边缘计算设备冷却系统以及包括其的边缘机柜的制作方法

本公开的实施例大体上涉及一种用于边缘计算设备或封闭电子封装的冷却系统。

背景技术：

今天，数十亿的计算设备被连接到因特网。因此，物联网(iot)生态系统是互连计算设备的指数增长网络。iot设备可以包括通过因特网使用有线或无线通信的智能设备、智能车辆、连接的系统等。来自iot设备的数据可以在云环境中处理和分析，该云环境可以包括用于中央或核心计算的容纳数千个服务器和信息技术(it)设备的数据中心。然而，将所有数据从iot设备发送到云端以进行分析和处理以服务iot设备是不可行的或成本效益甚微。

在这种iot环境中，边缘计算允许在将来自iot设备的数据从iot设备发送到数据中心或云环境之前，在边缘处或边缘附近分析和处理来自iot设备的数据。这允许边缘计算向更接近iot设备的用户提供高性能计算、存储和网络资源，以便改进响应时间和计算性能，而不是仅依靠云资源，此外，还降低了数据传输的大量成本。因此，边缘计算对于从具有数以千计的信息技术(it)设备和装置的数据中心的云中卸载和分发处理和计算以处理大量数据存储和iot设备的分析起着重要的作用，。

例如，时间敏感应用包括人工智能(ai)应用，诸如自动驾驶(ad)。具有ad驾驶能力的车辆需要进行边缘计算，因为数据分析需要在没有延迟或非常小的延迟(如果在云中执行所有分析则可能会出现延迟)的情况下实时实施。结果，用于这种类型的应用的边缘计算应尽可能接近如在提供ad能力的车辆中的终端用户。因此，用于边缘计算部署和基础设施的位置对于处理iot设备的时间敏感应用也是关键的。

部署边缘计算设备的位置处的环境可能不同于数据中心。特别地，数据中心可以被设计和控制以具有供信息技术(it)设备(例如，服务器)在其中操作的最佳环境。例如，数据中心控制和管理it设备所部署的数据中心房间中的温度、湿度、冷却空气的流速和空气质量。结果，用于it设备的冷却系统，诸如强制风冷系统结合数据中心的环境而进行了设计。

然而，部署边缘计算设备的位置可能不具有与数据中心类似的受控环境，因此对于在数据中心内部署的冷却系统而言可能不是最优的。例如，一些位置可能暴露于外界环境。结果，这些位置对于环境温度和湿度的动态变化可能是敏感的(例如，基于一天中的时间和一年中的时间)。此外，与数据中心不同，一些位置可能不包括空气过滤系统，并且可能对空气污染敏感，而这可能会不利地影响冷却系统和边缘计算设备的性能。因此，需要一种边缘冷却系统，其能够充分冷却边缘计算设备，而不管环境条件诸如环境温度如何。此外，这些系统需要与边缘计算设备完全密封，以便保护设备(和冷却系统)免受环境影响。

技术实现要素：

附图说明

在附图中的各个图中以示例的方式而不是限制的方式示出了这些方面，在附图中相同的附图标记表示类似的元件。应当注意，本公开的“一”方面或“一个”方面的引用不一定是相同的方面，并且它们意味着至少一个。此外，为了简洁和减少附图的总数，可以使用给定的附图来说明多于一个方面的特征，并且对于给定的方面可能不需要图中的所有元件。

图1是示出根据一个实施例的边缘冷却系统的示例的框图。

图2是示出根据一个实施例的边缘冷却系统的多个热交换器的示例的框图。

图3是示出根据一个实施例的边缘机箱的示例的框图。

图4是示出根据一个实施例的边缘机柜的示例的框图。

图5是根据一个实施例的用于基于环境温度确定边缘冷却系统将以哪种冷却模式操作的过程的流程图。

图6a至图6c是根据一个实施例的如何基于环境温度设计和管理液体冷却剂和蒸汽流过边缘冷却系统的示例。

具体实施方式

现在参考附图解释本公开的几个方面。每当在给定方面中描述的部件的形状、相对位置和其它方面没有明确限定时，这里公开的范围不仅仅限于所示的部件，其仅用于说明的目的。此外，虽然阐述了许多细节，但应了解，可在没有这些细节的情况下实践某些方面。在其它情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免模糊对该描述的理解。此外，除非明确地与相反的含义，否则本文所述的所有范围被认为包括每个范围的端点。

在说明书中提及“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施例中。在说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一实施例。

本公开的各种实施例描述了用于边缘计算设备的冷却解决方案设计。该解决方案在设计用于将边缘设备产生的热量转移到周围环境的两个热交换回路方面使用两相改变技术。特别地，该解决方案是边缘冷却系统，其中一个或多个边缘设备至少部分浸没在it机箱中的具有低沸点的两相液体冷却剂中，该it机箱完全密封在边缘外壳(或机箱)内。包括供给液体管线和返回蒸汽管线的流体热回路在外壳内用于将it机箱连接到冷凝器，以便形成两个热交换回路中的一个。而且，这些部件中的每一个可以与it机箱一起完全密封在外壳内。在操作期间(例如，当边缘设备执行数据处理服务时)，会产生热量且该热量由两相液体冷却剂提取。当温度达到其沸点时，冷却剂蒸发成蒸汽，该蒸汽通过返回蒸汽管线进入冷凝器。冷凝器联接(通过外壳上的端口)在外壳外部的一个或多个热交换器，以形成第二热交换回路，以便向冷凝器提供冷却，从而允许冷凝器将蒸汽冷凝回液体，该液体通过供给液体管线再循环回it机箱。因此，该系统能够冷却边缘设备，同时第一热交换回路完全密封在外壳内，因此对周围环境的敏感度较小。

此外，边缘冷却系统被设计成基于各种温度条件以不同模式操作。具体地，该系统还包括储存过量蒸汽并平行于返回蒸汽管线组装的蒸汽缓冲器，以及蓄积过量液体冷却剂并平行于供给液体管线组装的蓄液器。该系统通过使用连接到液体供给管线和蒸汽返回管线的几个阀来管理过量的液体冷却剂和蒸汽。根据环境温度，系统将以几种模式中的一种运行，在这种模式中，阀被控制以调节液体供给管线内的液体冷却剂的流量并调节蒸汽返回管线内的蒸汽的流量。因此，系统能够通过适当的设计在任何环境中操作(例如，当缓冲系统足够大时，系统能够在任何环境中操作)，并且能够在环境变化期间保持峰值性能。

本公开的实施例解决了在不同环境中部署和冷却边缘计算设备(或边缘设备)的问题。具体地，与在具有受控环境(例如，受控的温度、湿度、空气质量等)的数据中心中部署不同，边缘设备可能需要部署在直接暴露于外部(或环境)空气的外部环境中，因此没有像数据中心那样得到有效地控制。这种设备在外部环境中的部署包括许多挑战，诸如确保在给定环境温度变化的情况下在任何时间都有足够的冷却，并且确保空气质量不会影响边缘设备的长期可靠性。

在本公开中提出的解决方案提供了一种边缘冷却系统，该系统包括it机箱，该it机箱具有边缘设备，该边缘设备至少部分地浸没在液体冷却剂内；冷凝器；蒸汽缓冲器；蓄液器；主液体供给管线，该主液体供给管线使液体冷却剂循环并将冷凝器，it机箱和蓄液器联接在一起；以及主蒸汽返回管线，该主蒸汽返回管线使由it机箱蒸发的液体冷却剂循环并将冷凝器、it机箱和蒸汽缓冲器联接在一起，以上所有组件都完全封闭在边缘机箱内。连接到冷凝器的是从冷凝器汲取热量并释放到外部环境中的一个或多个热交换器。因此，从边缘设备汲取热量的热交换回路包含在完全封闭的环境中，从而保护部件免受外部环境的影响。该系统还包括几个阀，这些阀响应于环境温度而控制系统内的液体冷却剂和蒸汽的流动。结果，该系统能够有效地冷却边缘设备以满足外部环境的动态温度变化。

根据一个实施例，边缘冷却系统包括具有边缘设备的信息技术(it)机箱，所述边缘设备配置为提供it服务并且至少部分地浸没在液体冷却剂中，其中，当所述边缘设备提供所述it服务时，所述边缘设备产生热量，所述热量被传递到所述液体冷却剂中，从而使所述液体冷却剂中的至少一些变成蒸汽。系统还包括：冷凝器，配置为将所述蒸汽冷凝回液体冷却剂；蒸汽缓冲器，配置为以下至少一者：缓冲所述蒸汽和向所述冷凝器提供缓冲的蒸汽；蓄液器，配置为以下至少一者：蓄积由所述冷凝器冷凝的所述液体冷却剂和向所述it机箱提供所蓄积的液体冷却剂；主液体供给管线和主蒸汽返回管线，所述主液体供给管线将所述冷凝器和所述it机箱联接到所述蓄液器，且所述主蒸汽返回管线将所述冷凝器和所述it机箱联接到所述蒸汽缓冲器，以形成热交换回路；以及边缘机箱，其中所述it机箱、所述蒸汽缓冲器、所述冷凝器、所述蓄液器、所述主液体供给管线和所述主蒸汽返回管线完全封闭在所述边缘机箱中。

在一个实施例中，热交换回路是第一热交换回路，其中边缘冷却系统还包括热交换器，该热交换器经由液体供给管线和蒸汽返回管线连接到冷凝器以形成第二热交换回路。在另一个实施例中，边缘机箱包括主供给口和主返回口，两者均联接到冷凝器，其中主供给口和主返回口均具有无滴快速断开接头，该无滴快速断开接头配置为分别可拆卸地联接到液体供给管线和蒸汽返回管线。在一些实施方案中，液体冷却剂是第一液体冷却剂并且蒸汽是第一蒸汽，其中液体供给管线配置为将第二液体冷却剂从热交换器提供到冷凝器，并且蒸汽返回管线配置为将第二蒸汽从冷凝器提供到热交换器，所述第二蒸汽在冷凝器将包含在第一热交换回路中的蒸汽内的热量传递到第二液体冷却剂中时产生，其中所述热交换器具有冷却盘管和一个或多个风扇，所述冷却盘管配置为将所述第二热交换回路中的所述第二蒸汽冷凝成所述第二液体冷却剂，所述风扇配置为使环境空气在所述冷却盘管上方移动。在另一个实施例中，热交换器是第一热交换器，其包括：1)供给口和返回口，其各自配置为分别可拆卸地联接到液体供给管线和蒸汽返回管线；以及2)延伸供给口和延伸返回口，其两者均配置为分别经由延伸液体供给管线和延伸蒸汽返回管线可拆卸地联接到第二热交换器，以将第二热交换回路延伸为包括第一热交换器和第二热交换器。在另一个实施例中，热交换器和边缘机箱是一个整体单元。

在一个实施例中，主液体供给管线包括联接在冷凝器、蓄液器和it机箱之间的第一三通阀和联接在蓄液器和it机箱之间的第一二通阀，并且主蒸汽返回管线包括联接在it机箱、蒸汽缓冲器和冷凝器之间的第二三通阀和联接在蒸汽缓冲器和冷凝器之间的第二二通阀。在一些实施例中，边缘冷却系统还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器配置为感测环境温度并产生表示环境温度的信号，所述控制器通信地联接到所述温度传感器，并配置为基于由所述温度传感器测量和处理的环境温度来控制所述阀的开启度。

在一个实施例中，当环境温度高于温度阈值时，控制器配置为1)打开第一三通阀，以仅允许液体冷却剂从冷凝器流入蓄液器，2)打开第一二通阀，以允许液体冷却剂从蓄液器流入it机箱，3)打开第二三通阀以允许蒸汽从it机箱流入蒸汽缓冲器和冷凝器，以及4)关闭第二二通阀。

在一个实施例中，其中温度阈值是第一温度阈值，其中当环境温度低于比第一温度阈值低的第二温度阈值时，控制器配置为1)打开第一三通阀，以允许液体冷却剂从冷凝器流入蓄液器和it机箱，2)关闭第一二通阀，3)打开第二三通阀，以仅允许蒸汽从it机箱流入冷凝器；以及4)打开第二二通阀，以使蒸汽从蒸汽缓冲器流入冷凝器。

在另一个实施例中，当环境温度在第一温度阈值至第二温度阈值的范围内时，控制器配置为：1)打开第一三通阀，以仅允许液体冷却剂从冷凝器流入it机箱，2)关闭第一二通阀，3)打开第二三通阀，以仅允许蒸汽从it机箱流入冷凝器，以及4)关闭第二二通阀。

根据一个实施例，边缘机柜包括其中封闭有如前所述的it机箱、冷凝器、蒸汽缓冲器、蓄液器、主液体供给管线和主蒸汽返回管线的边缘机箱。在一个实施例中，边缘机柜还包括一个或多个插槽，每个插槽配置为容纳至少一个热交换器，热交换器配置为联接到冷凝器以形成如前所述的第二热交换回路。在一些实施例中，边缘机柜还包括如前所述的温度传感器和控制器。

图1是示出根据一个实施例的边缘冷却系统的示例的框图。具体而言，该图说明了边缘冷却系统1的框图，该边缘冷却系统1包括温度传感器4、控制器3、一个或多个热交换器5a-5n、冷凝器6、it机箱9、蓄液器7、蒸汽缓冲器8、主液体供给管线11、主蒸汽返回管线12、液体供给管线13和蒸汽返回管线14。在一个实施例中，系统可包括更多或更少的如本文所述的元件(或组件)。例如，该系统可以包括一个以上的蓄液器和/或蒸汽缓冲器。

在一个实施例中，这里描述的至少一些部件被封闭在边缘机箱2内。如图所示，冷凝器6、蓄液器7、蒸汽缓冲器8、it机箱9、主液体供给管线11和主蒸汽返回管线12完全封闭在边缘机箱内。例如，机箱可以将部件与外部环境密封，从而形成封闭的热交换回路。如本文所述，机箱可包括至少两个端口，所述端口使液体供给管线13和蒸汽返回管线14能够连接到冷凝器6。在一个实施例中，边缘机箱可以包括其它部件，诸如控制器3。在另一个实施例中，温度传感器4可以位于边缘机箱2的外部(例如，联接到边缘机箱的表面)。本文描述了关于边缘机箱的更多内容。

it机箱9包括至少部分浸没在液体冷却剂16内的边缘设备10。在一个实施例中，机箱可以包括几个(例如，一个或多个)边缘设备，每个边缘设备配置为提供it服务(例如，基于云的存储服务、图像处理、深度数据学习算法或建模等)。具体地，边缘设备可以包括任意数量的计算设备，例如刀片服务器，与云计算(例如，由部署在集中式数据中心中的it设备执行的云计算)相比，上述计算设备可以部署在距物联网(iot)设备(未示出)近的位置处。iot设备的示例可以包括智能电话、智能家庭设备、自动驾驶汽车或车辆、智能因素设备或传感器、智能城市设备(包括交通灯)、智能医院设备、银行/金融机构设备、学校设备等。结果，与由集中式数据中心执行操作相反，通过使边缘设备更靠近iot设备，数据交换和传输可以更快且具有更低的成本。

在另一个实施例中，it机箱9可以包括备用电池单元(bbu)，该备用电池单元(bbu)配置为当电源(例如，交流(ac)电源)不可用时(例如，在断电期间)，提供备用电池电源(例如，向一个或多个边缘设备)。

在一个实施例中，液体冷却剂16可以是任何类型的导热电介质液体。在另一个实施例中，冷却剂可以是无毒流体。在一些实施例中，液体冷却剂可被设计和操作以具有低沸点(例如，低于边缘设备10的阈值操作温度)。

在一个实施例中，边缘设备10配置为在提供it服务的同时产生热量。该热量被传递到液体冷却剂16中，从而导致至少一些液体冷却剂转变(例如，蒸发)成(第一)蒸汽17，该蒸汽17可以收集在it机箱9内(例如，高于液体冷却剂的顶部水平)。在一个实施例中，边缘设备10和液体冷却剂16(以及收集的蒸汽17)被封闭在it机箱中(例如，密封在其内)，以便防止流体(例如，液体冷却剂和/或蒸汽)泄漏到环境中。

如图所示，主蒸汽返回管线12将it机箱9连接到(例如，蒸汽输入)冷凝器6。在一个实施例中，“联接”是指将至少两个部件流体联接在一起，以便允许流体(例如，蒸汽17和/或液体冷却剂16)从一个部件流到另一个部件。在这种情况下，管线12配置为允许蒸汽从it机箱行进到冷凝器(或者换句话说，配置为将it机箱中产生的蒸汽17提供到冷凝器)。主蒸汽返回管线12还将冷凝器和it机箱联接到蒸汽缓冲器8，该蒸汽缓冲器8配置为缓冲(或存储)从it机箱中的液体冷却剂16蒸发的蒸汽17。在一个实施例中，缓冲器8还配置为将缓冲器中缓冲的蒸汽提供给冷凝器6。在一个实施例中，蒸汽缓冲器与主蒸汽返回管线12并联，使得返回管线12联接到蒸汽缓冲器的输入端并联接到蒸汽缓冲器的输出端。本文更详细地描述了如何将蒸汽缓冲器配置为缓冲和提供蒸汽。

主液体供给管线11将it机箱9联接到冷凝器6(例如，其液体输出)。与主蒸汽返回管线12类似，主液体供给管线11配置为允许由冷凝器6从蒸汽17冷凝的液体冷却剂从冷凝器流入it机箱。主液体供给管线还将冷凝器和it机箱联接到蓄液器7，该蓄液器7配置为蓄积由冷凝器冷凝的液体冷却剂或向it机箱提供蓄积的液体冷却剂中的至少一种。与蒸汽缓冲器类似，蓄液器与主液体供给管线11并联，使得供给管线11联接到蓄液器的输入并联接到蓄液器的输出端。本文描述了关于蓄液器如何蓄积和提供液体冷却剂的更多信息。

冷凝器6是配置为将蒸汽17冷凝成冷却(冷凝)液体冷却剂16的两相液体对液体热交换器。如本文所述，主液体供给管线11将冷凝器6和it机箱9联接到蓄液器7，并且主蒸汽返回管线12将冷凝器和it机箱连接到蒸汽缓冲器8以形成(第一)热交换回路。此外，冷凝器通过液体供给管线13和蒸汽返回管线14联接到一个或多个热交换器5a-5n以形成另一(第二)热交换回路。在操作期间(例如，当边缘设备10提供it服务时)，产生蒸汽17，且该蒸汽17由主蒸汽返回管线12提供给冷凝器。(第二)液体冷却剂(例如，图2所示的液体冷却剂29)由热交换器经由液体供给管线13(经由液体输入端)提供到冷凝器中。来自第一热交换回路中的蒸汽的热量被传递到第二液体冷却剂中，并将第二液体冷却剂蒸发成(第二)蒸汽(例如，图2中所示的蒸汽28)。例如，冷凝器可以包括联接在主蒸汽返回管线12和主液体供给管线11之间的盘管。第二液体冷却剂可以与盘管接触，抽吸包含在蒸汽17中的潜热，从而将蒸汽冷凝为液体冷却剂16。在一个实施例中，第二热交换回路内的第二液体冷却剂具有比第一热交换回路内的第一液体冷却剂16低的沸点。冷凝的液体冷却剂由主液体供给管线11(其连接到冷凝器的液体输出端)提供到it机箱中。如本文所述，热传递使得第二液体冷却剂蒸发成第二蒸汽，该第二蒸汽经由蒸汽返回管线14(其联接到冷凝器的蒸汽输出端)提供到一个或多个热交换器，然后热交换器将其冷凝回第二液体冷却剂。

在一个实施例中，配置为提供蒸汽的管线(例如，主蒸汽返回管线12和蒸汽返回管线14)可以不同于配置为提供液体冷却剂的管线(例如，主液体供给管线11和液体供给管线13)。例如，蒸汽管线的直径可以大于液体管线的直径。在一个实施例中，任何管线(蒸汽和液体)可以由任何材料构成。例如，管线可以由金属构成，诸如铜、聚合物(例如epdm橡胶)和/或塑料。在一个实施例中，所述管线可以由诸如橡胶的柔性材料构成。

在一个实施例中，热交换器5a-5n可以是配置为将蒸汽冷凝成液体的任何类型的两相热交换器。例如，热交换器可以是强制空气冷却的热交换器，其配置为将包含在从冷凝器6接收的蒸汽中的热传递到(例如，周围环境的)空气中，从而使蒸汽冷凝(和冷却)成液体冷却剂。作为另一个示例，热交换器可以是液体到液体热交换器，其配置为将热量从蒸汽传递到(第三)液体冷却剂，该(第三)液体冷却剂被提供至外部冷却源(例如，it液体冷却水系统或任何类型的冷却流体源)。在一个实施例中，热交换器5a-5n可以包括热交换器的任何组合(例如，一些是强制空气冷却热交换器，而其它是液体到液体热交换器)。在一个实施例中，热交换器(更具体地说是热交换器5a)可配置为可拆卸地联接到边缘机箱。在另一个实施例中，一个或多个热交换器(例如，5a和5b)可以是边缘机箱2的一部分或固定地联接到边缘机箱2。具体而言，热交换器5a和5b以及边缘机箱2可以集成为一个单元。如本文所述，尽管两个热交换器可以与边缘机箱集成在一起，但是为了增加冷却系统的冷却能力，另外的热交换器(例如，5n)可以联接到热交换器(例如，5b)。本文更详细地描述了热交换器5a-5n。

如本文所述，边缘冷却系统1配置为在各种环境中以及在环境内条件变化的情况(例如，变化的温度、湿度等)下对一个或多个边缘设备10进行动态操作(例如，提供冷却溶液)。为此，系统配置为动态地改变主液体供给管线11和/或主蒸汽返回管线12内的一个或多个阀的开启度，以便调节在第一热交换回路内循环的蒸汽17和/或液体冷却剂16的流量。例如，主液体供给管线包括联接在冷凝器6、蓄液器7(的输入端)和it机箱9之间的(第一)三通阀15a，并且包括联接在蓄液器(的输出端)和it机箱之间的(第一)二通阀15b。阀15a配置为在至少四个位置中的一个位置上操作：第一打开位置，在该位置中液体冷却剂从冷凝器流入(输入)蓄液器；第二打开位置，在该位置中液体冷却剂从冷凝器流入it机箱；第三打开位置，在该位置中液体冷却剂从冷凝器流入蓄液器和it机箱；以及关闭位置，在该位置中液体冷却剂不允许从冷凝器流入蓄液器或it机箱。阀15b配置为在至少两个位置之一中操作：打开位置和关闭位置，在打开位置，液体冷却剂从蓄液器(蓄液器的输出端)流入it机箱，在关闭位置，来自蓄液器的液体冷却剂不允许流入it机箱。

类似于主液体供给管线11，主蒸汽返回管线12包括联接在it机箱9、蒸汽缓冲器8(的输入端)和冷凝器6之间的(第二)三通阀15c，并且包括联接在蒸汽缓冲器(的输出端)和冷凝器之间的(第二)二通阀15d。阀15c配置为在至少四个位置中的一个位置上操作：第一打开位置，在该位置蒸汽17从it机箱流入冷凝器；第二打开位置，在该位置蒸汽从it机箱流入蒸汽缓冲器；第三打开位置，在该位置蒸汽从it机箱流入冷凝器和蒸汽缓冲器；以及关闭位置，在该位置蒸汽不允许从it机箱流入冷凝器或蒸汽缓冲器。阀15d配置为在至少两个位置之一中操作：打开位置和关闭位置，在打开位置，蒸汽从蒸汽缓冲器流入冷凝器，在关闭位置，蒸汽不允许从蒸汽缓冲器流入冷凝器。在一个实施例中，处于打开位置的阀可以是完全打开或至少部分打开(例如，具有50％的开启度)的阀。本文描述了关于打开/关闭阀的更多方面。

在一个实施例中，任何一个阀可以是二通阀或三通阀的任何组合。例如，代替液体阀15a是三通阀，主液体供给管线11可以包括两个独立运行的二通阀，以允许液体冷却剂流向蓄液器7、it机箱或其组合。

温度传感器4配置为感测环境温度(例如，相对于边缘机箱2的外部环境的温度)并产生表示环境温度的信号。在一个实施例中，温度传感器可以是配置为感测或测量温度作为信号的任何类型的温度传感器(例如，热电偶、电阻温度检测器(rtd)等)。在一个实施例中，温度传感器可以是边缘机箱2的一部分或热交换器5a-5n中的至少一个。在另一个实施例中，温度传感器可以是单独的电子设备(未示出)的一部分。

控制器3可以是专用处理器，诸如专用集成电路(asic)、通用微处理器、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号控制器或一组硬件逻辑结构(例如，滤波器、算术逻辑单元和专用状态机)。在一个实施例中，控制器可以是具有模拟元件(例如，电阻器、电容器、电感器等)和/或数字元件(例如，基于逻辑的元件，诸如晶体管等)的组合的电路。控制机构(和/或控制器)还可以包括存储器。在一个实施例中，控制器可以是边缘机箱2中的一部分(或集成到边缘机箱2中的一部分)。在另一个实施例中，控制器可以是it机箱9内的边缘设备10的一部分(或边缘设备10之一)。

在一个实施例中，控制器3通信地联接(例如，有线和/或无线连接)到阀15a-15d和/或温度传感器4。具体地，控制器配置为接收来自传感器4的环境温度读数(作为电信号)，并(例如，通过向阀的控制电路(诸如电子开关)发送控制信号)控制至少一个阀，以便调节阀的开启度(或位置)(例如，至少部分地打开阀、一直打开阀、或关闭的阀)，如本文所述。本文描述了控制器如何控制阀的更多信息。

图2是示出根据一个实施例的边缘冷却系统的多个热交换器的示例的框图。具体而言，该图显示了两个热交换器5a和5b，它们彼此并联连接，以便增加图1的边缘冷却系统1的第二热交换回路的冷却能力(例如，热传递冷却表面积)。在一个实施例中，热交换器可以彼此并联和/或串联联接和/或与冷凝器6并联和/或串联联接。在一个实施例中，更多或更少的热交换器可以彼此联接。每个热交换器可以包括一个或多个风扇19，其可以是热交换器的一部分(例如，风扇19a是交换器5a的一部分)。作为另一个例子，风扇可以是空气冷却系统的一部分，该空气冷却系统通过空气管道(未示出)连接到热交换器的空气入口。

如图所示，两个热交换器都是两相空气对液体热交换器，其包括联接到冷凝器6(或另一热交换器)的端口和使得热交换器能够添加到第二热交换回路或从其移除的延伸端口。在一个实施例中，端口可以包括连接器，该连接器使管线能够可拆卸地联接到端口。在另一个实施例中，连接器可以是无滴盲插快速断开接头(或无滴快速断开接头)。例如，端口可以具有公型连接器(例如，供给口21)，而管线包括母型连接器(例如，液体供给管线13)，该母型连接器使得技术人员能够将管线联接到端口。在一个实施例中，每个热交换器还包括冷却盘管27，该冷却盘管27配置为从蒸汽中吸取热量以将蒸汽冷凝回液体冷却剂。本文描述了关于冷却盘管如何冷凝的更多信息。

如图所示，热交换器5a包括供给口21和返回口22，供给口21配置为可拆卸地联接到液体供给管线13，返回口22配置为可拆卸地联接到蒸汽返回管线14。此外，热交换器包括延伸供给口23和延伸返回口24，延伸供给口23配置为可拆卸地联接到延伸液体供给管线25，延伸返回口24配置为可拆卸地联接到延伸蒸汽返回管线26。如图所示，延伸液体供给管线和延伸蒸汽返回管线分别联接到热交换器5b的供给口和返回口。这种构造使得第二热交换回路能够延伸而包括任何数量的热交换器(例如，热交换器5a和5b)。

在操作期间，由冷凝器6产生的(第二)蒸汽28从冷凝器行进，通过蒸汽返回管线14，并经由返回口22进入热交换器5a(的冷却盘管27a)。蒸汽向上行进到(且通过)冷却盘管，冷却盘管将至少一些蒸汽冷凝回(第二)液体冷却剂29。至少一些蒸汽也经由延伸返回口24、延伸蒸汽返回管线26和热交换器的返回口分配到热交换器5b(的冷却盘管27b)。热交换器中的至少一个使用它们各自的风扇来冷凝蒸汽，所述风扇配置为将环境空气移动到热交换器的空气入口中以及它们相应的冷却盘管上方。例如，风扇19a移动(例如，可以推动)周围空气进入热交换器5a的入口，并且空气从冷却盘管27a中的蒸汽中吸取热量，使得蒸汽冷凝回第二液体冷却剂。热交换器5a将热的排放空气从空气出口排出，并且冷凝的第二液体冷却剂经由液体供给管线13流回冷凝器。对于联接到第一热交换器5a的每个热交换器，都会发生类似的操作。例如，热交换器5b将蒸汽冷凝回第二液体冷却剂，然后第二液体冷却剂通过供给口、延伸液体供给管线25、延伸液体供给口23和热交换器5a(的冷却盘管)流回冷凝器。

在另一个实施例中，控制器3可以通信地联接到风扇，并且可以配置为基于某些标准来控制风扇速度。例如，控制器可以基于环境温度提高风扇速度(例如，通过向风扇19a发送控制信号)。作为另一个例子，控制器可以基于一天中的时间来增加或降低风扇速度。例如，风扇可以在白天具有比夜间的风扇速度更高的风扇速度。

在一个实施例中，可以基于使用冷却系统1的环境将热交换器添加到第二热交换回路。例如，热交换器5a-5n的冷凝速率取决于环境空气温度。结果，当在热或暖的气候中部署系统时，必须增加冷却表面面积(例如，冷却盘管的面积)，以便增加系统的冷却能力。因此，在较热或较温暖的气候中可以部署比在较冷的气候中更多的热交换器。在一个实施例中，由于热交换器可以与第二热交换回路可拆卸地联接，因此热交换器可以在全年中添加/移除，以便适应不同季节之间的不同气候。

图3是示出根据一个实施例的边缘机箱的示例的框图。如图所示，冷凝器6、蓄液器7、蒸汽缓冲器8和it机箱9可以各自完全封闭(密封)在边缘机箱2内，以便保护部件免受周围环境(例如，空气污染等)的影响。在一个实施例中，边缘机箱还可以包括主液体供给管线11和主蒸汽返回管线12。在另一个实施例中，部件可以如本文所示布置。例如，冷凝器6位于it机箱上方，而蓄液器和蒸汽缓冲器位于冷凝器和it机箱之间。因为蒸汽从it机箱上升到冷凝器、蒸汽缓冲器或其组合中，所以这些部件可以以这种方式布置。一旦冷凝，重力帮助液体冷却剂从冷凝器向下流回流体蓄积器、it机箱或其组合。在一个实施例中，蓄液器和蒸汽缓冲器可以是并排的(如图所示)或者可以彼此堆叠(例如，蓄液器在蒸汽缓冲器的顶部上)。

另外，如图所示，边缘机箱包括主供给口40和主返回口41，两者都联接到冷凝器6，并且都配置为分别通过液体供给管线13和蒸汽返回管线14可拆卸地联接到热交换器5a。具体地，类似于图2中描述的端口，端口40和41可以包括连接器，诸如盲插快速断开接头，其使得端口40和41能够分别可拆卸地联接到管线13和14。例如，如本文所述，连接器可以是公型连接器，其配置为可拆卸地联接到液体供给管线和蒸汽返回管线的母型连接器。因此，在一个实施例中，端口40和41使得边缘机箱能够作为单个单元运送到特定位置，然后联接到一个或多个热交换器。

图4是示出根据一个实施例的边缘机柜50的示例的框图。边缘机柜50是配置为容纳图1的边缘冷却系统1的结构(或外壳)。具体地，边缘机柜包括配置为容纳边缘机箱2的底部52和配置为容纳一个或多个热交换器5的至少一个插槽51。特别地，该机柜50包括两个插槽51a和51b，每个插槽分别容纳一个热交换器51a和51b。此外，每个插槽分别包括集成在其中的一个或多个风扇19a和19b。在一个实施例中，边缘机柜可以包括边缘冷却系统的附加部件，诸如本文所述的温度传感器4和/或控制器3。作为另一个示例，机柜50可以包括用于如本文所述的热交换器和/或边缘机箱的连接件(例如，供给管线和返回管线)。

在一个实施例中，本文描述的每个部件可以被组装在边缘机柜内，以便能够方便和有效地运送和部署边缘冷却系统。在另一个实施例中，至少一些部件可以可拆卸地容纳在机柜内。例如，热交换器可以添加到插槽中或从插槽移除。因此，每个部件可以分别运送到特定的位置，然后在部署过程中进行组装。在另一个实施例中，机柜50可以包括附加的环境保护。例如，边缘机箱可密封在底部内，以便对边缘机箱2内所含的部件提供双重保护。

图5是根据一个实施例的用于基于环境温度确定边缘冷却系统将在何种冷却模式中操作的过程60的流程图。该图将参照图1的边缘冷却系统1进行描述。特别地，过程60的至少一些操作可以由系统1的控制器3执行。过程60始于控制器3获得由温度传感器4产生的环境温度读数(例如，表示为产生的电信号)(在框61)。控制器确定环境温度是否高于第一温度阈值(在判定框62)。特别地，控制器可以将环境温度与可能基于若干因素之一的温度值进行比较。例如，温度值可以基于边缘冷却系统内的部件和/或操作温度要求(例如，边缘器件的10项操作要求)的部件。在一个实施例中，温度阀可以基于在第一热交换回路和/或第二热交换回路中使用的液体冷却剂的类型。在一个实施例中，温度值可以动态地改变(例如，基于系统内的部件)。在另一个实施例中，温度值是预定值(例如，在受控设置(诸如实验室)内确定的)。如果是，则过程60使边缘冷却系统在补充冷却和蒸汽缓冲模式中操作，在补充冷却和蒸汽缓冲模式中，控制器控制阀15a-15d的打开位置，以允许系统使用蓄液器7和蒸汽缓冲器8用于补充冷却和蒸汽缓冲。在一个实施例中，第一温度阈值可以代表暖的或热的环境温度(例如，白天和/或诸如春天或夏天的更暖的季节期间的温度)。在温热或高环境温度下，冷凝器6的冷凝率可以低于液体冷却剂16的沸腾率。换句话说，it机箱可以产生比冷凝器可以冷凝回液体冷却剂更多的蒸汽。结果，控制器调节阀15c和15d以允许蒸汽缓冲器存储由it机箱产生的蒸汽的至少一些以减少由冷凝器接收的蒸汽的量。由于冷凝器具有较低的冷凝率，其可能不会冷凝足够量的用于it机箱的液体冷却剂。结果，控制器调节阀15b的打开位置，以允许已经存储在蓄液器内的液体冷却剂补充减少且冷凝的液体冷却剂。结果，边缘冷却系统可能由于蒸汽和补充的液体冷却剂的收集而甚至在高环境温度下(例如，在夏热的几天期间)继续工作。

然而，如果环境温度不高于第一阈值温度，则过程60确定环境温度是否低于比第一温度阈值低的第二温度阈值(在判定框64)。在一个实施例中，第二温度阈值可以代表冷环境温度(例如，夜间和/或较冷季节(诸如秋季或冬季)的温度)。如果是，则过程60使边缘冷却系统在再充模式中操作(在框65)。例如，在先前模式中，系统可以运行相当长的时间(例如，10小时)，在该时间内，由于补充由冷凝器6冷凝的液体冷却剂，蓄液器被耗尽。结果，当温度降至较冷的温度时(例如，在夜间)，控制器控制阀的打开位置，以便对蓄液器进行再充或补充。例如，在这种模式期间，控制器打开阀15c和15d，以便允许it机箱产生的蒸汽以及在蒸汽缓冲器内缓冲的蒸汽被冷凝器6冷凝。由于环境温度低，冷凝器能够处理来自缓冲器的这种额外的蒸汽。此外，控制器打开阀15a并关闭阀15b，以便允许来自冷凝器的冷凝的液体冷却剂流入it机箱和蓄液器。结果，在环境温度较低的时间内，蓄液器可以被补充。在一个实施例中，蓄液器可以包括液位计，当液位计达到特定阈值时，控制器可以调节阀15a，以仅允许冷凝的液体冷却剂流入it机箱，从而不会溢出蓄液器。

然而，如果环境温度不低于第二温度阈值，则过程60确定环境温度在第一温度阈值和第二温度阈值之间(在框66)。结果，过程60使边缘冷却系统在正常模式中操作(在框67)。在这种模式中，环境温度不会太高，也不会太低。结果，该系统不需要蓄液器来补充来自冷凝器6的冷凝的液体冷却剂，也不需要蒸汽缓冲器8来存储过量的蒸汽。因此，控制器控制阀以从第一热交换回路(例如，相对于与它们各自的管线并联的状态)移除蓄液器和蒸汽缓冲器。

一些实施例可以对过程60执行变化。例如，过程的特定操作可以不以所示和所述的确切顺序执行。特定操作可以不在一系列连续的操作中执行，并且不同的特定操作可以在不同的实施例中执行。例如，该过程可以基于系统1的操作条件在模式之间切换。特别地，如果边缘设备10产生过量的热量(例如，在设备执行较高工作负荷期间)，则存储在it机箱内的液体冷却剂16可以以较快的速率蒸发。结果，在边缘设备10过载操作期间(或在it机箱或液体冷却剂16的温度高于阈值的时间期间)，控制器3可以切换到补充模式，使蓄液器7补充冷凝器6。在一个实施例中，如果一个或多个风扇(例如，19a)发生故障，则可以在短时间内使用补充冷却模式，以便允许系统运行。

在一个实施例中，控制器3可以在给定模式中并且基于边缘冷却系统1的操作需要操作预定的时间量。例如，蓄液器7和蒸汽缓冲器8的尺寸(或容量)可以被设计成使系统在补充模式中操作给定的时间量(例如，10小时)。因此，可以修改系统以适应预定的时间量。

图6a至图6c是根据一个实施例的基于环境温度的边缘冷却系统的操作模式的示例。具体而言，图6a示出了在补充冷却和蒸汽缓冲模式中操作的边缘冷却系统1。例如，当环境温度高于第一温度阈值时，控制器3配置为1)(部分)打开阀15a以仅允许液体冷却剂从“a”流到“b”；2)打开阀15b；3)(完全)打开阀15c以允许蒸汽从“d”流到“f”并且从“d”流到“e”；以及4)关闭阀15d。

图6b示出了在再充模式中操作的边缘冷却系统1。例如，当环境温度低于第二温度阈值时，控制器配置为1)(完全)打开阀15a以允许液体冷却剂从“a”流到“b”并且从“a”流到“c”；2)关闭阀15b；3)(部分)打开阀15c以仅允许蒸汽从“d”流到“f”；以及4)打开阀15d。

图6c示出了在正常模式中操作的边缘冷却系统。例如，当环境温度处于第一温度阈值至第二温度阈值的范围内时，控制器配置为1)(部分)打开阀15a以仅允许液体冷却剂从“a”流到“c”；2)关闭阀15b；3)(部分)打开阀15c以仅允许蒸汽从“d”流到“f”；以及4)关闭阀15d。

在一个实施例中，控制器3可以调节如本文所述的一个或多个阀的开启度。例如，在再充模式期间，控制器可以控制阀15a以具有两种不同的开启度。例如，阀可以在“a”和“c”之间具有低开启度(例如，30％)，而阀可以在“a”和“b”之间具有高开启度(例如，100％)。可以调节开启度，以便允许控制器以快速率填充蓄液器。在另一个实施例中，当将阀设置为打开时，控制器可以总是应用100％开启度(或完全打开)的阀。

如前所述，本公开的实施例可以是(或包括)其上存储有指令的非暂时性机器可读介质(诸如微电子存储器)，所述指令对一个或多个数据处理组件(在此统称为“处理下”)进行编程以执行百叶窗控制操作，诸如确定是否存在某些特征或标准(例如，内部温度是否高于阈值)，并且作为响应来控制一个或多个百叶窗。如本文所述。在其它实施例中，这些操作中的一些可以由包含硬连线逻辑的特定硬件组件来执行。替代地，这些操作可以由编程数据处理部件和固定硬连线电路部件的任何组合来执行。

在前面的说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施例描述了本公开的实施例。显然，可以对其进行各种修改，而不背离如所附权利要求书中所阐述的本公开的更宽的精神和范围。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。

虽然在附图中已经描述和示出了某些方面，但是应当理解，这些方面仅仅是说明性的，而不是对宽泛公开的限制，并且本公开不限于所示出和描述的具体结构和布置，因为本领域的普通技术人员可以想到各种其他修改。因此，本说明书被认为是说明性的，而不是限制性的。

在一些方面，本公开可包括如下表述，例如，“[元件a]和[元件b]中的至少一个”。这种表述可以指一个或多个元件。例如，“a和b中的至少一个”可以指“a”、“b”或“a和b”。具体地，“a和b中的至少一个”可以指“a中的至少一个和b中的至少一个”或“a或b中的至少一个”。在一些方面，本公开可包括如下表述，例如，“[元件a]、[元件b]和/或[元件c]”。这种表述可以指这些元件或其任意组合。例如，“a、b和/或c”可以指“a”、“b”、“c”、“a和b”、“a和c”、“b和c”或“a、b和c”。