[發(fā)明專利]用于電子設備被動制冷的設備以及多個計算單元集合的供電設備

在審

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• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN105379440A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 赫爾吉·加列福斯
• 申請（專利權）人: 海灣IT公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H05K7/14
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發(fā)明涉及一種新的拓撲結構，系統(tǒng)架構和電源分配，并結合一種釋放熱量且需冷卻的電子設備被動制冷方法，例如，機架中放置的計算機以及相關設備。

背景技術

電子設備，例如計算機，在使用過程中會產(chǎn)生大量熱量。如果該熱量沒有傳輸出去，將會導致設備過熱或損壞。在最壞的情況下，將會導致火災。在大規(guī)模部署計算機設備的場景中，存在排出熱量的問題。因此，設備通常放置在具有冷卻組合裝置的機房內(nèi)。這樣，創(chuàng)造了一個完全封閉且密封的環(huán)境，且有源部件用于通過空調、熱泵或冷凍水將計算機設備內(nèi)產(chǎn)生的熱量從室內(nèi)排出。所有這些解決方案在很大程度上并非節(jié)能，而且需要能源的供給。這種計算機機房的傳統(tǒng)冷卻方法消耗的能量通常等于甚至大于計算機設備本身消耗的能量。

第二個能源消耗的挑戰(zhàn)是所有設備均包含在獨立的分別具有供電設備的機箱，導致不必要的氣流阻礙以及供電單元的重復，如果全部系統(tǒng)設置重新開始，這些供電單元是不同操作設備之間可共享的資源。

第三個能源挑戰(zhàn)是所有這些在獨立機箱的設備均以一種方式安裝，使得氣流被迫進入狹窄的水平通道，與如果加熱氣流因熱效應能夠垂直且自然的流通相比，這將造成更多阻力。

第四個挑戰(zhàn)是配電本身非常復雜，且提供給系統(tǒng)的能源已在不同電壓下從AC轉換至DC，再從AC轉換至DC無數(shù)次。這將產(chǎn)生大量能源和材料的浪費，同時大量組件、互連點以及復雜系統(tǒng)設計也為失敗增加潛在風險。

發(fā)明內(nèi)容

這些高能耗設計方案的理由在于：目前用于電子設備冷卻的產(chǎn)品都設計為獨立產(chǎn)品——獨立出售，但安裝并連接在一起。然而，目前已開發(fā)的新軟件和技術(稱為“虛擬化”)使物理硬件和定義的“服務器”斷開連接?，F(xiàn)在，可以建造一個硬件資源池，創(chuàng)建硬件之間的抽象層，并創(chuàng)建具有作為共享硬件資源池的資源的虛擬服務器。相比傳統(tǒng)的物理服務器空間，在沒有重要性能損失的同時，也可以以一種更高效的方式分享這些資源。如果是汽油提供動力，Gartner認為虛擬化一臺物理服務器每年可以減少四噸二氧化碳排放。

這種技術也被稱為IaaS——基礎設施即服務，它意味著業(yè)務提供方能夠連接這些物理硬件資源，并在不同物理地點創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心的托管環(huán)境。但是，在邏輯外觀和性能上，這些托管環(huán)境在運行時呈現(xiàn)為一個托管環(huán)境。這在商業(yè)上創(chuàng)造了一個新術語，叫做VDC——虛擬數(shù)據(jù)中心。該虛擬數(shù)據(jù)中心能夠完全以物理服務器的所有功能代替物理數(shù)據(jù)中心。這也意味著訪問這些資源不再與購買或租賃物理基礎設施相關，即人工安裝并連接到數(shù)據(jù)中心的物理產(chǎn)品，現(xiàn)在這些都能夠被虛擬化。

這既是模式轉換，同時開創(chuàng)了構造和合并硬件資源到新的IaaS產(chǎn)品組合后的新方式。本發(fā)明旨在擺脫產(chǎn)品/盒子體制，進入一個著眼于全部產(chǎn)品和價值鏈，并且以一種更節(jié)能環(huán)保的方式連接和安裝硬件的新架構中，同時考慮了所有材料的生命周期。

這種新的系統(tǒng)架構具有五個基本元素：

1、運行硬件從機箱中移除并安裝在可擴展的大機架/軌道結構中——具有可從頂部或側面接觸的連接器和插件模塊。

2、這些熱量生成插件/模塊均垂直安裝在新的數(shù)據(jù)中心基礎設施中，原因在于冷氣流來自電子設備下方，因部件運行而加熱，進入的冷氣流在垂直方向上自然向上流動。這將減小氣流阻力，降低單板上的風扇的功耗。

3、從電源輸入端到數(shù)據(jù)中心，AC(交流電流)只需轉換一次至DC(直流電流)。

4、主用單板和模塊的配電旨在成為整個系統(tǒng)的冗余共享資源，大大減少了供電設備的數(shù)量，因此，使用的部件和可能產(chǎn)生故障的單元的數(shù)量更少。有源部件的配電是為全部設置結合常規(guī)供電設備(每個部件)與不間斷電源服務(不間斷電源)。

5、該系統(tǒng)參考了專利申請NO20111401中的自然冷卻，并采用了具有控制氣流反饋環(huán)路的熱效應，以調節(jié)系統(tǒng)入風氣流至適宜溫度。

本發(fā)明代表了一種構建數(shù)據(jù)處理環(huán)境的全新方式，并不限于IaaS，同時也可用于超級計算機和混合托管環(huán)境中。

本發(fā)明的有益之處在于大幅減少功耗以及硬件/材料資源(機箱、金屬、布線、油漆、供電設備以及硬件部件)的使用。這種方法在減少材料使用和成本上具有重大意義。整個方法旨在解決產(chǎn)品生命周期帶來的挑戰(zhàn)，以及如何創(chuàng)建系統(tǒng)以減少能源和材料成本從而避免不必要的氣候和自然的挑戰(zhàn)。