EP4677967A1 - Anordnung für die versorgung einer direkten flüssigkeitskühlung mit elektrischer energie - Google Patents

Anordnung für die versorgung einer direkten flüssigkeitskühlung mit elektrischer energie

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Publication number
EP4677967A1
EP4677967A1 EP24787057.9A EP24787057A EP4677967A1 EP 4677967 A1 EP4677967 A1 EP 4677967A1 EP 24787057 A EP24787057 A EP 24787057A EP 4677967 A1 EP4677967 A1 EP 4677967A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
units
dlc
liquid cooling
arrangement according
Prior art date
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Pending
Application number
EP24787057.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juan Carlos Cacho Alonso
Jörg KNETSCH
Barbara MÜLLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rittal GmbH and Co KG
Original Assignee
Rittal GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rittal GmbH and Co KG filed Critical Rittal GmbH and Co KG
Publication of EP4677967A1 publication Critical patent/EP4677967A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1485—Servers; Data center rooms, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/1488—Cabinets therefor, e.g. chassis or racks or mechanical interfaces between blades and support structures
    • H05K7/1492—Cabinets therefor, e.g. chassis or racks or mechanical interfaces between blades and support structures having electrical distribution arrangements, e.g. power supply or data communications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763—Liquid cooling without phase change
    • H05K7/20781—Liquid cooling without phase change within cabinets for removing heat from server blades

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for supplying a direct liquid cooling system (DLC) with electrical energy, wherein the arrangement comprises at least one IT rack with a plurality of plug-in units for plug-in devices of a direct liquid cooling system and/or an IT infrastructure, arranged one above the other in the vertical direction of the IT rack.
  • DLC direct liquid cooling system
  • Such an arrangement is known from US 2007/0274043 Ai or US 2022/0210953 Ai. Similar arrangements are described in US 11,395,443 B2, US 2023/0056298 Ai, US 2022/0330459 Ai, and US 2019/0037730 Ai.
  • the known arrangements have the disadvantage that, in the event of a failure of one of the plug-in devices inserted into the slots, replacing the affected device is complex and, in particular, takes a considerable amount of time. During this time, the direct liquid cooling cannot operate or can only operate at reduced cooling capacity. This can lead, for example, to IT components installed in the IT racks, such as server slots, having to be taken out of service or operated at reduced power to prevent the devices from overheating. Establishing the necessary cabling for the plug-in devices and a power supply is particularly time-consuming.
  • the IT rack must be provided with a DC voltage supply for plug-in devices accommodated in the drawers, with a rectifier and a power distribution, for example, a busbar which runs along a rear side of the IT rack in the vertical direction of the IT rack and is supplied with a DC voltage by the rectifier, wherein at least one plug-in device of a direct liquid cooling system is accommodated in one of the plug-in units and is electrically contacted with the power distribution, in particular the busbar.
  • a rectifier and a power distribution for example, a busbar which runs along a rear side of the IT rack in the vertical direction of the IT rack and is supplied with a DC voltage by the rectifier, wherein at least one plug-in device of a direct liquid cooling system is accommodated in one of the plug-in units and is electrically contacted with the power distribution, in particular the busbar.
  • the power distribution is a busbar, for example a copper busbar, particularly preferably a busbar accommodated in a contact guard that has contact openings for electrically contacting the busbar.
  • the power distribution, in particular the busbar is particularly preferably designed as a straight strip.
  • the plug-in devices in particular, but not exclusively, plug-in devices for direct liquid cooling, can be operated with direct voltage.
  • a direct voltage supply is provided in the IT rack, which extends at least in the vertical direction of the IT rack and can be used to supply plug-in devices inserted into the plug-in devices with direct voltage.
  • the direct voltage supply in particular the power distribution, such as a busbar, can have self-contacting.
  • the power distribution, such as a busbar, and the plug-in devices have complementary contact elements on their rear side facing the power distribution, which engage when the plug-in devices are arranged in a position fully inserted into the plug-in devices, wherein the electrical contact is disengaged when the plug-in devices are inserted into the plug-in devices in an incompletely inserted position.
  • the arrangement can be part of an IT cabinet, a row of IT cabinets, or a data center.
  • the arrangement can therefore, in particular, be part of a switch cabinet housing.
  • the switch cabinet housing can, in a known manner, have air cooling for the components requiring cooling accommodated in the switch cabinet.
  • cooled air can flow through the switch cabinet housing.
  • the switch cabinet housing has an air-liquid heat exchanger on an air outlet side, for example, on a front or rear side.
  • the heat exchanger can, for example, be designed as a rear door heat exchanger. This allows heated air flowing through the switch cabinet to be cooled air in the enclosure environment.
  • cooled air can enter the enclosure from a cold aisle via the front or rear of the cabinet and enter the warm aisle on the opposite side as heated air.
  • the cooled air can be discharged into the cold aisle, for example, by an air-to-liquid heat exchanger located in a raised floor of the data center.
  • the cooled air can also be provided in the cold aisle in other ways.
  • the DLC system can be designed in a modular manner, with multiple interconnected modules. This enables embodiments of the DLC system in which particularly failure-prone modules or assemblies are provided redundantly.
  • multiple pump modules can be provided for fluid transport.
  • the pump modules can be connected in parallel.
  • Each of the pump modules can have multiple pumps, which in turn are preferably connected in parallel.
  • the direct liquid cooling system comprises at least one pump module, which is configured independently of other functional modules of the liquid cooling system.
  • the at least one module or one of the direct liquid cooling modules can be a plug-in direct liquid cooling device, which is connected to the DC voltage supply in the manner described above.
  • the arrangement for supplying a direct liquid cooling system (DLC) with electrical energy is part of a switch cabinet housing, a row of switch cabinets, or a data center and furthermore an air cooling system with at least one air-liquid heat exchanger is provided, it can be provided that a return line of the air-liquid heat exchanger is connected to a supply line of the direct liquid cooling system, in particular to a supply line of a liquid-liquid heat exchanger of the direct liquid cooling system.
  • the heated liquid emerging from the air-liquid heat exchanger is still used as a heat sink for the recooling of the cooling liquid of the primary circuit of the direct liquid cooling system.
  • liquid cooling systems with a The air passing through the control cabinet can be operated at a higher flow temperature of an air cooling system in order to enable, in particular, effective heat transfer from the component requiring cooling to the liquid in the primary circuit of the liquid cooling system.
  • the return line of an air-liquid heat exchanger accommodated in a switch cabinet door can be connected to a flow line of a liquid-liquid heat exchanger of the direct liquid cooling system, in particular to the external circuit of the direct liquid cooling system.
  • the air-liquid heat exchanger can also assume an alternative position with respect to the switch cabinet, a row of switch cabinets, or a data center that includes the DLC.
  • the air-liquid heat exchanger can be arranged in a raised floor of a data center and configured to blow cooled air into a cold aisle, which was previously passed as heated air out of the warm aisle and through the raised floor and the air-liquid heat exchanger.
  • the heat exchanger can also be part of an inline cooling device that is arranged in a row of switch cabinets.
  • the switch cabinet row can separate a cold aisle from a hot aisle, with heated air being drawn in from the hot aisle via the rear of the inline cooling unit, passed through the air-liquid heat exchanger in the inline cooling unit, and blown out as cooled air into the cold aisle at the front.
  • the arrangement is a component of a switch cabinet housing or an IT rack in which, in addition to the components of the arrangement according to the invention, only components of a liquid cooling system and optionally components of an air-liquid cooling system are arranged.
  • a switch cabinet housing or such an IT rack can be a component of a switch cabinet row, for example, arranged in a row of switch cabinets or IT racks and can be configured to provide cooled liquid for liquid cooling of components accommodated in adjacent switch cabinet housings or in IT racks.
  • the switch cabinet housing or IT rack comprising the arrangement can also have at least one air-liquid heat exchanger for providing cooled air for cooling the aforementioned components.
  • the liquid circuit of the air-liquid heat exchanger can be connected to a liquid circuit of the external circuit of a
  • the liquid-liquid heat exchanger of the liquid cooling system can be connected in the manner described above, in particular such that the return of the air-liquid heat exchanger is connected to the flow of the external circuit of the liquid-liquid heat exchanger.
  • the return of the external circuit of the liquid-liquid heat exchanger can be connected to a recooling system, for example, a chiller.
  • the flow of the chiller can be connected to the flow of the air-liquid heat exchanger.
  • the air-liquid heat exchanger and the liquid-liquid heat exchanger of the direct liquid cooling system can also be designed independently of one another and each connected to the recooler for providing cooled liquid.
  • the air-liquid heat exchanger can also be omitted and only liquid cooling can be implemented.
  • a plurality of first dummy coupling connectors can be arranged at a distance from one another in the vertical direction for the tool-free connection of direct liquid cooling modules and/or an IT infrastructure to the power distribution system, for example a busbar.
  • the plug-in devices to be accommodated in the drawers can have connectors complementary to the first dummy coupling connectors.
  • the mutually complementary connectors can be self-centering, so that when the plug-in devices are inserted into the drawers and a fully inserted position is reached, secure contact is achieved between the plug-in devices and the busbar.
  • the direct liquid cooling system may comprise at least one coolant distribution channel running along the rear side of the IT rack in the vertical direction of the IT rack, wherein a plurality of second blind coupling connectors are arranged along the coolant distribution channel at a distance from one another in the vertical direction for the tool-free connection of assemblies of the direct liquid cooling system and/or an IT infrastructure to the coolant distribution channel.
  • the inserts may have a linear guide for direct liquid cooling and/or IT infrastructure assemblies, wherein the linear guide extends parallel to a plug-in direction of the first and/or second dummy coupling connectors.
  • the direct liquid cooling system can comprise multiple plug-in units, each of which is accommodated in one of the plug-in units, and of which at least two plug-in units are configured as redundant plug-in units, preferably redundant pumping units, for example, each as a reservoir pumping unit (RPU). All of the plug-in units, but preferably at least one of the plug-in units of the direct liquid cooling system, can be connected to the power distribution, in particular a busbar, in particular via a blind coupling plug connection, so that easy replacement is possible in the event of a failure.
  • the rectifier can be configured as one of the plug-in devices.
  • the rectifier can be configured, for example, as a power supply unit (PSU) that is housed as a plug-in device in one of the plug-in units.
  • the PSU can have a dummy coupling connector on a rear side facing the power distribution, via which the PSU is electrically connected to the power distribution in order to apply the DC voltage to the power distribution, for example, a busbar of the power distribution.
  • the at least one plug-in device of the direct liquid cooling system can be a coolant distribution unit (CDU) or at least one module of a coolant distribution unit.
  • the coolant distribution unit preferably has several independently formed modules.
  • the coolant distribution unit can preferably have at least two redundant modules.
  • the redundant modules can be designed as identical parts and connected in parallel.
  • the coolant distribution unit has at least two modules with different functionality.
  • the modules can each be designed as a plug-in device for accommodation in one of the modules.
  • Components of the coolant distribution unit can be, for example: at least one pumping unit for coolant, preferably with 2N redundant pumps, at least one heat exchanger, at least one expansion vessel, at least one pressure and/or temperature sensor, at least one three-way valve with bypass valve, at least one AC power supply, at least one control unit, at least one service valve, at least one filter, preferably a Filter fans, at least one automatic vent, and at least one pressure relief valve.
  • Individual modules can be configured as a separate plug-in unit. Multiple modules can form a common plug-in unit. The modules can be designed to be hot-swappable, preferably with regard to a connection to a coolant circuit, if present, and/or a connection to a power supply, if present.
  • the pump unit of the CDU is designed as a separate plug-in device.
  • the pump unit preferably has multiple plug-in devices.
  • the multiple plug-in devices of the pump unit can be identical parts.
  • the multiple plug-in devices of the pump unit can be connected in series with regard to their pumping capacity for the coolant.
  • the multiple pump units can be configured such that even if one of the multiple pump units fails, the required pumping capacity can be provided by the remaining pump units.
  • the multiple pump units are operated at a reduced pumping capacity during normal operation, i.e., if none of the multiple pump units has failed. If one of the pump units fails, the remaining pump units can increase their pumping capacity so that the pumping capacity lost due to the failure is compensated. Once the failed pump unit has been replaced, the multiple pump units can return to normal operation.
  • CDUs coolant distribution units
  • all of the aforementioned components are often arranged in the same housing, thus forming a single device. If one of the aforementioned components fails, the entire CDU must be replaced. This leads to an interruption of the cooling capacity provided by the CDU and thus, potentially, to the failure of the IT infrastructure cooled by the CDU.
  • At least one of the components of the coolant distribution unit can be arranged outside a housing of the coolant distribution unit (CDU) and inside or outside the IT rack.
  • an expansion tank of the coolant distribution unit can be arranged on a roof of the IT rack.
  • the at least one assembly of the coolant distribution unit can be a control device of the coolant distribution unit, which is electrically connected to the power supply, in particular the busbar, and is preferably designed as a plug-in device that is accommodated in one of the plug-in units.
  • the at least one component of the coolant distribution unit can be an expansion tank that is fluidically connected, preferably directly, to a coolant distribution channel of the direct liquid cooling system.
  • the expansion tank can particularly preferably be arranged outside the IT rack, for example, on the roof of the IT rack.
  • assemblies of the coolant distribution unit can be accommodated as individual plug-in units, each in a plug-in unit.
  • the assemblies of the coolant distribution unit, designed as independent plug-in units can comprise at least two identical or structurally identical assemblies, preferably several identical or structurally identical pump units, for example, RPUs, of the coolant distribution unit.
  • at least two of the identical or structurally identical pump units can be designed as redundant pump units. To achieve redundancy, the pump units can be connected in parallel.
  • the at least one plug-in unit can be a direct liquid cooling assembly, in which the plug-in unit has a housing in which at least two redundant, preferably parallel-connected, pumps are arranged.
  • the housing can also be free of at least one compressor, one expansion means, and one condenser.
  • the housing can be free of all other active components of a refrigeration machine.
  • an embodiment of the invention can be provided in which the particularly failure-prone pump units can be replaced easily and during operation. This can be further optimized by providing not just one of the plug-in units with at least two redundant pumps, but several of these plug-in units, which particularly preferably supply a coolant distribution channel with cooled coolant in a fluidically parallel manner.
  • a heat exchanger in addition to the at least two redundant pumps, can be accommodated in the housing.
  • the redundant pumps can be used to pump or convey coolant through an inner circuit of the heat exchanger.
  • the heat exchanger is a liquid-to-liquid heat exchanger
  • an outer circuit of the liquid-to-liquid heat exchanger can be connected or connectable to a cooling liquid cooler.
  • the outer circuit of the liquid-to-liquid heat exchanger can be connected to the return line of an air-to-liquid heat exchanger of an existing IT infrastructure, as already described.
  • the housing can have at least one supply line and a first return line on an outer side for connecting the inner circuit to a coolant distribution channel of the direct liquid cooling system.
  • a single-pole or double-pole electrical contact for electrical connection to the power distribution system such as a busbar, can be provided on the outer side, preferably on a rear side of the housing facing the power distribution system.
  • a second supply line and a second return line can preferably be provided for connecting the outer circuit to a heat exchanger.
  • all of the supply lines and returns, as well as the electrical contact can be designed as blind coupling plug connectors.
  • At least one additional plug-in device can be accommodated or receivable in at least one additional slot.
  • the at least one additional plug-in device can be a server or an uninterruptible power supply (backup battery unit - BBU).
  • the direct liquid cooling system can comprise at least one additional plug-in unit, preferably a coolant-carrying assembly of a coolant distribution unit of the direct liquid cooling system.
  • the plug-in unit can be or comprise a heat exchanger.
  • the plug-in unit can be or comprise an expansion tank.
  • the additional plug-in unit should be accommodated in one of the plug-in units without making contact with the busbar.
  • the withdrawable devices and the additional withdrawable devices can have standardized housings that have the same dimensions, particularly with regard to their depth direction, i.e., in the direction of insertion of the withdrawable devices into the drawers.
  • the first dummy coupling connectors formed on the rear sides facing the busbar are preferably designed identically, regardless of the withdrawable device type.
  • the IT rack's slots can accommodate only plug-in units for direct liquid cooling.
  • the IT rack can therefore be integrated into a switch cabinet row containing components requiring cooling.
  • the IT rack that exclusively accommodates plug-in units for liquid cooling can have suitable interfaces, such as baying connectors, to adjacent IT racks in the switch cabinet row, including fluidic transitions between the IT rack that exclusively accommodates plug-in units for liquid cooling and the adjacent IT racks in the switch cabinet row, which can accommodate, for example, servers requiring cooling.
  • At least one of the plug-in devices may be or comprise a heat exchanger, preferably a liquid-liquid heat exchanger, an expansion vessel, a pumping unit, a control unit or a DC voltage supply.
  • a heat exchanger preferably a liquid-liquid heat exchanger, an expansion vessel, a pumping unit, a control unit or a DC voltage supply.
  • Figure 1 shows a schematic representation of direct liquid cooling
  • Figure 2 shows an exemplary embodiment of a plug-in device designed as a pump unit
  • Figure 3 shows an exemplary embodiment of a direct liquid cooling system with additional rear door air cooling
  • Figure 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a plug-in device
  • Figure 5 shows a further embodiment of a plug-in device
  • Figure 6 shows yet another embodiment of a plug-in device
  • FIG. 7 shows an embodiment of an arrangement according to the invention in the
  • Figure 8 shows yet another embodiment of an arrangement according to the invention in a side view of the IT rack.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of direct liquid cooling (DLC).
  • Cooled liquid is provided by a recooler 16, which can be designed, for example, as a chiller, with or without a refrigeration machine.
  • the recooler 16 has, in particular, an air-liquid heat exchanger and at least one fan, with which ambient air is transported through the air-liquid heat exchanger.
  • the cooled liquid provided by the recooler is fed to a coolant distribution unit (CDU), in particular via the supply line of an external circuit of the CDU.
  • CDU coolant distribution unit
  • the liquid provided by the recooler leaves the CDU as heated liquid via a return line of the external circuit, and the external circuit of the CDU, which simultaneously forms the liquid circuit of the recooler 16, is designated by the reference numeral 17.
  • the coolant distribution unit CDU has, in particular, a liquid-to-liquid heat exchanger and at least one pump for transporting liquid through the inner circuit 15 of the CDU.
  • the supply line of the inner circuit of the CDU is connected to a return line of a coolant distribution channel, and the return line of the inner circuit 15 of the CDU is connected to a supply line of the coolant distribution channel 7.
  • the coolant distribution channel 7 can have, spaced apart from one another in the longitudinal direction, i.e., in the vertical direction, several connections, on the one hand, to a supply line of the coolant distribution channel 7, via which cooled coolant is provided, and on the other hand, to a return line of the coolant distribution channel 7, via which heated coolant is discharged.
  • the plug-in devices 2 can be, for example, server plug-ins of an IT infrastructure, which are connected to the distribution channel 7, for example, in the manner known from US 2007/0274043 Ai.
  • the cooling liquid which is preferably an electrically non-conductive refrigerant, flows over the components requiring cooling, for example CPUs, or GPUs, or any other component that has a high power dissipation and is also highly temperature sensitive, so that air cooling is unsuitable due to the lower thermal conductivity of air compared to liquid.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a plug-in device that can be used in an arrangement according to the invention.
  • the plug-in device 2.1 has a housing 13, which can be standardized, for example, with regard to its dimensions, for example at least to the extent that, upon insertion of the plug-in device 2.1 into a slot of an IT rack, both the first and second dummy coupling plug connections 6.1, 6.2 for the electrical contacting of the power distribution, on the one hand, and the fluidic connection to the direct liquid cooling, in particular a coolant distribution channel, can be made automatically, i.e., in particular without tools.
  • Three redundant pumps 14 are arranged in the housing 13, which are connected in particular in parallel.
  • a heat exchanger 12 in particular a liquid-liquid heat exchanger, is also arranged in the housing 13.
  • the only active components within the housing 13 are thus the pumps 14, which are provided in triplicate and connected in parallel.
  • the pump unit shown in Figure 2 thus exhibits a very high degree of failure resistance. Due to the use of the first and second dummy coupling connectors 6.1, 6.2, the entire unit, i.e., the plug-in unit 2.1, can be replaced quickly and without significant downtime in the event of all pumps failing or if pump performance decreases.
  • DLC direct liquid cooling
  • FIG 3 shows an embodiment in which the arrangement according to the invention is accommodated in a switch cabinet housing designed in the style of an IT cabinet with several 19-inch rack units arranged vertically one above the other.
  • the rack units 2.1 in the rack units 2 of the IT rack 1 are partially occupied by servers and partially by built-in units 2.1 of the direct liquid cooling system.
  • a top bay 2 of the IT rack 1 is occupied by a DC power supply 3, provided as a built-in device 2.1.
  • a bottom bay 2 is occupied by a coolant distribution unit (CDU).
  • a coolant distribution duct 7 with its supply line and return line is arranged at the rear of the IT rack 1. The supply line and return line of the coolant distribution duct 7 are connected to the coolant distribution unit CDU.
  • a rear door heat exchanger 200 is connected to the rear of the IT rack 1.
  • This rear door heat exchanger has an air-liquid heat exchanger and several fans. With the help of the rear door heat exchanger, cooled air is drawn through the front of the IT rack 1, past the server bays 2.1 requiring cooling, and into the rear door heat exchanger 200, where the heated air passes through the air-liquid heat exchanger and is discharged as cooled air into the enclosure's surroundings.
  • the supply line of the air-liquid heat exchanger of the rear door cooling unit 200 is fed by a recooler 16, for example, a chiller.
  • the return line of the air-liquid heat exchanger of the rear door cooling unit 200 is connected to a supply line of an external circuit of the CDU.
  • the heated liquid emitted by the air-liquid heat exchanger thus serves as a heat sink for the CDU.
  • a liquid-liquid heat exchanger 12 is arranged in the CDU, via which heat is transferred from an inner circuit of the CDU, with which the CDU is connected to the coolant distribution channel 7, to the outer circuit of the CDU.
  • All plug-in devices 2.1 except for the DC power supply 3 itself, can be designed as DC devices, operating, for example, at an operating voltage of 48 V.
  • the entire power distribution within the IT rack can thus be carried out at a DC voltage level that is less dangerous than the mains voltage, thereby increasing the operational reliability of the IT rack.
  • the modular design of the direct liquid cooling further allows, for example, the expansion tank 10 to be arranged on an upper side of the IT rack 1, that is to say in particular above the coolant distribution channel 7, in a manner that is advantageous for operation.
  • FIGs 4 to 6 show different stages of development of a plug-in device 2.1, which is designed as a pump unit (RPU) in the embodiment according to Figure 4
  • the RPU shown in Figure 4 has only two pumps 14 connected in parallel, which are accommodated in a housing 13 with two power supplies 19, one for each of the pumps 14.
  • a first dummy coupling connector 6.1 is used for connection to the DC voltage source and a pair of second dummy coupling connectors 6.2 are used for connection to the internal circuit of the DLC, so that the pump unit (RPU) shown in Figure 4 can supply the coolant distribution channel (not shown) of the DLC with cooled coolant.
  • the embodiment shown in Figure 5 not only provides a liquid-liquid heat exchanger 12, but also features triple redundancy for the pumps 14. Accordingly, three power supplies 19 are also provided for the independent supply of the three pumps 14.
  • the embodiment shown in Figure 5 is suitable, for example, for use in a control cabinet according to Figure 3, in which the external circuit of the CDU is connected to an air-liquid heat exchanger, for example, to such a heat exchanger of a rear-door cooling unit 200.
  • the embodiment in Figure 6 provides an air-liquid heat exchanger 12 and a pair of fans 20 instead of a liquid-liquid heat exchanger for recooling the coolant.
  • An expansion tank 10 is also arranged in the housing.
  • a pair of redundant pumps 14 are fed by a pair of independent power supplies 19.
  • FIG. 7 shows, in front view (a) and side view (b), an exemplary embodiment of an arrangement for supplying a direct liquid cooling system with electrical energy.
  • the arrangement comprises an IT rack 1 having a plurality of plug-in units 2 for plug-in devices 2.1 of a direct liquid cooling system, arranged one above the other in the vertical direction z.
  • plug-in units 2.1 for direct liquid cooling further plug-in units 2.1 are also provided, which in this case are designed as servers.
  • the rectifier PSU is also designed as a plug-in unit 2.1.
  • Extending along the rear R of the IT rack 1 as the power distribution 5 is a busbar of a DC voltage supply 3 for the plug-in units 2 or the plug-in devices 2.1 accommodated therein.
  • the busbar is fed by the rectifier PSU, in particular supplied with a DC voltage.
  • the plug-in units 2.1 The direct liquid cooling units (DLC) that require a supply of electrical energy are each accommodated in one of the plug-in units 2 and electrically contacted with the busbar.
  • the expansion tank 10, which does not require an electrical power supply, is arranged in a physically advantageous position on the top side, i.e., outside the IT rack 1.
  • a control unit 9 is designed as a separate plug-in unit, independent of other DLC components, and is directly contacted with the DC voltage supply 3, in particular with the busbar of the power distribution system 5.
  • the plug-in units 2.1 have first dummy coupling connectors 6.1 for the tool-free connection of the plug-in units 2.1 to the busbar.
  • Complementary dummy coupling connectors can be arranged on the rear side of the housings of the plug-in units 2.1 facing the busbar.
  • second blind coupling connectors which are fluid-conducting, can be arranged on the rear side for connection to a supply line and a return line of the coolant distribution channel 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Versorgung einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung mindestens ein IT-Rack (1) mit einer Mehrzahl in Höhenrichtung (z) des IT-Racks (1) übereinander angeordneter Einschübe (2) für Einschubgeräte (2.1) einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) und/ oder einer IT-Infrastruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das IT-Rack (1) eine Gleichspannungsversorgung (3) für in den Einschüben (2) aufgenommene Einschubgeräte (2.1) aufweist, mit einem Gleichrichter (PSU) und einer Stromschiene (5), die entlang einer Rückseite (R) des IT-Racks (1) in Höhenrichtung (z) des IT-Racks (1) verläuft und von dem Gleichrichter (PSU) mit einer Gleichspannung beaufschlagt ist, wobei wenigstens ein Einschubgerät (2.1) einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) in einem der Einschübe (2) aufgenommen und mit der Stromschiene (5) elektrisch kontaktiert ist.

Description

Anordnung für die Versorgung einer direkten Flüssigkeitskühlung mit elektrischer Energie
Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Versorgung einer direkten Flüssigkeitskühlung (Direct Liquid Cooling - DLC) mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung mindestens ein IT-Rack mit einer Mehrzahl in Höhenrichtung des IT- Racks übereinander angeordneter Einschübe für Einschubgeräte einer direkten Flüssigkeitskühlung und/oder einer IT-Infrastruktur aufweist. Eine derartige Anordnung ist aus der US 2007/0274043 Ai oder US 2022/0210953 Ai bekannt. Ähnliche Anordnungen beschreiben die US 11,395,443 B2, die US 2023/0056298 Ai, die US 2022/0330459 Ai und die US 2019/0 037730 Ai.
Die bekannten Anordnungen haben den Nachteil, dass im Versagensfall eines der in die Einschübe eingeschobene Einschubgeräte der Austausch des betroffenen Einschubgeräts aufwändig ist, insbesondere eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. Während dieser Zeit kann die direkte Flüssigkeitskühlung nicht oder nur mit herabgesetzter Kühlleistung betrieben werden, was beispielsweise dazu führen kann, dass in den IT-Racks verbaute IT-Komponenten, etwa Servereinschübe, außer Betrieb genommen oder mit herabgesetzter Leistung betrieben werden müssen, um ein Überhitzen der Geräte zu vermeiden. Besonders zeitaufwändig ist dabei die Herstellung der nötigen Verkabelung der Einschubgeräte mit einer Stromversorgung.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die eingangs beschriebene Anordnung derart weiterzuentwickeln, dass sie für den einfachen Austausch der Einschubgeräte vorbereitet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Dazu ist bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art vorgesehen sein, dass das IT-Rack eine Gleichspannungsversorgung für in den Einschüben aufgenommene Einschubgeräte aufweist, mit einem Gleichrichter und einer Stromverteilung, beispielsweise einer Stromschiene, die entlang einer Rückseite des IT-Racks in Höhenrichtung des IT-Racks verläuft und von dem Gleichrichter mit einer Gleichspannung beaufschlagt ist, wobei wenigstens ein Einschubgerät einer direkten Flüssigkeitskühlung in einem der Einschübe aufgenommen und mit der Stromverteilung, insbesondere der Stromschiene, elektrisch kontaktiert ist.
Die Stromverteilung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Stromschiene, beispielsweise eine Kupferschiene, besonders bevorzugt eine Stromschiene, die in einem Berührungsschutz aufgenommen ist, der Kontaktöffnungen für die elektrische Kontaktierung der Stromschiene aufweist. Die Stromverteilung, insbesondere die Stromschiene, ist besonders bevorzugt als eine gerade Leiste ausgeführt.
Die Einschubgeräte, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich die Einschubgerät der direkten Flüssigkeitskühlung, können mit Gleichspannung betrieben werden. Es wird eine Gleichspannungsversorgung in dem IT-Rack bereitgestellt, die sich zumindest in der Höhenrichtung des IT-Racks erstreckt und mit der in die Einschübe eingeschobene Einschubgeräte mit Gleichspannung versorgt werden können. Die Gleichspannungsversorgung, insbesondere die Stromverteilung, etwas eine Stromschiene, kann eine Selbstkontaktierung aufweisen. Vorzugsweise weisen die Stromverteilung, etwas eine Stromschiene, und die Einschubgeräte an ihrer der Stromverteilung zugewandten Rückseite komplementäre Kontaktelemente auf, die in Eingriff gelangen, wenn die Einschubgeräte in einer vollständig in die Einschübe eingeschobenen Position angeordnet sind, wobei die elektrische Kontaktierung außer Eingriff ist, wenn die Einschubgeräte in einer nicht vollständig eingeschobenen Position in die Einschübe eingeschoben sind.
Die Anordnung kann Bestandteil eines IT-Schranks, einer IT-Schrankreihe oder eines Rechenzentrums sein. Die Anordnung kann somit insbesondere Bestandteil eines Schaltschrankgehäuses sein. Das Schaltschrankgehäuse kann in bekannter Weise neben der direkten Flüssigkeitskühlung eine Luftkühlung für die in dem Schaltschrank aufgenommenen kühlbedürften Komponenten aufweisen. Dazu kann das Schaltschrankgehäuse von gekühlter Luft durchsetzt werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Schaltschrankgehäuse an einer Luftaustrittsseite, beispielsweise an einer Vorderseite oder einer Rückseite, einen Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher aufweist. Der Wärmetauscher kann beispielsweise als ein Rücktürwärmeübertrager ausgebildet sein. Damit kann beim Durchströmen des Schaltschranks erwärmte Luft als gekühlte Luft in die Schaltschrankumgebung abgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann gekühlte Luft beispielsweise in einer Schaltschrankreihe in Kaltgang-Warmgang- Konfiguration, aus einem Kaltgang über eine Vorder- oder Rückseite des Schaltschranks in das Gehäuse eintreten und an der gegenüberliegenden Seite als erwärmte Luft in den Warmgang eintreten. Die gekühlte Luft kann beispielsweise von einem in einem Doppelboden des Rechenzentrums angeordneten Luft- Flüssigkeit- Wärmeübertrager in den Kaltgang abgegeben werden. Die gekühlte Luft kann auch in anderer Weise in dem Kaltgang bereitgestellt werden.
Um eine weitere Erhöhung der Wartungsfreundlichkeit des DLC-Systems zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass das DLC-System modular aufgebaut ist, mit mehreren miteinander verschalteten Baugruppen. Dies ermöglicht Ausführungsformen des DLC- Systems, bei denen besonders störungsanfällige Baugruppen bzw. Module redundant bereitgestellt sind. So können beispielsweise mehrere Pumpmodule für den Flüssigkeitstransport vorgesehen sein. Die Pumpmodule können parallelgeschaltet sein. Jedes der Pumpmodule kann mehrere Pumpen aufweisen, die wiederum bevorzugt parallelgeschaltet sind.
Bei einer Ausführungsform weist die direkte Flüssigkeitskühlung wenigstens ein Pumpmodul auf, welches unabhängig von weiteren funktionalen Modulen der Flüssigkeitskühlung ausgebildet ist. Das wenigstens eine Modul beziehungsweise eines der Module der direkten Flüssigkeitskühlung kann ein Einschubgerät der direkten Flüssigkeitskühlung sein, welches in der zuvor beschriebenen Weise an die Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist.
Wenn die Anordnung für die Versorgung einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) mit elektrischer Energie Bestandteil eines Schaltschrankgehäuses, einer Schaltschrankreihe, oder eines Rechenzentrums und weiterhin eine Luftkühlung mit wenigstens einem Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher vorgesehen ist, kann vorgesehen sein, dass ein Rücklauf des Luft-Flüssigkeits-Wärmetauschers an einen Vorlauf der direkten Flüssigkeitskühlung, insbesondere an einen Vorlauf eines Flüssigkeits- Flüssigkeits-Wärmetauschers der direkten Flüssigkeitskühlung, angeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass die aus dem Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher austretende erwärmte Flüssigkeit immer noch als Wärmesenke für die Rückkühlung der Kühlflüssigkeit des Primärkreislaufes der direkten Flüssigkeitskühlung verwendet wird. Dies ist deshalb möglich, da Flüssigkeitskühlungen mit einer im Vergleich zu der den Schaltschrank durchsetzenden Luft einer Luftkühlung höheren Vorlauftemperatur betrieben werden können, um insbesondere noch eine effektive Wärmeübertragung von der kühlbedürften Komponente an die Flüssigkeit des Primärkreislaufes der Flüssigkeitskühlung zu ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform kann der Rücklauf eines in einer Schaltschranktür aufgenommenen Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher an einen Vorlauf eines Flüssigkeits- Flüssigkeits-Wärmetauschers der direkten Flüssigkeitskühlung, insbesondere an den Außenkreis der direkten Flüssigkeitskühlung angeschlossen sein. Der Luft-Flüssigkeits- Wärmetauscher kann auch eine alternative Position in Bezug auf den Schaltschrank, eine Schaltschrankreihe oder ein Rechenzentrum, welche die DLC aufweisen, einnehmen. Beispielsweise kann der Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher in einem Doppelboden eines Rechenzentrums angeordnet und dazu eingerichtet sein, in einen Kaltgang gekühlte Luft einzublasen, die zuvor als erwärmte Luft aus dem Warmgang heraus sowie durch den Doppelboden und den Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher hindurch geleitet wurde. Der Wärmetauscher kann auch Bestandteil eines Inline- Kühlgeräts sein, welches in eine Schaltschrankreihe eingereiht ist. Die Schaltschrankreihe kann beispielsweise einen Kaltgang von einem Warmgang trennen, wobei über die Rückseite des Inline-Kühlgeräts erwärmte Luft aus dem Warmgang eingesogen, durch den Luft- Flüssigkeit- Wärmetauscher in dem Inline-Kühlgerät hindurchgeleitet und an der Vorderseite als gekühlte Luft in den Kaltgang ausgeblasen wird.
Bei einer Ausführungsform ist die Anordnung Bestandteil eines Schaltschrankgehäuses oder eines IT-Racks, in dem außer den Komponenten der erfindungsgemäßen Anordnung ausschließlich Komponenten einer Flüssigkeitskühlung und optional Komponenten einer Luft-Flüssigkeits-Kühlung angeordnet sind. Ein derartiges Schaltschrankgehäuse oder ein derartiges IT-Rack kann Bestandteil einer Schaltschrankreihe sein, beispielsweise in eine Reihe aus Schaltschränken oder IT- Racks eingereiht und dazu eingerichtet sein, gekühlte Flüssigkeit für eine Flüssigkeitskühlung von in benachbarten Schaltschrankgehäusen oder in IT-Racks aufgenommene Komponenten bereitzustellen. Optional kann das die Anordnung aufweisende Schaltschrankgehäuse oder IT-Rack auch mindestens einen Luft- Flüssigkeits-Wärmetauscher für die Bereitstellung gekühlter Luft zur Kühlung der genannten Komponenten aufweisen. Der Flüssigkeitskreislauf des Luft-Flüssigkeits- Wärmetauschers kann mit einem Flüssigkeitskreislauf des Außenkreises eines Flüssigkeits-Flüssigkeits-Wärmetauschers der Flüssigkeitskühlung in der zuvor beschriebenen Weise verschaltet sein, insbesondere derart, dass der Rücklauf des Luft- Flüssigkeits-Wärmetauschers mit dem Vorlauf des Außenkreises des Flüssigkeits- Flüssigkeits-Wärmetauschers verbunden ist. Der Rücklauf des Außenkreises des Flüssigkeits-Flüssigkeits-Wärmetauschers kann mit einer Rückkühlung verbunden sein, beispielsweise mit einem Chiller. Der Vorlauf des Chillers kann mit dem Vorlauf des Luft-Flüssigkeits-Wärmetauschers verbunden sein. Der Luft-Flüssigkeits- Wärmetauscher und der Flüssigkeits-Flüssigkeits-Wärmetauscher der direkten Flüssigkeitskühlung können jedoch auch unabhängig voneinander ausgebildet und jeweils mit dem Rückkühler für die Bereitstellung gekühlter Flüssigkeit verbunden sein. Es kann auch auf dem Luft-Flüssigkeits- Wärmetauscher verzichtet werden und lediglich eine Flüssigkeitskühlung realisiert sein.
Entlang der Stromverteilung, insbesondere der Stromschiene können in der Höhenrichtung zueinander beabstandet mehrere erste Blindkupplungssteckverbinder für den werkzeuglosen Anschluss von Baugruppen der direkten Flüssigkeitskühlung und/oder einer IT-Infrastruktur an die Stromverteilung, beispielsweise eine Stromschiene, angeordnet sein. Die in den Einschüben aufzunehmenden Einschubgeräte können zu den ersten Blindkupplungssteckverbindern komplementäre Steckverbinder aufweisen. Die zueinander komplementären Steckverbinder können eine Selbstzentrierung aufweisen, so dass bei dem Einschieben der Einschubgeräte in die Einschübe mit dem Erreichen einer vollständig eingeschobenen Position der Einschubgeräte in den Einschüben eine sichere Kontaktierung zwischen den Einschubgeräten und der Stromschiene erreicht wird.
Die direkte Flüssigkeitskühlung kann mindestens einen Kühlmittelverteilerkanal aufweisen, der entlang der Rückseite des IT-Racks in der Höhenrichtung des IT-Racks verläuft, wobei entlang des Kühlmittelverteilerkanals in der Höhenrichtung zueinander beabstandet eine Mehrzahl zweiter Blindkupplungssteckverbinder für den werkzeuglosen Anschluss von Baugruppen der direkten Flüssigkeitskühlung und/ oder einer IT-Infrastruktur an den Kühlmittelverteilerkanal angeordnet sind.
Die Einschübe können eine Linearführung für Baugruppen der direkten Flüssigkeitskühlung und/oder einer IT-Infrastruktur aufweisen, wobei sich die Linearführung parallel zu einer Steckrichtung der ersten und/oder zweiten Blindkupplungssteckverbinder erstreckt. Die direkte Flüssigkeitskühlung kann mehrere Einschubgeräte aufweisen, die in jeweils einem der Einschübe aufgenommen sind, und von denen wenigstens zwei Einschubgeräte als redundante Einschubgeräte ausgebildet sind, vorzugsweise redundante Pumpeinheiten, beispielsweise als jeweils eine Reservoir-Pumping-Unit (RPU). Sämtliche der Einschubgeräte, vorzugsweise jedoch wenigstens eines der Einschubgeräte der direkten Flüssigkeitskühlung kann mit der Stromverteilung, insbesondere einer Stromschiene, kontaktiert sein, insbesondere über eine Blindkupplungssteckverbindung, so dass im Versagensfall ein einfacher Austausch möglich ist.
Der Gleichrichter kann als eines der Einschubgeräte ausgebildet sein. Der Gleichrichter kann beispielsweise als eine Power Supply Unit (PSU) ausgebildet sein, die als ein Einschubgerät in einem der Einschübe aufgenommen ist. Die PSU kann an einer der Stromverteilung zugewandten Rückseite einen Blindkupplungssteckverbinder aufweisen, über den die PSU mit der Stromverteilung elektrisch verbunden ist, um die Stromverteilung, beispielsweise eine Stromschiene der Stromverteilung, mit der Gleichspannung zu beaufschlagen.
Das wenigstens eine Einschubgerät der direkten Flüssigkeitskühlung kann eine Kühlmittelverteilungseinheit (Coolant Distribution Unit - CDU) oder wenigstens eine Baugruppe einer Kühlmittelverteilungseinheit sein. Vorzugsweise weist die Kühlmittelverteilungseinheit mehrere unabhängig voneinander ausgebildete Baugruppen auf. Vorzugsweise kann die Kühlmittelverteilungseinheit wenigstens zwei redundante Baugruppen aufweisen. Die redundanten Baugruppen können als Gleichteile ausgebildet und parallelgeschaltet sein. Besonders bevorzugt weist die Kühlmittelverteilungseinheit wenigstens zwei Baugruppen mit unterschiedlicher Funktionalität auf. Die Baugruppen können jeweils als ein Einschubgerät für die Aufnahme in einem der Einschübe ausgebildet sein.
Baugruppen der Kühlmittel Verteilungseinheit (Coolant Distribution Unit - CDU) können beispielsweise sein: wenigstens eine Pumpeinheit für Kühlmittel , mit vorzugsweise 2N redundanten Pumpen, wenigstens ein Wärmetauscher, wenigstens ein Ausdehnungsgefäß, wenigstens ein Druck- und/oder Temperatursensor, wenigstens ein Dreiwegeventil mit Bypass-Ventil, wenigstens eine AC-Stromversorgung, wenigstens ein Steuergerät, wenigstens ein Serviceventil, wenigstens ein Filter, vorzugsweise ein Filterlüfter, wenigstens ein automatischer Entlüfter, wenigstens ein Druckbegrenzungsventil. Einzelne der Baugruppen können als ein eigenes Einschubgerät ausgebildet sein. Es können mehrere Baugruppen ein gemeinsames Einschubgerät bilden. Die Baugruppen können hot-swap-fähig ausgebildet sein, vorzugsweise in Bezug auf eine Anbindung an einen Kühlmittelkreislauf, sofern vorhanden, und/ oder eine Anbindung an eine Stromversorgung, sofern vorhanden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpeinheit der CDU als ein eigenes Einschubgerät ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Pumpeinheit mehrere Einschubgeräte auf. Die mehreren Einschubgeräte der Pumpeinheit können Gleichteile sein. Die mehreren Einschubgeräte der Pumpeinheit können in Bezug auf ihre Pumpleistung für das Kühlmittel in Reihe geschaltet sein. Die mehreren Pumpeinheiten können so konfiguriert sein, dass auch bei einem Ausfall einer der mehreren Pumpeinheiten von den verbleibenden Pumpeinheiten die erforderliche Pumpleistung bereitgestellt werden kann. Dazu kann vorgesehen sein, dass die mehreren Pumpeinheiten im Normalbetrieb, d. h. wenn keine der mehreren Pumpeinheiten ausgefallen ist, bei einer herabgesetzten Pumpleistung betrieben werden. Bei dem Ausfall einer der Pumpeinheiten können die verbleibenden Pumpeinheiten ihre Pumpleistung hochregeln, sodass die durch den Ausfall entfallende Pumpleistung kompensiert wird. Nachdem die ausgefallene Pumpeinheit ausgetauscht wurde, können die mehreren Pumpeinheiten wieder in den Normalbetrieb übergehen.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) sind häufig sämtliche der zuvor genannten Baugruppen, soweit diese in dem jeweiligen Anwendungsfall erforderlich sind, in demselben Gehäuse angeordnet, mithin als ein einziges Gerät ausgebildet, sodass bei Ausfall einer der genannten Baugruppen die gesamte CDU ausgetauscht werden muss. Dies führt zur Unterbrechung der von der CDU bereitgestellten Kühlleistung und damit gegebenenfalls zum Ausfall der IT- Infrastruktur, die von der CDU gekühlt ist.
Wenigstens eine der Baugruppen der Kühlmittelverteilungseinheit, vorzugsweise ein Steuergerät und/ oder ein Ausdehnungsgefäß der Kühlmittelverteilungseinheit, kann außerhalb eines Gehäuses der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) und innerhalb oder außerhalb des IT-Racks angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Ausdehnungsgefäß der Kühlmittelverteilungseinheit auf einem Dach des IT-Racks angeordnet sein. Die wenigstens eine Baugruppe der Kühlmittelverteilungseinheit kann ein Steuergerät der Kühlmittelverteilungseinheit sein, das an die Stromversorgung, insbesondre die Stromschiene elektrisch angeschlossen und vorzugsweise als ein Einschubgerät ausgebildet ist, das in einem der Einschübe aufgenommen ist.
Die wenigstens eine Baugruppe der Kühlmittelverteilungseinheit kann ein Ausdehnungsgefäß sein, das an einen Kühlmittelverteilerkanal der direkten Flüssigkeitskühlung, vorzugsweise unmittelbar, fluidisch angeschlossen ist. Dabei kann das Ausdehnungsgefäß besonders bevorzugt außerhalb des IT-Racks angeordnet sein, beispielsweise auf dem Dach des IT-Racks.
Mehrere Baugruppen der Kühlmittelverteilungseinheit können als einzelne Einschubgeräte in jeweils einem Einschub aufgenommen sein. Dabei können die als voneinander unabhängige Einschubgeräte ausgebildeten Baugruppen der Kühlmittelverteilungseinheit mindestens zwei gleichartige oder baugleiche Baugruppen umfassen, vorzugsweise mehrere gleichartige oder baugleiche Pumpeinheiten, beispielsweise RPUs, der Kühlmittelverteilungseinheit. Beispielsweise können mindestens zwei der gleichartigen oder baugleichen Pumpeinheiten als redundante Pumpeinheiten ausgeführt sein. Zur Herstellung der Redundanz können die Pumpeneinheiten parallelgeschaltet sein.
Das wenigstens eine Einschubgerät kann eine Baugruppe der direkten Flüssigkeitskühlung sein, bei der das Einschubgerät ein Gehäuse aufweist, in dem wenigstens zwei redundante, vorzugsweise parallel geschaltete, Pumpen angeordnet sind. Das Gehäuse kann im Übrigen wenigstens frei von einem Verdichter, einem Expansionsmittel und einem Verflüssiger sein. Vorzugsweise kann das Gehäuse frei von sämtlichen weiteren aktiven Komponenten einer Kältemaschine sein. Auf diese Weise kann eine Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt werden, bei der die besonders störungsanfälligen Pumpeneinheiten einfach und im laufenden Betrieb ausgetauscht werden können. Dies kann dadurch weiter optimiert werden, dass nicht nur eines der Einschubgeräte mit wenigstens zwei redundanten Pumpen vorgesehen ist, sondern gleich mehrere dieser Einschubgeräte, die besonders bevorzugt in fluidisch parallel geschalteter Weise einen Kühlmittelverteilerkanal mit gekühltem Kühlmittel beaufschlagen. Bei einer Ausfiihrungsform kann zusätzlich zu den wenigstens zwei redundanten Pumpen ein Wärmeübertrager in dem Gehäuse aufgenommen sein. Dabei kann für die Komponentenkühlung einer IT-Infrastruktur mit den redundanten Pumpen Kühlflüssigkeit durch einen Innenkreis des Wärmeübertragers gefördert oder förderbar sein. Wenn der Wärmeübertrager ein Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmetauscher ist, kann ein Außenkreis des Flüssigkeit-Flüssigkeit -Wärmetauscher mit einem Rückkühler für Kühlflüssigkeit verbunden oder verbindbar sein. Alternativ kann in der bereits beschriebenen Weise der Außenkreis der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher an den Rücklauf eines Luft-Flüssigkeit- Wärmetauschers einer vorhandenen IT- Infrastruktur angeschlossen sein.
Das Gehäuse kann an einer Außenseite wenigstens einen Vorlauf und einen ersten Rücklauf für den Anschluss des Innenkreises an einen Kühlmittelverteilerkanal der direkten Flüssigkeitskühlung aufweisen. Weiterhin kann an der Außenseite, vorzugsweise an einer der Stromverteilung zugewandten Rückseite des Gehäuses ein einpoliger oder zweipoliger elektrischer Kontakt für den elektrischen Anschluss an die Stromverteilung, etwa eine Stromschiene, vorhanden sein. Wenn der Wärmeübertrager ein Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, können vorzugsweise ein zweiter Vorlauf und ein zweiter Rücklauf für den Anschluss des Außenkreises an einen Rückkühler vorgesehen sein. Vorzugsweise können sämtliche der Vorläufe und Rückläufe sowie der elektrische Kontakt als Blindkupplungssteckverbinder ausgebildet sein.
Wenigstens ein weiteres Einschubgerät kann in wenigstens einem weiteren der Einschübe aufgenommen oder aufnehmbar sein. Dabei kann das wenigstens eine weitere Einschubgerät ein Server oder eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (Backup Battery Unit - BBU) sein.
Die direkte Flüssigkeitskühlung kann wenigstens ein weiteres Einschubgerät aufweisen, vorzugsweise eine kühlmittelführende Baugruppe einer Kühlmittelverteilungseinheit der direkten Flüssigkeitskühlung. Das Einschubgerät kann ein Wärmeübertrager sein oder einen solchen aufweisen. Weiterhin kann das Einschubgerät ein Ausdehnungsgefäß sein oder ein solches aufweisen. Das weitere Einschubgerät soll hierbei kontaktfrei zu der Stromschiene in einem der Einschübe aufgenommen sein. Die Einschubgeräte und die weiteren Einschubgeräte können standardisierte Gehäuse aufweisen, die insbesondere hinsichtlich ihrer Abmessung in der Tiefenrichtung, mithin in Einschubrichtung der Einschubgeräte in die Einschübe, eine gleiche Abmessung aufweisen. Weiterhin bevorzugt sind die an den der Stromschiene zugewandten Rückseiten ausgebildeten ersten Blindkupplungssteckverbinder unabhängig vom Einschubgerätetyp gleichartig ausgebildet.
In den Einschüben des IT-Racks können ausschließlich Einschubgeräte der direkten Flüssigkeitskühlung aufgenommen sein. Mithin kann das IT-Rack in eine Schaltschrankreihe der kühlbedürftigen Komponenten eingereiht sein. Dazu kann das ausschließlich Einschubgeräte der Flüssigkeitskühlung aufnehmende IT-Rack über geeignete Schnittstellen, beispielsweise Anreihverbinder zu benachbarten IT-Racks der Schaltschrankreihe aufweisen, einschließlich fluidischer Übergänge zwischen dem ausschließlich die Einschubgeräte der Flüssigkeitskühlung aufweisenden IT-Rack und den benachbarten IT-Racks der Schaltschrankreihe, welche beispielsweise kühlbedürftige Server aufnehmen können.
Wenigstens eines der Einschubgeräte kann ein Wärmeübertrager sein oder einen solchen aufweisen, vorzugsweise einen Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher, ein Ausdehnungsgefäß, eine Pumpeinheit, ein Steuergerät oder eine Gleichspannungsversorgung.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 in schematischer Darstellung eine direkte Flüssigkeitskühlung;
Figur 2 eine beispielhafte Ausführungsform eines als Pumpeinheit ausgebildeten Einschubgeräts;
Figur 3 eine beispielhafte Ausführungsform einer direkten Flüssigkeitskühlung mit zusätzlicher Rücktür-Luftkühlung;
Figur 4 in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform eines Einschubgeräts; Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Einschubgeräts;
Figur 6 noch eine weitere Ausführungsform eines Einschubgeräts;
Figur 7 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in der
Vorderansicht (a) und Seitenansicht Cb); und
Figur 8 noch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in der Seitenansicht auf das IT-Rack.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine direkte Flüssigkeitskühlung (DLC). Von einem Rückkühler 16, der beispielsweise als ein Chiller, mit oder ohne Kältemaschine, ausgebildet sein kann, wird gekühlte Flüssigkeit bereitgestellt. Der Rückkühler 16 weist dazu insbesondere einen Luft-Flüssigkeit- Wärmetauscher sowie mindestens einen Lüfter auf, mit dem Umgebungsluft durch den Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher transportiert wird. Die von dem Rückkühler bereitgestellte gekühlte Flüssigkeit wird einer Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) zugeführt, insbesondere über den Vorlauf eines Außenkreises der CDU. Über einen Rücklauf des Außenkreises verlässt die von dem Rückkühler bereitgestellte Flüssigkeit die CDU als erwärmte Flüssigkeit und der Außenkreis der CDU, welcher zugleich den Flüssigkeitskreislauf des Rückkühlers 16 bildet, ist mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet.
Die Kühlmittelverteilungseinheit CDU weist insbesondere einen Flüssigkeit- Flüssigkeit-Wärmetauscher sowie wenigstens eine Pumpe auf, um Flüssigkeit durch den Innenkreis 15 der CDU zu transportieren. Der Vorlauf des Innenkreises der CDU ist mit einem Rücklauf eines Kühlmittelverteilerkanals und der Rücklauf des Innenkreises 15 der CDU mit einem Vorlauf des Kühlmittelverteilerkanals 7 verbunden. Der Kühlmittelverteilerkanal 7 kann in der Längsrichtung, mithin in der Vertikalrichtung zueinander beabstandet mehrere Anschlüsse einerseits an einen Vorlauf des Kühlmittelverteilerkanals 7, über den gekühltes Kühlmittel bereitgestellt wird, und andererseits an einen Rücklauf des Kühlmittelverteilerkanals 7, über den erwärmtes Kühlmittel abgeführt wird, aufweisen. Die Einschubgeräte 2 können beispielsweise Servereinschübe einer IT-Infrastruktur sein, die beispielsweise in der aus der US 2007/0274043 Ai bekannten Weise an den Verteilerkanal 7 angeschlossen sind. In den Einschubgeräten überströmt die Kühlflüssigkeit, die vorzugsweise ein elektrisch nicht leitendes Kältemittel ist, die kühlbedürftigen Komponenten, beispielsweise CPUs, oder GPUs, oder ein sonstiges Bauteil, welches eine hohe Verlustleistung und im Übrigen eine hohe Temperaturempfindlichkeit aufweist, so dass eine Luftkühlung aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit von Luft im Vergleich zu Flüssigkeit ungeeignet ist.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Einschubgeräts, welches in einer erfindungsgemäßen Anordnung Verwendung finden kann. Das Einschubgerät 2.1 weist ein Gehäuse 13 auf, welches beispielsweise in Bezug auf seine Abmessungen standardisiert sein kann, beispielsweise zumindest dahingehend, dass mit dem Einschieben des Einschubgeräts 2.1 in einen Einschub eines IT-Racks sowohl eine Kontaktierung der ersten als auch der zweiten Blindkupplungsteckverbindung 6.1, 6.2 für die elektrische Kontaktierung der Stromverteilung einerseits und die fluidische Verbindung an die direkte Flüssigkeitskühlung, insbesondere einen Kühlmittelverteilerkanal, selbsttätig, das heißt insbesondere werkzeuglos erfolgen kann. In dem Gehäuse 13 sind drei redundante Pumpen 14 angeordnet, die insbesondere parallel zueinander verschaltet sind. In dem Gehäuse 13 ist weiterhin ein Wärmeübertrager 12, insbesondere ein Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher angeordnet. Die einzigen aktiven Komponenten innerhalb des Gehäuses 13 sind somit die Pumpen 14, die in dreifacher Ausführung und parallelgeschaltet vorgesehen sind. Die in Figur 2 gezeigte Pumpeneinheit weist somit eine sehr hohe Ausfallunempfindlichkeit auf. Aufgrund der Verwendung der ersten und der zweiten Blindkupplungssteckverbinder 6.1, 6.2 ist die gesamte Einheit, das heißt das Einschubgerät 2.1, im Versagensfall sämtlicher Pumpen oder bei nachlassender Pumpenleistung schnell und ohne relevante Ausfallzeiten austauschbar. Eine weitere Redundanz der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) kann dadurch erreicht werden, dass gleich mehrere der in Figur 2 gezeigten Einschubgeräte 2.1 vorgesehen sind, die wiederum untereinander parallelgeschaltet sind, so dass selbst bei dem Versagen sämtlicher der vorliegend drei Pumpen 14 eines der mehreren Einschubgeräte 2.1 der Weiterbetrieb der DLC gesichert ist und Ausfallzeiten im Wesentlichen vollständig vermieden werden können.
Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die erfindungsgemäße Anordnung in einem Schaltschrankgehäuse aufgenommen ist, das nach der Bauart eines IT-Schranks mit mehreren 19-Zoll-Einschüben ausgebildet ist, die vertikal übereinander angeordnet sind. Die Einschubgeräte 2.1 in den Einschüben 2 des IT-Racks 1 sind teilweise von Servern und teilweise von Einbaugeräten 2.1 der direkten Flüssigkeitskühlung belegt. Beispielsweise ist ein oberster Einschub 2 des IT-Racks 1 von einer Gleichspannungsversorgung 3 belegt, die als ein Einbaugerät 2.1 bereitgestellt ist. Ein unterer Einschub 2 ist von einer Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) belegt. An einer Rückseite des IT-Racks 1 ist ein Kühlmittelverteilerkanal 7 mit seiner Vorlaufleitung und seiner Rücklaufleitung angeordnet. Die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung des Kühlmittelverteilerkanals 7 sind an die Kühlmittelverteilungseinheit CDU angeschlossen. An der Rückseite des IT-Racks 1 ist ein Rücktürwärmetauscher 200 angeschlossen. Dieser weist einen Luft-Flüssigkeit- Wärmetauscher und mehrere Lüfter auf. Mit Hilfe des Rücktürwärmetauschers wird gekühlte Luft über die Vorderseite des IT-Racks 1 durch das IT-Rack 1 hindurch, an den kühlbedürftigen Servereinschüben 2.1 vorbei in den Rücktürwärmetauscher 200 eingesogen, wo die erwärmte Luft den Luft- Flüssigkeit-Wärmetauscher passiert und als gekühlte Luft in die Umgebung des Gehäuses ausgeblasen wird. Der Vorlauf des Luft-Flüssigkeit-Wärmetauschers des Rücktürkühlgeräts 200 wird von einem Rückkühler 16, beispielsweise einem Chiller, gespeist. Der Rücklauf des Luft- Flüssigkeit- Wärmetauschers des Rücktürkühlgeräts 200 ist an einen Vorlauf eines Außenkreises der CDU angeschlossen. Die von den Luft- Flüssigkeit-Wärmetauscher abgegebene, erwärmte Flüssigkeit dient somit als Wärmesenke in Bezug auf die CDU. In der CDU ist ein Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmeübertrager 12 angeordnet, über den Wärme von einem Innenkreis der CDU, mit dem die CDU an den Kühlmittelverteilerkanal 7 angeschlossen ist, an den Außenkreis der CDU übertragen ist.
Sämtliche Einschubgeräte 2.1, außer die Gleichspannungsversorgung 3 selbst, können als Gleichstromgeräte, die beispielsweise bei einer Betriebsspannung von 48 V betrieben werden, ausgebildet sein. Die gesamte Stromverteilung innerhalb des IT- Racks kann somit auf einen im Vergleich zur Netzspannung weniger gefährlichen Gleichspannungsniveau erfolgen, wodurch die Betriebssicherheit des IT-Racks erhöht wird.
Der modulare Aufbau der direkten Flüssigkeitskühlung erlaubt es weiter, dass beispielsweise auch das Ausdehnungsgefäß 10 in einer für den Betrieb vorteilhaften Weise auf einer Oberseite des IT-Racks 1, das heißt insbesondere oberhalb des Kühlmitteverteilerkanals 7, angeordnet werden kann.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausbaustufen eines Einschubgeräts 2.1, welches als Pumpeinheit (RPU) bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ausgebildet ist. Die in Figur 4 gezeigte RPU weist lediglich zwei parallel geschaltete Pumpen 14, die mit zwei Netzteilen 19, jeweils eines für jede der Pumpen 14, in einem Gehäuse 13 aufgenommen sind. Ein erster Blindkupplungssteckverbinder 6.1 dient für den Anschluss an die Gleichspannungsquelle und ein Paar zweiter Blindkupplungssteckverbinder 6.2 für den Anschluss an den Innenkreis der DLC, so dass mit der in Figur 4 gezeigten Pumpeinheit (RPU) der Kühlmittelverteilerkanal (nicht dargestellt) der DLC mit gekühltem Kühlmittel beaufschlagt werden kann.
In Erweiterung der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform ist bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform nicht nur ein Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher 12 vorgesehen, sondern darüber hinaus sind die Pumpen 14 dreifach redundant ausgebildet. Entsprechend sind auch drei Netzteile 19 für die unabhängige Versorgung der drei Pumpen 14 vorgesehen. Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform eignet sich beispielsweise für den Einsatz in einem Schaltschrank gemäß Figur 3, bei dem der Außenkreis der CDU an einem Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher angeschlossen ist, beispielsweise an einen solchen Wärmetauscher eines Rücktürkühlgeräts 200.
Von der Ausführungsform gemäß Figur 5 wiederum abweichend ist bei der Ausführungsform in Figur 6 anstelle eines Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmetauschers für die Rückkühlung des Kühlmittels ein Luft-Flüssigkeit- Wärmetauscher 12 sowie ein Paar Lüfter 20 vorgesehen. Im Übrigen ist auch ein Ausdehnungsgefäß 10 in dem Gehäuse angeordnet. Ein Paar redundanter Pumpen 14 ist von einem Paar voneinander unabhängiger Netzteile 19 gespeist.
Figur 7 zeigt in der Vorderansicht (a) und in der Seitenansicht (b) eine beispielhafte Ausführungsform einer Anordnung für die Versorgung einer direkten Flüssigkeitskühlung mit elektrischer Energie. Die Anordnung weist ein IT-Rack 1 auf, das eine Mehrzahl in der Höhenrichtung z übereinander angeordneter Einschübe 2 für Einschubgeräte 2.1 einer direkten Flüssigkeitskühlung aufweist. Neben den Einschubgeräten 2.1 für die direkte Flüssigkeitskühlung sind auch weitere Einschubgeräte 2.1 vorgesehen, die vorliegend als Server ausgebildet sind. Auch der Gleichrichter PSU ist als ein Einschubgerät 2.1 ausgebildet. Entlang der Rückseite R des IT-Racks 1 erstreckt sich als die Stromverteilung 5 eine Stromschiene einer Gleichspannungsversorgung 3 für die Einschübe 2 beziehungsweise darin aufgenommener Einschubgeräte 2.1. Die Stromschiene ist von dem Gleichrichter PSU gespeist, insbesondere mit einer Gleichspannung beaufschlagt. Die Einschubgeräte 2.1 der direkten Flüssigkeitskühlung DLC soweit sie einer Versorgung mit elektrischer Energie bedürfen, sind in jeweils einem der Einschübe 2 aufgenommen und mit der Stromschiene elektrisch kontaktiert. Das Ausdehnungsgefäß 10, welches keine elektrische Stromversorgung benötigt, ist an einer aus physikalischer Sicht vorteilhaften Position auf der Oberseite, das heißt im Übrigen außerhalb des IT-Racks 1 angeordnet. Ein Steuergerät 9 ist unabhängig von anderen Baugruppen der DLC als ein separates Einschubgerät ausgebildet und unmittelbar an der Gleichspannungsversorgung 3, insbesondere an der Stromschiene der Stromverteilung 5 kontaktiert. Die Einschubgeräte 2.1 weisen erste Blindkupplungssteckverbinder 6.1 für den werkzeuglosen Anschluss der Einschubgeräte 2.1 an die Stromschiene auf. Komplementäre Blindkupplungssteckverbinder können an der der Stromschiene zugewandten Rückseite von Gehäusen der Einschubgeräte 2.1 angeordnet sein. In analoger Weise können für den Anschluss an einen Vorlauf und einen Rücklauf des Kühlmittelverteilerkanals 7 an der Rückseite zweite Blindkupplungssteckverbinder, die Flüssigkeitsführend sind, angeordnet sein.
Während die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform sowohl Servereinbauten und damit kühlbedürftige Komponenten als auch verschiedene Baugruppen einer direkten Flüssigkeitskühlung DLC für die Kühlung der Server aufweist, ist bei der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform das IT-Rack 1 ausschließlich mit Komponenten einer direkten Flüssigkeitskühlung DLC bestückt. Insbesondere sind mehrere der Einschubgeräte 2.1 als redundante Pumpeinheiten RPU ausgebildet. Diese können beispielsweise als eine der Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 und 4 ausgebildet sein. Die zwei Einschubgeräte 2.1 bilden den Wärmetauscher 12 sowie das Ausdehnungsgefäß 10. Auch die Gleichspannungsversorgung 3 ist als ein Einschubgerät ausgebildet, wie auch das Steuergerät 9. Die Gleichspannungsversorgung 3 ist die einzige Komponente der in Figur 8 gezeigten Anordnung, die mit Netzspannung versorgt ist. Im Übrigen wird durch die Anordnung sichergestellt, dass sämtliche Komponenten und Vorrichtungen für die Stromverteilung, insbesondere die Stromschiene 5 auf einer niedrigen Gleichspannung liegen, beispielsweise 48 V.
Die in der zuvor genannten Beschreibung gegebenen Merkmale können in beliebiger Kombination für die Realisierung von Ausführungsformen der Erfindung relevant sein, wobei der Schutzbereich allein durch die Ansprüche bestimmt ist. Bezugszeichenliste:
1 IT-Rack
2 Einschub
2.1 Einschubgerät
3 Gleichspannungsversorgung
5 Stromschiene
6.1 erster Blindkupplungssteckverbinder
6.2 zweiter Blindkupplungssteckverbinder
7 Kühlmittelverteilerkanal
8 Linearführung
9 Steuergerät io Ausdehnungsgefäß ii weiteres Einschubgerät
12 Wärmeübertrager
13 Gehäuse
14 Pumpe
15 Innenkreis
16 Rückkühler
17 Außenkreis
19 Netzteil
20 Lüfter
200 Rücktürkühlgerät
BBU Unterbrechungsfreie Stromversorgung
CDU Kühlmittelverteilungseinheit
DLC direkte Flüssigkeitskühlung
PSU Gleichrichter
RPU Pumpeneinheit
R Rückseite x Steckrichtung z Höhenrichtung

Claims

Ansprüche:
1. Anordnung für die Versorgung einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) mit elektrischer Energie, wobei die Anordnung mindestens ein IT-Rack (1) mit einer Mehrzahl in Höhenrichtung (z) des IT-Racks (1) übereinander angeordneter Einschübe (2) für Einschubgeräte (2.1) einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) und/oder einer IT-Infrastruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das IT-Rack (1) eine Gleichspannungsversorgung (3) für in den Einschüben (2) aufgenommene Einschubgeräte (2.1) aufweist, mit einem Gleichrichter (PSU) und einer Stromverteilung (5), vorzugsweise einer Stromschiene, die entlang einer Rückseite (R) des IT-Racks (1) in Höhenrichtung (z) des IT-Racks (1) verläuft und von dem Gleichrichter (PSU) mit einer Gleichspannung beaufschlagt ist, wobei wenigstens ein Einschubgerät (2.1) einer direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) in einem der Einschübe (2) aufgenommen und mit der Stromverteilung (5) elektrisch kontaktiert ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der entlang der Stromverteilung (5) in der Höhenrichtung (z) zueinander beabstandet eine Mehrzahl erster Blindkupplungssteckverbinder (6.1) für den werkzeuglosen Anschluss von Baugruppen der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) und/oder einer IT- Infrastruktur an die Stromverteilung (5) angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die direkte Flüssigkeitskühlung (DLC) mindestens einen Kühlmittelverteilerkanal (7) aufweist, der entlang der Rückseite (R) des IT-Racks (1) in der Höhenrichtung (z) des IT-Racks (1) verläuft, wobei entlang des Kühlmittelverteilerkanals (7) in der Höhenrichtung (z) zueinander beabstandet eine Mehrzahl zweiter Blindkupplungssteckverbinder (6.2) für den werkzeuglosen Anschluss von Baugruppen der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) und/oder einer IT- Infrastruktur an den Kühlmittelverteilerkanal (7) angeordnet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Einschübe (2) eine Linearführung (8) für Baugruppen der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) und/oder einer IT-Infrastruktur aufweisen, wobei sich die Linearführung (8) parallel zu einer Steckrichtung (x) der ersten und/oder zweiten Blindkupplungssteckverbinder (6.1, 6.2) erstreckt.
5- Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die direkte Flüssigkeitskühlung (DLC) mehrere Einschubgeräte (2.1) aufweist, die in jeweils einem der Einschübe (2) aufgenommen sind, und von denen wenigstens zwei Einschubgeräte (2.1) als redundante Einschubgeräte (2.1) ausgebildet sind, vorzugsweise redundante Pumpeinheiten (RPU).
6. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Gleichrichter (PSU) als ein Einschubgerät (2.1) ausgebildet ist, das in einem der Einschübe (2) aufgenommen ist.
7. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das wenigstens eine Einschubgerät (2.1) der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) eine Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) oder wenigstens eine Baugruppe einer Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der wenigstens eine Baugruppe der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU), vorzugsweise ein Steuergerät (9) und/oder ein Ausdehnungsgefäß (10) der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU), außerhalb eines Gehäuses (13) der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) und innerhalb oder außerhalb des IT-Racks (1) angeordnet.
9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der die wenigstens eine Baugruppe der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) ein Steuergerät (9) der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) ist, das an die Stromverteilung (5) elektrisch angeschlossen und vorzugsweise als ein Einschubgerät ausgebildet ist, das in einem der Einschübe (2) aufgenommen ist.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die wenigstens eine Baugruppe der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) ein Ausdehnungsgefäß (10) ist, das an einen Kühlmittelverteilerkanal (7) der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC), vorzugsweise unmittelbar, fluidisch angeschlossen ist, wobei das Ausdehnungsgefäß (10) besonders bevorzugt außerhalb des IT-Racks (1) angeordnet ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der mehrere Baugruppen der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) als einzelne Einschubgeräte (2.1) in jeweils einem Einschub aufgenommen sind.
12. Anordnung nach Anspruch 11, bei der die als einzelne Einschubgeräte (2.1) ausgebildeten Baugruppen der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) mindestens zwei gleichartige oder baugleiche Baugruppen aufweisen, vorzugsweise mehrere gleichartige oder baugleiche Pumpeinheiten (RPU) der Kühlmittelverteilungseinheit (CDU), von denen besonders bevorzugt mindestens zwei der gleichartigen oder baugleichen Pumpeinheiten (RPU) als redundante Pumpeinheiten (RPU) ausgeführt sind.
13. Anordnung nach Anspruch 7, bei der das wenigstens eine Einschubgerät (2.1) eine Baugruppe der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) ist, wobei das Einschubgerät (2.1) ein Gehäuse (13) aufweist, in dem wenigstens zwei redundante, vorzugsweise parallel geschaltete, Pumpen (14) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (13) im Übrigen wenigstens frei von einem Verdichter, einem Expansionsmittel und einem Verflüssiger ist, und vorzugsweise frei von sämtlichen weiteren aktiven Komponenten einer Kältemaschine.
14. Anordnung nach Anspruch 13, bei der weiterhin wenigstens ein Wärmeübertrager (12) in dem Gehäuse (13) aufgenommen ist, wobei für die Komponentenkühlung einer IT-Infrastruktur mit den redundanten Pumpen (14) Kühlflüssigkeit durch einen Innenkreis (15) des Wärmeübertragers (12) gefördert oder förderbar ist, und wobei, wenn der Wärmeübertrager (12) ein Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmetauscher ist, vorzugsweise ein Außenkreis (17) des Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher mit einem Rückkühler (16) für Kühlflüssigkeit verbunden oder verbindbar ist.
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, bei der das Gehäuse (13) an einer Außenseite wenigstens einen ersten Vorlauf und einen ersten Rücklauf für den Anschluss des Innenkreises (15) an einen Kühlmittelverteilerkanal (7) der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC), einen elektrischen Kontakt für den elektrischen Anschluss an die Stromverteilung (5), und, wenn der Wärmeübertrager (12) ein Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmetauscher ist, vorzugsweise einen zweiten Vorlauf und einen zweiten Rücklauf für den Anschluss des Außenkreises an einen Rückkühler aufweist, wobei vorzugsweise sämtliche der Vorläufe und Rückläufe sowie der elektrische Kontakt als Blindkupplungssteckverbinder (6) ausgebildet sind.
16. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der wenigstens ein weiteres Einschubgerät in wenigstens einem weiteren der Einschübe (2) aufgenommen oder aufnehmbar ist, wobei das wenigstens eine weitere Einschubgerät ein Server oder eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (BBU) ist.
17. Anordnung nach einem der vorangegangen Ansprüche, bei der die direkte Flüssigkeitskühlung (DLC) wenigstens ein weiteres Einschubgerät (11) aufweist, vorzugsweise eine kühlmittelführende Baugruppe einer Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC), besonders bevorzugt ein Wärmeübertrager (12) oder ein Ausdehnungsgefäß (10), wobei das weitere Einschubgerät (11) kontaktfrei zu der Stromverteilung (5), vorzugsweise einer Stromschiene, in einem der Einschübe (2) aufgenommen ist.
18. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der in den Einschüben (2) des IT-Racks (1) ausschließlich Einschubgeräte (2.1, 11) der direkten Flüssigkeitskühlung (DLC) aufgenommen sind.
19. Anordnung nach Anspruch 18, bei der wenigstens eines der Einschubgeräte (2.1, 11) ein Wärmeübertrager (12), vorzugsweise ein Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmetauscher, ein Ausdehnungsgefäß (10), eine Pumpeinheit (RPU), ein Steuergerät (9) oder eine Gleichspannungsversorgung (3) ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7701714B2 (en) 2006-05-26 2010-04-20 Flextronics Ap, Llc Liquid-air hybrid cooling in electronics equipment
US10225957B2 (en) 2017-07-28 2019-03-05 Baidu Usa Llc Liquid cooling for electronic racks with liquid cooled IT components in data centers
US11735948B2 (en) * 2019-07-26 2023-08-22 Baidu Usa Llc Bi-directional multi-function converter for backup battery unit
EP4150216A4 (de) 2020-05-11 2023-11-01 Coolit Systems, Inc. Flüssigkeitspumpeinheiten sowie zugehörige systeme und verfahren
US11606885B2 (en) 2020-12-29 2023-03-14 Baidu Usa Llc Composite multiple channel liquid component for liquid cooled electronics
US11576283B2 (en) 2021-04-13 2023-02-07 Dell Products L.P. Modular and highly available cooling distribution unit for information handling systems
US11882676B2 (en) 2021-08-20 2024-01-23 Baidu Usa Llc Server and rack codesign with a high reliable structure

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