CN115379710A - 用于电子机架的相变热管理*** - Google Patents

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Abstract

一种热管理***包括辅助热管理单元，该辅助热管理单元包括蒸汽入口管线、液体出口管线和相变单元。相变单元包括冷凝器和压缩机。辅助热管理单元包括联接在蒸汽入口管线与相变单元之间的蒸汽缓冲单元。辅助热管理单元包括联接在液体出口管线与相变单元之间的液体缓冲单元，其中，辅助热管理单元在蒸汽入口管线与液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽‑液体回路，其中，蒸汽入口管线联接到电子机架的机架蒸汽返回部以接收蒸汽，并且液体出口管线联接到电子机架的机架液体供应部以供应冷却液。

Description

用于电子机架的相变热管理***
技术领域
本发明的实施方式总体涉及服务器和数据中心冷却。更具体地，本发明的实施方式涉及一种用于电子机架的相变热管理***。
背景技术
诸如服务器、刀片式服务器、路由器、边缘服务器等的现代信息技术(IT)设备在操作期间生成大量的热量。由单独的部件(尤其是诸如处理器的高功率部件)生成的热量使得这些单独的部件中的许多不可能或难以利用空气冷却***有效地冷却。因此，现代IT设备需要液体冷却或液体-空气混合冷却。
现有的用于服务器和IT设备的填充、部署和/或操作的数据中心/电子机架存在若干热管理挑战。这些挑战包括高功率密度、不同电子机架处的热负荷的变化、一天中不同时间段的热负荷的变化、对双相热管理技术的支持。
常规的解决方案不处理冷却能力和热负荷的不匹配，这意味着热***设计不是功率和成本有效的。
发明内容
本公开第一方面的实施例提供了一种热管理***，包括辅助热管理单元，所述辅助热管理单元包括：蒸汽入口管线；液体出口管线；相变单元，其包括冷凝器和压缩机；蒸汽缓冲单元，其联接在所述蒸汽入口管线与所述相变单元之间；以及液体缓冲单元，其联接在所述液体出口管线与所述相变单元之间，其中，所述辅助热管理单元在所述蒸汽入口管线与所述液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，所述蒸汽入口管线联接到电子机架的机架蒸汽返回部以接收蒸汽，并且所述液体出口管线联接到所述电子机架的机架液体供应部以供应冷却液。
在一些实施例中，所述热管理***还包括主热管理单元，其中，所述蒸汽入口管线联接到所述主热管理单元的蒸汽管线和所述电子机架的机架蒸汽返回部，其中，所述液体出口管线联接到所述主热管理单元的液体管线和所述电子机架的机架液体供应部，其中，所述主热管理单元配置为连续操作以从所述电子机架去除热负荷。
在一些实施例中，所述辅助热管理单元配置为按预定计划操作以从所述电子机架去除热负荷。
在一些实施例中，所述热管理***还包括：蒸汽管线阀，其联接到所述蒸汽入口管线；和液体管线阀，其联接到所述液体出口管线，其中，所述蒸汽管线阀和所述液体管线阀由所述电子机架的控制器控制。
在一些实施例中，所述蒸汽缓冲单元包括：蒸汽容器，其具有恒定容积；和压力传感器，其配置为感测存储在所述蒸汽容器中的蒸汽的压力。
在一些实施例中，所述液体缓冲单元包括：液体容器；和液位传感器，其配置为感测存储在所述液体容器中的液体的液位。
在一些实施例中，所述热管理***还包括：光伏电源；电力存储***；以及控制器，其联接到所述光伏电源和所述电力存储***，其中，所述控制器配置为使所述相变单元在一天中的预定时间操作。
在一些实施例中，所述蒸汽缓冲单元、所述液体缓冲单元和所述相变单元异步地操作。
本公开第二方面的实施例提供了一种数据中心，包括：电子机架，其包括：机架歧管，其具有从冷却源接收第一冷却液的机架液体供应部和使蒸汽返回到所述冷却源的机架蒸汽返回部；和多个服务器机箱，所述多个服务器机箱布置成堆，每个服务器机箱包括与一个或更多个信息技术(IT)部件相关联的一个或更多个冷板；以及上述实施例所述的热管理***，其联接到所述电子机架。
在一些实施例中，所述数据中心还包括多个液体出口阀和蒸汽入口阀，其中，所述多个液体出口阀中的每一个联接到与多个电子机架中的至少一个对应的机架液体供应返回部，其中，所述蒸汽入口阀联接到从所述多个电子机架中的每一个结合的机架蒸汽返回部。
在一些实施例中，所述数据中心还包括多个液体出口阀和多个蒸汽入口阀，其中，所述多个液体出口阀中的每一个联接到与多个电子机架中的至少一个对应的机架液体供应返回部，其中，所述多个蒸汽入口阀中的每一个联接到与所述多个电子机架中的至少一个对应的机架蒸汽返回部。
本公开第三方面的实施例提供了一种数据中心，包括：多个电子机架，所述多个电子机架中的每一个包括：机架歧管，其具有从冷却源接收第一冷却液的机架液体供应部和使蒸汽返回到所述冷却源的机架蒸汽返回部；和多个服务器机箱，所述多个服务器机箱布置成堆，每个服务器机箱包括与一个或更多个信息技术(IT)部件相关联的一个或更多个冷板；多个主热管理单元，其中，所述多个主热管理单元中的每一个联接到所述多个电子机架中的一个；以及辅助热管理单元，其联接到所述电子机架中的至少一个，其中，所述辅助热管理单元包括：蒸汽入口管线；液体出口管线；相变单元，其包括冷凝器和压缩机；蒸汽缓冲单元，其联接在所述蒸汽入口管线与所述相变单元之间；以及液体缓冲单元，其联接在所述液体出口管线与所述相变单元之间，其中，所述辅助热管理单元在所述蒸汽入口管线与所述液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，所述蒸汽入口管线联接到所述主热管理单元的蒸汽管线和所述至少一个电子机架的机架蒸汽返回部，其中，所述液体出口管线联接到所述主热管理单元的液体管线和所述至少一个电子机架的机架液体供应部。
在一些实施例中，所述辅助热管理单元配置为按预定计划操作以从所述至少一个电子机架去除热负荷。
附图说明
在附图中，通过示例而非限制的方式例示了本发明的实施方式，在附图中，同样的附图标记指示相似的元件。
图1是根据一个实施方式的具有主***和辅助***的相变热管理***的框图。
图2是根据一个实施方式的集成到电子机架的相变热管理***的框图。
图3是根据一个实施方式的与电力***协同设计的相变热管理***的框图。
图4是根据一个实施方式的与集成到电子机架的电力***协同设计的相变热管理***的框图。
图5是根据一个实施方式的用于相变热管理***的集群架构的框图。
图6是根据一个实施方式的具有单独的蒸汽返回管线阀的相变热管理***的集群架构的框图。
图7是例示了根据一个实施方式的电子机架的框图。
具体实施方式
将参考以下讨论的细节来描述本发明的各种实施方式和方面，并且附图将例示各种实施方式。下面的描述和附图是对本发明的例示，而不应被解释为限制本发明。描述了许多具体细节以提供对本发明的各种实施方式的透彻理解。然而，在某些情况下，为了提供对本发明实施方式的简明讨论，没有描述公知或常规的细节。
本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的参考意指结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以被包括在本发明的至少一个实施方式中。在说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施方式中”不必都指同一实施方式。
本公开的方面涉及一种相变热管理***架构。该热管理***架构包括主冷却***，该主冷却***包括蒸汽返回管线、液体供应管线和冷凝器。蒸汽管线和液体管线延伸到与主冷却***并联的辅助冷却***。辅助冷却***可以包括蒸汽容器、压缩/冷凝单元和液体容器。在这种设计中，蒸汽容器、液体容器和压缩机/冷凝器可以异步操作。蒸汽容器和液体容器可以分别包括压力传感器和液位传感器，以控制冷凝器/压缩机的操作。冷凝器/压缩机可以由诸如太阳能的可再生电源供电。
根据第一方面，热管理***包括辅助热管理单元，该辅助热管理单元包括蒸汽入口管线、液体出口管线和相变单元。相变单元包括冷凝器和压缩机。辅助热管理单元包括联接在蒸汽入口管线与相变单元之间的蒸汽缓冲单元。辅助热管理单元包括联接在液体出口管线与相变单元之间的液体缓冲单元，其中，辅助热管理单元在蒸汽入口管线与液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，蒸汽入口管线联接到电子机架的机架蒸汽返回部以接收蒸汽，并且液体出口管线联接到电子机架的机架液体供应部以供应冷却液。
在一个实施方式中，热管理***还包括主热管理单元，其中，蒸汽入口管线联接到主热管理单元的蒸汽管线和电子机架的机架蒸汽返回部，其中，液体出口管线联接到主热管理单元的液体管线和电子机架的机架液体供应部，其中，主热管理单元配置为连续操作以从电子机架去除热负荷。
在一个实施方式中，辅助热管理单元配置为按预定计划操作以从电子机架去除热负荷。在一个实施方式中，辅助热管理单元配置为基于优化能量效率的模型来操作，其中，该模型被拟合到历史操作数据，以最小化辅助热管理单元的能量消耗。
在一个实施方式中，热管理***还包括联接到蒸汽入口管线的蒸汽管线阀和联接到液体出口管线的液体管线阀，其中，蒸汽管线阀和液体管线阀由电子机架的控制器控制。在一个实施方式中，使得蒸汽管线阀由蒸汽管线阀处的蒸汽压力自动触发。
在一个实施方式中，热管理***还包括具有恒定容积的蒸汽容器、以及配置为感测存储在蒸汽容器中的蒸汽的压力的压力传感器。
在一个实施方式中，热管理***还包括液体容器和配置为感测存储在液体容器中的液体的液位的液位传感器。
在一个实施方式中，热管理***还包括光伏电源、电力存储***以及联接到光伏电源和电力存储***的控制器，其中，控制器配置为使相变单元在一天中的预定时间操作。
在一个实施方式中，蒸汽缓冲单元、液体缓冲单元和相变单元异步地操作。
在一个实施方式中，蒸汽缓冲单元和/或液体缓冲单元的传感器可以使相变单元开始起作用/操作。
根据第二方面，一种数据中心包括电子机架，电子机架包括机架歧管，该机架歧管具有从冷却源接收第一冷却液的机架液体供应部和使蒸汽返回到冷却源的机架蒸汽返回部。电子机架包括布置成堆的多个服务器机箱，各个服务器机箱包括与一个或更多个信息技术(IT)部件相关联的一个或更多个冷板。数据中心包括具有辅助热管理单元的热管理***，其中，辅助热管理单元包括蒸汽入口管线、液体出口管线和相变单元。相变单元包括冷凝器和压缩机。辅助热管理单元包括联接在蒸汽入口管线与相变单元之间的蒸汽缓冲单元。辅助热管理单元包括联接在液体出口管线与相变单元之间的液体缓冲单元，其中，辅助热管理单元在蒸汽入口管线与液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，蒸汽入口管线联接到电子机架的机架蒸汽返回部以接收蒸汽，并且液体出口管线联接到电子机架的机架液体供应部以供应冷却液。
在一个实施方式中，热管理***包括多个液体出口阀和蒸汽入口阀，其中，液体出口阀中的每一个联接到与多个电子机架中的至少一个对应的机架液体供应返回部，其中，蒸汽入口阀联接到从电子机架中的每一个结合的机架蒸汽返回部。
在一个实施方式中，热管理***包括多个液体出口阀和多个蒸汽入口阀，其中，液体出口阀中的每一个联接到与多个电子机架中的至少一个对应的机架液体供应返回部，其中，蒸汽入口阀中的每一个联接到与电子机架中的至少一个对应的机架蒸汽返回部。
根据第三方面，一种数据中心包括多个电子机架，电子机架中的每一个包括：机架歧管，该机架歧管具有从冷却源接收第一冷却液的机架液体供应部和使蒸汽返回到冷却源的机架蒸汽返回部；和多个服务器机箱，该多个服务器机箱布置成堆，每个服务器机箱包括与一个或更多个信息技术(IT)部件相关联的一个或更多个冷板。数据中心包括多个主热管理单元，其中，主热管理单元中的每一个联接到电子机架中的至少一个。数据中心包括具有辅助热管理单元的热管理***。辅助热管理单元包括蒸汽入口管线、液体出口管线、相变单元和联接在蒸汽入口管线与相变单元之间的蒸汽缓冲单元。辅助热管理单元包括联接在液体出口管线与相变单元之间的液体缓冲单元，其中，辅助热管理单元在蒸汽入口管线与液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，蒸汽入口管线联接到主热管理单元的蒸汽管线和电子机架的机架蒸汽返回部，其中，液体出口管线联接到主热管理单元的液体管线和电子机架的机架液体供应部。
图1是根据一个实施方式的具有主冷却***101和辅助冷却***103的相变热管理***100的框图。主冷却***101包括蒸汽返回管线111、液体供应管线113和冷凝器115。冷凝器115作为冷却单元操作以将循环冷却介质从汽态冷凝到液态。
辅助冷却***103包括部件，诸如蒸汽管线131、蒸汽容器137、相变单元135(例如，冷凝器/压缩机单元)、液体容器139和液体管线133。蒸汽管线131通过蒸汽管线阀141联接到蒸汽管线111。蒸汽管线阀141可以在蒸汽压力高于阈值时处于打开位置，并且在蒸汽压力低于阈值时处于关闭位置。这可以意味着蒸汽在正常操作期间将停留在主冷却***101内并由冷凝器115冷却。蒸汽在延长的操作期间将进入辅助冷却***103并由冷凝器/压缩机单元135冷却。
蒸汽容器137可以用作缓冲器，以积聚蒸汽管线131处的冷却介质的蒸汽。但是由于冷凝器/压缩机单元135可以不处于工作操作，因此蒸汽容器137不可以直接将蒸汽从蒸汽容器137释放到冷凝器/压缩机单元135。在一个实施方式中，蒸汽容器137在压缩机单元不工作的情况下(例如，在仅冷凝器工作的情况下)将蒸汽释放到冷凝器单元135。
冷凝器/压缩机单元135用于在蒸汽被压缩或未被压缩的情况下将蒸汽冷凝成液体。输入蒸汽从蒸汽容器137流出，并且输出液体存储在液体容器139处。
液体容器139可以用作缓冲器，以容纳从冷凝器/压缩机单元135流出的液体。如果液体管线阀143打开，则液体容器139将液体引出到液体管线133。否则，液体存储在液体容器139处。液体容器139、冷凝器/压缩机单元135和蒸汽容器137可以异步地操作。
液体管线133通过液体管线阀143联接到液体管线113。液体管线阀143可以在液体容器139中的液位高于阈值时处于打开位置，并且在液体容器139中的液位低于阈值时处于关闭位置。总体上，***100包括完全主动自然对流相变***和高度可控的蒸汽压缩***，其中，辅助冷却***103的部件可以以异步方式操作。
图2是根据一个实施方式的集成到电子机架200的相变热管理***100的框图。如图所示，电子机架200通过蒸汽管线111和液体管线113连接到热管理***100。
电子机架200可以包括液体供应部201、机架分配部203、冷却设备205、服务器207、机架管理控制器209和蒸汽返回部211，其中，蒸汽返回部211联接到蒸汽管线111，并且液体供应部201联接到液体管线113。液体供应部201可以从热管理***100接收液体冷却介质。液体冷却介质可以通过自然对流(被动)或辅助对流(主动泵和风扇)在电子机架200处循环。例如，冷却液从液体供应部201落下到服务器207以冷却服务器207。冷却液在从服务器207去除热负荷时诱导变相为汽态，其中，蒸汽通过蒸汽返回部211上升。
在一个实施方式中，机架分配部203可以通过自然对流或辅助对流将液体冷却介质分配到各个冷却设备205，其中，各个冷却设备205联接到服务器207的信息技术(IT)部件。机架管理控制器209可以管理电子机架200的热冷却。例如，机架管理控制器209可以控制机架分配部203将液体分配到各个冷却设备205。在一个实施方式中，机架管理控制器209可以基于电子机架200消耗的当前电力或电子机架200的历史功率消耗来控制蒸汽阀141和液体阀143。例如，如果功率消耗高于阈值，则机架管理控制器209可以断开蒸汽阀141和/或液体阀143。尽管示出了一个电子机架200，但是热管理***100可以连接到任何数量的电子机架。
服务器207可以包括一个或更多个IT部件(例如，中央处理单元或CPU、通用/图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储设备)。每个IT部件可以执行数据处理任务，其中IT部件可以包括安装在存储装置中、加载到存储器中并且由一个或更多个处理器执行的软件以执行数据处理任务。
服务器207可以是主机服务器或计算服务器。主机服务器通常通过网络(例如，因特网)与客户端接口连接，以接收对特定服务的请求，特定服务诸如存储服务(例如，诸如备份和/或恢复的基于云的存储服务)、执行应用以执行某些操作(例如，作为软件即服务或SaaS平台的一部分的图像处理、深度数据学习算法或建模等)的服务。响应于该请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的计算服务器(具有一个或更多个GPU)。主机服务器或计算服务器执行特定任务，这在这些操作期间生成热量。
图3是根据一个实施方式的与电力***协同设计的相变热管理***的框图。在该示例中，辅助冷却***103由光伏源301供电。在一个实施方式中，冷凝器/压缩机单元135可以由光伏源301供电。在一个实施方式中，能量存储单元303用于缓冲能量存储。由于冷凝器单元135在太阳能源301提供能量时无法高效地操作，并且压缩机单元135基于机架控制器、或蒸汽容器的条件、和/或液体容器的条件来操作，所以在冷凝器/压缩机单元135最高效地操作时，能量存储单元303可以缓冲所收集的太阳能并为冷凝器/压缩机单元135供电。在一个实施方式中，能量存储单元303在阳光充足的白天收集能量，并在室外空气通常最冷的夜晚供应能量以为冷凝器/压缩机单元135供电，从而实现冷凝器单元135的最高效率。
在这种情况下，蒸汽容器137、冷凝器/压缩机单元135、电力存储***303一起实现了灵活的冷却***。例如，蒸汽容器137可以收集蒸汽，而压缩机单元135可以是空闲的。这意味着热负荷可以存储在蒸汽容器137处。液体容器139可以用于连续地供应储备液体，即使从冷凝器单元135间歇地供应液体，从而传递缓冲的冷却能力。另外，从光伏源301收集的电力与能量存储部303一起可以被冷凝器单元135用于在任何时间将蒸汽容器137处的蒸汽冷凝成液体并且将液体存储在液体容器139处。尽管示出了太阳能电源，但是源301可以是任何类型的电源，例如，水力、风力、核能等。
图4是根据一个实施方式的与集成到电子机架的电力***协同设计的相变热管理***的框图。
如图所示，蒸汽容器137中的压力传感器401和液体容器139中的液位传感器403用于控制输送到冷凝器/压缩机单元135的电力。例如，在压力传感器401感测到蒸汽容器137的压力高于阈值时，压力传感器401可以触发到冷凝器/压缩机单元135的电力输送，因此压缩机135可以开始压缩来自蒸汽容器137的蒸汽。在液位传感器403感测到液体容器139的液位低于最小阈值时，液位传感器403可以接通到冷凝器/压缩机单元135的电力输送，以使冷凝器135工作。在液位传感器403感测到液体容器139的液位高于最大阈值时，液位传感器403可以断开到冷凝器/压缩机单元135的电力输送，以使冷凝器135不工作。
在电子机架200上，控制器209可以独立地控制蒸汽管线阀141和液体管线阀143。例如，如果控制器209检测到在电子机架200上的服务器的温度高于温度阈值和/或电力使用高于电力阈值，则控制器209可以接通蒸汽管线阀141和/或液体管线阀143，以启动由辅助冷却***103提供的额外冷却能力。
图5是根据一个实施方式的用于相变热管理***的集群架构500的框图。集群架构500可以表示图1至图4的***100。如图所示，集群架构500包括三个单独的主冷却***101A-C。单独的主冷却***101A-C中的每一个可以用于一个或更多个电子机架(未示出)。例如，辅助冷却***103在电子机架的集群之间共享。在这种设计中，蒸汽返回阀141由蒸汽管线111A-111C共享。液体供应阀143A-C被独立地控制，其中，液体供应阀143A-C中的每一个联接到对应的液体管线113A-C。
图6是根据一个实施方式的具有单独的蒸汽返回管线阀的相变热管理***的集群架构600的框图。
集群架构600可以表示图1至图4的***100。如图所示，集群架构600包括三个单独的主冷却***101A-C。单独的主冷却***101A-C中的每一个可以用于一个或更多个电子机架(未示出)。例如，辅助冷却***103在电子机架的集群之间共享。在这种设计中，蒸汽返回阀141A-C被独立控制，其中，蒸汽返回阀141A-C中的每一个联接到对应的蒸汽管线111A-C。在这种情况下，一个或更多个机架可以独立控制以连接到辅助冷却***103。液体供应阀143A-C也独立控制，其中，液体供应阀143A-C中的每一个联接到对应的液体管线113A-C。总体上，辅助冷却***103对于电子机架的单独蒸汽管线111A-C单独连接。控制器(诸如图2的控制器209)可以基于预定的热和/或电力操作条件来控制用于各个机架的相应的蒸汽阀141A-C。热和/或电力操作条件可以是服务器在温度阈值以上操作和/或服务器或机架的功率消耗在预定电力阈值以上。尽管在图5至图6中示出了三个主冷却***101A-C，但是辅助冷却***103可以联接到任何数量的主冷却***。
图7是例示了根据一个实施方式的电子机架的框图。电子机架1200可以表示如贯穿本申请描述的任意电子机架。根据一个实施方式，电子机架1200包括但不限于冷却剂分配单元(CDU)1201、机架管理单元(RMU)1202和一个或更多个服务器机箱1203A-1203E(统称为服务器机箱1203)。服务器机箱1203可以分别从电子机架1200的前端1204或后端1205***到服务器插槽阵列(例如，标准搁架)中。注意，尽管在此示出了五个服务器机箱1203A-1203E，但是可以在电子机架1200内维持更多或更少的服务器机箱。还应注意，CDU 1201、RMU 1202和/或服务器机箱1203的特定位置仅出于说明的目的而示出；也可以实施CDU1201、RMU 1202和/或服务器机箱1203的其它布置或配置。在一个实施方式中，电子机架1200可以向环境开放或者部分地由机架容器容纳，只要冷却风扇可以生成从前端到后端的气流即可。
另外，对于至少一些服务器机箱1203，可选的风扇模块(未示出)与服务器机箱相关联。风扇模块中的每一个包括一个或更多个冷却风扇。风扇模块可以安装在服务器机箱1203的后端上或在电子机架上，以生成从前端1204流动、行进通过服务器机箱1103的空气空间并且存在于电子机架1200的后端1205处的气流。
在一个实施方式中，CDU 1201主要包括热交换器1211、液体泵1212和泵控制器(未示出)以及一些其它部件，诸如贮液器、蒸汽贮存器、电源、监测传感器等。热交换器1211可以是蒸汽-液体热交换器。热交换器1211可以包括具有入口端口和出口端口的第一回路，该入口端口和出口端口分别具有液体连接器和蒸汽连接器。联接到外部蒸汽/液体供应/返回管线1231-1232的连接器可以布置或安装在电子机架1200的后端1205上。蒸汽/液体供应/返回管线1231-1232(也称为房间蒸汽/液体供应/返回管线)可以联接到相变热管理***(诸如图1至图4的***100)，该相变热管理***可以联接到外部冷却环境。
在一个实施方式中，热交换器1211还包括具有两个端口的第二回路，两个端口具有联接到液体歧管1225(也称为机架歧管)第二对蒸汽/液体连接器以形成次回路，该次回路可以包括将冷却液供应到服务器机箱1103的供应歧管(也称为机架液体供应管线或机架供应歧管)和将蒸汽返回到CDU 1201的返回歧管(也称为机架蒸汽返回管线或机架返回歧管)。注意，CDU 1201可以是任何种类的市售或定制的CDU。由此，CDU 1201的细节在本文中将不进行描述。
服务器机箱1203中的每一个可以包括一个或更多个IT部件(例如，中央处理单元或CPU、通用/图形处理单元(GPU)、存储器和/或存储设备)。每个IT部件可以执行数据处理任务，其中IT部件可以包括安装在存储设备中、加载到存储器中并且由一个或更多个处理器执行的软件以执行数据处理任务。服务器机箱1203可以包括联接到一个或更多个计算服务器(也称为计算节点，诸如CPU服务器和GPU服务器)的主机服务器(称为主节点)。主机服务器(具有一个或更多个CPU)通常通过网络(例如，因特网)与客户端接口连接，以接收对特定服务的请求，特定服务诸如存储服务(例如，诸如备份和/或恢复的基于云的存储服务)、执行应用以执行某些操作(例如，作为软件即服务或SaaS平台的一部分的图像处理、深度数据学习算法或建模等)。响应于该请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的计算节点或计算服务器(具有一个或更多个GPU)中的一个或更多个。计算服务器执行实际任务，这可能在操作期间生成热量。
电子机架1200还包括可选的RMU 1202，其配置为提供并管理供应到服务器1203和CDU 1201的电力。RMU 1202可以联接到电源单元(未示出)以管理电源单元的功率消耗。电源单元可以包括必要的电路(例如，交流(AC)到直流(DC)或DC到DC功率变换器、电池、变压器或调节器等)，以向电子机架1200的其余部件供电。
在一个实施方式中，RMU 1202包括优化模块1221和机架管理控制器(RMC)1222。RMC 1222可以表示图2和图4的机架管理控制器209。RMC 1222可以包括监测器，其监测电子机架1200内的各种部件的操作状态，例如计算节点1203、CDU 1201和风扇模块。具体地，监测器从表示电子机架1200的操作环境的各种传感器接收操作数据。例如，监测器可以接收表示处理器、冷却液和气流的温度的操作数据，该操作数据可以经由各种温度传感器来捕获和收集。监测器还可以接收表示由风扇模块和液体泵1212生成的风扇功率和泵功率的数据，该风扇功率和泵功率可以与它们各自的速度成比例。这些操作数据被称为实时操作数据。注意，监测器可以实施为RMU 1202内的单独模块。
基于操作数据，优化模块1221使用预定优化函数或优化模型执行优化，以导出用于风扇模块的一组最优风扇速度和用于液体泵1212的最优泵速，使得液体泵1212和风扇模块的总功率消耗达到最小，同时与液体泵1212和风扇模块的冷却风扇相关联的操作数据在它们各自的设计规范内。一旦确定了最优泵速和最优风扇速度，RMC 1222就基于最优泵速和风扇速度配置液体泵1212和风扇模块的冷却风扇。
作为示例，基于最优泵速，RMC 1222与CDU 1201的泵控制器通信以控制液体泵1212的速度，液体泵的速度又控制供应到液体歧管1225待分配到至少一些服务器机箱1203的冷却液的液体流率。类似地，基于最优风扇速度，RMC 1222与风扇模块中的每一个通信以控制风扇模块的每个冷却风扇的速度，该风扇的速度又控制风扇模块的气流速率。注意，风扇模块中的每一个可以用其特定的最优风扇速度单独控制，并且不同风扇模块和/或在同一风扇模块中的不同冷却风扇可以具有不同的最优风扇速度。
在一个实施方式中，RMC 1222与图1至图6中的蒸汽和液体阀141-143通信，以控制阀141-143的流量。
注意，如图所示的机架配置仅是出于说明的目的而描述的；其它配置或布置也是适用的。例如，CDU 1201可以是可选单元。服务器机箱1203的冷板可以联接到机架歧管，该机架歧管可以直接联接到房间歧管1231-1232而不使用CDU。尽管未示出，电源单元可以布置在电子机架1200内。电源单元可以实施为与服务器机箱相同或类似的标准机箱，其中，电源机箱可以***任意标准搁架中，从而替换任意服务器机箱1203。另外，电源机箱还可以包括备用电池单元(BBU)，其在主电源不可用时向服务器机箱1203提供电池电源。BBU可以包括一个或更多个电池包，并且每个电池包包括一个或更多个电池单元、以及用于对电池单元进行充电和放电的必要的充电和放电电路。
在前述说明书中，已经参考本发明的具体示例性实施方式描述了本发明的实施方式。但是很明显，在不背离如所附权利要求书阐述的本发明的更宽泛精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图应认为是例示性的而不是限制性的。

Claims (13)

1.一种热管理***，包括辅助热管理单元，所述辅助热管理单元包括：
蒸汽入口管线；
液体出口管线；
相变单元，其包括冷凝器和压缩机；
蒸汽缓冲单元，其联接在所述蒸汽入口管线与所述相变单元之间；以及
液体缓冲单元，其联接在所述液体出口管线与所述相变单元之间，其中，所述辅助热管理单元在所述蒸汽入口管线与所述液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，所述蒸汽入口管线联接到电子机架的机架蒸汽返回部以接收蒸汽，并且所述液体出口管线联接到所述电子机架的机架液体供应部以供应冷却液。
2.根据权利要求1所述的热管理***，还包括主热管理单元，其中，所述蒸汽入口管线联接到所述主热管理单元的蒸汽管线和所述电子机架的机架蒸汽返回部，其中，所述液体出口管线联接到所述主热管理单元的液体管线和所述电子机架的机架液体供应部，其中，所述主热管理单元配置为连续操作以从所述电子机架去除热负荷。
3.根据权利要求1或2所述的热管理***，其中，所述辅助热管理单元配置为按预定计划操作以从所述电子机架去除热负荷。
4.根据权利要求1或2所述的热管理***，还包括：
蒸汽管线阀，其联接到所述蒸汽入口管线；和
液体管线阀，其联接到所述液体出口管线，其中，所述蒸汽管线阀和所述液体管线阀由所述电子机架的控制器控制。
5.根据权利要求1或2所述的热管理***，其中，所述蒸汽缓冲单元包括：
蒸汽容器，其具有恒定容积；和
压力传感器，其配置为感测存储在所述蒸汽容器中的蒸汽的压力。
6.根据权利要求1或2所述的热管理***，其中，所述液体缓冲单元包括：
液体容器；和
液位传感器，其配置为感测存储在所述液体容器中的液体的液位。
7.根据权利要求1或2所述的热管理***，还包括：
光伏电源；
电力存储***；以及
控制器，其联接到所述光伏电源和所述电力存储***，其中，所述控制器配置为使所述相变单元在一天中的预定时间操作。
8.根据权利要求1或2所述的热管理***，其中，所述蒸汽缓冲单元、所述液体缓冲单元和所述相变单元异步地操作。
9.一种数据中心，包括：
电子机架，其包括：
机架歧管，其具有从冷却源接收第一冷却液的机架液体供应部和使蒸汽返回到所述冷却源的机架蒸汽返回部；和
多个服务器机箱，所述多个服务器机箱布置成堆，每个服务器机箱包括与一个或更多个信息技术(IT)部件相关联的一个或更多个冷板；以及
根据权利要求1至8所述的热管理***，其联接到所述电子机架。
10.根据权利要求9所述的数据中心，还包括多个液体出口阀和蒸汽入口阀，其中，所述多个液体出口阀中的每一个联接到与多个电子机架中的至少一个对应的机架液体供应返回部，其中，所述蒸汽入口阀联接到从所述多个电子机架中的每一个结合的机架蒸汽返回部。
11.根据权利要求9所述的数据中心，还包括多个液体出口阀和多个蒸汽入口阀，其中，所述多个液体出口阀中的每一个联接到与多个电子机架中的至少一个对应的机架液体供应返回部，其中，所述多个蒸汽入口阀中的每一个联接到与所述多个电子机架中的至少一个对应的机架蒸汽返回部。
12.一种数据中心，包括：
多个电子机架，所述多个电子机架中的每一个包括：
机架歧管，其具有从冷却源接收第一冷却液的机架液体供应部和使蒸汽返回到所述冷却源的机架蒸汽返回部；和
多个服务器机箱，所述多个服务器机箱布置成堆，每个服务器机箱包括与一个或更多个信息技术(IT)部件相关联的一个或更多个冷板；
多个主热管理单元，其中，所述多个主热管理单元中的每一个联接到所述多个电子机架中的一个；以及
辅助热管理单元，其联接到所述电子机架中的至少一个，其中，所述辅助热管理单元包括：
蒸汽入口管线；
液体出口管线；
相变单元，其包括冷凝器和压缩机；
蒸汽缓冲单元，其联接在所述蒸汽入口管线与所述相变单元之间；以及
液体缓冲单元，其联接在所述液体出口管线与所述相变单元之间，其中，所述辅助热管理单元在所述蒸汽入口管线与所述液体出口管线之间形成双缓冲蒸汽-液体回路，其中，所述蒸汽入口管线联接到所述主热管理单元的蒸汽管线和所述至少一个电子机架的机架蒸汽返回部，其中，所述液体出口管线联接到所述主热管理单元的液体管线和所述至少一个电子机架的机架液体供应部。
13.根据权利要求12所述的数据中心，其中，所述辅助热管理单元配置为按预定计划操作以从所述至少一个电子机架去除热负荷。
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