具有主动蒸汽管理的两相沉浸冷却设备制造技术

一种两相沉浸冷却设备可以包括沉浸罐和蒸汽管理系统，沉浸罐具有与沉浸罐的内部容积热连通的主冷凝器，蒸汽管理系统以流体的方式连接到沉浸罐。蒸汽管理系统可以通过从沉浸罐的顶部空间去除蒸汽和其他气体、将蒸汽冷凝成液体、和使液体返回到沉浸罐来使设备能够有效地管理高蒸汽产生的时期。地管理高蒸汽产生的时期。地管理高蒸汽产生的时期。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有主动蒸汽管理的两相沉浸冷却设备


[0001]本专利技术涉及用于冷却电子装置的两相沉浸冷却设备和方法。

技术介绍

[0002]数据中心容纳用于存储、处理和传播数据和应用程序的信息技术(IT)设备。IT设备可包括电子装置，诸如，服务器、存储系统、配电单元、路由器、交换机和防火墙。
[0003]IT设备在使用期间会消耗电力，并产生作为副产物的热量。容纳数千台服务器的数据中心需要专用的IT冷却系统来管理所产生的热量。必须从数据中心捕获并排除热量。如果不去除热量，数据中心内的周围温度将上升到可接受的阈值以上，并可能出现由温度引起的电子装置(例如，微处理器)的性能限制。
[0004]数据中心是高能耗设施。数据中心每平方英尺的能耗超过典型商业办公楼的50倍，这并不罕见。总的来说，数据中心的用电量约占全球用电量的3％。
[0005]数据中心的用电可归因于各种系统，包括IT设备、空气管理系统、机械系统、电气系统(例如，功率调节系统)、和用于IT设备的冷却系统。IT冷却系统的示例包括精密空调系统、直接膨胀系统、冷冻水系统、自由冷却系统、加湿系统、和直接液冷系统。在一些数据中心，IT冷却和功率调节系统占所有用电量的一半以上。
[0006]大多数数据中心使用精密空调系统进行IT冷却。精密空调器采用蒸汽压缩循环，类似于住宅空调器。尽管空调技术非常适合于舒适型冷却办公空间，但其不太适合冷却在整个大型数据中心分布的数千个相对小的热装置。空气的热容量相对低，因此需要调动和调节大量空气来冷却IT设备。因此，空调器的热力学效率低，导致运营成本高。为了降低运营成本，需要更有效地冷却服务器。

技术实现思路

[0007]因此，需要改进IT冷却系统的效率、性能、可靠性和可持续性。
[0008]第一方面，本专利技术涉及一种沉浸罐组件。在一些实施例中，沉浸罐组件包括一个或多个沉浸罐以及蒸汽管理系统，每个沉浸罐形成内部容积，蒸汽管理系统以流体的方式连接到沉浸罐组件。在某些应用中，每个沉浸罐可以包括上部部分、下部部分、和与沉浸罐的内部容积热连通的主冷凝器，蒸汽管理系统可以包括：冷凝室，冷凝室形成内部容积并包括入口、出口和与冷凝室的内部容积热连通的辅助冷凝器；蒸汽供应通道，其将沉浸罐的上部部分以流体的方式连接到冷凝室的入口；阀，其设置在沉浸罐的上部部分与冷凝室的入口之间的蒸汽供应通道中；和回液通道，其将冷凝室的出口以流体的方式连接到沉浸罐组件。
[0009]在一些实现方式中，两相沉浸冷却设备还可以包括以下中的一个或多个：可变容积室，其以流体的方式连接到蒸汽供应通道并设置在沉浸罐组件的上部部分与冷凝室的入口之间；卸压阀，其以流体的方式连接到冷凝室；传感器，其用于检测沉浸罐组件内的压力，传感器位于沉浸罐组件中和/或蒸汽供应通道中；排放通道，其以流体的方式连接到冷凝室；卸压阀，其以流体的方式连接在排放通道中；以及传感器，其用于检测蒸汽管理系统内
的压力并位于蒸汽管理系统内；水分离器，其以流体的方式连接到冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间的回液通道；液体泵，其以流体的方式连接到回液通道并设置在冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间；干燥过滤器，其以流体的方式连接到回液通道并设置在冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间；杂质过滤器，其以流体的方式连接到回液通道并设置在冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间；以及蒸汽泵，其以流体的方式连接到蒸汽供应通道并设置在沉浸罐的上部部分与冷凝室的入口之间。
[0010]第二方面，本专利技术涉及一种沉浸罐组件。在一些实施例中，沉浸罐组件包括一个或多个沉浸罐以及蒸汽管理系统，每个沉浸罐形成内部容积，蒸汽管理系统以流体的方式连接到沉浸罐组件。在某些应用中，每个沉浸罐可以包括上部部分、下部部分、和与内部容积热连通的主冷凝器，蒸汽管理系统可以包括：冷凝室，其形成内部容积并包括入口、出口和与冷凝室的内部容积热连通的辅助冷凝器；蒸汽供应通道，其将沉浸罐的上部部分以流体的方式连接到冷凝室的入口；阀，其设置在沉浸罐的上部部分与冷凝室的入口之间的蒸汽供应通道中；和回液通道，其将冷凝室的出口以流体的方式连接到至沉浸罐组件的入口；传感器，其被配置为能够检测沉浸罐组件中的压力，并基于所测量的压力产生和传输信号；和电子控制单元，其被配置为能够接收来自传感器的信号并向阀发送命令信号。
[0011]在一些实现方式中，传感器可以设置在沉浸罐组件和/或阀与沉浸罐组件之间的蒸汽供应通道中。在一些变型中，冷凝室的容积可以至少为沉浸罐的顶部空间容积的10％。在某些应用中，冷凝室还可以包括以流体的方式连接到辅助冷凝器的制冷器。在一些实施例中，该设备还可以包括以流体的方式连接到主冷凝器的热交换器。
[0012]第三方面，本专利技术涉及一种沉浸冷却发热装置的方法。在一些实施例中，所述方法包括提供两相沉浸冷却设备；检测沉浸罐内的压力；以下中的至少一项：当所测量的沉浸罐组件中的压力大于预定的阈值设置(例如，在
‑
0.9psig与0.9psig之间)时，打开阀，使得来自沉浸罐组件的介电蒸汽和其他气体被允许进入冷凝室；或当所测量的沉浸罐组件中的压力小于预定的阈值设置时，关闭阀；在冷凝室中将介电蒸汽和其他气体冷凝成液态；以及使所冷凝的介电液体通过回液通道返回到沉浸罐组件。
[0013]在一些实现方式中，所提供的沉浸罐组件可以包括一个或多个沉浸罐以及蒸汽管理系统，每个沉浸罐形成内部容积，蒸汽管理系统以流体的方式连接到沉浸罐组件。在某些应用中，每个沉浸罐可以包括上部部分、下部部分、和与沉浸罐的内部容积热连通的主冷凝器，蒸汽管理系统可以包括：冷凝室，其形成内部容积并包括入口、出口和与冷凝室的内部容积热连通的辅助冷凝器；蒸汽供应通道，其将沉浸罐的上部部分以流体的方式连接到冷凝室的入口；阀，其设置在沉浸罐的上部部分与冷凝室的入口之间的蒸汽供应通道中；以及回液通道，其将冷凝室的出口以流体的方式连接到沉浸罐组件。
[0014]在一些变型中，该方法还可以包括使冷却剂通过主冷凝器循环，冷却剂的温度大于或等于环境空气温度和/或使第一冷却剂通过主冷凝器循环并使第二冷却剂通过辅助冷凝器循环，其中第一冷却剂的温度大于第二冷却剂的温度。
[0015]在一些实现方式中，该方法还可以包括：提供蒸汽泵，蒸汽泵以流体的方式连接到蒸汽供应通道并设置在沉浸罐组件与冷凝室的入口之间；以及在阀打开的同时操作蒸汽泵，以从沉浸罐的顶部空间清除气体并将沉浸罐内的压力降低到大气压力以下。
附图说明
[0016]图1示出根据本专利技术的一些实施例的模块化数据中心的立体图。
[0017]图2示出根据本专利技术的一些实施例的图1的模块化数据中心的局部剖视图，暴露容器内的多个沉浸冷却罐组件。
[0018]图3示出根据本专利技术的一些实施例的沉浸冷却罐组件的立体图。
[0019]图4示出根据本专利技术的一些实施例的位于常规数据中心中的多个沉浸冷却罐组件的立体图。
[0020]图5示出根据本专利技术的一些实施例的具有蒸汽管理系统的两相沉浸冷却设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种两相沉浸冷却设备，包括：沉浸罐组件，所述沉浸罐组件包括：至少一个沉浸罐，每个沉浸罐形成内部容积并包括：上部部分；下部部分；和主冷凝器，所述主冷凝器与沉浸罐的内部容积热连通；以及蒸汽管理系统，所述蒸汽管理系统以流体的方式连接到沉浸罐组件，所述蒸汽管理系统包括：冷凝室，所述冷凝室形成内部容积并包括：入口；出口；和辅助冷凝器，所述辅助冷凝器与冷凝室的内部容积热连通；蒸汽供应通道，所述蒸汽供应通道将沉浸罐的上部部分以流体的方式连接到冷凝室的入口；阀，所述阀设置在沉浸罐的上部部分与冷凝室的入口之间的蒸汽供应通道中；以及回液通道，所述回液通道将冷凝室的出口以流体的方式连接到沉浸罐组件。2.根据权利要求1所述的两相沉浸冷却设备，还包括可变容积室，所述可变容积室以流体的方式连接到蒸汽供应通道并设置在沉浸罐组件的上部部分与冷凝室的入口之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的两相沉浸冷却设备，还包括卸压阀，所述卸压阀以流体的方式连接到冷凝室。4.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括传感器，以检测沉浸罐组件内的压力，所述传感器位于沉浸罐组件或蒸汽供应通道中的至少一者中。5.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括：排放通道，所述排放通道以流体的方式连接到冷凝室；卸压阀，所述卸压阀以流体的方式连接在排放通道中；以及传感器，所述传感器用以检测蒸汽管理系统内的压力并位于蒸汽管理系统中。6.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括水分离器，所述水分离器以流体的方式连接到冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间的回液通道。7.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括液体泵，所述液体泵以流体的方式连接到回液通道并设置在冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间。8.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器以流体的方式连接到回液通道并设置在冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间。9.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括杂质过滤器，所述杂质过滤器以流体的方式连接到回液通道并设置在冷凝室的出口与到沉浸罐组件的入口之间。10.根据前述权利要求中的任一项所述的两相沉浸冷却设备，还包括蒸汽泵，所述蒸汽泵以流体的方式连接到蒸汽供应通道并设置在沉浸罐的上部部分与冷凝室的入口之间。11.一种两相沉浸冷却设备，包括：
沉浸罐组件，所述沉浸罐组件包括：至少一个沉浸罐，每个沉浸罐形成内部容积且包括：上部部分；下部部分；和主冷凝器，所述主冷凝器与所述内部容积热连通；以及蒸汽管理系统，所述蒸汽管理系统以流体的方式连接到沉浸罐组件，所述蒸汽管理系统包括：冷凝室，所述冷凝室形成内部容积且包括：入口；出口，和辅助冷凝器，所述辅助冷凝器与冷凝室的内部容积热连通；蒸汽供应通道，所述蒸汽供应通道将沉浸罐的上部部分以流体的方式连接到冷凝室的入口；阀，所述阀设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉荣，
申请(专利权)人：液体堆栈控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：