專利名稱：用于服務器的液體冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及冷卻在封閉的數(shù)據處理環(huán)境中運行的計算機服務器或其他系統(tǒng)的熱量產生部件的系統(tǒng)和方法，以及包含冷卻系統(tǒng)的計算機服務器和系統(tǒng)。
背景技術：
諸如，例如計算機系統(tǒng)的電子系統(tǒng)包括數(shù)個在運行過程中產生熱量的集成電路(IC)設備。為了計算機系統(tǒng)有效運行，IC設備的溫度必須被維持在可接受的限度內。從IC設備去除熱量的難題是老問題的同時，由于在縮小設備的物理尺寸的同時，更大數(shù)量的晶體管被裝入單個IC設備，因此這個難題在近些年被增強。擠入更小區(qū)域中的晶體管數(shù)量的增加導致了更加集中的熱量必須從該更小區(qū)域中被去除。諸如，例如在服務器中，將多個計算機系統(tǒng)捆綁在一起，通過增加必須從相對小的區(qū)域中被去除的熱量總量，進一步加劇了熱量去除的難題。在典型的計算機服務器(“服務器”)中，多個計算機服務器模塊(“模塊”)被一起碼放在機架或盒體中，以整合網絡資源并最小化占地面積。被設計為使用在服務器構造中的模塊典型地的特征是主板包括產生熱量的電子部件(諸如IC設備)，所述電子部件被容納在模塊底座或盒體中，它們與其他類似的模塊一起被安裝在機架、刀片機柜(bladecabinet)、刀片服務器或其他支撐結構中。在實踐中，多個服務器(每個包含若干模塊)典型地被放置在諸如服務器房間或數(shù)據中心的封閉空間中。在運行過程中，在每個單個模塊中的電子部件產生熱量，為了服務器的有效工作，這些熱量必須被去除。圖1示出了被用來冷卻多個服務器(每個包括多個模塊)的在先技術的方法，該多個服務器被容納在諸如，例如服務器房間的封閉環(huán)境中。在這種在先技術的系統(tǒng)中，冷卻風扇被用以從服務器房間經過服務器的多個模塊來循環(huán)周圍的空氣，以從服務器的多個模塊中吸收熱量。在先技術的系統(tǒng)中，經過冷空氣箱被引導進入服務器房間的冷卻空氣穿過服務器，來吸收由IC設備和其中的其他產生熱量的部件產生的熱量。在吸收產生的熱量之后，被加熱的空氣被排放回服務器房間中。這個被加熱的空氣經過暖空氣箱被引導進入計算機房間空調(CRAC)系統(tǒng)，以冷卻空氣并經過冷空氣箱將其循環(huán)回服務器房間。所公知的是，典型的服務器房間的大部分(大于約31%)能量消耗被用于運行CRAC系統(tǒng)，并且通過提高CRAC系統(tǒng)的效率能夠實現(xiàn)顯著的能量節(jié)省并因而減少溫室氣體。2001年2 月的“Data Center Energy Characterization Study Site Report”(“數(shù)據中心倉泛量牛寺征石開究點 艮 告”)可以在 http: //hightech.lbl.gov/documents/DATA CENTERS/DC Benchmarking/Data Center FacilityLpdf 獲得；2010 年 12 月的，Iyengar 等人的“Energy Consumption of Information Technology Data Centers”(“信息技術數(shù)據中心的能量消耗”)和這里引用的參考文件可以在http://www.electronics-cooling.com/2010/12/energy-consumption-of-1nformation-technology-data-centers/ 獲得。由此，提高容納在服務器房間中的服務器的冷卻效率能夠使可用能源被更有效地利用和避免浪費，并且減少溫室氣體的排放。所公開的液體冷卻系統(tǒng)和方法被教導為冷卻一個或多個服務器的高能效方法，該一個或多個服務器被放置在諸如服務器房間的封閉環(huán)境中。

發(fā)明內容
一方面，公開了冷卻包括多個服務器模塊并且被放置在封閉房間中的計算機服務器的方法。該方法包括將由多個服務器模塊的服務器模塊產生的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的熱板。液體冷卻系統(tǒng)可以被放置在服務器模塊內，并且熱板可以具有暴露于封閉房間的表面。該方法還可以包括將房間級冷卻系統(tǒng)的冷板放置為與熱板熱接觸。該方法還可以包括引導冷卻介質經過房間級冷卻系統(tǒng)，以將熱量從熱板傳遞給放置在房間外部的冷卻單
J Li ο另一方面，公開了冷卻包括多個服務器模塊的計算機服務器的方法。該方法可以包括在多個服務器模塊的服務器模塊內維持空氣流，以從服務器模塊的一個或多個熱量產生設備吸收熱量。該方法還可以包括引導空氣流經過閉合回路液體冷卻系統(tǒng)的空氣-液體熱交換器，以將吸收到的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的冷凍劑。液體冷卻系統(tǒng)可以被放置在服務器模塊內。該方法還可以包括將冷凍劑引導至液體冷卻系統(tǒng)的熱板。熱板可以被放置為使得熱板的至少一個熱交換表面暴露在服務器模塊外部。該方法可以進一步包括使用放置在服務器模塊外部的第二閉合回路冷卻系統(tǒng)的冷卻介質，將熱量從熱板傳遞到遠離計算機服務器的地點。再一方面，公開了冷卻放置在服務器房間中的多個計算機服務器的方法。該方法可以包括使用放置在計算機服務器內的閉合回路液體冷卻系統(tǒng)，將由多個計算機服務器的每個計算機服務器產生的熱量傳遞到計算機服務器外部。該方法還可以包括將第二閉合回路冷卻系統(tǒng)熱耦合至計算機服務器的液體冷卻系統(tǒng)。該方法還包括循環(huán)冷卻介質經過第二閉合回路冷卻系統(tǒng)，以將熱量從計算機服務器的液體冷卻系統(tǒng)傳遞到服務器房間外的地點。


圖1表不在先技術的服務器房間冷卻系統(tǒng)；圖2A表示所公開的、應用于服務器模塊的冷卻系統(tǒng)的示例性實施例；圖2B表示所公開的、應用于服務器模塊的冷卻系統(tǒng)的另一示例性實施例；圖2C表示所公開的、應用于服務器模塊的冷卻系統(tǒng)的另一示例性實施例；圖3示意性地表示所公開的冷卻系統(tǒng)的示例性實施例；圖4表示所公開的、應用于多個服務器單元的冷卻系統(tǒng)的示例性實施例；圖5A表示所公開的、應用于示例性服務器單元的冷卻系統(tǒng)的示例性實施例；圖5B表示所公開的、應用于示例性服務器單元的冷卻系統(tǒng)的另一示例性實施例；圖6A表示用在所公開的冷卻系統(tǒng)中的示例性熱板；以及
圖6B是圖6A冷板的分解圖。
具體實施例方式以下詳細的描述通過示例而非限定的方式說明了冷卻系統(tǒng)。盡管以下的描述說明了液體冷卻系統(tǒng)對于被容納在封閉環(huán)境中的服務器的應用，但是所公開的冷卻系統(tǒng)的實施例可以在任何應用中被用于冷卻熱量產生部件。例如，當前公開的實施例可以被用于冷卻插入擴展塢時運行的便攜式電腦。該描述使本領域技術人員能夠采用或使用本公開來冷卻控制臺或底座中的任何電子部件?，F(xiàn)將涉及本發(fā)明示例性實施例，其示例被表示在附圖中。在任何可能的位置，相同的參照數(shù)字在全部附圖中將被用以指代相同或類似部分。使用相同參照數(shù)字指明的元件或零件在不同附圖中執(zhí)行相似的功能。因此，為了簡潔的目的，這些元件可以不參照每幅附圖而被描述。在以下的描述中，如果元件沒有被參照一個附圖而描述，那么該元件被參照所采用的另一附圖而被描述。圖2A示出了單個計算機服務器單元(或模塊10A)的示例，該計算機服務器單元具有模塊底座，用于放置在服務器機架中。模塊IOA包括主板12，該主板具有安裝在其上(或附接至其上，諸如，例如通過使用數(shù)據線)的多個熱量產生電子設備14。這些電子設備14可以包括而不限于任何類型的IC或在典型的計算機系統(tǒng)中所發(fā)現(xiàn)的其他設備(諸如，例如CPU、GPU、內存、電源、磁盤驅動器、控制器等)。模塊IOA還可以包括閉合回路液體冷卻系統(tǒng)20和空氣冷卻系統(tǒng)30?？諝饫鋮s系統(tǒng)30可以包括一些空氣32，該空氣通過風扇26或其他空氣移動設備在模塊IOA中循環(huán)。在一些實施例中，模塊IOA可以包括空氣引導通道或壁28，其被放置來以所希望的模式在模塊IOA中引導空氣流。在模塊IOA中循環(huán)的空氣32可以從模塊IOA中所包含的一些或全部電子設備14去除熱量并冷卻模塊IOA中所包含的一些或全部電子設備14。模塊IOA的液體冷卻系統(tǒng)20可以從空氣32去除熱量，并將熱量傳遞給在液體冷卻系統(tǒng)20中循環(huán)的液體冷凍劑(“冷凍劑22”)。液體冷卻系統(tǒng)20可以包括一個或多個空氣-液體熱交換器(HEX16),用以與循環(huán)內部空氣32相互作用，并將熱量從空氣32傳遞給冷凍劑22。液體冷卻系統(tǒng)20還可以包括一個或多個熱板18。盡管為了清楚的目的，在圖2A (和其他附圖中)僅僅示出了一個熱板18，但是，通常，液體冷卻系統(tǒng)20可以具有任何數(shù)量的熱板18。冷凍劑22可以從在HEX16處的和流向熱板18的空氣32中吸收熱量。在熱板18，被加熱的冷凍劑22可以將熱量傳遞給熱板18并從而被冷卻。相對更冷的冷凍劑22可以隨后流回HEX16以從流經HEX16的空氣32吸收更多的熱量并繼續(xù)該循環(huán)。導管23可以將一個或多個熱交換器16流體連接至熱板18。盡管，通常，熱板18可以被放置在模塊IOA中的任何位置，但是在一些實施例中，熱板18可以被放置為靠近模塊IOA外表面或在模塊IOA外表面上。在具有多個熱板18的實施例中，這些熱板18可以被放置為靠近相同位置或不同位置。在一些實施例中，全部或大多這些多個熱板18可以被放置為靠近模塊IOA的外表面或者在模塊IOA的外表面上。在一些實施例中，液體冷卻系統(tǒng)20還可以包括泵或其他液體移動設備(未顯示)以輔助冷凍劑22在HEX16和熱板18之間的傳遞。替選地，一些液體冷卻系統(tǒng)20的構造可以不包括泵，而是依賴于冷凍劑22吸收和消除熱量時的擴張和收縮在HEX16和熱板18之間推動冷凍劑22。諸如，例如水、酒精、酒精和水的混合等的任何液體都可以被用作冷凍劑22。盡管冷凍劑22被描述為液體，但是在一些實施例中，相態(tài)變化材料也可以被用作冷凍劑22。在這些實施例中，當在HEX16吸收熱量之后，液體形態(tài)的冷凍劑22可以變換為氣體形態(tài)。在將所吸收的熱量傳遞給熱板18之后，冷凍劑22可以變換回液體形態(tài)。在一些實施例中，閥或其他已知的液體控制設備(未顯示)可以被提供在液體冷卻系統(tǒng)20中，以控制其中的冷凍劑22的流動。另外，還預期到，在一些實施例中，液體冷卻系統(tǒng)20可以是開放回路系統(tǒng)而不是閉合回路系統(tǒng)。在這種實施例中，從HEX16被加熱的冷凍劑22可以被替換為來自冷卻系統(tǒng)外的更冷的冷凍劑。圖2B示出了具有空氣冷卻系統(tǒng)30和液體冷卻系統(tǒng)20的模塊的另一個實施例。與圖2A的模塊IOA相類似，圖2B的模塊IOB可以被構造為將熱量從在模塊IOB中循環(huán)的空氣32傳遞給在液體冷卻系統(tǒng)20中循環(huán)的冷凍劑22。除了冷卻模塊IOB中的空氣32以外，模塊IOB的液體冷卻系統(tǒng)20還可以直接冷卻模塊IOB的一個或多個電子設備14。為了直接冷卻電子設備14，液體冷卻系統(tǒng)10的冷板26可以被放置為與電子設備14熱接觸(直接接觸、或通過諸如，例如熱油脂或導熱墊的熱量傳遞媒體)。由于熱接觸，熱量可以從電子設備14被傳遞給冷板26。液體冷卻系統(tǒng)20的冷凍劑22可以穿過冷板26，來從冷板26去除熱量并從而冷卻冷板26。被構造為從電子設備14向在液體冷卻系統(tǒng)20中循環(huán)的冷凍劑22傳遞熱量的任何類型的冷板26都可以被用作冷板26。冷板26可以包括散熱片、散熱針、或其他這種特征，以輔助將熱量從冷板26傳遞給冷凍劑22。在一些實施例中，在共同受讓的專利申請?zhí)?10/578，578,11/919, 974,12/826, 736,12/914, 190 和 12/914，263 中，被用來將熱量從產生熱量的電子設備傳遞給冷凍劑的設備以及適當?shù)母淖兛梢员挥米骼浒?6。這些專利申請的全部內容以引用的方式被合并入本文。盡管圖2B示出了兩個電子設備14被液體冷卻系統(tǒng)20直接冷卻，但這僅僅是示例。通常，模塊IOB的任何數(shù)量的電子設備14都可以被液體冷卻系統(tǒng)20直接冷卻。HEX16可以是任何類型的熱交換器，該熱交換器被構造為將熱量從在HEX16外部流動的更熱的空氣32傳遞給在HEX16內部流動的更冷的冷凍劑22。例如，在一些實施例中，HEX16可以是用于將熱量從空氣傳遞給在熱交換器內部循環(huán)的液體的交叉流、平行流或逆流熱交換器?？梢允褂梅胖迷谀K內部的一個或多個風扇26將分別在圖2A和2B中的模塊IOA和IOB內的空氣32吹動經過HEX16。盡管在圖2A和2B僅示出了單組風扇26，但是這只是示例。通常，風扇26可以被放置在模塊內的任何位置以在模塊內實現(xiàn)想要的空氣循環(huán)。相似地，盡管在圖2A和2B中僅示出了一個HEX16，但是任何數(shù)量的熱交換器可以被放置在模塊中，以在模塊內實現(xiàn)想要的溫度分布。圖2C示出了模塊IOC的實施例，該模塊IOC包括被放置在模塊IOC內的兩個HEX16和兩組風扇26。通常，基于模塊IOC內不同電子設備14所產生熱量的相關總量，可以選擇HEX16和風扇26的位置。例如，在一些實施例中，HEX16可以被放置為靠近產生相對大量熱的設備14 (也就是，直接在設備14的上游和/或下游)。將HEX16放置在這種設備14的上游，通過冷卻用來從設備14去除熱量的空氣32，可以更有效地冷卻設備14。并且，將HEX16直接放置在高熱量產生設備14的下游可以冷卻被設備14加熱的空氣32，并因此能夠更有效地冷卻模塊10中的其他電子設備14。典型地，風扇26的組可以被放置在HEX16的上游來驅動空氣32經過HEX16。然而，還可以預期到在一些實施例中，風扇26可以被放置在HEX16的下游以吸引空氣32經過HEX16。
參照圖3，在一些實施例中，模塊(10A、10B、10C，統(tǒng)稱模塊10)可以被密封，來最小化從模塊內部到模塊外部的空氣的傳遞。在這種實施例中，可以預防在模塊10和服務器房間100之間空氣的自由流動。也就是，模塊10可以不包括通道和其他開口，該通道和開口典型地被提供在計算機系統(tǒng)的底座中，以允許空氣流入和流出計算機系統(tǒng)。在這些實施例中，基本上模塊10內的全部空氣32可以保持在模塊10的內部。然而，應當注意的是，模塊10和服務器房間100之間的完美密封不是必需的，由于模塊底座的面板之間的裂縫、間隙，面板中的裂縫等，在模塊10和服務器房間100之間的一些空氣傳遞是不可避免的。也就是，在基本上被密封、以預防服務器房間100和模塊10之間空氣流動的模塊10的實施例中，模塊10可以基本上沒有允許模塊10和服務器房間100之間的空氣自由傳遞的開口和其他通道。在這種模塊10中，來源于模塊10的大多數(shù)熱量可以通過液體冷卻系統(tǒng)20被去除。在模塊10中的被加熱的空氣32可以加熱模塊10的底座，并且由于將熱量從底座傳遞給服務器房間，以及由于從模塊10泄漏空氣32，可能發(fā)生一些熱量傳遞。然而，所預計的是，模塊10的大多數(shù)熱量可以經過液體冷卻系統(tǒng)20被傳遞。液體冷卻系統(tǒng)20可以將在模塊10中所吸收的熱量傳遞給第二冷卻系統(tǒng)40。第二冷卻系統(tǒng)可以是與模塊10所在的服務器房間100或封閉環(huán)境相關聯(lián)的冷卻系統(tǒng)。第二冷卻系統(tǒng)40可以循環(huán)熱傳遞介質42 (諸如液體或氣體的任何流體)經過其中來從與不同模塊10相關聯(lián)的液體冷卻系統(tǒng)20中吸收熱量，并遠離這些模塊10排放熱量。諸如水、酒精、它們的混合、氣體等的任何類型的流體都可以被用作熱傳遞介質42。還預期到，在一些實施例中，相態(tài)變化材料可以被用作熱傳遞介質42。在一些實施例中，第二冷卻系統(tǒng)40可以是閉合回路冷卻系統(tǒng)。然而，可以想到，在其他實施例中，第二冷卻系統(tǒng)40可以是開放回路系統(tǒng)。在其他實施例中，如圖3所示的，第二冷卻系統(tǒng)40可以從放置在服務器房間100中的一個或多個模塊10吸收熱量，并將熱量排放到服務器房間100的外部。第二冷卻系統(tǒng)40可以由一個或多個冷板元件48、暴露于服務器房間100外部的冷卻設備46、以及在冷卻設備46和冷板元件48之間傳遞熱傳遞介質42的導管構成。熱傳遞介質42可以在位于服務器房間中的數(shù)個服務器的模塊10的冷卻設備46和冷板元件48之間循環(huán)。因此循環(huán)的熱傳遞介質42可以從這些模塊10的熱板18吸取熱量并將熱量排放到服務器房間100以夕卜。在一些實施例中，泵和/或其他控制設備可以被提供來輔助引導熱傳遞介質42經過第二冷卻系統(tǒng)40。傳遞由服務器房間100外的服務器產生的熱量避免了加熱服務器房間中的空氣，并且因此減少了服務器房間冷卻系統(tǒng)的冷卻負荷。還可以預期的是，通過熱傳遞介質42從服務器房間去除的熱量可以被用于有用的工作。例如，去除的熱量可以被用在HVAC系統(tǒng)中以加熱建筑物。在如圖4所示的服務器應用中，具有液體冷卻系統(tǒng)20和空氣冷卻系統(tǒng)30的數(shù)個模塊10可以被安裝在位于服務器房間100中的機架50上。服務器房間100可以包括數(shù)個當中安裝有模塊10的機架50。與第二冷卻系統(tǒng)40相關聯(lián)的冷板48可以熱耦合至與每個這些模塊10的液體冷卻系統(tǒng)20相關聯(lián)的熱板18，并去除其上的熱量。在一些實施例中，為了輔助將冷板48熱耦合至熱板18，熱板18可以被放置為靠近或安裝在模塊10的底座上，表面暴露于服務器房間100。在這些實施例中，冷板48的表面可以被放置為與熱板18暴露的表面熱接觸，以在它們之間傳遞熱量。在一些實施例中，第二冷卻系統(tǒng)40可以使用一個或多個泵44來循環(huán)熱傳遞介質42經過冷板48，以將熱量從熱板18傳遞給服務器房間100外部的冷卻設備46。冷卻設備46可以是任何類型的設備(諸如，冷凍機、熱交換器等)，該設備適于從經過其中的熱傳遞介質42去除熱量。在一些實施例中，機架50中的每個模塊10可以包括液體冷卻系統(tǒng)20和空氣冷卻系統(tǒng)30兩者。然而，在一些實施例中(如圖4中所示的)，機架50的一個或多個模塊可以僅包括液體冷卻系統(tǒng)20。在一些這種實施例中，這些一個或多個模塊10可以包括開口或通道，該開口或通道允許服務器房間100和模塊10之間的空氣傳遞。也就是，在這種實施例中，不包括空氣冷卻系統(tǒng)40的機架50的模塊10可以不被基本上密封隔離于服務器房間100。在一些實施例中(諸如在刀片服務器的應用中，其中每個模塊10可以不被封閉在分離的底座中)，機架50的每個模塊10可以不被單個地密封隔離于服務器房間100。在這些實施例中，空氣32可以在機架50的模塊10之間流動，并且機架50可以被基本上密封隔離于服務器房間100。盡管在圖4中示出了熱傳遞介質42的特定流動通路，但這僅僅是示例。通常，熱傳遞介質42可以以任何模式被循環(huán)經過服務器房間100。另外，盡管圖4將與機架50相關聯(lián)的每個模塊10顯示為當中具有液體冷卻系統(tǒng)20，但這僅僅是示例?？梢灶A期的是，在一些實施例中，僅僅一些機架50中的模塊10可以包括液體冷卻系統(tǒng)20，并且僅僅從這些模塊中選擇的一些可以與第二冷卻系統(tǒng)40熱耦合。在一些服務器應用中，除了在模塊10中產生的熱量以外，機架50自身也可以產生熱量。例如，在一些服務器應用中，機架50中的模塊10可以不包括單獨的電源。而是電源可以被放置在機架50中，并且機架50可以將所需的電力傳輸給安裝在機架50中的模塊
10。在這種實施例中，如圖5A中所示的，機架50可以包括具有熱板68的機架級冷卻系統(tǒng)51，該熱板68與第二冷卻系統(tǒng)40的冷板48配對。機架級冷卻系統(tǒng)51可以是循環(huán)液體冷凍劑以從機架50的電子設備14去除熱量的閉合回路液體冷卻系統(tǒng)。機架級冷卻系統(tǒng)51的冷板26可以與機架50的電子設備14熱耦合并從其上去除熱量，并且將熱量傳遞給熱板68,該熱板68被放置為靠近(或在底座上,表面暴露于服務器房間100)機架50的外表面。第二冷卻系統(tǒng)400的冷板48可以與機架級冷卻系統(tǒng)51的熱板68熱耦合并從其上去除熱量。在一些實施例中，如圖5B中所示的，除了從機架50的電子設備14去除熱量的冷板26以外，機架級冷卻系統(tǒng)51還可以包括與模塊10的熱板18熱耦合的多個冷板58。在這種實施例中，機架級冷卻系統(tǒng)51可以從模塊10去除熱量，并通過熱板68將熱量傳遞給第二冷卻系統(tǒng)40，該熱板68被放置為與第二冷卻系統(tǒng)40的冷板48熱接觸。熱板(18、68)和冷板(48、58)可以是能夠在冷凍劑和熱交換表面之間熱量傳遞的任何部件。在一些實施例中，熱板和冷板可以是相互配對、以在它們之間傳遞熱量的基本相似的部件。為了簡潔的目的，可以在本文中僅僅描述液體冷卻系統(tǒng)20的熱板18。其他熱板(諸如熱板68)和冷板(48、58)可以與熱板18在結構上基本相似。圖6A和6B示出了可以被用以從液體冷卻系統(tǒng)20的冷凍劑22傳遞熱量的熱板18的示例性實施例。圖6A顯示了熱板18的透視圖，同時圖6B顯示了移除一部分封蓋來顯示內部結構的視圖。在以下的描述中，將參照圖6A和6B兩者。熱板18可以包括傳導板72和封蓋74。傳導板72可以由任何導熱材料(諸如，例如銅、鋁等)制成，并且封蓋可以由導熱或非導熱材料制成。封蓋74和傳導板72可以被連接在一起來限定它們之間的容器(reservoir)76。封蓋74可以以任何方式連接至傳導板72，諸如，例如使用粘結劑、焊接、銅焊或其他公知機制。液體冷卻系統(tǒng)20的冷凍劑22可以循環(huán)經過容器76，以將熱量從冷凍劑22傳遞給傳導板72。封蓋74可以包括用于容器76的進風口 78a和出風口 78b的開口。與進風口 78a和出風口 78b連接的導管22a和22b引導冷凍劑22進入或離開容器76。可以選擇傳導板72和容器76的大小，使得在提供必要的表面區(qū)域用于冷卻的同時，熱板18能夠安裝在模塊10中的可用空間內。熱板18的傳導板72可以包括暴露于容器76的第一表面72a和相反的第二表面72b。第一表面72a可以包括從第一表面72a突出到容器76中的散熱片73。這些散熱片73可以包括被定向為彼此平行的多個板。這些散熱片73可以用于從經過容器76的冷凍劑22吸收熱量。散熱片73可以起到增大冷凍劑22與第一表面72a的接觸面積的作用，并且用來在流經容器76的冷凍劑22中產生湍流。盡管散熱片73在圖6B中被描繪為平行板，但是散熱片73可以變化為或額外包括其他結構(諸如散熱針等)。傳導板72可以與封蓋74配對并形成液體密封(liquid-tight seal)。傳導板72的第二表面72b可以熱稱合至冷板(諸如，例如冷板48和58)的第二表面，以將熱量從熱板18傳遞給熱耦合的冷板。在一些實施例中，熱板18可以被安裝在模塊10中，使得第二表面72b暴露于服務器房間100。在一些實施例中，第二表面72b可以基本上是平的，同時在其他實施例中，第二表面72b可以包括輔助熱板18與冷板對準的特征(諸如對準特征)。在一些實施例中，熱耦合的熱板-冷板對可以包括使熱板能夠有效連接到冷板的保持特征。這些特征可以包括配對的插銷和孔對和或其他公知特征。在一些實施例中，冷板18可以包括卡扣(snap-on)特征，使得當模塊10被滑入機架50時，熱板19卡扣并熱耦合至冷板(諸如圖5B的冷板58，或圖5A的冷板48)。在一些實施例中，該卡扣特征可以被構造為當施加拉拽力時分開并允許模塊10被拉出機架50。所公開的服務器冷卻系統(tǒng)中，服務器機架50的模塊10的冷卻系統(tǒng)20配對于服務器房間100的第二冷卻系統(tǒng)40并且將熱量傳遞給服務器房間100的第二冷卻系統(tǒng)40，使得服務器能夠被冷卻而不將熱量傳遞到服務器房間100。由于服務器房間100不被加熱，所以消除了對大型CRAC系統(tǒng)的需求。如同在背景部分所論述的，運行服務器房間的CRAC系統(tǒng)所耗費的電功率是服務器房間總體電力消耗的很大一部分。盡管第二冷卻系統(tǒng)40的冷卻設備46消耗電力，但是該電力消耗顯著小于運行CRAC系統(tǒng)所必須的電力。消除了對大型CRAC系統(tǒng)冷卻服務器房間100的需求，從而減少了與冷卻服務器房間相關的電力消耗。該電力消耗的減少使可用能源更有效的被利用和節(jié)約，并且伴隨溫室氣體排放的減少。由于額外的模塊10可以被添加到服務器機架50中而不填裝液體冷卻系統(tǒng)，因此也排除了服務器中液體溢出的危險。對于本領域技術人員來說，對所公開的冷卻系統(tǒng)做出不同改進和變化是顯而易見的?？紤]所公開的冷卻系統(tǒng)的說明和實踐，其他實施例對于本領域技術人員將是顯而易見的。意欲將說明和示例僅僅認為是示例，真正的范圍由權利要求和它們的等同物指出。
權利要求
1.一種冷卻放置在封閉房間中的計算機服務器的方法，所述計算機服務器包括多個服務器模塊、所述方法包括: 將由所述多個服務器模塊的服務器模塊產生的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的熱板，所述液體冷卻系統(tǒng)被放置在所述服務器模塊內，并且所述熱板具有暴露于所述封閉房間的表面； 將房間級冷卻系統(tǒng)的冷板放置為與所述熱板熱接觸；并且 引導冷卻介質經過所述房間級冷卻系統(tǒng)，以將熱量從所述熱板傳遞給放置在所述房間外的冷卻單元。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述服務器模塊為第一服務器模塊，所述液體冷卻系統(tǒng)為第一液體冷卻系統(tǒng)，并且所述熱板為第一熱板，該方法還包括: 循環(huán)冷凍劑經過放置在所述計算機服務器的第二服務器模塊內的第二液體冷卻系統(tǒng)，以將熱量傳遞給所述第二液體冷卻系統(tǒng)的第二熱板，并且 使用所述房間級冷卻系統(tǒng)，將熱量從所述第二熱板傳遞給所述冷卻單元。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，傳遞由所述服務器模塊產生的熱量包括:在所述服務器模塊內循環(huán)空氣，以吸收由所述服務器模塊的一個或多個熱量產生設備產生的熱量，并且將從空氣中吸收到的熱量傳遞給在所述液體冷卻系統(tǒng)中循環(huán)的冷凍劑。
4.根據權利要求3所述的方法，還包括:保持所述服務器模塊基本密封隔離于所述封閉房間，使得在所述服務器模塊內循環(huán)的空氣基本保持在所述服務器模塊內。
5.根據權利要求3所述的方法，其中，傳遞從空氣中吸收的熱量包括:使循環(huán)空氣經過所述液體冷卻系統(tǒng)的空氣-液體熱交換器。
6.根據權利要求3所述的方法，還包括:將所述冷凍劑引導至所述熱板，以將熱量從所述冷凍劑傳遞給所述熱板。
7.根據權利要求3所述的方法，其中，傳遞由所述服務器模塊產生的熱量包括:將所述液體冷卻系統(tǒng)的散熱片熱耦合至所述服務器模塊的所述熱量產生設備，以將由所述熱量產生設備產生的熱量傳遞給經過所述散熱片的所述冷凍劑。
8.根據權利要求1所述的方法，還包括: 使用所述房間級冷卻系統(tǒng)來與所述計算機服務器的所述多個服務器模塊熱耦合并從中吸收熱量，并且 使用所述冷卻介質，將從所述多個服務器模塊吸收的熱量傳遞給所述冷卻單元。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，放置所述房間級冷卻系統(tǒng)包括:將所述房間級冷卻系統(tǒng)的分離的冷板可移除地連接至所述多個服務器模塊的每一個的所述熱板。
10.一種冷卻包括多個服務器模塊的計算機服務器的方法，包括: 在所述多個服務器模塊的服務器模塊內維持空氣流，以從所述服務器模塊的一個或多個熱量產生設備吸收熱量； 引導所述空氣流經過閉合回路液體冷卻系統(tǒng)的空氣-液體熱交換器，以將吸收到的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的冷凍劑，所述液體冷卻系統(tǒng)被放置在所述服務器模塊內； 將所述冷凍劑引導至所述液體冷卻系統(tǒng)的熱板，所述熱板被放置為使得所述熱板的至少一個熱交換表面暴露于所述服務器模塊的外部；并且 使用放置在所述服務器模塊外部的第二閉合回路冷卻系統(tǒng)的冷卻介質，將熱量從所述熱板傳遞到遠離所述計算機服務器的地點。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，在所述服務器模塊內維持空氣流包括:保持所述服務器模塊基本上密封，使得空氣基本維持在所述服務器模塊內。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述服務器模塊包括所述多個服務器模塊的每個服務器模塊，并且從熱板傳遞熱量包括:使用所述第二閉合回路冷卻系統(tǒng)的所述冷卻介質，將熱量從每個服務器模塊的所述熱板傳遞到遠程地點。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，從熱板傳遞熱量包括:將所述第二閉合回路冷卻系統(tǒng)的冷板可移除地連接至所述熱板，以從所述熱板上去除熱量。
14.根據權利要求10所述的方法，還包括:將所述液體冷卻系統(tǒng)的散熱片熱耦合至所述服務器模塊的熱量產生設備，以將由所述熱量產生設備產生的熱量傳遞給經過所述散熱片的所述冷凍劑。
15.一種用于冷卻放置在服務器房間中的多個計算機服務器的方法，包括: 使用放置在計算機服務器內的閉合回路液體冷卻系統(tǒng)，將由所述多個計算機服務器的每個計算機服務器產生的熱量傳遞到所述計算機服務器的外部；并且 將第二閉合回路冷卻系統(tǒng)熱耦合至所述計算機服務器的所述液體冷卻系統(tǒng)；并且 循環(huán)冷卻介質經過所述第二閉合回路冷卻系統(tǒng)，以將熱量從所述計算機服務器的所述液體冷卻系統(tǒng)傳遞到所述服 務器房間外的地點。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，熱耦合所述第二閉合回路冷卻系統(tǒng)包括:將所述第二閉合回路冷卻系統(tǒng)可移除地耦合至所述計算機服務器的所述液體冷卻系統(tǒng)。
17.根據權利要求15所述的方法，其中，傳遞由每個計算機服務器產生的熱量包括:在所述計算機服務器內循環(huán)空氣以吸收其中產生的熱量，并且在液體-空氣熱交換器，將吸收到的熱量傳遞給所述計算機服務器的所述液體冷卻系統(tǒng)。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述多個計算機服務器的至少一個計算機服務器的所述液體冷卻系統(tǒng)被放置在所述至少一個計算機服務器的服務器模塊中，所述服務器模塊基本上被密封隔離于所述服務器房間，使得所述服務器模塊內的空氣基本上維持在所述服務器模塊內。
19.根據權利要求15所述的方法，其中，將由每個計算機服務器產生的熱量傳遞到所述計算機服務器的外部包括:將熱量傳遞給所述液體冷卻系統(tǒng)的、暴露于所述服務器房間的熱交換表面。
20.根據權利要求15所述的方法，其中，將由每個計算機服務器產生的熱量傳遞到所述計算機服務器的所述液體冷卻系統(tǒng)包括:在空氣-液體熱交換器，將熱量從所述計算機服務器內的空氣傳遞到所述液體冷卻系統(tǒng)內的冷凍劑。
全文摘要
一種冷卻包括多個服務器模塊并且被放置在封閉房間中的計算機服務器的方法，包括將由多個服務器模塊的服務器模塊產生的熱量傳遞給液體冷卻系統(tǒng)的熱板。液體冷卻系統(tǒng)可以被放置在服務器模塊內，并且熱板可以具有暴露于封閉房間的表面。該方法還可以包括將房間級冷卻系統(tǒng)的冷板放置為與熱板熱接觸。該方法還可以包括引導冷卻介質經過房間級冷卻系統(tǒng)，以將熱量從熱板傳遞給放置在房間外部的冷卻單元。
文檔編號H05K7/20GK103168509SQ201180041202
公開日2013年6月19日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月26日
發(fā)明者斯蒂文·B·布蘭頓 申請人:阿塞泰克公司