CN113875325A - 具有绝缘衬里的浸没冷却外壳 - Google Patents
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Abstract
本文公开了具有绝缘衬里的浸没冷却外壳和相关联的计算设施。在一个实施例中，浸没冷却外壳包括：在基底材料中形成的井；盖件，与井接触并且被紧固到井以包围内部空间，该内部空间被配置为容纳电介质冷却剂，在内部空间中该电介质冷却剂将一个或多个计算设备浸没；以及，绝缘衬里，位于井的内表面上。绝缘衬里具有第一侧，该第一侧与电介质冷却剂接触；第二侧，该第二侧与井的基底材料接触。绝缘衬里对电介质冷却剂是不可渗透的，从而防止电介质冷却剂穿过绝缘衬里到达基底材料。
Description
背景技术
大型计算设施(诸如数据中心)通常包括分布式计算系统，该分布式计算系统被安置在大型建筑物、容器或其他合适的外壳中。分布式计算系统可以包含数千到数百万台服务器，这些服务器通过路由器、交换机、网桥和其他网络设备互连。单个服务器可以托管虚拟机、容器、虚拟交换机、虚拟路由器或其他类型的虚拟化设备。此类虚拟化设备可以被用于执行应用程序或执行其他功能以便于向用户提供云计算服务。
发明内容
本概述被提供以简要地介绍在下面的详细描述中进一步描述的概念的集合。本概述无意确定要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。
数据中心的服务器通常包括：一个或多个中央处理单元(“CPU”)、图形处理单元(“GPU”)、固态驱动器(“SSD”)、存储器芯片等(安装在印刷电路板上)以形成“服务器”。服务器的CPU、GPU和其他部件在操作期间会产生大量热量。如果没有充分消散，产生的热量会损坏和/或降低服务器上各种部件的性能。
已经开发了使用空气冷却的各种技术来消散服务器部件产生的热量。例如，一种技术包括：将风扇放置在服务器外壳中(例如，在机柜的顶部或底部)来迫使来自服务器外壳外侧的冷空气与服务器上的发热部件接触，以将热量移除到服务器外壳之外。在另一示例中，中间冷却器(例如，冷却盘管)可以被定位在服务器外壳中的服务器部分之间。中间冷却器可以从服务器外壳中的服务器组中移除热量，并且通常将服务器外壳内侧的冷却空气保持在特定温度范围内。
然而，前述空气冷却技术具有一些缺点。首先，与液体冷却相比，空气冷却可能在热力学上是低效的。与使用水、乙二醇或其他合适类型的液体相比，使用空气的传导和/或对流的传热系数以及作为传热介质的空气的比热可以是低一个数量级。因此，由于对散热的限制，服务器主板上的发热部件(例如，CPU和GPU)的密度可能会受到限制。此外，空气冷却响应控制调整和/或负载变化可能具有较长的滞后时间。例如，当服务器外壳的温度超过阈值时，可以将附加的冷却空气流引入服务器外壳以降低温度。但是，由于冷却空气的热传递速度较慢，服务器外壳内的温度可能会在很长一段时间内保持在阈值以上。
浸没式冷却技术可以解决上述空气冷却的至少一些缺点。浸没式冷却通常是指如下的冷却技术，根据该技术，服务器的部件(诸如CPU、GPU、SSD、内存和/或其他电子部件)浸没在导热的电介质液体中(本文称为“电介质冷却剂”)。示例电介质冷却剂可以包括矿物油或合成化学品。这种电介质冷却剂可以具有与环境空气的介电常数类似的介电常数。例如，3M提供的电介质冷却剂(电子液体FC-3284)的介电常数为1.86，而25℃的环境空气的介电常数约为1.0。
在某些实施方式中，在操作期间，电介质冷却剂可以通过使液体电介质冷却剂发生相变(经由沸腾的电介质冷却剂变为电介质蒸汽)来从发热部件移除热量，以在服务器外壳内产生电介质冷却剂的液相和气相两者。然后，电介质蒸汽可以通过循环系统冷却并被冷凝回液体形式(该循环系统采用液体泵、热交换器、干式冷却器等)，以将来自电介质冷却剂的热量排放到周围环境中。在其他实施方式中，电介质冷却剂可以在操作期间保持单相。由于所使用的电介质冷却剂的高传热系数和比热特性，服务器外壳中的发热部件的密度可以增加。CPU、GPU等的更高密度可以导致数据中心、机架、服务器机柜或其他合适类型的计算设施的占用空间更小。所使用的电介质冷却剂的高传热系数还可以允许服务器外壳中的服务器部件快速冷却。
浸没冷却外壳的一个示例设计包括细长的容器(例如，10英尺长的容器，其通常被称为“水箱(tank)”)，用于容纳垂直安装在水箱中的多个服务器。水箱通常由焊接的不锈钢板(呈直线形状)制成。然而，浸没冷却外壳的这种设计可能具有高工程、制造和建造成本。例如，不锈钢板的采购成本和加工成本都很高。将不锈钢板焊接在一起需要特殊的技能并且是劳动密集型的。此外，一旦焊接，水箱通常需要一致性测试(例如使用氦气)，以确定焊接或压力测试中是否存在任何泄漏。经过测试后，水箱通常安装在设施的支撑结构上。因此，部署具有这种设计的浸没冷却外壳可能需要很长时间，并且可能需要大量资金。
所公开技术的数个实施例可以通过实施用于浸没冷却外壳的绝缘井设计来解决焊接不锈钢设计的至少一些缺点。在某些实施方式中，浸没冷却外壳可以包括在混凝土、泥土、砖块或其他合适类型的基底材料中形成的井、坑、孔或其他合适类型的凹部(为了说明目的在本文中称为“井(well)”)，并且衬有绝缘衬里。在一个示例中，井可以通过如下方式形成：可以通过在设施中挖掘一部分地面(例如，泥土)以形成直线坑，然后浇注混凝土以在地面的挖掘部分内衬以形成混凝土井。在其他示例中，井可以通过如下方式形成：在设施的地面上放置一个或多个预制混凝土块以形成直线井。在另一示例中，井可以通过如下方式形成：通过用泥土、混凝土或其他合适的材料围绕地面的一部分以形成地上井。在另外的示例中，可以以其他合适的方式形成井。
不受理论的束缚，发明人已经认识到电介质冷却剂通常具有小分子尺寸并且因此通常可以渗透通过混凝土和泥土。因此，为了至少减少或避免电介质冷却剂从井中穿过混凝土或泥土而泄漏，所公开技术的数个实施例涉及使用针对电介质冷却剂不可渗透的绝缘衬里给井做内衬。在一个实施例中，绝缘衬里可以包括高密度聚丙烯(HDPP)、高密度聚乙烯(HDPE)或其他合适类型的非渗透性聚合物材料的单个绝缘层。
在其他实施例中，绝缘衬里还可以包括以堆叠、交织或其他合适方式布置的多个层。例如，绝缘衬里可以包括夹在面向电介质冷却剂的保护层和与保护层相对的密封层之间的绝缘层(例如，HDPP或HDPE)。保护层可以包括一种或多种保护材料，该保护材料被配置为保护绝缘层免受(例如)在安装或维护期间与服务器的接触所引起的穿孔、刮擦或其他合适类型的机械损坏。合适的保护材料的示例可以包括尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯、丝绸、碳纤维或至少一些前述保护材料的组合。密封层可以包括一种或多种密封材料，该密封材料被配置为在绝缘层中形成穿孔的情况下自动密封绝缘层。合适的密封材料的示例可以包括防弹明胶、多层橡胶涂层或其他合适的可以自动膨胀和/或收缩以密封穿孔的密封剂。
在另一实施例中，绝缘衬里还可以包括灌注层，该灌注层被配置为移除，并进而允许通过绝缘层检测任何泄漏的电介质冷却剂。例如，灌注层可以包括基部，该基部具有多个肋或从该基部延伸的其他合适类型的突起。然后，相邻对的多个肋可以形成与真空源流体连通的多个通道。因此，当灌注层被定位在绝缘层后面和/或被附接到绝缘层时，无论有或没有中间层(多个)，都可以从绝缘层后面移除任何泄漏的电介质冷却剂。通过监测从灌注层的输出，可以使用变色涂料、传感器或其他合适的检测器来实现井中电介质冷却剂的泄漏检测。在其他示例中，灌注层还可以包括与基部相对的顶部，使得多个肋在顶部和基部之间延伸。在另一示例中，灌注层可以是位于绝缘层、密封层或绝缘衬里的其他合适层处的内置层。
在某些实施方式中，绝缘衬里可以通过挤压形成并且使用粘合剂、机械紧固件或其他合适的紧固件被紧固到井的内表面。在其他实施方式中，保护层、绝缘层、密封层或其他合适类型的层中的一个或多个可以喷涂或以其他方式直接形成在井的内表面或绝缘衬里的前一层上。在另一实施方式中，绝缘衬里可以通过真空成型、摩擦焊接、声波焊接或其他合适的技术形成。
浸没冷却外壳还可以包括盖件、盖部、顶部或其他合适的闭合部件(为简洁起见在本文中称为“盖件”)，其被配置为使用一个或多个O形环、垫圈或其他合适的密封设备来与井配合并对井进行密封。盖件可以包括被配置为促进井中的浸没冷却操作的各种部件。例如，盖件可以包括冷凝器(例如，冷却盘管)，该冷凝器被配置为在井中的蒸汽空间中冷凝电介质蒸汽。盖件还可以包括合适的导管、管线、管道等以向冷凝器提供冷却流体(例如，冷却水)以及向服务器提供功率/信号。在其他示例中，盖件还可以包括压力传感器、温度传感器、视镜或其他合适的部件，这些部件被配置为促进浸没冷却外壳的监测、控制或其他合适的操作。
在另外的示例中，盖件还可以包括过滤层，该过滤层是针对空气可渗透但针对电介质蒸汽不可渗透的。适用于过滤层的示例材料包括活性炭。过滤层可以位于井中的蒸汽空间和通向外部环境的蒸汽出口之间。因此，空气可以从井的蒸汽空间被抽出/引入井的蒸汽空间，以控制井中的压力而不损失大量的电介质蒸汽。所抽出的空气还可以进一步冷凝以回收仍然存在的任何电介质冷却剂，并且通过例如循环泵被返回到收集容器和/或井。在又一示例中，多个过滤器层和/或冷凝器可以以依次排列、交错或其他合适的方式布置在蒸汽空间和蒸汽出口之间。
在安装过程中，可以在井内放置支架或其他合适类型的支撑设备。支架还可以在接触井或靠近井的表面处包括保护层。支架中可以放置一台或多台服务器。然后使用盖件覆盖并密封井。然后将电介质冷却剂引入井中，以完全浸没支架上承载的服务器。在操作过程中，服务器上的CPU、GPU和其他合适的部件会产生热量。电介质冷却剂可以经由沸腾通过相变来形成电介质蒸汽以吸收产生的热量。电介质蒸汽在井中上升，以与盖件处的冷凝器或附接到盖件的冷凝器接触。然后，在冷凝器中循环的冷却流体从电介质蒸汽中移除热量并且将电介质蒸汽冷凝成液体形式。然后，通过重力或泵将冷凝后的电介质蒸汽返回到井中。
与焊接不锈钢板相比，所公开的浸没冷却外壳的数个实施例可以具有更低的资本成本和制造复杂性。与焊接水箱不同，根据所公开技术的浸没冷却外壳的密封不依赖于不锈钢板之间的焊接。相反，密封是通过绝缘衬里实现的。因为绝缘衬里不是结构构件，所以浸没冷却外壳的工程和构造比焊接不锈钢水箱要简单得多。因此，与使用焊接不锈钢水箱作为浸没冷却外壳相比，工程、制造、建造和其他合适类型的资本成本可以显著降低。
附图说明
图1是具有根据所公开技术的实施例配置的绝缘井设计的浸没冷却外壳的计算设施的示意图。
图2A至图2C是根据所公开技术的实施例的适用于图1中的浸没冷却外壳的绝缘衬里的示意性剖视图。
图3是根据所公开技术的附加实施例的适用于图1中的浸没冷却外壳的盖件的示意性剖视图。
图4是图示根据所公开技术的实施例来部署图1的绝缘井设计的浸没冷却外壳的示例过程的流程图。
具体实施方式
下面描述了用于绝缘井设计的浸没冷却外壳的计算设施、系统、设备、部件、模块和过程的某些实施例。以下描述包括部件的具体细节，用于提供对所公开技术的某些实施例的透彻理解。相关领域的技术人员也可以理解，所公开的技术可以具有附加的实施例，或者可以在没有以下参照图1至图4描述的实施例的若干细节的情况下被实践。
如这里所使用的，术语“浸没服务器外壳”通常是指外壳，其被配置为容纳服务器、服务器或其他合适类型的计算设备，它们在服务器操作期间被浸没在外壳内侧的电介质冷却剂中。“电介质冷却剂”通常是指导热的电介质液体。示例电介质冷却剂可以包括矿物油或合成化学品。这种电介质冷却剂可以具有通常类似于环境空气的介电常数(例如，在100％以内)。例如，3M提供的电介质冷却剂(电子液体FC-3284)的介电常数为1.86，而25℃的环境空气的介电常数约为1.0。在某些实施方式中，电介质冷却剂可以具有足够低的沸点以通过相变来吸收来自操作电子部件(例如，CPU、GPU等)的热量。例如，3M所提供的电子液体FC-3284在1个大气压下的沸点为50°C。
与空气冷却相比，服务器的浸没冷却具有许多优势。例如，由于更高的传热系数，浸没冷却可以在热力学上更有效。然而，浸没冷却外壳的当前设计可能不适合快速且具有成本效益的部署。例如，浸没冷却外壳的一种设计包括将不锈钢板焊接到细长的容器或“水箱”中。然而，浸没冷却外壳的这种设计可能具有高工程、制造和建造成本。例如，不锈钢板的采购成本和加工成本都很高。将不锈钢板焊接在一起需要特殊的技能并且是劳动密集型的。此外，一旦焊接，水箱通常需要一致性测试(例如使用氦气)，以确定焊接或压力测试中是否存在任何泄漏。经过测试后，水箱通常安装在设施中的支撑结构t上。因此，部署具有这种设计的浸没冷却外壳可能需要很长时间，并且可能需要大量资金。
所公开技术的数个实施例可以通过实施用于浸没冷却外壳的绝缘井设计来解决焊接不锈钢设计的至少一些缺点。在某些实施例中，浸没冷却外壳可以包括井，该井由混凝土、泥土、砖块或其他合适类型的基底材料形成并且衬有绝缘衬里。绝缘衬里可以包括绝缘层，该绝缘层被配置为防止电介质冷却剂渗透通过绝缘层并从浸没冷却外壳泄漏。适用于绝缘层的示例材料可以包括高密度聚丙烯(HDPP)、高密度聚乙烯(HDPE)或其他合适类型的非渗透性聚合物材料。因此，绝缘衬里可以被用于防止电介质冷却剂从浸没冷却外壳损失而不是作为井的结构构件。因此，与使用焊接不锈钢水箱作为浸没冷却外壳相比，部署浸没冷却外壳的资本成本可以降低，如下面参考图1至图4更详细地描述。
图1是具有根据所公开技术的实施例配置的绝缘井设计的浸没冷却外壳106的计算设施100的示意图。如图1所示，计算设施100可以包括浸没冷却外壳102，其中安装了承载服务器或多个服务器(为了简洁在本文中称为“服务器103”)的支架101。服务器103中的每一个可以包括一个或多个发热部件105，例如CPU、GPU等。计算设施100还可以包括循环泵114和冷却塔116，它们通过入口歧管和出口歧管112b被可操作地耦合到浸没冷却外壳112a。尽管为了说明的目的在图1中仅示出了一个浸没冷却外壳102，但是在其他实施例中，计算设施100可以包括多个浸没冷却外壳102(未示出)，其平行布置并且被耦合到相同的入口和出口歧管112a和112b，和/或其他合适的部件。
循环泵114可以被配置为经由出口歧管112b从浸没冷却外壳102接收冷却流体并且将接收到的冷却流体转发到冷却塔116。然后冷却塔116可以从冷却流体移除热量并且通过入口歧管112a将冷却流体提供给浸没冷却外壳102。循环泵114可以包括离心泵、活塞泵或其他合适类型的泵。尽管图1中示出了用于冷却流体循环和冷却的特定配置，但是在其他实施例中，计算设施100还可以包括附加的部件和/或不同的部件。例如，计算设施100可以包括冷却器、一个或多个热交换器(未示出)和/或其他合适的机械部件。
如图1所示，浸没冷却外壳102可以包括在基底材料(例如，混凝土或泥土)中形成的井104。所形成的井102可以包括：内表面，该内表面由处于第一高度处的第一表面104a、处于低于第一高度的第二高度处的第二表面104b以及在第一和第二表面104a和104b之间延伸的侧表面104c形成。在图1所示的示例中，侧表面104c在第一和第二表面104a和104b之间大致垂直地延伸。在其他示例中，一个或多个侧表面104c可以相对于第一和/或第二表面104a和104b倾斜。
在一个实施方式中，井104可以通过以下方式形成：在计算设施100中挖掘地面(例如，泥土)的一部分以形成直线形状和合适的尺寸，然后浇注混凝土以为地面的挖掘部分做衬里以形成混凝土井104。在其他实施方式中，井104可以通过以下方式形成：在计算设施100中的地面上放置一个或多个预制混凝土块以形成直线井。在另一示例中，井104可以通过以下方式形成：使用泥土、混凝土或其他合适的材料围绕地面的一部分以形成地上井。在另外的示例中，可以以其他合适的方式形成井104。
绝缘衬里106可以通过粘合剂、机械紧固件或其他合适的方式与井104的内表面接触并且被附接到井104的内表面。绝缘衬里106可以包括至少绝缘层126(如图2A所示)，绝缘层126对于电介质冷却剂120是不可渗透的，因此防止或至少降低电介质冷却剂120通过井的基底材料泄漏的速率104。不受理论的束缚，发明人已经认识到电介质冷却剂120通常具有小分子尺寸并且因此通常可以渗透通过混凝土和泥土。因此，为了至少减少或避免电介质冷却剂120通过混凝土或泥土从井104泄漏，所公开技术的数个实施例涉及使用绝缘衬里106为井104做衬里，该绝缘衬里106对电介质冷却剂120是不可渗透的。在一个实施例中，绝缘衬里106可以包括高密度聚丙烯(HDPP)、高密度聚乙烯(HDPE)或其他合适类型的非渗透性聚合物材料的单个绝缘层126。在其他实施例中，绝缘衬里106还可以包括多个层，该多个层以堆叠、交织或其他合适方式布置。在另一实施方案中，在绝缘衬里中的一个或多个层106还可以包括一个或多个流体通道136(在图2B中示出)，其被配置为诱捕和/或捕获任何从井104逸出的电介质冷却剂120。下面参考图2A至图2C更详细地描述这种多层绝缘衬里106的示例。
浸没冷却外壳102还可以包括盖件108，该盖件被配置为使用一个或多个O形环、垫圈或其他合适的密封设备(未示出)来与井104配合并密封井104。例如，如图1所示，盖件108可以包括板状结构，该板状结构与井104的第一表面104a接触并被紧固到第一表面104a上。因此，盖件108、井104的第二表面104b、以及井104的侧表面104c包围内部空间，该内部空间被配置为容纳电介质冷却剂120。在图示示例中，内部空间包括液体空间122a和蒸汽空间122b。在其他示例中，内部空间可以基本上使用电介质冷却剂120填充，而没有或几乎没有蒸汽空间122b。
在某些实施例中，盖件108可以由混凝土、金属/金属合金作为承载各种部件的基底构成，这些部件被配置为促进井104中的浸没冷却操作。例如，盖件108可以包括冷凝器110(例如，冷却盘管)，该冷凝器110与蒸汽空间122b热连通并且被配置为在井104的蒸汽空间122中冷凝电介质冷却剂120的蒸汽。在图示的实施例中，冷凝器110被示出为被附接到盖件108面向井104的一侧。在其他实施例中，冷凝器110也可以被嵌入盖件108中或具有其他合适的配置。盖件108还可以包括合适的导管、管线、管道等来向冷凝器110提供冷却流体(例如，冷却水)以及向服务器103提供功率/信号。在其他实施例中，盖件108还可以包括压力传感器、温度传感器、视镜或其他合适的部件(未示出)，它们被配置为促进浸没冷却外壳102的监测、控制或其他合适的操作。
在操作中，浸没冷却外壳102中的服务器103的发热部件105可以消耗来自电源(未示出，例如电网)的功率来执行合适的指令以提供期望的计算服务。电介质冷却剂120可以在操作期间吸收由部件105产生的热量，并且将吸收的热量排放到流过冷凝器110的冷却流体中。在某些实施例中，电介质冷却剂120通过相变(即，将电介质冷却剂120的一部分蒸发成蒸汽并蒸发到蒸汽空间122中)吸收由服务器103产生的热量。然后，所蒸发的蒸汽可以被经由入口歧管112a流过冷凝器110的冷却流体冷凝成液体，并经由重力(如虚线箭头所示)或泵返回到井104。在其他实施例中，电介质冷却剂110可以在没有相变的情况下吸收热量。然后，循环泵114将加热的冷却流体从出口歧管112b转发到冷却塔116，以将热量排放到散热器(例如，大气)。然后，冷却流体经由入口歧管112a循环回到浸没冷却外壳102。
因此，与焊接不锈钢板相比，浸没冷却外壳102的数个实施例可以具有更低的成本和制造复杂度。与焊接水箱不同，根据所公开技术的浸没冷却外壳102的密封不依赖于不锈钢板之间的焊接。相反，密封通过绝缘衬里106实现。因为绝缘衬里106不是结构构件，浸没冷却外壳的工程和构造可以比焊接不锈钢水箱简单得多。因此，与使用焊接不锈钢水箱作为浸没冷却外壳相比，浸没冷却外壳102的工程、制造、建造和其他合适类型的资本成本可以显著降低。
图2A至图2C是根据所公开技术的实施例的适用于图1中的浸没冷却外壳102的绝缘衬里106的示意性截面图。如图2A所示，示例绝缘衬里106可以包括保护层124，该保护层124在与电介质冷却剂120接触的第一侧106a处；绝缘层126；密封层128；以及灌注层130，该灌注层130在第二侧处与以堆叠形式布置的井104的内表面处的基底材料接触。在某些实施例中，图2A中所示的各个层可以通过挤出形成。在其他实施例中，各个层可以喷涂或以其他方式直接形成在井104的内表面104a或绝缘衬里106的前一层上。即使在图2A至图2C中示出了特定的层以及这些层的布置，但在一些实施例中，可以省略保护层124、密封层128或灌注层130中的一个或多个。
保护层可以被配置为至少减少物理损坏(例如刺伤刮擦或其他合适类型的机械损坏)对绝缘层126的影响。例如，保护层124可以包括一种或多种保护材料，该一种或多种保护材料被配置为保护绝缘层126免受(例如)在安装或维护期间与服务器103和/或支架101(图1)接触所导致的穿孔。合适的保护材料的示例可以包括尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯、丝绸、碳纤维或至少一些前述保护材料的组合。
密封层128可以包括一种或多种密封材料，该一种或多种密封材料被配置为在绝缘层126中形成穿孔的情况下自动密封绝缘层126。合适的密封材料的示例可以包括防弹明胶、多层橡胶涂层、或其他合适可以自动膨胀和/或收缩以密封穿孔的密封剂。尽管在图2A中密封层128被示出在绝缘层126和灌注层130之间，但是在其他实施例中，密封层128也可以例如通过中间层(未示出)来与绝缘层隔开。在另一实施例中，密封层128可以具有其他合适的配置或从绝缘衬里106中省略。
灌注层130可以被配置为移除、并进而允许检测任何穿过绝缘层126而泄漏的电介质冷却剂120(如虚线箭头所示)。例如，如图2B和图2C所示，灌注层130可以包括基部132，该基部132具有从基部延伸的多个肋或其他合适类型的突起(为简单起见本文中称为“肋134”)。然后，相邻对的多个肋134可以形成多个通道136(为了说明的目的在图2C中示出了四个)，该多个通道136与真空源(未示出)流体连通。因此，当灌注层130被定位在绝缘层126后面和/或被附接到绝缘层126(图2A中所示)时，无论有或没有中间层(多个)，都可以从绝缘层126后面移除任何泄漏的电介质冷却剂120。通过监测从灌注层130的输出，可以使用变色涂料、传感器或其它合适的检测器来实现来自井104的电介质冷却剂120的泄漏检测。在其他示例中，灌注层130还可以包括与基部132相对的顶部(未示出)，使得多个肋134在顶部和基部132之间延伸。在另外的示例中，灌注层130可以是在绝缘层126、密封层128或绝缘衬里106的其他合适层处的内置层。
图3是根据所公开技术的附加实施例的适用于图1中的浸没冷却外壳102的盖件108的示意性剖视图。如图3所示，盖件108可以包括与底部部分108b相对的顶部部分108a，其部分地包围井104中的蒸汽空间122的一部分。盖件108还可以包括一个或多个过滤层140，在蒸汽空间122中该一个或多个过滤层140在顶部部分108a和底部部分108b之间延伸。适用于过滤层的示例材料包括活性炭。在所示示例中，盖件108包括依次布置的第一和第二过滤层140和140’。第一过滤层140位于蒸汽空间122中，而第二过滤层140’位于盖件108的蒸汽出口108c处。次级冷凝器110’位于第一和第二过滤层140和140’之间。在其他示例中，盖件108可以包括一个、三个、四个或任何合适数量的过滤层140(带有或不带有中间次级冷凝器110')。
如图3所示，在操作期间，电介质冷却剂120可以至少部分沸腾并且作为电介质冷却剂120的蒸汽逸出到井104的蒸汽空间122中(如箭头150a所示)。然后，蒸汽接触冷凝器110(如箭头150b所示)。然后，流过冷凝器110的冷却流体(未示出)可以从蒸汽中移除热量并且将蒸汽冷凝成液体，然后液体通过重力(如箭头150c所示)或泵返回井104。
在前述操作期间，包含电介质冷却剂120的蒸汽的空气可以接触过滤层140。然后过滤层140可以允许空气穿过过滤层140而不允许或至少降低电介质冷却剂120的蒸汽的渗透穿过过滤层140。然后，具有至少减少量的电介质冷却剂120的蒸汽的空气可以接触次级冷凝器110’，其将空气中任何剩余的电介质冷却剂120冷凝并返回到井104。然后，空气通过次级冷凝器110’并且经由第二过滤层140'从井104的蒸汽空间122中被抽出。如此，空气可以从井104的蒸汽空间122被抽出/引入井104的蒸汽空间122，以控制井104中的压力而不损失大量电介质冷却剂120。所抽取的空气还可以进一步冷凝以回收任何仍然存在的电介质冷却剂120并且经由例如循环泵(未示出)返回到收集容器(未示出)和/或井104。在又一示例中，多个过滤器层140和/或冷凝器110可以以顺序、交错或其他合适的方式布置在蒸汽空间122和蒸汽出口108c之间。
图4是示出根据所公开技术的实施例部署图1的绝缘井设计的浸没冷却外壳的示例过程200的流程图。如图4所示，过程200可以包括：在阶段202，形成井。以上参考图1描述了形成井的示例技术。然后，过程200可以包括：在阶段204，在所形成的井中安装绝缘衬里。如在上面参照图1至图2C更详细地讨论的，绝缘衬里可以包括至少一个绝缘层，该至少一个绝缘层被配置为防止电介质冷却剂通过所形成的孔泄漏。过程200然后可以包括：在阶段206，将服务器和/或支撑服务器的支架装载到井中。例如，可以将支架或其他合适类型的支撑设备放置在井内并且与井中的绝缘衬里接触。支架还可以在接触或靠近绝缘衬里的表面处包括保护层。然后，过程200可以包括：在阶段208，用盖件覆盖井并且从外部密封井，以及使用电介质冷却剂填充井以完全浸没支架上承载的服务器。
根据上文，应当理解，为了说明的目的，在此描述了本公开的特定实施例，但是在不背离本公开的情况下可以进行各种修改。此外，一个实施例的许多元素可以与其他实施例组合，以补充或代替其他实施例的元素。因此，本技术不受所附权利要求的限制。
Claims (10)
1.一种绝缘井浸没冷却外壳，包括：
井，被形成在基底材料中，所述井具有：第一表面，位于第一高度处；第二表面，位于低于所述第一高度的第二高度处；以及，侧表面，所述侧表面在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
盖件，与所述井的第一表面接触并且被固定到所述井的第一表面，所述盖件、所述井的所述第二表面和所述井的所述侧表面包围一内部空间，所述内部空间被配置为包括电介质冷却剂，所述电介质冷却剂淹没所述内部空间中的一个或多个计算设备；以及
绝缘衬里，位于所述井的所述第二表面和所述侧表面上，所述绝缘衬里具有：第一侧，与所述电介质冷却剂接触；以及，第二侧，在所述井的所述第二表面和所述侧表面处与所述基底材料接触，其中所述绝缘衬里是对于所述电介质冷却剂不可渗透的，从而防止所述电介质冷却剂流过所述绝缘衬里到达所述基底材料。
2.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述绝缘衬里包括绝缘层，所述绝缘层由对于所述电介质冷却剂不可渗透的聚合物材料构成。
3.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述绝缘衬里包括：
绝缘层，由对于所述电介质冷却剂不可渗透的聚合物材料构成；以及
保护层，位于所述绝缘层与所述电介质冷却剂之间，所述保护层由以下一项或多项构成：尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯、丝绸或碳纤维。
4.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述绝缘衬里包括：
绝缘层，由对于所述电介质冷却剂不可渗透的聚合物材料构成；
保护层，位于所述绝缘层和所述电介质冷却剂之间，所述保护层由以下一项或多项构成：尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯、丝绸或碳纤维；以及
密封层，位于所述绝缘层与所述井的基底材料之间，所述密封层由以下一项或多项构成：弹道明胶或多层橡胶。
5.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述绝缘衬里包括：
绝缘层，由对于所述电介质冷却剂不可渗透的聚合物材料构成；以及
灌注层，位于所述绝缘层与所述井的基底材料之间，所述灌注层包括一个或多个通道，所述一个或多个通道与真空源流体连通，所述真空源被配置为移除流过所述绝缘层的任何电介质冷却剂。
6.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述绝缘衬里包括：
绝缘层，由所述电介质冷却剂不可渗透的聚合物材料构成；以及
灌注层，位于所述绝缘层与所述井的基底材料之间，所述灌注层包括基部，所述基部具有朝向所述绝缘层延伸的多个突起，其中相邻对突起形成多个通道，所述多个通道与真空源流体连通，所述真空源被配置为移除通过所述绝缘层的任何电介质冷却剂。
7.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述盖件包括：冷凝器，所述冷凝器与所述内部空间热连通，所述冷凝器被配置为将热量从所述电介质冷却剂的蒸汽移除，从而将所述电介质冷却剂的蒸汽冷凝成液体，所述液体通过重力或泵返回到所述内部空间。
8.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述盖件包括：
冷凝器，与所述内部空间热连通，所述冷凝器被配置为将热量从所述电介质冷却剂的蒸汽移除，从而将所述电介质冷却剂的蒸汽冷凝成液体，所述液体通过重力或泵返回到所述内部空间；
所述浸没冷却外壳的内部空间的蒸汽出口；以及
过滤层，所述过滤层位于所述蒸汽出口与所述冷凝器之间，所述过滤层被配置为允许空气通过但不允许所述电介质冷却剂的蒸汽通过。
9.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述盖件包括：
所述浸没冷却外壳的内部空间的蒸汽出口；
第一冷凝器；
第二冷凝器，位于所述第一冷凝器与所述蒸汽出口之间，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器两者均与所述内部空间热连通并且被配置为将热量从所述电介质冷却剂的蒸汽移除，从而将所述电介质冷却剂的蒸汽冷凝成液体，所述液体通过重力或泵返回到所述浸没冷却外壳的内部空间；以及
过滤层，位于所述第一冷凝器与所述第二冷凝器之间，所述过滤层被配置为允许空气通过但不允许所述电介质冷却剂的蒸汽通过，所述过滤层由碳构成。
10.根据权利要求1所述的绝缘井浸没冷却外壳，其中所述盖件包括：
所述浸没冷却外壳的内部空间的蒸汽出口；
第一冷凝器；
第二冷凝器，位于所述第一冷凝器与所述蒸汽出口之间，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器两者均与所述内部空间热连通并且被配置为将热量从所述电介质冷却剂的蒸汽移除，从而将所述电介质冷却剂的蒸汽冷凝成液体，所述液体通过重力或泵返回到所述浸没冷却外壳的内部空间；以及
第一过滤层，位于所述第一冷凝器与所述第二冷凝器之间；以及
第二过滤层，位于所述蒸汽出口处，所述第一过滤层与所述第二过滤层被配置为允许空气通过但不允许所述电介质冷却剂的蒸汽通过，所述过滤层由碳构成。
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