[发明专利]用于电子设备被动制冷的设备以及多个计算单元集合的供电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的拓扑结构，系统架构和电源分配，并结合一种释放热量且需冷却的电子设备被动制冷方法，例如，机架中放置的计算机以及相关设备。

背景技术

电子设备，例如计算机，在使用过程中会产生大量热量。如果该热量没有传输出去，将会导致设备过热或损坏。在最坏的情况下，将会导致火灾。在大规模部署计算机设备的场景中，存在排出热量的问题。因此，设备通常放置在具有冷却组合装置的机房内。这样，创造了一个完全封闭且密封的环境，且有源部件用于通过空调、热泵或冷冻水将计算机设备内产生的热量从室内排出。所有这些解决方案在很大程度上并非节能，而且需要能源的供给。这种计算机机房的传统冷却方法消耗的能量通常等于甚至大于计算机设备本身消耗的能量。

第二个能源消耗的挑战是所有设备均包含在独立的分别具有供电设备的机箱，导致不必要的气流阻碍以及供电单元的重复，如果全部系统设置重新开始，这些供电单元是不同操作设备之间可共享的资源。

第三个能源挑战是所有这些在独立机箱的设备均以一种方式安装，使得气流被迫进入狭窄的水平通道，与如果加热气流因热效应能够垂直且自然的流通相比，这将造成更多阻力。

第四个挑战是配电本身非常复杂，且提供给系统的能源已在不同电压下从AC转换至DC，再从AC转换至DC无数次。这将产生大量能源和材料的浪费，同时大量组件、互连点以及复杂系统设计也为失败增加潜在风险。

发明内容

这些高能耗设计方案的理由在于：目前用于电子设备冷却的产品都设计为独立产品——独立出售，但安装并连接在一起。然而，目前已开发的新软件和技术(称为“虚拟化”)使物理硬件和定义的“服务器”断开连接。现在，可以建造一个硬件资源池，创建硬件之间的抽象层，并创建具有作为共享硬件资源池的资源的虚拟服务器。相比传统的物理服务器空间，在没有重要性能损失的同时，也可以以一种更高效的方式分享这些资源。如果是汽油提供动力，Gartner认为虚拟化一台物理服务器每年可以减少四吨二氧化碳排放。

这种技术也被称为IaaS——基础设施即服务，它意味着业务提供方能够连接这些物理硬件资源，并在不同物理地点创建数据中心的托管环境。但是，在逻辑外观和性能上，这些托管环境在运行时呈现为一个托管环境。这在商业上创造了一个新术语，叫做VDC——虚拟数据中心。该虚拟数据中心能够完全以物理服务器的所有功能代替物理数据中心。这也意味着访问这些资源不再与购买或租赁物理基础设施相关，即人工安装并连接到数据中心的物理产品，现在这些都能够被虚拟化。

这既是模式转换，同时开创了构造和合并硬件资源到新的IaaS产品组合后的新方式。本发明旨在摆脱产品/盒子体制，进入一个着眼于全部产品和价值链，并且以一种更节能环保的方式连接和安装硬件的新架构中，同时考虑了所有材料的生命周期。

这种新的系统架构具有五个基本元素：

1、运行硬件从机箱中移除并安装在可扩展的大机架/轨道结构中——具有可从顶部或侧面接触的连接器和插件模块。

2、这些热量生成插件/模块均垂直安装在新的数据中心基础设施中，原因在于冷气流来自电子设备下方，因部件运行而加热，进入的冷气流在垂直方向上自然向上流动。这将减小气流阻力，降低单板上的风扇的功耗。

3、从电源输入端到数据中心，AC(交流电流)只需转换一次至DC(直流电流)。

4、主用单板和模块的配电旨在成为整个系统的冗余共享资源，大大减少了供电设备的数量，因此，使用的部件和可能产生故障的单元的数量更少。有源部件的配电是为全部设置结合常规供电设备(每个部件)与不间断电源服务(不间断电源)。

5、该系统参考了专利申请NO20111401中的自然冷却，并采用了具有控制气流反馈环路的热效应，以调节系统入风气流至适宜温度。

本发明代表了一种构建数据处理环境的全新方式，并不限于IaaS，同时也可用于超级计算机和混合托管环境中。

本发明的有益之处在于大幅减少功耗以及硬件/材料资源(机箱、金属、布线、油漆、供电设备以及硬件部件)的使用。这种方法在减少材料使用和成本上具有重大意义。整个方法旨在解决产品生命周期带来的挑战，以及如何创建系统以减少能源和材料成本从而避免不必要的气候和自然的挑战。