KR102126141B1 - 데이터 센터 내의 it 부품들의 전자 랙들을 위한 팬리스 칠러리스 액체-기체 냉각 - Google Patents

Abstract

데이터 센터 시스템은 내부에서 동작하는 IT 부품들의 전자 랙들을 수용하는 하우징, 상기 하우징 내에 위치하여 냉각액의 액체 흐름을 제어하는 냉각제 분배 유닛(CDU)을 포함한다. 하나 이상의 냉각 장치가 상기 IT 부품들 상에 배치되어 상기 CDU로부터 제1 액체를 수용하고, 상기 IT 부품들로부터 생성된 열을 교환하거나 추출하고, 상기 제1 액체를 보다 고온의 제2 액체로 변환시키고, 상기 제2 액체를 상기 CDU에 반송한다. 상기 CDU는 상기 교환된 열을 외부 환경으로 분산하기 위해 열 교환 시스템에 결합된다. 데이터 센터 냉각 시스템은 공기 흐름 전달 시스템을 포함하여 상기 전자 랙들의 서버들 사이를 이동하는 직접 또는 간접 공기 흐름을 생성하고 상기 서버들에 의해 생성되는 열을 상기 외부 환경으로 제거하여 칠러와 IT 팬을 제거한다.

Description

데이터 센터 내의 IT 부품들의 전자 랙들을 위한 팬리스 칠러리스 액체-기체 냉각

본 발명의 실시예들은 일반적으로 데이터 센터에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 데이터 센터 내의 전자 랙을 위한 팬리스(fan-less) 칠러리스(chiller-less) 액체-공기 냉각에 관한 것이다.

열 제거는 컴퓨터 시스템 및 데이터 센터 설계에서 중요한 요소이다. 서버 내에 패키징된 고성능 CPU 및 GPU와 같은 고성능 전자 부품의 수가 꾸준히 증가하였고, 이는 서버의 일반적인 동작 중에 발생되고 분산되는 발열량을 증가시켰다. 데이터 센터에서 사용되는 서버의 신뢰성은 그들이 운영되는 환경이 시간이 지남에 따라 온도가 상승하는 경우 감소된다. 적절한 열 환경을 유지하는 것은 데이터 센터 내의 이러한 서버를 정상적으로 작동시키는데 중요하다. 특히 이러한 고성능 서버를 냉각하는 경우, 보다 효율적인 열 제거 솔루션이 요구된다. 데이터 센터의 전력 중 상당 부분은 냉각 시스템에 사용된다. 데이터 센터 내의 고밀도 서버 수가 증가함에 따라 데이터 센터가 서버 내의 전자 부품을 냉각시키기 위해 더 많은 전력을 소비한다. 따라서, 지속적으로 증가하는 열 밀도를 처리할 수 있는 동시에 에너지 효율성을 향상시킬 수 있는 전자 랙 및 데이터 센터를 위한 냉각 시스템을 설계하는 것이 더욱 중요해진다.

기존의 데이터 센터 구조에서, CRAC(Computer Room Air Conditioner) 또는 CRAH(Computer Room Air Handler)는 데이터 센터 룸 전체에서 방의 재순환 공기를 순환시킨다. 일반적으로 CRAC/CRAH는 반환되는 공기를 냉각시키고 냉각된 공기를 송풍기 팬(blower fan)을 통해 데이터 센터 룸과 서버에 공급한다. CRAC/CRAH 유닛은 공기에서 열을 추출하여 칠러(chiller) 플랜트, 냉각 타워 또는 외부 대기로 이동시킨다. IT 팬과 CRAC/CRAH 송풍기는 모두 IT 장비와 CRAC/CRAH 유닛을 따라 공기 흐름을 이동시키는데 사용된다. 서버 팬, CRAC/CRAH 송풍기 및 칠러를 가동하려면 많은 냉각 에너지가 필요하다. 칠러 및 이러한 공기 이동 장치를 제거하면 냉각 에너지 절감의 상당 부분을 달성할 수 있다.

본 개시의 실시예들은 데이터 센터 시스템을 제공한다.

본 개시의 일 양태에 의하면, 데이터 센터 시스템은 내부에서 동작하는 정보 기술 부품들(IT components)의 복수의 전자 랙(rack)을 수용하는 하우징; 상기 하우징 내에 위치하여 냉각액의 액체 흐름을 제어하는 냉각제 분배 유닛(CDU); 상기 IT 부품들 상에 배치되어 상기 CDU로부터 제1 액체를 수용하고, 상기 제1 액체를 사용하여 상기 IT 부품들부터 발생된 열을 교환하고, 상기 제1 액체를 보다 고온의 제2 액체로 변환시키고, 상기 교환된 열을 운반하는 상기 제2 액체를 상기 CDU에 반송하여 제1 액체 루프를 형성하는 하나 이상의 냉각 장치 - 상기 하나 이상의 CDU는 상기 제1 액체 루프를 열 발산 시스템에 결합시켜 상기 교환된 열을 칠러(chiller) 유닛 없이 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 운반함 -; 및 더 시원한/차가운(cooler/colder) 외부 환경으로부터 공기 흐름을 생성하고, 상기 공기 흐름을 상기 전자 랙들의 서버들 사이로 이동시켜 상기 서버들의 동작으로 인해 상기 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고, 상기 교환된 열을 운반하는 상기 공기 흐름을 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 다시 배출하는 공기 흐름 전달 시스템을 포함한다.

본 개시의 다른 양태에 의하면, 데이터 센터 시스템은 내부에서 동작하는 정보 기술 부품들(IT components)의 복수의 전자 랙을 수용하는 하우징; 상기 하우징 내에 위치하여 냉각액의 액체 흐름을 제어하는 냉각제 분배 유닛(CDU); 상기 IT 부품들 상에 배치되어 상기 CDU로부터 제1 액체를 수용하고, 상기 제1 액체를 사용하여 상기 IT 부품들부터 발생된 열을 교환하고, 상기 제1 액체를 보다 고온의 제2 액체로 변환시키고, 상기 교환된 열을 운반하는 상기 제2 액체를 상기 CDU에 반송하여 제1 액체 루프를 형성하는 하나 이상의 냉각 장치 - 상기 하나 이상의 CDU는 상기 제1 액체 루프를 열 발산 시스템에 결합시켜 상기 교환된 열을 칠러(chiller) 유닛 없이 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 운반함 -; 및 오염되지 않은 공기로부터 폐 루프 공기 흐름을 생성하여 상기 공기 흐름을 상기 전자 랙의 서버들 사이로 이동시켜 상기 서버들의 동작으로 인해 상기 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고, 상기 교환된 열을 공기 대 공기 열 교환기에 의해 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 제거하는 공기 흐름 전달 시스템을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센터 열 관리 설계를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 냉각 시스템 개략도를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 냉각 시스템 개략도를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 5A 및 5B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 랙의 일례를 나타내는 블록도이다.

본 발명의 다양한 실시예들 및 양상들은 이하 세부 설명을 참조하여 설명되며, 첨부 도면들은 다양한 실시예들을 나타낸다. 아래의 설명 및 도면은 본 발명을 예시적으로 보여주며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 다수의 구체적인 세부 사항들이 본 발명의 다양한 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 어떤 경우에는, 본 발명의 실시예들에 대한 간결한 설명을 제공하기 위해 잘 알려진 또는 종래의 세부 사항은 설명되지 않는다.

명세서에서의 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 곳에서 기재된 "일 실시예에서"라는 문구는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.

일부 실시예에 따르면, 팬리스(fan-less) 칠러리스(chiller-less) 데이터 센터는 액체 대 액체 열 교환기와 공기 대 공기 열 교환기를 결합한 냉각 시스템을 포함한다. 데이터 센터는 내부에서 동작하는 정보 기술(IT) 부품들의 복수의 전자 랙을 수용하는 하우징 또는 룸을 포함한다. 데이터 센터는 냉각액의 액체 흐름 공급을 제어하기 위해 룸 내에 위치한 하나 또는 여러 개의 냉각수 분배 유닛(들)(CDU)을 포함한다. 냉각액은 CDU에서 IT 부품들에 배치된 하나 이상의 냉각 장치로 흘러 IT 부품들에서 생성된 열을 받고 교환하여 다시 CDU로 흘러 폐 액체 루프를 형성한다. 액체 루프는 칠러 유닛 없이 하우징 밖의 외부 환경으로 교환된 열을 운반하는 열 분산 시스템에 열적으로 결합된다. 일 실시예에서, 데이터 센터의 공기 대 공기 열 교환기는 전자 랙들의 서버들을 통해 더 시원한/차가운(cooler/colder) 외부 환경으로부터의 공기 흐름을 생성하여 서버들의 동작으로 서버들에 의해 발생되는 열을 교환하고, 교환된 열을 운반하는 공기 흐름을 하우징 밖의 외부 환경으로 배출하는 공기 흐름 전달 시스템을 포함한다.

일 실시예에서, 데이터 센터의 공기 대 공기 열 교환기는 공기 흐름(예를 들어, 폐 루프 공기 흐름)을 생성하여 공기 흐름이 전자 랙들의 서버들의 공간 사이를 이동하여 서버들의 동작으로 인해 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고, 주변 공기를 사용하여 교환된 열을 외부 환경으로 제거하는 공기 흐름 전달 시스템을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다. 이 예에서 도 1은 데이터 센터를 위한 냉각 시스템의 개요를 보여준다. 일 실시예에 따르면, 데이터 센터(100)는 건물 또는 하우징(101) 내에 수용된다. 데이터 센터(100)는 랙들(105)을 포함한다. 랙들(105)은 액체로 냉각되는 전자 장치(111) 및 공기로 냉각되는 전자 장치(113)(예를 들어, 액체 냉각이 불가능하거나 실용적이지 않은 마더보드 상의 다른 부품들)로 그룹될 수 있는 전자 장치들(예를 들어, 서버 또는 프로세서, 메모리 및/또는 저장 장치와 같은 IT 부품)을 포함한다. 공기로 냉각되는 전자 장치(113)는 교환된 열을 외부 환경 또는 외부 대기(108)로 제거하기 위해 공기 흐름 순환 시스템을 통해 직접/간접 공기 열 교환기(119)와 열을 교환하거나 직접/간접 공기 열 교환기(119)에 열을 분산한다. 예를 들어, 공기 열 교환기(119)는 교환된 열을 외부 환경 또는 외부 대기(108)로 되돌려 보내기 위해 공기 흐름을 외부 환경으로부터 하우징(101) 안으로 향하게 하는 유입 및 유출 팬들(inlet and outlet fans)의 시스템과 같은 직접 열 교환기일 수 있다.

액체로 냉각되는 전자 기기(111)는 냉각 유체(115)에 의해 열을 교환한다. 일 실시예에서, 냉각 유체(115)는 폐 루프 유체 라인(116) 내에서 순환된다. 냉각 유체(115)는 교환된 열을 액체 냉각 장치를 통해 액체로 냉각되는 전자 장치들의 서버 IT 부품들(111)로부터 액체 대 액체 열 교환기(117)(예를 들어, CDU)로 운반한다. 액체 대 액체 열 교환기(117)는 냉각 유체(115)를 제2 액체 라인(118)에 열적으로 결합시켜 교환된 열을 외부 냉각 타워/건조 타워/냉각기(150)로 분산시킬 수 있다.

공기로 냉각되는 전자 장치들(113)은 직/간접 공기 열 교환기(119)에 의해 열을 교환한다. 직접 공기 열 교환기는 외부 환경(108)의 밖으로 열 부하를 전달하기 위해 외부 환경으로부터 데이터 센터 건물 내로의 직접 자유 공기 흐름을 포함 할 수 있다. 간접 공기 열 교환기는 열을 교환하기 위해 제2 공기 흐름과 열적으로 결합되는 폐 루프 공기 흐름을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 공기로 냉각되는 전자 장치들(113)에 의해 생성되는 열은 랙 서버들의 IT 부품들에 의해 생성되는 열 및/또는 액체 라인들로부터 전달되는 열(차가운 및 뜨거운 액체 라인 모두 실제 작동 온도에 따라 공기로 열을 전달할 수 있음)을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 냉각 시스템을 나타내는 블록도이다. 이 예에서, 데이터 센터(100)는 하우징(101) 내에 수용된다. 데이터 센터(100)는 액체 냉각 시스템을 포함한다. 액체 냉각 시스템은 서버 랙들(105)의 서버들의 IT 부품들 상에 배치된 하나 이상의 액체 냉각 디바이스들(205)(예를 들어, IT 부품 냉각 플레이트)를 포함한다. 액체 냉각 장치(205)는 제1 액체를 사용하여 IT 부품들으로부터 생성된 교환 열을 운반하여, 제1 액체를 보다 높은 온도의 제2 액체로 변환시키고 교환된 열을 운반하는 제2 액체를 CDU(203)로 전달하여 액체 루프(116)를 형성한다. CDU(203)는 도 1의 액체 대 액체 열 교환기(117)를 나타낼 수 있는 액체/액체(액체 대 액체) 열 교환기를 포함한다. CDU(203)는 액체 냉각 타워/건조 타워(150)에 연결되는 제2 액체 라인(118)에 열을 교환할 수 있다. 액체 냉각 타워/건조 타워(150)는 교환된 열이 하우징(101) 외부의 환경(108)으로 분산될 수 있도록 하우징(101) 외부에 위치한다. 다른 실시예에서, 액체 라인(118)은 액체 루프일 수 있다.

일 실시예에서, CDU(203)는 열 교환기(204)에 연결된 펌프, 액체 저장조 및 펌프 제어기(미도시)를 포함하여 액체 라인/루프(116)의 액체 및/또는 액체 라인/루프(118)의 액체를 순환시킨다. 일 실시예에서, 펌프 제어기는 펌프의 속도를 제어하여 IT 부품들의 감지된 온도에 기초하여 액체 유량을 제어한다. 다른 실시예에서, 펌프 제어기는 IT 부품들의 작업 부하에 기초하여 액체 유량을 제어 할 수 있다. 다른 실시예에서, CDU(203)는 데이터 센터(100)가 액체 라인/루프(116)와 같은 단일 액체 라인만을 포함하도록 건물 하우징(101) 외부에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 데이터 센터(100)는 폐 루프 공기 흐름(210)을 생성하는 공기 흐름 전달 시스템을 포함하여 외부 오염을 최소화하고, 공기 흐름(210)이 전자 랙의 서버들 사이를 이동하여 서버의 동작으로 인해 서버에 의해 생성되는 열을 교환하고, 교환된 열을 예를 들어 간접 증발 냉각 유닛일 수 있는 공기 대 공기 열 교환기(207)에 의해 하우징(101) 밖의 외부 환경 (108)으로 제거할 수 있다. 폐 루프 내에서 유동하는 공기는 주변 공기(108)로부터 격리된다. 공기/공기(공기 대 공기) 열 교환기(207)는 루프(210) 내의 따뜻한 공기로부터 운반된 열을 외부 주변 공기(예를 들어, 더 시원한 공기)와 교환하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 공기 대 공기 열 교환기(207)는 제1 공기 흐름이 공기 대 공기 열 교환기의 제2 공기 흐름과 수직이지만 분리되도록 교차 흐름 구성으로 되어 있다. 다른 실시예에서, 공기 대 공기 열 교환기(207)는 제1 공기 흐름이 공기 대 공기 열 교환기의 제2 공기 흐름과 평행하지만 반대 방향이 되도록 역류 구성으로 되어 있다. 제1 공기 흐름은 제2 공기 흐름과 분리되며, 예를 들어, 제1 및 제2 공기 흐름은 공기 덕트 시스템/공기 채널을 통해 분리될 수 있다. 외부 환경(108)의 주변 온도는 전자 랙들(105) 내의 설계된 동작 온도 범위보다 낮다고 가정한다. 그렇지 않으면 칠러가 공기/공기 열 교환기와 함께 작동해야 할 수도 있다. 207의 위치는 건물/하우징(101)의 옆 또는 건물/하우징(101)의 상부일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 냉각 시스템을 나타내는 블록도이다. 데이터 센터(100)는 도 2의 액체 냉각 시스템과 유사한 액체 냉각 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 데이터 센터(100)는 공기 흐름 전달 시스템을 포함하여 직접 공기 흐름(310)을 생성하고 외부 대기(108)로부터의 공기 흐름(310)을 야기하고, 전자 랙들의 서버들 사이를 이동하여 서버들의 동작으로 인해 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고 교환된 열을 운반하는 공기 흐름을 외부 대기(108)로 배출하여 교환된 열을 외부 대기(108)로 제거한다. 이 실시예에서, 공기 순환은 개방 루프 구성으로 구성된다. 공기 순환은 외부 환경(108)으로부터 주변 공기를 끌어 들이기 위해 공기 덕트 시스템에 의해 구성될 수 있다. 공기는 필터링, 가습 및/또는 제습과 같이 오염을 감소시키거나 제거하도록 처리되어 더 깨끗한 공기가 될 수 있다. 그 후, 더 깨끗한 공기는 각각의 전자 랙(105) 내의 서버들의 IT 부품들 사이의 공간 사이를 이동하여 IT 부품들로부터 생성되는 열을 교환하여 더 따뜻한 공기를 생성한다. 더 따뜻한 공기는 외부 환경(108)으로 다시 배출된다. 외부 환경(108)의 주변 온도는 전자 랙들(105) 내의 주변 온도보다 낮다고 가정한다. 그렇지 않으면 칠러로 보조되는 간접 공기 냉각 시스템 또는 직접 팽창 시스템이 더 적절할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다. 이 예에서, 도 4는 데이터 센터의 적어도 부분의 상면도를 보여준다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 데이터 센터 시스템(400)은, 예를 들어, 다양한 클라이언트에 데이터 서비스를 제공하는 컴퓨터 서버와 같은 IT 부품, 장비 또는 기구(401-402)의 전자 랙들의 행들을 포함한다. 데이터 센터 시스템(400)은 도 1의 데이터 센터(100)일 수 있다. 이 실시예에서, 데이터 센터 시스템(400)은 전자 랙들(410A-410N)과 같은 행(401) 및 행(402)에 배치되는 전자 랙들을 포함한다. 그러나, 더 많거나 적은 행의 전자 랙이 구현될 수 있다. 일반적으로, 행(401-402)은 전면부가 서로 마주보고 후면부가 서로 반대 방향을 향하도록 평행하게 정렬되어, 그 사이에 통로(403)를 형성하여 관리 직원이 그 내부를 걷을 수 있도록 한다. 그러나, 다른 구성 또는 배치가 적용될 수도 있다.

일 실시예에서, 전자 랙(예를 들어, 전자 랙들(410A-410N)) 각각은 내부에서 동작하는 다수의 정보 기술(IT) 부품의 몇몇 전자 랙을 수용하기 위한 하우징을 포함한다. 전자 랙들은 열 제거 액체 매니폴드, 몇몇의 서버 슬롯 및 서버 슬롯들에 삽입 및 제거될 수 있는 몇몇의 서버 블레이드를 포함할 수 있다. 각 서버 블레이드는 컴퓨터 서버를 나타내고, IT 부품들로 지칭되는 프로세서, 메모리 및/또는 영구 저장 장치(예를 들어, 하드 디스크)를 포함한다. 열 제거 액체 매니폴드는 외부 열 제거 시스템(420) 또는 외부 열 제거 시스템(420)에 열적으로 결합되는 하나 이상의 CDU들(422)로부터 열 제거 액체를 제공한다. 예를 들어, CDU들(422)은 하우징 내에 위치되어 IT 부품들 상에 배치되는 하나 이상의 냉각 장치로 흐르는 열 제거 액체 유량을 제어하여 열을 제거할 수 있다. 하나 이상의 냉각 장치는 CDU들(422)로부터 제1 액체를 수용하여, IT 부품들에서 생성되는 열을 제1 액체를 사용하여 교환하고, 제1 액체를 보다 높은 온도의 제2 액체로 변환시키고, 교환된 열을 운반하는 제2 액체를 CDU들(422)로 다시 전달하여 제1 액체 루프를 형성한다. CDU들(422)은 제1 액체 루프로부터 열을 제거하기 위해 제2 액체 루프 또는 액체 라인을 통해 열 제거 시스템(420)에 열적으로 결합된다. 다른 실시예에서, CDU들(422)은 하우징 컨테이너 내부에서 냉각액을 순환시키는 액체 라인이 하나뿐이도록 하우징 컨테이너의 외부에 위치한다. 다른 실시예에서, IT 부품들 상에 배치된 하나 이상의 냉각 장치는 IT 부품들 상에 장착되는 액체 냉각 판이다. 열 제거 시스템(420)은 데이터 센터 시스템(400)과 같은 다수의 데이터 센터 시스템에 결합될 수 있다.

일 실시예에서, 대응하는 CDU들은 서버 블레이드들로부터 열을 제거하기 위해 각 전자 랙 근처 또는 랙들 중 하나에 인접하게 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 열 제거 시스템(420)은 건물/하우징 컨테이너 외부의 냉각 타워 또는 건식 냉각기에 연결되는 외부 액체 루프를 포함한다. 열 제거 시스템(420)은 증발 냉각, 자유 공기, 큰 열용량으로의 전열(rejection to large thermal mass) 및 폐열 회수 설계를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

일 실시예에서, 서버 랙 및 열 제거 액체 매니폴드 상의 나머지 서버 블레이드들의 동작에 영향을 미치지 않으면서 서버 블레이드가 전자 랙으로부터 제거될 수 있도록 각 서버 블레이드는 모듈식으로 열 제거 액체 매니폴드에 결합된다. 다른 실시예에서, 각 서버 블레이드는 가요성 호스에 결합되는 제1 액체 흡입 커넥터 및 제1 액체 유출 커넥터를 갖는 신속-해제 커플링 어셈블리를 통해 열 제거 액체 매니폴드에 결합되어 열 제거 액체를 IT 부품에 분배한다. 제1 액체 흡입 커넥터는 전자 랙의 후방부 상에 장착된 열 제거 액체 매니폴드로부터 제2 액체 흡입 커넥터를 통해 열 제거 액체를 수용한다. 제1 액체 유출 액체 커넥터는 IT 부품으로부터 교환된 열을 운반하는 더 따뜻하거나 뜨거운 액체를 제2 액체 유출 커넥터를 통해 열 제거 액체 매니폴드로 방출한 다음 전자 랙 또는 CDU들(422) 내의 CDU로 되돌아 간다. 일 실시예에서, 제1 액체 흡입 커넥터 및 제1 액체 유출 커넥터는 각각 전자 랙 내의 열 제거 액체 매니폴드 어셈블리 상에 고정적으로 배치되는 제2 액체 흡입 커넥터 및 제2 액체 유출 커넥터에 각각 연결 및 분리되도록 서버 트레이의 외측으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, 가요성 호스는 주름진(corrugated) 호스이다.

일 실시예에서, 각 전자 랙의 후면부에 배치되는 열 제거 액체 매니폴드는 액체 공급 라인(432)에 결합되어 열 제거 시스템(420)으로부터 열 제거 액체를 수용한다. 열 제거액은 IT 부품에서 열을 제거하기 위한 것이다. IT 부품으로부터 교환된 열을 운반하는 결과로 생성되는 더 따뜻하거나 뜨거운 액체는 공급 라인(431)을 통해 열 제거 시스템(420)으로 다시 전달된다. 액체 공급 라인들(431-432)은 열 제거 액체를 열들(401-402)의 모든 전자 랙에 공급하는 데이터 센터 액체 공급 라인(예를 들어, 글로벌 액체 공급 라인)으로 지칭된다. 일 실시예에 따르면, 열 교환기의 주요 루프는 액체 공급 라인(432) 및 액체 복귀 라인(431)에 결합된다. 열 교환기의 2차 루프는 전자 랙의 액체 매니폴드에 결합된다. 액체 매니폴드는 액체 공급 매니폴드 및 액체 반환 매니폴드 각각에 결합되는 액체 흡입 커넥터 및 액체 유출 커넥터의 쌍의 어레이를 포함한다. 일 실시예로서, 액체 매니폴드의 액체 흡입 커넥터 및 액체 유출 커넥터의 각 쌍이 서버 블레이드들 중 하나의 대응되는 액체 흡입 커넥터 및 액체 유출 커넥터 쌍에 결합된다.

일 실시예에서, 데이터 센터 시스템(400)은 공기 공급 시스템(435)과 같은 공기 흐름 전달 시스템을 포함하여, 공기 흐름을 발생시켜 공기 흐름이 전자 랙의 서버들 사이를 이동하도록 하여, 서버들의 동작으로 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고, 하우징/룸/건물(101) 밖의 외부 환경(108)으로 공기 흐름 교환 열을 배출한다. 예를 들어, 공기 공급 시스템(435)은 통로(403)로부터 서버 랙들(410A-410N)을 통해 순환하는 시원한/차가운 공기의 공기 흐름을 생성하여 교환된 열을 운반한다. 교환된 열을 갖는 따뜻한/뜨거운 공기는 룸/건물(101)에서 배출된다. 다른 실시예에서, 공기 공급 시스템(435)은 폐 루프 공기 흐름을 형성하여, 공기 흐름이 전자 랙의 서버들 사이를 이동하도록 하여 서버의 동작으로 서버에 의해 생성된 열을 교환하고, 하우징/건물 공기를 제거하지 않고 교환된 열을 공기 대 공기 열 교환기(미도시)에 의해 하우징 바깥 외부 환경으로 제거한다. 공기 공급 시스템(435)은 데이터 센터 시스템(400)과 같은 다수의 데이터 센터 시스템에 결합될 수 있다.

도 5A 및 도 5B은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다. 이 예에서, 데이터 센터 시스템의 횡단면도 또는 측면도는 도 5A에 도시되고, 데이터 센터 시스템의 상면도는 도 5B에 도시된다. 도 5A를 참조하면, 데이터 센터 시스템(500)은 룸 또는 컨테이너와 같은 하우징 구조체를 포함하여 IT 장비 또는 기구(501-503)의 랙들의 행들을 수용하고, 이 예에서는 데이터 서비스를 제공하는 컴퓨터 서버들이다. 3 개의 랙들(501-503)의 행만이 도시되어 있지만, 더 많거나 적은 행이 적용될 수 있다. 전자 랙들의 열들(501-503)은 이 예에서 뜨거운 공기 통로(505A-505B) 및 시원한 공기 통로(506A-506B)를 포함하여 2 열 사이 마다에 통로를 형성하는 방식으로 배열된다. 전자 랙들(501-503)은 도 4의 전자 랙들(410A-410N)일 수 있다.

일 실시예에서, 데이터 센터 시스템(500)은 냉각액의 액체 흐름을 제어하기 위해 하우징 내에 위치한 CDU(203)를 포함한다. CDU(203)는 전자 랙들(501-503)의 IT 부품들 상에 배치되는 하나 이상의 냉각 장치에 냉각액을 분배하여 IT 부품들에서 발생되는 열을 제거한다. CDU(203)는 교환된 열이 액체 냉각 타워/건조 타워(150)로 제거되도록 열 교환 유닛에 연결된다.

일 실시예에서, 데이터 센터 시스템(500)은 팬/필터 유닛(510)(데이터 센터 시스템을 위한 공기 공급 시스템으로도 지칭됨)을 더 포함한다(510은 도면에는 도시되지 않은 가습 또는 제습 유닛을 포함할 수도 있음). 공기 공급 시스템(510)은 외부 환경으로부터 데이터 센터 시스템의 하우징 내로 외부 공기(108)로도 지칭되는, 신선하고, 오염되었을 수도 있는, 조절되지 않은(fresh, possibly polluted, and non-conditioned air) 공기를 흡입하거나 빨아들이도록 구성된다. 공기 공급 시스템(510)은 외부 공기(108)를 흡입하기 위한 하나 이상의 흡입 팬 및 외부 공기(108)를 여과, 가습 및/또는 제습하여 여과된 공기를 생성하기 위한 하나 이상의 공기 필터, 가습기 및/또는 제습기를 포함할 수 있다. 필터는 외부 공기(108) 내의 입자 또는 오염 물질의 일부를 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 데이터 센터 시스템(500)은 시원한 공기(520)의 공기 흐름을 전달하여 전자 랙들(501-503)의 열을 냉각시키도록 시원한 공기(520)에 기초하여 하나 이상의 공기 흐름을 생성하도록 구성된 공기 흐름 전달 시스템을 더 포함한다. 이 예에서, 공기 흐름 전달 시스템은 제1 채널 또는 터널 또는 공간(525)을 포함하여 시원한 공기(520)를 전자 랙들(501-503)의 행들을 수용하는 하우징 내로 전달한다. 일 실시예에서, 제1 채널(525)은 전자 랙들(501-503)의 행들을 지지하는 바닥 또는 표면(504)(예를 들어, 융기된 플로어) 아래에 배치된 하나 이상의 공기 덕트를 포함할 수 있다. 시원한 공기(520)의 공기 흐름이 하우징 내로 유동할 수 있도록 바닥(504)의 다양한 위치에 다수의 유입 포트(예를 들어, 천공된 타일)(531A-531B)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 시원한 공기(520)는 융기된 바닥에 직접 공급될 수 있다.

일 실시예에서, 유입 포트(531A-531B)는 플로어(504)의 시원한 공기 통로(506A-506B)의 근방 또는 저부에 배열되고 배치된다. 선택적으로, 팬 또는 팬들이 유입 포트(531A-531B)의 적어도 일부에 장착되어 시원한 공기(520)를 통로(525)로부터 윗쪽을 향하여 시원한 공기 통로(506A-506B) 내로 빨아들이거나 흡입할 수 있다. 예를 들어, 시원한 공기는 시원한 통로(506A)로부터 뜨거운 공기 통로(505A)로 끌어 당겨지고, 행(501)의 서버들 사이를 이동한다. 열 교환에 의해, 뜨거운 공기 통로(505A)로 흐르는 공기 흐름은 시원한 공기 통로(506A)에서 수용되는 공기 흐름의 온도보다 높은 온도를 갖는다. 액체 냉각 및 뜨거운/차가운 공기 통로 공기 흐름 설계의 결과, 서버는 서버 팬 없이 작동할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 하우징의 천장(507)은 뜨거운 공기 통로(505A-505B)의 근방 또는 상부에 배치되는 하나 이상의 유출 포트(개구 또는 창)(532A-532B)를 포함하여 뜨거운 또는 따듯한 공기가 상부 방향으로 제2 채널 또는 터널 또는 공간(526) 내로 배출되도록 하고, 이는 팬(514)를 통해 외부 환경으로 유도된다. 뜨거운 공기 통로(505A-505B)로부터 터널(526) 내로 뜨거운 또는 따뜻한 공기를 배출하기 위해 팬이 유출구(532A-532B) 중 적어도 일부에 선택적으로 배치되거나 장 될 수 있다. 시원한 공기 통로(506A-506B) 및 뜨거운 공기 통로(505A-505B)는 전자 랙들(501-503)의 행들에 대해 교호 방식으로 구성된다. 일 실시예에서, 전자 랙들(501-503)의 행들은 각각의 행이 시원한 공기 통로와 뜨거운 공기 통로 사이에 샌드위치되도록 특정 구성으로 배열된다. 전자 랙들(501-503)의 행들은 시원한 공기(520)의 대부분이 시원한 공기 통로(506A-506B)로부터 뜨거운 공기 통로(505A-505B)로 전자 랙(501-503)의 서버들 사이를 지나가도록 배열된다. 이 실시예에서, 더 시원한 공기는 데이터 센터 시스템(500)의 일 측면으로부터 흡입되고 더 따뜻한 공기는 데이터 센터 시스템(500)의 다른 면으로부터 외부 환경으로 다시 배출된다.

도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같은 데이터 센터 시스템(500)의 구성은 설명의 목적으로만 도시되고 설명된다. 구성요소들의 다른 구성 또는 레이아웃이 적용될 수도 있다. 공기 공급 시스템(510)은 데이터 센터 시스템(500)의 하우징에 대해 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 공기 공급 시스템(510)은 하우징의 외부에(예를 들어, 바닥 또는 원격 위치 또는 먼 위치로부터) 위치될 수 있으며, 시원한 공기(520)는 채널(525)에 결합된 파이프/공기 덕트를 통해 전달될 수 있다. 공기 공급 시스템(510)은 데이터 센터(100)의 측벽으로부터 위치될 수 있다. 다른 구성이 있을 수도 있다. 또한, 도 5A의 구성은 폐 루프 내에서 공기를 순환시킴으로써 간접 공기 냉각 시스템으로 쉽게 전환될 수 있다. 즉, 팬 (514)으로부터 배출되는 공기는 닫힌 채널을 통해 공기/공기 교환기로 피드백되고, 팬/필터 또는 공기 공급 시스템(510)을 통해 데이터 센터 시스템으로 다시 순환된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직접 자유 공기 냉각을 갖는 데이터 센터 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 이 예에서, 데이터 센터는 도 5A의 액체 냉각 시스템과 유사한 액체 냉각 시스템을 포함한다. 데이터 센터(600)는 용기/하우징의 천정 위의 제1 채널 또는 터널 또는 공간(525)을 포함하는 공기 공급 시스템을 포함하여 전자 랙들(501-503)의 행들을 수용하는 하우징 내로 시원한 공기(520)를 전달한다. 전자 랙들(501-503)은 도 4의 전자 랙들(410A-410N)일 수 있다. 제1 채널(525)은 컨테이너/하우징의 천장 위에 배치된 공기 덕트를 형성하는 하나 이상의 파이프 또는 튜브를 포함할 수 있다. 시원한 공기(520)의 공기 흐름이 하우징 내로 유동할 수 있도록 천장의 다양한 위치에 다수의 유입 포트가 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 하우징의 천정은 뜨거운 공기 통로(505A-505B)의 근방 또는 상부에 배치되는 하나 이상의 유출 포트(개구 또는 창)을 포함하여 뜨거운 또는 따뜻한 공기가 제2 채널 또는 터널 또는 공간(526)으로 상향으로 배출되도록 하고, 이는 팬(514)을 통해 외부 환경으로 향하게 된다. 제1 및 제2 공간은 별도의 공간이고, 예를 들어, 제1 및 제2 공간은 에어 덕트에 의해 분리될 수 있다. 뜨거운 공기 통로(505A-505B)로부터 터널(526) 내로 뜨거운 또는 따뜻한 공기를 배출하기 위해 팬이 유출구(532A-532B) 중 적어도 일부에 선택적으로 배치되거나 장착될 수 있다. 시원한 공기 통로(506A-506B) 및 뜨거운 공기 통로(505A-505B)는 전자 랙들(501-503)의 행들에 대해 교호 방식으로 구성된다. 일 실시예에서, 전자 랙들(501-503)의 행들은 각각의 행이 시원한 공기 통로와 뜨거운 공기 통로 사이에 샌드위치되도록 특정 구성으로 배열된다. 전자 랙들(501-503)의 행들은 시원한 공기(520)의 대부분이 시원한 공기 통로(506A-506B)로부터 뜨거운 공기 통로(505A-505B)로 전자 랙들(501-503)의 서버들 사이를 지나가도록 배열된다. 또한 도 6의 구성은 폐 루프 내에서 공기 순환에 의해 간접 공기 냉각 시스템으로 쉽게 전환될 수 있다. 즉, 팬 (514)으로부터 배출되는 공기는 폐 채널을 통해 공기/공기 교환기로 피드백되고, 팬/필터 또는 공기 공급 시스템(510)을 통해 데이터 센터 시스템으로 다시 순환된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 랙의 측면을 나타내는 블록도이다. 전자 랙(700)은 도 4의 행들(410A-410N)의 임의의 전자 랙을 나타낼 수 있다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에서, 전자 랙(700)은 CDU(701)(선택적), 랙 관리 유닛(RMU)(702) 및 집합적으로 서버 블레이드(703)로 지칭되는 하나 이상의 서버 블레이드들(703A-703D)을 포함한다. 서버 블레이드(703)는 전자 랙(700)의 전면부(704)로부터 각각 서버 슬롯의 어레이에 삽입될 수 있다. 도 7에 도시된 서버 블레이드(703A-703D)는 4 개 밖에 없지만, 전자 랙(700) 내에 더 많은 또는 더 적은 서버 블레이드가 유지 될 수 있다. 또한, CDU(701)(선택적), RMU(702) 및 서버 블레이드(703)의 특정 위치는 설명의 목적으로만 도시되었으며, CDU(701)(선택적), RMU (702) 및 서버 블레이드(703)의 다른 배열 또는 구성도 구현될 수 있다. 네트워크 장치로서의 스위치와 같은 다른 IT 장비도 구현될 수 있다.

일 실시예에서, CDU(701)는 열 교환기(711), 액체 펌프(712), 액체 저장조(미도시) 및 펌프 제어기(710)를 포함한다. 열 교환기(711)는 액체 대 액체 열 교환기일 수 있다. 열 교환기(711)는 외부 액체 공급 라인(131-132)에 결합되어 주요(primary) 루프를 형성하는 액체 커넥터의 제1 쌍을 갖는 제1 튜브를 포함하며, 외부 액체 공급 라인(131-132)에 결합된 커넥터는 전자 랙(700)의 후면부(705)에 배치되거나 장착될 수 있다. 또한, 열 교환기(711)는 액체 매니폴드(725)에 결합된 액체 커넥터의 제2 쌍을 갖는 제 2 튜브를 포함하며, 이는 서버 블레이드(703)에 냉각액을 공급하기 위한 공급 매니폴드 및 CDU(701)에 더 따듯한 액체를 되돌려 보내기 위한 반환 매니폴드를 포함할 수 있다.

각각의 서버 블레이드(703)는 하나 이상의 IT 부품(예를 들어, 중앙 처리 장치 또는 CPU, 그래픽 처리 장치(GPU), 메모리 및/또는 저장 장치)를 포함할 수 있다. 각각의 IT 부품은 데이터 처리 작업을 수행할 수 있고, IT 부품은 데이터 처리 작업을 수행하기 위해 저장 장치에 설치되고, 메모리에 로드되고, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 서버 블레이드(703)는 하나 이상의 컴퓨팅 서버(컴퓨팅 노드라고도 지칭됨)에 결합되는 호스트 서버(호스트 노드라고도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 호스트 서버(하나 이상의 CPU를 가짐)는 일반적으로 네트워크(예를 들어, 인터넷)를 통해 클라이언트와 인터페이스하여 스토리지 서비스(예를 들어, 백업 및/또는 복원과 같은 클라우드 기반 스토리지 서비스), 특정 동작을 수행하기 위해 어플리케이션을 수행하는 것(예를 들어, SaaS(Software-as-a-Service) 플랫폼의 일부로서 이미지 처리, 딥 데이터 러닝 알고리즘 또는 모델링 등)과 같은 특정 서비스에 대한 요청을 수신한다. 요청에 응답하여 호스트 서버는 호스트 서버에서 관리하는 하나 이상의 컴퓨팅 서버(하나 이상의 GPU를 가짐)에 작업을 분배 한다. 컴퓨팅 서버는 동작 중에 열을 발생할 수 있는 실제 작업을 수행한다.

전자 랙(700)은 서버(703A-703D) 및 CDU(701)에 공급되는 전력을 제공하고 관리하도록 구성된 RMU(702)를 더 포함한다. RMU(702)는 전력 공급 유닛의 다른 열 관리(예를 들어, 냉각 팬)뿐만 아니라 전력 공급 유닛의 전력 소비를 관리하기 위한 전력 공급 유닛(미도시)에 결합될 수 있다. 전원 공급 장치는 전자 랙(700)의 나머지 부품에 전원을 공급하는데 필요한 회로(예 : 직류 (DC) 또는 DC / DC 전력 변환기, 배터리, 변압기 또는 조절기 등)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, RMU(702)는 작업 부하 계산기 또는 계산 모듈(721) 및 랙 관리 제어기(RMC)(722)를 포함한다. 작업 부하 계산기(721)는 서버 블레이드(703)의 적어도 일부에 연결되어 서버 블레이드의 작업 부하를 나타내는 작업 부하 정보를 수신하고 서버 블레이드의 전체 작업 부하를 계산한다. 전체 작업 부하에 기초하여, RMC(722)는 CDU(701)의 펌프 제어기(710)에 신호 또는 데이터를 전송하도록 구성되며, 여기서 신호 또는 데이터는 서버 블레이드(703)의 필요한 작업 부하를 나타낸다. 서버 블레이드(703)의 작업 부하에 기초하여, 펌프 제어기(710)는 액체 펌프(712)의 속도를 제어하고, 액체 매니폴드에 공급되는 열 제거 액체의 유량을 차례로 제어하여 적어도 서버 블레이드(703)의 일부에 분배되도록 한다.

구체적으로, 일 실시예에 따르면, 작업 부하 계산기(721)는 호스트 서버들 각각에 결합되어 작업들을 하나 이상의 컴퓨팅 서버들에 분배하는 호스트 서버들로부터 작업 부하 정보를 수신한다. 작업 부하 정보에는 컴퓨팅 서버가 작업을 수행하는 동안 소비할 것으로 예상되는 전력(예를 들어, 와트)을 나타내는 정보가 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 호스트 서버는 컴퓨팅 서버에 작업을 분배하기 전에 작업 부하 계산기(721)에 작업 부하 정보를 전달하여 컴퓨팅 서버의 온도가 상승하기 전에 액체 유량이 조정되도록 한다.

또한, 다른 실시예에 따르면, RMC(722)도 적어도 컴퓨팅 서버에 결합되어 컴퓨팅 서버의 동작 온도를 주기적으로 또는 지속적으로 모니터링하고 동작 온도에 기초하여 열 제거 액체의 액체 유량을 동적으로 추가 조정한다. 각 컴퓨팅 서버는 컴퓨팅 서버의 하나 이상의 프로세서들의 동작 온도를 감지하기 위한 열 센서를 포함할 수 있다. 열 센서는 프로세서의 본체 또는 프로세서에 부착된 방열판에 직접 부착될 수 있다. 따라서, 측정된 온도는 서버를 둘러싸는 운영 환경의 주변 온도가 아닌 프로세서의 온도를 직접 나타낸다. 열 제거 액체의 액체 유량은 주위 온도 또는 반환 액체의 온도가 아닌 프로세서의 온도에 기초하여 조절된다.

일 실시예에서, 전자 랙(700)은 시원한 공기가 유입되는 제1 개구 또는 유입구와, 따듯한/뜨거운 공기가 전자 랙(700)으로부터 유출되는 제2 개구 또는 유출구를 포함한다. 제1 및 제2 개구는 각각 전자 랙의 전방, 후방에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 개구는 전자 랙의 측면, 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.

일 실시예에서, 액체 냉각 시스템은 서버의 보다 높은 전력 소비 부품(예를 들어, CPU, GPU)에 의해 발생되는 열의 대부분을 제거하도록 구성되는 반면, 공기 냉각 시스템은 예를 들어, 메모리, 저장 장치, 마더 보드와 같이 액체 냉각 시스템에 의해 제거되는 것이 비실용적이거나 가능하지 않은 저전력 소비 부품뿐만 아니라 더 높은 전력 소비 부품으로부터 방사되는 열을 제거하도록 구성된다. 액체 냉각 시스템과 공기 냉각 시스템을 결합함으로써, 서버 블레이드 또는 전자 랙에 일반적으로 장착되는 개별 팬이 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 전자 랙의 전원 공급 유닛 및/또는 네트워크 장비는 필요한 경우 여전히 팬으로 냉각될 필요가 있을 수 있다.

전술한 냉각 기술들은 예를 들어, 종래의 코로케이션(colocation) 데이터 센터 및 그린필드(greenfield) 데이터 센터와 같은 다양하고 상이한 유형의 데이터 센터에 적용될 수 있다. 코로케이션 데이터 센터는 소매 고객에게 장비, 공간 및 대역폭을 대여해줄 수 있는 데이터 센터 유형이다. 코로케이션 시설은 다른 회사의 서버, 스토리지 및 네트워킹 장비에 대한 공간, 전력, 냉각 및 물리적 보안을 제공하고, 최소한의 비용과 복잡도로 이들을 다양한 통신 및 네트워크 서비스 제공 업체에 연결한다. 그린필드 데이터 센터는 전에 아무도 없었던 위치에 구축 및 구성된 데이터 센터를 의미한다. 위에서 설명된 기술은 성능 최적화 데이터 센터(POD) 또는 휴대용 온 디맨드 또는 컨테이너 데이터 센터에 적용되거나 이들과 함께 사용될 수 있고, 여기서 서버들의 랙은 하나 이상의 개별 컨테이너, 모듈형 룸 또는 모듈형 하우징에 서버에 수용된다.

상기 도면들에 도시된 프로세스들 또는 방법들은, 하드웨어(예를 들어, 회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(예를 들어, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 구현되는), 또는 이들의 조합을 포함하는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 프로세스들 또는 방법들이 몇몇 순차적인 동작들과 관련해서 위에서 설명되었지만, 기술된 동작들 중 일부는 다른 순서로 수행될 수 있다. 더욱이, 몇몇 동작들은 순차적이 아니라 병렬로 수행될 수 있다.

전술한 명세서에서, 본 발명의 실시예는 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서도 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미라기보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (22)

1. 데이터 센터 시스템에 있어서,
   내부에서 동작하는 정보 기술 부품들(IT components)의 복수의 전자 랙(rack)을 수용하는 하우징;
   상기 하우징의 외부에 위치하여 냉각액의 액체 흐름을 제어하는 냉각제 분배 유닛(CDU);
   상기 CDU로부터 제1 액체를 수용하고, 상기 제1 액체를 사용하여 상기 IT 부품들부터 발생된 열을 교환하고, 상기 제1 액체를 보다 고온의 제2 액체로 변환시키고, 상기 교환된 열을 운반하는 상기 제2 액체를 상기 CDU에 반송하여 제1 액체 루프를 형성하도록 상기 IT 부품들 상에 배치되는 하나 이상의 냉각 장치 - 상기 하나 이상의 CDU는 상기 제1 액체 루프를 열 발산 시스템에 결합시켜 상기 교환된 열을 칠러(chiller) 유닛 없이 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 운반함 -; 및
   공기 이동 장치가 상기 하우징의 외부에 위치하는 공기 흐름 전달 시스템 - 상기 공기 흐름 전달 시스템은 더 시원한/차가운(cooler/colder) 외부 환경으로부터 공기 흐름을 생성하고, 상기 하우징 내부와 외부를 연결하는 덕트 또는 채널에 의해 상기 공기 흐름을 상기 전자 랙들의 서버들 사이로 이동시켜 상기 서버들의 동작으로 인해 상기 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고, 상기 교환된 열을 운반하는 상기 공기 흐름을 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 다시 배출함 - 을 포함하고,
   상기 CDU는, 상기 더 따뜻한 액체에 의해 운반되는 열을 외부 열 제거 시스템에 의해 공급되는 외부의 더 시원한 액체와 교환하는 열 교환기와, 상기 더 시원한 액체를 상기 열 제거 액체 매니폴드 내로 펌핑하는 액체 펌프와, 상기 액체 펌프에 결합되는 펌프 제어기와, 상기 액체 펌프에 결합되는 액체 저장소를 포함하며,
   상기 펌프 제어기는 상기 IT 부품들의 작업 부하에 기초하여 액체 유량을 제어하는, 데이터 센터 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기 흐름 전달 시스템은 상기 하우징의 외부 환경으로부터 시원한 공기를 수용하고 상기 시원한 공기를 상기 IT 부품들 사이의 공간 내에서 유동시켜 따뜻한 공기를 생성하는 공기 여과 시스템을 포함하는, 데이터 센터 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 공기 흐름 전달 시스템은 상기 하우징 내의 따듯한 공기를 상기 하우징의 외부 환경으로 제거하는 공기 배출 팬을 포함하여 서버 팬 및 랙 팬이 제거되도록 하며, 상기 하우징의 외부 환경으로 제거하는 공기는 상기 외부 환경보다 높은 온도를 갖는, 데이터 센터 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 공기 여과 시스템은 상기 하우징의 제1면 상에 배치되어 상기 하우징의 제1면으로부터 시원한 공기를 수용하고, 상기 공기 배출 팬은 상기 하우징의 제2면 상에 위치하여 상기 공기 흐름이 상기 제1면으로부터 상기 전자 랙들의 IT 부품들 사이를 통해 상기 하우징의 제2 면으로 이동하도록 하는, 데이터 센터 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 전자 랙은,
   열 제거 액체를 제공하기 위한 열 제거 액체 매니폴드 어셈블리 - 상기 열 제거 액체 매니폴드는 상기 CDU에 결합됨 -; 및
   복수의 서버 슬롯에 각각 포함되는 복수의 서버 블레이드 - 각 서버 블레이드는 그 내부의 서버를 나타내는 정보 기술(IT) 부품을 포함하고, 각 서버 블레이드는 상기 열 제거 액체 매니폴드에 결합되어 상기 열 제거 액체 매니폴드로부터 더 시원한 액체를 수용하고 상기 IT 부품에 의해 생성되는 열을 제거하고 상기 교환된 열을 운반하는 더 따뜻한 액체를 상기 IT 부품으로부터 상기 열 제거 액체 매니폴드로 다시 전달함-을 포함하는, 데이터 센터 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 서버 블레이드 각각은 상기 열 제거 액체 매니폴드에 모듈형으로 결합되어, 상기 전자 랙 상의 나머지 서버 블레이드 및 상기 열 제거 액체 매니폴드의 동작에 영향을 주지 않으면서 서버 블레이드가 상기 전자 랙으로부터 제거될 수 있는, 데이터 센터 시스템.
   
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10. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 냉각 장치는 상기 IT 부품들 상에 장착되는 하나 이상의 액체 냉각 판인, 데이터 센터 시스템.
    
11. 데이터 센터 시스템에 있어서,
    내부에서 동작하는 정보 기술 부품들(IT components)의 복수의 전자 랙을 수용하는 하우징;
    상기 하우징의 외부에 위치하여 냉각액의 액체 흐름을 제어하는 냉각제 분배 유닛(CDU);
    상기 CDU로부터 제1 액체를 수용하고, 상기 제1 액체를 사용하여 상기 IT 부품들부터 발생된 열을 교환하고, 상기 제1 액체를 보다 고온의 제2 액체로 변환시키고, 상기 교환된 열을 운반하는 상기 제2 액체를 상기 CDU에 반송하여 제1 액체 루프를 형성하도록 상기 IT 부품들 상에 배치되는 하나 이상의 냉각 장치 - 상기 하나 이상의 CDU는 상기 제1 액체 루프를 열 발산 시스템에 결합시켜 상기 교환된 열을 칠러(chiller) 유닛 없이 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 운반함 -; 및
    공기 이동 장치가 상기 하우징의 외부에 위치하는 공기 흐름 전달 시스템 - 상기 공기 흐름 전달 시스템은 상기 하우징의 내부와 외부를 연결하는 덕트 또는 채널에 의해 폐 루프를 형성하고, 오염되지 않은 공기로부터 폐 루프 공기 흐름을 생성하여 상기 폐 루프의 공기 흐름을 상기 전자 랙의 서버들 사이로 이동시켜 상기 서버들의 동작으로 인해 상기 서버들에 의해 생성되는 열을 교환하고, 상기 교환된 열을 공기 대 공기 열 교환기에 의해 상기 하우징 밖의 외부 환경으로 제거하는 공기 흐름 전달 시스템을 포함하고,
    상기 CDU는, 상기 더 따뜻한 액체에 의해 운반되는 열을 외부 열 제거 시스템에 의해 공급되는 외부의 더 시원한 액체와 교환하는 열 교환기와, 상기 더 시원한 액체를 상기 열 제거 액체 매니폴드 내로 펌핑하는 액체 펌프와, 상기 액체 펌프에 결합되는 펌프 제어기와, 상기 액체 펌프에 결합되는 액체 저장소를 포함하며,
    상기 펌프 제어기는 상기 IT 부품들의 작업 부하에 기초하여 액체 유량을 제어하는, 데이터 센터 시스템.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 공기 흐름 전달 시스템은 상기 하우징의 천장 근처에 제1 및 제2 공기 공간을 포함하여 공기가 상기 제1 공기 공간을 통해 상기 전자 랙들의 서버들로 순환한 후, 상기 제2 공기 공간을 통해 순환하도록 하고, 상기 제1 공기 공간은 상기 제2 공기 공간으로부터 분리되는, 데이터 센터 시스템.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 공기 흐름 전달 시스템은 제1 및 제2 공기 공간을 포함하고, 상기 제1 공기 공간은 상기 하우징의 바닥 아래에 위치하고, 상기 제2 공기 공간은 상기 하우징의 천장 위에 위치하여 공기가 상기 제1 공기 공간을 통해, 상기 전자 랙들의 서버들 사이를 통해, 그 다음 상기 제2 공기 공간을 통해 순환하게 하고, 상기 제1 공기 공간은 상기 제2 공기 공간으로부터 분리되는, 데이터 센터 시스템.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 공기 대 공기 열 교환기는 상기 하우징의 외부에 위치하는, 데이터 센터 시스템.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 공기 대 공기 열 교환기는 제1 공기 흐름이 상기 공기 대 공기 열 교환기의 제2 공기 흐름과 직각이 되도록 교차 흐름 구성으로 되어 있고, 상기 제1 공기 흐름은 상기 제2 공기 흐름으로부터 분리되어 있는, 데이터 센터 시스템.
    
16. 제11항에 있어서,
    상기 공기 대 공기 열 교환기는 제1 공기 흐름이 상기 공기 대 공기 열 교환기의 제2 공기 흐름과 반대 방향이지만 평행하도록 역류 구성으로 되어 있고, 상기 제1 공기 흐름은 상기 제2 공기 흐름으로부터 분리되어 있는, 데이터 센터 시스템.
    
17. 제11항에 있어서,
    상기 전자 랙들 각각은,
    열 제거 액체를 제공하는 열 제거 액체 매니폴드 어셈블리 - 상기 열 제거 액체 매니폴드는 상기 CDU에 결합됨 -; 및
    복수의 서버 슬롯에 각각 포함되는 복수의 서버 블레이드 - 각 서버 블레이드는 그 내부의 서버를 나타내는 정보 기술(IT) 부품을 포함하며, 상기 서버 블레이드 각각은 상기 열 제거 액체 매니폴드에 결합되어 상기 열 제거 액체 매니폴드로부터 더 시원한 액체를 수용하고 상기 IT 부품에 의해 생성되는 열을 제거하고 상기 교환된 열을 운반하는 더 따뜻한 액체를 상기 IT 부품으로부터 상기 열 제거 액체 매니폴드로 다시 전달함-를 포함하는, 데이터 센터 시스템.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 서버 블레이드 각각은 상기 열 제거 액체 매니폴드에 모듈형으로 결합되어, 상기 전자 랙 상의 나머지 서버 블레이드 및 상기 열 제거 액체 매니폴드의 동작에 영향을 주지 않으면 서버 블레이드가 상기 전자 랙으로부터 제거될 수 있는, 데이터 센터 시스템.
    
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22. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 냉각 장치는 상기 IT 부품들 상에 장착되는 하나 이상의 액체 냉각 판인, 데이터 센터 시스템.

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