用于对搁架进行自主冷却的冷却装置制造方法及图纸

本申请提供了一种用于对容纳有部件和风扇的搁架进行自主冷却的冷却装置，冷却装置包括闭合环路和敞开环路。在闭合环路中使用液体冷却以将热从部件的生热单元传递至液

【技术实现步骤摘要】
用于对搁架进行自主冷却的冷却装置


[0001]本技术涉及用于电子设备的冷却技术。特别地，公开了一种用于对搁架进行自主冷却的冷却装置。

技术介绍

[0002]电子设备例如服务器、存储库、计算机盘等通常被分组在设备搁架中。大型数据中心和其他大型计算设施可以包括对成千上万个服务器进行支撑的成千上万个搁架。
[0003]搁架——包括安装在搁架的背板中的设备——会消耗大量电力并产生大量的热。在这种搁架中，冷却需求是重要的。某些电子设备比如处理器会产生如此多的热以至于它们在缺乏冷却的情况下可能会在几秒钟内失效。
[0004]风扇通常安装在设备搁架内，以向搁架安装式设备提供强制通风冷却。该解决方案仅将搁架内产生的热中的一些热转移至数据中心的一般环境。气-液热交换器——类似于散热器的翅片管热交换器——可以安装至搁架，以吸收该被转移的热中的一些热并将其输送至位于数据中心外部的另外的冷却设备、例如冷却塔。例如，图1是服务器搁架的高度示意性立体图，服务器搁架上安装了三(3)个气-液热交换器。服务器搁架10容纳产生大量热的多个服务器(未示出)。多个风扇12(示出了六个风扇但对本公开不进行限制)沿安装在服务器搁架10的背板20后面的三(3)个气-液热交换器14的方向排出来自服务器搁架10的被加热的空气。在图1上，气-液热交换器14以透明形式示出以便使风扇12是可见的。气-液热交换器14接收来自冷液体管线16的冷液体、例如水，并且使被加热的液体返回至热液体管线18。穿过气-液热交换器14的气流被略微冷却以使数据中心的环境温度保持在合理水平。
[0005]图2是单流式气-液热交换器的示意图。单流式热交换器100包括框架102和连续的内部导管104。连续的内部导管104在一个端部处连接至液体入口106，而在相反端部处连接至液体出口108。液体入口106能够连接至供给管线比如冷液体管线16以用于接收冷液体、例如水。液体出口108能够连接至返回管线比如热液体管线18以用于使在操作中已吸收了来自穿过框架102的气流的热的液体返回。连续的内部导管104形成了在框架102内延伸的多个互连的平行部段110。
[0006]液体入口106连接至第一互连的平行部段110。除了最后一个互连的平行部段110之外，每个互连的平行部段110经由连续的内部导管104的大致U形部段112连接至下一个互连的平行部段110。最后一个互连的平行部段110连接至液体出口108。在液体入口106处接收的液体沿由各个箭头所示的方向在连续的内部导管104内流动，直到到达液体出口108为止。来自流过气-液热交换器100的框架102的空气的热至少部分地被流过连续的内部导管104的液体吸收。
[0007]单流式热交换器100是薄的，尤其在与服务器搁架10的厚度相比的情况下是薄的。由于单流式热交换器100的薄型，单流式热交换器100几乎没有增加服务器搁架10在数据中心中的总的空间占用。单流式热交换器100的薄型还允许其通过使用铰接件(未示出)安装
在服务器搁架10上，使得单流式热交换器100可以像打开门时那样移到一边以提供通向设置在搁架10的背板20中的部件的通路。
[0008]框架102占据单流式热交换器100的总宽度的大部分，这是因为连续的内部导管104的仅大致U形部段112在框架102的每一侧突出。因此，单流式热交换器100提供了较宽的表面，该表面可以被从服务器搁架10排出的空气的流穿过。
[0009]图3是从图2的单流式气-液热交换器排出的气流的分层温度模式的视觉表示。图150图示了在实验装置中测量的空气的流在穿过单流式热交换器100之前和之后的温度。空气沿箭头152和154的方向流动。在气-液热交换器100上游的第一区域156中，气流的温度由于服务器搁架10中产生的热而较高，例如大约处于40度(所有温度均为摄氏温度)。气流的温度在第一区域156内是大致均匀的。在约25度的温度处，在单流式热交换器100的底部158处接纳冷液体。在单流式热交换器100下游的区域162中流动的空气的下层160被冷却至大约33度。流过单流式热交换器100的液体的温度随着其穿过各个互连的平行部段110、连续暴露于40度的气流而升高。液体在单流式热交换器100的顶部164达到约28度。因此，单流式热交换器100的最顶部的部段在对上层166中的空气的流进行冷却方面的效率较低，上层166中的空气的流仅被冷却至大约36度。
[0010]从单流式热交换器100排出的空气的流的缺乏一致性引起许多问题。
[0011]一个问题是，由于从第一服务器搁架10排出并被位于近端的第二服务器搁架10的风扇12吸入的空气不适合于有效地冷却第二服务器搁架10，因此很难将多个服务器搁架10彼此靠近地放置。当期望将多个服务器搁架12以相同的取向彼此前后放置时，情况尤其如此。
[0012]另一个问题涉及冷却效率的监测。这种监测很重要，这是因为在冷却故障的情况下可能需要立即采取安全措施。在数据中心中，温度传感器(未显示)定位在服务器搁架10上的各个位置。当该温度传感器安装在单流式热交换器100上时，这些温度传感器在每个单流式热交换器100的表面上的放置的略微变化可能会导致不利于冷却性能总体监测的不精确性。例如，当互连的平行部段110水平延伸时，如图2所示，将温度传感器定位在各个单流式热交换器100上的不同高度处可能导致获得不一致的测量结果。
[0013]图4是多流式气-液热交换器的示意图。多流式气-液热交换器200包括框架202、液体入口204和液体出口206。液体入口204连接至第一歧管208，液体出口206连接至第二歧管210。第一歧管208和第二歧管210有时被统称为“防护件(nurse)”，因为第一歧管208将在液体入口204处接纳的冷液体给送至第一多个平行的内部导管212，所述第一多个平行的内部导管212中的每个平行的内部导管212经由相应的U形连结件216连接至第二多个平行的内部导管214中的一个平行的内部导管，平行的内部导管214经由第二歧管210连接至液体出口206。如所示的第一歧管208和第二歧管210位于框架202的外部并且定位在大致阻挡了来自服务器搁架10的气流的区域中。第一歧管208的直径和第二歧管210的直径通常明显大于平行的内部导管212和214的直径，以便向平行的内部导管212和214中的每一者给送大致相同的液体流。
[0014]当与单流式热交换器100进行比较时，多流式气-液热交换器200不太受到所流过的空气的温度分层的影响。然而，多流式气-液热交换器200具有其他缺点。
[0015]图5是图4的多流式气-液热交换器的示意性侧视图。在图5上，从服务器搁架10排
出的空气沿箭头220的方向流动。框架202由于第一歧管208和第二歧管210的设置而具有必要的厚度。当在数据中心中的相对较大数量的服务器搁架10上安装大量的多流式气-液热交换器200时，该厚度可能成为问题。相同数量的服务器搁架10将占据数据中心的更多的地面空间。可能要注意的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对容纳有多个部件和至少一个风扇的搁架进行自主冷却的冷却装置，所述冷却装置的特征在于，所述冷却装置包括：第一闭合环路，所述第一闭合环路包括：多个液体冷却单元，所述多个液体冷却单元热耦接至所述多个部件的多个生热单元，所述多个生热单元中的每个生热单元与所述多个部件中的一个部件相对应，并且所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元热耦接至所述多个生热单元中的一个生热单元，并且所述多个液体冷却单元包括第一液体通道，所述第一液体通道适于将来自所述多个生热单元中的对应的一个生热单元的热传递至在对应的第一液体通道中流动的第一液体，第一液-液热交换器的第一初级侧部，所述第一初级侧部流体连接至所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元的所述第一液体通道，以及第一泵，所述第一泵流体连接在所述第一液-液热交换器的所述第一初级侧部与所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元之间，所述第一泵适于使第一液体在所述第一闭合环路内流动；第一敞开环路，所述第一敞开环路包括：第一气-液热交换器，所述第一气-液热交换器安装至所述搁架，以使得通过所述至少一个风扇从所述搁架排出的被加热的空气流过所述第一气-液热交换器，所述第一气-液热交换器适于接收来自第一冷供给管线的第二液体，以及所述第一液-液热交换器的第一次级侧部，所述第一次级侧部热耦接至所述第一初级侧部，以用于：当所述第一初级侧部的温度高于所述第一次级侧部的温度时，将热从所述第一初级侧部传递至所述第一次级侧部，所述第一次级侧部流体连接至所述第一气-液热交换器，所述第一次级侧部适于接收来自所述第一气-液热交换器的出口的所述第二液体并使所述第二液体返回至第一热返回管线。2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，所述第一冷供给管线适于连接至干式冷却器的冷出口，而所述第一热返回管线适于连接至所述干式冷却器的热入口。3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中，所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元的所述第一液体通道在所述多个液体冷却单元中的对应的一个液体冷却单元的第一液体入口与第一液体出口之间延伸；所述第一液-液热交换器的所述第一初级侧部包括流体连接至所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元的所述第一液体出口的第二液体入口，所述第一初级侧部还包括流体连接至所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元的所述第一液体入口的第二液体出口；所述第一气-液热交换器包括第三液体入口，所述第三液体入口适于接收来自所述第一冷供给管线的所述第二液体，所述第一气-液热交换器还包括第三液体出口；以及所述第一液-液热交换器的第一次级侧部包括流体连接至所述第一气-液热交换器的所述第三液体出口的第四液体入口以及适于使所述第二液体返回至所述第一热返回管线的第四液体出口。4.根据权利要求3所述的冷却装置，其中，所述搁架具有大致矩形的周缘，所述第一气-液热交换器定位在所述搁架的第一侧部上，所述冷却装置还包括适于安装在所述搁架上的垂直于所述第一侧部的第二侧部上的子框架，所述子框架构造成接纳有：所述第一液-液热交换器；
所述第一泵，所述第一泵连接至所述第一液-液热交换器的所述第一初级侧部的所述第二液体入口；第一阀，所述第一阀位于从所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元的所述第一液体出口延伸至所述第一泵的连接件内；第二阀，所述第二阀位于从所述第一液-液热交换器的所述第一初级侧部的所述第二液体出口延伸至所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元的所述第一液体入口的流体连接件内；第三阀，所述第三阀位于从所述第一气-液热交换器的所述第三液体出口延伸至所述第一液-液热交换器的所述第一次级侧部的所述第四液体入口的流体连接件内；以及第四阀，所述第四阀位于从所述第一液-液热交换器的所述第一次级侧部的所述第四液体出口延伸至所述第一热返回管线的流体连接件内。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的冷却装置，还包括：第二闭合环路，所述第二闭合环路具有：所述多个液体冷却单元的多个第二液体通道，所述多个第二液体通道中的每个第二液体通道包括所述多个液体冷却单元中的一个液体单元，并且适于将来自所述生热单元的热传递至在所述多个液体冷却单元中的对应的一个液体冷却单元的所述第二液体通道中流动的第三液体；第二液-液热交换器的第二初级侧部，所述第二初级侧部流体连接至所述多个液体冷却单元的所述多个第二液体通道中的每个第二液体通道，以及第二泵，所述第二泵流体连接在所述第二液-液热交换器的第二初级侧部与所述多个液体冷却单元中的每个液体冷却单元之间，所述第二泵适于使所述第三液体在所述第二闭合环路内流动；以及第二敞开环路，所述第二敞开环路具有：第二气-液热交换器，所述第二气-液热交换器安装至所述搁架，以使得流过所述第一气-液热交换器的空气流过所述第二气-液热交换器，所述第二气-液热交换器适于接收来自所述第一冷供给管线或来自第二冷供给管线的第四液体，以及所述第二液-液热交换器的第二次级侧部，所述第二次级侧部热耦接至所述第二初级侧部，以用于：当所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里，
申请(专利权)人：OVH公司，
类型：发明
国别省市：