CN112804854A - 用于浸入式冷却it设备的冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种IT设备冷却系统、一种数据中心冷却系统和一种IT冷却系统模块。IT设备冷却系统包括IT冷却模块、冷凝器、返回管线和供应管线以及蓄积器。IT冷却模块具有一件或多件IT设备，IT设备被配置成提供IT服务且至少部分地浸没在液体冷却剂中。当IT设备提供IT服务时，IT设备产生的热量被传递到液体冷却剂中，从而导致至少一些液体冷却剂变成蒸气。冷凝器位于IT冷却模块上方，并配置为将蒸气冷凝回液体冷却剂。返回管线和供应管线都联接到冷凝器和IT冷却模块以创建热交换回路。返回管线配置为向冷凝器提供蒸气，且供应管线配置为向IT冷却模块提供已冷凝的液体冷却剂。蓄积器配置为在冷却剂由供应管线提供给IT冷却模块前蓄积已冷凝的液体冷却剂。
Description
技术领域
本公开的实施方案总体上涉及用于浸入式冷却信息技术(IT)设备的冷却系统。具体地，本发明涉及一种信息技术(IT)设备冷却系统、一种数据中心冷却系统和一种信息技术(IT)冷却系统模块。
背景技术
对于包括多个工作中的电子机架的数据中心，热管理对于确保机架中操作的服务器和其他IT设备(例如，执行IT服务)的正常性能至关重要。然而，如果没有适当的热管理，机架内的热环境(例如温度)可能会超过热操作阈值，这可能会导致不良后果(例如服务器故障等)。管理热环境的一种方法是使用冷却空气来冷却IT设备。冷却空气通过冷却单元再循环。IT设备产生的热量被冷却空气俘获，并由冷却单元提取。一种常见的冷却单元是计算机房空调(CRAC)单元，它是一种吸入热排气返回空气并供应供冷却空气以维持数据中心的热环境的装置。
最近，数据中心部署了更多高功率密度电子机架，将更多高密度芯片更紧密地封装在一起，以提供更高的处理能力。通过维持适当的热环境来冷却这些高密度机架可能是现有冷却系统(如CRAC单元)的一个问题。例如，尽管CRAC单元可以用更常规(或更低密度)的机架来维持热环境，但是该单元可能不能有效地冷却高功率密度的机架，因为它们可能由于更高密度的电子器件而以更高的速率产生热负荷。或者升级CRAC系统以满足高密度部署的冷却要求可能需要大量成本。空气冷却高密度机架的另一个挑战是移动足以冷却机架的大量气流。
另一方面，浸入式冷却是高密度电子器件的一种可行的解决方案，它至少部分地将电子器件浸没在电介质溶液中。然而，在现有数据中心实施浸入式冷却存在挑战。例如，数据中心的冷却基础设施可能需要被修改，以便能够支持浸入式冷却系统的运行，因为现有的数据中心是为空气冷却或其他类型的液体冷却而设计的。此外，浸入式冷却是比现有空气/液体解决方案更复杂的冷却解决方案。例如，单相浸入式冷却需要复杂的电子组件硬件设计、可能出现故障/泄漏的机械泵、以及在数据中心部署时的重大空间修改。作为另一个示例，常规的两相浸入式冷却系统包括冷凝器，该冷凝器与浸没的电子器件一起(例如，位于电子器件上方)封装在浸入箱内。执行维护时(例如，需要更换服务器时)，数据中心技术人员必须从箱中移除冷凝器，从而断开现有的冷却回路。为了防止执行维护时过热，必须关闭箱内的电子器件，而这会导致服务中断。
现有的数据中心冷却市场缺乏端到端的完整系统解决方案来解决浸入式冷却设计和部署挑战。如前文所提到的，大多数现有解决方案侧重于电子机架的修改或具有浸入箱设计，以适应现有基础设施。
发明内容
本发明提供了一种信息技术(IT)设备冷却系统、一种数据中心冷却系统和一种信息技术(IT)冷却系统模块。
在第一方面，本发明提供了一种信息技术(IT)设备冷却系统，该系统包括IT冷却模块、冷凝器、返回管线和供应管线以及蓄积器。所述IT冷却模块具有一件或多件IT设备，所述IT设备被配置成提供IT服务，并且至少部分地浸没在液体冷却剂中，其中，当所述IT设备提供所述IT服务时，所述IT设备产生热量，所述热量被传递到所述液体冷却剂中，从而导致所述液体冷却剂中的至少一些变成蒸气。所述冷凝器位于所述IT冷却模块上方，并被配置为将所述蒸气冷凝回液体冷却剂。所述返回管线和所述供应管线都联接到所述冷凝器和所述IT冷却模块以创建热交换回路，其中所述返回管线被配置为向所述冷凝器提供所述蒸气，并且所述供应管线被配置为向所述IT冷却模块提供已冷凝的所述液体冷却剂。所述蓄积器被配置为在所述冷却剂由所述供应管线提供给所述IT冷却模块之前蓄积已冷凝的所述液体冷却剂。
在一些实施方案中，所述IT冷却模块包括冷却剂箱和在所述冷却剂箱顶部上的箱盖。冷却剂箱具有至少部分地浸没在所述液体冷却剂中的所述一件或多件IT设备。所述返回管线和所述供应管线联接到所述箱盖，所述箱盖具有蒸气区域，所述蒸气区域被配置成收集经由所述返回管线提供给所述冷凝器的蒸气。
在一些实施方案中，所述箱盖包括固定地联接到所述冷却剂箱顶部的第一部分和可移除地联接到所述冷却剂箱顶部的第二部分。
在一些实施方案中，所述返回管线和所述供应管线联接到所述箱盖的所述第一部分。
在一些实施方案中，所述IT设备冷却系统进一步包括阀、液位传感器和控制器。所述阀联接在所述蓄积器与所述IT冷却模块之间。所述液位传感器设置在所述IT冷却模块内，并且被配置为产生指示所述IT冷却模块内的所述液体冷却剂的冷却剂液位的信号。所述控制器被配置为通过响应于由所述液位传感器产生的所述信号来控制所述阀的开度比来维持所述IT冷却模块内的冷却剂液位。
在一些实施方案中，所述冷凝器相对于所述IT冷却模块倾斜，其中所述返回管线在第一位置联接到所述冷凝器，并且所述供应管线在低于所述第一位置的第二位置联接到所述冷凝器。
在一些实施方案中，所述冷凝器是气-液热交换器或液-液热交换器。
在一些实施方案中，所述IT冷却模块包括供应连接器和返回连接器，其中，所述供应连接器和所述返回连接器被配置成分别可移除地联接到所述供应管线和所述返回管线。
在第二方面，本发明提供了一种数据中心冷却系统，该系统包括信息技术(IT)区域、冷却区域、至少一个根据第一方面的IT设备冷却系统和冷却源。所述冷却区域位于所述IT区域上方。所述IT冷却模块在所述IT区域内，所述冷凝器在所述冷却区域内，所述返回管线和所述供应管线从所述冷却区域进入所述IT区域，并且都联接到所述IT冷却模块以创建第一热交换回路，所述蓄积器位于所述IT区域中。所述冷却源联接到所述至少一个IT设备冷却系统中的每一个的冷凝器，以创建第二热交换回路。
在一些实施方案中，所述冷凝器是液-液热交换器，并且所述冷却源包括数据中心液体冷却系统/冷却液体源，其中所述冷却区域包括液体分配歧管，所述液体分配歧管将所述冷凝器联接到所述数据中心液体冷却系统/冷却液体源，以便创建用于液-液热交换的所述第二热交换回路。
在一些实施方案中，所述冷凝器是气-液热交换器，并且所述冷却源包括空气冷却单元，其中所述冷却区域包括空气管道系统，所述空气管道系统被配置为将来自所述空气冷却单元或外部冷却空气源的冷却空气供应到所述冷凝器的入口，并且将热排气从所述冷凝器的出口导向到所述空气冷却单元或外部冷却空气源。
在一些实施方案中，所述冷却区域与所述IT区域分开。
在第三方面，本发明提供了一种信息技术(IT)冷却系统模块，该模块包括冷却部分、IT部分、返回管线和供应管线以及蓄积器。所述冷却部分包括冷凝器。所述IT部分被配置为保持IT冷却模块，所述IT冷却模块具有一件或多件IT设备，所述IT设备被配置为提供IT服务并且至少部分地浸没在液体冷却剂中，其中，当所述IT设备提供所述IT服务时，所述IT设备产生热量，所述热量被传递到所述液体冷却剂中，从而导致所述液体冷却剂中的至少一些变成蒸气。所述返回管线和所述供应管线都联接到所述冷凝器，从所述冷却部分进入所述IT部分，并且都被配置为可移除地联接到所述IT冷却模块以创建热交换回路，所述返回管线被配置为向所述冷凝器提供蒸气，所述冷凝器被配置为将所述蒸气冷凝回液体冷却剂，并且所述供应管线被配置为向所述IT冷却模块提供已冷凝的所述液体冷却剂。所述蓄积器位于所述IT部分中，并且被配置为在所述已冷凝的液体冷却剂由所述供应管线提供给所述IT冷却模块之前蓄积已冷凝的所述液体冷却剂。
在一些实施方案中，所述热交换回路是第一热交换回路，其中所述冷却部分包括冷却分配系统和冷却端口，其中所述冷却分配系统将所述冷凝器联接到所述冷却端口以创建第二热交换回路。
在一些实施方案中，所述冷凝器是液-液热交换器，所述液体冷却剂是第一液体冷却剂，并且所述冷却分配系统是液体分配歧管，其中所述冷却端口被配置为联接到液体冷却系统，以便允许第二液体冷却剂循环通过所述第二热交换回路。
在一些实施方案中，所述冷凝器是气-液热交换器，并且所述冷却分配系统是空气管道系统，其中所述冷却端口被配置为联接到外部空气冷却单元，所述外部空气冷却单元被配置为将冷却空气供应到所述空气管道系统中，并且从所述空气管道系统接收热排气。
在一些实施方案中，所述冷却部分在所述IT部分上方并与所述IT部分分开。
附图说明
在附图的视图中，这些方面是通过示例而非限制的方式示出的，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。应当注意，对本公开的“一”或“一个”方面的提及不一定是指同一个方面，而是指至少一个方面。此外，为了简明和减少图的总数，给定的图可以用于说明多于一个方面的特征，并且对于给定的方面，不是图中的所有元件都是必需的。
图1是示出根据一个实施方案的信息技术(IT)设备冷却系统的示例的框图。
图2是示出根据一个实施方案的IT设备冷却系统的另一示例的框图。
图3是示出根据一个实施方案的具有倾斜冷凝器的IT设备冷却系统的示例的框图。
图4示出了根据一个实施方案的IT设备冷却系统的箱盖关闭然后打开的多个阶段。
图5示出了根据一个实施方案的多个阶段，其中阀被控制以维持液体冷却剂液位。
图6是根据一个实施方案的数据中心冷却系统的示例的框图。
图7是根据一个实施方案的数据中心冷却系统的另一示例的框图。
图8是根据一个实施方案的冷却系统模块的示例的框图。
具体实施方式
现在参照附图解释本公开的多个方面。只要在给定方面中描述的部件的形状、相对位置和其他方面没有被明确限定，这里公开的范围就不仅仅局限于所示的部件，这些部件仅仅是为了说明目的。此外，虽然阐述了许多细节，但是应当理解，没有这些细节也可以实现一些方面。在其他情况下，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。此外，除非含义明显相反，否则本文阐述的所有范围都被认为包括每个范围的端点。
说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的提及意味着结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施方案中。说明书中不同地方出现的短语“在一个实施方案中”不一定都指同一实施方案。
本公开通过提供一种全水平端到端冷却系统来解决上述问题，该系统能够以很少或没有复杂度的方式容易地部署浸入式冷却，并且能够快速灵活地部署浸入式冷却解决方案。此外，冷却系统使得技术人员能够在不破坏现有冷却回路的情况下对系统进行维护。具体而言，本公开描述了一种IT冷却系统，其在箱打开时维持冷却剂液位，从而允许被系统冷却的IT设备保持工作。此外，IT冷却系统可以部署在(现有的)数据中心，或者单独的模块中，这允许用户将IT冷却系统放置在任何位置。
根据一个实施方案，一种信息技术(IT)设备冷却系统具有用于浸入式冷却部署的一个热传递回路架构，该系统包括具有一件或多件IT设备的IT冷却模块，IT设备被配置成提供IT服务并且至少部分地浸没在液体冷却剂中。当IT设备提供IT服务时，IT设备产生热量，热量被传递到液体冷却剂中，从而导致液体冷却剂中的至少一些变成蒸气。该系统还包括冷凝器，该冷凝器位于IT冷却模块上方，并被配置为将蒸气冷凝回液体冷却剂。该系统还包括返回管线和供应管线，它们都联接到冷凝器和IT冷却模块，以创建热交换回路。返回管线被配置为向冷凝器提供蒸气，供应管线被配置为向IT冷却模块提供已冷凝的液体冷却剂。该系统还包括蓄积器，该蓄积器被配置成在冷却剂由供应管线提供给IT冷却模块之前蓄积已冷凝的液体冷却剂。
在一个实施方案中，IT冷却模块包括冷却剂箱和箱盖，冷却剂箱具有至少部分地浸没在液体冷却剂中的一件或多件IT设备，箱盖位于冷却剂箱的顶部上，返回管线和供应管线联接到箱盖。箱盖具有蒸气区域，该蒸气区域被配置为收集经由返回管线提供给冷凝器的蒸气。在另一个实施方案中，箱盖包括固定地联接到冷却剂箱顶部的第一部分和可移除地联接到冷却剂箱顶部的第二部分。在一些实施方案中，返回管线和供应管线联接到箱盖的第一部分。
在一个实施方案中，该系统还包括阀、液位传感器和控制器，阀联接在蓄积器与IT冷却模块之间，液位传感器设置在IT冷却模块内并被配置成产生指示IT冷却模块内的液体冷却剂的冷却剂液位的信号，控制器被配置成通过响应于由液位传感器产生的信号控制阀的开度比来维持IT冷却模块内的冷却剂液位。
在另一个实施方案中，冷凝器相对于IT冷却模块倾斜，返回管线在第一位置联接到冷凝器，供应管线在低于第一位置的第二位置联接到冷凝器。在一个实施方案中，冷凝器是气-液热交换器或液-液热交换器。在一些实施方案中，IT冷却模块包括供应连接器和返回连接器，其中供应连接器和返回连接器被配置成分别可移除地联接到供应管线和返回管线。
根据另一个实施方案，数据中心冷却系统包括IT区域、位于IT区域上方的冷却区域、冷却源和至少一个IT设备冷却系统，该IT设备冷却系统类似于前述IT设备冷却系统。特别地，IT设备冷却系统的IT冷却模块在IT区域内，冷凝器在冷却区域内，并且该区域可以被理解为数据中心区域，并且返回/供应管线从冷却区域进入IT区域，以将冷凝器和IT冷却模块联接在一起。此外，冷却源联接到冷凝器以创建热交换回路。
在一个实施方案中，冷凝器是液-液热交换器，并且冷却源包括数据中心液体冷却系统/冷却液体源，其中冷却区域包括将冷凝器联接到数据中心液体冷却系统的液体分配歧管，以便创建用于液-液热交换的第二热交换回路。在另一个实施方案中，冷凝器是气-液热交换器，并且冷却源包括空气冷却单元，其中冷却区域包括空气管道系统，该空气管道系统被配置成将来自空气冷却单元或外部冷却空气源的冷却空气供应到冷凝器的入口，并且将热排气从冷凝器的出口导向到空气冷却单元或外部冷却空气源。在一个实施方案中，冷却区域与IT区域分开。在一个实施方案中，使用容器设计概念，这两个区域可以被认为是两个单独的模块。
根据另一个实施方案，一种IT冷却系统模块，其包括冷却部分和IT部分，冷却部分包括冷凝器，IT部分被配置为保持IT冷却模块，IT冷却模块具有一件或多件IT设备，IT设备被配置为提供IT服务并且至少部分地浸没在液体冷却剂中，其中，当IT设备提供IT服务时，IT设备产生热量，热量被传递到液体冷却剂中，从而导致液体冷却剂中的至少一些变成蒸气。该模块还包括返回管线和供应管线，它们都联接到冷凝器，从冷却部分进入IT部分，并且都配置成可移除地联接到IT冷却模块，以创建热交换回路。返回管线被配置为向冷凝器提供蒸气，冷凝器被配置为将蒸气冷凝回液体冷却剂，供应管线被配置为向IT冷却模块提供已冷凝的液体冷却剂。该系统还包括蓄积器，该蓄积器设置在IT部分中的供应管线上，并且被配置为在已冷凝的液体冷却剂被提供给IT冷却模块之前蓄积已冷凝的液体冷却剂。
在一个实施方案中，热交换回路是第一热交换回路，其中冷却部分包括冷却分配系统和冷却端口，其中冷却分配系统将冷凝器联接到冷却端口以创建第二热交换回路。在另一个实施方案中，冷凝器是液-液热交换器，液体冷却剂是第一液体冷却剂，并且冷却分配系统是液体分配歧管。冷却端口被配置成联接到液体冷却剂供应和返回回路，以允许次级冷却液体冷却剂循环通过第二热交换回路。在一些实施方案中，冷凝器是气-液热交换器，冷却分配系统是空气管道系统。冷却端口被配置成联接到外部空气冷却单元，该外部空气冷却单元被配置成将冷却空气供应到空气管道系统中，并从空气管道系统接收热排气。在另一个实施方案中，冷却部分在IT部分的上方并与IT部分分开。
图1是示出根据一个实施方案的IT设备冷却系统的示例的框图。具体而言，该图示出了被配置为浸入式冷却一件或多件IT设备的IT设备冷却系统10(以下可以称为冷却系统)。该系统包括冷凝器1、IT冷却模块2、返回管线9、供应管线11和蓄积器12。在一个实施方案中，该系统可以包括更多或更少的如本文所述的元件。例如，系统可以包括多个蓄积器，或者根本不包括蓄积器。在一个实施方案中，该系统是单回路浸入式冷却系统，其可以部署在任何(例如，现有的)数据中心中和/或部署在单独的预制模块(例如，容器)中。本文描述了关于系统部署的更多信息。
IT冷却模块2主要包括冷却剂箱3和箱盖4。在一个实施方案中，该模块可以由任何类型的材料(例如，塑料、金属等)形成。在另一个实施方案中，箱可以由一种类型的材料(例如，合金等)形成，而盖由相同或不同类型的材料(例如塑料等)形成。冷却剂箱被配置成保持一件或多件IT设备和液体冷却剂。如图所示，在冷却剂箱内有多件(例如11件)IT设备7，它们至少部分地浸没在液体冷却剂8中。在一个实施方案中，该模块可以具有任何形状和配置。例如，如图所示，该模块是正方形的盒。然而，在其他实施方案中，该模块可以是矩形盒或圆柱体。如本文所述，该模块包括一件或多件IT设备。因此，IT冷却模块的尺寸可以不同，以便容纳更多(或更少)的IT设备。
在一个实施方案中，这些IT设备被配置成提供IT服务。具体地，IT设备可以包括联接到一个或多个计算服务器(也称为计算节点，例如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)与客户端交接，以接收对特定服务的请求，例如存储服务(例如，基于云的存储服务，例如备份和/或恢复)，执行应用以实现特定操作(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一个或多个性能计算节点或计算服务器(具有一个或多个GPU)。在一个实施方案中，这些IT设备可以执行任何类型的计算任务和/或可以是任何类型的计算装置(例如，服务器、存储装置等)。在一个实施方案中，IT设备可以是边缘计算装置。因此，当IT设备提供IT服务时，该设备产生热量，热量被传递到液体冷却剂中。本文将详细介绍这一过程。
在另一个实施方案中，这些IT设备中至少一件可以是电池备用单元(BBU)，该电池备用单元被配置为当(例如，在断电期间)电子机架的(例如，交流(AC)市电)电源不可用时，向另一个电子装置(例如，包括一件或多件IT设备的电子机架)提供电池备用电力。
在一个实施方案中，液体冷却剂8可以是任何类型的导热电介质液体。在另一个实施方案中，冷却剂可以是无毒流体。在一些实施方案中，冷却剂可以被设计和操作为具有低沸点(例如，对于IT冷却模块中的IT设备的主要组件中的至少一些，低于阈值操作温度)。
如图所示，箱盖4位于冷却箱3的顶部上，并被配置成创建气密密封，以防止液体(例如，冷却剂8)和/或气体(例如，蒸气冷却剂16)从IT冷却模块泄漏出。在一个实施方案中，盖可移除地联接到冷却剂箱。例如，为了允许技术人员能够对模块进行维护以接近IT设备(例如，为了添加/移除IT设备)，可以移除盖。在另一个实施方案中，盖可以使用任何方法(例如，夹具等)联接到冷却剂箱。在一个实施方案中，盖可以被配置为从冷却剂箱完全移除(例如，提起)，而在另一个实施方案中，盖的一部分可以固定地联接到冷却剂箱(例如，通过固定到箱的铰链)，其中固定部分使得热再循环能够继续起作用。
在一个实施方案中，箱盖4可以具有内部中空(例如蒸气)区域18，该内部中空区域18通向冷却剂箱的内部(或者与冷却剂箱的内部流体连通)。如本文所述，盖的内部(或蒸气区域)被配置成收集蒸气冷却剂16，该蒸气冷却剂16是从IT设备7传递到液体冷却剂8中的热量的结果，并且将经由返回管线被提供给冷凝器。在另一个实施方案中，盖可以是实心的。
如图所示，返回管线9和供应管线11都将冷凝器1和IT冷却模块2联接在一起，以便创建(次级)热交换回路。具体而言，返回管线9和供应管线11中的每一个的一端联接到冷凝器1，而这些管线的另一端(相对端)联接到该模块。返回管线9被配置为向冷凝器1提供蒸气冷却剂16，而供应管线11被配置为向IT冷却模块2提供来自冷凝器的已冷凝的液体冷却剂17。在一个实施方案中，返回管线可以不同于供应管线。例如，返回管线的直径可以大于供应管线的直径。在一个实施方案中，供应管线11和返回管线9可以由任何材料组成。例如，这些管线可以由金属(例如铜)、聚合物(例如EPDM橡胶)和/或塑料组成。在一个实施方案中，这些管线可以由诸如橡胶的柔性材料组成。在一些实施方案中，一条管线(例如，供应管线)可以由与另一条管线(例如，返回管线)不同的材料组成。
供应管线11包括蓄积器12(或贮存器)，蓄积器12被配置成在冷却剂由供应管线提供给IT冷却模块2之前蓄积已冷凝的液体冷却剂17。在一个实施方案中，蓄积器为系统提供备用冷却液体容量。本文描述了关于蓄积器的更多信息。
在另一个实施方案中，供应管线11可以包括两个部分，供应管线的第一部分联接在冷凝器1与蓄积器之间，而供应管线的第二部分联接在蓄积器与IT冷却模块之间。在一个实施方案中，两个部分的尺寸和/或直径可以不同。例如，第一部分可以具有比第二部分更大的直径。在另一个实施方案中，两个部分具有相同的直径。
在一个实施方案中，返回管线9和供应管线11分别经由返回连接器5和供应连接器6联接到IT冷却模块2。这些连接器位于箱盖4的顶部上，并将箱盖(和/或冷却剂箱)(的内部)与相应的管线流体联接。特别地，返回连接器5和供应连接器6被配置成分别可移除地联接到返回管线9和供应管线11。因此，两个连接器都能够使IT冷却模块(箱盖)从热交换回路断开。在一个实施方案中，连接器可以是无滴盲配快速断开器。在另一个实施方案中，连接器可以是使技术人员能够将供应/返回线路联接到模块2的任何类型的连接器。在一个实施方案中，返回/供应管线可以经由类似(或不同)的连接器联接到冷凝器。在一个实施方案中，供应管线11和返回管线9的任一侧(例如，IT冷却模块侧或冷凝器侧)组装有连接器。因此，这些管线中的任一条管线可以与IT冷却模块或冷凝器固定组装在一起。
冷凝器1是两相液-液热交换器，其被配置成将蒸气冷凝成冷却(冷凝)的液体。如本文所述，冷凝器经由返回/供应管线联接到IT冷却模块2，以创建次级热交换回路。此外，冷凝器1经由供应管线14和返回管线15联接到外部冷却源13，以创建另一个(初级)热交换回路。在一个实施方案中，供应管线14被配置为向冷凝器供应已冷却的冷却剂，并且返回管线15被配置为从冷凝器抽吸温热的冷却剂。例如，在操作期间(例如，当IT设备7工作时)，由设备产生的热量导致液体冷却剂8中的至少一些变成(例如，相变成)蒸气冷却剂16。蒸气收集在蒸气区域18中，并穿过返回管线9行进并进入冷凝器，冷凝器通过将热量从蒸气传递到在初级热交换回路中循环的冷却剂中，将蒸气冷凝成液体冷却剂17。已冷凝的液体冷却剂17穿过供应管线11行进并返回到冷却剂箱3中。
在一个实施方案中，冷凝器可以是被配置成提取热能的任何类型的冷却单元。例如，冷凝器可以是单相液-液热交换器/液冷冷凝器。因此，单相浸入式冷却液体可用于IT冷却模块。在另一个实施方案中，系统10可以包括一个或多个泵(例如，作为返回管线9和供应管线11中的一个或两个的一部分)，其被配置成将液体冷却剂8从冷却剂箱3中抽吸到冷凝器1中。
在一个实施方案中，外部冷却源13可以是被配置成从循环穿过初级热交换回路的冷却剂中抽吸热量的任何源。例如，源13可以是数据中心冷却水系统或IT液体冷却水系统，或者任何类型的冷却流体源。作为另一个示例，源13可以包括将热交换源与一个或多个其他IT冷却系统联接的液体分配歧管(未示出)。
图2是示出根据一个实施方案的IT设备冷却系统20的另一示例的框图。如图所示，系统20包括冷凝器21和一个或多个风扇22，冷凝器21是两相气-液热交换器。在一个实施方案中，风扇22可以联接到冷凝器21。例如，风扇可以是冷凝器的一部分。作为另一个示例，风扇可以是数据中心空气冷却系统的一部分，风扇经由空气管道(未示出)联接到冷凝器的入口23。本文描述了关于空气管道的更多信息。因此，在操作期间，风扇将(冷却的)空气推入冷凝器21的入口23。空气穿过冷凝器行进，从蒸气中吸走热量，将蒸气冷凝成液体冷却剂。冷凝器21从出口24排出热排气(例如，进入将热空气排出到环境中的空气管道)。对于单边部署，冷凝器可能直接暴露于环境空气中。
图3是示出根据一个实施方案的具有倾斜冷凝器的IT设备冷却系统30的示例的框图。具体而言，该图示出了相对于IT冷却模块2倾斜的冷凝器(例如，冷凝器1)。因此，返回管线在第一位置联接到冷凝器，供应管线在低于第一位置的第二位置联接到冷凝器。在一个实施方案中，供应管线较低，因为已冷凝的液体冷却剂在被冷凝器冷凝后将自然向下行进。在一个实施方案中，冷凝器可以以竖直方式组装在返回管线上，以更好地辅助流体输送。
图4示出了根据一个实施方案的IT设备冷却系统40的箱盖关闭然后打开的多个阶段。具体而言，该图示出了两个阶段41和42，这两个阶段示出了箱盖关闭然后打开。如图所示，箱盖4包括两个部分：(第一)固定部分44和(第二)可调节部分43。固定部分固定地联接到冷却剂箱3的顶部。例如，固定部分可以是冷却剂箱的一部分(例如，两者都是一个集成单元)。作为另一个示例，固定部分和冷却剂箱可以经由紧固件(例如，铆钉、螺钉、粘合剂等)接合在一起。相反，可调节部分43可移除地联接到冷却剂箱的顶部。如图所示，可调节部分经由铰链联接到固定部分。在一个实施方案中，可调节部分可以被完全移除(例如，与固定部分和冷却剂箱分离)。在一个实施方案中，可调节部分可以经由任何类型的联接机构(例如，夹具等)联接到冷却剂箱的顶部(和/或固定部分)。还示出了返回管线9和供应管线11联接到箱盖4的固定部分44。在一个实施方案中，任一条管线可以联接到可调节部分或固定部分。
第一阶段41显示箱盖是关闭的。具体地，可调节部分43联接到冷却剂箱的顶部。如本文所述，当可调节部分联接到冷却剂箱的顶部时，创建气密密封，气密密封防止液体/气体进入/离开冷却系统。第二阶段42显示箱盖打开。特别地，可调节部分43与冷却剂箱分离，从而允许进入冷却剂箱的内部。
图5示出了根据一个实施方案的多个阶段，在这些阶段中，当一件IT设备从IT冷却模块移除时，阀被控制以结合流体蓄积器来维持液体冷却剂液位。该图示出了冷却系统50，其包括阀53、控制器54和液位传感器55。阀53联接到供应管线11，并且被配置成允许(或防止)已冷凝的液体冷却剂17(从蓄积器)穿过供应管线(的剩余部分)行进到冷却剂箱3中。具体地，该阀联接在蓄积器12与IT冷却模块2(的供应连接器6)之间。如本文所描述，可以(通过控制器54)调节阀的开度比，以便控制(或调节)进入冷却剂箱的已冷凝的液体冷却剂的流速。在一个实施方案中，代替阀53(或除了阀53之外)，该系统可以包括返回管线9上的阀。
液位传感器55设置在IT冷却模块(的冷却剂箱)内，并且被配置为感测液体冷却剂的(当前)液位，并且产生指示(或表示)冷却剂箱内的冷却剂液位的电信号。在一个实施方案中，传感器55可以是任何类型的传感器(例如，浮动开关、超声波液位传感器等)，其被配置成检测IT冷却模块2内的液体冷却剂8的液位。在一个实施方案中，液位传感器(和/或附加的液位传感器)可以设置在蓄积器内。
控制器54可以是专用处理器，例如专用集成电路(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)。在一个实施方案中，控制器可以是具有模拟元件(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，如晶体管等)的组合的电路。控制器还可以包括存储器。在一个实施方案中，控制器可以是IT冷却模块的一部分(或集成在其中)。在另一个实施方案中，控制器可以是至少部分地浸没在冷却剂8中的多件IT设备之一。
在一个实施方案中，控制器54通信联接(例如，有线和/或无线连接)到阀53和/或液位传感器55。具体而言，控制器被配置成从传感器接收当前冷却剂液位(作为电信号)并控制阀(例如，通过将控制信号传输到阀的控制电路，例如电子开关)，以便调节阀的开度比(例如，至少部分地打开阀、完全打开阀或关闭阀)。在一个实施方案中，控制器可以基于当前冷却剂液位来控制阀。关于控制器如何控制阀的更多信息在本文描述。
如本文所述，控制器可以控制阀，以维持冷却剂箱内的最小冷却剂液位。图5的两个阶段说明了这种情况。阶段51示出了当冷却系统操作时(例如，IT设备是工作的(例如，提供IT服务)，并且因此产生热量，这导致产生液体蒸气)，箱盖被打开(例如，盖的可调节部分被打开)。当盖被打开时，流体再循环回路断开。液体继续蒸发，因此，较少的已冷凝液体冷却剂流回到箱。因此，控制阀需要调节其开度比以维持冷却剂液位。刚好就在盖被打开之前，蒸气被容纳在IT冷却模块内(例如，在盖和/或冷却剂箱的一部分内)，并且系统可能已经处于稳定状态。换句话说，冷凝器正在冷凝稳定的冷却液体流，并且控制器已经基于冷却剂液位将阀设置为一定开度比(例如，50％)。这允许来自蓄积器的已冷凝冷却剂以第一流速进入冷却剂箱，这可以确保箱内的冷却剂液位不会下降到阈值以下。这一阶段也说明了蓄积器内的冷却剂液位约为一半。
阶段52示出了技术人员正在从冷却模块移除一件IT设备7a。在这种情况下，不仅热回路断开，导致较少的已冷凝冷却剂流回到箱，而且需要更大体积的冷却剂来占据空间，以维持IT冷却模块内的冷却剂液位。例如，设备可能不操作和/或需要替换为不同的一件设备。由于这件IT设备7a在箱中时排开冷却剂，当它被移除时，冷却剂放回设备曾经占据的体积空间。作为响应，冷却剂液位可能开始下降，这由液位传感器55测量(或感测)并传输到控制器54。为了维持(预定的)冷却剂液位，控制器已经调节了阀53的开度比(例如，具有75％的新开度比)，允许更多的已冷凝冷却剂从蓄积器以比第一流速更快的第二流速进入冷却剂箱。这示出为五滴冷却剂从供应管线进入箱，而不是如阶段51所示的四滴。因此，控制器维持箱内的冷却剂液位，确保箱内工作的现有IT设备保持浸没在冷却剂中。此外，由于冷却液从蓄积器流出的速度更快，蓄积器的冷却剂液位已经下降。
在一个实施方案中，为了调节开度比，控制器可以将感测到的冷却剂液位与阈值液位进行比较。如果当前冷却剂液位低于阈值，控制器可以将开度比调节预定量(例如，1％、2％、3％等)。在另一个实施方案中，控制器可以使用来自两个或更多个液位传感器的多个冷却剂液位读数来确定如何调节阀的开度比。例如，如本文所描述，冷却剂箱和蓄积器可以包括单独的液位传感器。控制器可以比较冷却剂箱和蓄积器内的冷却剂液位，以调节开度比。例如，如果冷却剂箱冷却剂液位低于(第一)阈值，但是蓄积器冷却剂液位高于(第二)阈值，则控制器可以增加开度比，以便允许更多的冷却剂进入箱中。
该阶段还示出了被冷凝器冷凝的液体冷却剂的减少。具体地，如前文所描述，在盖打开之前，冷却剂箱内产生的大部分蒸气被提供给冷凝器。然而，由于盖在阶段52中打开，相当大量的蒸气逸出到周围环境中，而不是穿过返回管线行进到冷凝器并变回液体。这导致冷凝器冷凝的冷却剂比前一阶段更少(这示出为进入蓄积器的一滴液体冷却剂，而不是两滴)。
在一个实施方案中，蓄积器12可以具有进入点，例如具有帽(例如，可旋拧的帽)的开口，该帽被配置成可移除地联接到开口。该开口可使技术人员能够将冷却剂添加到蓄积器中，以便在正常操作条件或异常操作条件下的任何时间将冷却剂添加到系统中。在一个实施方案中，开口可以经由通过控制器控制的阀联接到冷却剂源/冷却剂补给单元。控制器可以被配置成调节阀，以便根据需要向蓄积器中添加额外的冷却剂。在一个实施方案中，控制器可以使用来自设置在蓄积器内的液位传感器的冷却剂液位读数来确定是否添加额外的液体冷却剂(例如，当蓄积器内的液位低于阈值时添加冷却剂)。
在另一个实施方案中，当将一件IT设备添加到箱中时，IT设备会占据更多的体积，因此在盖关闭后，液位会升高。因此，为了降低IT冷却模块内的液位，可以在一定时间段内降低阀的开度比。在此时间段期间，来自冷凝器的更多流体可能会积聚在蓄积器中。当流体液位回到正常水平时，阀将其开度比调节回正常水平。
在另一个实施方案中，冷却剂箱可以包括排放阀(未示出)，该排放阀通信地联接到控制器54，并且被配置为将冷却剂排出冷却剂箱。具体地，当冷却剂液位超过阈值时，控制器可以控制排放阀从箱中释放冷却剂，以确保当另一件IT设备取代已被移除的设备时箱不会溢出。
图6是根据一个实施方案的数据中心冷却系统的示例的框图。具体地，该图示出了数据中心冷却系统61，其包括具有IT区域63、冷却区域64和冷却(液体)源65的数据中心建筑物62。如图所示，冷却区域位于IT区域上方。在一个实施方案中，两个区域都可以是数据中心房间的一部分，该数据中心房间被墙壁(或屏障)分隔以创建两个区域。在另一个实施方案中，两个区域至少部分地彼此流体连通。在一些实施方案中，冷却区域和IT区域可以独立地设计和构建，并与现有数据中心建筑物的现有冷却源(例如，冷却源65)组装在一起。
如图所示，数据中心冷却系统61包括三个冷却系统10。在一个实施方案中，数据中心冷却系统可以包括更多或更少的冷却系统。冷却系统10中的每一个在冷却区域与IT区域之间是分开的。对于每个冷却系统，冷凝器1位于冷却区域64内，并且IT冷却模块2(和蓄积器12)位于IT区域内。供应管线11和返回管线9都将冷凝器和IT冷却模块联接在一起，同时从冷却区域进入IT区域。在一个实施方案中，冷却系统的布置可以不同。例如，蓄积器可以位于冷却区域64中。
冷却区域64包括液体分配系统(或歧管)66，其将冷凝器中的每一个联接到数据中心供应管线67和数据中心返回管线68。供应管线67和返回管线68都联接到冷却源65，冷却源65可以是任何类型的数据中心液体冷却系统。冷却源65可以是现有数据中心基础设施的一部分。因此，冷凝器中的每一个联接到冷却源65，以创建用于液-液热交换的热交换回路，如本文所描述。
图7是根据一个实施方案的数据中心冷却系统的另一示例的框图。具体地，该图示出了数据中心冷却系统71，数据中心冷却系统71在冷却区域63中使用空气冷却，而不是如图6所示的液体冷却。例如，数据中心冷却系统71包括冷却系统20，冷却系统20包括冷凝器21，冷凝器21是气-液热交换器。在该图中，冷却源72是数据中心空气冷却单元，例如计算机房空调(CRAC)单元，其冷却热空气并将空气循环到冷却区域或来自直接自由空气冷却解决方案的新鲜空气壁中。在另一个实施方案中，冷却源可以是外部冷却空气源。例如，冷却源72可通过冷却空气供应74将冷空气提供到冷却区域，并通过空气返回75接收热排气。如图所示，冷却区域包括空气管道系统73，该空气管道系统73被配置成将冷空气从空气冷却单元导向(供应)到至少一个冷凝器，并将热排气从冷凝器中的至少一个供应到空气冷却单元。特别地，该系统73可以经由至少一个空气管道将冷却空气供应74联接到每个冷凝器的入口，并且经由至少一个空气管道将热排气返回75联接到每个冷凝器的出口。在一个实施方案中，空气管道系统73可以仅包括联接到每个冷凝器的到空气返回75的出口的空气管道，而空气供应74将冷空气直接提供到冷却区域。
图8是根据一个实施方案的冷却系统模块的示例的框图。具体而言，该图示出了冷却系统模块80，其包括如本文所描述的一个或多个IT冷却系统。例如，模块80包括冷却部分84和IT部分。如图所示，冷却部分在IT部分的上方。冷却部分被配置为保持一个或多个冷凝器，并且IT部分83被配置为保持IT冷却系统的一个或多个对应的IT冷却模块。对于每个IT冷却系统，返回管线和供应管线都联接到冷凝器和IT冷却模块，并从冷却部分84进入IT部分83。在一个实施方案中，两个部分彼此分开(例如，由墙壁或天花板隔开)。在另一个实施方案中，两个部分彼此流体连通。在一些实施方案中，冷却系统模块80可以用本文描述的一个或多个元件预制。例如，模块80可以是由部分83和84以及IT冷却系统中的每一个的元件中的至少一些元件制造的容器。具体地，该模块可以包括一个或多个冷凝器，该冷凝器联接到供应管线和返回管线，并且一个或多个IT冷却模块(例如，IT冷却模块2)可以被添加到模块80中(例如，在指定位置部署之后)。
如本文所述，模块80可以是预制的。结果，模块80可以从一个位置重新定位到另一个位置。例如，一旦定位在期望的位置，冷却端口82可以联接到外部冷却源81(经由冷却管线86)，以便能够对IT设备进行浸入式冷却。因此，模块80允许在任何位置，而不是在特定位置，例如在数据中心处进行浸入式冷却。
冷却部分84包括冷却分配系统85和冷却端口82。冷却分配系统将冷凝器中的每一个联接到冷却端口82，并且端口可以联接到外部冷却源81(经由冷却管线86)，以便创建热交换回路，如本文所描述。在一个实施方案中，模块80可以被制造成适应液体冷却和/或空气冷却。例如，当冷凝器是液-液热交换器时，冷却分配系统85可以是液体分配系统，类似于图6的系统66。端口(在这种情况下可以是如本文所述的连接器)被配置成经由冷却管线86联接到外部冷却源81，例如液体冷却系统(其包括液体冷却剂供应和返回回路)，冷却管线86可以是液体管线，以便允许冷却剂循环通过液-液热交换回路。
作为另一个示例，当冷凝器是气-液热交换器时，冷却分配系统可以是空气管道系统，类似于图7的系统73。端口(在这种情况下可以是空气入口和空气出口)被配置成联接到外部冷却源，例如外部空气冷却单元，其被配置成经由冷却管线86将冷却空气供应到系统85中并接收来自系统的热排气，冷却管线86可以是单独的空气管道，从而创建气-液热交换回路。
在一个实施方案中，本文描述的IT冷却系统(例如，10、20、30、40和50)中的任一个可以是数据中心冷却系统61和71和/或冷却系统模块80中的任一个的一部分。在另一个实施方案中，IT冷却系统中的任一个可以包括其他系统的元件。例如，冷却系统10可以包括系统50的阀53和控制器54。
如前文所描述，本公开的实施方案可以是(或包括)其上存储有指令的非暂时性机器可读介质(例如微电子存储器)，该指令对一个或多个数据处理组件(在此统称为“处理器”)进行编程，以执行冷却操作，例如控制设置在供应管线上的阀的开度比，以便维持IT冷却模块内的液体冷却剂液位。在其他实施方案中，这些操作中的一些可以由包含硬连线逻辑的特定硬件组件来执行。这些操作也可以由编程数据处理组件和固定硬连线电路组件的任意组合来执行。
在前述说明书中，已经参考其特定示例性实施方案描述了本公开的实施方案。显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。
虽然在附图中已经描述和示出了某些方面，但是应当理解，这些方面仅仅是说明性的，而不是对广泛公开的限制，并且本公开不限于所示出和描述的具体构造和布置，因为本领域普通技术人员可以想到各种其他修改。因此，该描述被认为是说明性的而不是限制性的。
在一些方面，本公开可以包括语言，例如，“[元件A]和[元件B]中的至少一个”。这种语言可以指一个或多个元件。例如，“A和B中的至少一个”可以指“A”、“B”或“A和B”。具体地，“A和B中的至少一个”可以指“A中的至少一个和B中的至少一个”，或者“A或B中的至少一个”。在一些方面，本公开可以包括语言，例如，“[元件A]、[元件B]、和/或[元件C]”。这种语言可以指元件中的任何一个或其任意组合。例如，“A、B和/或C”可以指“A”、“B”、“C”、“A和B”、“A和C”、“B和C”或“A、B和C”。
Claims (17)
1.一种信息技术(IT)设备冷却系统，包括：
IT冷却模块，其具有一件或多件IT设备，所述IT设备被配置成提供IT服务，并且至少部分地浸没在液体冷却剂中，其中，当所述IT设备提供所述IT服务时，所述IT设备产生热量，所述热量被传递到所述液体冷却剂中，从而导致所述液体冷却剂中的至少一些变成蒸气；
冷凝器，其位于所述IT冷却模块上方，并被配置为将所述蒸气冷凝回液体冷却剂；
返回管线和供应管线，它们都联接到所述冷凝器和所述IT冷却模块以创建热交换回路，其中所述返回管线被配置为向所述冷凝器提供所述蒸气，并且所述供应管线被配置为向所述IT冷却模块提供已冷凝的所述液体冷却剂；和
蓄积器，其被配置为在所述冷却剂由所述供应管线提供给所述IT冷却模块之前蓄积已冷凝的所述液体冷却剂。
2.根据权利要求1所述的IT设备冷却系统，其中所述IT冷却模块包括：
冷却剂箱，其具有至少部分地浸没在所述液体冷却剂中的所述一件或多件IT设备；和
在所述冷却剂箱顶部上的箱盖，所述返回管线和所述供应管线联接到所述箱盖，所述箱盖具有蒸气区域，所述蒸气区域被配置成收集经由所述返回管线提供给所述冷凝器的蒸气。
3.根据权利要求2所述的IT设备冷却系统，其中所述箱盖包括固定地联接到所述冷却剂箱顶部的第一部分和可移除地联接到所述冷却剂箱顶部的第二部分。
4.根据权利要求3所述的IT设备冷却系统，其中所述返回管线和所述供应管线联接到所述箱盖的所述第一部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的IT设备冷却系统，进一步包括：
阀，其联接在所述蓄积器与所述IT冷却模块之间；
液位传感器，其设置在所述IT冷却模块内，并且被配置为产生指示所述IT冷却模块内的所述液体冷却剂的冷却剂液位的信号；和
控制器，其被配置为通过响应于由所述液位传感器产生的所述信号来控制所述阀的开度比来维持所述IT冷却模块内的冷却剂液位。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的IT设备冷却系统，其中所述冷凝器相对于所述IT冷却模块倾斜，其中所述返回管线在第一位置联接到所述冷凝器，并且所述供应管线在低于所述第一位置的第二位置联接到所述冷凝器。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的IT设备冷却系统，其中所述冷凝器是气-液热交换器或液-液热交换器。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的IT设备冷却系统，其中所述IT冷却模块包括供应连接器和返回连接器，其中，所述供应连接器和所述返回连接器被配置成分别可移除地联接到所述供应管线和所述返回管线。
9.一种数据中心冷却系统，包括：
信息技术(IT)区域；
冷却区域，其位于所述IT区域上方；
至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的IT设备冷却系统，其中所述IT冷却模块在所述IT区域内，所述冷凝器在所述冷却区域内，所述返回管线和所述供应管线从所述冷却区域进入所述IT区域，并且都联接到所述IT冷却模块以创建第一热交换回路，所述蓄积器位于所述IT区域中；和
冷却源，其联接到所述至少一个IT设备冷却系统中的每一个的冷凝器，以创建第二热交换回路。
10.根据权利要求9所述的数据中心冷却系统，其中所述冷凝器是液-液热交换器，并且所述冷却源包括数据中心液体冷却系统/冷却液体源，其中所述冷却区域包括液体分配歧管，所述液体分配歧管将所述冷凝器联接到所述数据中心液体冷却系统/冷却液体源，以便创建用于液-液热交换的所述第二热交换回路。
11.根据权利要求9所述的数据中心冷却系统，其中所述冷凝器是气-液热交换器，并且所述冷却源包括空气冷却单元，其中所述冷却区域包括空气管道系统，所述空气管道系统被配置为将来自所述空气冷却单元或外部冷却空气源的冷却空气供应到所述冷凝器的入口，并且将热排气从所述冷凝器的出口导向到所述空气冷却单元或外部冷却空气源。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的数据中心冷却系统，其中所述冷却区域与所述IT区域分开。
13.一种信息技术(IT)冷却系统模块，包括：
冷却部分，其包括冷凝器；
IT部分，其被配置为保持IT冷却模块，所述IT冷却模块具有一件或多件IT设备，所述IT设备被配置为提供IT服务并且至少部分地浸没在液体冷却剂中，其中，当所述IT设备提供所述IT服务时，所述IT设备产生热量，所述热量被传递到所述液体冷却剂中，从而导致所述液体冷却剂中的至少一些变成蒸气；
返回管线和供应管线，它们都联接到所述冷凝器，从所述冷却部分进入所述IT部分，并且都被配置为可移除地联接到所述IT冷却模块以创建热交换回路，所述返回管线被配置为向所述冷凝器提供蒸气，所述冷凝器被配置为将所述蒸气冷凝回液体冷却剂，并且所述供应管线被配置为向所述IT冷却模块提供已冷凝的所述液体冷却剂；和
蓄积器，其位于所述IT部分中，并且被配置为在所述已冷凝的液体冷却剂由所述供应管线提供给所述IT冷却模块之前蓄积已冷凝的所述液体冷却剂。
14.根据权利要求13所述的IT冷却系统模块，其中所述热交换回路是第一热交换回路，其中所述冷却部分包括冷却分配系统和冷却端口，其中所述冷却分配系统将所述冷凝器联接到所述冷却端口以创建第二热交换回路。
15.根据权利要求14所述的IT冷却系统模块，其中所述冷凝器是液-液热交换器，所述液体冷却剂是第一液体冷却剂，并且所述冷却分配系统是液体分配歧管，其中所述冷却端口被配置为联接到液体冷却系统，以便允许第二液体冷却剂循环通过所述第二热交换回路。
16.根据权利要求14所述的IT冷却系统模块，其中所述冷凝器是气-液热交换器，并且所述冷却分配系统是空气管道系统，其中所述冷却端口被配置为联接到外部空气冷却单元，所述外部空气冷却单元被配置为将冷却空气供应到所述空气管道系统中，并且从所述空气管道系统接收热排气。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的IT冷却系统模块，其中所述冷却部分在所述IT部分上方并与所述IT部分分开。
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024000890A1 (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 西安易朴通讯技术有限公司 | 一种液冷装置 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11683915B1 (en) * | 2021-04-03 | 2023-06-20 | Nautilus True, Llc | Data center liquid conduction and carbon dioxide based cooling apparatus and method |
| US11895804B2 (en) | 2018-09-19 | 2024-02-06 | Tmgcore, Inc. | Fluid breakdown detection systems and processes useful for liquid immersion cooling |
| US11785747B2 (en) | 2018-11-16 | 2023-10-10 | TMGCore. INC. | Methods and devices for testing immersion cooling controllers |
| US11428168B2 (en) * | 2020-01-06 | 2022-08-30 | Hamilton Sundstrand Corporation | Starter/generator arrangements for gas turbine engines |
| CN113467585B (zh) * | 2020-03-15 | 2022-11-15 | 英业达科技有限公司 | 服务器冷却系统 |
| US11963328B2 (en) * | 2020-10-13 | 2024-04-16 | Raytheon Company | Electronic component connector cooling device |
| US11317543B1 (en) * | 2020-12-01 | 2022-04-26 | Baidu Usa Llc | High power density based two phase system design |
| US11792962B2 (en) * | 2021-05-05 | 2023-10-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Systems and methods for immersion-cooled datacenters |
| CN113242679B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-05-13 | 西安交通大学 | 一种散热装置 |
| US20220408587A1 (en) * | 2021-06-21 | 2022-12-22 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Systems and methods for immersion-cooled computers |
| US11744043B2 (en) * | 2021-06-22 | 2023-08-29 | Baidu Usa Llc | Electronics packaging for phase change cooling systems |
| US11606879B2 (en) * | 2021-06-23 | 2023-03-14 | Baidu Usa Llc | Multi-phase change thermal management systems for servers |
| US11805622B2 (en) * | 2021-06-24 | 2023-10-31 | Baidu Usa Llc | Two phase immersion cooling system with dual condenser units |
| US11963331B2 (en) * | 2021-06-28 | 2024-04-16 | Baidu Usa Llc | Fully redundant cooling unit with phase change flow control unit |
| US20230027552A1 (en) * | 2021-07-23 | 2023-01-26 | Super Micro Computer, Inc. | Fluid immersion cooling system with multiple layers of coolant fluids |
| US11849535B2 (en) * | 2021-07-30 | 2023-12-19 | Baidu Usa Llc | Data center architecture with contained aisle design |
| TWI792810B (zh) * | 2021-08-04 | 2023-02-11 | 財團法人工業技術研究院 | 散熱系統 |
| US11612081B2 (en) * | 2021-08-23 | 2023-03-21 | Baidu Usa Llc | Two phase containment system having controlled air flow |
| CN113703309B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-02-06 | 北京无线电测量研究所 | 一种具有高集成环控系统的人员设备混合舱 |
| TW202328569A (zh) | 2021-10-11 | 2023-07-16 | 美商Ｔｍｇ科爾股份有限公司 | 在液體浸沒式冷卻中採用空氣冷卻電腦的方法和設備 |
| CN217183666U (zh) * | 2021-11-17 | 2022-08-12 | 富联精密电子(天津)有限公司 | 一种带有可移动第二冷凝器的两相浸没式冷却装置 |
| US20230164951A1 (en) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | Google Llc | Modular liquid cooling architecture for liquid cooling |
| US11800691B2 (en) | 2021-12-10 | 2023-10-24 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Passive two-phase computer cooling |
| US20230301026A1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Systems and methods for adjusting pressure in immersion-cooled datacenters |
| TWI829120B (zh) * | 2022-03-22 | 2024-01-11 | 緯穎科技服務股份有限公司 | 分離式浸潤冷卻裝置及分離式浸潤冷卻系統 |
| DE102022002696B3 (de) | 2022-07-25 | 2023-03-30 | Wieland-Werke Aktiengesellschaft | Kühlsystem zur Flüssigkeitsimmersionskühlung von elektronischen Bauteilen |
| GB2623546A (en) * | 2022-10-19 | 2024-04-24 | Katrick Tech Limited | Cooling apparatus, system and method of manufacture |
| WO2024091859A1 (en) * | 2022-10-24 | 2024-05-02 | Ferveret Inc. | Systems and methods for heat exchange |
| US11950392B1 (en) | 2023-09-15 | 2024-04-02 | Dimaag-Ai, Inc. | Liquid and air cooling of DC-to-DC converters and methods of operating thereof |
| US11872901B1 (en) | 2023-09-15 | 2024-01-16 | Dimaag-Ai, Inc. | Charging electric vehicles using DC-to-DC converters with immersion-cooled inductors |
| US11848129B1 (en) | 2023-09-15 | 2023-12-19 | Dimaag-Ai, Inc. | Immersion-cooled inductors in DC-to-DC converters and methods of operating thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4501123A (en) * | 1982-12-03 | 1985-02-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus for machinery |
| US4545502A (en) * | 1984-05-14 | 1985-10-08 | Reuter, Inc. | Refuse container having an upper rolled lip portion and cooperating cover |
| US20090244829A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Raytheon Company | Heat Removal System for Computer Rooms |
| US9389541B1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-07-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Liquid developer supply device and image forming apparatus |
| CN108141991A (zh) * | 2016-05-03 | 2018-06-08 | 比特福利集团有限公司 | 浸入式冷却 |
| CN109247082A (zh) * | 2017-05-05 | 2019-01-18 | 百度时代网络技术（北京）有限公司 | 用于数据中心中的it部件的电子机架的无风扇无冷却器式液-气冷却装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3614693A (en) * | 1970-11-04 | 1971-10-19 | Gen Electric | Liquid cooling of electrical apparatus |
| US4173996A (en) * | 1978-09-05 | 1979-11-13 | General Electric Company | Heat exchanger arrangement for vaporization cooled transfomers |
| US5015337A (en) * | 1985-05-20 | 1991-05-14 | Fraser Douglas S | Vapor recovery system |
| TWI422318B (zh) * | 2010-10-29 | 2014-01-01 | Ind Tech Res Inst | 數據機房 |
| JP7019981B2 (ja) * | 2017-06-30 | 2022-02-16 | 富士通株式会社 | 冷却装置、冷却システム及び電子装置の冷却方法 |
-
2019
- 2019-11-14 US US16/684,304 patent/US11076508B2/en active Active
-
2020
- 2020-08-04 CN CN202010773965.XA patent/CN112804854A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4501123A (en) * | 1982-12-03 | 1985-02-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus for machinery |
| US4545502A (en) * | 1984-05-14 | 1985-10-08 | Reuter, Inc. | Refuse container having an upper rolled lip portion and cooperating cover |
| US20090244829A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Raytheon Company | Heat Removal System for Computer Rooms |
| US9389541B1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-07-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Liquid developer supply device and image forming apparatus |
| CN108141991A (zh) * | 2016-05-03 | 2018-06-08 | 比特福利集团有限公司 | 浸入式冷却 |
| CN109247082A (zh) * | 2017-05-05 | 2019-01-18 | 百度时代网络技术（北京）有限公司 | 用于数据中心中的it部件的电子机架的无风扇无冷却器式液-气冷却装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024000890A1 (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 西安易朴通讯技术有限公司 | 一种液冷装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11076508B2 (en) | 2021-07-27 |
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