CN115529781A - 用于多重混合热系统的机架架构 - Google Patents

Abstract

公开了一种电子机架冷却系统，包括具有第一冷却回路的两相冷却系统和包括第二冷却回路的单相系统。诸如设施冷却流体的主冷却剂源与两相冷却系统的冷凝器单元联接。设施冷却流体的分支被引向单相冷却回路。流向单相冷却回路的冷却剂由流量控制阀和冷却剂泵控制。设施冷却流体在单相循环和相变循环之间进行管理。电子机架中的机架管理单元利用流量控制装置和泵控制设施冷却流体的流速。

Description

用于多重混合热系统的机架架构

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及数据中心的冷却。更具体地说，本发明的实施方式涉及用于冷却机架、机群或数据中心中的服务器的多相、多冷却系统架构。

背景技术

冷却是计算机系统和数据中心设计中的突出要素。高性能电子部件(例如封装在服务器内的高性能处理器)的数量已经稳步增加，从而增加了服务器正常操作期间产生和发散的热量。如果允许数据中心内使用的服务器操作的环境随着时间的推移而温度上升，那么服务器的可靠性就会下降。维持适当的热环境对于数据中心的这些服务器的正常操作以及服务器的性能和寿命至关重要。需要更有效和高效的冷却解决方案，在冷却高性能服务器的情况下尤为如此。

数据中心中的服务器机架可能包含具有不同类型的电子部件的服务器，这些电子部件产生的热需要由冷却系统移除。不同的电子部件可以具有实质上不同的热负荷。通常，使用单相冷却系统移除服务器系统或服务器系统的机架内产生的热。单相冷却系统是其中冷却剂或工作流体保持在液体状态的一种冷却系统。用于除热的机架级冷却剂分布是单故障点。

在现有技术中，机架级冷却由单相系统进行，单相系统将冷却剂泵送到服务器机架并将热转移到冷却剂。然后，冷却剂返回冷却系统，以从冷却剂中除热。向服务器机架泵送冷却剂的泵的速度可能需要变化，以移除服务器机架内的部件所产生的不同量的热。随着热负荷的增加，泵的速度可能无法进一步提高。进一步，增加泵的速度超过一定的设计点就会成为一种低效的除热的方式。此外，泵可能会失效，从而导致单相系统无法从发热部件中除热。因此，无论是泵的操作故障，还是泵无法快速运行以移除产生的热量，单相系统都可能包括在现有冷却系统中冷却服务器机架内的发热部件的单点故障。

发明内容

本发明旨在解决相关技术中的上述技术问题之一。

本发明实施例提供一种电子机架冷却系统，配置成冷却电子机架中的多个服务器中的发热部件，所述冷却系统包括：与设施冷却流体供应联接的两相冷却系统的冷凝器，所述冷凝器配置成冷却从联接在所述两相冷却系统和所述电子机架内的两相冷却剂分配歧管之间的两相冷却回路返回的蒸汽；单相冷却回路，所述单相冷却回路经由流量控制系统与所述设施冷却流体供应联接，所述单相冷却回路与所述电子机架内的单相冷却剂分配歧管联接；以及控制器，所述控制器用于响应于由所述控制器确定的温度而控制单相冷却流体从所述流量控制系统到所述单相冷却回路的流速。

在一些实施例中，所述流量控制系统包括：双向控制阀；冷却剂泵；或双向控制阀和冷却剂泵。

在一些实施例中，所述两相冷却系统与所述电子机架集成。

在一些实施例中，所述控制器响应于所述温度低于预定阈值而控制所述流量控制系统，以防止单相冷却流体流向所述单相冷却回路。

在一些实施例中，所述控制器控制所述流量控制系统，以响应于所述温度的变化而调整输送到所述单相冷却回路的所述单相冷却流体的量。

在一些实施例中，所述单相冷却剂回路经由所述电子机架中的单相分配歧管与所述电子机架内的所述多个服务器联接，而所述两相冷却剂回路经由所述电子机架中的两相分配歧管与所述多个服务器联接。

在一些实施例中，所述单相冷却回路和所述两相冷却回路都与所述多个服务器中的服务器内的同一发热部件联接。

在一些实施例中，所述设施冷却流体供应被控制以直接冷却所述电子机架，或以使用所述单相冷却回路的直接冷却和使用所述两相冷却系统的所述冷凝器和所述两相冷却回路的间接冷却的结合冷却所述电子机架。

本发明实施例还一种电子机架冷却系统，配置成冷却电子机架中的多个服务器中的发热部件，所述冷却系统包括：与设施冷却系统流体供应联接的冷却剂泵；与所述冷却剂泵的输出端联接的两相冷却系统的冷凝器，所述冷凝器配置成冷却从联接在所述两相冷却系统和所述电子机架内的两相冷却剂分配歧管之间的两相冷却回路返回的蒸汽；与所述冷却剂泵的所述输出端联接的流量控制装置；单相冷却回路，所述单相冷却回路经由所述流量控制装置与所述设施冷却流体供应联接，所述单相冷却回路与所述电子机架内的单相冷却剂分配歧管联接；以及控制器，所述控制器配置成响应于所述控制器确定的温度，控制单相冷却流体从所述流量控制装置到所述单相冷却回路的流速。

在一些实施例中，所述流量控制装置包括双向控制阀。

在一些实施例中，所述两相冷却系统、所述冷却剂泵和所述流量控制装置与所述电子机架集成。

在一些实施例中，所述控制器响应于所述温度低于预定阈值而控制所述流量控制装置，以防止所述单相冷却流体流向所述单相冷却回路。

在一些实施例中，所述控制器控制所述控制系统，以响应于所述温度的变化而调整输送到所述单相冷却回路的所述单相冷却流体的量。

在一些实施例中，所述冷却剂泵的流速被设定为预设值。

在一些实施例中，所述控制器控制所述冷却剂泵的速度以改变所述冷却剂泵的流速。

在一些实施例中，所述单相冷却剂回路经由所述电子机架中的单相分配歧管与所述电子机架内的所述多个服务器联接，并且所述两相冷却剂回路经由所述电子机架中的两相分配歧管与所述多个服务器联接。

在一些实施例中，所述单相冷却回路和所述两相冷却回路都联接到所述多个服务器中的服务器内的同一个发热部件。

本发明实施例还提供一种数据中心，包括：设施冷却流体供应；多个电子机架，每个电子机架均包含多个发热部件；以及对于每个电子机架的间接冷却系统，所述间接冷却系统包括与所述设施冷却流体供应联接的冷凝器，其中所述间接冷却系统包括联接在所述电子机架与所述冷凝器之间的两相冷却回路，所述两相冷却回路将两相冷却流体再循环到所述电子机架并返回到所述间接冷却系统。

在一些实施例中，对于每个电子机架，数据中心均进一步包括：直接的单相冷却回路，所述直接单相冷却回路经由冷却流体管理部件与所述设施冷却流体供应联接，并且与所述电子机架联接，其中所述单相冷却回路将单相冷却流体再循环到所述电子机架并返回到设施冷却流体回流，并且所述冷却流体管理部件包括冷却剂泵和流量控制装置，调节所述单相冷却回路内的单相冷却流体的流量。

在一些实施例中，对于每个电子机架，数据中心均进一步包括机架控制器，所述机架控制器控制每个冷却流体管理部件以调节所述单相冷却回路内的单相冷却流体的流量。

附图说明

在附图中以举例而非限制的方式说明本发明的实施方式，图中类似的附图标记表示类似的元件。

图1A是示出根据一个实施方式的用于多重混合热系统的机架架构的实施例的框图。

图1B是示出根据一个实施方式的用于多重混合热系统的机架架构的实施例的框图。

图1C是示出根据一个实施方式的用于多重混合热系统的数据中心架构的实施例的框图。

图2是示出根据一个实施方式的电子机架的侧视图的实施例的框图。

图3是示出根据一个实施方式的电子机架的俯视图的实施例的框图。

图4是示出根据一个实施方式的冷板配置的实施例的框图。

具体实施方式

将参照下文讨论的细节描述本发明的各种实施方式和方面，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，不应理解为对本发明的限制。描述了许多具体细节，以提供对本发明各种实施方式的透彻理解。然而，在某些情况下，为了对本发明的实施方式进行简明的讨论，没有描述公知或常规的细节。

说明书中提及“一个实施方式”或“实施方式”是指与实施方式一起描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施方式中。说明书中不同地方出现的短语“在一个实施方式中”不一定都是指同一个实施方式。

在第一方面中，电子机架冷却系统配置成冷却电子机架中的多个服务器中的发热部件。冷却系统包括两相冷却系统的冷凝器，冷凝器与设施冷却流体供应联接。冷凝器配置成连续冷却从联接在两相冷却系统和电子机架内的两相冷却剂分配歧管之间的两相冷却回路返回的蒸汽。冷却系统还包括单相冷却回路，单相冷却回路经由流量控制系统与设施冷却流体供应联接。单相冷却回路与电子机架内的单相冷却剂分配歧管联接。冷却系统还包括控制器，以响应于由控制器确定的温度而控制单相冷却流体从流量控制系统到单相冷却回路的流速。流量控制系统可以包括双向控制阀、冷却剂泵或双向控制阀和冷却剂泵。两相冷却系统可以与电子机架集成。控制器可以响应于温度低于预定阈值而控制流量控制系统，以防止单相冷却流体流向单相冷却回路。控制器还可以控制流量控制系统，以响应于温度的变化而调整输送到单相冷却回路的单相冷却流体的量。在一个实施方式中，单相冷却剂回路经由电子机架中的单相分配歧管与电子机架内的多个服务器联接，而两相冷却剂回路经由电子机架中的两相分配歧管与多个服务器联接。在一个实施方式中，单相冷却回路和两相冷却回路都与多个服务器中的一个服务器内的同一发热部件联接。控制器可以集成到电子机架中。

在第二方面中，电子机架冷却系统可以配置成冷却电子机架中的多个服务器中的发热部件。冷却系统可以包括与设施冷却系统流体供应相联接的冷却剂泵。两相冷却系统的冷凝器可以与冷却剂泵的输出端联接。冷凝器配置成连续冷却从联接在两相冷却系统和电子机架内的两相冷却剂分配歧管之间的两相冷却回路返回的蒸汽。冷却系统还可以包括与冷却剂泵的输出端联接的流量控制装置。单相冷却回路可以经由流量控制装置与设施冷却流体供应联接，并且单相冷却回路与电子机架内的单相冷却剂分配歧管联接。冷却系统还可以包括控制器，控制器配置成响应于控制器确定的温度，控制单相冷却流体从流量控制装置到单相冷却回路的流速。在一个实施方式中，流量控制装置可以是双向控制阀。两相冷却系统、冷却剂泵和流量控制装置可以与电子机架集成。在一个实施方式中，控制器可以响应于温度低于预定阈值而控制流量控制装置，以防止单相冷却流体流向单相冷却回路。在实施方式中，控制系统可以响应于温度的变化而调整输送到单相冷却回路的单相冷却流体的量。在一个实施方式中，冷却剂泵的流速可以被设定为预设值。单相冷却剂回路可以经由电子机架中的单相分配歧管与电子机架内的多个服务器联接。两相冷却剂回路经由电子机架中的两相分配歧管与多个服务器联接。在一个实施方式中，单相冷却回路和两相冷却回路都可以联接到多个服务器中的一个服务器内的同一个发热部件。

在第三方面中，服务器机群冷却系统可以包括多个电子机架，每个电子机架均具有如上述第一方面中所述的电子机架冷却系统。每个电子机架均可以包括一个或更多个服务器，并且多个电子机架中的服务器可以配置成作为服务器机群操作。

在第四方面中，服务器机群冷却系统可以包括多个电子机架，每个电子机架均具有如上述第二方面中所述的电子机架冷却系统。每个电子机架均可以包括一个或更多个服务器，并且多个机架中的服务器可以配置成作为服务器机群操作。

在第五方面中，数据中心具有多个电子机架，每个电子机架均包含由冷却系统冷却的多个发热部件。每个电子机架均包括间接冷却系统，间接冷却系统具有与设施冷却流体供应联接的冷凝器。间接冷却系统具有联接到冷凝器和电子机架的两相冷却回路。两相冷却回路将两相冷却流体再循环到电子机架并返回到间接冷却系统的冷凝器。在一个实施方式中，数据中心中的每个电子机架均进一步包括直接的单相冷却回路，直接的单相冷却回路经由冷却流体管理部件与设施冷却流体供应联接，并且与电子机架联接。单相冷却回路将单相冷却流体再循环到电子机架并返回到设施冷却流体回流。冷却流体管理部件包括调节单相冷却回路内的单相冷却流体的流量的流量控制装置和冷却剂泵。在一个实施方式中，数据中心中的每个电子机架均进一步包括机架控制器，机架控制器控制每个冷却流体管理部件以调节单相冷却回路内的单相冷却流体的流量。

图1A是示出根据一个实施方式的用于电子机架200的冷却系统100的实施例的框图。用于电子机架200的冷却系统100包括两相冷却系统(“冷凝器系统”)121和单相冷却回路132/131。设施冷却流体供应137和设施流体冷却回流136连续地流过冷凝器系统121。设施冷却流体供应137是一种单相冷却流体，单相冷却流体被选择使得在冷却系统100的设计温度下，单相冷却流体不会蒸发。单相冷却回路132/131的流速由流量控制装置140和/或冷却剂泵146控制。流量控制装置140从设施冷却流体供应137接收单相冷却流体供应。

两相冷却系统121具有两相冷却回路134/133，两相冷却回路134/133包括两相冷却剂供应134和蒸汽回流133，它们分别流到电子机架200，并从电子机架200流出。两相冷却回路134/133连续地流到冷凝器系统121和电子机架200并从冷凝器系统121和电子机架200流出。单相冷却回路132/131包括单相冷却液体供应132和单相冷却流体回流131，单相冷却液体供应132和单相冷却流体回流131分别按照流量控制装置140和冷却剂泵146确定的流速流到电子机架200并从电子机架200流出。在一个实施方式中，冷凝器系统121可以集成到电子机架200中，或集成到电子机架200上。在一个实施方式中，流量控制装置140和冷却剂泵146也可以集成到电子机架200中，或集成到电子机架200上。

冷凝器系统121的两相冷却剂供应134与安装在电子机架200中的两相冷却剂供应分配歧管144联接。蒸汽回流133与安装在电子机架200中的蒸汽回流歧管143联接。单相冷却流体供应132与安装在电子机架200中的单相冷却供应液分配歧管142联接。单相冷却流体回流131与安装在电子机架200中的单相冷却回流液歧管141联接。

电子机架200包括机架管理单元(RMU)202和一个或更多个服务器，例如，服务器203A-203D(除非另有说明，否则分别统称为“服务器203”)。RMU 202包括机架管理控制器(RMC)222，机架管理控制222在电子机架200内并对冷凝器系统121、流量控制装置140和冷却剂泵146执行控制功能。流量控制装置140的流速可以由机架管理单元(RMU)202中的机架管理控制器(RMC)222设定。单相冷却回路132/131中的单相冷却流体的流速可以响应于RMC222确定的温度来设定。下面参照图2对RMU 202进行详细描述。

每个服务器203均在服务器203机箱上有连接，以经由连接点150联接到单相冷却流体供应分配歧管142、单相冷却流体回流歧管141、两相冷却剂供应分配歧管144和蒸汽回流歧管143中的每一者。在每个服务器203内部，一个或更多个冷板(未示出)与用于单相冷却流体供应132、单相冷却流体回流131、两相冷却剂供应134和蒸汽回流133的服务器203机箱冷却剂连接点(未示出)联接。在每个服务器203内部，一个或更多个发热部件(未示出)与冷板(未示出)联接。发热部件可以包括通用处理器、图形处理器、数据处理或人工智能处理器、存储器、通信装置等。这些发热部件中的一些与每个服务器203中的一个或更多个冷板或其他除热装置联接。冷板使用两相冷却回路和单相冷却回路从一个或更多个发热部件中除热。在一个实施方式中，另外可以使用空气流、热电(TE)冷却器或其他装置从发热部件中除热。

两相冷却流体134由冷凝器系统121连续提供给电子机架200。来自发热部件的热作为例如由两相冷却回路返回的蒸汽133返回到冷凝器系统121。返回到冷凝器系统121的蒸汽133在冷凝器系统121处使用连续流向冷凝器系统121的设施冷却流体供应137进行冷却。热由冷凝器系统121转移到设施冷却流体回流136。设施冷却流体回流136返回到设施除热系统，如冷却塔、逆流换热器、制冷机、冷却池或其他设施规模的冷却系统(未示出)。经设施除热系统冷却的设施冷却流体回流136被回收到冷凝器系统121作为设施冷却流体源137。

在一个实施方式中，流量控制装置140可以是流量控制阀，例如可控闸阀、旋塞阀、针阀或其他阀体类型。冷却剂泵146可以是离心泵、恒量泵或其他类型的冷却剂泵146。一个或更多个控制信号147由RMC 222产生，以设定流量控制装置140的流速和冷却剂泵146的流速。下面参照图2对RMC 222进行描述。控制流量控制装置140流速和冷却剂泵146流速的控制信号147可以直接从服务器203中的温度传感器生成，例如服务器203内的芯片盒或冷板(未示出)内的温度传感器(未示出)。RMC 222可以根据来自服务器203A-203D内的一个或更多个芯片盒或冷板(未示出)的一个或更多个温度传感器(未示出)输出确定控制信号147。RMC 222还能够控制流量控制装置140和冷却剂泵146的开启和关闭状态。

在一个实施方式中，单相冷却回路132/131中的单相冷却流体是具有高于冷却回路的设计温度的汽化温度的第一工作流体，从而第一冷却回路中的单相冷却流体在正常、设计、热负荷期间不被设计成汽化。在一个实施方式中，两相冷却剂供应134中的工作流体被选择使得工作流体将在某温度下汽化，该温度在电子机架200中的一个或更多个服务器203内的多个发热部件的设计操作范围内。

图1B是示出根据一个实施方式的用于电子机架200的冷却系统101的实施例的框图。用于电子机架200的冷却系统101可以基本上如上面参考图1A所公开的冷却系统100那样，具有以下额外和/或不同的特征。

用于电子机架200的冷却系统100也包括两相“冷凝器”冷却系统121，该冷却系统121具有两相冷却回路，该两相冷却回路具有两相冷却剂供应134和蒸汽回流133。冷却系统101进一步包括单独的单相冷却回路，该单相冷却回路具有单相冷却流体供应132和单相冷却流体回流131。

设施冷却流体源137是单相冷却流体。在图1B中，设施冷却流体从源137到冷凝器系统121以及到单相冷却回路的流量由冷却剂泵146的流速设定确定。冷却剂泵146的进口端口与设施冷却流体源137联接。冷却剂泵146的出口端口与冷凝器系统121的入口连接相联接(1)，并且与流量控制装置(“FCD”)140联接(2)。流量控制装置140的出口端口与安装在电子机架200中的单相冷却流体供应歧管142联接。提供给冷凝器系统121的设施冷却液体137的量首先由冷却剂泵146的流速设定确定。冷却剂泵146的流速设定了将在两相冷凝器系统121和单相冷却回路132/131之间共享的单相冷却流体137的最大流速。流量控制装置140的流速设定确定来自冷却剂泵146的最大流速有多少将被送到与分配歧管142/141联接的单相冷却流体132/131。在一个实施方式中，单相冷却回路132/131是对连续循环的两相冷却回路134/133的补充，使得流量控制装置可以被设定为完全关闭(零流速)。在一个实施方式中，RMC 222也能够控制流量控制装置140和/或冷却剂泵146的开启和关闭状态。RMC222还控制流量控制装置140的可变打开位置和冷却剂泵146的可变速度。RMC 222可以将流量控制装置140设定到关闭位置，将冷却剂泵设定为开启状态，并调整冷却剂泵146的速度。在一个实施方式中，当温度升高时，RMC 222可以首先开始提高泵的速度，并且仍然将流量控制装置140维持在关闭位置(关闭状态)。随着温度继续升高到更高的值，RMC 222可以打开流量控制装置140，从而经由单相冷却回路132/131将单相冷却流体直接导向电子机架。

在一个实施方式中，可以手动设定冷却剂泵146的流速。在一个实施方式中，来自机架管理单元202内的机架管理控制器(RMC)222的控制信号(未示出)可以经由通过管理软件设定的控制信号来控制冷却剂泵146的流速设定。在一个实施方式中，冷却剂泵146流速可以由RMC 222响应于服务器203中的芯片盒的一个或更多个温度145而设定，如下图4所示。

如上所述，电子机架200中的每个服务器203内的一个或更多个发热部件联接到冷板，并且可以在发热部件的芯片盒内或芯片盒上具有温度传感器。冷板可以使用单相冷却剂回路132/131和两相冷却回路134/133来冷却与冷板联接的发热装置。在一个实施方式中，单相流量控制装置140可以设定为零gpm流速，使得只有两相冷却流体流过冷板。芯片盒温度可以被发送到机架RMC 222，以生成控制信号给流量控制装置140，为流量控制装置140设定流速。当RMC 222确定温度上升时，流量控制装置140的流速可以增大。

在一个实施方式中，流量控制装置140的流速设定可以是为冷却剂泵146设定的流速的固定百分比。例如，流量控制装置140可以被设定为流速为冷却剂泵146流速的50％。在另一实施方式中，流量控制装置的流速可以根据校准表确定，校准表将RMC 222确定的温度与冷却剂泵146的流速相互关联。在一个实施方式中，RMC 222可以包括一个或更多个人工智能(“AI”)模型，该模型训练以将RMC 222的温度变化、冷却剂泵146的流速和流量控制装置140的流速相互关联，从而使RMC 222确定的温度最小化。在一个实施方式中，一个或更多个AI模型可以额外地或可替换地最小化能量消耗，例如由于冷却剂泵146的操作和用于致动流量控制装置140的能量消耗。

图1C是示出如上述图1B中的两个系统的框图。在另一实施方式中，可以添加以上图1A或1B中描述的类型的额外的系统。在这样的实施方式中，根据图1A和/或1B的大量服务器可以配置成数据中心内的服务器机群(未示出)。在一个实施方式中，大量根据图1A和/或1B的电子机架可以配置成数据中心系统(未示出)。配置为机群或数据中心的电子机架的数量不受限制。在图1C中，设施冷却流体源137向每个电子机架200A和200B的冷却剂泵146提供设施冷却流体137。电子机架200A和200B在其各自的机架中可以具有不同数量的服务器203。每个机架内的每个服务器203均可以有与其他服务器203不同的数量和类型的发热部件。来自电子机架的单相冷却流体回流131返回到设施冷却流体回流136。从冷凝器系统121返回的单相冷却流体136也被返回到设施冷却流体回流136。设施冷却流体回流136被输送到一个设施冷却系统(未示出)。如果电子机架200A和200B或其他额外机架(未示出)被添加到图1C的实施方式中，电子机架200A和200B或其他额外机架(未示出)的其他特征与图1B(在图1C所示的机架200A和200B的情况下)或图1A基本相同。在一个实施方式中，服务器机群或数据中心中的每个电子机架200均可以包括联接在设施冷却流体供应137和设施冷却流体回流136以及每个电子机架200中的单相冷却回路歧管141和142之间的不同流体控制部件。

图2是示出根据一个实施方式的电子机架200的框图。电子机架200可以代表任何一个电子机架200，如图1A至图1C中所示。参照图2，根据一个实施方式，电子机架200包括但不限于机架管理单元(RMU)202以及一个或更多个服务器机箱203A-203F(除非另有说明，否则分别统称为服务器机箱203)。服务器机箱203可以分别从电子机架200的前端204或后端205插入服务器插槽阵列(例如，标准架)中。请注意，虽然这里示出有六个服务器机箱203A-203F，但在电子机架200内可以维持有更多或更少的服务器机箱。在一个实施方式中，电子机架200可以向环境开放或者部分地被机架容器容纳，只要冷却风扇能够产生从前端到后端的气流。

此外，对于至少一些服务器机箱203，可选的风扇模块(未示出)与服务器机箱关联。每个风扇模块均包括一个或更多个冷却风扇。风扇模块可以安装在服务器机箱203的后端上或安装在电子机架上，以产生气流，该气流从前端204流动，穿过服务器机箱203的空气空间，并存在于电子机架200的后端205。

每个服务器机箱203均可以包括一个或更多个IT部件(例如，中央处理单元或CPU、通用/图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储装置)。每个IT部件均可以执行数据处理任务，其中IT部件可以包括软件，该软件安装在存储装置中，加载到存储器中，并由一个或更多个处理器执行以执行数据处理任务。服务器机箱203可以包括与一个或更多个计算服务器(也被称为计算节点，例如CPU服务器和GPU服务器)联接的主机服务器(被称为主机节点)。主机服务器(具有一个或更多个CPU)通常通过网络(例如，互联网)与客户端对接，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，作为软件即服务或SaaS平台的一部分)。响应于请求，主机服务器将任务分配给主机服务器管理的一个或更多个计算节点或计算服务器(有一个或更多个GPU)。计算机服务器执行实际任务，这可能在操作期间产生热。

电子机架200进一步包括可选的RMU 202，RMU 202配置成提供并管理供应给服务器203的电力。RMU 202可以联接到电源单元(未示出)以管理电源单元的电力消耗。电源单元可以包括必要的电路(例如，交流电(AC)到直流电(DC)或直流电到直流电的电源转换器、电池、变压器或稳压器等)，以向电子机架200的其余部件提供电力。RMU可以包括温度或控制信号147，该信号被发送到流量控制装置(FCD)140，并可选地发送到冷却剂泵146。温度信号147可以从来自冷板400和/或发热部件的芯片盒(未示出)的一个或更多个温度信号(未示出)得到。关于芯片盒、冷板和发热部件的温度的更多细节，见下面的图3。

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可以包括监测器，以监测电子机架200内的各种部件(例如，服务器203以及风扇模块)的操作状态。具体地，RMC 222从代表电子机架200的操作环境的各种传感器接收操作数据。例如，监测器可以接收代表处理器、冷却流体和气流的温度的操作数据，这些数据可以经由各种温度传感器捕获和收集。监测器还可以接收代表由风扇模块231和液体泵212产生的风扇功率和泵功率的数据，这些数据可能与它们各自的速度成正比。这些操作数据被称为实时操作数据。请注意，监测器可以作为RMU 202内的单独模块来实施。

注意，图2中所示的机架配置仅为了说明的目的而示出并描述；其他配置或布置也是可以适用的。服务器机箱203的冷板400可以联接到机架歧管，例如上述单相(“1-相”)冷却回路132/131和两相(“2-相”)冷却回路134/133的冷却剂分配和返回歧管141-144。每个服务器203均可以使用连接软管或管道128在连接150处与歧管141-143联接。每个服务器203均可以将单相冷却流体供应和回流132/131(“单相冷却回路”)输送到一个或更多个冷板，也可以将两相冷却剂供应和蒸汽回流134/133(“两相冷却回路”)输送到服务器203中的一个或更多个冷板。在一个实施方式中，一个或更多个或所有的冷板可以与单相冷却回路和两相冷却回路联接。

图3是框图，示出了根据一个实施方式的电子机架200中的服务器203A的俯视图。电子机架200的前面标记为204，而电子机架的后面标记为205。如上所述，单相冷却回路可以包括单相冷却流体供应管线132和单相冷却流体回流管线131。单相冷却流体供应管线132可以使用例如软管连接与安装在电子机架200的后部205中的歧管142联接。单相冷却流体回流管线131可以使用例如软管连接与歧管141联接。同样，两相冷却回路具有两相冷却流体供应134，该两相冷却流体供应134可以与歧管144联接。两相回路的蒸汽回流管线133可以使用例如软管连接与歧管143联接。任何服务器203内的发热装置(未示出)均可以与服务器203内的冷板(未示出)联接，该冷板被单相冷却回路和两相冷却回路冷却。在一个实施方式中，发热部件可以另外借助空气流、热电(TE)冷却器等进行冷却。用于运行两个冷却回路的冷却板的设计不是本公开的主题。

图4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/冷板组件400可以代表上文所述的服务器机箱203的任何处理器/冷板结构。参照图4，处理器401插在安装在印刷电路板(PCB)或主板402上的处理器插座上，印刷电路板(PCB)或主板402与数据处理系统或服务器的其他电气部件或电路联接。处理器芯片401可以安装到具有温度传感器145的芯片盒，温度传感器145向RMC 222发送温度信号。RMC 222可以使用数学推导来确定单一的温度值，用于确定对流量控制设备140的控制信号。单一温度可以由RMC 222选择为从服务器203芯片盒接收的所有芯片盒温度的最高温度。单一温度可以是从服务器203芯片盒接收的所有芯片盒温度的平均值或加权平均值。在一个实施方式中，RMC 222可以从所有可用的芯片盒温度中选择一个或更多个特定的芯片盒温度，用于确定单一温度，以确定流量控制装置140的控制信号。

处理器401还包括与其附接的冷板403，该冷板403与多个机架歧管(未示出)联接，多个机架歧管与单相冷却流体供应管线132和单相冷却流体回流管线131以及两相冷却剂供应管线134和蒸汽回流管线133联接。处理器401产生的部分热经由冷板403被冷却液体移除。剩余部分的热进入下方或上方的空气空间，可以由冷却风扇404产生的气流139移除。冷空气139穿过空气空间，空气空间将空气加热成为暖空气138，暖空气从安装有服务器203的电子机架200的背面(未示出)排出。

在前述说明书中，已经参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明的实施方式。虽然机架定向被示出为水平的，但这并不是限制性的。不同的服务器机架定向(例如竖直的，或向上的/向下的)都可以使用本公开来实施。显而易见，在不背离以下权利要求书中所阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改。因此，本说明书和附图应被视为说明性的，而不是限制性的。

在前述说明书中，已经参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明的实施方式。拥有本公开内容的本领域技术人员可以实施公/母连接器、连接器类型、软管、管子、管道和结构框架构件以及组件定向的不同选择。虽然机架定向示出为水平的，但这并不是限制性的。不同的服务器机架定向(例如竖直的，或向上的/向下的)都可以使用本公开来实施。显而易见，在不背离以下权利要求书中所阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改。因此，本说明书和附图应被视为说明性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种电子机架冷却系统，配置成冷却电子机架中的多个服务器中的发热部件，所述冷却系统包括：

与设施冷却流体供应联接的两相冷却系统的冷凝器，所述冷凝器配置成冷却从联接在所述两相冷却系统和所述电子机架内的两相冷却剂分配歧管之间的两相冷却回路返回的蒸汽；

单相冷却回路，所述单相冷却回路经由流量控制系统与所述设施冷却流体供应联接，所述单相冷却回路与所述电子机架内的单相冷却剂分配歧管联接；以及

控制器，所述控制器用于响应于由所述控制器确定的温度而控制单相冷却流体从所述流量控制系统到所述单相冷却回路的流速。

2.根据权利要求1所述的电子机架冷却系统，其中，所述流量控制系统包括：

双向控制阀；

冷却剂泵；或

双向控制阀和冷却剂泵。

3.根据权利要求1所述的电子机架冷却系统，其中，所述两相冷却系统与所述电子机架集成。

4.根据权利要求1所述的电子机架冷却系统，其中，所述控制器响应于所述温度低于预定阈值而控制所述流量控制系统，以防止单相冷却流体流向所述单相冷却回路。

5.根据权利要求1所述的电子机架冷却系统，其中，所述控制器控制所述流量控制系统，以响应于所述温度的变化而调整输送到所述单相冷却回路的所述单相冷却流体的量。

6.根据权利要求5所述的电子机架冷却系统，其中，所述单相冷却剂回路经由所述电子机架中的单相分配歧管与所述电子机架内的所述多个服务器联接，而所述两相冷却剂回路经由所述电子机架中的两相分配歧管与所述多个服务器联接。

7.根据权利要求1所述的电子机架冷却系统，其中，所述单相冷却回路和所述两相冷却回路都与所述多个服务器中的服务器内的同一发热部件联接。

8.根据权利要求7所述的电子机架冷却系统，其中，所述设施冷却流体供应被控制以直接冷却所述电子机架，或以使用所述单相冷却回路的直接冷却和使用所述两相冷却系统的所述冷凝器和所述两相冷却回路的间接冷却的结合冷却所述电子机架。

9.一种电子机架冷却系统，配置成冷却电子机架中的多个服务器中的发热部件，所述冷却系统包括：

与设施冷却系统流体供应联接的冷却剂泵；

与所述冷却剂泵的输出端联接的两相冷却系统的冷凝器，所述冷凝器配置成冷却从联接在所述两相冷却系统和所述电子机架内的两相冷却剂分配歧管之间的两相冷却回路返回的蒸汽；

与所述冷却剂泵的所述输出端联接的流量控制装置；

单相冷却回路，所述单相冷却回路经由所述流量控制装置与所述设施冷却流体供应联接，所述单相冷却回路与所述电子机架内的单相冷却剂分配歧管联接；以及

控制器，所述控制器配置成响应于所述控制器确定的温度，控制单相冷却流体从所述流量控制装置到所述单相冷却回路的流速。

10.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述流量控制装置包括双向控制阀。

11.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述两相冷却系统、所述冷却剂泵和所述流量控制装置与所述电子机架集成。

12.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述控制器响应于所述温度低于预定阈值而控制所述流量控制装置，以防止所述单相冷却流体流向所述单相冷却回路。

13.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述控制器控制所述控制系统，以响应于所述温度的变化而调整输送到所述单相冷却回路的所述单相冷却流体的量。

14.根据权利要求13所述的电子机架冷却系统，其中，所述冷却剂泵的流速被设定为预设值。

15.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述控制器控制所述冷却剂泵的速度以改变所述冷却剂泵的流速。

16.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述单相冷却剂回路经由所述电子机架中的单相分配歧管与所述电子机架内的所述多个服务器联接，并且所述两相冷却剂回路经由所述电子机架中的两相分配歧管与所述多个服务器联接。

17.根据权利要求9所述的电子机架冷却系统，其中，所述单相冷却回路和所述两相冷却回路都联接到所述多个服务器中的服务器内的同一个发热部件。

18.一种数据中心，包括：

设施冷却流体供应；

多个电子机架，每个电子机架均包含多个发热部件；以及

对于每个电子机架的间接冷却系统，所述间接冷却系统包括与所述设施冷却流体供应联接的冷凝器，其中所述间接冷却系统包括联接在所述电子机架与所述冷凝器之间的两相冷却回路，所述两相冷却回路将两相冷却流体再循环到所述电子机架并返回到所述间接冷却系统。

19.根据权利要求18所述的数据中心，对于每个电子机架均进一步包括：

直接的单相冷却回路，所述直接单相冷却回路经由冷却流体管理部件与所述设施冷却流体供应联接，并且与所述电子机架联接，

其中所述单相冷却回路将单相冷却流体再循环到所述电子机架并返回到设施冷却流体回流，并且所述冷却流体管理部件包括冷却剂泵和流量控制装置，调节所述单相冷却回路内的单相冷却流体的流量。

20.根据权利要求19所述的数据中心，对于每个电子机架均进一步包括机架控制器，所述机架控制器控制每个冷却流体管理部件以调节所述单相冷却回路内的单相冷却流体的流量。

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