WO2023198371A1 - Module de refroidissement d'un materiel informatique - Google Patents

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WO2023198371A1
WO2023198371A1 PCT/EP2023/056032 EP2023056032W WO2023198371A1 WO 2023198371 A1 WO2023198371 A1 WO 2023198371A1 EP 2023056032 W EP2023056032 W EP 2023056032W WO 2023198371 A1 WO2023198371 A1 WO 2023198371A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dielectric fluid
module
data center
computer
computer data
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/056032
Other languages
English (en)
Inventor
Marc BARONNIER
Kamel Azzouz
Julien Tissot
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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 Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763Liquid cooling without phase change
    • H05K7/20781Liquid cooling without phase change within cabinets for removing heat from server blades

Definitions

  • the present invention relates to the field of cooling devices for an electrical or electronic component.
  • the present invention relates more particularly to a module of a computer data center equipped with means capable of ensuring the cooling of computer equipment via a dielectric fluid.
  • Computer hardware is equipment capable of receiving, transmitting, storing or processing digital and/or analog information. These IT hardware are today used by a very large number of infrastructures to ensure, for example, data management. These computer equipment are brought together in computer data centers centralizing the information. These computer data centers are commonly referred to as server racks. Such server racks generally take the form of cabinets comprising a plurality of rails or drawers on which computer equipment is arranged parallel to each other.
  • the present invention aims to propose an alternative to known thermal regulation means in the context of a need for cooling computer equipment in a computer data center, by proposing more particularly a thermal regulation system comprising a module comprising a device for thermal regulation of computer equipment whose temperature must be regulated, characterized in that the thermal regulation device comprises a housing arranged within a casing of the module configured to house at least the computer equipment, the housing being traversed by a dielectric fluid circuit and comprising means for distributing the dielectric fluid towards the computer hardware (4), the module being arranged on a first support, the system further comprising means for setting the dielectric fluid in motion (6 ), for example a pump, said means for setting in motion the dielectric fluid (6) being characterized in that it is offset on a support different from the first support.
  • a thermal regulation system comprising a module comprising a device for thermal regulation of computer equipment whose temperature must be regulated, characterized in that the thermal regulation device comprises a housing arranged within a casing of the module configured to house at least the computer equipment,
  • the system further comprises a reservoir of dielectric fluid, said reservoir being offset on a support different from the first support.
  • the system is located in a building, the first support being located in said building, while the support different from the first support is located outside the building, in particular at the level of its foundations.
  • the fluid directed towards the computer equipment is intended to recover calories produced by the computer equipment in operation, this fluid being dielectric to avoid short circuits with the electrical or electronic components of the computer equipment.
  • the computer hardware may in particular consist of a printed circuit board on which different electrical or electronic components are arranged.
  • the printed circuit board can be either fixed on a wall of the module, for example on a wall of a housing separate from the housing, or on a wall of the housing, as long as the printed circuit board is electrically connected to a center computer data to enable the power supply of computer equipment and the transmission/reception of processed data.
  • the module has internal dimensions capable of housing the computer equipment and the fluid distribution means and external dimensions capable of allowing the module to be integrated into, for example, a housing of a server bay, independently of other modules which may or may not conform to the invention and which are also arranged in parallel in this server bay.
  • the thermal regulation device provided in the module to specifically cool the associated computer equipment plans to contain the dielectric fluid circuit in a housing, which makes it possible to ensure at lower cost the correct positioning of the circuit and the fluid distribution means associated with this circuit in relation to the computer hardware.
  • the housing can advantageously contain the dielectric fluid sent to the computer equipment in an area delimited by the housing and the presence of this housing can thus make it possible to improve the efficiency of the cooling of the computer equipment since the dielectric fluid does not can be distributed across the entire surface of the module and is concentrated in the close vicinity of the computer hardware.
  • the module comprises a casing, forming an outer envelope of the module and inside which is placed the housing of the thermal regulation device configured to cover the computer equipment.
  • the case forms a layer different from that formed by the casing, interposed between the casing and the computer hardware.
  • the casing protects the module and more particularly the thermal regulation device from shocks and other external physical attacks.
  • the casing and the housing are made of different materials.
  • the casing can be metallized to ensure sufficient rigidity to protect the computer equipment from shocks but also from electromagnetic interference from other computer equipment present in the computer data center.
  • the housing can be formed by a plastic material.
  • the production of the plastic casing makes it possible to carry out the functions previously described relating to the dielectric fluid circuit, namely in particular the precise positioning of the circuit and the means of distributing the dielectric fluid in relation to the computer equipment, at lower cost and with reduced weight. , which is particularly advantageous in an application of such a module within a bay of a computer data center, to avoid unduly weighing down the whole thing.
  • the dielectric fluid is chosen to ensure cooling of the computer equipment and to avoid damaging either the casing or the regulation device in the chosen materials.
  • the module is included in a computer data center and the module comprises connection means configured to connect and/or disconnect the module to a power column of the computer data center.
  • the connection means is the element of the module by which the module can be connected to the computer data center, and more particularly to a power column of this data center which is common to several modules.
  • This data center is equipment such as a computer cabinet or a server bay intended to accommodate computer equipment, the computer equipment, within a module of its own, being arranged on rails or drawers of this bay .
  • the module according to the invention advantageously has dimensions allowing it to be integrated into pre-existing standardized installations.
  • the means of connecting the module to the data center makes it easy to connect/disconnect the module from the computer data center.
  • this means of connection is a male or female socket having a complementary socket on the computer data center allowing easy connection.
  • connection means is configured to connect and/or disconnect the dielectric fluid circuit of the housing to a dielectric fluid network of the power column of the computer data center.
  • the computer data center has a power column inside which a network of dielectric fluid is arranged, this network of dielectric fluid comprising branches for respectively supplying the module with dielectric fluid at a sufficiently low temperature to be able to recover calories generated by the computer hardware in the module and recover the dielectric fluid from the module.
  • the passage of the dielectric fluid from the power column to the module takes place at the level of the connection means.
  • the connection means has at least one circulation channel complementary to a distribution channel of the dielectric fluid network. The connection means allows, when connecting or disconnecting, to ensure sealing between the module and the computer data center.
  • connection means is configured to connect and/or disconnect an electrical circuit of the housing to an electrical network of the power column of the data center.
  • the connection means can make it possible, as an alternative or complementary to the fluid power supply, to ensure the electrical supply of the computer equipment.
  • the connection means in this case makes it possible to ensure, more broadly, the exchange of information between the data center and the computer equipment included in the module.
  • the connection means comprises at least one channel formed in the extension of the dielectric fluid circuit and at least one member for connecting the electrical circuit to the electrical network of the power column of the computer data center . The exchange of information and/or the power supply of the computer equipment are ensured by the connection unit.
  • connection member is presented, for example, as a socket or plug having a complementary socket or plug at the power column of the computer data center.
  • this connection member makes it possible to disconnect the module from the computer data center without turning off all of the modules connected to the computer data center. Thus, it is possible to work on a module without impacting other modules in the computer data center.
  • the connection member is configured to ensure independent powering down of the modules of a computer data center.
  • the housing comprises at least one upper wall configured to cover the computer equipment and the dielectric fluid circulates in at least the upper wall and flows onto the computer equipment from this upper wall so as to regulate the temperature of computer hardware.
  • the dielectric fluid circulating in the dielectric fluid circuit comes from the dielectric fluid network of the computer data center power column.
  • the dielectric fluid circuit is also arranged in at least one side wall of the housing. Distribution means can also be arranged in said side wall so as to project dielectric fluid from said side wall of the housing.
  • the distribution means are formed by orifices located in the upper wall of the housing.
  • the distribution means can advantageously take the form of simple orifices, without associated projection nozzles, so that the dielectric fluid falls by gravity onto the computer equipment than the upper wall of the housing covers.
  • the precise positioning of these distribution means in relation to the computer equipment due to the production of the dielectric fluid circuit and the orifices communicating with this distribution conduit within a rigid envelope formed by the housing specific to the invention, allows you to be content a delivery of the dielectric fluid by gravity, if necessary drop by drop, because this delivery can be targeted on areas of the computer equipment likely to heat up more strongly during the operation of the computer equipment than other areas of the latter .
  • the module comprises a compartment for recovering the dielectric fluid placed under the computer equipment and a wall of the module comprises a plurality of perforations through which the dielectric fluid flows towards the recovery compartment.
  • the wall of the pierced module can be, according to the embodiment of the invention, a wall of the housing or a wall of the casing. This recovery compartment makes it possible, advantageously, to make the module according to the invention compatible with pre-existing computer data centers.
  • the present invention also relates to a computer data center comprising a plurality of modules connected in parallel to a power column, the computer data center being organized in the form of server racks, at least one of the modules conforming to which was described previously.
  • the computer data center can thus include server bays consisting of installations comprising rails or drawers on which the computer equipment is arranged.
  • the computer data center is thus made up of a plurality of modules stored in parallel with each other, in a vertical stack one above the other for example, at the level of these rails or drawers. More particularly, a plurality of these modules stored in parallel with each other are facing the same power supply column formed in the computer data center to allow a common power supply, both fluidic and electrical, of the modules, each module connecting to said power column.
  • the computer data center comprises a network of dielectric fluid circulating in the supply column and supplying dielectric fluid to at least one dielectric fluid circuit of a module.
  • the computer data center comprises a heat exchanger communicating with the dielectric fluid network and configured to allow an exchange of calories between the dielectric fluid of the dielectric fluid network with the ambient air.
  • the role of this heat exchanger is to evacuate the calories that the dielectric fluid has stored in contact with computer equipment within a module.
  • the heat exchanger can be of different types as long as it allows the dielectric fluid passing through this exchanger to get rid of these calories.
  • the heat exchanger can be a liquid/air type exchanger, with fresh air passing through the heat exchanger to recover the calories stored by the dielectric fluid, or else of liquid/liquid type, with a fluid refrigerant passing through the heat exchanger in a pass different from that of the dielectric fluid to recover the calories stored by the dielectric fluid.
  • the computer data center comprises a fan configured to force a flow of air to pass through the heat exchanger.
  • the fan allows a flow of ambient air, or pre-cooled air if necessary, to be forced through the heat exchanger to improve exchange performance. thermal with the dielectric fluid circulating elsewhere in the heat exchanger.
  • the fan may in particular be a silent fan, without blades.
  • the computer data center comprises a stack of modules connected in parallel to the power column along a stack axis, the heat exchanger being arranged at one end of the power column. feeding along the stacking axis.
  • FIG.l schematically represents a sectional view of a module according to one embodiment of the invention.
  • FIG.2 schematically represents a sectional view of a module according to another embodiment of the invention.
  • FIG.3 schematically represents in perspective a module according to the embodiment of the invention represented by Figure 1;
  • FIG.4 schematically represents a computer data center in which a plurality of modules, according to the embodiment of the invention represented by the figure 1, are connected in parallel to a power column of the computer data center.
  • characteristics, variants and different embodiments of the invention can be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other. It will be possible in particular to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from to the state of the art.
  • FIG. 1 schematically illustrates a sectional view of a module 1 according to the invention, namely a module comprising on the one hand computer hardware and an associated thermal regulation device.
  • the module 1 comprises a casing 2, computer hardware 4 and a thermal regulation device 22 of this computer hardware 4.
  • the casing 2 has the particular function of housing the computer hardware 4.
  • the casing 2 is, in the embodiment shown, a substantially rectangular parallelepiped protecting the thermal regulation device 22 and the computer hardware 4.
  • the casing 2 is formed of a metallic material, preferably aluminum, offering physical protection to protect the thermal regulation device 22 and computer equipment 4 from damage resulting, for example, from shocks or chemical attacks.
  • the casing 2 may have an opening making it possible to introduce or extract the computer equipment 4 and/or the thermal regulation device 22 into the casing 2, said opening being advantageously closed when the module 1 is arranged in a computer data center with other modules.
  • the thermal regulation device 22 comprises a housing 3 covering the computer equipment 4.
  • This housing 3 comprises an upper wall 33 extending above the computer equipment 4 and four side walls 34 such that the housing 3 forms an envelope covering and surrounding the computer equipment 4. It should be noted that, in an alternative embodiment, the housing 3 can be formed from the upper wall 33 and only two opposite side walls 34 so that the housing 3 forms a arch covering the computer equipment 4.
  • the housing 3 is advantageously made of a plastic material. Such a housing 3 formed from a plastic material is inexpensive and offers manufacturing possibilities by plastic injection limiting manufacturing costs.
  • the housing 3 is configured to accommodate, in the thickness of at least one wall defining it, a circulation channel 31 of a dielectric fluid 6 which has the function of cooling the computer equipment 4 by recovering the calories released in contact with it. during the operation of the computer equipment 4.
  • a means of distributing the dielectric fluid 6 is provided so that the dielectric fluid 6 circulating in the circulation channel 31 can be directed, if necessary projected , towards the computer hardware 4 to cool.
  • the upper wall 33 of the housing 3 has within it at least part of this circulation channel 31 of dielectric fluid 6 and this upper wall 33 comprises means for distributing the dielectric fluid 6 towards the computer equipment 4, linked fluidly to the circulation channel 31 and opening onto an internal face 331 of the upper wall 33, this internal face 331 being the face facing the computer hardware 4.
  • the circulation channel 31 extends at least partly into the upper wall 33 as has just been mentioned, but also in at least one of the side walls 34, to connect the entire circulation channel 31 to a fluid connection means by which the dielectric fluid 6 is capable of penetrating into the circulation channel. circulation 31 inside the module 1 and by which the dielectric fluid 6 having recovered calories in contact with the computer equipment 4 is capable of leaving the housing 3 and the module 1.
  • the means for distributing the dielectric fluid 6 are, in the embodiment shown, orifices 35 allowing the dielectric fluid 6 to flow by gravity from the circulation channel 31 to the computer equipment 4. This dielectric fluid 6 makes it possible to cool the computer equipment 4 by recovering the calories emitted during the operation of the computer equipment 4.
  • the means of distributing the dielectric fluid 6 used can be projection nozzles embedded in the orifices 35 and one end of which opens into the circulation channel 31.
  • the dielectric fluid 6 circulating in the upper wall 33 of the housing 3 passes through these projection nozzles to be projected onto the computer equipment 4.
  • the distribution means are distributed on the upper wall 33 of the housing 3 overhanging the computer equipment 4 to facilitate its flow by gravity, but that these distribution means, and in particular when They are formed by projection nozzles capable of projecting the dielectric fluid 6, can also be distributed on one and/or the other of the side walls 34 of the housing 3.
  • the dielectric fluid 6 guided towards the computer equipment 4 makes it possible to cool the latter by capturing the calories released by the operation of the computer equipment 4.
  • the dielectric fluid 6 flows by gravity onto the bottom wall 23 of the casing 2, on which the computer equipment 4 is arranged.
  • the computer hardware 4 does not rest directly on the bottom wall 23 of the casing 2 but that it is slightly raised, for example by resting on a lower wall of the housing 3, opposite the wall upper 33 and here not shown.
  • a side wall 34 of the housing 3 has a connection portion 36 projecting from the side wall 34, opposite the internal volume defined by the housing 3 and in which the computer hardware 4.
  • This connection portion 36 thus projects from the side wall 34 of the housing 3 towards a wall of the casing 2 and more particularly a wall of the casing 2 intended to be positioned in contact with a supply column which will be described in more detail below and inside which a network of dielectric fluid is arranged in particular so that the dielectric fluid 6 can enter and leave the module 1.
  • this connection portion 36 is arranged a portion of inlet 361, forming part of the circulation channel 31 and an evacuation channel 32 of the dielectric fluid 6.
  • This evacuation channel 32 makes it possible to evacuate the dielectric fluid 6 loaded with calories from the housing 3 which accumulates at the level of the bottom wall of the casing 2. It is possible to modulate the level of dielectric fluid 6 accumulating at the bottom wall 23 of the casing 2 by modulating the position of the evacuation channel 32 in the connection portion 36 Indeed, the further away the evacuation channel 32 is from the bottom wall 23, the greater the level of dielectric fluid 6 will be. Thus, it is possible in adapting the position of the evacuation channel 32 to bathe the computer equipment 4 more or less significantly in the dielectric fluid 6.
  • connection portion 36 At the distal end of the connection portion 36, that is to say the end furthest from the computer equipment 4, the circulation channel 31 and the evacuation channel 32 communicate with, respectively, a inlet conduit 51 and an outlet conduit 52 formed in a connection means 5.
  • the inlet and outlet conduits 51 and 52 form the connection elements of the dielectric fluid circuit of module 1 to the dielectric fluid network of the computer data center power column.
  • the connection portion 36 also comprises an electrical connection conduit making it possible to electrically connect, via a connection cable not shown here, the computer equipment 4 to an electrical connection member 57 arranged in the connection means 5, as is visible in Figure 3. It should be noted that the electrical connection member 57 is not visible in Figures 1 and 2 illustrating a sectional view of the module according to the invention, the connection member being offset relative to the cutting plane.
  • connection means 5 projects from the casing 2 in a direction opposite to the housing 3 and comprises the electrical connection member 57, the inlet conduit 51 and the outlet conduit 52.
  • the electrical connection member 57 of the means connection 5 has at its end farthest from the casing 2 a means of rapid connection between the module 1 and an electrical network also present within the power column so that when the module 1 is connected to the data center computers, the computer hardware 4 is electrically connected to the computer data center.
  • the electrical connection member 57 allows, more particularly, the passage of the power supply means of the computer equipment 4 and the means of communication between the computer data center and the computer equipment 4.
  • the weight of at least 70% of the volume of dielectric fluid is supported by said support different from the first support.
  • the invention advantageously makes it possible to deport the dielectric heat transfer fluid outside a support structure such as the floor of a building, so that at least 70% of the volume is deported to the outside of a support structure such as the floor of a building. the exterior.
  • the mechanical resistance of the first support is lower than that of the support(s) different from the first support.
  • the different support is made of concrete.
  • the means for cooling the dielectric fluid for example a member forming a cooling “chiller”, and/or the pump are offset outside.
  • the invention comprises a network of nozzles supplied by a remote refrigeration installation.
  • this spray network can supply several floors of a building via a single refrigeration installation and a single remote dielectric fluid tank.
  • FIG. 2 illustrates an alternative embodiment in which a module 1' comprises a bottom wall 23 of the casing 2 which has a plurality of perforations 20.
  • These perforations 20 allow the evacuation, out of the internal volume of the housing 3, of the fluid dielectric 6 stagnant on the bottom wall 23 on which the computer equipment rests, said dielectric fluid being charged with calories following its contact with the computer equipment 4.
  • the dielectric fluid 6 flows by gravity through the perforations 20 towards a recovery compartment 7 arranged under the casing 2 and forming an integral part of the module 1'.
  • the connection portion 36 of the housing 3 includes only the inlet portion 361 of the circulation channel 31 and the electrical connection conduit.
  • connection means 5 is fixed on the external face of the casing 2 so that on the one hand the inlet conduit 51 is arranged in the extension of the inlet portion of the circulation channel 31 and makes it possible to connect this circulation channel 31 to the dielectric fluid network of the power column and that on the other hand, the electrical connection member 57 is connected to electrical wires arranged in the electrical connection conduit and connected to the computer equipment 4 to allow a connection of this computer equipment to an electrical network of the power column of the computer data center.
  • the dielectric fluid 6 recovered in the recovery compartment 7, and therefore loaded with calories which must be evacuated is extracted from the module via a spill channel 71 through which the dielectric fluid 6 loaded with calories is reintroduced into the dielectric fluid network of the center power column computer data.
  • This discharge channel 71 takes, in the embodiment shown, the form of a flexible allowing the dielectric fluid 6 loaded with calories to be drawn from the recovery compartment 7, this flexible being connected to the dielectric fluid network of the column d power supply to the data center to reinject the dielectric fluid 6 into the dielectric fluid network.
  • the recovery compartment 7 can be arranged in this lower wall and the connection means 5 and the connection portion 36 are adapted so that the evacuation channel is connected to the storage compartment. recovery.
  • module 1 can be used to cool computer equipment without requiring changing the means of supplying dielectric fluid to existing installations.
  • FIG. 3 illustrates schematically and in perspective the module 1, making visible in particular a side wall of the casing 2 on which the connection means 5 is arranged.
  • the connection means 5 comprises the electrical connection member 57, the inlet conduit through which the dielectric fluid 6 enters the dielectric fluid circuit of the housing 3 and the outlet conduit 52 through which the dielectric fluid 6 charged with calories is extracted from the housing 3.
  • the inlet conduit 51 and the outlet conduit 52 each comprise a means for retaining the dielectric fluid 6, here not shown, configured to prevent the dielectric fluid 6 from spilling from the inlet conduits 51 and outlet 52 towards the external environment, when disconnecting module 1 from the power column.
  • the retention means can take the form, for example, of non-return valves having an open position and a closed position, the non-return valves being in their open position when the connection means 5 is connected to a connecting member, complementary to the connection means 5, of the power column of the computer data center and in their closed position, that is to say across the corresponding conduit 51, 52 to block the passage of dielectric fluid, when the connection means 5 is disconnected from the connecting member of the power column.
  • Figure 4 illustrates a computer data center 10 organized in the form of a server bay and comprising a plurality of modules according to the invention arranged in parallel to each other on rails, here not shown.
  • the computer data center 10 includes a power column 100 common to each module and configured to serve each of these modules fluidly, via a dielectric fluid network, and electrically.
  • the computer data center further comprises a heat exchanger 8 arranged on the dielectric fluid network arranged partly in the supply column and a pump 103 which is configured to ensure the circulation of dielectric fluid within the dielectric fluid network and therefore through the heat exchanger.
  • the computer data center may also include a fan 9.
  • the electrical network 101 allows the computer data center 10 to communicate with the different modules 1 installed in the computer data center 10.
  • This electrical network 101 comprises a plurality of electrical wires, each connection means 5, and by extension each computer equipment 4, being connected to the electrical network 101 by at least one of these electrical wires.
  • the electrical wires ensure the supply of electrical energy to the computer equipment 4 and the exchange of data between the computer equipment 4 and a central control unit of the computer data center 10.
  • the dielectric fluid network 102 of the supply column 100 comprises a distribution branch 1021, arranged between the heat exchanger and the pump downstream of the heat exchanger, considering the direction of circulation of dielectric fluid illustrated by the arrows shown within the supply column in Figure 4, and a recovery branch 1022, arranged between the heat exchanger and the pump upstream of the heat exchanger considering the direction of circulation of dielectric fluid illustrated by the arrows represented within the supply column in Figure 4.
  • the distribution branch 1021 and the recovery branch 1022 are respectively connected to the inlet conduit 51 and to the outlet conduit 52 of a connection means 5 by means of a connecting member 104 complementary to the connection means 5 and configured to form a sealed connection between the fluid network dielectric 102 and the dielectric fluid circuit formed within the housing 3 in the corresponding module 1.
  • the distribution branch 1021 and the recovery branch 1022 are common to each of the connection means connected to the supply column and therefore common to each module connected to the same column d 'food.
  • the dielectric fluid 6 circulates in the distribution branch 1021 and in the recovery branch 1022 but also in the dielectric fluid circuit within the boxes in the modules 1 connected to the supply column by means of the pump 103 placed on the dielectric fluid network 102.
  • the pump and the heat exchanger are arranged at opposite ends of the supply column without this being limiting to the invention.
  • the heat exchanger 8 is arranged here on an upper wall of the server bay, that is to say at one end of the supply column considering the main direction of elongation of this column which is the direction stacking of the different modules in parallel on this power column. In this arrangement, it is easier to position the heat exchanger in a clear area so that air at ambient temperature can pass through this heat exchanger so as to cool the dielectric fluid 6. It is also easier to position the fan 9 near the heat exchanger, the fan 9 being configured to force the passage of an air flow 90 through the heat exchanger 8.
  • the present invention achieves the goal it set for itself by proposing a module comprising computer hardware and means capable of ensuring the thermal regulation of the computer hardware which allows both simple and inexpensive implementation of the means of thermal regulation and effective cooling of computer equipment when it is operating, and which is particularly relevant in an application with a plurality of modules arranged in parallel in a server bay.
  • the invention cannot, however, be limited to the means and configurations exclusively described and illustrated, and also applies to all equivalent means or configurations and to any combination of such means or configurations.

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Abstract

Module de refroidissement d'un matériel informatique Module comprenant un dispositif de régulation thermique d'un matériel informatique dont la température doit être régulée, caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermique comporte un boîtier disposé au sein d'un carter du module configuré pour loger au moins le matériel informatique, le boîtier étant parcouru par un circuit de fluide diélectrique et comprenant des moyens de distribution du fluide diélectrique en direction du matériel informatique.

Description

DESCRIPTION
TITRE : MODULE DE REFROIDISSEMENT D’UN MATERIEL INFORMATIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de refroidissement d’un composant électrique ou électronique. La présente invention concerne plus particulièrement un module d’un centre de données informatiques équipé de moyens aptes à assurer le refroidissement d’un matériel informatique par l’intermédiaire d’un fluide diélectrique.
Les matériels informatiques sont des équipements capables de recevoir, transmettre, stocker ou encore traiter des informations numériques et/ou analogiques. Ces matériels informatiques sont aujourd’hui utilisés par un très grand nombre d’infrastructures pour assurer, par exemple, la gestion des données. Ces matériels informatiques sont réunis au sein de centres de données informatiques centralisant les informations. Ces centres de données informatiques sont communément désignés sous le terme de baies de serveurs, ou en anglais « server racks ». De telles baies de serveurs se présentent généralement sous la forme d’armoires comprenant une pluralité de rails ou de tiroirs sur lesquels sont disposés des matériels informatiques parallèlement les uns aux autres.
Lors de leur fonctionnement, les matériels informatiques produisent de la chaleur. La chaleur émise par les différents matériels informatiques du centre de données informatiques doit être évacuée pour maintenir un fonctionnement optimal des différents équipements du centre de données informatiques. En effet, une évacuation insuffisante de la chaleur peut entraîner une surchauffe des matériels informatiques. Cette surchauffe peut entraîner des dommages irréversibles sur le matériel informatique, par exemple, en dilatant certains composants internes. Par ailleurs, certains matériels informatiques comprennent une batterie intégrée pouvant être endommagée par l’effet de la chaleur.
Il est connu de mettre en place des moyens d’évacuation de cette chaleur générée par les matériels informatiques, par exemple, au moyen d’un flux d’air circulant au sein de chacun des compartiments de la baie de serveurs dans lesquels sont disposés les matériels informatiques, le flux d’air opérant un échange de calories directement avec le matériel informatique. Bien qu’équipant une large gamme de centre de données informatiques, cette technique ne permet cependant pas de refroidir suffisamment des installations produisant une grande quantité de chaleur. Par ailleurs, cette technique est très consommatrice en énergie.
Il est également connu de refroidir des composants électriques ou électroniques, et notamment des serveurs informatiques, au moyen d’un système dans lequel un liquide diélectrique est projeté sur le matériel informatique. Ces installations connues refroidissant les matériels informatiques au moyen d’un fluide diélectrique dirigé vers le matériel informatique font intervenir des éléments permettant de guider le fluide jusqu’aux matériels informatiques tels que des flexibles. La mise en place de telles installations est complexe et fastidieuse puisqu’il convient de positionner chacun des flexibles par rapport au matériel informatique dont il faut réguler la température, et il peut en résulter un positionnement des flexibles guidant le fluide diélectrique peu fiable. Par ailleurs, ces flexibles peuvent être endommagés lors de cette mise en place ou lorsque les différents éléments constitutifs de l’installation sont manipulés.
Dans ce contexte, la présente invention vise à proposer une alternative aux moyens de régulation thermique connus dans le cadre d’un besoin de refroidissement de matériel informatique dans un centre de données informatiques, en proposant plus particulièrement un système de régulation thermique comprenant un module comprenant un dispositif de régulation thermique d’un matériel informatique dont la température doit être régulée, caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermique comporte un boîtier disposé au sein d’un carter du module configuré pour loger au moins le matériel informatique, le boîtier étant parcouru par un circuit de fluide diélectrique et comprenant des moyens de distribution du fluide diélectrique en direction du matériel informatique (4), le module étant disposé sur un premier support, le système comprenant en outre un moyen de mise en mouvement du fluide diélectrique (6), par exemple une pompe, ledit moyen de mise en mouvement du fluide diélectrique (6) étant caractérisé en ce qu’il est déporté sur un support différent du premier support.
Avantageusement, il s'agit de déporter le réservoir et l'ensemble de la machinerie afin d'éviter des chantiers bâtiment et permettre l'installation de serveurs refroidis avec du fluide diélectrique dans des bâtiments ne disposant pas d’une stucture particulièrement solide, par exemple des bâtiments anciens. Cela permet ainsi de déporter la masse ailleurs, par exemple à l’extérieur du bâtiment, notamment sur des dalles en béton, ce qui n'est pas possible avec les systèmes d'immersion conventionnels. Selon une particularité de l’invention, le système comprend en outre un réservoir de fluide diélectrique, ledit réservoir étant déporté sur un support différent du premier support.
Selon une particularité de l’invention, le système est situé dans un batiment, le premier support étant situé dans ledit batiment, tandis que le support différent du premier support est situé à l’extérieur du batiment, notamment au niveau de ses fondations.
L’avantage est qu'il s'agit de pièces lourdes qui normalement requièrent le renforcement du sol. En déportant lesdites pièces lourdes, on est bien plus libre sur la localisation dans le cas de salles de serveurs, car il n’est plus nécessaire de renforcer le sol de l'étage sur lequel est disposé le système.
Le fluide dirigé vers le matériel informatique est destiné à récupérer des calories produites par le matériel informatique en fonctionnement, ce fluide étant diélectrique pour éviter des courts-circuits avec les composants électriques ou électroniques du matériel informatique.
Le matériel informatique peut notamment consister en une carte de circuit imprimé sur laquelle différents composants électriques ou électroniques sont agencés. La carte de circuit imprimé peut être indifféremment fixée sur une paroi du module, par exemple sur une paroi d’un carter distinct du boîtier, ou bien sur une paroi du boîtier, dès lors que la carte de circuit imprimé est reliée électriquement à un centre de données informatiques pour permettre l’alimentation électrique du matériel informatique et l’émission/ réception des données traitées.
Le module présente des dimensions intérieures aptes à loger le matériel informatique et les moyens de distribution fluidique et des dimensions extérieures aptes à permettre au module d’être intégré dans, par exemple, un logement d’une baie de serveurs, indépendamment d’autres modules qui peuvent ou non être conformes à l’invention et qui sont également agencés en parallèle dans cette baie de serveurs.
Selon l’invention, le dispositif de régulation thermique prévu dans le module pour refroidir spécifiquement le matériel informatique associé prévoit de contenir le circuit de fluide diélectrique dans un boîtier, ce qui permet de s’assurer à moindre coût du bon positionnement du circuit et des moyens de distribution de fluide associés à ce circuit par rapport au matériel informatique. En une seule opération de fixation du boîtier dans le module, on s’assure du bon positionnement des moyens de distribution de fluide diélectrique par rapport au matériel informatique et le cas échéant par rapport aux zones de ce matériel informatique les plus susceptibles de s’échauffer. On évite ainsi un positionnement fastidieux de chacun des moyens de distribution.
Par ailleurs, le boîtier peut permettre avantageusement de contenir le fluide diélectrique envoyé sur le matériel informatique dans une zone délimitée par le boîtier et la présence de ce boîtier peut ainsi permettre d’améliorer l’efficacité du refroidissement du matériel informatique puisque le fluide diélectrique ne peut se répartir dans l’ensemble de la surface du module et est concentré dans le voisinage proche du matériel informatique.
Selon une caractéristique de l’invention, le module comprend un carter, formant une enveloppe extérieure du module et à l’intérieur duquel est disposé le boîtier du dispositif de régulation thermique configuré pour recouvrir le matériel informatique. En d’autres termes, le boîtier forme une strate différente de celle formée par le carter, interposée entre le carter et le matériel informatique. Le carter permet de prémunir le module et plus particulièrement le dispositif de régulation thermique des chocs et autres agressions physiques extérieures.
Selon une caractéristique de l’invention, le carter et le boîtier sont réalisés dans des matériaux différents. Notamment, le carter peut être métallisé pour assurer une rigidité suffisante permettant de protéger le matériel informatique des chocs mais également des interférences électromagnétiques d’autres matériels informatiques présents dans le centre de données informatiques. Et le boîtier peut être formé par un matériau plastique. La réalisation du boîtier en plastique permet de réaliser les fonctions précédemment décrites relatives au circuit de fluide diélectrique, à savoir notamment le positionnement précis du circuit et des moyens de distribution du fluide diélectrique par rapport au matériel informatique, à moindre coût et avec un poids réduit, ce qui est particulièrement avantageux dans une application d’un tel module au sein d’une baie d’un centre de données informatiques, pour éviter d’alourdir de manière inconsidérée l’ensemble. Le fluide diélectrique est choisi pour assurer le refroidissement du matériel informatique et pour n’abimer ni le carter, ni le dispositif de régulation dans les matériaux choisis.
Selon une caractéristique de l’invention, le module est compris dans un centre de données informatiques et le module comprend un moyen de connexion configuré pour connecter et/ ou déconnecter le module à une colonne d’alimentation du centre de données informatiques. Le moyen de connexion est l’élément du module par lequel le module peut être connecté au centre de données informatiques, et plus particulièrement à une colonne d’alimentation de ce centre de données qui est commune à plusieurs modules. Ce centre de données est un équipement tel qu’une armoire informatique ou une baie de serveurs destinées à accueillir du matériel informatique, le matériel informatique, au sein d’un module qui lui est propre, étant disposé sur des rails ou tiroirs de cette baie. Le module selon l’invention présente, avantageusement, des dimensions lui permettant d’être intégré à des installations normalisées préexistantes. Le moyen de connexion du module au centre de données permet de connecter/ déconnecter facilement le module du centre de données informatiques. A titre d’exemple non limitatif, ce moyen de connexion est une prise mâle ou femelle ayant sur le centre de données informatiques une prise complémentaire permettant une connexion facile.
Selon une caractéristique de l’invention, le moyen de connexion est configuré pour connecter et/ ou déconnecter le circuit de fluide diélectrique du boîtier à un réseau de fluide diélectrique de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. Le centre de données informatiques présente une colonne d’alimentation à l’intérieur de laquelle un réseau de fluide diélectrique est agencé, ce réseau de fluide diélectrique comportant des dérivations pour respectivement alimenter le module avec du fluide diélectrique à une température suffisamment basse pour pouvoir récupérer des calories générées par le matériel informatique dans le module et récupérer le fluide diélectrique du module. Le passage du fluide diélectrique de la colonne d’alimentation au module se fait au niveau du moyen de connexion. A cet effet, le moyen de connexion présente au moins un canal de circulation complémentaire d’un canal de distribution du réseau de fluide diélectrique. Le moyen de connexion permet lors de la connexion ou de la déconnexion d’assurer l’étanchéité entre le module et le centre de données informatiques.
Selon une caractéristique de l’invention, le moyen de connexion est configuré pour connecter et/ ou déconnecter un circuit électrique du boîtier à un réseau électrique de la colonne d’alimentation du centre de données. Le moyen de connexion peut permettre, de manière alternative ou complémentaire à l’alimentation fluidique, d’assurer l’alimentation électrique du matériel informatique. Le moyen de connexion permet dans ce cas d’assurer, plus largement, l’échange d’information entre le centre de données et le matériel informatique compris dans le module. Selon une caractéristique de l’invention, le moyen de connexion comprend au moins un canal formé dans le prolongement du circuit de fluide diélectrique et au moins un organe de connexion du circuit électrique au réseau électrique de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. L’échange d’information et/ou l’alimentation électrique du matériel informatique sont assurés par l’organe de connexion. Cet organe de connexion se présente, par exemple, comme une prise ou une fiche ayant une prise ou une fiche complémentaire au niveau de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. Avantageusement, cet organe de connexion permet de déconnecter le module du centre de données informatiques sans mettre l’ensemble des modules connectés au centre de données informatiques hors tension. Ainsi, il est possible d’intervenir sur un module sans impacter les autres module du centre de données informatiques. En d’autres termes, l’organe de connexion est configuré pour assurer une mise hors tension indépendante des modules d’un centre de données informatiques.
Selon une caractéristique de l’invention, le boîtier comprend au moins une paroi supérieure configurée pour recouvrir le matériel informatique et le fluide diélectrique circule dans au moins la paroi supérieure et s’écoule sur le matériel informatique depuis cette paroi supérieure de sorte à réguler la température du matériel informatique. Le fluide diélectrique circulant dans le circuit de fluide diélectrique provient du réseau de fluide diélectrique de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. De façon à s’écouler sur le matériel informatique depuis la paroi supérieure du boîtier, le circuit de fluide diélectrique est également aménagé dans au moins un paroi latérale du boîtier. Des moyens de distribution peuvent également être aménagés dans ladite paroi latérale de sorte à projeter du fluide diélectrique depuis ladite paroi latérale du boîtier.
Selon une autre caractéristique de l’invention, les moyens de distribution sont formés par des orifices situés sur dans la paroi supérieure du boîtier. Lorsque les moyens de distribution sont formés dans la paroi supérieure du boîtier, ils peuvent avantageusement prendre la forme d’orifices simples, sans buses de projection associés, de sorte que le fluide diélectrique tombe par gravité sur le matériel informatique que la paroi supérieure du boîtier recouvre. Le positionnement précis de ces moyens de distribution par rapport au matériel informatique, du fait de la réalisation du circuit de fluide diélectrique et des orifices communiquant avec ce conduit de distribution au sein d’une enveloppe rigide formée par le boîtier propre à l’invention, permet de se contenter d’une délivrance du fluide diélectrique par gravité, le cas échéant goutte à goutte, car cette délivrance peut être ciblée sur des zones du matériel informatique propices à s’échauffer plus fortement lors du fonctionnement du matériel informatique que d’autres zones de ce dernier.
Selon une caractéristique de l’invention, le module comprend un compartiment de récupération du fluide diélectrique placé sous le matériel informatique et une paroi du module comporte une pluralité de perforations à travers lesquelles le fluide diélectrique s’écoule vers le compartiment de récupération. La paroi du module percée peut être, selon le mode de réalisation de l’invention, une paroi du boîtier ou une paroi du carter. Ce compartiment de récupération permet de pouvoir, avantageusement, rendre le module selon l’invention compatible avec des centres de données informatiques préexistants.
La présente invention porte également sur un centre de données informatiques comprenant une pluralité de modules connectés en parallèle à une colonne d’alimentation, le centre de données informatiques s’organisant sous la forme de baies de serveurs, au moins un des modules étant conforme à ce qui a été décrit précédemment. Le centre de données informatiques peut ainsi comporter des baies de serveurs consistant en des installations comprenant des rails ou des tiroirs sur lesquels sont disposés les matériels informatique. Le centre de données informatiques est ainsi constitué d’une pluralité de modules entreposés en parallèle les uns des autres, dans un empilement vertical les uns au-dessus des autres par exemple, au niveau de ces rails ou tiroirs. Plus particulièrement, une pluralité de ces modules entreposés en parallèle les uns des autres sont en regard d’une même colonne d’alimentation formée dans le centre de données informatiques pour permettre une alimentation, aussi bien fluidique qu’électrique, commune des modules, chaque module venant se brancher sur ladite colonne d’alimentation.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le centre de données informatiques comprend un réseau de fluide diélectrique circulant dans la colonne d’alimentation et alimentant en fluide diélectrique au moins un circuit de fluide diélectrique d’un module.
Selon une caractéristique de l’invention, le centre de données informatiques comprend un échangeur de chaleur communiquant avec le réseau de fluide diélectrique et configuré pour permettre un échange de calories entre le fluide diélectrique du réseau de fluide diélectrique avec l’air ambiant. Le rôle de cet échangeur de chaleur est d’évacuer les calories que le fluide diélectrique a emmagasiné au contact d’un matériel informatique au sein d’un module. L’échangeur de chaleur peut être de différents types dès lors qu’il permet au fluide diélectrique passant au travers de cet échangeur de se départir de ces calories. Notamment, l’échangeur de chaleur peut être un échangeur de type liquide/ air, avec de l’air frais traversant l’échangeur de chaleur pour récupérer les calories emmagasinées par le fluide diélectrique, ou bien de type liquide/liquide, avec un fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur dans une passe différente de celle du fluide diélectrique pour récupérer les calories emmagasinées par le fluide diélectrique.
Selon une caractéristique de l’invention, le centre de données informatiques comprend un ventilateur configuré pour forcer un flux d’air à traverser l’échangeur de chaleur. Dans le cas d’un échangeur de chaleur de type liquide/ air, le ventilateur permet de forcer un flux d’air ambiant, ou d’air préalablement refroidi si nécessaire, à travers l’échangeur de chaleur pour améliorer les performances d’échange thermique avec le fluide diélectrique circulant par ailleurs dans l’échangeur de chaleur. Le ventilateur peut notamment être un ventilateur silencieux, sans pales.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le centre de données informatiques comprend un empilement de modules connectés en parallèle à la colonne d’alimentation selon un axe d’empilement, l’échangeur de chaleur étant disposé à une extrémité de la colonne d’alimentation selon l’axe d’empilement.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[Fig.l] représente schématiquement une vue de coupe d’un module selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig.2] représente schématiquement une vue de coupe d’un module selon un autre mode de réalisation de l’invention ;
[Fig.3] représente schématiquement et en perspective un module selon le mode de réalisation de l’invention représenté par la figure 1 ;
[Fig.4] représente schématiquement un centre de données informatiques dans lequel une pluralité de modules, selon le mode de réalisation de l’invention représenté par la figure 1, sont connectés en parallèle à une colonne d’alimentation du centre de données informatiques.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, ces figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Il est également à noter que ces figures n’exposent que des exemples de réalisation de l’invention.
Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La figure 1 illustre schématiquement une vue de coupe d’un module 1 selon l’invention, à savoir un module comportant d’une part du matériel informatique et un dispositif de régulation thermique associé. Dans l’exemple illustré, le module 1 comporte un carter 2, un matériel informatique 4 et un dispositif de régulation thermique 22 de ce matériel informatique 4. Le carter 2 a notamment pour fonction de loger le matériel informatique 4. Le carter 2 est, dans le mode de réalisation représenté, un parallélépipède sensiblement rectangle protégeant le dispositif de régulation thermique 22 et le matériel informatique 4. Le carter 2 est formé d’un matériau métallique, préférentiellement en aluminium, offrant une protection physique pour prémunir le dispositif de régulation thermique 22 et le matériel informatique 4 des dommages issus, par exemple, de chocs ou d’agressions chimiques. Il convient de noter que le carter 2 peut présenter une ouverture permettant d’introduire ou d’extraire le matériel informatique 4 et/ ou le dispositif de régulation thermique 22 dans le carter 2, ladite ouverture étant avantageusement fermée lorsque le module 1 est disposé dans un centre de données informatiques avec d’autres modules.
Le dispositif de régulation thermique 22 comprend un boîtier 3 recouvrant le matériel informatique 4. Ce boîtier 3 comprend une paroi supérieure 33 s’étendant au-dessus du matériel informatique 4 et quatre parois latérales 34 de telle sorte que le boîtier 3 forme une enveloppe recouvrant et entourant le matériel informatique 4. Il est à noter que, dans un mode de réalisation alternatif, le boîtier 3 peut être formé de la paroi supérieure 33 et de seulement deux parois latérales 34 opposées de sorte que la boîtier 3 forme une arche venant en recouvrement du matériel informatique 4.
Le boîtier 3 est, avantageusement, formé d’un matériau plastique. Un tel boîtier 3 formé d’un matériau plastique est peu onéreux et offre des possibilités de fabrication par injection de plastique limitant les coûts de fabrication.
Le boîtier 3 est configuré pour loger, dans l’épaisseur d’au moins une paroi le définissant, un canal de circulation 31 d’un fluide diélectrique 6 qui a pour fonction de refroidir le matériel informatique 4 en récupérant à son contact des calories dégagées lors du fonctionnement du matériel informatique 4. En au moins une zone du canal de circulation 31, un moyen de distribution du fluide diélectrique 6 est prévu pour que le fluide diélectrique 6 circulant dans le canal de circulation 31 puisse être dirigé, le cas échéant projeté, vers le matériel informatique 4 à refroidir. Plus particulièrement, la paroi supérieure 33 du boîtier 3 présente en son sein au moins une partie de ce canal de circulation 31 de fluide diélectrique 6 et cette paroi supérieure 33 comporte des moyens de distribution du fluide diélectrique 6 en direction du matériel informatique 4, liés fluidiquement au canal de circulation 31 et débouchant sur une face interne 331 de la paroi supérieure 33, cette face interne 331 étant la face en regard du matériel informatique 4. Le canal de circulation 31 s’étend au moins en partie dans la paroi supérieure 33 tel que cela vient d’être évoqué, mais également dans au moins une des parois latérales 34, pour relier l’ensemble du canal de circulation 31 à un moyen de connexion fluidique par lequel le fluide diélectrique 6 est apte à pénétrer dans le canal de circulation 31 à l’intérieur du module 1 et par lequel le fluide diélectrique 6 ayant récupéré des calories au contact du matériel informatique 4 est apte à sortir du boîtier 3 et du module 1.
Les moyens de distribution du fluide diélectrique 6 sont, dans le mode de réalisation représenté, des orifices 35 permettant au fluide diélectrique 6 de s’écouler par gravité depuis le canal de circulation 31 jusqu’au matériel informatique 4. Ce fluide diélectrique 6 permet de refroidir le matériel informatique 4 en récupérant les calories émises lors du fonctionnement du matériel informatique 4.
Il est à noter que, dans un mode de réalisation alternatif, les moyens de distribution du fluide diélectrique 6 mis en œuvre peuvent être des buses de projection encastrées dans les orifices 35 et dont une extrémité débouche dans le canal de circulation 31. Le fluide diélectrique 6 circulant dans la paroi supérieure 33 du boîtier 3 transite par ces buses de projection pour être projeté sur le matériel informatique 4.
Il est également à noter que dans ce mode de réalisation représenté, les moyens de distribution sont répartis sur la paroi supérieure 33 du boîtier 3 en surplomb du matériel informatique 4 pour faciliter son écoulement par gravité, mais que ces moyens de distribution, et notamment lorsqu’ils sont formés par des buses de projection aptes à projeter le fluide diélectrique 6, peuvent également être répartis sur l’une et/ou l’autre des parois latérales 34 du boîtier 3.
Le fluide diélectrique 6 guidé en direction du matériel informatique 4 permet de refroidir ce dernier en captant les calories dégagées par le fonctionnement du matériel informatique 4. Une fois au contact du matériel informatique 4, le fluide diélectrique 6 s’écoule par gravité jusque sur la paroi de fond 23 du carter 2, sur laquelle le matériel informatique 4 est disposé. De manière alternative, il peut être envisagé que le matériel informatique 4 ne repose pas directement sur la paroi de fond 23 du carter 2 mais qu’il soit légèrement surélevé, par exemple en reposant sur une paroi inférieure du boîtier 3, opposée à la paroi supérieure 33 et ici non représentée.
Dans le mode de réalisation représenté par la figure 1, une paroi latérale 34 du boîtier 3 présente une portion de raccordement 36 faisant saillie depuis la paroi latérale 34, à l’opposé du volume interne défini par le boîtier 3 et dans lequel est logé le matériel informatique 4. Cette portion de raccordement 36 fait ainsi saillie de la paroi latérale 34 du boîtier 3 en direction d’une paroi du carter 2 et plus particulièrement une paroi du carter 2 destinée à être positionnée en contact d’une colonne d’alimentation qui va être décrite plus en détails ci-après et à l’intérieur de laquelle est notamment aménagé un réseau de fluide diélectrique pour que le fluide diélectrique 6 puisse entrer et sortir du module 1. Dans cette portion de raccordement 36 est aménagé une portion d’entrée 361, formant une partie du canal de circulation 31 et un canal d’évacuation 32 du fluide diélectrique 6. Ce canal d’évacuation 32 permet d’évacuer le fluide diélectrique 6 chargé en calories du boîtier 3 qui s’accumule au niveau de la paroi de fond du carter 2. Il est possible de moduler le niveau de fluide diélectrique 6 s’accumulant au niveau de la paroi de fond 23 du carter 2 en modulant la position du canal d’évacuation 32 dans la portion de raccordement 36. En effet, plus le canal d’évacuation 32 sera distant de la paroi de fond 23 et plus le niveau de fluide diélectrique 6 sera important. Ainsi, il est possible en adaptant la position du canal d’évacuation 32 de faire baigner le matériel informatique 4 de façon plus ou moins significative dans le fluide diélectrique 6.
Au niveau de l’extrémité distale de la portion de raccordement 36, c'est-à-dire l’extrémité la plus éloignée du matériel informatique 4, le canal de circulation 31 et le canal d’évacuation 32 communiquent avec, respectivement, un conduit d’entrée 51 et un conduit de sortie 52 formés dans un moyen de connexion 5. Les conduits d’entrée et de sortie 51 et 52 forment les éléments de connexion du circuit de fluide diélectrique du module 1 au réseau de fluide diélectrique de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. La portion de raccordement 36 comprend également un conduit de raccordement électrique permettant de relier électriquement, via un câble de connexion ici non représenté, le matériel informatique 4 à un organe de connexion électrique 57 aménagé dans le moyen de connexion 5, tel que cela est visible sur la figure 3. Il convient de noter que l’organe de connexion électrique 57 n’est pas visible sur les figures 1 et 2 illustrant une vue de coupe du module selon l’invention, l’organe de connexion étant décalé par rapport au plan de coupe.
Le moyen de connexion 5 fait saillie depuis le carter 2 dans une direction opposée au boîtier 3 et comprend l’organe de connexion électrique 57, le conduit d’entrée 51 et le conduit de sortie 52. L’organe de connexion électrique 57 du moyen de connexion 5 présente à son extrémité la plus éloignée du carter 2 un moyen de connexion rapide entre le module 1 et un réseau électrique également présent au sein de la colonne d’alimentation de telle sorte que lorsque le module 1 est connecté au centre de données informatiques, le matériel informatique 4 est électriquement connecté au centre de données informatiques. L’organe de connexion électrique 57 permet, plus particulièrement, le passage des moyens d’alimentation du matériel informatique 4 et des moyens de communication entre le centre de données informatiques et le matériel informatique 4.
Dans certains modes de réalisation, le poids d’au moins 70% du volume de fluide diélectrique est supporté par ledit support différent du premier support.
En d’autres termes, l’invention permet avantageusement de déporter à l’extérieur d’une structure support tel que le sol d’un bâtiment le fluide diélectrique caloporteur, de façon à ce qu’au moins 70 % du volume est déporté à l'extérieur. Dans certains modes de réalisation, la résistance mécanique du premier support est inférieure à celle du ou des supports différents du premier support. Par exemple, le support différent est réalisé en béton.
Dans certains modes de réalisation, le moyen de refroidissement du fluide diélectrique, par exemple un organe formant un « chiller » de refroidissement, et/ ou la pompe sont déportés à l'extérieur.
De même, dans certains modes de réalisation qui comprennent une unité de condensation et/ ou une machine frigorifique, celles-ci sont déportées
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, l’invention comprend un réseau de buses alimenté par une installation frigorifique déportée. Avantageusement, ce réseau de spray peut alimenter plusieurs étages d’un bâtiment via une seule installation frigorifique et un seul réservoir de fluide diélectrique déporté.
La figure 2 illustre un mode de réalisation alternatif dans lequel un module 1’ comprend une paroi de fond 23 du carter 2 qui comporte une pluralité de perforations 20. Ces perforations 20 permettent l’évacuation, hors du volume interne du boîtier 3, du fluide diélectrique 6 stagnant sur la paroi de fond 23 sur laquelle repose le matériel informatique, ledit fluide diélectrique étant chargé en calories suite à son contact avec le matériel informatique 4. Dans ce mode de réalisation, le fluide diélectrique 6 s’écoule par gravité à travers les perforations 20 en direction d’un compartiment de récupération 7 disposé sous le carter 2 et faisant partie intégrante du module 1’. La portion de raccordement 36 du boîtier 3 comprend uniquement la portion d’entrée 361 du canal de circulation 31 et le conduit de raccordement électrique. Le moyen de connexion 5 est fixé sur la face externe du carter 2 pour que d’une part le conduit d’entrée 51 soit disposé dans le prolongement de la portion d’entrée du canal de circulation 31 et permette de relier ce canal de circulation 31 au réseau de fluide diélectrique de la colonne d’alimentation et que d’autre part, l’organe de connexion électrique 57 soit relié à des fils électrique agencés dans le conduit de raccordement électrique et reliés au matériel informatique 4 pour permettre une connexion de ce matériel informatique à un réseau électrique de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. Il convient de noter que le fluide diélectrique 6 récupéré dans le compartiment de récupération 7, et donc chargé en calories qu’il faut évacuer, est extrait du module par un canal de déversement 71 par lequel le fluide diélectrique 6 chargé en calories est réintroduit dans le réseau de fluide diélectrique de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques. Ce canal de déversement 71 prend, dans le mode de réalisation représenté, la forme d’un flexible permettant de puiser dans le compartiment de récupération 7 le fluide diélectrique 6 chargé en calories, ce flexible étant relié au réseau de fluide diélectrique de la colonne d’alimentation du centre de données pour réinjecter le fluide diélectrique 6 dans le réseau de fluide diélectrique.
En variante, si le boîtier 3 comprend une paroi inférieure, le compartiment de récupération 7 peut être aménagé dans cette paroi inférieure et le moyen de connexion 5 et la portion de raccordement 36 sont adaptés pour que le canal d’évacuation soit relié au compartiment de récupération.
Un tel mode de réalisation permet, avantageusement, d’équiper des installations préexistantes. En effet, les moyens d’entrée et de sortie du fluide diélectrique des installations existantes peuvent être connectés au module selon l’invention. Plus particulièrement, ledit moyen d’entrée peut être connecté au moyen de connexion 5 et ledit moyen de sortie peut être connecté au canal de déversement du compartiment de récupération. Ainsi, le module 1’ peut être utilisé pour refroidir du matériel informatique sans nécessiter de changer les moyens d’apport en fluide diélectrique des installations existantes.
La figure 3 illustre schématiquement et en perspective le module 1, rendant notamment visible une paroi latérale du carter 2 sur laquelle est disposé le moyen de connexion 5. Le moyen de connexion 5 comprend l’organe de connexion électrique 57, le conduit d’entrée par lequel le fluide diélectrique 6 pénètre dans le circuit de fluide diélectrique du boîtier 3 et le conduit de sortie 52 par lequel le fluide diélectrique 6 chargé de calories est extrait du boîtier 3.
Le conduit d’entrée 51 et le conduit de sortie 52 comprennent chacun un moyen de rétention du fluide diélectrique 6, ici non représenté, configuré pour empêcher le fluide diélectrique 6 de se déverser, depuis les conduits d’entrée 51 et de sortie 52 vers l’environnement extérieur, lors de la déconnexion du module 1 de la colonne d’alimentation. Les moyens de rétention peuvent prendre la forme, par exemple, de clapets anti-retour présentant une position ouverte et une position fermée, les clapets anti-retour étant dans leur position ouverte lorsque le moyen de connexion 5 est connecté à un organe de liaison, complémentaire du moyen de connexion 5, de la colonne d’alimentation du centre de données informatiques et dans leur position fermée, c’est-à-dire en travers du conduit 51, 52 correspondant pour bloquer le passage de fluide diélectrique, lorsque le moyen de connexion 5 est déconnecté de l’organe de liaison de la colonne d’alimentation.
La figure 4 illustre un centre de données informatiques 10 organisé sous la forme d’une baie de serveurs et comprenant une pluralité de modules selon l’invention disposés en parallèle les uns des autres sur des rails, ici non représenté. Le centre de données informatiques 10 comprend une colonne d’alimentation 100 commune à chaque module et configurée pour desservir fluidiquement, via un réseau de fluide diélectrique, et électriquement chacun de ces modules. Le centre de données informatiques comporte en outre un échangeur de chaleur 8 disposé sur le réseau de fluide diélectrique agencé en partie dans la colonne d’alimentation et une pompe 103 qui est configurée pour assurer la circulation de fluide diélectrique au sein du réseau de fluide diélectrique et donc à travers l’échangeur de chaleur. Le centre de données informatiques peut comporter en outre un ventilateur 9.
Au sein de la colonne d’alimentation 100 s’étend un réseau électrique 101 et le réseau de fluide diélectrique 102 précédemment évoqué. Le réseau électrique 101 permet au centre de données informatiques 10 de communiquer avec les différents modules 1 installé dans le centre de données informatiques 10. Ce réseau électrique 101 comprend une pluralité de fils électriques, chaque moyen de connexion 5, et par extension chaque matériel informatique 4, étant relié au réseau électrique 101 par au moins l’un de ces fils électriques. Les fils électriques assurent l’alimentation du matériel informatique 4 en énergie électrique et l’échange de données entre le matériel informatique 4 et une unité de contrôle central du centre de données informatiques 10.
Le réseau de fluide diélectrique 102 de la colonne d’alimentation 100 comprend une branche de distribution 1021, agencée entre l’échangeur de chaleur et la pompe en aval de l’échangeur de chaleur en considérant le sens de circulation de fluide diélectrique illustré par les flèches représentées au sein de la colonne d’alimentation sur la figure 4, et une branche de récupération 1022, agencée entre l’échangeur de chaleur et la pompe en amont de l’échangeur de chaleur en considérant le sens de circulation de fluide diélectrique illustré par les flèches représentées au sein de la colonne d’alimentation sur la figure 4. La branche de distribution 1021 et la branche de récupération 1022 sont respectivement connectées au conduit d’entrée 51 et au conduit de sortie 52 d’un moyen de connexion 5 au moyen d’un organe de liaison 104 complémentaire du moyen de connexion 5 et configuré pour former une liaison étanche entre le réseau de fluide diélectrique 102 et le circuit de fluide diélectrique formé au sein du boîtier 3 dans le module 1 correspondant. Avantageusement, et tel qu’illustré à la figure 4, la branche de distribution 1021 et la branche de récupération 1022 sont communes à chacun des moyens de connexion branchés sur la colonne d’alimentation et donc communes à chaque module connecté à une même colonne d’alimentation.
Le fluide diélectrique 6 circule dans la branche de distribution 1021 et dans la branche de récupération 1022 mais également dans le circuit de fluide diélectrique au sein des boîtiers dans les modules 1 raccordés à la colonne d’alimentation au moyen de la pompe 103 placée sur le réseau de fluide diélectrique 102. Dans l’exemple illustré, la pompe et l’échangeur de chaleur sont disposés à des extrémités opposées de la colonne d’alimentation sans que cela soit limitatif de l’invention.
L’échangeur de chaleur 8 est disposé ici sur une paroi supérieure de la baie de serveurs, c’est-à-dire à une extrémité de la colonne d’alimentation en considérant la direction d’allongement principale de cette colonne qui est la direction d’empilement des différents modules en parallèle sur cette colonne d’alimentation. Dans cet agencement, il est plus facile de positionner l’échangeur thermique dans une zone dégagée pour que de l’air à température ambiante puisse traverser cet échangeur thermique de sorte à refroidir le fluide diélectrique 6. Il est également plus facile de positionner le ventilateur 9 à proximité de l’échangeur de chaleur, le ventilateur 9 étant configuré pour forcer le passage d’un flux d’air 90 à travers l’échangeur de chaleur 8.
La présente invention atteint bien le but qu’elle s’était fixé en proposant un module comportant du matériel informatique et des moyens aptes à assurer la régulation thermique du matériel informatique qui permette à la fois une mise en œuvre simple et peu coûteuse des moyens de régulation thermique et un refroidissement efficace du matériel informatique lorsque celui-ci fonctionne, et qui s’inscrive tout particulièrement dans une application avec une pluralité de modules disposés en parallèle dans une baie de serveurs. L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de régulation thermique comprenant un module (1,1’) comprenant un dispositif de régulation thermique (22) d’un matériel informatique (4) dont la température doit être régulée, caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermique (22) comporte un boîtier (3) disposé au sein d’un carter (2) du module (1,1’) configuré pour loger au moins le matériel informatique (4), le boîtier (3) étant parcouru par un circuit de fluide diélectrique (6) et comprenant des moyens de distribution du fluide diélectrique (6) en direction du matériel informatique (4), le module étant disposé sur un premier support, le système comprenant en outre un moyen de mise en mouvement du fluide diélectrique (6), par exemple une pompe, ledit moyen de mise en mouvement du fluide diélectrique (6) étant caractérisé en ce qu’il est déporté sur un support différent du premier support.
2. Système selon la revendication précédente, qui comprend en outre un réservoir de fluide diélectrique, ledit réservoir étant déporté sur un support différent du premier support.
3. Système selon la revendication précédente, dans lequel le poids d’au moins 70% du volume de fluide diélectrique est supporté par ledit support différent du premier support.
4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système est situé dans un bâtiment, le premier support étant situé dans ledit bâtiment, tandis que le ou les supports différents du premier support sont situés à l’extérieur du bâtiment, notamment au niveau de ses fondations.
5. Système selon la revendication précédente, ledit module (1,1’) étant compris dans un centre de données informatiques (10), caractérisé en ce que le module (1,1’) comprend un moyen de connexion (5) configuré pour connecter et/ou déconnecter le module (1,1’) à une colonne d’alimentation (100) du centre de données informatiques (10).
6. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de connexion (5) est configuré pour connecter et/ ou déconnecter le circuit de fluide diélectrique (6) du boîtier (3) à un réseau de fluide diélectrique (102) de la colonne d’alimentation (100) du centre de données informatiques (10). Système selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le moyen de connexion (5) est configuré pour connecter et/ ou déconnecter un circuit électrique du boîtier (3) à un réseau électrique (101) de la colonne d’alimentation (100) du centre de données informatiques (10). Système selon les revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le moyen de connexion (5) comprend au moins un canal formé dans le prolongement du circuit de fluide diélectrique et au moins un organe de connexion du circuit électrique au réseau électrique (101) de la colonne d’alimentation (100) du centre de données informatiques (10). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, le boîtier (3) comprenant au moins une paroi supérieure (33) configurée pour recouvrir le matériel informatique (4), caractérisé en ce que le fluide diélectrique (6) circule dans au moins la paroi supérieure (33) et s’écoule sur le matériel informatique (4) depuis cette paroi supérieure (33) de sorte à réguler la température du matériel informatique (4). Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de distribution sont formés par des orifices (35) situés sur dans la paroi supérieure (33) du boîtier (3) . Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module (1’) comprend un compartiment de récupération (7) du fluide diélectrique (6) placé sous le matériel informatique (4) et en ce qu’une paroi du module (1’) comporte une pluralité de perforations (20) à travers lesquelles le fluide diélectrique (6) s’écoule vers le compartiment de récupération (7). Centre de données informatiques (10) comprenant un système comprenant une pluralité de modules (1,1’) connectés en parallèle a une colonne d’alimentation (100), le centre de données informatiques (10) s’organisant sous la forme de baies de serveurs, au moins un des modules (1,1’) étant conforme à l’une quelconque des revendications précédentes. Centre de données informatiques (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le centre de données informatiques (10) comprend un réseau de fluide diélectrique (102) circulant dans la colonne d’alimentation (100) et alimentant en fluide diélectrique (6) au moins un circuit de fluide diélectrique d’un module (1,1’). Centre de données informatiques (10) selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le centre de données informatiques (10) comprend un échangeur de chaleur (8) communiquant avec le réseau de fluide diélectrique (102) et configuré pour permettre un échange de calories entre le fluide diélectrique (6) du réseau de fluide diélectrique (102) avec l’air ambiant.et en ce que le centre de données informatiques (10) comprend un empilement de modules (1,1’) connectés en parallèle à la colonne d’alimentation (100) selon un axe d’empilement, l’échangeur de chaleur (8) étant disposé à une extrémité de la colonne d’alimentation (100) selon l’axe d’empilement.
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