[发明专利]用于服务器群冷却系统的冷排封装

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于数据中心的冷却系统。

背景技术

互联网服务(例如网页电子邮件、网页搜索、网站托管、以及网页视频分享)的迅速增长正产生了对于来自数据中心的服务器的运算和存储能力的日益高涨的需求。在服务器的性能正在提高的同时，尽管在集成电路的低功耗设计方面进行了努力，然而服务器的功耗也升高了。例如，最广泛使用的服务器处理器之一，AMD的皓龙(Opteron)处理器以高达95瓦的功率运行。英特尔的至强(Xeon)服务器处理器在110和165瓦之间的功率运行。然而，处理器仅是服务器的一部分；服务器中的其他部分(例如冷却风扇和存储装置)还消耗额外的功率。

在数据中心，服务器通常被布置在机架中。对于机架存在多种物理构造。通常的一种机架构造包括安装轨，多个设备单元(例如刀片式服务器)被安装至安装轨，并在机架内竖直地堆叠。最广泛使用的19英寸机架之一是用于安装诸如1U或2U服务器的设备的标准化系统。这种类型机架上的一个机架单元通常高1.75英寸，宽19英寸。可以安装在一个机架单元中服务器通常被设计为1U服务器。在数据中心，标准机架通常密集地群集有服务器、存储装置、开关、和/或电信设备。

数据中心室应该维持在对于服务器(通常其具有通过机箱抽吸空气的冷却风扇来进行冷却)的可靠运转而言可接受的温度和湿度。密集地堆叠有配备了皓龙或至强处理器的服务器的机架的功耗可以在7,000和15,000瓦之间。由此，服务器机架可以产生非常集中的热负荷。由机架中的服务器散发的热被排向数据中心室。由密集地群集的机架所共同产生的热会对机架中的设备的性能和可靠性产生不利的影响，这是因为它们依靠周围空气以冷却。因此，加热、通风、空调(HAVC)系统通常是高效数据中心的设计的重要部分。

典型的数据中心消耗10至40百万瓦的功率。能耗的大部分在服务器的运转与HVAC系统之间分配。预计HVAC系统占用了数据中心使用的功率的百分之25至40之间。对于消耗40百万瓦功率的数据中心而言，HAVC系统可以消耗10至16百万瓦的功率。可以通过利用减少能量使用的高效冷却系统和方法来实现显著的成本降低。例如，将HVAC系统的功耗从占数据中心所使用的功率的百分之25降低到百分之10，带来6百万瓦功率的节省，这足以对数千居民住宅进行供电。

在数据中心室中，服务器机架通常成排地布局，并在它们之间具有交替的冷、热通道。全部服务器被安装到机架中，以实现前-后气流模式，其从位于机架前方的冷排汲取经调解的空气，并通过机架后方的热排将热排出。升高的地板空间设计通常用于容纳地板下空气分配系统，在地板下空气分配系统处，冷却后的空气沿着冷通道通过升高的地板中的孔进行供应。

数据中心的高效冷却的重要因素是管理数据中心内的空气流动和循环。计算机室空调器(CRAC)单元通过在机架之间包括孔的地砖供应冷空气。除了服务器之外，CRAC单元还消耗大量的功率。一个CRAC单元可以具有多达三个5马力的电动机，而为了对数据中心进行冷却，可能需要多达150个CRAC单元。CRAC单元共同消耗了数据中心的大量功率。例如，在具有热排和冷排构造的数据中心室中，来自热排的热空气移出热排并循环至CRAC单元。CRAC单元将该空气冷却。通过CRAC单元的电动机带动的风扇将冷却后的空气供应至由升高的子地板界定的地板下增压室。通过将冷却后的空气驱动到地板下增压室所产生的压力驱动冷却后的空气向上通过子地板中的孔，将其供应至服务器机架所面对的冷通道。为了实现足够的空气流率，可以将数百个强力的CRAC单元安装在整个通常的数据中心室中。但是，因为CRAC单元通常安装在数据中心室的角部处，所以它们有效增大空气流率的能力受到不良的影响。建造升高地板的成本通常较高，并且由于数据中心室内不足的空气移动，冷却效率通常较低。此外，在数据中心的整个设计和构造当中，地板孔的位置需要进行仔细的规划，以防止所供应空气的短路。移除通道以对热区进行修理可能会引起整个系统的问题。

发明内容

本发明提供了针对高效冷却数据中心的系统和方法。在具体实施例中，本发明提供了一种冷排封装结构，其包括被配置为与一个或多个服务器机架相接合的至少一个服务器机架端口，以及与冷排封装结构的顶表面连接的冷却模组。服务器机架端口被配置为与服务器机架配合，使得服务器机架的前面与由冷排封装结构所界定的内部空间相接合。在一些实施例中，服务器机架端口和服务器机架通过一个或者多个连接夹连接，以促进服务器机架和端口的配合，并减小空气泄漏进出冷排封装结构。