液体冷却设备、数据中心及调节电子设备的方法技术

本申请公开了一种数据中心的液体冷却设备。该设备包括两个冷却回路，即冷却能力固定的主冷却回路和当主冷却回路的冷却能力不足时补充主冷却回路的次级冷却回路。两个冷却回路可以使用相变流体，该相变流体的蒸汽压力被监测以控制次级冷却回路的冷却能力，从而响应于波动的热负荷。该设备包括两种类型的能量源，诸如光伏系统和电力存储器。光伏系统可以基于蒸汽压力对次级冷却回路供电以控制通过次级冷却回路的流体流速或气流速率。光伏系统可以在不对次级冷却回路供电时对电力存储器充电。本申请还公开了一种数据中心和一种调节电子设备的热负荷和电负荷的方法。电子设备的热负荷和电负荷的方法。电子设备的热负荷和电负荷的方法。

【技术实现步骤摘要】
液体冷却设备、数据中心及调节电子设备的方法


[0001]本专利技术的实施例大体上涉及服务器和数据中心冷却。更具体地，专利技术的实施例涉及具有自调节能力的集成热和电系统设计，以向具有高电力密度机架和集群的数据中心提供冷却和电力。

技术介绍

[0002]冷却是计算机系统和数据中心设计中的关键考虑因素。诸如封装在服务器内的高性能处理器的高性能电子组件的数量已经稳定地增加，增加了所产生的热量并且在服务器的常规运行期间被消散。如果允许数据中心运行的热环境随时间增加温度，则数据中心内使用的服务器的可靠性降低。保持适当的热环境对于这些服务器在数据中心中的正常运行以及对于最大化服务器性能、可靠性和寿命是至关重要的。它需要更有效和高效的冷却解决方案，特别是在冷却这些高性能服务器的情况下。
[0003]服务器和诸如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等的其它高性能电子组件通常被紧密地封装在高度集成的芯片、板或机架的集群中，以产生非常高的电力和热密度。除了满足不断增加的冷却容量之外，增加电力密度还要求数据中心能够灵活地增加它们的电力容量。需要提高能量和电力效率以降低为高性能数据中心供电的运行成本，减轻环境影响并满足可持续性目标和调节要求。满足增加的电力密度和冷却能力的双重需求的现有解决方案可能需要设计大量的电力和冷却缓冲器，这些缓冲器在数据中心的寿命期间难以缩放或低效地使用。电力和冷却系统也可以不被集成和控制以满足短期波动的需求。因此，需要一种集成的热和电系统设计，其可扩展、可靠、有效、可服务且低成本以满足数据中心中高性能电子组件的热和电力管理需求。此外，由于环境规章，开发和部署用于为数据中心供电的可再生能量源变得更加重要。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的一个方面，公开了一种数据中心的液体冷却设备。该液体冷却设备包括：主冷却回路，具有主冷凝器，以使用冷却液体从一个或多个信息技术组件移除热量；传感器，用于监测所述冷却液体的蒸汽压力；次级冷却回路，具有次级冷凝器，所述次级冷凝器被连接成关闭所述次级冷却回路，从而在所述冷却液体的所述蒸汽压力超过阈值时补充所述主冷却回路以从所述信息技术组件移除热量；以及电力分配系统，包括可再生能量源和能量存储系统，所述电力分配系统被配置为分配电力以响应于所述蒸汽压力将所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路，并控制所述次级冷却回路的冷却能力。
[0005]根据本专利技术的另一个方面，公开了一种数据中心。该数据中心包括：电力分配系统，包括至少一个可再生能量源和至少一个能量存储系统；多个电子机架，每个电子机架包含多个服务器机箱，并且每个服务器机箱对应于一个或多个服务器，其中，每个电子机架包括：主冷却回路，具有主冷凝器以使用冷却液体从所述服务器移除热量；传感器，用于监测所述冷却液体的蒸汽压力；以及次级冷却回路，具有次级冷凝器，所述次级冷凝器被连接成
关闭所述次级冷却回路，从而在所述冷却液体的所述蒸汽压力超过阈值时补充所述主冷却回路以从所述服务器移除热量；其中，所述电力分配系统被配置为分配电力以响应于所述蒸汽压力来将所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路，并控制所述次级冷却回路的冷却能力。
[0006]根据本专利技术的又一个方面，公开了一种调节电子设备的热负荷和电负荷的方法。该方法包括：连接主冷却回路的主冷凝器以循环冷却液体来从所述电子设备移除热量；连接可再生能量源以对能量存储系统充电；监测所述冷却液体的蒸汽压力；当所述冷却液体的所述蒸汽压力超过阈值时，将次级冷凝器连接到次级冷却回路，以在从所述电子设备移除热量中补充所述主冷却回路；以及从所述可再生能量源和所述能量存储系统分配电力以基于所述蒸汽压力调节所述次级冷却回路的冷却能力。
附图说明
[0007]专利技术的实施例在附图的图中以示例的方式而不是限制的方式示出，在附图中同样的附图标记表示类似的元件。
[0008]图1是示出根据一个实施例的数据中心设施的示例的框图。
[0009]图2是示出根据一个实施例的电子机架的示例的框图。
[0010]图3是示出根据一个实施例的冷板配置的示例的框图。
[0011]图4示出了根据一个实施例的用于为数据中心的电子组件的机架提供增强的冷却能力和辅助电力的集成系统的热、电力和控制架构的示例。
[0012]图5示出了根据一个实施例的共用光伏系统和能量存储系统以调节多个机架之中的冷却能力和电负荷的集成系统的热、电力和控制架构的示例。
[0013]图6示出了根据一个实施例的集成系统的热，电力和控制架构的示例，该集成系统为每个机架提供专用光伏系统，但是在多个机架之中共用能量存储系统以调节机架的冷却能力和电负荷。
[0014]图7示出了根据一个实施例的共用光伏系统和能量存储系统以调节多个机架之中的冷却能力和电负荷的集成系统的热、电力和控制架构的示例，在集成系统中机架也共用次级冷却回路的冷凝器和流体存储系统。
[0015]图8是示出根据一个实施例的用于响应于热和电力密度来调节数据中心或计算机系统中的电子设备的冷却能力和电负荷的方法的示例的流程图。
具体实施方式
[0016]将参照下面讨论的细节描述专利技术的各种实施例和方面，并且附图将示出各种实施例。下面的描述和附图是对专利技术的说明，并不构成对专利技术的限制。描述了许多具体细节以提供对本专利技术的各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，为了提供本专利技术的实施例的简洁讨论，没有描述公知的或常规的细节。
[0017]在说明书中提及“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在专利技术的至少一个实施例中。在说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一实施例。
[0018]公开的是一种用于具有自调节能力的集成热和电系统的设计，以提供增强的冷却
能力和辅助电力，从而支持计算机系统或数据中心的高热密度和电力密度要求。在一个方面中，集成设计的热系统包括两个冷却回路，即主冷却回路和次级冷却回路，主冷却回路的冷却能力固定用于正常运行，次级冷却回路在主冷却回路的固定冷却能力不足时补充主冷却回路。主冷却回路和次级冷却回路都具有充当热交换单元的相应冷凝器。每个冷凝器可以具有次级回路，以将冷却液体输送到数据中心的电子机架，从而移除由机架的服务器或其它电子组件产生的热量。每个冷凝器可以具有连接到外部冷却液体供应和返回管线的主回路，以携带流体与次级回路进行热交换。每个冷凝器的次级回路可以使用相变流体，该相变流体的蒸汽压力由于服务器或电子组件的热负荷而变化。当连接次级冷却回路以补充主冷却回路的冷却能力时，系统可以基于相变流体的蒸汽压力控制次级冷凝器的主回路中的流体流速或通过次级冷凝器的气流速率以响应热负荷的波动。
[0019]在一个方面中，电气系统包括光伏系统和电力存储系统，以提供辅助电力来补充主要公用电力。光伏系统可以基于相变流体的蒸汽压力对次级冷凝器的主回路供电，以控制通过次级冷凝器的流体流速或气流速率。光伏系统可以在不对次级冷却回路供电时对电力存储系统充电。电力存储系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心的液体冷却设备，包括：主冷却回路，具有主冷凝器，以使用冷却液体从一个或多个信息技术组件移除热量；传感器，用于监测所述冷却液体的蒸汽压力；次级冷却回路，具有次级冷凝器，所述次级冷凝器被连接以闭合所述次级冷却回路，以在所述冷却液体的所述蒸汽压力超过阈值时补充所述主冷却回路以从所述信息技术组件移除热量；以及电力分配系统，包括可再生能量源和能量存储系统，所述电力分配系统被配置为分配电力以响应于所述蒸汽压力将所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路，并控制所述次级冷却回路的冷却能力。2.根据权利要求1所述的液体冷却设备，其中，当所述蒸汽压力不超过所述阈值时，所述次级冷凝器与所述次级冷却回路断开，并且其中，所述可再生能量源被配置为当所述次级冷凝器断开时对所述能量存储系统充电。3.根据权利要求1所述的液体冷却设备，其中，所述可再生能量源被配置为分配电力以当所述可再生能量源的电力足够时响应于所述蒸汽压力将所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路，并且控制所述次级冷却回路的所述冷却能力，以及所述能量存储系统被配置为分配电力以当所述可再生能量源的所述电力不足时响应于所述蒸汽压力将所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路，并且控制所述次级冷却回路的所述冷却能力。4.根据权利要求1所述的液体冷却设备，还包括被配置成将所述冷却液体供应到所述次级冷凝器的次级冷凝器阀，并且其中，所述电力分配系统被配置成当所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路时打开所述次级冷凝器阀，以允许所述冷却液体流入所述次级冷凝器。5.根据权利要求4所述的液体冷却设备，其中，所述电力分配系统被配置成控制所述次级冷凝器阀以响应于所述蒸汽压力调节进入所述次级冷凝器的所述冷却液体的体积流速，从而控制所述次级冷却回路的所述冷却能力。6.根据权利要求1所述的液体冷却设备，还包括被配置成将气流供应到所述次级冷凝器的次级冷凝器风扇，以及其中，所述电力分配系统被配置成当所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路时打开所述次级冷凝器风扇。7.根据权利要求6所述的液体冷却设备，其中，所述电力分配系统被配置成控制所述次级冷凝器风扇，以响应于所述蒸汽压力来调节所述气流的速率，从而控制所述次级冷却回路的所述冷却能力。8.一种数据中心，包括：电力分配系统，包括至少一个可再生能量源和至少一个能量存储系统；多个电子机架，每个电子机架包含多个服务器机箱，并且每个服务器机箱对应于一个或多个服务器，其中，每个电子机架包括：主冷却回路，具有主冷凝器以使用冷却液体从所述服务器移除热量；传感器，用于监测所述冷却液体的蒸汽压力；以及次级冷却回路，具有次级冷凝器，所述次级冷凝器被连接以闭合所述次级冷却回路，以在所述冷却液体的所述蒸汽压力超过阈值时补充所述主冷却回路以从所述服务器移除热量，
其中，所述电力分配系统被配置为分配电力以响应于所述蒸汽压力将所述次级冷凝器连接到所述次级冷却回路，并控制所述次级冷却回路的冷却能力。9.根据权利要求8所述的数据中心，其中，每个电子机架还包括所述至少一个可再生能量源中的一个和所述至少一个能量存储系统中的一个，以及其中，当所述蒸汽压力不超过所述阈值时，所述次级冷凝器与所述次级冷却回路断开，并且其中，用于所述电子机架的所述可再生能量源被配置为当所述次级冷凝器断开时对用于所述电子机架的所述能量存储系统充电。10.根据权利要求8所述的数据中心，其中，每个电子机架还包括所述至少一个可再生能量源中的一个和所述至少一个能量存储系统中的一个，以及其中，用于所述电子机架的所述可再生能量源被配置为分配电力以当所述可再生能量源的电力足够时响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：高天翼，
申请(专利权)人：百度美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：