[发明专利]冷却数据中心中的电子设备

说明书

服务器机架热虹吸系统包括多个蒸发器，每个蒸发器包括用于一个或多个发热服务器机架设备的热界面；安装在服务器机架的外部结构上的至少一个冷凝器，其包括流体冷却的传热模块；将每个蒸发器流体联接到冷凝器以将工作流体的液相从冷凝器传递到蒸发器的液体管道；以及将每个蒸发器流体联接到冷凝器以将工作流体从蒸发器的混合相传递到冷凝器的蒸气管道。

技术领域

本文献涉及用于利用热虹吸向电子设备(诸如计算机服务器机架和计算机数据中心中的相关装备)提供冷却的系统和方法。

背景技术

计算机用户经常关注计算机微处理器的速度(例如，兆赫兹和千兆赫兹)。许多人忘记，这种速度通常会带来代价——更高的功耗。这种功耗还会产生热量。那是因为，通过简单的物理学定律，所有的功率都必须到达某处，而最后就是转化为热量。安装在单个母板上的一对微处理器可以消耗数百瓦特或更多的功率。将该数字乘以数千(或数万)，以对于在大型数据中心中的许多计算机来进行计算，并且可以容易地了解能够产生的热的量。当数据中心中的临界负载并入支持临界负载所需的所有辅助装备时，数据中心的临界负载的功率的影响通常被复杂化。

许多技术可用于冷却位于服务器或网络机架托盘上的电子设备(例如，处理器、存储器、网络设备和其他热产生设备)。例如，可以通过在设备上提供冷却气流来产生强制对流。位于设备附近的风扇、位于计算机服务器室中的风扇和/或位于与围绕电子设备的空气流体连通的管道系统中的风扇可以强制冷却气流横过包含设备的托盘。在某些情况下，服务器托盘上的一个或多个部件或设备可能位于托盘难以冷却的区域中；例如，强制对流不是特别有效或不可用的区域。

冷却不充分和/或不充足的后果可以是由于设备的温度超过最大额定温度而导致的托盘上的一个或多个电子设备的故障。虽然在计算机数据中心、服务器机架、以及甚至单个托盘中可以建立特定的冗余性，但由于过热导致的设备故障可能在速度、效率和费用方面付出巨大代价。

热虹吸件是使用经历相变的流体操作的热交换器。流体的液体形式在蒸发器中蒸发，并且热量由流体的蒸气形式从蒸发器运送到冷凝器。在冷凝器中，蒸气冷凝，然后流体的液体形式经由重力返回到蒸发器。因此，流体在蒸发器和冷凝器之间循环，而不需要机械泵。

发明内容

本公开描述了冷却安装在数据中心的服务器机架中的电子发热设备的热虹吸系统的实施方式。热虹吸系统包括与发热设备热接触或可以放置为与发热设备热接触的多个蒸发器模块。蒸发器模块可以包括蒸发器。当热接触时，蒸发器模块和发热设备的固体表面部件分别可以放置成物理接触(通过热界面材料或其它方式)以产生热界面，通过该热界面，热量从发热设备流动到在蒸发器模块中循环的工作流体(例如，液相)。工作流体的液相通过蒸发器模块循环(例如自然地)，来自发热设备的热量被传送到工作流体中。随着热量转移到工作流体，液相变成蒸气相或混合的蒸气-液相(例如，取决于转移的热量的量)。蒸气或混合相循环到热虹吸系统的冷凝器模块，其中通过冷凝器模块循环的冷却流体将其转回液相。在一些方面，冷凝器模块可以安装到服务器机架，例如安装到服务器机架的顶面。在一些方面，可以存在与多个蒸发器模块流体联接的单个冷凝器模块。在一些方面，热虹吸系统中的冷凝器模块与蒸发器模块的比例可以小于1。

在示例实施方式中，数据中心热虹吸冷却系统包括多个蒸发器模块，每个蒸发器模块被配置为热联接到可安装在数据中心的机架中的一个或多个发热设备；冷凝器模块，其包括传热表面并且安装在机架的外部；以及多个输送构件。每个输送构件包括液体管道，其流体地联接相应的蒸发器模块的入口以将工作流体的液相从冷凝器传递到相应的蒸发器；以及蒸气管道，其流体联接相应的蒸发器模块的出口到冷凝器以将工作流体的混合相从相应的蒸发器传递到冷凝器，工作流体的混合相包括通过相应的蒸发器从一个或多个发热设备传递到工作流体的热量。

在可与示例实施方式结合的第一方面中，冷凝器模块安装在机架的顶表面上。

可与前述方面中的任一结合的第二方面还包括流体联接到每个液体管道和到冷凝器模块的出口的液体集管。