DE202018102582U1 - High temperature direct liquid cooled high performance computer system - Google Patents
High temperature direct liquid cooled high performance computer system Download PDFInfo
- Publication number
- DE202018102582U1 DE202018102582U1 DE202018102582.1U DE202018102582U DE202018102582U1 DE 202018102582 U1 DE202018102582 U1 DE 202018102582U1 DE 202018102582 U DE202018102582 U DE 202018102582U DE 202018102582 U1 DE202018102582 U1 DE 202018102582U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cooling
- computer system
- performance computer
- heat
- cabinet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 16
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2200/00—Indexing scheme relating to G06F1/04 - G06F1/32
- G06F2200/20—Indexing scheme relating to G06F1/20
- G06F2200/201—Cooling arrangements using cooling fluid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Hochtemperatur-direktflüssigkeitsgekühltes Hochleistungsrechnersystem mit einer Vielzahl von jeweils in einem Rack befindlichen Rechenknoten, welche in einem für die Direktkühlung modifizierten Serverschrank angeordnet sind sowie mit CPU-abhängiger Eingangs- oder Vorlauftemperatur des Kühlmittels von bis zu 60°C, wobei innerhalb des Serverschranks ein geschlossener Kühlmittelkreislauf mit Pumpe und Wärmetauscher ausgebildet ist, welcher mittels Steigleitungen, Abgängen und Unterverzweigungen eine homogene Verteilung der Kühlflüssigkeit an die Wärmequellen ermöglicht und über den Wärmetauscher die Wärmeleistung in freier Kühlung oder an einen Kühlkreislauf einer vorhandenen Gebäudetechnik abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das im Serverschrank befindliche Rechnersystem mit Ausnahme von systemrelevanten hydraulischen und/oder elektrischen Anschlüssen thermisch isoliert, gekapselt und kühlluftzuführungsfrei sowie frei von Zwangsluftführungsmitteln ausgebildet ist.High-temperature direct-fluid-cooled high-performance computer system with a plurality of each located in a rack computing nodes, which are arranged in a modified for direct cooling server cabinet and with CPU-dependent input or flow temperature of the coolant of up to 60 ° C, within the server enclosure a closed coolant circuit is formed with a pump and heat exchanger, which by means of risers, outlets and subbranches allows a homogeneous distribution of the cooling liquid to the heat sources and the heat output in the free cooling or to a cooling circuit of an existing building technology can be delivered via the heat exchanger, characterized in that located in the server cabinet Computer system with the exception of systemically relevant hydraulic and / or electrical connections thermally insulated, encapsulated and cool air supply free and trained free of forced air management means et is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hochtemperatur-direktflüssigkeitsgekühltes Hochleistungsrechnersystem mit einer Vielzahl von jeweils in einem Rack befindlichen Rechenknoten, welche in einem für die Direktkühlung modifizierten Serverschrank angeordnet sind sowie mit CPU-abhängiger Eingangs- oder Vorlauftemperatur des Kühlmittels von bis zu 60°C, wobei innerhalb des Serverschranks ein geschlossener Kühlmittelkreislauf mit Pumpe und Wärmetauscher ausgebildet ist, welcher mittels Steigleitungen, Abgängen und Unterverzweigungen eine homogene Verteilung der Kühlflüssigkeit an die Wärmequellen ermöglicht und über den Wärmetauscher die Wärmeleistung in freier Kühlung oder an einen Kühlkreislauf einer vorhandenen Gebäudetechnik abgebbar ist gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a high-temperature direct-fluid cooled high-performance computer system with a plurality of each located in a rack computing nodes, which are arranged in a modified for direct cooling server cabinet and with CPU-dependent input or flow temperature of the coolant of up to 60 ° C, wherein within the Server enclosures a closed coolant circuit with pump and heat exchanger is formed, which allows a vertical distribution of cooling liquid to the heat sources by risers, outlets and sub-branches and the heat output in free cooling or to a cooling circuit of an existing building technology can be delivered via the heat exchanger according to the preamble of claim 1 ,
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster
Aus der
Bei einer derartigen Wasserkühlung kann zwar die Betriebstemperatur einer CPU im Bereich des Zulässigen gehalten werden. Nachteilig ist jedoch, dass die von der CPU abgeführte Wärmeenergie auf einen Wärmetauscher gelangt, der sich innerhalb des Gehäuses der Recheneinheit befindet, mit der Notwendigkeit einer ergänzenden Zwangsluftkühlung.In such a water cooling, although the operating temperature of a CPU can be kept within the permissible range. However, it is disadvantageous that the heat energy dissipated by the CPU reaches a heat exchanger which is located inside the housing of the arithmetic unit, with the necessity of supplementary forced air cooling.
Die
Aufgrund dieser Problematik steigen die Anforderungen an Kühlsysteme.Due to this problem, the demands on cooling systems are increasing.
Gemäß der
Es verbleibt an dieser Stelle zusammenfassend festzustellen, dass bei derzeit installierten Hochleistungsrechnersystemen ein großer Teil der notwendigen Energie für die Bereitstellung der Klimatisierung und die Erzeugung von Kälte verwendet werden muss. Einsparungen lassen sich dadurch erreichen, wenn die entstehende Abwärme in freier Kühlung rückgekühlt oder weiter genutzt werden kann.It remains to be summarized at this point that in currently installed high-performance computer systems, a large part of the energy required for the provision of air conditioning and the production of cold must be used. Savings can be achieved if the resulting waste heat in recooled free cooling or can be used.
Diesbezüglich sind Warmwasser-Direktkühlsysteme vorbekannt, mit deren Hilfe Rechnersysteme mit hoher Packungsdichte effektiv und effizient gekühlt werden können. Durch Vorlauftemperaturen von beispielsweise im Bereich von 26 - 30°C wird eine Rückkühlung auf eine niedrigere Temperatur überflüssig. Rücklauftemperaturen von über 35°C ermöglichen die Nutzung freier Kühlung. Höhere Rücklauftemperaturen lassen eine Nachnutzung der Energie der entstehenden Abwärme zu, beispielsweise zum Zweck der Heizung und Kühlung von Räumen und Gebäuden. Bei der direkten Warmwasserkühlung wird die Tatsache genutzt, dass sich Wasser mehr als zweihundert Mal besser als Luft eignet, Wärmeenergie aus einem Rechnersystem abzuführen. Bei einer diesbezüglichen Kühlung wird Kühlwasser möglichst nah an die Hot Spots des Hochleistungsrechners herangeführt letztendlich mit dem Ziel, Luftbrücken in der Wärmeübertragung zu vermeiden. Bei einer effizienten Kühlungsausführung ist es möglich, Kühlwasser mit Vorlauftemperaturen mit 50 - 55°C nutzen zu können, um Hochleistungsrechner in deren Betrieb zu kühlen.In this regard, hot water direct cooling systems are already known, with the help of which computer systems with high packing density can be effectively and efficiently cooled. By flow temperatures of, for example, in the range of 26 - 30 ° C, a re-cooling to a lower temperature is superfluous. Return temperatures above 35 ° C allow the use of free cooling. Higher return temperatures allow reuse of the energy of the resulting waste heat, for example, for the purpose of heating and cooling of rooms and buildings. Direct hot water cooling uses the fact that water is more than two hundred times better than air at removing heat energy from a computer system. With cooling in this regard, cooling water is brought as close as possible to the hot spots of the high-performance computer ultimately with the aim of avoiding air bridges in the heat transfer. With an efficient cooling design, it is possible to use cooling water with flow temperatures of 50 - 55 ° C in order to cool high performance computers in their operation.
Zurückgehend auf Untersuchungen und Erfahrungen der Megware Computer Vertrieb und Service GmbH, Chemnitz/Deutschland, hat es sich gezeigt, dass hohe Kühlwassertemperaturen den Betrieb eines Rechensystems selbst im Hochsommer ohne zusätzliche Kältemaschine erlauben, so dass die Betriebskosten maßgeblich gesenkt werden können. Das während der Kühlung erwärmte Kühlmittel, insbesondere Wasser, ist darüber hinaus geeignet, im Gebäudemanagement, zum Beispiel für die Gebäudeheizung oder Warmwasseraufbereitung genutzt werden zu können.Based on investigations and experiences of Megware Computer Sales and Service GmbH, Chemnitz / Germany, it has been shown that high cooling water temperatures allow the operation of a computing system even in midsummer without additional chiller, so that the operating costs can be significantly reduced. The coolant heated during cooling, in particular water, is also suitable for use in building management, for example for building heating or hot water treatment.
Obwohl die hohen Kühlmitteltemperaturen energiebilanzseitig vorteilhaft sind, stellt sich mit steigender Kühlmitteltemperatur eine neue Problematik. Üblicherweise sind die Räume, in denen Hochleistungsrechner aufgestellt werden, klimatisiert. Mit zunehmender Temperatur des Kühlmittels gibt aber das warmwassergekühlte System Wärme in die klimatisierten Räume ab. Dabei wirkt das Rechnersystem mit seinem Serverschrank und den darin befindlichen Rechnerkomponenten als Wärmequelle und damit quasi als heizkörperähnliches Gebilde.Although the high coolant temperatures are advantageous on the energy balance side, a new problem arises with increasing coolant temperature. Usually, the rooms in which high performance computers are installed are air conditioned. As the temperature of the coolant increases, however, the hot water cooled system releases heat into the air-conditioned spaces. In this case, the computer system with its server cabinet and the computer components located therein acts as a heat source and thus virtually as a radiator-like structure.
Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Hochtemperatur-direktflüssigkeitsgekühltes Hochleistungsrechnersystem anzugeben, welches die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und das es gestattet, die an sich positive Gesamtbilanz einer Hochtemperaturflüssigkeitskühlung weiter zu verbessern und dabei gleichzeitig negative Auswirkungen auf das Raumklima im betreffenden Rechenzentrum zu verhindern, so dass sich letztendlich die Arbeits- und Lebensbedingungen in diesem Bereich verbessern.From the foregoing, it is an object of the invention to provide an advanced high-temperature direct liquid cooled high-performance computer system, which avoids the disadvantages of the prior art and which allows to improve the overall positive balance of a high-temperature liquid cooling on and at the same time negative effects on the indoor climate data center in question, ultimately improving working and living conditions in this area.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Hochtemperaturdirektflüssigkeitsgekühltem Hochleistungsrechnersystem gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved with a high-temperature direct-fluid-cooled high-performance computer system according to the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims comprise at least expedient refinements and developments.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung sind alle Komponenten des Hochleistungsrechnersystems, die sich innerhalb eines schrankartigen Gestells, nachstehend als Serverschrank bezeichnet, befinden, an eine Direktflüssigkeitskühlung angebunden. Dies gilt auch für solche Komponenten, bei denen das bisher nicht möglich oder nicht üblich war, wie beispielsweise Netzteilen oder einem Switch. Der Serverschrank, der die Systemkomponenten aufnimmt, wird adiabatisch isoliert ausgeführt, so dass eine Wärmeabstrahlung des Rechnersystems nach außen, das heißt in den betreffenden Raum des Rechenzentrums nahezu ausgeschlossen ist.In accordance with the principles of the invention, all components of the high-performance computer system located within a cabinet-like rack, hereinafter referred to as a server cabinet, are connected to a direct-fluid-cooling system. This also applies to those components where this was previously not possible or not common, such as power supplies or a switch. The server cabinet, which accommodates the system components, is executed adiabatically isolated, so that a heat radiation of the computer system to the outside, that is in the relevant space of the data center is almost impossible.
Durch die thermische Isolierung und den Verzicht auf jedwede Zwangslüfter bzw. Ventilatoren reduziert sich der ansonsten sehr unangenehme Geräuschpegel an oder in der Nähe eines Hochleistungsrechners.The thermal insulation and the absence of any forced ventilators or fans reduces the otherwise very unpleasant noise level at or near a high-performance computer.
Dadurch, dass auf eine Luftdurchströmung bzw. eine Zwangsbelüftung verzichtet wird, ist die Gefahr der Verschmutzung bzw. des Eindringens von Fremdkörpern in das Innere des Serverschrankes verringert. Bisher übliche Maßnahmen wie der Einsatz von Filterlüftern können in Fortfall kommen.Due to the fact that an air flow or a forced ventilation is dispensed with, the danger of contamination or the penetration of foreign bodies into the interior of the server cabinet is reduced. Previously common measures such as the use of filter fans can be discontinued.
Die Kühlung mit Flüssigkeiten, die eine hohe Vorlauftemperatur aufweisen, erfordert besondere Maßnahmen hinsichtlich der Kühlflüssigkeitsführung und der Reihenfolge der Anbindung der einzelnen Wärmequellen bzw. Hot Spots. Dies wird erfindungsgemäß durch eine systematische Analyse und Anpassung der Kühlschnittstellen an das jeweilige Mainboard bzw. jeweilige CPU und die weiteren zu kühlenden Komponenten des Systems gelöst. Thermisch empfindliche Komponenten des Systems befinden sich am Anfang einer strömungsseitig betrachteten Kühlkette und kommen mit dem Kühlmittel in Kontakt, welches die geringste Temperatur aufweist.The cooling with liquids, which have a high flow temperature, requires special measures with regard to the coolant flow and the order of connection of the individual heat sources or hot spots. This is achieved by a systematic analysis and adaptation of the cooling interfaces to the respective mainboard or respective CPU and the other components of the system to be cooled. Thermally sensitive components of the system are located at the beginning of a cold chain considered on the flow side and come into contact with the coolant, which has the lowest temperature.
Thermisch belastbare Komponenten, zum Beispiel eine CPU, können quasi am Ende der Kühlkette thermisch angekoppelt werden.Thermally loadable components, such as a CPU, can be thermally coupled virtually at the end of the cold chain.
Um die notwendige Servicefreundlichkeit und eine einfache Wartung zu gewährleisten, werden die Racks, welche die Rechenknoten aufnehmen, so ausgebildet, dass diese an der Vorderseite über eine Kupplung für den Vor- und Rücklauf verfügen, wobei über die Kupplung jederzeit eine Trennung vom internen Kühlkreislauf möglich ist. Die eingesetzten Kupplungen sind beim Verbinden automatisch verriegelt und beim Trennen tropfsicher und leckagefrei. Im Schrank selbst sind die notwendigen Abgänge für den Vor- und Rücklauf inklusive von Flexschläuchen für jedes Einzelchassis oder Rack bereits vorbereitet.In order to ensure the necessary serviceability and easy maintenance, the racks that receive the compute nodes, so designed so that they have at the front via a coupling for the flow and return, with the clutch at any time a separation from the internal cooling circuit is possible. The couplings used are automatically locked during connection and are drip-proof and leak-free when disconnected. In the cabinet itself, the necessary outlets for the flow and return, including flexible hoses, are already prepared for each individual chassis or rack.
Der Kühlkreislauf innerhalb des Serverschrankes ist nach dem sogenannten Tichelmannprinzip realisiert, so dass eine gleichmäßige Druckverteilung und gleiche Volumenströme innerhalb eines jeden Racks gewährleistet werden.The cooling circuit within the server cabinet is realized according to the so-called Tichelmann principle, so that a uniform pressure distribution and the same volume flows are ensured within each rack.
Die erfindungsgemäße Lösung geht also von einem Hochtemperaturdirektflüssigkeitsgekühlten Hochleistungsrechnersystem aus, welches eine Vielzahl von jeweils in einem Rack befindlichen Rechenknoten aufweist, welche in einem für die Direktkühlung modifizierten Serverschrank angeordnet sind. Die Eingangs- oder Vorlauftemperatur wird in Abhängigkeit von den eingesetzten Mainboards bzw. CPUs vorgegeben und kann bis zu 60°C betragen.The solution according to the invention thus starts from a high-temperature direct-fluid-cooled high-performance computer system which has a multiplicity of computing nodes, each located in a rack, which are arranged in a server cabinet modified for direct cooling. The inlet or flow temperature is specified depending on the mainboards or CPUs used and can be up to 60 ° C.
Innerhalb des Serverschrankes ist ein geschlossener Kühlmittelkreislauf mit Pumpe und Wärmetauscher ausgebildet, welcher mittels Steigleitungen, Abgängen und Unterverzweigungen die bereits erwähnte homogene Verteilung der Kühlflüssigkeit an die Wärmequellen ermöglicht.Within the server cabinet a closed coolant circuit with pump and heat exchanger is formed, which allows by means of risers, outlets and sub-branches the already mentioned homogeneous distribution of the cooling liquid to the heat sources.
Über den Wärmetauscher ist die Wärmeleistung in entweder freier Kühlung oder an einen Kühlkreislauf einer vorhandenen Gebäudetechnik abgebbar.About the heat exchanger, the heat output in either free cooling or to a cooling circuit of an existing building technology can be issued.
Erfindungsgemäß ist das im Serverschrank befindliche Rechnersystem mit Ausnahme von systemrelevanten hydraulischen und/oder elektrischen Anschlüssen thermisch isoliert, gekapselt und kühlluftführungsfrei sowie frei von Zwangsluftführungsmitteln, wie insbesondere Ventilatoren, Lüftern oder dergleichen ausgebildet.According to the computer system located in the server cabinet with the exception of system-relevant hydraulic and / or electrical connections thermally insulated, encapsulated and cooling air free and free of forced air guiding means, in particular fans, fans or the like.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Serverschrank adiabatisch isoliert und es wird eine Wärmeabstrahlung über den Schrankkorpus in die Systemumgebung, zum Beispiel in den Rechnerraum, vermieden.In a development of the invention, the server cabinet is adiabatically insulated and heat radiation via the cabinet body into the system environment, for example into the computer room, is avoided.
Alle Rechnersystemkomponenten einschließlich Switches und Netzteilen sind an die Direktflüssigkeitskühlung angebunden, so dass unzulässige Hot Spots mit der Gefahr von Betriebsstörungen oder Schäden am System vermieden werden.All computer system components, including switches and power supplies, are connected to the direct-fluid-cooling system to prevent inadmissible hot spots with the risk of malfunction or damage to the system.
Zusätzlich zur Schrankisolierung können einzelne oder sämtliche Wärmequellen bildende Systemkomponenten im Schrankinneren über eine ergänzende thermische Isolierung verfügen.In addition to cabinet isolation, individual or all system heat sources inside the cabinet may have complementary thermal insulation.
Die Anbindung der Wärmequellen des Systems an die Flüssigkeitskühlung erfolgt nach prognostizierter oder tatsächlicher Temperaturverträglichkeit der Systemkomponenten und der in ihnen befindlichen Baugruppen oder Bauteile.The connection of the heat sources of the system to the liquid cooling takes place according to predicted or actual temperature compatibility of the system components and the assemblies or components contained therein.
Zur thermischen Isolation ist der Serverschrank innen- und/oder außenseitig mit einer Dämmschicht oder einer Dämmauskleidung versehen.For thermal insulation, the server cabinet is provided on the inside and / or outside with an insulating layer or an insulating lining.
Zugangsöffnungen zum Serverschrank, wie zum Beispiel Klappen oder Türen, sind mit Abdichtmitteln, zum Beispiel umlaufenden flexiblen Dichtungen, versehen.Access openings to the server cabinet, such as flaps or doors, are provided with sealing means, for example circumferential flexible seals.
In einer Weiterbildung der Erfindung können in oder an den Wänden, Türen oder Klappen des Serverschrankes vorhandene Sichtzugangsflächen, zum Beispiel ausgebildet als Fenster, aus einem strahlungsreflektierenden Isolierglas oder einem mit einer strahlungsreflektierenden Beschichtung versehenen Isolierglas bestehen.In one development of the invention, visible access faces, for example formed as windows, can consist of a radiation-reflecting insulating glass or an insulating glass provided with a radiation-reflecting coating in or on the walls, doors or flaps of the server cabinet.
Eine ebenfalls erfindungsgemäße Weiterbildung der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, insbesondere in den Bereichen der Zugangsöffnungen des Serverschrankes, bevorzugt schrankinnenseitig, wärmestrahlungsreflektierende textile oder kunststofffolienartige Gebilde als Vorhang, Jalousie, Rollo oder dergleichen Schirm vorzusehen.A likewise inventive development of the proposed solution is, especially in the areas of the access openings of the server cabinet, preferably inside the cabinet, heat radiation-reflecting textile or plastic film-like structure as a curtain, blind, roller blind or the like screen provided.
Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment.
Zur Lösung einer kompletten thermischen Kapselung eines Serverschrankes war zunächst Voraussetzung, alle Systemkomponenten, die Wärmequellen bilden, so auszugestalten, dass eine mittelbare oder unmittelbare Anbindung an die Flüssigkeitskühlung möglich wurde.To solve a complete thermal encapsulation of a server cabinet, it was first necessary to design all system components that form heat sources in such a way that an indirect or direct connection to the liquid cooling was possible.
Basis für die ausgebildete Warmwasserkühlung stellt ein spezielles Rack oder Chassis dar. Hier wurde von einem Gehäuse im 19 Zoll-Format ausgegangen, welches bis zu zehn Rechenknoten aufnimmt. Zur Stromversorgung der Rechenknoten können in das jeweilige Chassis bis zu fünf Netzteile eingebaut werden.The basis for the trained hot water cooling is a special rack or chassis dar. Here was assumed by a housing in 19-inch format, which accommodates up to ten compute nodes. To power the computing nodes up to five power supplies can be installed in the respective chassis.
Die Racks oder Chassis sind zur Montage in Standard-19 Zoll-Serverschränken bestimmt. Vorderseitig weist das Chassis oder das jeweilige Rack Schaltmittel für die Rechenknoten sowie Kontrollanzeigen auf. Außerdem befinden sich an der Vorderseite die Anschlüsse für Zu- und Abgang des Kühlwassers.The racks or chassis are designed for mounting in standard 19 "server cabinets. At the front, the chassis or the respective rack has switching means for the computing nodes and control displays. In addition, the connections for the inlet and outlet of the cooling water are located on the front.
Rückseitig sind Einschübe für die Netzteile und Rechenknoten vorhanden. Die gerätetechnische Umsetzung erfolgt derart, dass das Einbringen aber auch Herausnehmen von Netzteilen und Rechenknoten bei laufendem Betrieb möglich ist. Entsprechende Mechanismen zur Arretierung und Endarretierung sichern die Position der Netzteile und Rechenknoten. Das Einbringen oder Entnehmen der Systemkomponenten, insbesondere der Netzteile und Rechenknoten, kann werkzeuglos vorgenommen werden. On the back there are slots for the power supplies and compute nodes. Implementation of the device takes place in such a way that the introduction but also removal of power supply units and computation nodes during operation is possible. Corresponding locking and locking mechanisms ensure the position of the power supplies and computational nodes. The introduction or removal of the system components, in particular the power supplies and computing nodes, can be done without tools.
Beim Einführen verbinden sich die Rechenknoten automatisch sowohl in elektrischer als auch kühlungstechnischer Hinsicht mit dem Rack. Für die elektrische Verbindung kommen Hochstromsteckverbinder zum Einsatz, die neben Kontakten für die Stromversorgung über Kontakte für die Datenübertragung verfügen. Der Kühlwasseranschluss wird über tropffreie Spezialsteckkupplungen ausgeführt.Upon insertion, the compute nodes automatically connect to the rack in both electrical and cooling terms. High-current connectors are used for the electrical connection, which, in addition to contacts for the power supply, have contacts for data transmission. The cooling water connection is made via drip-free special plug-in couplings.
Die Verteilung des Kühlwassers innerhalb des Racks oder Chassis erfolgt mittels spezieller Verteilerblöcke. Auf der Basis dieser Verteilerblöcke kann eine gleichmäßige Kühlwasserverteilung an die Rechenknoten gemäß dem Tichelmannprinzip erfolgen. Weiterhin nimmt der Verteilerblock die Kupplungen, an welche die Rechenknoten andocken, derart auf, dass mechanische Toleranzen beim Einführen des Racks oder Chassis ausgeglichen werden, so dass eine exakte Positionierung der Kupplungen im eingekuppelten Zustand grundsätzlich gewährleistet ist.The distribution of cooling water within the rack or chassis is done by means of special manifold blocks. On the basis of these distribution blocks, a uniform cooling water distribution to the computing nodes according to the Tichelmann principle. Furthermore, the distribution block adopts the couplings to which the compute nodes dock in such a way that mechanical tolerances during insertion of the rack or chassis are compensated, so that an exact positioning of the couplings in the engaged state is basically ensured.
Jedes Chassis oder Rack verfügt über eine integrierte Management Hard- und Software, welche die Netzteile und Rechenknoten überwacht und im Bedarfsfall steuert.Each chassis or rack has built-in management hardware and software that monitors and controls the power supplies and compute nodes as needed.
Es können für die Netzteile redundante Konfigurationen eingerichtet werden, die sicherstellen, dass das jeweilige Chassis oder Rack auch bei Ausfall eines oder mehrerer Netzteile arbeitsfähig bleibt. Über eine externe Schnittstelle werden die im Management erfassten Informationen nach außen gegeben und können in bestehende Monitoring-Lösungen innerhalb des Rechenzentrums integriert werden. Über die vorhandene Schnittstelle können die einzelnen Rechenknoten aktiviert oder deaktiviert werden und es kann ein Reset-Signal an den betreffenden Rechenknoten übermittelt werden.Redundant configurations can be set up for the power supplies to ensure that the chassis or rack remains functional even if one or more power supplies fail. Via an external interface, the information recorded in the management is given to the outside and can be integrated into existing monitoring solutions within the data center. Via the existing interface, the individual compute nodes can be activated or deactivated and a reset signal can be transmitted to the respective compute node.
Die einzelnen Rechenknoten selbst bestehen aus Standard-Komponenten bzw. handelsüblichen Baugruppen, welche in ein spezielles Knoten-Chassis montiert und mit den Komponenten für die Warmwasserkühlung versehen werden. Weiterhin verfügt jeder Rechenknoten über eine Adapterplatine, welche die elektrische Verbindung zum Chassis herstellt und auf die elektrischen Anschlüsse des Mainboards adaptiert.The individual compute nodes themselves consist of standard components or commercially available modules, which are mounted in a special node chassis and provided with the components for hot water cooling. Furthermore, each computing node has an adapter board, which establishes the electrical connection to the chassis and adapted to the electrical connections of the mainboard.
Die Wasserkühlung im Rechenknoten wird für jedes eingesetzte Mainboard angepasst.The water cooling in the computing node is adjusted for each mainboard used.
Grundlage für die Warmwasserkühlung bildet ein leistungsfähiger Prozessorkühlkörper, da in den Prozessoren mit Abstand die meiste Abwärme entsteht. Arbeitsspeichermodule werden zunächst mit einer Aluminiumklammer ummantelt und dann direkt an die Kupferleitungen des Kühlwassers gepresst. In Abhängigkeit des Mainboards sowie der eingesetzten Bauelemente werden weitere Komponenten mittels speziell ausgeformter, bevorzugt aus Aluminium bestehender Teile an das Kühlsystem angebunden.The basis for hot water cooling is a high-performance processor heat sink, as most of the waste heat is generated in the processors. Main memory modules are first encased with an aluminum clamp and then pressed directly onto the copper pipes of the cooling water. Depending on the mainboard and the components used other components are connected by means of specially shaped, preferably made of aluminum existing parts to the cooling system.
Für größere Flächen mit geringerer Abwärme kommen auch metallische Cold Plates zum Einsatz, die an ihrer thermischen Kontaktseite mit einem elastischen Thermoplast überzogen werden und sich somit weich an die betreffende Wärmequelle, das heißt die elektronische Komponente, anpassen. For larger surfaces with less waste heat and metallic cold plates are used, which are coated on its thermal contact side with an elastic thermoplastic and thus soft to the relevant heat source, that is, the electronic component, adapt.
Komponenten mit geringer Abwärme werden ohne direkte Anbindung an das Kühlsystem betrieben, da die entsprechende Platine als Verdrahtungsträger selbst für den nötigen Wärmeabtransport sorgt.Low-heat components are operated without a direct connection to the cooling system, as the corresponding board as a wiring carrier itself provides the necessary heat dissipation.
Die Reihenfolge, in der das Kühlmittel die einzelnen Komponenten kühlt, ist vorgegeben. Dabei wird berücksichtigt, dass die Prozessoren in der Regel höhere Temperaturen vertragen als andere Systemkomponenten. Aus diesem Grunde wird der Prozessorkühler üblicherweise als letztes Element des Kühlkreislaufes bzw. der Kühlkette durchflossen.The order in which the coolant cools the individual components is predetermined. It is considered that the processors usually tolerate higher temperatures than other system components. For this reason, the processor cooler is usually traversed as the last element of the cooling circuit or the cold chain.
Durch die Mainboard-spezifisch entwickelten Kühllösungen sind alle relevanten Komponenten und Wärmequellen an die Wasserkühlung angebunden. Hierdurch gibt es weder Luftbrücken im Wärmetransport, noch besteht ein Restbedarf an Luftkühlung, so dass mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Lösung der thermischen Kapselung des Serverschrankes umsetzbar ist.The mainboard-specifically developed cooling solutions connect all relevant components and heat sources to the water cooling system. As a result, there are neither air bridges in the heat transport, nor is there any residual requirement for air cooling, so that the solution according to the invention of the thermal encapsulation of the server cabinet can be implemented with the described embodiment.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202011102654 U1 [0002]DE 202011102654 U1 [0002]
- DE 202004007907 U1 [0003]DE 202004007907 U1 [0003]
- DE 202006005160 U1 [0003]DE 202006005160 U1 [0003]
- DE 602005005859 T2 [0005, 0007]DE 602005005859 T2 [0005, 0007]
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202018100366.6 | 2018-01-23 | ||
| DE202018100366 | 2018-01-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202018102582U1 true DE202018102582U1 (en) | 2018-05-22 |
Family
ID=62510169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202018102582.1U Active DE202018102582U1 (en) | 2018-01-23 | 2018-05-08 | High temperature direct liquid cooled high performance computer system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202018102582U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114895753A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-12 | 淮南联合大学 | Multifunctional computer case and use method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202004007907U1 (en) | 2004-05-17 | 2004-10-28 | Uni-Calsonic Corp., San Yi | Water cooler for use in a computer system has radiator in a closed circuit with cool air flow provided by a fan |
| DE202006005160U1 (en) | 2005-06-24 | 2006-07-20 | Cooler Master Co., Ltd., Chung-Ho | Water cooling system for use in CPU of computer, has channel designed in base for accommodating coolant, and recycling device placed in cavity for recycling coolant |
| DE602005005859T2 (en) | 2004-12-09 | 2009-05-20 | International Business Machines Corp. | COOLING SYSTEM AND METHOD |
| DE202011102654U1 (en) | 2011-06-06 | 2011-08-19 | Megware Computer Gmbh | Arrangement for operating a high-performance computer |
-
2018
- 2018-05-08 DE DE202018102582.1U patent/DE202018102582U1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202004007907U1 (en) | 2004-05-17 | 2004-10-28 | Uni-Calsonic Corp., San Yi | Water cooler for use in a computer system has radiator in a closed circuit with cool air flow provided by a fan |
| DE602005005859T2 (en) | 2004-12-09 | 2009-05-20 | International Business Machines Corp. | COOLING SYSTEM AND METHOD |
| DE202006005160U1 (en) | 2005-06-24 | 2006-07-20 | Cooler Master Co., Ltd., Chung-Ho | Water cooling system for use in CPU of computer, has channel designed in base for accommodating coolant, and recycling device placed in cavity for recycling coolant |
| DE202011102654U1 (en) | 2011-06-06 | 2011-08-19 | Megware Computer Gmbh | Arrangement for operating a high-performance computer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114895753A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-12 | 淮南联合大学 | Multifunctional computer case and use method thereof |
| CN114895753B (en) * | 2022-03-31 | 2023-11-03 | 淮南联合大学 | Multifunctional computer case and application method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102006041788B4 (en) | An aircraft electronics cooling device for an aircraft with a liquid cooling system | |
| DE102013218386B4 (en) | METHOD OF PROVIDING A REFRIGERATION DEVICE, REFRIGERATION DEVICE AND REFRIGERANT-COOLED ELECTRONIC SYSTEM | |
| DE112018003705B4 (en) | COOLING SYSTEM FOR HIGH PERFORMANCE COMPUTERS | |
| DE202006007275U1 (en) | Sub-rack with housing for receiving plug-in modules, has liquid distributor joined to heat-sink via forward- and return-line | |
| WO2016120126A1 (en) | Rack server for a server rack | |
| DE102009006924B3 (en) | Operating method and arrangement for cooling electrical and electronic components and modular units in equipment cabinets | |
| DE102010054281B4 (en) | Electronic device with a housing, are arranged in the heat-generating components | |
| DE102008002789A1 (en) | Modular designed arrangement for heat-producing electronic device i.e. server, has supply air opening connected to warm and cold channel during multi-row arrangement of racks between channel and discharge air opening of conditioning device | |
| DE102014201483B4 (en) | Cuboid housing for an electronics module, electronic module and arrangement for cooling at least one electronic module | |
| DE202018102582U1 (en) | High temperature direct liquid cooled high performance computer system | |
| DE202018102586U1 (en) | Housing arrangement for a loss of heat developing electronic assembly, in particular a switching power supply for data processing equipment | |
| EP3485509B1 (en) | Cooling device for cooling electric and/or electronic devices arranged within a closed housing | |
| EP1026932A2 (en) | Modular cabinet for electrical and electronic aggregates | |
| DE2828374C2 (en) | Cooling device for electrical components arranged in closed cabinets | |
| DE102011109476B9 (en) | Server and method for cooling a server | |
| WO2019110233A1 (en) | Fanless cooling system | |
| DE2740772C3 (en) | Device for dissipating heat loss from electronic assemblies | |
| DE10244607A1 (en) | Independently ventilated plug-in module for electronic control device e.g. in rail vehicles, has heat-sink opening in shutter, and second heat sink opening surrounded by front plate and plug-in module | |
| DE202013000319U1 (en) | Underfloor Airflow Cabinet Cooler | |
| EP1260123B1 (en) | Switch housing with a cooling device | |
| DE112019006838T5 (en) | PHOTO ETCHED FRAME COOLING WALLS | |
| WO2012072694A1 (en) | Computer system and processor slide-in assembly therefor | |
| EP3321623A1 (en) | Chiller with compression coolant circuit and buffer storage, a corresponding cooling arrangement and a method for operating same | |
| DE102021203622A1 (en) | Device for accommodating replaceable electronic assemblies in a motor vehicle | |
| DE102006036657A1 (en) | Modular multipart industrial computer, has extension module, central unit and cooling body that are arranged vertically in or above rear wall of monitor housing, where cooling body is formed as finger cooler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification | ||
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |