基于可再生能源的數(shù)據(jù)中心冷卻的制作方法
【專利說明】基于可再生能源的數(shù)據(jù)中心冷卻
[0001]背景
[0002]多個(gè)計(jì)算設(shè)備之間經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接傳送的通信吞吐量持續(xù)增長(zhǎng)?，F(xiàn)代聯(lián)網(wǎng)硬件使得物理上分開的計(jì)算設(shè)備能夠比先前各代聯(lián)網(wǎng)硬件快幾個(gè)量級(jí)地彼此通信。此外，高速網(wǎng)絡(luò)通信能力對(duì)更大數(shù)量的人可用，在人們工作的位置和他們的家中兩者。結(jié)果，增加的數(shù)據(jù)量和服務(wù)可經(jīng)由這樣的網(wǎng)絡(luò)通信被有意義地提供。此外，在遠(yuǎn)離正請(qǐng)求數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理或正代表其執(zhí)行這樣的處理的用戶的位置處執(zhí)行這樣的處理已變得更切實(shí)可行。結(jié)果，大量數(shù)據(jù)處理能力可被聚集到集中位置(包括專用的硬件和支持系統(tǒng))，并可跨網(wǎng)絡(luò)被共享。
[0003]為了從集中的位置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)通信提供這樣的數(shù)據(jù)和處理能力，集中的位置一般包括通常安裝在豎直取向的機(jī)架中的數(shù)以百計(jì)或數(shù)以千計(jì)的計(jì)算設(shè)備。這樣的計(jì)算設(shè)備的集合和必需用以支持這種計(jì)算設(shè)備的相關(guān)聯(lián)的硬件以及安裝計(jì)算設(shè)備及相關(guān)聯(lián)硬件的物理結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)上被稱作“數(shù)據(jù)中心”。隨著高速網(wǎng)絡(luò)通信能力的可用性的增加，以及由此而來(lái)的來(lái)自集中位置的數(shù)據(jù)和服務(wù)的供應(yīng)的增加，連同數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)利用(諸如先進(jìn)計(jì)算服務(wù)和大量計(jì)算處理能力的供應(yīng))數(shù)據(jù)中心的尺寸和數(shù)量持續(xù)增加。
[0004]然而，計(jì)算設(shè)備在執(zhí)行處理時(shí)可生成熱。大量計(jì)算設(shè)備在單個(gè)數(shù)據(jù)中心的聚集導(dǎo)致大量熱被生成，這些熱必須被移除，以便使得計(jì)算設(shè)備能夠繼續(xù)最優(yōu)地操作并避免過熱。傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)中心冷卻由強(qiáng)制風(fēng)冷機(jī)制提供，該強(qiáng)制風(fēng)冷機(jī)制將冷空氣遞送到數(shù)據(jù)中心，并從中移除熱空氣。冷空氣通常通過使用功率消耗冷卻方法(諸如，空氣調(diào)節(jié))冷卻外部的環(huán)境空氣來(lái)提供。這樣的機(jī)制可將顯著的成本引入數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)中。例如，諸如數(shù)據(jù)中心通常需要的大型空調(diào)單元可通常在一天中最昂貴的時(shí)間期間消耗大量的電功率，從而導(dǎo)致高能量成本。此外，通過利用環(huán)境空氣，空氣傳播的顆粒和雜質(zhì)被引入數(shù)據(jù)中心，在那里，這些顆粒和雜質(zhì)可引起對(duì)其中包含的敏感計(jì)算硬件的損壞。
[0005]概述
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中心可通過液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制來(lái)冷卻，在液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制中，這樣的數(shù)據(jù)中心中的各個(gè)體計(jì)算設(shè)備是通過與液體的導(dǎo)熱接口來(lái)冷卻的，該液體的容器還延伸到物理地位于這樣的計(jì)算設(shè)備上方的冷卻裝置。通過生成熱的計(jì)算設(shè)備和冷卻裝置之間的溫差，液體可持續(xù)地循環(huán)，從而將熱從這些計(jì)算設(shè)備中移除并將熱遞送到冷卻裝置，而無(wú)需消耗電功率。冷卻裝置可在數(shù)據(jù)中心外部，并且可通過到環(huán)境空氣的熱輻射來(lái)冷卻，由此使得整個(gè)冷卻裝置能夠操作而無(wú)需消耗電功率。
[0007]在另一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中心可通過地?zé)崂鋮s機(jī)制來(lái)冷卻，在該地?zé)崂鋮s機(jī)制中，這樣的數(shù)據(jù)中心中的各個(gè)體計(jì)算設(shè)備是通過與可延伸到大地中的一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)管的導(dǎo)熱接口來(lái)冷卻的。這樣的熱導(dǎo)管可將熱從數(shù)據(jù)中心中的各計(jì)算設(shè)備傳輸?shù)酱蟮刂?，而無(wú)需消耗電功率。
[0008]在又一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中心可通過地?zé)崂鋮s機(jī)制來(lái)冷卻，在該地?zé)崂鋮s機(jī)制中，這樣的數(shù)據(jù)中心的各個(gè)體計(jì)算設(shè)備是通過與液體的導(dǎo)熱接口來(lái)冷卻的，該液體可通過延伸到大地中的管道被主動(dòng)地抽吸，由此使熱從數(shù)據(jù)中心中的計(jì)算設(shè)備傳輸?shù)酱蟮刂?。為了避免熱浸?rùn)，這樣的實(shí)施例可包括延伸到大地中的多個(gè)不同的管道集合，其中這些管道集合中的至少一些在一時(shí)間段內(nèi)不被利用。
[0009]在再一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中心可通過液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制和地?zé)崂鋮s的組合來(lái)冷卻。液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制的冷卻裝置可包括地?zé)釋?dǎo)管或含主動(dòng)抽吸的液體的多個(gè)管道。
[0010]提供本概述以便以簡(jiǎn)化形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。
[0011]當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將使得其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
[0012]附圖簡(jiǎn)述
[0013]以下詳細(xì)描述在結(jié)合附圖參考時(shí)可得到最佳的理解，附圖中:
[0014]圖1是用于數(shù)據(jù)中心的示例性液體循環(huán)對(duì)流冷卻機(jī)制的框圖；
[0015]圖2是用于數(shù)據(jù)中心的示例性液體循環(huán)對(duì)流冷卻機(jī)制的另一方面的框圖；
[0016]圖3是用于數(shù)據(jù)中心的示例性地?zé)崂鋮s機(jī)制的框圖；
[0017]圖4是用于數(shù)據(jù)中心的示例性地?zé)崂鋮s機(jī)制的另一方面的框圖；
[0018]圖5是用于數(shù)據(jù)中心的另一示例性地?zé)崂鋮s機(jī)制的框圖；以及
[0019]圖6是用于數(shù)據(jù)中心的示例性液體循環(huán)對(duì)流冷卻和地?zé)崂鋮s機(jī)制的框圖。
[0020]詳細(xì)描述
[0021]以下描述涉及對(duì)由數(shù)據(jù)中心中的計(jì)算設(shè)備生成的熱的移除。數(shù)據(jù)中心可通過液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制來(lái)冷卻，在該液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制中，這樣的數(shù)據(jù)中心中的各個(gè)體計(jì)算設(shè)備是通過與液體的導(dǎo)熱接口來(lái)冷卻的，該液體的容器還延伸到物理地位于這樣的計(jì)算設(shè)備上方的冷卻裝置。通過生成熱的計(jì)算設(shè)備和冷卻裝置之間的溫差，液體可持續(xù)地循環(huán)，從而將熱從這些計(jì)算設(shè)備中移除并將熱遞送到冷卻裝置，而無(wú)需消耗電功率。冷卻裝置可在數(shù)據(jù)中心外部，并且可通過到環(huán)境空氣的熱輻射來(lái)冷卻，由此使得整個(gè)冷卻裝置可在不消耗電功率的情況下操作。數(shù)據(jù)中心還可通過地?zé)崂鋮s機(jī)制來(lái)冷卻，在該地?zé)崂鋮s機(jī)制中，這樣的數(shù)據(jù)中心中的各個(gè)體計(jì)算設(shè)備是通過與可延伸到大地中的一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)管的導(dǎo)熱接口來(lái)冷卻的。這樣的熱導(dǎo)管可將熱從數(shù)據(jù)中心中的計(jì)算設(shè)備傳輸?shù)酱蟮刂?，而無(wú)需消耗電功率。替換地，數(shù)據(jù)中心可通過地?zé)崂鋮s機(jī)制來(lái)冷卻，在該地?zé)崂鋮s機(jī)制中，這樣的數(shù)據(jù)中心的各個(gè)體計(jì)算設(shè)備是通過與液體的導(dǎo)熱接口來(lái)冷卻的，該液體可通過延伸到大地中的管道被主動(dòng)地抽吸，由此使熱從數(shù)據(jù)中心中的計(jì)算設(shè)備傳輸?shù)酱蟮刂?。為了避免熱浸?rùn)，這樣的實(shí)施例可包括延伸到大地中的多個(gè)不同的管道集合，其中這些管道集合中的至少一些在一時(shí)間段內(nèi)不被利用。液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制和地?zé)崂鋮s的組合也可被利用來(lái)提供數(shù)據(jù)中心冷卻。液體循環(huán)對(duì)流機(jī)制的冷卻裝置可包括地?zé)釋?dǎo)管或含主動(dòng)抽吸的液體的多個(gè)管道。
[0022]本文描述的技術(shù)參考了特定環(huán)境和計(jì)算設(shè)備。例如，參考數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)中心中通常發(fā)現(xiàn)的刀片服務(wù)器計(jì)算設(shè)備。然而，這種參考完全是示例性的并且為了便于描述和呈現(xiàn)而作出這樣的參考，并且不旨在將所述的機(jī)制限于所枚舉的特定環(huán)境和計(jì)算設(shè)備。實(shí)際上，本文中描述的技術(shù)在沒有修改的情況下同等地適用于任何環(huán)境，其中通過在基于硅的處理單元中處理數(shù)據(jù)而生成的熱將被從這樣的處理單元中的多個(gè)處理單元中移除。
[0023]參考圖1，示出了其中向諸如數(shù)據(jù)中心上下文中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備提供液體循環(huán)對(duì)流冷卻的示例性系統(tǒng)100。更具體地，示例性刀片服務(wù)器計(jì)算設(shè)備130被示為表示在單個(gè)數(shù)據(jù)中心環(huán)境中通常被成百或成千地發(fā)現(xiàn)的計(jì)算設(shè)備的類型。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，作為這樣的設(shè)備處理數(shù)據(jù)以及其他類似的有用操作的一部分，每一個(gè)這樣的計(jì)算設(shè)備都可生成熱。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到的，這樣的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備的各個(gè)體處理單元通常在定義的溫度范圍內(nèi)最優(yōu)地操作，并且當(dāng)這樣的處理單元所體驗(yàn)的溫度超過定義的溫度范圍的上限時(shí)，通常次優(yōu)地操作。結(jié)果，可期望從服務(wù)器計(jì)算設(shè)備中移除由這樣的服務(wù)器計(jì)算設(shè)備的數(shù)據(jù)處理操作生成的至少一些熱。
[0024]用于從服務(wù)器計(jì)算設(shè)備(諸如在圖1的系統(tǒng)100中示出的示例性服務(wù)器計(jì)算設(shè)備130)中移除熱的一個(gè)示例性機(jī)制可以是通過對(duì)液體循環(huán)對(duì)流冷卻的使用。如圖1的系統(tǒng)100所示出的，計(jì)算設(shè)備130可包括與可充當(dāng)液體的載運(yùn)工具的管道110的熱接口，如以下更詳細(xì)描述的。這樣的液體可以是水或其他類似的液體，并且可處于大氣壓力或處于更高或更低的壓力。計(jì)算設(shè)備130和管道110之間的熱接口可將管道110中的液體變暖成經(jīng)變暖的液體121。如圖1所示，并且如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，經(jīng)變暖的液體121通常包括較高的浮力，并且結(jié)果將自然地趨于在載運(yùn)工具110內(nèi)上升。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，載運(yùn)工具110可不僅包括與計(jì)算設(shè)備(諸如示例性計(jì)算設(shè)備130)的熱接口，而且還包括與冷卻裝置140的熱接口，該冷卻裝置140可被定位成在垂直方向上比計(jì)算設(shè)備高。在這樣的實(shí)施例中，已由管道110和計(jì)算設(shè)備130之間的熱接口變暖的經(jīng)變暖的液體121可在管道110內(nèi)從管