基于可再生能源的数据中心冷却的制作方法
【专利说明】基于可再生能源的数据中心冷却
[0001]背景
[0002]多个计算设备之间经由网络连接传送的通信吞吐量持续增长。现代联网硬件使得物理上分开的计算设备能够比先前各代联网硬件快几个量级地彼此通信。此外，高速网络通信能力对更大数量的人可用，在人们工作的位置和他们的家中两者。结果，增加的数据量和服务可经由这样的网络通信被有意义地提供。此外，在远离正请求数字数据处理或正代表其执行这样的处理的用户的位置处执行这样的处理已变得更切实可行。结果，大量数据处理能力可被聚集到集中位置(包括专用的硬件和支持系统)，并可跨网络被共享。
[0003]为了从集中的位置经由网络通信提供这样的数据和处理能力，集中的位置一般包括通常安装在竖直取向的机架中的数以百计或数以千计的计算设备。这样的计算设备的集合和必需用以支持这种计算设备的相关联的硬件以及安装计算设备及相关联硬件的物理结构在传统上被称作“数据中心”。随着高速网络通信能力的可用性的增加，以及由此而来的来自集中位置的数据和服务的供应的增加，连同数据中心的传统利用(诸如先进计算服务和大量计算处理能力的供应)数据中心的尺寸和数量持续增加。
[0004]然而，计算设备在执行处理时可生成热。大量计算设备在单个数据中心的聚集导致大量热被生成，这些热必须被移除，以便使得计算设备能够继续最优地操作并避免过热。传统上，数据中心冷却由强制风冷机制提供，该强制风冷机制将冷空气递送到数据中心，并从中移除热空气。冷空气通常通过使用功率消耗冷却方法(诸如，空气调节)冷却外部的环境空气来提供。这样的机制可将显著的成本引入数据中心的运营中。例如，诸如数据中心通常需要的大型空调单元可通常在一天中最昂贵的时间期间消耗大量的电功率，从而导致高能量成本。此外，通过利用环境空气，空气传播的颗粒和杂质被引入数据中心，在那里，这些颗粒和杂质可引起对其中包含的敏感计算硬件的损坏。
[0005]概述
[0006]在一个实施例中，数据中心可通过液体循环对流机制来冷却，在液体循环对流机制中，这样的数据中心中的各个体计算设备是通过与液体的导热接口来冷却的，该液体的容器还延伸到物理地位于这样的计算设备上方的冷却装置。通过生成热的计算设备和冷却装置之间的温差，液体可持续地循环，从而将热从这些计算设备中移除并将热递送到冷却装置，而无需消耗电功率。冷却装置可在数据中心外部，并且可通过到环境空气的热辐射来冷却，由此使得整个冷却装置能够操作而无需消耗电功率。
[0007]在另一实施例中，数据中心可通过地热冷却机制来冷却，在该地热冷却机制中，这样的数据中心中的各个体计算设备是通过与可延伸到大地中的一个或多个热导管的导热接口来冷却的。这样的热导管可将热从数据中心中的各计算设备传输到大地中，而无需消耗电功率。
[0008]在又一实施例中，数据中心可通过地热冷却机制来冷却，在该地热冷却机制中，这样的数据中心的各个体计算设备是通过与液体的导热接口来冷却的，该液体可通过延伸到大地中的管道被主动地抽吸，由此使热从数据中心中的计算设备传输到大地中。为了避免热浸润，这样的实施例可包括延伸到大地中的多个不同的管道集合，其中这些管道集合中的至少一些在一时间段内不被利用。
[0009]在再一实施例中，数据中心可通过液体循环对流机制和地热冷却的组合来冷却。液体循环对流机制的冷却装置可包括地热导管或含主动抽吸的液体的多个管道。
[0010]提供本概述以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
[0011]当参考附图阅读以下详细描述时，将使得其它特征和优点是显而易见的。
[0012]附图简述
[0013]以下详细描述在结合附图参考时可得到最佳的理解，附图中:
[0014]图1是用于数据中心的示例性液体循环对流冷却机制的框图；
[0015]图2是用于数据中心的示例性液体循环对流冷却机制的另一方面的框图；
[0016]图3是用于数据中心的示例性地热冷却机制的框图；
[0017]图4是用于数据中心的示例性地热冷却机制的另一方面的框图；
[0018]图5是用于数据中心的另一示例性地热冷却机制的框图；以及
[0019]图6是用于数据中心的示例性液体循环对流冷却和地热冷却机制的框图。
[0020]详细描述
[0021]以下描述涉及对由数据中心中的计算设备生成的热的移除。数据中心可通过液体循环对流机制来冷却，在该液体循环对流机制中，这样的数据中心中的各个体计算设备是通过与液体的导热接口来冷却的，该液体的容器还延伸到物理地位于这样的计算设备上方的冷却装置。通过生成热的计算设备和冷却装置之间的温差，液体可持续地循环，从而将热从这些计算设备中移除并将热递送到冷却装置，而无需消耗电功率。冷却装置可在数据中心外部，并且可通过到环境空气的热辐射来冷却，由此使得整个冷却装置可在不消耗电功率的情况下操作。数据中心还可通过地热冷却机制来冷却，在该地热冷却机制中，这样的数据中心中的各个体计算设备是通过与可延伸到大地中的一个或多个热导管的导热接口来冷却的。这样的热导管可将热从数据中心中的计算设备传输到大地中，而无需消耗电功率。替换地，数据中心可通过地热冷却机制来冷却，在该地热冷却机制中，这样的数据中心的各个体计算设备是通过与液体的导热接口来冷却的，该液体可通过延伸到大地中的管道被主动地抽吸，由此使热从数据中心中的计算设备传输到大地中。为了避免热浸润，这样的实施例可包括延伸到大地中的多个不同的管道集合，其中这些管道集合中的至少一些在一时间段内不被利用。液体循环对流机制和地热冷却的组合也可被利用来提供数据中心冷却。液体循环对流机制的冷却装置可包括地热导管或含主动抽吸的液体的多个管道。
[0022]本文描述的技术参考了特定环境和计算设备。例如，参考数据中心和数据中心中通常发现的刀片服务器计算设备。然而，这种参考完全是示例性的并且为了便于描述和呈现而作出这样的参考，并且不旨在将所述的机制限于所枚举的特定环境和计算设备。实际上，本文中描述的技术在没有修改的情况下同等地适用于任何环境，其中通过在基于硅的处理单元中处理数据而生成的热将被从这样的处理单元中的多个处理单元中移除。
[0023]参考图1，示出了其中向诸如数据中心上下文中的一个或多个计算设备提供液体循环对流冷却的示例性系统100。更具体地，示例性刀片服务器计算设备130被示为表示在单个数据中心环境中通常被成百或成千地发现的计算设备的类型。如本领域的技术人员将认识到的，作为这样的设备处理数据以及其他类似的有用操作的一部分，每一个这样的计算设备都可生成热。如本领域的技术人员还将认识到的，这样的服务器计算设备的各个体处理单元通常在定义的温度范围内最优地操作，并且当这样的处理单元所体验的温度超过定义的温度范围的上限时，通常次优地操作。结果，可期望从服务器计算设备中移除由这样的服务器计算设备的数据处理操作生成的至少一些热。
[0024]用于从服务器计算设备(诸如在图1的系统100中示出的示例性服务器计算设备130)中移除热的一个示例性机制可以是通过对液体循环对流冷却的使用。如图1的系统100所示出的，计算设备130可包括与可充当液体的载运工具的管道110的热接口，如以下更详细描述的。这样的液体可以是水或其他类似的液体，并且可处于大气压力或处于更高或更低的压力。计算设备130和管道110之间的热接口可将管道110中的液体变暖成经变暖的液体121。如图1所示，并且如本领域的技术人员将认识到的，经变暖的液体121通常包括较高的浮力，并且结果将自然地趋于在载运工具110内上升。
[0025]在一个实施例中，载运工具110可不仅包括与计算设备(诸如示例性计算设备130)的热接口，而且还包括与冷却装置140的热接口，该冷却装置140可被定位成在垂直方向上比计算设备高。在这样的实施例中，已由管道110和计算设备130之间的热接口变暖的经变暖的液体121可在管道110内从管