[發(fā)明專利]模塊化數(shù)據(jù)中心冷卻

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480025474.X
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN105409343B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S.查普爾;W.帕喬德
• 申請（專利權(quán)）人: 佐尼特結(jié)構(gòu)解決方案有限責任公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;G06F1/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 曲瑩

提供模塊化布置用于在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中容納電子裝備和相關(guān)冷卻結(jié)構(gòu)。模塊化單元通過單獨夾層和相關(guān)閥根據(jù)需要給裝備的單獨部分提供冷卻空氣。所述單元可以通過豎直堆疊、并排布置和背對背布置互連。許多單元可互連以形成一單體。所述單體可互連以形成更大單元。如此，數(shù)據(jù)中心可以任何期望布置構(gòu)造，而不需要復雜的冷卻設(shè)計。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請是于2013年3月15日提交的題名“MODULAR DATA CENTER COOLING”的美國專利申請No.61/799698的非臨時申請，該美國專利申請的內(nèi)容作為引用并入本文，并且本申請要求美國法律允許的全部內(nèi)容的優(yōu)先權(quán)。

下列專利申請出版物作為引用并入本文，但是不要求它們的優(yōu)先權(quán)：美國專利申請出版物No.US2010/0149754-A1和US2010/0142544-A1。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施例涉及數(shù)據(jù)中心的設(shè)計和操作。與現(xiàn)有標準和方法可成本有效地支持相比，本發(fā)明以每平方英尺更高功率分布應用于數(shù)據(jù)中心的設(shè)計和操作。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)中心增長在過去十年中是爆炸性的，無論在最大設(shè)施的配置平方英尺、尺寸方面，還是在設(shè)計所設(shè)計用于的每平方英尺的平均瓦特方面。最后一點的薄弱環(huán)節(jié)在于建造更大和更有效的數(shù)據(jù)中心。在增加數(shù)據(jù)中心配置密度方面，冷卻總是薄弱環(huán)節(jié)，并且是平均設(shè)施中的最大能量成本，從而消耗數(shù)據(jù)中心使用的電能的約60％。

在冷卻數(shù)據(jù)中心的電子數(shù)據(jù)處理(EDP)裝備時作為關(guān)鍵點出現(xiàn)的兩個問題：

1、冷卻高密度配置

比如互聯(lián)網(wǎng)中心公司(如Google、Amazon、Ebay)使用的服務器場和現(xiàn)在的云供應商(其它基于效用計算模型的公司)高度關(guān)注于配置使用大量能量并排出大量熱量的電子數(shù)據(jù)處理裝備。在更加通用的其它數(shù)據(jù)中心(比如大學研究中心)中，會發(fā)現(xiàn)計算群，其也配置許多服務器作為1或2U“披薩盒”服務器或刀片服務器。

2、冷卻功率日益增加的中央處理單元(CPU)芯片

自從Gordon Moore在40多年前做出最初預測之后，與CPU功率的增加有關(guān)的摩爾定律一直非常好地支持。然而，面向更強大CPU芯片的主要問題變成冷卻。現(xiàn)代多核心CPU芯片排出的熱量變得更難以控制，尤其在標準1或2U“披薩盒”服務器的空間有限封裝中，由于十分大的大規(guī)模生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟，1或2U“披薩盒”服務器仍是最成本有效的模型。甚至在刀片服務器中，封裝盡可能多的CPU單元的愿望導致在底盤中十分有限的空間用于完成冷卻。

這些問題(如何保持更強大的CPU芯片足夠冷卻，如果將它們產(chǎn)生的熱量排出數(shù)據(jù)中心機房)的組合以及能源昂貴問題變得越來越難以控制。

服務器的尺寸和功率需求之間的關(guān)系是描述為功率密度的比率。當對于服務器的給定物理尺寸，功率需求上升時，所謂的“功率密度”增加。同時，冷卻需求也增加。排出的熱量等于進入的功率是明顯的關(guān)系。

標準方法使用活地板作為冷卻氣流夾層，然后根據(jù)需要將氣流引導出該夾層。該方法在過去的低功率密度環(huán)境中工作，但是具有顯著的問題。為了提升冷卻等級，必須提升移動更多空氣(冷卻介質(zhì))。為此，可以使空氣更快地移動或者增加空氣密度(加壓空氣)。另一選擇是使用其它冷卻方法來更有效地移動熱量，(水或相變液體)通過在裝備架和/或裝備裝置本身處進行冷卻。

移動更多空氣或加壓空氣具有現(xiàn)實成本，并且利用傳統(tǒng)方法是效率不高的。從進入的熱量等于出去的熱量方面來看，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心具有比它們實際所需的更多的冷卻噸位。它們僅僅不能在需要的地方有效地得到冷卻空氣。建造HVAC系統(tǒng)具有一整套管道、閥門、恒溫器等以僅有效地進行該任務，根據(jù)傳統(tǒng)方法論建筑的數(shù)據(jù)中心不具有足夠的空間，并且，簡言之，具有用于數(shù)據(jù)中心的常規(guī)冷卻方法的問題和局限性。