RU188258U1

RU188258U1 - Immersion Cooling Rack

Info

Publication number: RU188258U1
Application number: RU2019102518U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Валерьевич Назаров; Артем Борисович Дейбнер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Криптор"
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-04-04

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к конструкциям, обеспечивающим иммерсионное охлаждение электронного оборудования, и может быть использована для эффективного охлаждения майнинговых ферм (ASIC). Стойка иммерсионного охлаждения содержит каркас, основной циркуляционный насос, теплообменник с промежуточным теплоносителем и систему трубопроводов. В каркасе друг над другом установлены ванны для диэлектрической иммерсионной жидкости, отводящей тепло от размещённого в ваннах электронного оборудования. Каждая ванна снабжена собственным пластинчатым теплообменником и собственным дополнительным насосом с независимым электропитанием. Указанные теплообменник и насос расположены в отсеке, отделённом от остальной ванны перегородкой, обеспечивающей возможность перелива в указанный отсек только верхнего слоя иммерсионной жидкости. Полезная модель позволяет повысить КПД стойки иммерсионного охлаждения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

The utility model relates to the field of electrical engineering, namely, to designs that provide immersion cooling of electronic equipment, and can be used for efficient cooling of mining farms (ASIC). The immersion cooling rack contains a frame, a main circulation pump, a heat exchanger with an intermediate coolant and a piping system. Bathtubs for a dielectric immersion liquid, which removes heat from electronic equipment located in the bathtubs, are installed one above the other in the frame. Each bath is equipped with its own plate heat exchanger and its own additional pump with independent power supply. Said heat exchanger and pump are located in a compartment separated from the rest of the bath by a partition, which allows only the upper layer of immersion liquid to be poured into the specified compartment. The utility model allows to increase the efficiency of the rack of immersion cooling. 3 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям, обеспечивающим иммерсионное охлаждение электронного оборудования, и может быть использована для эффективного охлаждения майнинговых ферм (ASIC – «асиков»).The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to designs that provide immersion cooling of electronic equipment, and can be used for efficient cooling of mining farms (ASIC - “ASICs”).

Изначально асики предназначены для воздушного охлаждения, однако эффективность такого охлаждения небольшая. При погружении их в иммерсионную жидкость, их возможно программно «разогнать» почти в два раза (до 20,5-21 Th/s, при обычной скорости 13,5 Th/s). Кроме того, на воздушном охлаждении асики очень сильно шумят, а при погружении в иммерсионную жидкость звук практически исчезает.Initially, ASICs are designed for air cooling, but the efficiency of such cooling is small. When immersed in immersion liquid, it is possible to “disperse” them almost twice in software (up to 20.5-21 Th / s, at a normal speed of 13.5 Th / s). In addition, asics are very noisy on air cooling, and when immersed in an immersion liquid, the sound practically disappears.

Из уровня техники известна стойка иммерсионного охлаждения, содержащая каркас с установленными в нем друг над другом ваннами для диэлектрической иммерсионной жидкости, отводящей тепло от размещённого в ваннах электронного оборудования, основной циркуляционный насос, теплообменник с промежуточным теплоносителем, и систему трубопроводов (см. патент US2011317367, кл. H05K 7/20, опубл. 29.12.2011). Недостатком известного устройства является большое энергопотребление, обусловленное необходимостью постоянного прогона иммерсионной жидкости через всю стойку, вне зависимости от количества реально работающего оборудования, и недостаточно эффективным теплосъёмом. Кроме того, такая конструкция требует использования неоправданно большого объёма дорогостоящей иммерсионной жидкости.The immersion cooling rack is known from the prior art, comprising a frame with bathtubs mounted thereon for a dielectric immersion liquid that removes heat from electronic equipment housed in the bathtubs, a main circulation pump, an heat exchanger with an intermediate heat transfer medium, and a piping system (see US2011317367, CL H05K 7/20, published on December 29, 2011). A disadvantage of the known device is its high power consumption, due to the need for a constant run of immersion fluid through the entire rack, regardless of the number of actually working equipment, and insufficiently efficient heat removal. In addition, this design requires the use of an unreasonably large volume of expensive immersion fluid.

Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание удобной в эксплуатации и экономичной стойки иммерсионного охлаждения. Технический результат заключается в повышении КПД устройства. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в стойке иммерсионного охлаждения, содержащей каркас с установленными в нем друг над другом ваннами для диэлектрической иммерсионной жидкости, отводящей тепло от размещённого в ваннах электронного оборудования, основной циркуляционный насос, теплообменник с промежуточным теплоносителем и систему трубопроводов, каждая ванна снабжена собственным пластинчатым теплообменником и собственным дополнительным насосом с независимым электропитанием, расположенными в отсеке, отделённом от остальной ванны перегородкой, обеспечивающей возможность перелива в указанный отсек только верхнего слоя иммерсионной жидкости. Система трубопроводов предпочтительно обеспечивает возможность забора иммерсионной жидкости из нижней части отсека и возврата её после прохождения пластинчатого теплообменника в нижнюю часть основного объёма ванны. Стойка предпочтительно снабжена единым вводным электрощитом, а каждая ванна снабжена соединённым с ним собственным дополнительным щитом с автоматами. Ванны предпочтительно установлены в каркасе на рельсах и выполнены выдвижными.The technical problem is the elimination of these shortcomings and the creation of a convenient and economical rack immersion cooling. The technical result is to increase the efficiency of the device. The problem posed is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the immersion cooling rack containing a frame with bathtubs installed thereon for insulating dielectric immersion fluid, which removes heat from the electronic equipment located in the bathtubs, a main circulation pump, a heat exchanger with an intermediate coolant and a system pipelines, each bath is equipped with its own plate heat exchanger and its own additional pump with independent power supply, located and in the compartment, separated from the rest of the bath by a partition, providing the possibility of overflow into the specified compartment only the upper layer of immersion liquid. The piping system preferably allows the immersion liquid to be drawn from the lower part of the compartment and returned after passing through the plate heat exchanger to the lower part of the main bath volume. The rack is preferably provided with a single input electrical panel, and each bath is equipped with its own additional shield connected to it with automatic devices. The bathtubs are preferably mounted in a frame on rails and are retractable.

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой стойки;Figure 1 presents a General view of the proposed rack;

на фиг.2 – общий вид отдельной ванны;figure 2 is a General view of a separate bath;

на фиг.3 – схема циркуляции иммерсионной жидкости.figure 3 is a diagram of the circulation of the immersion fluid.

Предлагаемая стойка иммерсионного охлаждения образована каркасом в виде стеллажа, сваренного из несущего профиля 1 размером 240х40х2 и швеллера 2 размером 65х35х3.5. Швеллер 2 выполняет функцию рельсов, по которым скользят опоры 3 выдвижных ванн 4 в виде сварного изделия из листового металла толщиной 1.5мм, покрашенного порошковой краской. Ванны 4 установлены друг над другом и заполнены диэлектрической иммерсионной жидкостью, отводящей тепло от размещаемого в ваннах 4 электронного оборудования.The proposed immersion cooling rack is formed by a frame in the form of a rack welded from a supporting profile 1 of size 240x40x2 and channel 2 of size 65x35x3.5. Channel 2 performs the function of rails along which the supports of 3 retractable bathtubs 4 slide in the form of a welded product of sheet metal 1.5 mm thick, painted with powder paint. The baths 4 are installed one above the other and are filled with a dielectric immersion liquid, which removes heat from the electronic equipment located in the baths 4.

Стойка оборудована основным циркуляционным насосом 5, обеспечивающим перекачку промежуточного теплоносителя (например, антифриза) от стойки к наружной системе охлаждения (например, уличный радиатор с вентилятором VOLCANO VR3 EC, который подключается к системе охлаждения гибкой подводкой – на чертежах не показано). Питание стойки осуществляется от единого вводного электрощита 6, в котором установлен один вводной автомат, батарея автоматов на каждую ванну 4, автомат на основной насос 5 и автомат на наружную систему охлаждения.The rack is equipped with a main circulation pump 5, which transfers intermediate coolant (e.g., antifreeze) from the rack to an external cooling system (for example, a street radiator with a VOLCANO VR3 EC fan, which is connected to the cooling system by a flexible connection - not shown in the drawings). The rack is powered from a single input electrical panel 6, in which one input automatic device is installed, an automatic battery for each bath 4, an automatic machine for the main pump 5 and an automatic machine for an external cooling system.

Каждая ванна 4 снабжена соединённым с единым электрощитом 6 собственным дополнительным щитом 7 с автоматами для размещённого в ваннах 4 электронного оборудования (ASIC), автоматом для роутера и автоматом для собственного дополнительного циркуляционного насоса 8. Таким образом, каждая ванна 4 независимо подключена к общей системе охлаждения, что позволяет тратить энергию на циркуляцию иммерсионной жидкости только в ваннах с реально работающим оборудованием.Each bath 4 is equipped with its own additional shield 7 connected to a single electric switchboard 6 with automatic machines for electronic equipment located in the bathtubs 4 (ASIC), a router machine and a machine for its own additional circulation pump 8. Thus, each bath 4 is independently connected to a common cooling system that allows you to spend energy on the circulation of immersion liquid only in bathtubs with really working equipment.

Каждая ванна 4 оборудована собственным пластинчатым теплообменником 9, который вместе с подключенным к нему дополнительным насосом 8 расположены в отсеке 10, отделённом от остальной ванны вертикальной перегородкой 11. Расположение всего теплообменника 9 непосредственно внутри объёма иммерсионной жидкости дополнительно улучшает теплоотвод. Перегородка 11 выполнена таким образом, что обеспечивает возможность перелива в отсек 10 только верхнего – наиболее горячего – слоя иммерсионной жидкости, что позволяет проводить в теплообменнике 9 более эффективный перенос тепла к промежуточному теплоносителю при той же производительности насосов. Система трубопроводов собрана из полипропиленовых труб и фитингов ⌀32мм таким образом, что забирает иммерсионную жидкость из нижней части отсека 10 и, после прохождения теплообменника 9, равномерно возвращает её в нижнюю часть основного объёма ванны 4 через множество выполненных в трубах отверстий. Таким образом, в отсеке 10 и всём объёме ванны 4 происходит интенсивное движение жидкости, повышающее эффективность теплосъёма.Each bath 4 is equipped with its own plate heat exchanger 9, which, together with an additional pump 8 connected to it, are located in the compartment 10, separated from the rest of the bath by a vertical partition 11. The location of the entire heat exchanger 9 directly inside the immersion fluid volume further improves heat dissipation. The partition 11 is designed in such a way that allows only the upper - the hottest - layer of immersion liquid to be poured into the compartment 10, which allows for more efficient heat transfer to the intermediate heat carrier in the heat exchanger 9 at the same pump performance. The piping system is assembled from polypropylene pipes and ⌀32mm fittings in such a way that it takes the immersion liquid from the lower part of the compartment 10 and, after passing the heat exchanger 9, evenly returns it to the lower part of the main volume of the bath 4 through many holes made in the pipes. Thus, in the compartment 10 and the entire volume of the bath 4 there is an intensive movement of liquid, increasing the efficiency of heat removal.

Предлагаемая стойка иммерсионного охлаждения работает следующим образом.The proposed rack immersion cooling works as follows.

Тепло, выделяемое электронным оборудованием по мере его работы, передаётся иммерсионной жидкости, которая, нагреваясь, понимается вверх и наиболее нагретый слой переливается через перегородку 11 в отсек 10. Из нижней части отсека 10 насосом 8 она направляется в пластинчатый теплообменник 9, где передаёт полученное тепло промежуточному теплоносителю и охлаждается. После чего вновь подаётся в основной объём ванны 4 через расположенные в её нижней части трубы с отверстиями. Нагретый промежуточный теплоноситель через единую систему трубопроводов основным насосом 5 подаётся к наружной системе охлаждения, где тепло снимается путем выброса нагретого воздуха в атмосферу, после чего остывший промежуточный теплоноситель вновь поступает к теплообменникам 9.The heat generated by the electronic equipment during its operation is transferred to the immersion liquid, which, when heated, is understood upward and the most heated layer is poured through the partition 11 into the compartment 10. From the lower part of the compartment 10, it is directed by the pump 8 to the plate heat exchanger 9, where it transfers the received heat intermediate coolant and is cooled. Then it is again fed into the main volume of the bath 4 through pipes with holes located in its lower part. The heated intermediate heat carrier through a single piping system by the main pump 5 is supplied to the external cooling system, where the heat is removed by the release of heated air into the atmosphere, after which the cooled intermediate heat carrier again enters the heat exchangers 9.

Таким образом, благодаря независимому теплообмену и электропитанию в каждой ванне, а также обеспечению поступления в отсек с пластинчатым теплообменником только наиболее горячей иммерсионной жидкости, предлагаемое устройство позволяет при меньших энергозатратах проводить более эффективный теплосъём с электронного оборудования, т.е. в целом значительно повысить КПД стойки иммерсионного охлаждения.Thus, due to the independent heat transfer and power supply in each bathtub, as well as to ensure that only the hottest immersion fluid enters the compartment with the plate heat exchanger, the proposed device allows for a more efficient heat removal from electronic equipment, i.e. in general, significantly increase the efficiency of the immersion cooling rack.

Claims

1. The immersion cooling rack, comprising a frame with bathtubs mounted thereon for a dielectric immersion liquid, which removes heat from electronic equipment located in the bathtubs, a main circulation pump, an heat exchanger with an intermediate heat transfer medium and a piping system, characterized in that each bathtub has its own a plate heat exchanger and its own additional pump with independent power supply, located in the compartment, separated from the rest of the bath by a partition, bespechivaet possibility of overflow in said compartment only topsheet immersion liquid.

2. The immersion cooling rack according to claim 1, characterized in that the piping system makes it possible to collect the immersion liquid from the lower part of the compartment and return it after passing through the plate heat exchanger to the lower part of the main bath volume.

3. The immersion cooling rack according to claim 1, characterized in that it is equipped with a single input electrical panel, and each bath is equipped with its own additional shield connected to it with automatic devices.

4. The immersion cooling rack according to claim 1, characterized in that the bathtubs are mounted in a frame on rails and are retractable.