基于高功率密度的两相系统设计的制作方法

1.本公开的实施例总体上涉及用于数据中心或信息技术(it)设备的冷却系统。冷却系统可利用流体的相变进行冷却。


背景技术：

2.信息技术(it)包括诸如能够通过因特网或本地网络访问的计算机的技术，其提供数据、网站、计算机程序等的存储或访问。维护各种it设备(例如，服务器、电源等)所需的热环境至关重要。对于高功率密度机架来说，热需求的管理可能尤其重要和具有挑战性，因为如果不适当地冷却，不可接受量的热能可在短时间内积聚，并对系统造成损坏。
3.在两相冷却系统中，冷却流体改变物相(例如，从液体到蒸气或从蒸气到液体)，以从热能量源(例如，it设备)提取潜热能量。使用两相冷却系统可能是高效的，然而，由于相变的特性，这种冷却系统的控制可能是关键的和具有挑战性的。温度是一个很差的反馈参数，因为潜热能量的变化不一定改变温度。此外，诸如it设备的工作负载和/或冷凝器能力的变化可以显著影响冷却流体的蒸发和冷凝速率。冷却流体的压力和流量都难以测量和作为控制参数使用。
4.热负载的变化在it设备之间可以不同。此外，相同的it设备还可以根据一天中的时间、正在执行的活动服务等具有变化的热负载。因此，需要一种可以应对冷却需求的大变化的冷却系统，例如，可以在大传热负载和小传热负载之间调节的单个冷却系统。
5.此外，考虑到相变过程的性质，冷凝器的高效使用可能是重要的，汽化的流体的量可以根据工作负载而变化，然而，冷凝器应该能够在较高负载下冷凝汽化的冷却流体。此外，在it环境中也可能出现异常情况。
6.一些现有的冷却系统可能不能够以高效的方式支持蒸发和冷凝中的大变化，尤其是在可能具有高热负载的高密度应用中。功率密度的显著变化可以导致蒸气生成率(蒸发)、冷凝、液体返回以及液体需求的复杂变化。


技术实现要素：

7.本发明实施例提供一种冷却系统，包括：输入通道和输出通道，流体从所述输入通道进入所述冷却系统，所述流体从所述输出通道离开所述冷却系统；蒸气缓冲器；液体缓冲器，所述液体缓冲器连接到所述输入通道和冷凝器的输出端或能够附接到所述冷凝器的所述输出端的端口；和多个蒸气缓冲器阀，所述多个蒸气缓冲器阀布置在一个或更多个流体通道中，所述一个或更多个流体通道位于所述蒸气缓冲器和所述输入通道之间，以及所述蒸气缓冲器和所述冷凝器的输入端或能够附接到所述冷凝器的所述输入端的端口之间，所述多个蒸气缓冲器阀被控制成在第一模式下将所述蒸气缓冲器从所述输入通道断开，并且在第二模式下将所述蒸气缓冲器连接到所述输入通道并将所述蒸气缓冲器从所述冷凝器的所述输入端或能够附接到所述冷凝器的所述输入端的所述端口断开。
8.本发明实施例还提供一种数据中心的电子机架，包括：多个信息技术(it)设备；和
冷却系统，所述冷却系统联接到所述it设备以向所述it设备提供冷却。其中，所述冷却系统包括：输入通道和输出通道，流体从所述输入通道进入所述冷却系统，所述流体从所述输出通道离开所述冷却系统；蒸气缓冲器；液体缓冲器，所述液体缓冲器连接到所述输入通道和冷凝器的输出端或能够附接到所述冷凝器的所述输出端的端口；和多个蒸气缓冲器阀，所述多个蒸气缓冲器阀布置在流体通道中，所述流体通道位于所述蒸气缓冲器和所述输入通道之间，以及所述蒸气缓冲器和所述冷凝器的输入端或能够附接到所述冷凝器的所述输入端的端口之间，所述多个蒸气缓冲器阀被控制成在第一模式下将所述蒸气缓冲器从所述输入通道断开，并且在第二模式下将所述蒸气缓冲器连接到所述输入通道并将所述蒸气缓冲器从所述冷凝器的所述输入端或能够附接到所述冷凝器的所述输入端的所述端口断开。
9.本发明实施例还提供一种数据中心，包括：多个电子机架，每个电子机架包括一个或更多个信息技术(it)设备；和冷却系统，所述冷却系统联接到所述电子机架中的至少一个，以向所述电子机架提供冷却。其中，所述冷却系统包括：输入通道和输出通道，流体从所述输入通道进入所述冷却系统，所述流体从所述输出通道离开所述冷却系统；蒸气缓冲器；液体缓冲器，所述液体缓冲器连接到所述输入通道和冷凝器的输出端或能够附接到所述冷凝器的所述输出端的端口；和多个蒸气缓冲器阀，所述多个蒸气缓冲器阀布置在流体通道中，所述流体通道位于所述蒸气缓冲器和所述输入通道之间，以及所述蒸气缓冲器和所述冷凝器的输入端或能够附接到所述冷凝器的所述输入端的端口之间，所述多个蒸气缓冲器阀被控制成在第一模式下将所述蒸气缓冲器从所述输入通道断开，并且在第二模式下将所述蒸气缓冲器连接到所述输入通道并将所述蒸气缓冲器从所述冷凝器的所述输入端或能够附接到所述冷凝器的所述输入端的所述端口断开。
附图说明
10.在附图的图中，通过示例的方式而不是通过限制的方式示出了各方面，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。应当注意，对本公开的“一”或“一个”方面的引用不一定指同一方面，它们意味着至少一个方面。另外，为了简明和减少图的总数，给定的图可以用于示出多于一个方面的特征，并且不是图中的所有元件对于给定的方面都是必需的。
11.图1示出了根据一些实施例的示例冷却系统。
12.图2示出了根据一些实施例的在正常模式下操作的示例冷却系统。
13.图3示出了根据一些实施例的在蒸气缓冲模式下操作的示例冷却系统。
14.图4示出了根据一些实施例的在蒸气排放模式下操作的示例冷却系统。
15.图5和图6示出了根据一些实施例的一个或更多个冷却系统的示例，一个或更多个冷却系统以开环布置与it机架布置在一起。
16.图7示出了根据一些实施例的冷却系统的示例，冷却系统以闭环布置与it机架布置在一起。
17.图8示出了根据一些实施例的连接到外部冷凝器的冷却系统的示例。
18.图9示出了根据一些实施例的具有冷却系统的it机架的示例。
具体实施方式
19.现在参照附图解释本公开的几个方面。只要在给定方面中描述的零件的形状、相
对位置和其他方面没有被明确定义，这里公开的范围就不仅仅局限于所示出的零件，它们仅仅是为了说明的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但是应当理解，没有这些细节也可以实施一些方面。在其他情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免混淆对本说明书的理解。此外，除非意义明显相反，否则本文阐述的所有范围都被认为包括每个范围的端点。
20.在说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用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本公开的至少一个实施例中。在说明书中的不同地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一个实施例。
21.如所描述，两相冷却系统存在一些可以改进的问题。可以实施冷却系统的完整架构设计，以用于针对高性能计算(hpc)工作负载和人工智能(ai)工作负载为高密度机架部署两相冷却解决方案。
22.冷却系统可以具有包括蒸气缓冲器和液体缓冲器的多缓冲器系统。全系统缓冲设计适应功率负载和冷却容量的变化，以及由异常操作情况引起的变化。在一些实施例中，冷却系统与it设施(例如，it室)的架构集成。冷却系统可以包括冷却流体的多个可操作环路，和/或两相冷却剂的分离，以提高系统效率。
23.在本公开的一些实施例中，冷却系统包括用于冷却高功率密度机架的两个缓冲单元。第一缓冲单元是蒸气缓冲器，而第二缓冲单元是液体缓冲器。这两个缓冲单元用于存储和缓冲冷却流体的蒸发和冷凝的变化率中的变化，尤其是当它们不平衡(例如，一个大于另一个)时。冷却系统中缓冲单元的操作将系统的液体供应和返回约束到保持在理想的参数下，即使在it设备的功率产生和不同冷凝器的外部冷却容量变化的情况下。
24.连接冷却系统的部件的流体通道的连接和设计使两相流体能够高效地操作。流体或者被引导到负载(以液体形式)，或者被引导到冷凝器(以蒸气形式)。该单元可以以闭环方式或开环方式与it机架集成，以适应不同的数据中心设施级架构。
25.在一些实施例中，冷却系统包括流体从其进入冷却系统的输入通道和流体从其离开冷却系统的输出通道。该系统流体地包括蒸气缓冲器和液体缓冲器。液体缓冲器连接到i)输入通道，和ii)冷凝器的输出端(或者，在冷凝器在冷却系统外部的情况下，能够附接到冷凝器的输出端的端口)。多个蒸气缓冲器阀布置在流体通道中，流体通道位于i1)蒸气缓冲器和输入通道之间，以及ii1)蒸气缓冲器和冷凝器的输入端(或者，在冷凝器在冷却系统外部的情况下，能够附接到冷凝器的输入端的端口)之间。
26.多个蒸气缓冲器阀可以被控制为i2)在第一模式下，将蒸气缓冲器从输入通道流体断开，以及ii2)在第二模式下，将蒸气缓冲器连接到输入通道并将蒸气缓冲器从冷凝器的输入端或能够附接到冷凝器的输入端的端口断开。
27.以这种方式，在正常操作下，流体可以被分离到液体环路和蒸气环路中。根据当前的热负载和/或冷凝器的冷凝能力，系统可以在不同的模式下操作，以在需要时将蒸气引导至蒸气缓冲器。在一些实施例中，系统可以以两种模式(正常模式和蒸气缓冲模式)操作，而在其他实施例中，系统可以以三种模式(正常模式、蒸气缓冲模式和蒸气排放模式)操作。
28.在系统在两种模式下操作的情况下，第一模式是正常模式，并且也是蒸气缓冲器排放模式，在该模式下，蒸气缓冲器不吸收任何蒸气，但是可以将蒸气排放到冷凝器。在作为蒸气缓冲模式的第二模式下，蒸气缓冲器吸收蒸气，但是不向冷凝器排放蒸气。
29.在系统在三种模式下操作的情况下，在作为正常模式的第一模式下，蒸气缓冲器与输入通道和冷凝器隔离。在作为蒸气缓冲模式的第二模式下，蒸气缓冲器充满蒸气。在作为蒸气缓冲器排放模式的第三模式下，蒸气缓冲器将蒸气排放到冷凝器中，但是不吸收蒸气。
30.图1示出了根据一些实施例的冷却系统100。冷却系统可以封装在外壳141内，从而共享共同的便携式主体。该系统包括蒸气缓冲器112和液体缓冲器114。蒸气缓冲器可以为保持蒸气的腔室。类似地，液体缓冲器可以为保持液体的腔室。任一缓冲器都可以具有各种立体形状，诸如例如豆形、球形、立方体形或长方体形。缓冲器的体积可以根据应用而变化，但是应该具有足够的容量来为系统提供缓冲，例如，比标准导管和管配件部件保持更多的流体。在一些实施例中，液体缓冲器和/或蒸气缓冲器的容量大于1升(l)、2l、5l、10l或100l。在一些实施例中，缓冲器是封闭的箱，而不是标准管配件或管。
31.两相流体通过输入通道101进入冷却系统。在一些实施例中，输入阀120位于输入通道中，使得它与输入通道成直线，并且可允许或阻止流体流过输入通道。输入阀120可以在正常操作条件下打开，并且在维护或故障条件下关闭。阀状态(打开或关闭)可以为手动的和/或由控制器控制。
32.在输入通道处，流体是部分液体和部分蒸气的。诸如107、103和102的流体通道分离流体，并将流体引导至单独的部件。液体通过流体通道的液体部段107行进到液体缓冲器114，液体部段107将输入通道直接流体连接到液体缓冲器114。流体通道可以相对于重力向下倾斜(例如，如图所示直向下，或者成一角度)。该液体部段可以没有阀，使得液体缓冲器总是运转的，并且从输入通道接收液体，因为液体从液体缓冲器泵送到负载。
33.汽化的流体(蒸气)可以通过流体通道的蒸气部段102直接上升到冷凝器。流体通道的蒸气部段102可以从输入通道向上延伸(例如，竖直地或倾斜地)，以接收蒸气而不是液体，从而将蒸气与液体分离。此外，蒸气可以通过流体通道的蒸气缓冲器部段103行进到蒸气缓冲器112。蒸气缓冲器部段也可以从输入通道向上延伸(例如，竖直地或倾斜地)，以促进蒸气和液体的分离。输入通道可以为水平的或平坦的(例如，大致垂直于重力)。阀121可以布置在部段103中，以允许或阻止蒸气流向蒸气缓冲器112。在图中，虚线示出了蒸气和流体的混合，短划线示出了蒸气流，并且实线示出了液体流。在一些实施例中，蒸气缓冲器的输入端132位于蒸气缓冲器的输出端131下方，以促进蒸气从蒸气输入通道进入蒸气缓冲器并从蒸气缓冲器流出进入冷凝器的循环。
34.蒸气可以从蒸气缓冲器流到冷凝器110，从而通过第二蒸气缓冲器部段104排放缓冲的蒸气，第二蒸气缓冲器部段104将蒸气缓冲器连接到冷凝器的输入端(或者，当冷凝器在冷却系统外部时，能够附接到冷凝器的输入端的端口)。通过该第二蒸气缓冲器部段的流入可以由蒸气缓冲器排放阀122控制。
35.液体形式的流体流过缓冲通道106，缓冲通道106将蒸气缓冲器112与液体缓冲器114流体连接。以这种方式，无意中积聚在蒸气缓冲器中的液体可以排出到液体缓冲器。在一些实施例中，缓冲器阀124位于缓冲通道中，以调节蒸气缓冲器和液体缓冲器之间的流量。在一些实施例中，该阀在正常操作下保持打开，并且在蒸气缓冲器中的蒸气达到阈值使得蒸气存在向下流到液体缓冲器的风险的情况下关闭。在一些实施例中，缓冲通道不包括阀。
36.液体缓冲器通过冷凝器输出通道105流体连接到冷凝器的输出端(或能够附接到冷凝器的输出端的端口)。阀123可以位于输出通道105中，以调节从冷凝器到液体缓冲器的流体流量。流体在此时已被冷凝器冷凝，使得其处于液体形式。在一些实施例中，泵130连接到输出通道108。泵将流体从液体缓冲器中抽出，以通过输出通道离开冷却系统。因此，可以在液体供应侧上使用泵来将液态流体泵送到负载。
37.应当理解，在一些实施例中，冷却系统示出了部件相对于重力的相对位置的表示。液体缓冲器可以位于蒸气缓冲器和输入通道下方，以促进流体的分离并从输入通道接收液体形式的流体。蒸气缓冲器可以位于液体缓冲器上方，并通过上升和/或倾斜的流体通道(例如，部段103)与输入通道连接，以促进流体的分离并接收蒸气形式的流体。上升和/或倾斜的流体部段102可以将蒸气形式的流体导引至冷凝器110，冷凝器110也至少部分地在输入通道和液体缓冲器上方。环形部段104也可以实现为倾斜通道。通道106和105以向下和/或倾斜的流体通道分别将蒸气缓冲器和冷凝器连接到液体缓冲器，以促进液体从蒸气缓冲器和冷凝器中的流体中分离，并将液体从冷凝器和蒸气缓冲器带入液体缓冲器中。因此，系统部件被布置和互连，以通过利用重力来促进蒸气和液体形式的流体的自然分离和重新融合。
38.图2示出了根据一些实施例的冷却系统的正常操作模式。带箭头的黑色粗实线显示了哪些流体通道是运转，以及通过冷却系统的流体的流动。在这种正常模式下，蒸气直接向上行进到冷凝器，并且液体落入液体缓冲器中。液态流体包含在液体缓冲器中，并且泵130可以用于将流体从缓冲单元中抽出到负载(例如，it机架)。在这种正常模式下，阀121关闭以防止蒸气流到蒸气缓冲器。这是因为冷凝器被认为能够冷凝目前由冷却系统接收的蒸气量。如果在蒸气缓冲器112中存储有任何蒸气，则可以关闭阀122以防止蒸气从蒸气缓冲器流到冷凝器。此外，除非另有说明，阀120和阀123处于打开位置(在不同模式下)，以允许流体进入冷却系统，并让液体从冷凝器流到液体缓冲器。此外，在一些实施例中(例如，在系统以两种模式操作的情况下)，阀122可以在正常模式下打开，以从蒸气缓冲器排放蒸气，或者当蒸气从蒸气缓冲器完全排放时，阀121关闭。这可以简化操作，使得系统以两种模式而不是三种模式操作。
39.图3示出了在蒸气缓冲模式下的系统，其中蒸气被部分地引导至蒸气缓冲器中并存储在缓冲单元中。响应于流体的蒸发和冷凝不平衡，蒸气缓冲器加入冷却过程。这种不平衡可以基于冷凝器的冷却容量变化和/或负载中的发热变化来确定。在蒸气缓冲模式下，汽化的流体进入冷凝器和蒸气缓冲器两者。蒸气缓冲器存储在冷却系统中的一些蒸气，以对冷凝器不能冷凝通过输入通道进入冷却系统的所有汽化的流体做出补偿。在这种模式下，阀121打开以允许蒸气流入蒸气缓冲器。阀122关闭以将蒸气缓冲器与冷凝器隔离。应该注意的是，在冷凝器、蒸气缓冲器、液体缓冲器和其他系统部件之间的连接的上下文中，术语“连接”和“断开”是指由冷却系统使用的冷却流体的连接和隔离。
40.图4示出了在一些实施例中的蒸气排放模式。存储在蒸气缓冲器中的蒸气被释放到冷凝器。冷凝器将汽化的流体冷凝成液体形式。在这种模式下，阀121关闭，以防止蒸气从输入通道进入缓冲器。阀122打开，从而允许存储在蒸气缓冲器中的蒸气上升到冷凝器。因此，当冷凝器能力被认为大于当前蒸气负载时，系统可以排放蒸气以更好地利用冷凝器。
41.因此，基于冷却系统的缓冲和排放模式，可看出冷却系统使用缓冲器来提高冷凝
器的利用率。较小的冷凝器可处理较大的热负载，因为当热负载蒸发超过冷凝器容量的流体时，蒸气被缓冲。当热负载降低或冷却容量增加时，缓冲的蒸气可以被引导至冷凝器并由冷凝器冷凝。液体缓冲器适应从冷凝器返回的液体的变化，并为蒸气缓冲器提供排出点，以将无意中收集在蒸气缓冲器中的液体排出到液体缓冲器中。
42.在一些实施例中，当a)流体的蒸发量(例如，在输入通道中)和/或b)流体的冷凝量不满足阈值时，多个蒸气缓冲器阀被控制为处于正常模式(例如，第一模式)。在一些实施例中，阈值可以基于流体的蒸发量和/或冷凝器的冷凝能力。例如，阈值可为流体的蒸发量和冷凝器的冷凝量之间的比率或差值。
43.在一些实施例中，当流体的蒸发量超过冷凝器的冷凝量时，可以满足阈值，这可以以数学方式表达为例如蒸发量/冷凝量。因此，在该示例中，当冷凝器的冷凝能力大于流体的蒸发量时，不满足阈值，并且多个蒸气缓冲器阀被控制以将冷却系统置于正常模式。在一些实施例中，阈值可为范围“a”，例如，(蒸发量
±
a/2)/冷凝量。
44.当a)输入通道中流体的蒸发量和/或b)流体的冷凝量满足阈值时，多个蒸气缓冲器阀(例如，阀121和122)被控制为处于蒸气缓冲模式(例如，第二模式)。该阈值可以与正常模式使用的阈值相同，或者是不同的阈值。
45.流体的蒸发量可以基于流体通道中的一个或更多个感测压力来确定。位于冷却系统的输入通道和/或其他流体通道中的压力传感器可以用于感测流体通道中的压力，流体的蒸发量可以通过已知手段(例如，通过查找表和/或使压力与蒸发量相关的数学公式)从该压力导出。冷却系统可测量一个或更多个压力，因为蒸发量和冷凝量的变化影响给定通道中的静压。蒸发量和/或冷凝量的推导可以基于一个或更多个计算，这些计算基于系统规格和/或收集的测试数据，收集的测试数据在不同条件下将压力与蒸发量和/或冷凝量相关联。这些计算和测试数据可以基于测试和实验来确定。在一些方面，可以在系统中预设代表一个或更多个阈值的一个或更多个参考值。
46.在一些实施例中，如图1至图4所示，控制器140可以控制阀(例如，阀120、121、122、123和124)的状态。这些阀可以具有马达、螺线管或其他已知的致动机构，这些致动机构能够被控制器命令打开、关闭或部分打开/关闭。
47.在一些实施例中，控制器可以包括计算机，计算机被配置成执行逻辑操作来打开和关闭所述阀。替代地或附加地，控制器可以包括可以执行逻辑操作的模拟和数字电子电路。控制器可以接收感测到的输入，从该输入可以导出流体的蒸发量和冷凝量。控制器然后可以确定是否满足一个或更多个阈值，使得控制器可以根据模式命令阀打开或关闭，如上所述。阀的控制可以通过从控制器经由电信号(例如，控制器的输出)和/或已知的通信协议(例如，rs232、can总线、modbus等)传送到每个阀的命令来执行。
48.图5示出了在一些实施例中冷却系统可以与诸如主机it机架502和下游it机架503的其他it设备连接的方式。冷却系统的输入通道可以连接到主机it机架的输出端。从主机it机架接收的流体可以处于液体和蒸气形式两者，因为流体已经从主机it机架提取了热能。冷却系统可以在正常模式、蒸气缓冲模式或蒸气排放模式下冷却流体，如其他章节所述。蒸气冷凝成液体，然后循环出到下游it机架(其与主机it机架分开)。这样，第一it机架流体连接到冷却系统的输入通道，并且第二it机架流体连接到同一冷却系统的输出通道。it机架到冷却系统到it机架到冷却系统的这种方式可以重复，以创建串联连接的it机架和
冷却系统的链条。这种配置可被描述为开环配置。
49.例如，图6示出了以开环配置连接的it机架和冷却系统的侧视图。冷却流体环路用于向每个冷却系统的冷凝器分配外部冷却流体。it机架a的流体(可以为液体和蒸气的混合物)被引导至冷却系统a。冷却系统冷却流体并引导呈液体形式的流体，并将流体引导至it机架b。流体从it机架b中提取热能，并且在此过程中，一些流体可以汽化。流体然后沿着链条被引导到冷却系统b，依此类推。应当理解，在一些实施例中，“开环”配置可以形成完整的环路。例如，冷却系统d的输出通道可以连接到it机架a的入口，虽然在图中未示出。
50.替代地，如图7所示，每个冷却系统可以连接到专用的it设备。在这种情况下，同一it机架流体连接到冷却系统的输入通道和输出通道。it室可以具有连接到各种其他it设备的多个冷却系统。应当理解，it机架以及每个冷却系统的布置可根据应用而变化，包括开环和闭环连接的混合。冷却系统可以作为机架的一部分集成到机架，或者是机架的部分单元。一些附图可能仅出于说明目的而显示冷却系统比it机架具有更大的占地面积和形状因数。
51.在一些实施例中，如图8所示，冷凝器单元与冷却系统分离，并且可以被描述为与冷却设施单元成一体。在该实施例中，输入通道、蒸气缓冲器、液体缓冲器、多个蒸气缓冲器阀、能够附接到冷凝器的输出端口的端口602和能够附接到冷凝器的输入端口的端口603容纳在冷却系统的公共外壳601中或其上。冷凝器位于冷却系统及其外壳的外部。在这种布置中，冷却系统可以位于it机群侧，并且冷凝器单元可以在冷却设施侧实现。it机群侧可理解为在外壳601内集成在一起，外壳601位于机架附近，如图5所示。冷却设施侧可以指外壳上方的顶部部段。
52.在图8中，冷凝单元(冷凝器)位于冷却设施部段中的外壳上方。在这样的设计中，两相流体将通过it机群和设施侧两者。在冷凝器封装在外壳中的实施例中，两相流体将仅在it机群内再循环，并且外部流体将通过设施侧和it机群两者，因为冷凝器在外壳中。在冷却设施侧中，架构很简单。冷却流体可以用作外部冷却源来冷却通过冷凝器的流体。外部流体和冷却流体可以在冷凝器内隔离。诸如导管和/或软管的连接管线可以用于将冷凝器连接到冷却系统的端口603和602，从而向冷凝器提供蒸气流，并从冷凝器向液体缓冲器提供液体流。在一些实施例中，包括冷凝器的冷却单元可以为一个模块，并且it机群可以为单独的模块。
53.图9是示出根据一些实施例的具有集成冷却系统的it机架的示例的框图，然而，应当理解，可以实现不同的变型。it机架900可以包含一个或更多个服务器，每个服务器具有附接到上述任何冷却设备底部的一个或更多个处理单元。机架900包括但不限于冷却系统901、机架管理单元(rmu)902(可选)以及一个或更多个服务器刀片903a-903d(统称为服务器刀片903)。冷却系统901可为本文描述的冷却系统的任何实施例。
54.服务器刀片903可以分别从it机架900的前端904或后端905插入服务器插槽的阵列。请注意，尽管这里仅示出了五个服务器刀片903a-903e，但是在it机架900内可保持更多或更少的服务器刀片。还要注意，冷却系统901、rmu 902和服务器刀片903的特定位置仅出于说明的目的而示出；也可实现其他布置或配置。请注意，机架900可以向环境开放，或者部分地由机架容器容纳，只要冷却风扇能够产生从前端到后端的气流。
55.此外，对于服务器刀片903中的每一个，风扇模块与服务器刀片相关联。在该实施例中，风扇模块931a-931e统称为风扇模块931，并且分别与服务器刀片903a-903e相关联。
风扇模块931中的每一个包括一个或更多个冷却风扇。风扇模块931可以安装在服务器刀片903的后端上，以产生从前端904流动、行进穿过服务器刀片903的空气空间并在机架900的后端905处离开的气流。
56.冷却系统901的冷凝器可以联接到外部液体供应/返回管线931-932以形成主环路。在一些实施例中，如果冷凝器在it机架的外部，那么外部流体供应/返回管线可以连接到冷却系统901的端口(例如，如图8所示的端口602、603)。联接到外部液体供应/返回管线931-932的连接器可以设置或安装在支架900的后端905上。在一些实施例中，液体供应/返回管线931-932联接到一组房间歧管，该组房间歧管联接到外部排热系统或外部冷却环路。冷却系统的输入和输出通道可以联接到液体歧管925以形成次级环路，该次级环路可以包括向服务器刀片903供应冷却液体的供应歧管和将较热的液体返回到冷却系统901的返回歧管。
57.服务器刀片903中的每一个可以包括一个或更多个it部件(例如，中央处理单元或cpu、图形处理单元(gpu)、存储器和/或存储设备)。每个it部件可以执行数据处理任务，其中it部件可以包括安装在存储设备中、加载到存储器中并由一个或更多个处理器执行以执行数据处理任务的软件。这些it部件中的至少一些可以附接到如上所述的任何冷却设备的底部。服务器刀片903可以包括联接到一个或更多个计算服务器(也称为计算节点，例如cpu服务器和gpu服务器)的主机服务器(称为主机节点)。
58.主机服务器(具有一个或更多个cpu)典型地通过网络(例如，因特网)与客户端对接，以接收对诸如存储服务(例如，诸如备份和/或恢复的基于云的存储服务)的特定服务的请求，以及执行应用来执行某些操作(例如，图像处理、深度数据学习算法或建模等，作为软件即服务或saas平台的一部分)的请求。响应于该请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的性能计算节点或计算服务器(具有一个或更多个gpu)中的一个或更多个。性能计算服务器执行实际任务，可能在操作期间产生热量。
59.it机架900还可以包括可选的rmu 902，其被配置成提供和管理供应给服务器903、风扇模块931和冷却系统901的电力。rmu 902可以联接到电源单元(未示出)以管理电源单元的功耗。电源单元可以包括必要的电路(例如，交流(ac)到直流(dc)或dc到dc功率转换器、备用电池、变压器或调节器等)，以向it机架900的其余部件提供电力。
60.在一个实施例中，rmu 902包括优化模块921和机架管理控制器(rmc)922。rmc 922可以包括监视器，以监视机架900内诸如例如计算节点903、冷却系统901和风扇模块931的各种部件的操作状态。具体地，监视器从各种传感器接收表示it机架900的操作环境的操作数据。例如，监视器可以接收表示处理器、冷却液体和气流的温度的操作数据，这些操作数据可以经由各种温度传感器来捕获和收集。监视器还可以接收表示由风扇模块931和液体泵912产生的风扇功率和泵功率的数据，这些数据可以与它们各自的速度成比例。这些操作数据被称为实时操作数据。请注意，监视器可以被实现为rmu 902内的单独模块。
61.基于操作数据，优化模块921使用预定优化函数或优化模型执行优化，以导出用于风扇模块931的一组最佳风扇速度和用于液体泵912的最佳泵速度，使得液体泵912和风扇模块931的总功耗达到最小，同时与液体泵912和风扇模块931的冷却风扇相关联的操作数据在它们各自的设计规格内。一旦已经确定最佳泵速度和最佳风扇速度，rmc 922基于最佳泵速度和风扇速度来配置液体泵912和风扇模块931的冷却风扇。
62.作为示例，基于最佳泵速度，rmc 922与冷却系统901的泵控制器通信，以控制液体泵912的速度，液体泵912进而控制供应到液体歧管925的冷却液体的液体流量，以分配到至少一些服务器刀片903。因此，操作条件和对应的冷却设备性能被调节。类似地，基于最佳风扇速度，rmc 922与风扇模块931中的每一个通信，以控制风扇模块931的每个冷却风扇的速度，进而控制风扇模块931的气流速率。请注意，风扇模块931中的每一个可用其特定的最佳风扇速度来单独控制，并且不同风扇模块和/或同一风扇模块内的不同冷却风扇可以具有不同的最佳风扇速度。
63.请注意，服务器903的一些或所有it部件可以经由使用散热器的空气冷却或使用冷板的液体冷却附接到上述冷却设备中的任何一个。一个服务器可以利用空气冷却，而另一服务器可以利用液体冷却。替代地，服务器的一个it部件可以利用空气冷却，而同一服务器的另一it部件可以利用液体冷却。
64.应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，附图中描述和示出的一些特征可以变化。例如，冷却设施的冷却环路设计与附图中所示不同。此外，还可以将附加的阀或辅助单元添加到冷却系统，以用于附加的特征。此外，可以在冷却系统中实现不同类型的阀，例如三通阀，以获得相同的结果。在一些实施例中，控制器可以在如本文所述的任何阀的完全关闭(0％)和完全打开(100％)之间调节开度比率。
65.一些实施例可以包括其上存储有指令的非暂时性机器可读介质(诸如微电子存储器)，所述指令对一个或更多个数据处理部件(这里统称为“处理器”)进行编程以执行阀控制操作，例如确定以哪种模式操作，和/或导出蒸发速率和/或冷凝速率。在一些方面，冷凝速率是可配置的(例如，它作为设置存储在计算机可读存储器中)。在一些实施例中，这些操作中的一些可能由包含硬连线逻辑的特定硬件部件来执行。这些操作可能替代地由编程的数据处理部件和固定的硬连线电路部件的任何组合来执行。
66.在前述说明书中，已经参照其具体示例性实施例描述了本公开的实施例。显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。
67.虽然在附图中已经描述和示出了某些方面，但是应当理解，这些方面仅仅是说明性的，而不是对广泛公开的限制，并且本公开不限于所示出和描述的具体构造和布置，因为本领域普通技术人员可以想到各种其他修改。因此，该描述被认为是说明性的，而不是限制性的。
68.在一些方面，本公开可以包括例如“[元件a]和[元件b]中的至少一个”的语言。这种语言可以指元件中的一个或更多个。例如，“a和b中的至少一个”可以指“a”、“b”或“a和b”。具体地，“a和b中的至少一个”可以指“a中的至少一个和b中的至少一个”，或者“a或b中的至少一个”。在一些方面，本公开可以包括例如“[元件a]、[元件b]和/或[元件c]”的语言。这种语言可以指元件中的任一个或它们的任意组合。例如，“a、b和/或c”可以指“a”、“b”、“c”、“a和b”、“a和c”、“b和c”或“a、b和c”。