部分，从而在主歧管14内循环的冷却剂可循环通过冷却模块。在一个实施方式中，主歧管14可包括更多对或更少对的连接器，其位于主歧管14周围的不同(或类似)位置处。例如，当InRow模块是42U模块时，InRow模块1可包括42对连接器。在另一实施方式中，每对连接器均可在主歧管14内重新定位，以便适应安装在安装部分15内的不同尺寸和数量的冷却模块。
主歧管14还包括主阀17，该主阀17联接至主供应管线6，并配置成允许冷却剂循环通过InRow模块1(的主歧管14)。具体地，主阀17联接在主供应管线6与主供应连接器9之间。在一个实施方式中，除了联接至主供应管线6的主阀之外(或取而代之地)，还可有联接至主返回管线的另一主阀。在另一实施方式中，在主歧管14内可有多个主阀。
主歧管14还包括阀16，其联接在用于冷却模块2a的冷却模块供应连接器11与主供应管线6之间。因而，冷却模块2a通过阀16联接至主供应管线6。阀16配置成允许冷却剂循环通过冷却模块2a。在一个实施方式中，可存在用于每对冷却模块连接器11和12的阀。例如，所示的6对冷却模块连接器针对每个冷却模块供应连接器11均可通过阀联接至主供应管线6。在另一实施方式中，除了阀16之外(或取而代之地)，在冷却模块返回连接器12与主返回管线7之间可联接有阀。
如本文所述，InRow模块1还包括控制器3和泄漏检测机构4。如图所示，这些组件位于安装部分15的下方。然而，在另一实施方式中，这些组件可安装在安装部分15内。因而，安装部分15可从InRow模块1的顶部延伸至底部。在另一实施方式中，控制器3和/或泄漏检测机构4可位于InRow模块1内的任何位置。在一些实施方式中，这些组件中的任一个均可与InRow模块1分离地定位，并且可通信地(例如，有线或无线地)联接至InRow模块1。尽管泄漏检测机构4在图中示出为与控制器3分离，但是在一个实施方式中，控制器3可执行本文中所述的泄漏检测操作。
泄漏检测机构4配置成检测InRow模块1内的冷却剂泄漏。具体地，泄漏检测机构4可包括配置为检测液体的存在的液体传感器。例如，传感器可测量电导率，其中诸如冷却剂的液体可导致传感器内部断路。在一个实施方式中，在InRow模块1内可存在一个或多个液体传感器，泄漏检测机构4与该液体传感器通信地联接(例如，有线或无线地联接)。例如，液体传感器可定位在整个主歧管14和/或安装部分15处。作为另一示例，在每个阀(例如，主阀17和/或阀16)附近可有液体传感器。
控制器3可为专用处理器，诸如专用集成电路(ASIC)、通用微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号控制器或一组硬件逻辑结构(例如，滤波器、算术逻辑单元和专用状态机)。在一个实施方式中，控制器可为具有模拟元件(例如，电阻器、电容器、电感器等)和/或数字元件(例如，基于逻辑的元件，诸如晶体管等)的组合的电路。控制器还可包括存储器。
在一个实施方式中，控制器3与阀中的至少一些(例如，主阀17和/或一个或多个阀16)通信地联接(例如，有线和/或无线连接)，并且配置为控制阀(例如，通过向阀的诸如电子开关的控制电路发送控制信号)，以使阀打开和/或关闭。例如，控制器可基于由泄漏检测机构4检测到冷却剂泄漏而使阀关闭。例如，泄漏检测机构4可检测主歧管14中的冷却剂泄漏。响应于检测到主歧管内的冷却剂泄漏，该机构可向控制器3发送指令(或指示)，指示控制器3使主阀17关闭。然后，控制器3可向主阀17发送控制信号，使其关闭。
类似地，控制器3可基于在冷却模块2a处或附近的泄漏检测来控制阀16。例如，泄漏检测机构4可检测冷却模块2a附近(例如，在将冷却模块2a联接至主歧管14的冷却模块连接器11和12中的一个处，在安装部分15内等)的冷却剂泄漏。在一个实施方式中，冷却模块2a可包括单独的内部泄漏检测机构，该内部泄漏检测机构可检测冷却模块内的泄漏。结论性地，冷却模块2a的内部泄漏检测机构可向泄漏检测机构4(和/或控制器3)发送冷却模块2a中的泄漏的指示。响应于检测到冷却模块2a内(或附近)的冷却剂泄漏，泄漏检测机构可向控制器3发送指令，指示控制器3使阀16关闭。因而，控制器3可减轻InRow模块1内的泄漏。例如，通过关闭阀16，其它冷却模块2b至2e可使冷却剂继续循环。然而，如果在主歧管14内检测到泄漏，则InRow模块1可停止在整个模块内循环冷却剂，以便减轻任何将来的潜在泄漏。
在一个实施方式中，控制器3配置成平衡在InRow模块1内和整个InRow模块1循环的冷却剂的流动。具体地，InRow模块1可包括一个或多个流量传感器，其配置为检测通过主歧管14循环的冷却剂的(瞬时)流量。在一个实施方式中，主歧管内的冷却剂流可取决于联接至主歧管14的冷却模块的类型。例如，一些冷却模块可能需要比其它冷却模块更高的流速，或较大的冷却模块可能需要比更小的模块更多的冷却剂来循环。在一个实施方式中，冷却模块可包括内部流量传感器。在另一实施方式中，可存在流量传感器，该流量传感器联接在主供应管线6(和/或主返回管线7)和至少一些冷却模块供应连接器11(和/或至少一些冷却模块返回连接器12)之间。控制器3可通信地联接至流量传感器，并且配置成接收流速的指示，该流速可为：1)通过主歧管14的流速；和/或2)通过一个或多个冷却模块的冷却剂的流速。控制器可将(当前)流速与阈值流速进行比较。响应于当前流速低于阈值，控制器配置为改变InRow模块1内的一个或多个阀的打开比率。例如，控制器可确定通过主歧管的流速低于(第一)阈值，并且作为响应，改变主阀17的打开比率，以调节通过InRow模块1循环的冷却剂的流速(例如，增加流速)。作为另一示例，控制器可确定通过冷却模块(例如，冷却模块2a)的流速低于(第二)阈值，并且作为响应，改变阀16的打开比率，以调节通过冷却模块2a循环的冷却剂的流速。在一个实施方式中，主歧管14和/或冷却模块的阈值流速可相同或不同。
在一个实施方式中，InRow模块1配置成允许接近主歧管14和/或安装部分15的部分(例如，当InRow模块1邻近数据中心IT室中的电子机架时)。具体地，InRow模块1包括侧板5和开口8，侧板5覆盖安装部分15的至少部分，且开口8允许技术人员接近InRow模块1的其余部分。因而，通过开口8工作，技术人员可将冷却模块2从前部添加到安装部分15，并且将冷却模块联接至一对相应的冷却模块连接器11和12(通过单独的供应管线和返回管线)，以便在连接器需要手动操作的情况下建立单独的主回路。开口8还使得冷却模块能够联接至电子机架的IT设备，以便在设备与冷却模块之间建立热交换回路，该热交换回路将热能从IT设备传递出去，并传递至通过模块循环的冷却剂中。该回路在下文中可称为次回路，其将热量从IT设备传递出去，并传递至在主回路内循环的冷却剂中。在一个实施方式中，主回路和次回路可分开(例如，不共享冷却剂)，或者这些回路可连接在一起(例如，通过共享通过主歧管14循环的冷却剂)。
图2a和图2b是示出根据一个实施方式的InRow液体冷却模块的冷却模块的示例的框图。具体地，这些附图示出了两个冷却模块，每个冷却模块都联接至IT设备的相应件，以便建立用于从该设备提取热能的次传热回路。尽管两个图均仅示出了冷却模块和IT设备，但是，在一个实施方式中，一个或多个冷却模块可安装在InRow模块1的内部(例如，安装部分15)，并且一个或多个IT设备可安装在电子机架内，诸如图5所示的机架500。
图2a示出了冷却模块22，该冷却模块22是联接至IT设备21的单相液-液的热交换器。冷却模块22包括两对供应连接器。第一对供应连接器(例如，供应连接器28和返回连接器29)配置成将冷却模块22可拆卸地联接至InRow模块1的主歧管14。具体地，供应管线的第一端和返回管线的第一端可经由相应的连接器联接至冷却模块22，以及供应管线的第二端和返回管线的第二端可联接至主歧管14的一对冷却模块连接器(例如，冷却模块供应连接器11和冷却模块返回连接器12)。第二对供应连接器(例如，供应连接器23和返回连接器24)配置成将冷却模块22可拆卸地联接至IT设备21。具体地，供应管线25的第一端联接至供应连接器23，以及返回管线26的第一端联接至返回连接器24，而供应管线25的第二端和返回管线26的第二端联接至IT设备21。在一个实施方式中，IT设备21可包括一对连接器，其允许供应管线和返回管线可拆卸地联接。
如本文所述，冷却模块22和IT设备21建立次回路，流体(例如，冷却剂)在该次回路中循环，以便从IT设备21提取热能。因而，冷却模块22通过供应管线25供应冷却的流体，并通过返回管线26接收温热的冷却剂。冷却模块22将热能从温热的冷却剂传递至在冷却模块22与InRow模块1之间循环的较凉的冷却剂，如本文所述。
图2b示出了冷却模块32，冷却模块32为联接至IT设备31的两相液-液热交换器。冷却模块32包括流体分配歧管34，流体分配歧管34配置成允许冷却模块32联接至多个(例如，一个或多个)IT设备31。因而，冷却模块32可联接至若干个IT设备，从而为每个IT设备建立单独的次回路，以便提取由所述设备产生的热能。具体地，流体分配歧管34包括5对连接器。第一(或顶部)对连接器可类似于连接器28和29，并且配置成将冷却模块32联接至InRow模块1，如本文所述。其它4对连接器(在顶部对之下)可类似于连接器23和24，并且配置成将多达4个IT设备可拆卸地联接至冷却模块32，以便建立4个不同的次回路。在一个实施方式中，歧管可包括更多(或更少)对连接器。然而，如图所示，只有单个IT设备31经由供应管线35和返回管线36联接至冷却模块32。
如本文所述，冷却模块32是两相液-液热交换器。因而，当联接至IT设备31并建立次回路时，蒸汽39可通过供应管线35行进至冷却模块32内。该模块可包括冷凝器室，该冷凝器室包括(通过流体分配歧管34)联接至主歧管14以循环冷却剂的冷凝器。蒸汽进入冷凝器室，在冷凝器室，冷凝器将蒸汽冷凝成冷却的液体，然后通过返回管线36循环回到IT设备31中。
在一个实施方式中，流体分配歧管34使得能够对联接至流体分配歧管34的一对连接器的每个IT设备执行热交换过程。例如，流体分配歧管34使得来自与歧管34联接的每个IT设备的蒸汽39能够由冷却模块32内的相同的(或分开的)冷凝器冷凝成冷却的液体，该冷却的液体然后循环回到相应的设备中。在另一实施方式中，诸如冷却模块22的单相液-液热交换器可包括相同或类似的流体分配歧管，如本文所述。
在一个实施方式中，这里描述的连接器中的每个均可为无滴盲配快速断开连接器，或者为任何类型的连接器，如本文中所述。在另一实施方式中，虽然没有示出，但是泵可联接在冷却模块32与IT设备31之间。具体地，泵可联接在返回管线36与冷却模块32(或IT设备31)之间，以将冷却的液体从冷却模块32推入IT设备31。类似地，可在冷却模块22与IT设备21之间联接有泵，以便使冷却剂循环通过次回路。
图3示出了显示根据一个实施方式的数据中心冷却系统的框图。具体地，该图显示了数据中心冷却系统40，其包括与InRow模块1相邻的电子机架43的前视图。如图所示，电子机架43包括布置成(第一)堆叠部的多个IT设备41a至41g，以及InRow模块1包括布置成(第二)堆叠部的5个冷却模块2a至2e。在该示例中，冷却模块中的每个均定位成高于电子机架中的联接至该冷却模块的IT设备，以便建立相应的传热回路(或次回路)。例如，冷却模块2a(经由供应管线和返回管线)联接至IT设备41b。在一个实施方式中，冷却模块可始终位于高于模块所联接的设备的位置。这种布置可使得任何类型的冷却模块的传热回路能够循环，诸如接收由IT设备产生的蒸汽的两相液-液热交换器。在一个实施方式中，冷却模块中的至少一个可通过流体分配歧管34联接至多个IT设备。
该系统使得电子机架43能够使用混合冷却方法。例如，一些IT设备可为液体冷却的，同时一些IT设备可为空气冷却的。该图示出了这种电子机架。例如，设备41a和41g不联接至任何冷却模块，并且可为空气冷却的，而其他IT设备则经由冷却模块2a至2e进行液体冷却，或者进行部分液体冷却以及部分空气冷却。
图4a和图4b是示出根据一个实施方式的电子机架的IT设备的不同类型的相冷却的示例的框图。具体地，这些附图示出了电子机架(和/或机架内的IT设备)内的冷却回路。例如，图4a示出了两相冷却回路，而图4b示出了单相冷却回路。每个回路均包括一对连接器，该对连接器可联接至冷却模块，并且包括与该对连接器并联的4个单独的冷却回路，其中每个单独的冷却回路包括彼此串联的两个冷板。在一个实施方式中，冷板中的每个均可联接至IT设备(的至少一个部件)。例如，该回路可在一个IT设备内，或可跨越两个或多个IT设备。图4a的两相冷却回路将冷却剂(其由冷却模块接收)供应到第一排冷板。这些冷却板中的每个均将冷却剂中的至少一些转化成蒸汽，并将蒸汽和冷却剂供应至串联的下一冷却板。第二冷板将更多的冷却剂转化成蒸汽。然后，将蒸汽传送到冷却模块中，冷却模块将蒸汽冷凝成冷却的液体，如本文所述。类似地，图4b的单相冷却回路将冷却剂供应到第一排冷板。这些板中的每个均将热量传递至冷却剂中，然后将冷却剂供应到串联的下一冷板。第二冷板将更多的热量传递至冷却剂中。图4b的冷却回路包括泵，该泵配置成从回路中抽取温热的冷却剂，并将其推入联接至回路的冷却模块中。
图5是示出根据一个实施方式的电子机架的示例的框图。电子机架500可包括一个或多个服务器插槽，以分别容纳一个或多个服务器。每个服务器均包括一个或多个信息技术(IT)组件(例如，处理器、存储器、存储设备、网络接口)。根据一个实施方式，电子机架500包括但不限于CDU 501、机架管理单元(RMU)502(可选)、电源单元(PSU)550、电池备份单元(BBU)90、以及任何类型的一个或多个IT设备503A至503D，诸如刀片服务器。设备503可分别从电子机架500的前端504或后端505插入到服务器插槽阵列中。PSU 550和/或BBU 90可插入到电子机架500内的任何服务器插槽503中。
注意，尽管这里仅示出了4个IT设备503A至503D，但是可在电子机架500内维护更多或更少的IT设备。还应注意的是，CDU 501、RMU 502、PSU 550、BBU 90和IT设备503的具体位置仅出于说明的目的而示出；也可实施这些组件的其它布置或配置。注意，电子机架500可对环境开放或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即可。
另外，风扇模块513可与IT设备中的至少一个相关联。在该实施方式中，风扇模块513可包括一个或多个冷却风扇，并且可安装在IT设备503A的后端，以生成从前端504流出、行进通过设备的空气空间、并且从电子机架500的后端505离开的气流。在一个实施方式中，风扇模块513可安装在前端504。在另一实施方式中，风扇模块可安装在其它IT设备(例如503B)中的至少一些的后端。
在一个实施方式中，CDU 501主要包括热交换器511、液体泵512和泵控制器(未示出)、以及一些其它组件，诸如储液器、电源、监测传感器等。热交换器511可为液-液热交换器。热交换器511包括具有入端口和出端口的第一回路，该入端口和出端口具有第一对液体连接器，该第一对液体连接器与外部液体供应/返回管线531至532连接以形成主回路。联接至外部液体供应/返回管线531至532的连接器可设置或安装在电子机架500的后端505。液体供应/返回管线531至532联接至一组房间歧管，所述一组房间歧管联接至外部除热系统或外部冷却回路。另外，热交换器511还包括具有两个端口的次回路，所述两个端口具有第二对液体连接器，该第二对液体连接器联接至液体歧管525以形成次回路，该次回路可包括供应歧管和返回歧管，其中供应歧管用于将冷却液体供应到IT设备503A，返回歧管用于将较温热的液体返回到CDU 501。在一个实施方式中，更多的IT设备可与热交换器511形成次回路。在其它实施方式中，所有IT设备可均不形成这样的回路。注意，CDU 501可为任何种类的市场上可买到的或定制的CDU。因而，这里将不描述CDU 501的细节。
另一方面，IT设备503B至503D的其它组件和PSU/BBU可各自联接至冷却模块以各自形成次回路，如本文所述。例如，设备中的每个均可联接至单独的冷却模块。作为另一实例，IT设备中的两个或多个可经由流体分配歧管联接至单个冷却模块，如本文所述。在一个实施方式中，IT设备中的任何一个可以均不与机架500内的内部热交换器(例如热交换器511)形成次回路，而是与安装在一个或多个诸如模块1的InRow模块内的冷却模块形成次回路。结果，机架500可不包括液体泵512、CDU 501、热交换器511，也可不包括歧管525。
IT设备503中的每个均可包括一个或多个IT组件(例如，中央处理单元或CPU、图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储设备)。每个IT组件均可执行数据处理任务，其中IT组件可包括软件，该软件安装在存储设备中，加载到存储器中，并且由一个或多个处理器执行以执行数据处理任务。如上所述，这些IT组件中的至少一些可附接至任何冷却装置的底部。IT设备503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)与客户端接口，以接收对特定服务的请求，该特定服务诸如为存储服务(例如，诸如备份和/或恢复的基于云的存储服务)、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，作为服务软件或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一个或多个执行计算节点或计算服务器(具有一个或多个GPU)。执行计算服务器执行实际任务，这可在操作期间产生热量。
电子机架500还包括可选的RMU 502，其配置为提供和管理供应到IT设备503、风扇模块513和/或CDU 501的电力。在一些应用中，优化模块521和RMC 522可与控制器通信。RMU502可联接至PSU 550，以管理PSU 550的功率消耗。PSU 550可包括必要的电路(例如，交流(AC)到直流(DC)或DC到DC功率转换器、备用电池、变压器或调节器等)，以向电子机架500的其余部件供电。
在一个实施方式中，RMU 502包括优化模块521和机架管理控制器(RMC)522。RMC522可包括监视器，以监视电子机架500内的各种组件的操作状态，诸如IT设备503、CDU 501和一个或多个风扇模块513。具体地，监视器从表示电子机架500的操作环境的各种传感器接收操作数据。例如，监视器可接收表示处理器、冷却液和气流的温度的操作数据，这些数据可通过各种温度传感器来捕获和收集。监视器还可接收表示由风扇模块513和液体泵512产生的风扇功率和泵功率的数据，该数据可与风扇模块和液体泵各自的速度成比例。这些操作数据称为实时操作数据。注意，监视器可实现为RMU 502内的单独模块。
基于操作数据，优化模块521使用预定的优化函数或优化模型执行优化，从而导出用于风扇模块513的一组最佳风扇速度和用于液体泵512的最佳泵速度，使得液体泵512和风扇模块513的总功率消耗达到最小，同时与液体泵512和风扇模块513的冷却风扇相关联的运行数据在其各自的设计规范内。一旦确定了最佳泵速度和最佳风扇速度，RMC 522就基于最佳泵速度和风扇速度来配置液体泵512和风扇模块513的冷却风扇。
作为一个示例，基于最佳泵速度，RMC 522与CDU 501的泵控制器通信，以控制液体泵512的速度，进而控制供应到液体歧管525以分配到与歧管525联接的设备的冷却液体的液体流速。由此，对操作条件和相应的冷却装置性能进行调节。类似地，基于最佳风扇速度，RMC 522与风扇模块513中的每个通信，以控制风扇模块513的每个冷却风扇的速度，进而控制风扇模块513的气流速率。注意，风扇模块513中的每个均可用其特定的最佳风扇速度单独控制，并且不同的风扇模块和/或相同风扇模块内的不同冷却风扇可具有不同的最佳风扇速度。
在一个实施方式中，BBU 90可配置为在(主)电源不可用时(例如，停电)向电子机架(例如，向IT设备503A中503D中的一个或多个)提供电池备用电力。
注意，IT设备(例如，903A、903B、903C和/或903D)中的一些或全部可通过使用散热器的空气冷却或通过使用冷板的液体冷却而附接至上述冷却设备中的任一个。一个服务器可利用空气冷却，而另一个服务器可利用液体冷却。替代地，服务器的一个IT组件可利用空气冷却，而同一服务器的另一IT组件可利用液体冷却。另外，这里未示出交换机，其可为空气冷却的或液体冷却的。在一个实施方式中，电子机架的诸如PSU和BBU的设备或组件的位置可变化，并且可能不是如图中所示的那样。
图6示出了安装有InRow液体冷却模块的数据中心中的IT室的示例。具体地，该图示出了具有两个IT POD：POD A 62a和POD B 62b的数据中心IT室60、以及IT室冷却水供应和返回回路61。每个POD均由冷通道64包围，并且在POD中间具有热通道63。因而，在空气冷却的POD内填充的组件可从冷通道64抽吸冷空气，以便将组件产生的热量传递给抽吸的空气，从而产生被推入热通道63的暖空气。热通道63中的暖空气可使用任何类型的数据中心空气调节单元进行空气调节，并且可循环回到冷通道64中。
两个IT POD都填充有12个InRow模块1，其中每个InRow模块1均联接至IT室冷却水供应和返回回路61。IT POD B 62b还填充有12个电子机架500，其中机架和InRow模块1彼此交错。InRow模块可与电子机架交错，以便确保至少一个InRow模块与每个电子机架相邻。以这种方式布置InRow模块和电子机架，确保每个机架中的IT设备能够接近安装在InRow模块中的冷却模块。与POD B 62b不同，POD A 62a只填充有InRow模块1。这使得数据中心能够在安装电子机架之前用InRow模块填充POD，并且InRow模块可与数据中心液体冷却基础设施一起使用。
在前面的说明书中，已参考本公开的具体示例性实施方式描述了本公开的实施方式。显然，可对其进行各种修改，而不背离如所附权利要求书中所阐述的本公开的更宽的精神和范围。因此，应认为说明书和附图是说明性的，而不是限制性的。
如前所述，本公开的实施方式可为(或包括)其上存储有指令的非暂时性机器可读介质(诸如微电子存储器)，所述指令对一个或多个数据处理组件(在这里统称为“处理器”)进行编程，以执行电池热管理操作，诸如控制泵，以便在电池单元放电/充电时将冷却剂喷射到电池单元上。在其它实施方式中，这些操作中的一些可由包括硬连线逻辑的特定硬件组件来执行。替代地，这些操作可由编程数据处理组件和固定硬连线电路组件的任何组合来执行。
虽然在附图中已描述和示出了某些方面，但应理解的是，这些方面仅仅是说明性的，而不是对宽泛公开的限制，并且本公开不限于所示出和所描述的具体结构和布置，因为本领域的普通技术人员可想到各种其他修改。因而，应认为本说明书是说明性的，而不是限制性的。
在一些方面，本公开可包括例如“[元素A]和[元素B]中的至少一个”的语言。这种语言可指元素中的一个或多个。例如，“A和B中的至少一个”可指“A”、“B”或“A和B”。具体地，“A和B中的至少一个”可指“至少一个A”和“至少一个B”或“A或B中的至少一个”。在一些方面，本公开可包括例如“[元素A]、[元素B]和/或[元素C]”的表述。这种表述可指元素中的任一个或其任意组合。例如，“A、B和/或C”可指“A”、“B”、“C”、“A和B”、“A和C”、“B和C”或“A、B和C”。

Claims (20)

1.一种用于数据中心的InRow液体冷却模块，包括：
主流体分配歧管，具有主供应管线和主返回管线，所述主供应管线配置成从冷却剂源接收冷却剂，所述主返回管线配置成将温热的冷却剂返回到所述冷却剂源；以及
安装部分，配置成接收一个或多个冷却模块，其中每个冷却模块均配置成：1)联接至所述主供应管线和所述主返回管线，以使所述冷却剂循环通过所述冷却模块；以及2)经由供应管线和返回管线联接至电子机架中的IT设备，以建立传热回路，所述传热回路将热能从所述IT设备传递出来，并传递至循环通过所述冷却模块的所述冷却剂中，
其中，所述InRow液体冷却模块位于所述电子机架附近，以向所述电子机架中的所述IT设备提供液体冷却。
2.根据权利要求1所述的InRow液体冷却模块，其中，所述冷却模块中的每个为单相液-液热交换器和两相液-液热交换器中的一种。
3.根据权利要求1所述的InRow液体冷却模块，其中，每个冷却模块均定位成高于所述电子机架中的联接至所述冷却模块的IT设备，以建立相应的传热回路。
4.根据权利要求1所述的InRow液体冷却模块，其中，冷却模块包括流体分配歧管，所述流体分配歧管配置为联接至一个或多个IT设备，以便为每个IT设备建立单独的传热回路。
5.根据权利要求4所述的InRow液体冷却模块，其中，所述一个或多个IT设备中的每个IT设备均经由供应连接器和返回连接器联接至所述流体分配歧管，所述供应连接器和所述返回连接器中的每个均配置成将所述IT设备可拆卸地联接至所述冷却模块的所述流体分配歧管。
6.根据权利要求1所述的InRow液体冷却模块，其中，冷却模块经由冷却模块供应连接器和冷却模块返回连接器联接至所述主供应管线和所述主返回管线，所述冷却模块供应连接器和所述冷却模块返回连接器中的每个均配置成将所述冷却模块可移除地联接至所述主流体分配歧管。
7.根据权利要求1所述的InRow液体冷却模块，还包括主阀，所述主阀联接至所述主供应管线和所述主返回管线中的一个，并配置成允许所述冷却剂循环通过所述InRow液体冷却模块。
8.根据权利要求7所述的InRow液体冷却模块，还包括控制器，所述控制器与所述主阀通信地联接，并配置成改变所述主阀的打开比率，以调节循环通过所述InRow液体冷却模块的冷却剂的流速。
9.根据权利要求8所述的InRow液体冷却模块，其中，至少一个冷却模块经由阀联接至所述主供应管线和所述主返回管线中的至少一个，其中，所述控制器通信地联接至所述阀，并且配置成改变所述阀的打开比率，以调节循环通过所述冷却模块的冷却剂的流速。
10.根据权利要求9所述的InRow液体冷却模块，还包括泄漏检测机构，所述泄漏检测机构配置成检测所述InRow液体冷却模块内的冷却剂泄漏。
其中，响应于检测到所述主流体分配歧管内的冷却剂泄漏，所述泄漏检测机构配置为指示所述控制器使所述主阀关闭，以及
其中，响应于检测到所述至少一个冷却模块内的冷却剂泄漏，所述泄漏检测机构配置为指示所述控制器使所述阀关闭。
11.一种数据中心冷却系统，包括：
电子机架，包括布置在第一堆叠部中的多个IT设备，所述多个IT设备中的至少一个包括一个或多个服务器以提供数据处理服务；以及
用于数据中心的InRow液体冷却模块，所述InRow液体冷却模块包括：
主流体分配歧管，具有主供应管线和主返回管线，所述主供应管线配置成从冷却剂源接收冷却剂，所述主返回管线配置成将温热的冷却剂返回到所述冷却剂源；以及
安装部分，配置成接收一个或多个冷却模块，所述一个或多个冷却模块设置在第二堆叠部中，每个冷却模块配置成：1)联接至所述主供应管线和所述主返回管线，以使所述冷却剂循环通过所述冷却模块；以及2)经由供应管线和返回管线联接至电子机架中的IT设备，以建立传热回路，所述传热回路将热能从所述IT设备传递出来，并传递至循环通过所述冷却模块的所述冷却剂中。
12.根据权利要求11所述的数据中心冷却系统，其中，所述冷却模块中的每个为单相液-液热交换器和两相液-液热交换器中的一种。
13.根据权利要求11所述的数据中心冷却系统，其中，每个冷却模块在所述第二堆叠部中的位置均高于所述IT设备在所述第一堆叠部中的位置，所述IT设备联接至所述冷却模块，以建立相应的传热回路。
14.根据权利要求11所述的数据中心冷却系统，其中，所述多个冷却模块中的冷却模块包括流体分配歧管，所述流体分配歧管配置为联接至一个或多个IT设备，以便为每个IT设备建立单独的传热回路。
15.根据权利要求14所述的数据中心冷却系统，其中，所述一个或更多IT设备中的每个均经由供应连接器和返回连接器而联接至所述流体分配歧管，所述供应连接器和返回连接器中的每个均配置成将所述IT设备可拆卸地联接至所述冷却模块的所述流体分配歧管。
16.根据权利要求11所述的数据中心冷却系统，其中，所述多个冷却模块中的冷却模块经由冷却模块供应连接器和冷却模块返回连接器联接至所述主供应管线和所述主返回管线，所述冷却模块供应连接器和所述冷却模块返回连接器中的每个均配置成将所述冷却模块可移除地联接至所述主流体分配歧管。
17.根据权利要求11所述的数据中心冷却系统，其中，所述InRow液体冷却模块还包括主阀，所述主阀联接至所述主供应管线和所述主返回管线中的一个，并配置成允许所述冷却剂循环通过所述InRow液体冷却模块。
18.根据权利要求17所述的数据中心冷却系统，其中，所述InRow液体冷却模块还包括控制器，所述控制器与所述主阀通信地联接，并配置成改变所述主阀的打开比率，以调节循环通过所述InRow液体冷却模块的冷却剂的流速。
19.根据权利要求18所述的数据中心冷却系统，其中，至少一个冷却模块经由阀联接至所述主供应管线和所述主返回管线中的至少一个，其中，所述控制器通信地联接至所述阀，并且配置成改变所述阀的打开比率，以调节循环通过所述冷却模块的冷却剂的流速。
20.根据权利要求19所述的数据中心冷却系统，其中，还包括泄漏检测机构，所述泄漏检测机构配置成检测所述InRow液体冷却模块内的冷却剂泄漏，
其中，响应于检测到所述主流体分配歧管内的冷却剂泄漏，所述泄漏检测机构配置为指示所述控制器使所述主阀关闭，以及
其中，响应于检测到所述至少一个冷却模块内的冷却剂泄漏，所述泄漏检测机构配置为指示所述控制器使所述阀关闭。
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