[发明专利]利于液冷式电子器件机架冷却的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及利于液冷式的、安装于机架上的各个电子单元的总成(比如安装于机架上的计算机服务器单元)的操作的装置和方法。 

背景技术

集成电路芯片以及包括芯片的模块的功耗持续增大以便获得处理器性能的增加。这个趋势对模块和系统级别两方面的冷却都带来了挑战。需要增大的气流量以有效地冷却高功率模块和限制排入计算机中心的空气的温度。 

在许多大型服务器应用场合，处理器连同其相关电子器件(例如存储器、磁盘驱动器、电源等)组装于堆叠在机架或框架内的可移除抽屉式构造中。在其它情况下，电子器件可处于机架或框架内的固定位置。通常，部件借助由一个或更多使空气移动的装置(例如风扇或鼓风机)推动的、沿平行的气流路径—通常为前后方向—移动的空气所冷却。在某些情况下，通过使用更大功率的使空气移动的装置或通过增大现有使空气移动的装置的旋转速度(也就是RPM)来提供更大的气流，可以处理单个抽屉内增大的功耗。然而，这种方法在计算站(例如数据中心)情况下的机架级别存在问题。 

由离开机架的空气所承载的大量热负荷在有效处理该负荷的室温调节有效性方面带来很大压力。这对于具有“服务器群(server farm)”或大量非常接近的计算机机架的大型装置尤其如此。在这种装置中，液体冷却(例如水冷)是一种具有吸引力的管理较高热通量的技术。液体以有效率的方式吸收由部件/模块散发的热量。典型地，热量最终从该液体传至外部环境-或者空气或者其他液体冷却剂。 

发明内容

通过提供利于电子器件冷却的系统，现在技术的缺点得到克服并且提供了另外的优点。该系统包括电子器件机架、至少两个模块化冷却单元(MCU)、气-液热交换器、至少两个隔离阀以及至少一个控制器。该电子器件机架包括至少一个发热电子器件子系统，并且包括分别能够使外部空气进入和排出的进气口侧和出气口侧。所述MCU与所述电子器件机架相关联，并且构造成并行地向所述至少一个发热电子器件子系统提供系统冷却剂，以利于冷却所述至少一个发热电子器件子系统。每个MCU包括液-液热交换器、第一冷却剂回路和第二冷却剂回路。在运行时，每个MCU的所述第一冷却剂回路从源头接收冷的冷却剂并且使所述冷的冷却剂中的至少一部分经过所述液-液热交换器，而所述第二冷却剂回路向所述至少一个发热电子器件子系统提供冷却的系统冷却剂，并且在所述液-液热交换器中将来自所述至少一个发热电子器件子系统的热量排至所述第一冷却剂回路中的冷的冷却剂。所述气-液热交换器耦连成从所述至少两个MCU接收系统冷却剂，并且将系统冷却剂排至所述至少两个MCU。所述至少两个隔离阀耦连成选择性地切断经过所述气-液热交换器的系统冷却剂流。所述至少一个控制器耦连至所述至少两个隔离阀，用于在检测到所述至少两个MCU中的一个MCU失效时自动地切断经过所述气-液热交换器的系统冷却剂流。当运行时，所述至少两个MCU并行地向所述至少一个发热电子器件子系统提供冷却的系统冷却剂，以对所述至少一个发热电子器件子系统进行液体冷却；并且并行地向所述气-液热交换器提供冷却的系统冷却剂，用于冷却经过所述电子器件机架的空气的至少一部分。在检测到所述至少两个MCU中的一个MCU失效时，所述至少一个控制器使用所相应隔离阀来自动地切断经过所述气-液热交换器的系统冷却剂流，同时系统冷却剂经由至少一个剩下的运行的MCU继续流向所述至少一个发热电子器件子系统，以继续对所述至少一个发热电子器件子系统液体冷却。。