CN113660821A - 用于数据中心it室的高度集成液体冷却系统设计 - Google Patents

Abstract

公开了具有集成流体分配管道的网络的行冷却单元和连接单元，行冷却单元和连接单元可互连以构成液体冷却系统，从而带走由容纳在数据中心中使用的服务器机架内的服务器产生的热量。行冷却单元和连接单元的部件可连接至数据中心设施的供应回路和返回回路，以将冷却液体分配至服务器的电子组件，并返回加热的液体，从而除热。集成到行冷却单元和连接单元中的流体分配管道的网络使得液体冷却系统的配置独立于设施的固定基础设施，从而提供可伸缩性、可服务性、维护的简易性，同时提高了液体冷却系统对数据中心的操作和性能至关重要的效率、灵活性、可用性和可靠性。

Description

用于数据中心IT室的高度集成液体冷却系统设计

技术领域

本发明的实施方式大致涉及数据中心冷却。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设计。

背景技术

散热是计算机系统和数据中心设计中的突出因素。诸如封装在服务器内的高性能处理器的高性能电子部件的数量稳定地增加，从而增加了在服务器的普通操作期间产生和耗散的热量。如果允许服务器运行的环境随时间而温度增高，则数据中心内使用的服务器的可靠性降低。保持适当的热环境对于这些服务器在数据中心中的正常操作以及服务器性能和寿命是至关重要的，尤其在冷却这些高性能服务器的情况下，这需要更有效和高效的散热解决方案。

功率密度越来越高的数据中心中的高性能服务器的热管理可使用液体冷却系统和空气冷却系统的组合。为了提高液体冷却的效率，液体冷却系统可将冷却盘管定位在更靠近热负荷的位置，从而需要在房间级上设计液体冷却管道和流体分配网络。在大多数具有非高架地板的数据中心中，流体管道和分配网络可位于服务器机架的顶部，从而增加了操作和维护液体冷却系统的安装和维护成本，以及由于服务器机架顶部的有限空间而增加了设计复杂性。通过使流体流过服务器的顶部，也可能涉及可靠性问题。另外，该系统可能不能灵活地适应和缩放以满足云计算数据中心的非常严格的热管理功能，该云计算数据中心需要快速高性能和功率密度。这通过以下来说明：由于IT硬件配置和部署方案中的动态特性，因而需要以比容纳数据中心的设备的生命周期快得多的速度来升级和更新IT设备。另外，由于业务工作量快速变化而导致的系统硬件的寿命周期缩短与数据中心的寿命周期相对较长之间的不匹配，因而需要有弹性的硬件解决方案。

发明内容

根据本申请的一方面，提供了一种数据中心的液体冷却装置，可包括：

一个或多个行冷却单元，所述行冷却单元中的每个均具有第一流体分配管道，以将从冷却液源接收的供应液体分配至热负荷，并将从所述热负荷接收的返回液体分配回所述冷却液源；以及

端部单元，具有第二流体分配管道，以将从所述数据中心的供应线路接收的所述供应液体分配至所述一个或多个行冷却单元，以及将从所述一个或多个行冷却单元接收的所述返回液体分配至所述数据中心的返回线路，所述行冷却单元和所述端部单元配置为连接所述第一分配管道和所述第二流体分配管道，以再循环所述供应液体，以及从所述数据中心的变化的组合热负荷去除热量，而不改变所述数据中心的所述供应线路。

根据本申请的另一方面，提供了一种数据中心系统，可包括：

多个电子机架，所述电子机架中的每个均包括多个刀片服务器，以及所述刀片服务器中的每个均对应于一个或多个服务器，其中，所述电子机架中的每个均包括机架歧管，所述机架歧管具有机架液体供应线路和机架液体返回线路，所述机架液体供应线路用于接收来自冷却液源的供应冷却液，所述机架液体返回线路用于将包括从所述刀片服务器交换的热量的温液体返回至所述冷却液源；

多个行冷却单元，所述行冷却单元中的每个均具有第一流体分配管道，所述第一流体分配管道用于将从所述冷却液源接收的供应液体分配至所述电子机架中相应的一个的所述机架液体供应线路，并且将从所述电子机架中相应一个的所述机架液体返回线路接收的返回液体分配回所述冷却液源；以及

端部单元，具有第二流体分配管道，用于将从所述数据中心系统的供应线路接收的供应液体分配至所述多个行冷却单元，并且将从所述多个行冷却单元接收的返回液体分配至所述数据中心系统的返回线路，所述行冷却单元和所述端部单元配置为连接所述第一流体分配管道和所述第二流体分配管道，以再循环所述供应液体，以及从所述多个电子机架的变化的组合热负荷去除热量，而不改变所述数据中心系统的所述供应线路。

附图说明

本发明的实施方式在附图中以示例的方式示出，而不是以限制的方式示出，在附图中相同的附图标记指示类似的元件。

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4是根据一个实施方式的具有集成液体冷却系统的行冷却单元的侧视图。

图5是根据一个实施方式的具有形成冷却液供给回路和返回回路的端部单元的若干行冷却单元的部件的侧视图。

图6是根据一个实施方式的液体冷却系统的端部单元的侧视图。

图7是根据一个实施方式的由行冷却单元中的两个的部件的俯视图，行冷却单元具有端部单元，并连接至IT室的设施，以形成液体冷却系统的冷却液体供应回路和温暖液体返回回路。

图8是根据一个实施方式的行冷却单元中的两行的部件的侧视图，行冷却单元具有端部单元，并连接至配置液体冷却系统的设施。

图9是示出根据一个实施方式的用于组装行冷却单元和端部单元以配置液体冷却系统的方法的示例的流程图。

具体实施方式

将参考下面讨论的细节来描述本发明的各种实施方式和各方面，并且附图将示出各种实施方式。下面的描述和附图是对本发明的说明，并不构成对本发明的限制。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，为了提供本发明的实施方式的简洁讨论，没有描述公知的或常规的细节。

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发明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。

本发明公开了一种行冷却单元和连接单元，行冷却单元和连接单元具有集成流体分配管道的网络，行冷却单元和连接单元可互连，以配置液体冷却系统，从而带走由容纳在数据中心中使用的服务器机架内的服务器所产生的热量。行冷却单元和连接单元的部件可连接至数据中心设施的供应回路和返回回路，以将冷却液体分配至服务器的电子部件，并返回加热的液体，从而散热。集成到冷却单元和连接单元中的流体分配管道网络使得液体冷却系统的配置能够独立于设施的固定基础设施，从而提供可伸缩性、可维护性、维护的简易性，同时提高了液体冷却系统对数据中心的操作和性能至关重要的效率、灵活性、可用性和可靠性。

在一个实施方式中，行冷却单元设计成具有集成的流体分配管道，以提供冷却能力，并且将容纳在行冷却单元内的冷却流体(冷却能力可理解为存储在行冷却单元的分配管道内循环的冷却液体)输送至服务器。冷却单元的上部可包括冷却盘管，以及底部可包括用于分配和返回冷却流体的连接器和软管。通过使相邻行冷却单元的分配管道上的连接器和软管互连，可组装多个行冷却单元，以将冷却液输送至一行服务器机架。

在一个实施方式中，端部单元设计成具有集成流体分配管道，集成流体分配管道用于与行冷却单元中的一个或两个连接，以形成流体分配和返回回路。端部单元可包括位于底部的连接器，用于与行冷却单元底部处的互补连接器连接。管道可在端部单元的底部和顶部之间延伸，用于与数据中心的设施基础设施连接，以完成整个流体分配系统。将流体分配系统的连接器和软管定位在端部单元和行冷却单元的底部，简化了液体冷却系统的设计、维护和维修，同时增加了其可靠性。

在一个实施方式中，行冷却单元或端部单元的一侧上的连接器是凸形连接器，以及相对侧上的连接器是凹形连接器。凸形连接器可联接至硬管，凹形连接器可联接至柔性软管。通过将行冷却单元的凸形连接器连接至一侧上的相邻冷却单元或端部单元的凹形连接器，并且将行冷却单元的凹形连接器连接至相对侧上的相邻冷却单元的凸形连接器，可将行冷却单元连接至相邻的行冷却单元或端部单元。在整个系统回路中，行冷却单元中的每个均可单独地移除、维修或替换，而不会对其它行冷却单元的操作造成中断或中断流体在整个冷却系统内的再循环。

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部分的俯视图。参照图1，根据一个实施方式，数据中心系统100包括一行或多行信息技术组件、设备或工具101-102的电子机架(IT)，诸如通过网络(例如，因特网)向各种客户机提供数据服务的计算机服务器或计算节点。在该实施方式中，每行均包括布置在行101和行102中的诸如电子机架110A-110N的电子机架阵列。然而，可实现更多或更少的电子机架行。通常，行101-102平行排列，其前端彼此面对，以及后端彼此背对，从而在行之间形成通道103，以允许管理人员在其中行走和进行服务。然而，也可应用其它配置或布置。

在一个实施方式中，电子机架(例如，电子机架110A-110N)中的每个都包括外壳，以容纳在其中操作的IT组件的多个电子机架。电子机架可包括散热液体歧管、多个服务器槽、以及能够插入到服务器槽中和从服务器槽中取出的多个刀片服务器。每个刀片服务器均表示具有一个或多个处理器、存储器和/或永久存储设备(例如，硬盘)的计算节点。处理器中的至少一个可附接至液体冷板(也称为冷板部件)以接收冷却液体。另外，一个或多个可选的冷却风扇与刀片服务器相关联，以向其中容纳的计算节点提供空气冷却。注意，散热系统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，散热系统120包括连接至建筑物/容纳容器外部的冷却塔或干燥冷却器的外部液体回路。散热系统120可包括但不限于蒸发冷却、自由空气、对大热质量的拒绝、废热回收设计、或具有主动制冷循环的冷却器系统。散热系统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，每个刀片服务器均模块化地联接至除热液体歧管，使得可从电子机架中移除刀片服务器，而不影响电子机架和除热液体歧管上的剩余刀片服务器的操作。在另一实施方式中，每个刀片服务器均通过快速释放联接部件联接至除热液体歧管(也称为冷却液体歧管)，该快速释放联接部件具有联接到柔性软管以将除热液体分配至处理器的第一液体出口连接器和第一液体入口连接器。第一液体入口连接器用于通过第二液体入口连接器从安装在电子机架后端上的散热液体歧管接收散热液体。第一液体出口连接器用于将携带从处理器经第二液体出口连接器交换到除热液体歧管的更温热或更热的液体发射回电子机架内的冷却剂分配单元(CDU)。

在一个实施方式中，散热液体歧管设置在每个电子机架的后端上，并联接至液体供应线路132，以从散热系统120接收散热液体(也称为冷却液体)。散热液体通过液体分配回路分配，该液体分配回路附接至冷板部件，在该冷板部件上安装有处理器，以从处理器去除热量。冷板配置成类似于具有连接或嵌入其中的液体分配管的散热器。所得到的携带有从处理器交换的热量的较温或较热的液体经由液体返回线路131传回散热系统120。液体供应/返回线路131-132被称为数据中心或房间液体供应/返回线路(例如，整体液体供应/返回线路)，液体供应/返回线路131-132向行101-102的所有电子机架供应除热液体。在一个实施方式中，液体供应/返回线路131-132可集成在电子机架110A-110N内。通过使相邻电子机架110A-110N的液体供应/返回线路131-132和端部单元的液体供应/返回线路131-132与数据中心设施的供应/返回线路互连，以完成冷却液体供应和返回回路，从而可组装电子机架110A-110N以形成行101或102。液体供应线路132和液体返回线路131联接至位于电子机架中的每个内的CDU的热交换器，从而形成主回路。热交换器的第二回路联接至电子机架中的刀片服务器中的每个，以将冷却液输送至处理器的冷板。

在一个实施方式中，数据中心系统100还包括可选的气流输送系统135，以产生气流，从而使气流通过电子机架的刀片服务器的空气空间，以交换由于计算节点(例如服务器)的操作而由计算节点产生的热量，并将经气流交换的热量排放到外壳/房间/建筑物外部的外部环境108。例如，空气供应系统135产生凉/冷空气流，以从通道103通过电子机架110A-110N循环，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。带有交换的热量的暖/热空气从房间/建筑物排出。因而，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部分通过相应的冷板由冷却液体去除，而由其它电子设备或处理装置产生的其余部分热量通过气流冷却去除。

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可代表如图1所示的任何电子机架，诸如电子机架110A-110N。参照图2，根据一个实施方式，电子机架200包括但不限于CDU 201、可选机架管理单元(RMU)202、和一个或多个刀片服务器203A-203E(统称为刀片服务器203)。刀片服务器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。注意，尽管这里示出了五个刀片服务器203A-203E，但是可在电子机架200内维持更多或更少的刀片服务器。还应注意的是，CDU 201、RMU 702和刀片服务器203的特定位置仅出于说明的目的而示出；也可实现CDU 201、RMU 202和刀片服务器203的其它布置或配置。在一个实施方式中，电子机架200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，对于刀片服务器203中的至少一些，可选的风扇模块(未示出)与刀片服务器相关联。风扇模块中的每个均包括一个或多个冷却风扇。风扇模块可安装在刀片服务器203的后端或电子机架上，以产生气流，该气流从前端204流出，行进通过刀片服务器203的空气空间，并在电子机架200的后端205离开。

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，例如贮液器、电源、监测传感器等。热交换器211可为液体到液体的热交换器或冷却盘管。热交换器211包括具有入口和出口的第一回路223，入口和出口具有与液体供应/返回线路131-132联接的第一对液体连接器，液体供应/返回线路131-132与电子机架200集成，以形成主回路。集成的液体供应/返回线路131-132可设置在电子机架200的后端205的底部。液体供给/返回线路131-132也称为房间液体供给/返回线路，通过一个或多个相邻电子机架200的供给/返回线路131-132和/或端部单元联接至散热系统120，这将在下面解释。另外，热交换器211还包括具有两个端口的第二回路，该两个端口具有联接至液体歧管225以形成第二回路的第二对液体连接器，第二回路可包括供应歧管(也称为机架液体供应线路)和返回歧管(也称为机架液体返回线路)，供应歧管将冷却液体供应至刀片服务器203，返回歧管将较温暖的液体返回至CDU 201。注意，CDU 201可为任何种类的市场上可买到的或可定制的CDU。在一个实施方式中，CDU 201的热交换器211可为空气-液体热交换器或冷却盘管。这里将不描述CDU 201的细节。

刀片服务器203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。刀片服务器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、以及具有ASIC和FPGA单元的服务器)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，特定服务诸如为存储服务(例如，基于云的存储服务，诸如备份和/或恢复)，从而执行应用，以执行某些操作(例如，图像处理、视频流、深度学习算法或建模等，作为服务软件或SaaS平台的部分)。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计算节点或计算服务器(例如，具有一个或多个GPU或ASIC)中的一个或多个。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200还包括可选的RMU202和电源单元(PSU)(图中未示出)，电源单元(PSU)配置为提供和管理提供给服务器203和CDU 201的电力。RMU 202可联接至电池备份单元(也未示出)，以向电子机架200和服务器203提供备份能量。PSU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、电池、变压器或调节器等)，以调节至电子机架200的其余部件的功率。

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可包括监视器，以监视电子机架200内的各种组件的操作状态，该各种组件为例如刀片服务器203、CDU 201和风扇模块。具体地，监视器从表示电子机架200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和液体泵212产生的风扇功率和泵功率的数据，风扇功率和泵功率的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 202内的单独模块。基于运行数据，优化模块221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的一组最佳风扇速度和用于液体泵212的最佳泵速度。

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400可表示如图2所示的刀片服务器203的任何处理器/冷板结构。参照图3，处理器301插入到处理器插座上，处理器插座安装在印刷电路板(PCB)或母板302上，印刷电路板(PCB)或母板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还包括附接至处理器301的冷板303，冷板303联接至液体供应线路和液体返回线路。由处理器301产生的热量的部分由冷却液通过冷板303除去。热量的剩余部分进入敞开的空气空间305，其可通过由冷却风扇304产生的气流来去除。

回到图2，根据一个实施方式，电子机架200还可选地包括一个或多个液体分配单元(LDU)，诸如LDU 250A-250E(统称为LDU 250)，位于刀片服务器203和机架歧管225之间。每个LDU均作为局部液体分配歧管以及刀片服务器203的冷却装置操作。在图2中，LDU 250示出为在刀片服务器203的外部，但是LDU 250可设计在刀片服务器203中。在该示例中，存在对应于刀片服务器203中的一个的LDU。然而，在其它实施方式中，尽管未示出，但是LDU可与多个刀片服务器203相关联。

类似于CDU，在LDU和机架歧管225之间形成主回路，而在LDU和刀片服务器之间形成次回路。结果，与常规系统相比，液体分配回路显著缩短。在常规系统中，从供应线路132或从CDU 201接收的冷却液必须穿过刀片服务器203中的冷板中的每个。结果，液体分配回路长得多，以及泵送液体需要的功率高得多。通过LDU 250，联接至刀片服务器的冷板的每个次回路均为局部单独的回路。在一个实施方式中，分配至刀片服务器的冷却液是基于温度在液体形式和蒸汽形式之间转换的两相冷却液。在这种配置中，可不需要用于次回路的液体泵。

图4是根据一个实施方式的具有集成液体冷却系统的行冷却单元401的侧视图。行冷却单元401可集成到如图1所示的任何电子机架中，例如，图2的电子机架200或电子机架110A-110N。行冷却单元401可具有两个主要部分-上部403和下部405。

上部403可包括冷却盘管407。在一个实施方式中，冷却盘管407可包括CDU 201或CDU的主要功能中的一些。在一个实施方式中，冷却单元可为液体-空气冷却盘管或液体-液体冷却盘管。底部405可包括用于包括供给回路和返回回路的主流体回路409的连接器、管道、以及软管。供应回路用作图1中的液体供应线路132，并将流体输送至刀片服务器203。冷却盘管407可通过一个或多个双通阀423连接至主流体回路409，该双通阀423可用于关闭流向冷却盘管407的冷却液或从冷却盘管407返回的温热液体。因而，双通阀可用于关闭行冷却单元401内的流体再循环。

在一个实施方式中，主流体回路409的供应回路或返回回路的一端与柔性软管411连接。柔性软管411的端部与凹形连接器413联接。主流体回路409的供应回路或返回回路的相对端通过刚性管与凸形连接器415连接。凹形连接器和凸形连接器是互补的，从而行冷却单元401的凹形连接器413可连接至用于主流体回路409的供应回路或返回回路的相邻行冷却单元401的相应凸形连接器415。因而，行冷却单元401的供应回路可经由位于底部405处的主回路409的供应线路的柔性软管411、凹形连接器413，从一行服务器机架的相邻行冷却单元401接收冷却液，以将冷却液供应至冷却盘管407。行冷却单元401的返回回路可经由主回路409的液体返回线路的管道、柔性软管411和凹形连接器413，将携带从刀片服务器203交换的热量的液体返回至相邻的行冷却单元401。在一个实施方式中，从相邻行冷却单元401接收的冷却液或返回至相邻行冷却单元401的温热液体可分别经由供应回路或返回回路的凸形连接器415输送。在一个实施方式中，当柔性软管411和联接的凹形连接器413没有连接至相邻行冷却单元401时，柔性软管411和联接的凹形连接器413收纳在底部402处。

供应回路的关闭阀417可用于关闭流向下游行冷却单元401的冷却液流。在一个实施方式中，返回回路的关闭阀417可用于关闭来自上游行冷却单元401的温热液体的流。诸如温度传感器419和压力传感器421的传感器可连接至供应回路或返回回路，以监测冷却液体或温暖液体的温度和压力。上部403和底部405是模块化的，并且可拆卸、替换、或单独维修。上部403和底部405之间的管道或流体连接可使用快速断开或凸缘断开连接。

图5是根据一个实施方式的几个行冷却单元401的部件的侧视图，该行冷却单元401具有端部单元501，以形成冷却液供给回路和温暖液体返回回路。行冷却单元401彼此相邻地组装，使得它们的底部405邻接，以便在用于供应回路和返回回路的相邻行冷却单元401对之间形成连接端口425。例如，用于供应回路的连接端口425可通过将行冷却单元401的供应回路的凹形连接器413与供应冷却液的相邻上游行冷却单元401的供应回路的凸形连接器415连接而形成。类似地，用于返回回路的连接端口425可通过将行冷却单元401的返回回路的凹形连接器413与带走温热液体的相邻下游行冷却单元401的返回回路的凸形连接器连接而形成。

端部单元501将行冷却单元401的部件与数据中心设施的供给和返回线路连接，以完成冷却液体供给和温暖液体返回回路。端部单元501可包括位于底部的连接器，用于与位于部件的端行冷却单元431的底部的互补连接器连接。注意，任何冷却单元401均可用作端行冷却单元431，因为底部设计和连接器遵循相同的设计规范。管道可在端部单元501的底部和顶部之间延伸，以从上方与该设施的供应和返回线路连接。端部单元501可邻近部件的端行冷却单元431放置，使得它们的底部邻接，以形成用于供应回路和返回回路的连接端口503。例如，用于供应回路的连接端口503可通过将端行冷却单元431的供应回路的凹形连接器413与供应冷却液的端部单元501的供应回路的凸形连接器连接而形成。类似地，用于返回回路的连接端口503可通过将端行冷却单元431的返回回路的凹形连接器413与带走温热液体的端单元501的返回回路的凸形连接器连接而形成。

在一个实施方式中，端部单元501可包括阀和流体泵，以关闭或控制冷却或温暖流体的流动。有利地，集成到行冷却单元401和端部单元501中的流体分配管道、软管和连接器的网络使得液体冷却系统的配置独立于设施的固定基础设施，从而提供可伸缩性、可维护性、维护的简易性，同时增加液体冷却系统的效率和可靠性。

图6是根据一个实施方式的液体冷却系统的端部单元501的侧视图。端部单元501可包括集成流体分配管道，该集成流体分配管道用于连接至一行或两行行冷却单元401的端部，诸如图5所示的端行冷却单元431的端部，以形成冷却流体供应回路和温暖液体返回回路。端部单元501可为对称的，使得可从任一侧连接至行冷却单元401。例如，图6示出了由侧板A 505覆盖的端部单元501的前侧(页面外)和由侧板B 507覆盖的后侧(页面内)。端部单元501在以下意义上是对称的：当侧面板A 505被移除时，端部单元501可从前侧连接至端行冷却单元431，或可替代地，当侧面板B 507被移除时，端部单元501可从后侧连接至端行冷却单元431。

在一个实施方式中，端部单元501的凹形侧具有供应回路和返回回路的第一组分支，其端部与凹形连接器413联接。凹形连接器413可如行冷却单元401中那样连接至柔性软管。端部单元501的相对的凸形侧具有供给回路和返回回路的第二组分支，其端部与凸形连接器415联接。凸形连接器415可如行冷却单元401中那样连接至刚性管。端部单元501的凹形连接器413和凸形连接器415可与行冷却单元401的凹形连接器和凸形连接器相同。这意味着端部单元501的凹形连接器413和凸形连接器415可与行冷却单元401的相应凸形连接器415和凹形连接器413配合，以实现液体冷却系统的全部功能。例如，端部单元501的凹形连接器413或凸形连接器415可分别连接至端行冷却单元431的相应的凸形连接器415或凹形连接器413，以通过供应回路供应冷却流体，并通过返回回路接收热流体。供应回路和返回回路的第一组分支和第二组分支可分别连接至位于两行服务器机架的端部处的两个端行冷却单元431中的每个。在一个实施方式中，只有一组分支可在一行服务器机架的端部处连接至一个端行冷却单元431，而另一组分支可使用阀关闭。端部单元501可具有用于泵送冷却流体的泵513。泵513可并行操作或作为用于彼此的冗余单元操作。

端部单元501的顶部515可包括位于供应回路和返回回路两个分支上的凹形连接器519，用于从上方连接至设施的供应线路和返回线路。凹形连接器519可连接至柔性软管，以允许端部单元501的管道柔性地延伸，以连接至设施的凸形连接器。用于连接至设施的凹形连接器519可具有比底部上的凹形连接器413更大的直径，以用于更大的流速。供应回路和返回回路的两组分支通过横穿顶部515的管道连接。可移除的门可安装在顶部515下方的凹形侧和凸形侧之间，以允许在两排连接的冷却单元401之间进入。在一个实施方式中，端部单元501的顶部515上的凹形连接器519可为连接至设施的凹形连接器的凸形连接器。凹形连接器或凸形连接器的类型选择可取决于整个系统设计。

图7是根据一个实施方式的两行行冷却单元401的部件的俯视图，其中行冷却单元401具有端部单元501，并连接至IT室的设施，以形成液体冷却系统的冷却液体供应回路和暖液体返回回路。两行行冷却单元401将冷却液分配和返回至两行服务器机架601。在行冷却单元401的一侧上，供给回路和返回回路的凹形连接器连接至相邻行冷却单元401或端部单元501的相应凸形连接器。在行冷却单元401的相对侧上，供给回路和返回回路的凸形连接器连接至另一相邻行冷却单元401或端部单元501的相应凹形连接器。虚线指示凹-凸形连接器的连接方向。尽管图7仅示出了连接至设施回路的一个端部单元501，但是在一个实施方式中，设施回路可连接至两个端部单元501。

行冷却单元401和服务器机架601的每一行均由两个终端单元501放在两端，每一端一个。因为端部单元501是对称的，因而端部单元501可从前侧或后侧连接至行冷却单元401。一个端部单元501可连接至设施的供应和返回线路，以完成分配回路。在一个实施方式中，两个端部单元501均可连接至设施的供应线路和返回线路。液体或温液体可沿任何方向流动。也就是说，流体可沿顺时针或逆时针方向流动。在任一方向上泵送流体的能力提供了冗余，使得可单独地移除、维修或替换行冷却单元401，而不会对液体冷却系统的操作造成中断。例如，为了维修行冷却单元401，两个相邻的行冷却单元401的供给回路和返回回路可通过它们各自的关闭阀417关闭，以停止冷却液流入被维修的行冷却单元401以及从被维修的行冷却单元401返回热液体。如上所述，两个端部单元均可设计成连接至设施。这使得即使在图7所示的顶部上的顶部两个端行冷却单元431同时关闭时，也能够进行完整的系统操作。在一个实施方式中，只有行冷却单元401的子集具有上部403，上部403包括冷却盘管407，以将冷却液分配和返回至服务器机架601的子集。

图8是根据一个实施方式的两行行冷却单元401的部件的侧视图，行冷却单元401具有端部单元501，并连接至设施以构造液体冷却系统。端部单元501可从顶部连接至设施的供应线路和返回线路，以完成液体冷却系统的分配回路。端部单元501的底部邻接行冷却单元401，以形成用于将供应回路和返回回路连接至端部单元501的任一侧上的行冷却单元401的连接端口503。端部单元501的阀(未示出)和泵511可用于控制流体的流。如图所示，集成到行冷却单元401和端部单元501中的流体分配管道的网络使得能够独立于设施的固定基础设施来配置至服务器机架601的液体冷却系统，从而提供了可伸缩性、可维修性、维护的简易性，同时增加了液体冷却系统对于数据中心的操作和性能至关重要的效率和可靠性。

图9是示出根据一个实施方式的用于组装行冷却单元401和端部单元501以构造液体冷却系统的方法900的示例的流程图。方法900可由可包括软件、硬件或其组合的处理逻辑来执行。

在操作901，方法900将具有集成流体分配管道的端部单元501的液体供应线路的第一连接器连接至具有集成流体分配管道的行冷却单元401的液体供应线路的互补连接器。第一连接器可为凸形连接器或凹形连接器，其互补连接器分别是凹形连接器或凸形连接器。

在操作903，方法900将具有集成流体分配管道的端部单元501的液体返回线路的第一连接器连接至具有集成流体分配管道的行冷却单元401的液体返回线路的互补连接器。第一连接器可为凸形连接器或凹形连接器，其互补连接器分别是凹形连接器或凸形连接器。

在操作905，方法900将具有集成流体分配管道的行冷却单元的液体供应线路的第二连接器连接至具有集成流体分配管道的附加行冷却单元的液体供应线路的互补连接器。第二连接器可为凸形连接器或凹形连接器，其互补连接器分别是凹形连接器或凸形连接器。在一个实施方式中，凹形连接器与柔性软管联接，而凸形连接器与刚性管联接。优选地，第二连接器可为凹形连接器，以使操作者在进行两个行冷却单元之间的连接时手动地将凹形连接器对准凸形连接器更可行。

在操作907，方法900将具有集成流体分配管道的行冷却单元的液体返回线路的第二连接器连接至具有集成流体分配管道的附加行冷却单元的液体返回线路的互补连接器。第二连接器可为凸形连接器或凹形连接器，其互补连接器分别是凹形连接器或凸形连接器。

在操作909，方法900将具有集成流体分配管道的端部单元501的液体供应线路的第二连接器连接至具有集成流体分配管道的供应冷却液体的设施的液体供应线路的互补连接器。第二连接器可为凸形连接器或凹形连接器，其互补连接器分别是凹形连接器或凸形连接器。

在操作911，方法900将具有集成流体分配管道的端部单元501的液体返回线路的第二连接器连接至设施的液体返回线路的互补连接器。第二连接器可为凸形连接器或凹形连接器，其互补连接器分别是凹形连接器或凸形连接器。

在前面的说明书中，已参考本发明的特定示例性实施方式描述了本发明的实施方式。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发明的更宽的精神和范围。因此，将说明书和附图视为说明性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种数据中心的液体冷却装置，包括：

一个或多个行冷却单元，所述行冷却单元中的每个均具有第一流体分配管道，以将从冷却液源接收的供应液体分配至热负荷，并将从所述热负荷接收的返回液体分配回所述冷却液源；以及

端部单元，具有第二流体分配管道，以将从所述数据中心的供应线路接收的所述供应液体分配至所述一个或多个行冷却单元，以及将从所述一个或多个行冷却单元接收的所述返回液体分配至所述数据中心的返回线路，所述行冷却单元和所述端部单元配置为连接所述第一分配管道和所述第二流体分配管道，以再循环所述供应液体，以及从所述数据中心的变化的组合热负荷去除热量，而不改变所述数据中心的所述供应线路。

2.根据权利要求1所述的液体冷却装置，其中，所述第一流体分配管道包括：

第一连接器，配置成接收来自所述冷却液源的所述供应液体，以分配至所述热负荷；

第二连接器，配置成将从所述热负荷接收的所述返回液体返回至所述液体液源；

第三连接器，配置成将所述供应液体供应至所述行冷却单元中的第一相邻行冷却单元；以及

第四连接器，配置成接收从所述行冷却单元中的所述第一相邻行冷却单元或第二相邻行冷却单元返回的返回液体。

3.根据权利要求2所述的液体冷却装置，其中，所述第一连接器、所述第二连接器、所述第三连接器和所述第四连接器设置在所述行冷却单元中的每一个的下部中。

4.根据权利要求2所述的液体冷却装置，其中，所述第一连接器包括凸形连接器或凹形连接器中的一个，其中，所述第三连接器包括与所述第一连接器的所述凸形连接器或所述凹形连接器互补的连接器，其中，所述第二连接器包括凸形连接器或凹形连接器中的一个，以及其中，所述第四连接器包括与所述第二连接器的所述凸形连接器或所述凹形连接器互补的连接器。

5.根据权利要求4所述的液体冷却装置，其中，所述凸形连接器联接至所述第一流体分配管道的刚性管道，以及其中，所述凹形连接器联接至所述第一流体分配管道的柔性软管。

6.根据权利要求2所述的液体冷却装置，其中，所述第一流体分配管道还包括关闭阀，所述关闭阀配置成关闭供应至所述行冷却单元中的所述第一行相邻冷却单元的供应液体。

7.根据权利要求1所述的液体冷却装置，其中，所述行冷却单元的上部包括冷却盘管，所述冷却盘管配置成接收来自所述热负荷的所述返回液体，并将所述返回液体返回至所述第一流体分配管道。

8.根据权利要求1所述的液体冷却装置，其中，所述第二流体分配管道包括：

第一连接器，配置成从所述数据中心的所述供应线路接收供应液体；

第二连接器，配置成将所述返回液体返回至所述数据中心的所述返回线路；

第三连接器，配置成将所述供应液体供应至所述一个或多个行冷却单元中的第一端行冷却单元；

第四连接器，配置成接收来自所述一个或多个行冷却单元的所述第一端行冷却单元的返回液体；

第五连接器，配置成将所述供应液体供应至所述一个或多个行冷却单元中的第二端行冷却单元；以及

第六连接器，配置成接收来自所述一个或多个行冷却单元的所述第二端行冷却单元的返回液体。

9.根据权利要求8所述的液体冷却装置，其中，所述第一连接器和所述第二连接器设置在所述端部单元的上部中，以及其中，所述第三连接器、所述第四连接器、所述第五连接器和所述第六连接器设置在所述端部单元的下部中。

10.根据权利要求8所述的液体冷却装置，其中，所述端部单元包括对称的前侧和后侧，以允许所述端部单元的所述第二流体分配管道将所述供应液体供应至所述第一端行冷却单元或所述第二端行冷却单元，并从所述前侧或所述后侧接收来自所述第一端行冷却单元或所述第二端行冷却单元的所述返回液体。

11.一种数据中心系统，包括：

多个电子机架，所述电子机架中的每个均包括多个刀片服务器，以及所述刀片服务器中的每个均对应于一个或多个服务器，其中，所述电子机架中的每个均包括机架歧管，所述机架歧管具有机架液体供应线路和机架液体返回线路，所述机架液体供应线路用于接收来自冷却液源的供应冷却液，所述机架液体返回线路用于将包括从所述刀片服务器交换的热量的温液体返回至所述冷却液源；

多个行冷却单元，所述行冷却单元中的每个均具有第一流体分配管道，所述第一流体分配管道用于将从所述冷却液源接收的供应液体分配至所述电子机架中相应的一个的所述机架液体供应线路，并且将从所述电子机架中相应一个的所述机架液体返回线路接收的返回液体分配回所述冷却液源；以及

端部单元，具有第二流体分配管道，用于将从所述数据中心系统的供应线路接收的供应液体分配至所述多个行冷却单元，并且将从所述多个行冷却单元接收的返回液体分配至所述数据中心系统的返回线路，所述行冷却单元和所述端部单元配置为连接所述第一流体分配管道和所述第二流体分配管道，以再循环所述供应液体，以及从所述多个电子机架的变化的组合热负荷去除热量，而不改变所述数据中心系统的所述供应线路。

12.根据权利要求11所述的数据中心系统，其中，所述第一流体分配管道包括：

第一连接器，配置成接收来自所述冷却液源的供应液体，以分配至所述电子机架中的相应一个；

第二连接器，配置成将从所述电子机架中的相应一个接收的返回液体返回至所述冷却液源；

第三连接器，配置成将所述供应液体供应至所述行冷却单元中的第一相邻行冷却单元；以及

第四连接器，配置成接收从所述行冷却单元中的所述第一相邻行冷却单元或第二相邻行冷却单元返回的返回液体。

13.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述第一连接器、所述第二连接器、所述第三连接器和所述第四连接器设置在所述行冷却单元中的每个的下部中。

14.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述第一连接器包括凸形连接器或凹形连接器中的一个，其中，所述第三连接器包括与所述第一连接器的所述凸形连接器或所述凹形连接器互补的连接器，其中，所述第二连接器包括凸形连接器或凹形连接器中的一个，以及其中，所述第四连接器包括与所述第二连接器的所述凸形连接器或所述凹形连接器互补的连接器。

15.根据权利要求14所述的数据中心系统，其中，所述凸形连接器联接至所述第一流体分配管道的刚性管道，以及其中，所述凹形连接器联接至所述第一流体分配管道的柔性软管。

16.根据权利要求12所述的数据中心系统，其中，所述第一流体分配管道还包括关闭阀，所述关闭阀配置成关闭供应至所述行冷却单元中的所述第一相邻行冷却单元的供应液体。

17.根据权利要求11所述的数据中心系统，其中，所述行冷却单元的上部包括冷却盘管，所述冷却盘管配置成从所述电子机架中的相应一个接收所述返回液体，并将所述返回液体返回至所述第一流体分配管道。

18.根据权利要求11所述的数据中心系统，其中所述第二流体分配管道包括：

第一连接器，配置成从所述数据中心系统的所述供应线路接收所述供应液体；

第二连接器，配置成将所述返回液体返回至所述数据中心系统的所述返回线路；

第三连接器，配置成将所述供应液体供应至所述多个行冷却单元中的第一端行冷却单元；

第四连接器，配置成接收来自所述多个行冷却单元的所述第一端行冷却单元的返回液体；

第五连接器，配置成将所述供应液体供应至所述多个行冷却单元中的第二端行冷却单元；以及

第六连接器，配置成接收来自所述多个行冷却单元的所述第二端行冷却单元的返回液体。

19.根据权利要求18所述的数据中心系统，其中，所述第一连接器和所述第二连接器设置在所述端部单元的上部，以及其中，所述第三连接器、所述第四连接器、所述第五连接器和所述第六连接器设置在所述端部单元的下部中。

20.根据权利要求11所述的数据中心系统，其中，所述数据中心系统还包括所述端部单元中的两个，以将所述供应液体分配至所述多个行冷却单元，其中，所述第一流体分配管道位于所述多个行冷却单元的下部，其中，只有所述多个行冷却单元的子集包括将所述供应液体供应至所述多个电子机架的子集的上部。

Images