WO2014007673A1 - Server farm with an immersive cooling system - Google Patents

Server farm with an immersive cooling system Download PDF

Info

Publication number
WO2014007673A1
WO2014007673A1 PCT/RU2012/000817 RU2012000817W WO2014007673A1 WO 2014007673 A1 WO2014007673 A1 WO 2014007673A1 RU 2012000817 W RU2012000817 W RU 2012000817W WO 2014007673 A1 WO2014007673 A1 WO 2014007673A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
printed circuit
pipe
power
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000817
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович ЧИЧКОВСКИЙ
Сергей Михайлович АБРАМОВ
Original Assignee
Chichkovskiy Alexander Alexandrovich
Abramov Sergey Mikhaylovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chichkovskiy Alexander Alexandrovich, Abramov Sergey Mikhaylovich filed Critical Chichkovskiy Alexander Alexandrovich
Publication of WO2014007673A1 publication Critical patent/WO2014007673A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/20Cooling means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763Liquid cooling without phase change
    • H05K7/20781Liquid cooling without phase change within cabinets for removing heat from server blades

Definitions

  • Server farm with immersion cooling system The invention relates to the field of computer technology, namely server farms designed for high-performance computing and computer simulation, with cooling by completely immersing the heated electronic components in a cooling fluid.
  • Known apparatus for cooling electronic systems of the company Nortel Networks Corp. which is a set of printed circuit boards mounted vertically in a container partially filled with a dielectric fluid with a low boiling point (US patent 6019167, publ. 02/01/2000).
  • a cooled electronic system is not a computing device.
  • the disadvantages of this apparatus are the low density of the printed circuit boards, due to the presence of two container chambers, two container walls, an internal and external cooling plate system, the electronic components of the system cannot be removed from an absolutely sealed enclosure without violating the integrity of the entire apparatus.
  • Computing nodes are installed on a standard server rack in an individual case, consisting of hard drives, a display, motherboards with memory and an evaporative coil.
  • the motherboard and the evaporation coil are placed in an individual sealed container into which coolant cooled to a temperature of -30 ° C is supplied.
  • Each container is connected externally to the cooling module, which includes a heat sink adjacent to the container, a heat insulation layer surrounding the container, two drying cartridges located on both sides of the heat removing plate, and two fans located on both sides of the drying cartridges.
  • the disadvantages of the server farm are the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that the motherboards are enclosed in individual containers, the computing nodes are enclosed in individual cases, and the use of cooling modules, in addition, the invention uses standard server racks with a standard width of seats for computing nodes . also in such racks are provided for mounting and maintenance intervals. All this reduces the usable space that can be used to install additional computing nodes. Also, the hot swap of failed hard drives and power supplies, the ability to work in conditions of negative ambient temperatures are not provided.
  • a standard server rack with equipment includes: a compartment for cooling units, additional shelves for equipment, one or more power supplies and a heat sink, shelves for a device to normalize pressure, a pump, an expansion tank, and a heat exchanger.
  • the cooling unit consists of two sealed containers, each of which has one or more motherboards, AC DC converters, or a hard drive, or a power supply.
  • the containers consist of two compartments: in the first, the first coolant circulates, and in the second, the second coolant.
  • a heat sink plate is located at the border of the compartments, designed to transfer heat from the first coolant to the second.
  • the disadvantages of the server farm are the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that the motherboards are enclosed in individual containers, the computing nodes are enclosed in individual cases, and a heat sink and devices are used to normalize the pressure, in addition, the invention uses standard server racks with a standard width Seats for computing nodes. Also, such racks provide for installation and maintenance intervals. All this reduces the usable space that can be used to install additional computing nodes. Also not provided the ability to hot replace failed hard drives and power supplies, the ability to work in conditions of negative ambient temperatures.
  • Hardcore Computer, Inc. server farms are known. with liquid cooling, in particular with the technology of cooling server farms by immersion in liquid LSS TM 200 (Liquid Submerged Server) (http://www.hardcorecomputer.com/liquid-blade-video/index.html, for example, US patent 8089764, published on January 3, 2012, etc.). According to these decisions, computing nodes or server farms are placed in a standard server rack. Each computing node (or server farm) is enclosed in an individual case filled with coolant. Hard disks, one or several motherboards with daughter cards mounted on it, power supplies, processors, a video card, memory are placed in each case.
  • LSS TM 200 Liquid Submerged Server
  • a pumping system may be present for pumping the hot liquid accumulating at the top of the container to an external heat exchanger or other heat dissipation systems.
  • a pumping system provides for additional cooling of the heating components by a directed fluid flow through the dispersion chamber covering them.
  • the disadvantages of this server farm are the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that the computing nodes are enclosed in individual cases, in addition, the invention uses standard server racks with a standard width of seats for computing nodes. Also in such racks provided for installation and maintenance intervals. All this reduces the usable space that can be used to install additional computing nodes. Also, the hot swap of failed hard drives and power supplies, the ability to work in conditions of negative ambient temperatures are not provided.
  • the cooling system consists of a tank filled with coolant, in which a commercially available server rack is horizontally installed, to which pipes for supplying and leaving coolant for it are connected; a heat exchanger connected to the coolant outlet; a pump connected to a heat exchanger and a tank installed for pumping coolant in a closed circuit; a microcontroller for monitoring the temperature of the cooling liquid in a closed loop, which also controls the flow of liquid cooling dielectric in a closed loop in order to maintain an elevated temperature of the liquid cooling dielectric at the outlet of the second part of the closed loop.
  • the tank may be configured to install two rows of computing nodes.
  • the cooling system may include a second cooling device comprising a cooling liquid in a second closed loop for cooling the first cooling liquid.
  • This cooling system is the inability to operate at negative ambient temperatures, the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that this cooling system is intended, including for standard computing nodes, which are made for air cooling and, accordingly, are equipped with fans and ducts, which increases the size of the computing node and the size of the seats for the computing nodes in standard server racks that are mounted in the tank.
  • the server farm is a sealed container filled with coolant and equipped with guides for installing blocks of computing nodes. Inside the container, a cooling mechanism is placed, which is a collection of tubes diluted on the motherboard. Hole tubes are in close proximity to heating components. Through these openings, coolant is injected onto such heating components, cools them and then mixes with the liquid filling the container.
  • the disadvantages of this server farm are the inability to hot-swap failed hard disks and power supplies, the server farm in negative environmental temperatures. Since this embodiment of the server farm is not described in the description section of the invention, it is difficult to assess the density of the installation of computing nodes inside the tank.
  • the objective of the invention is to expand the arsenal of server farms.
  • the technical result consists in expanding the arsenal of technical capabilities of server farms, namely, increasing the density of the installation of computing nodes, ensuring the functioning of the server farm at low temperatures environment, hot-swappable power supplies and storage devices.
  • the server farm with an immersion cooling system consists of a sealed tank filled with coolant, with a heat exchanger installed in it, computing nodes consisting of a circuit board with motherboards mounted on it, power supplies, and information storage devices equipped with a cover, guides for the vertical installation of computing nodes, inlet and outlet nozzles communicating through a pipeline with a pump and an external heat exchange
  • the server farm is provided with a distribution pipe, two printed circuit boards, a network switch, the distribution pipe being installed parallel to the entire bottom of the tank and formed by two parallel perforated pipes connected by a U-shaped connector, one end of the distribution pipe is plugged, and the other is connected with the first inlet pipe installed in the lower part of the tank wall, and the exhaust pipe is installed in the upper part of the same tank wall in which becoming the first inlet and through the first return isolation valve is connected via a first pressure line with an external circulation pump, coarse filter and an external heat exchanger, which on the other hand is connected via the reverse pressure line via a
  • a three-way solenoid valve is installed between the external circulation pump and the external heat exchanger, the third pipe of which is connected to the first end of the second pressure pipe, the second end of which is connected to the third pipe of the three-way splitter integrated in the return pressure pipe between the external heat exchanger and the second check valve.
  • An internal heat exchanger is installed inside the tank, the first inlet of which is connected to the second inlet pipe, and the first outlet is connected via the pressure pipe to the internal circulation pump and the distribution pipe, the second input is connected via the pressure pipe to the first inlet pipe, and the second output is connected via the pressure pipe to the exhaust pipe branch pipe.
  • the lid of the tank is formed by two leaves with different surface areas and is installed with the possibility of removal and lifting, and the large leaf is installed with the possibility of removal and lifting in the stop mode and the operation of the server farm, on the inner side of the larger leaf there is a network switch, and a hole is made in the smaller leaf for a loop or flexible printed circuit board having data connectors at the ends, the flexible board or loop connected to one end of an external data cable, the other end of which is connected connected to an external control device, and the network switch is connected to one end of the first data cable, the other end of which is brought out through an opening in the smaller leaf of the lid and connected to an external control device.
  • the first printed circuit board is installed parallel to the plane of the tank bottom under the distribution pipe, it has end connectors for data and power, and data connectors are aligned along one edge, and power connectors are aligned along the opposite edge, between the power connectors and data connectors made heating elements.
  • the second printed circuit board is installed close to one of the walls of the tank, to which a smaller flap of the lid is attached, perpendicular to the first printed circuit board and joined edge to edge with the help of mates for the data and power connectors of the first printed circuit board, and its upper part is connected via a connector data with a flexible printed circuit board or cable, passed through an opening in the smaller leaf of the lid of the tank, and with one end of the external power cable passed through the other hole in the smaller leaf of the lid, through power connectors, while the other end of the external power cable is connected to an external power source.
  • the network switch is powered by a power connector located at the top of the second circuit board using a power cable.
  • Computing nodes are installed using data and power connectors on the first printed circuit board parallel to the second printed circuit board and consist of a printed circuit board, which is divided by a longitudinal divider into narrow and wide compartments, two longitudinal holders are mounted symmetrically on both sides of the narrow compartment on both sides in the form of guides for fixing a removable printed circuit board on which the power supply unit, information storage devices and a block of power and data connectors are located, and in a wide compartment on both sides it mounts I'm on the motherboard.
  • the motherboard is connected to the network switch via a second data cable, and the removable board is connected to the circuit board through the power and data connector blocks, and the wide compartment of the circuit board is connected via a flexible circuit board or a cable to the motherboard using data connectors.
  • a rectangular cutout is made in the lower edge of the circuit board for passage of the distribution pipe.
  • Half of the information storage devices located on the removable printed circuit board installed on one side of the circuit board are connected to the motherboard mounted on the same side of the mounting circuit board, and the remaining information storage devices are connected to the motherboard mounted on the other side of the mounting circuit board, between information drives connected to one motherboard, organized a complete data mirroring.
  • Each power supply is connected to both motherboards, with both power supplies work in parallel mode.
  • the server farm consists of n pressurized reservoirs connected in parallel through a system of inlet and outlet pipelines in communication with the outlet and inlet manifold pipes interconnected by a common pressure pipe.
  • heating elements are made in the lower part of the second printed circuit board.
  • the heating elements are made in the form of load resistors.
  • the internal heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube countercurrent heat exchanger.
  • FIG. 1 shows a server farm tank.
  • FIG. 2 shows a distribution pipe
  • FIG. 3 shows the cover
  • FIG. 4 shows a first circuit board
  • FIG. 5 shows a second circuit board.
  • FIG. 6 shows the circuit board
  • FIG. 7 shows a removable board
  • FIG. 8 is a diagram of a cooling circuit of a server farm including one tank.
  • FIG. 9 is a diagram of a cooling circuit of a server farm including n tanks.
  • the server farm is a single tank server farm.
  • the server farm of FIG. 1 includes a sealed rectangular tank 1 filled with coolant and provided with a cover 2.
  • plastic inserts with guides are mounted parallel to the side edges of the tank, or cuts are made for the vertical installation of computing nodes.
  • An opening is made in the upper part of one of the walls of the tank on the central axis, into which the outlet pipe 3 is installed.
  • the tank is filled with liquid to the level of its overflow into the outlet pipe.
  • An opening is made in the lower part of the same tank wall, into which an inlet pipe 4 of the same diameter as the outlet pipe is installed.
  • the inlet pipe is connected to one end of the distribution pipe 5 (Fig. 2), mounted inside the tank on the supporting elements mounted on its bottom and consisting of two perforated pipes parallel to each other, connected by a U-shaped connector.
  • the other end of the distribution pipe is plugged.
  • the distribution pipe extends along the entire bottom of the tank.
  • FIG. 3 shows a tank cap.
  • the lid 2 of the tank consists of two flaps of different surface areas and fasteners, through which the flaps of the lid are attached to fasteners mounted on the upper edges of the walls of the tank. Fasteners are made with the possibility of removal and lifting of the wings.
  • Both lid flaps have an opening angle of at least 90 degrees and are equipped with a mechanism for fixing them in this position.
  • the upper edge of the tank around the perimeter and the lower edges of the lid flaps around the entire perimeter have a sealant layer that ensures a tight fit of the lid flaps to the tank.
  • the large lid flap opens and removed in the operating mode of the server farm.
  • a smaller lid flap opens and is removed only after the server farm stops working.
  • a network switch 6 is located on the inside of the larger leaf.
  • a first data cable is connected to the network switch, the other end of which is led out through an opening 7 made in the smaller leaf of the lid.
  • Holes 8 are made in the smaller flap of the lid (one hole is shown in the drawing), through which a sealed input of power cables is arranged.
  • An opening 9 is made in the smaller flap of the lid, into which a loop or flexible printed circuit board (not shown) is hermetically passed with two data end connectors.
  • One end data connector is designed to interface with an end data connector located on a second circuit board.
  • the other end data connector is designed to connect to an external data cable, the other end of which is connected to an external control device.
  • a first printed circuit board 10 is installed (Fig. 4), fixed on the supporting elements mounted on the tank bottom. Holes 11 are provided on the first printed circuit board for the passage of fasteners securing the distribution pipe.
  • first printed circuit board Along one edge of the first printed circuit board, data connectors 12 are arranged coaxially between each other, made in an amount equal to the number of computing nodes installed in the tank. Along the opposite edge of the first printed circuit board are power connectors 13, made in an amount equal to the number of computing nodes installed in the tank. Between the data connectors 12 and power 13 mounted heating elements 14, made in the form of load resistors.
  • the first circuit board is equipped with data end connectors 15 and power 16, designed to couple with the lower edge of the second printed circuit board 17. In this case, the data connectors 12 and 13 on the first printed circuit board are made along the edges perpendicular to the edge aligned with the second printed circuit board.
  • the second printed circuit board 17 (Fig. 5) is installed perpendicular to the first printed circuit board close to the tank wall, opposite to that on which the inlet and outlet pipes are mounted, and is rigidly fixed in this position by means of fasteners mounted on the tank wall.
  • the mating parts of the data connectors 18 and power 19 are made to the end data connectors 15 and power 16, respectively.
  • a mating part 20 of a data connector is provided for docking with an end data connector located on a cable or a flexible printed circuit board passed through an opening 9 in the smaller flap of the lid, and a power connector 21 for connecting external power cables, passed through the holes 8 in the smaller sash of the lid.
  • the second printed circuit board is designed to supply power and transfer data from the data connectors 20 and power 21 located in its upper part to the first printed circuit board; in addition, it is used to install additional electronic components, such as, for example, an additional switch, etc. In some embodiments implementation of the invention in the lower part of the second printed circuit board placed additional heating elements 14.
  • Computing nodes are installed inside the tank on the first printed circuit board.
  • the computing node consists of a mounting circuit board 22 (Fig. 6).
  • a rectangular cutout is made in the lower edge of the mounting printed circuit board so that when it is installed on the first printed circuit board, the rectangular cutout falls on the distribution pipe.
  • the mounting circuit board on the front and back sides is divided into two compartments - narrow and wide - with a longitudinal divider 23, made in the form plastic strips.
  • Two longitudinal holders 26 are mounted symmetrically along the longitudinal edges of the narrow compartment of the printed circuit board on its front and back sides in the form of guides for fixing the removable printed circuit board 27 shown in FIG. 7, on which the power supply unit 28 and at least two information storage devices 29 are located.
  • part of the information storage devices located on the removable printed circuit board installed on the front side of the circuit board is connected to the motherboard mounted on the front side of the circuit board, and the other part of the information storage devices is connected to the motherboard mounted on the reverse side of the printed circuit board.
  • information storage devices located on a removable printed circuit board mounted on the back of the circuit board Between information storage devices connected to the same motherboard, complete data mirroring is organized. Each power supply is connected to both motherboards, while both power supplies operate in parallel. At the bottom of the plug-in board, a block of 30 power and data connectors is made.
  • a block 31 of power and data connectors designed to interface with a block of 30 power and data connectors located on a removable printed circuit board.
  • the block 31 of the power and data connectors is connected to the power and data connectors made in the lower part of the narrow compartment of the circuit board (not shown in the drawing), which are used respectively for tracing power and data from the power supply and information storage devices, located on a removable circuit board, to the electronic components of the motherboard.
  • the motherboard 32 In the wide compartment of the circuit board, the motherboard 32 is mounted on the front and back sides. Thus, two motherboards and two removable printed circuit boards are mounted on the circuit board.
  • a data connector 33 is provided for coupling by means of a flexible board or cable (not shown) with an end data connector 34 made in the upper part of the motherboard.
  • a data connector 35 In the upper part of the motherboard there is a data connector 35, to which a second data cable is connected, the other end of which is connected to the network switch 6.
  • the network switch receives power from the power connector 21 on the second printed circuit board using the power cable.
  • the cooling system of the server farm is double-circuit.
  • the first circuit is the cooling circuit of the computing nodes in the tank by the first coolant
  • the second circuit is the cooling circuit of the first coolant by the second coolant.
  • the server farm consists of one reservoir 1 filled with coolant, provided with a lid, with computing units installed therein, a first printed circuit board 10, a second printed circuit board 17, and a distribution pipe 5.
  • FIG. 8 shows a cooling scheme of a server farm including one tank.
  • the first cooling circuit includes an internal heat exchanger 36 mounted inside the tank and attached to the wall of the tank, on which the first inlet and outlet pipes are installed, by means of fasteners.
  • the first input of the internal heat exchanger is connected to the second inlet pipe 37, and its first the outlet is connected via a pressure pipe 38 to an internal circulation pump 39 and a distribution pipe (not shown in the drawing).
  • the internal heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube countercurrent heat exchanger.
  • the second cooling circuit is formed by an internal heat exchanger 36, the second outlet of which is connected via a pressure pipe 40 to an outlet pipe installed in the tank wall, communicated through the first check valve 41 through a first pressure pipe 42 with an external circulation pump 43, a coarse filter 44 and an external heat exchanger 45.
  • the external heat exchanger on the other hand, is connected by means of a return pressure pipe 46 through a second check valve 47 with the outer end of the first th inlet pipe installed in the tank wall.
  • the inner end of the first inlet pipe is connected via line 48 to the second inlet of the internal heat exchanger.
  • a three-way solenoid valve 49 is inserted between the coarse filter 44 and the external heat exchanger 45, the third pipe of which is connected to the first end of the second pressure pipe 50.
  • the second end of the second pressure pipe is connected to the third pipe of the three-way splitter integrated in the return pressure pipe 46 between the external heat exchanger 45 and a second check valve 47.
  • Three-way solenoid valve valve 49 is designed to shut off the flow of the second coolant entering the external heat exchanger and direct it through the second pressure pipe through the third pipe of the three-way splitter back to the internal heat exchanger.
  • a small second closed loop of heat transfer by the second coolant from the first coolant from the internal heat exchanger to the second common pipe and the second cooled liquid back to the first coolant to the internal heat exchanger is formed, bypassing the external heat exchanger.
  • a backup circulation pump (not shown) is installed parallel to the external circulation pump 43.
  • the server farm consists of n tanks.
  • FIG. 9 shows a cooling scheme of a server farm including n tanks.
  • the server farm consists of n sealed tanks 1 filled with coolant, with computing units installed in them, a first printed circuit board 10, a second printed circuit board 17, a distribution pipe 5, an internal heat exchanger 36.
  • Each tank is equipped with a cover 2.
  • the first cooling circuit made similarly to the first embodiment of the invention.
  • the second cooling circuit consists of an internal heat exchanger 36, the second outlet of which is connected by a pressure pipe 40 with a first exhaust pipe mounted in the tank wall, communicated through the first check valve 41 through a discharge pressure pipe 51 with an external circulation pump 43, a coarse filter 44 and an exhaust a manifold pipe 52, one end of which is plugged and the other connected via a first three-way splitter to a first common pressure pipe 53.
  • a first common pressure To the first common pressure the th pipeline is then connected in series to an external common circulation pump 54, a common coarse filter 55 and an external heat exchanger 56.
  • an external heat exchanger is connected to a return common pressure pipe 57.
  • a second inlet of each internal heat exchanger 36 is connected via a pipe 48 through a first outlet pipe installed in the tank wall and a second shut-off check valve 47, with a supply pressure pipe 58, which is connected to the intake manifold pipe 59.
  • a supply pressure pipe 58 which is connected to the intake manifold pipe 59.
  • One end of the intake manifold pipe is plugged, and the second is connected via a second three-way branch ator with reverse common pressure pipe 57.
  • a three-way shut-off solenoid valve 60 is integrated between the common coarse filter 55 and the external heat exchanger 56, the third pipe of which is connected to the first end of the second common pressure pipe 61.
  • the second end of the second common pressure pipe is connected through the third pipe of the third three-way splitter installed between the external heat exchanger and the inlet manifold pipe 59, with a return common pressure pipe 57.
  • Shut-off three-way solenoid valve is designed to block the flow of second second coolant supplied to the outdoor heat exchanger, and direct it via the second common flow conduit and the third conduit a three-way splitter, which in turn communicates via the reverse common pressure line to the inlet manifold pipe, the supply line back to the indoor heat exchanger.
  • a duplicate common circulation pump (not shown) is installed parallel to the external common circulation pump 54.
  • the computing nodes are completely immersed in the coolant.
  • the first coolant heated by the computing units is poured into the second inlet pipe in communication with the first inlet of the internal heat exchanger and enters the internal heat exchanger, where it is cooled by the second cooling liquid. Then, the cooled first liquid through the first outlet of the internal heat exchanger enters the pressure pipe and is pumped by the internal circulation pump into the distribution pipe and fed through the openings made in it into the tank back to the computing nodes.
  • the first coolant circulates in the first closed loop, starting from the computing nodes, continuing to the internal heat exchanger, the internal circulation pump and returning back to the computing nodes.
  • the second coolant heated by the first coolant in the internal heat exchanger, through its second outlet enters the pressure pipe connected to the outlet pipe installed in the tank wall, and then through the first check valve through the first pressure pipe enters the external circulation pump which pumps it through a coarse filter to an external heat exchanger.
  • the second coolant cooled in the external heat exchanger enters the return pressure pipe and through the second check valve in communication with the first inlet pipe installed in the wall reservoir, enters the pipeline in communication with the second inlet of the internal heat exchanger.
  • the second coolant circulates in a second large closed loop starting from the internal heat exchanger, continuing to the external circulation pump, the coarse filter, the external heat exchanger and returning back to the internal heat exchanger.
  • the shut-off three-way solenoid valve is closed.
  • An external circulation pump through a coarse filter pumps a second coolant into the first pressure pipe to the shutoff three-way solenoid valve, which directs it to the second pressure pipe, where it is cooled.
  • the cooled second coolant through a three-way splitter, a second check valve and a first inlet pipe installed in the tank wall, enters the pipeline in communication with the second inlet of the internal heat exchanger.
  • the second coolant circulates in a second small closed loop, starting from the internal heat exchanger, continuing to the external circulation pump, the coarse filter, the second pressure pipe and returning back to the internal heat exchanger, bypassing the external heat exchanger.
  • the first coolant heated by the computing units circulates in a similar primary circuit.
  • the second coolant, heated by the first coolant in the internal heat exchanger, through its second outlet enters the pressure pipe in communication with the exhaust pipe, and through the first check valve, overflows into the discharge pressure pipe to the external circulation pump, which pumps it through the coarse filter graduation the collector pipe and into the first common pressure pipe, where a common circulation pump through a common filter of rough cleaning pumps it to an external heat exchanger.
  • the second coolant cooled in the external heat exchanger enters the return common pressure pipe and the inlet manifold, and then through the inlet pressure pipe through the second check valve and the first inlet pipe installed in the tank wall, enters the pipe in communication with the second input of the internal heat exchanger.
  • the second coolant circulates in a second large closed loop, starting from the internal heat exchanger, continuing to the exhaust piping system, the exhaust manifold pipe, the external common circulation pump, the coarse filter and the external heat exchanger and returns back to the internal heat exchanger through the pipeline, the intake manifold pipe and piping system.
  • the shut-off three-way solenoid valve is closed.
  • An external common circulation pump through a common coarse filter, pumps a second coolant through the first common pressure pipe to the shutoff three-way solenoid valve, which directs it to the second common pressure pipe, where it is cooled.
  • the cooled second cooling liquid is returned back to each of the internal heat exchangers, bypassing the external heat exchanger.
  • the second coolant circulates in a second small closed loop, starting from the internal heat exchanger, continuing to the system of the discharge pipes, the exhaust manifold pipe, the external common circulation pump, the common coarse filter and the second common pressure pipe and returns to the internal heat exchanger through the pipeline, the intake manifold pipe and the supply pipe system.
  • the first additional technical result is achieved, which consists in providing the possibility of installing each of the tanks at different levels, starting from the same point on the earth's surface.
  • the ambient temperature at which the operation of the inventive server farm is possible ranges from -50 ° C to +45 ° C.
  • the server farm receives power from an external power source through power cables through the holes 8 in the smaller flap of the lid, one ends of which are connected to an external power source, and the other ends are connected to the power connector 21 on the second circuit board.
  • Synthetic or natural oils are used as the first coolant.
  • Ethylene glycol or its analogues are used as the second coolant.
  • the increase in the density of the installation of computing nodes is achieved due to the lack of an individual case in which the computing unit is located, and an individual container in which one or more motherboards are located, cooling devices used in known solutions, for example heat-removing boards and cooling modules, not using standard server racks with a standard width of seats for computing nodes and with mounting and operating intervals.
  • motherboards and removable printed circuit boards on both sides are installed on the circuit boards. All this increases the usable space that can be used to install additional computing nodes.
  • the invention does not provide for the use of standard computing nodes designed for air cooling, which reduces the size of the computing nodes installed in the inventive server farm.
  • the ability to hot-swap power supplies and information storage devices is achieved by connecting part of the information storage devices located on a removable printed circuit board installed on one side of the mounting printed circuit board to a motherboard mounted on its other side, and organizing data mirroring between information storage devices connected to one motherboard. As well as the fact that both power supplies operate in parallel. As well as the fact that power supplies and information storage devices are located on a removable printed circuit board.

Abstract

The invention relates to computer engineering. The technical result is an increase in the installation density of computational nodes. The server farm is comprised of an air-tight reservoir filled with cooling fluid and equipped with a lid, an internal heat-exchange unit, and an inlet pipe and an outlet pipe which communicate by means of pipelines with a circulation pump and an external heat-exchange unit. A perforated distribution pipe is installed inside the reservoir, parallel to the entire bottom of said reservoir, and a first printed circuit board, equipped with heating elements, is installed under said pipe. A second printed circuit board is installed flush against a wall of the reservoir and is adjoined by one of its edges to an edge of the first printed circuit board. Computational nodes are installed on the first printed circuit board, parallel to the second printed circuit board, and are comprised of a base printed circuit board separated by a divider into a narrow section and a wide section. The cooling system has two loops: the first is a cooling loop for cooling the computational nodes in the reservoir by means of a first cooling fluid, and the second is a loop for cooling the first cooling fluid by means of a second cooling fluid.

Description

Серверная ферма с иммерсионной системой охлаждения Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к серверным фермам, предназначенным для проведения высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования, с охлаждением путем полного погружения нагревающихся электронных компонентов в охлаждающую жидкость.  Server farm with immersion cooling system The invention relates to the field of computer technology, namely server farms designed for high-performance computing and computer simulation, with cooling by completely immersing the heated electronic components in a cooling fluid.
Известен аппарат для охлаждения электронных систем компании Nortel Networks Corp., представляющий собой совокупность печатных плат, установленных вертикально в контейнере, частично заполненном диэлектрической жидкостью с низкой температурой кипения (патент США 6019167, опубл. 01.02.2000 г.). Охлаждаемая электронная система не представляет собой вычислительное устройство. Кроме того, недостатками данного аппарата является невысокая плотность установки печатных плат, обусловленная наличием двух камер контейнера, двух стенок контейнера, внутренней и внешней системы охлаждающих пластин, электронные компоненты системы не могут быть извлечены из абсолютно герметичного корпуса без нарушения целостности всего аппарата.  Known apparatus for cooling electronic systems of the company Nortel Networks Corp., which is a set of printed circuit boards mounted vertically in a container partially filled with a dielectric fluid with a low boiling point (US patent 6019167, publ. 02/01/2000). A cooled electronic system is not a computing device. In addition, the disadvantages of this apparatus are the low density of the printed circuit boards, due to the presence of two container chambers, two container walls, an internal and external cooling plate system, the electronic components of the system cannot be removed from an absolutely sealed enclosure without violating the integrity of the entire apparatus.
Известна вычислительная установка компании Cray Research Inc. (патент США 4590538, опубл. 20.05.1986 г.), состоящая из герметичного цилиндрического контейнера, 16 радиально установленных в нем блоков материнских плат, ориентированных вертикально в плоских ячейках, ограниченных поддерживающими рамами, при этом материнские платы в блоках расположены горизонтально, а между ними образуются отсеки треугольной формы, в которых циркулирует охлаждающая жидкость, образуя восходящий и нисходящий потоки так, что блоки материнских плат полностью омываются охлаждающей жидкостью. Блоки питания устанавливаются на дне контейнера и оказываются также погруженными в охлаждающую жидкость. Недостатками данной вычислительной установки является невозможность функционирования установки при отрицательных температурах окружающей среды и невозможность горячей замены вышедших из строя электронных компонентов. Known computing installation company Cray Research Inc. (US patent 4590538, publ. 05.20.1986), consisting of a sealed cylindrical container, 16 blocks of motherboards radially mounted in it, oriented vertically in flat cells bounded by supporting frames, while the motherboards in the blocks are located horizontally, and between they form triangular-shaped compartments in which coolant circulates, forming upward and downward flows so that the motherboard blocks are completely washed by the coolant. Power supplies are installed at the bottom of the container and are also immersed in coolant. The disadvantages of this computing installation is the inability to operate the installation with negative ambient temperatures and the inability to hot replace failed electronic components.
Известна вычислительная установка компании Isotermal System Research (патент США 6976528, опубл. 20.12.2005 г.), охлаждаемая путем впрыскивания охлаждающей жидкости на нагревающиеся электронные компоненты. Такая вычислительная установка может функционировать при широком диапазоне температур окружающей среды, в том числе при отрицательных температурах (-65 °С... +70 °С). Для работы при отрицательных температурах установка снабжена нагревательным элементом. Изобретением не раскрывается способ выполнения нагревательного элемента.  Known computing installation company Isotermal System Research (US patent 6976528, publ. 12/20/2005), cooled by the injection of coolant onto heated electronic components. Such a computing installation can operate at a wide range of ambient temperatures, including at negative temperatures (-65 ° С ... +70 ° С). For operation at low temperatures, the unit is equipped with a heating element. The invention does not disclose a method of performing a heating element.
Известна серверная ферма компании Iceotope Limited (патент США 7609518, опубл. 27.10.2009 г.). На стандартную серверную стойку устанавливают вычислительные узлы в индивидуальном корпусе, состоящие из жестких дисков, дисплея, материнских плат с памятью и испарительного змеевика. Материнская плата и испарительный змеевик помещены в индивидуальный герметичный контейнер, в который подается охлажденная до температуры -30 °С охлаждающая жидкость. Каждый контейнер соединен снаружи с охлаждающим модулем, который включает в себя теплоотводящую плату, прилегающую к контейнеру, теплоизоляционный слой, окружающий контейнер, два высушивающих картриджа, расположенных по обе стороны теплоотводящей платы, и два вентилятора, расположенных по обе стороны высушивающих картриджей.  Known server farm company Iceotope Limited (US patent 7609518, publ. 10/27/2009). Computing nodes are installed on a standard server rack in an individual case, consisting of hard drives, a display, motherboards with memory and an evaporative coil. The motherboard and the evaporation coil are placed in an individual sealed container into which coolant cooled to a temperature of -30 ° C is supplied. Each container is connected externally to the cooling module, which includes a heat sink adjacent to the container, a heat insulation layer surrounding the container, two drying cartridges located on both sides of the heat removing plate, and two fans located on both sides of the drying cartridges.
Недостатками серверной фермы являются невысокая плотность установки вычислительных узлов, обусловленная тем, что материнские платы заключены в индивидуальные контейнеры, вычислительные узлы заключены в индивидуальные корпуса, а также использованием охлаждающих модулей, кроме того, изобретением используются стандартные серверные стойки со стандартной шириной посадочных мест для вычислительных узлов. Также в таких стойках предусмотрены монтажные и эксплуатационные промежутки. Все это сокращает полезное пространство, которое может быть использовано для установки дополнительных вычислительных узлов. Также не обеспечена возможность горячей замены вышедших из строя жестких дисков и блоков питания, возможность работы в условиях отрицательных температур окружающей среды. The disadvantages of the server farm are the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that the motherboards are enclosed in individual containers, the computing nodes are enclosed in individual cases, and the use of cooling modules, in addition, the invention uses standard server racks with a standard width of seats for computing nodes . also in such racks are provided for mounting and maintenance intervals. All this reduces the usable space that can be used to install additional computing nodes. Also, the hot swap of failed hard drives and power supplies, the ability to work in conditions of negative ambient temperatures are not provided.
Известна другая ферма серверов той же компании, описанная в патенте Великобритании 2467805, опубл. 01.06.2011 г., заявке США 20100290190, опубл. 11.12.2010 г. Стандартная серверная стойка с оборудованием включает: отделение для охлаждающих блоков, дополнительные полки для оборудования, один или несколько блоков питания и теплоотводящую плату, полки для устройства для нормализации давления, насос, расширительный бачок и теплообменник. Охлаждающий блок состоит из двух герметичных контейнеров, в каждом из которых установлены одна или несколько материнских плат, AC DC-преобразователи, или жесткий диск, или блок питания. Контейнеры состоят из двух отсеков: в первом циркулирует первая охлаждающая жидкость, а во втором— вторая охлаждающая жидкость. На границе отсеков расположена теплооотводящая плата, предназначенная для переноса тепла от первой охлаждающей жидкости ко второй.  Another server farm of the same company is known, described in UK patent 2467805, publ. 06/01/2011, US application 20100290190, publ. 12/11/2010 A standard server rack with equipment includes: a compartment for cooling units, additional shelves for equipment, one or more power supplies and a heat sink, shelves for a device to normalize pressure, a pump, an expansion tank, and a heat exchanger. The cooling unit consists of two sealed containers, each of which has one or more motherboards, AC DC converters, or a hard drive, or a power supply. The containers consist of two compartments: in the first, the first coolant circulates, and in the second, the second coolant. A heat sink plate is located at the border of the compartments, designed to transfer heat from the first coolant to the second.
Недостатками серверной фермы являются невысокая плотность установки вычислительных узлов, обусловленная тем, что материнские платы заключены в индивидуальные контейнеры, вычислительные узлы заключены в индивидуальные корпуса, а также используются теплоотводящая плата и устройства для нормализации давления, кроме того, изобретением используются стандартные серверные стойки со стандартной шириной посадочных мест для вычислительных узлов. Также в таких стойках предусмотрены монтажные и эксплуатационные промежутки. Все это сокращает полезное пространство, которое может быть использовано для установки дополнительных вычислительных узлов. Также не обеспечена возможность горячей замены вышедших из строя жестких дисков и блоков питания, возможность работы в условиях отрицательных температур окружающей среды. The disadvantages of the server farm are the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that the motherboards are enclosed in individual containers, the computing nodes are enclosed in individual cases, and a heat sink and devices are used to normalize the pressure, in addition, the invention uses standard server racks with a standard width Seats for computing nodes. Also, such racks provide for installation and maintenance intervals. All this reduces the usable space that can be used to install additional computing nodes. Also not provided the ability to hot replace failed hard drives and power supplies, the ability to work in conditions of negative ambient temperatures.
Кроме того, в обеих серверных фермах компании Iceotope Limited в охлаждающую жидкость погружены только материнские платы с нагревающимися электронными компонентами, блоки питания и жесткие диски охлаждаются преимущественно воздухом.  In addition, in both Iceotope Limited server farms, only motherboards with heating electronic components are immersed in the coolant, and the power supplies and hard drives are primarily cooled by air.
Известны серверные фермы компании Hardcore Computer, Inc. с жидкостным охлаждением, в частности с технологией охлаждения серверных ферм путем погружения в жидкость LSS™200 (Liquid Submerged Server) (http://www.hardcorecomputer.com/liquid-blade-video/index.html, например, патент США 8089764, опубл. 03.01.2012 г. и др.). Согласно данным решениям, в стандартную серверную стойку помещают вычислительные узлы или серверные фермы. Каждый вычислительный узел (или серверная ферма) заключен в индивидуальный корпус, заполненный охлаждающей жидкостью. В каждый корпус помещают жесткие диски, одну или несколько материнских плат с монтированными на ней дочерними картами, блоками питания, процессорами, видеокартой, памятью. Также дополнительно может присутствовать насосная система для откачки скапливающейся вверху контейнера горячей жидкости к внешнему теплообменнику или к иным системам рассеивания тепла. В одной из реализаций изобретения предусмотрено дополнительное охлаждение нагревающихся компонентов направленным потоком жидкости через накрывающую их дисперсионную камеру.  Hardcore Computer, Inc. server farms are known. with liquid cooling, in particular with the technology of cooling server farms by immersion in liquid LSS ™ 200 (Liquid Submerged Server) (http://www.hardcorecomputer.com/liquid-blade-video/index.html, for example, US patent 8089764, published on January 3, 2012, etc.). According to these decisions, computing nodes or server farms are placed in a standard server rack. Each computing node (or server farm) is enclosed in an individual case filled with coolant. Hard disks, one or several motherboards with daughter cards mounted on it, power supplies, processors, a video card, memory are placed in each case. Additionally, a pumping system may be present for pumping the hot liquid accumulating at the top of the container to an external heat exchanger or other heat dissipation systems. In one implementation of the invention provides for additional cooling of the heating components by a directed fluid flow through the dispersion chamber covering them.
Недостатками данной серверной фермы являются невысокая плотность установки вычислительных узлов, обусловленная тем, что вычислительные узлы заключены в индивидуальные корпуса, кроме того, изобретением используются стандартные серверные стойки со стандартной шириной посадочных мест для вычислительных узлов. Также в таких стойках предусмотрены монтажные и эксплуатационные промежутки. Все это сокращает полезное пространство, которое может быть использовано для установки дополнительных вычислительных узлов. Также не обеспечена возможность горячей замены вышедших из строя жестких дисков и блоков питания, возможность работы в условиях отрицательных температур окружающей среды. The disadvantages of this server farm are the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that the computing nodes are enclosed in individual cases, in addition, the invention uses standard server racks with a standard width of seats for computing nodes. Also in such racks provided for installation and maintenance intervals. All this reduces the usable space that can be used to install additional computing nodes. Also, the hot swap of failed hard drives and power supplies, the ability to work in conditions of negative ambient temperatures are not provided.
Известна система охлаждения для различных стандартных электронных устройств и вычислительных установок компании Green Revolution Cooling, Inc., описанная в заявке США 20110132579 (опубл. 09.06.2011 г.). Система охлаждения состоит из заполненного охлаждающей жидкостью резервуара, в котором горизонтально установлена промышленно выпускаемая серверная стойка, к которой подведены трубы подвода к нему и выхода из него охлаждающей жидкости; теплообменника, соединенного с выходом охлаждающей жидкости; насоса, соединенного с теплообменником и резервуаром, установленного для прокачивания охлаждающей жидкости по замкнутому контуру; микроконтроллера для отслеживания температуры охлаждающей жидкости в замкнутом контуре, который также регулирует поток жидкого охлаждающего диэлектрика в замкнутом контуре с целью поддержания повышенной температуры жидкого охлаждающего диэлектрика на выходе из второй части замкнутого контура. Резервуар может быть выполнен с возможностью установки двух рядов вычислительных узлов.  A known cooling system for various standard electronic devices and computing devices of the company Green Revolution Cooling, Inc., described in US application 20110132579 (published. 06/09/2011). The cooling system consists of a tank filled with coolant, in which a commercially available server rack is horizontally installed, to which pipes for supplying and leaving coolant for it are connected; a heat exchanger connected to the coolant outlet; a pump connected to a heat exchanger and a tank installed for pumping coolant in a closed circuit; a microcontroller for monitoring the temperature of the cooling liquid in a closed loop, which also controls the flow of liquid cooling dielectric in a closed loop in order to maintain an elevated temperature of the liquid cooling dielectric at the outlet of the second part of the closed loop. The tank may be configured to install two rows of computing nodes.
В некоторых вариантах исполнения система охлаждения может включать второе охлаждающее устройство, содержащее охлаждающую жидкость во втором замкнутом контуре, предназначенном для охлаждения первой охлаждающей жидкости.  In some embodiments, the cooling system may include a second cooling device comprising a cooling liquid in a second closed loop for cooling the first cooling liquid.
Недостатками данной системы охлаждения являются невозможность функционирования при отрицательных температурах окружающей среды, невысокая плотность установки вычислительных узлов, обусловленная тем, что данная система охлаждения предназначена, в том числе, для стандартных вычислительных узлов, которые выполнены для воздушного охлаждения и, соответственно, снабжены вентиляторами и воздуховодами, что увеличивает размер самого вычислительного узла и размеры посадочных мест для вычислительных узлов в стандартных серверных стойках, которые монтируются в резервуар. The disadvantages of this cooling system are the inability to operate at negative ambient temperatures, the low density of the installation of computing nodes, due to the fact that this cooling system is intended, including for standard computing nodes, which are made for air cooling and, accordingly, are equipped with fans and ducts, which increases the size of the computing node and the size of the seats for the computing nodes in standard server racks that are mounted in the tank.
Наиболее близкими к заявляемой серверной ферме является серверная ферма компании Hardcore Computer, Inc., раскрытая в независимом п. 13 и подчиненных ему зависимых пп. 14-17 формулы изобретения (патент США 8009419, опубл. 30.08.2011 г.). Серверная ферма представляет собой герметичный контейнер, наполненный охлаждающей жидкостью и снабженный направляющими для установки блоков вычислительных узлов. Внутри контейнера помещается охлаждающий механизм, представляющий собой совокупность трубок, разведенных по материнской плате. Трубки с отверстиями находятся в непосредственной близости от нагревающихся компонентов. Через эти отверстия охлаждающая жидкость впрыскивается на такие нагревающиеся компоненты, охлаждает их и затем смешивается с жидкостью, заполняющей контейнер.  Closest to the claimed server farm is the server farm of Hardcore Computer, Inc., disclosed in independent clause 13 and its subordinate dependent clauses. 14-17 claims (US patent 8009419, publ. 30.08.2011,). The server farm is a sealed container filled with coolant and equipped with guides for installing blocks of computing nodes. Inside the container, a cooling mechanism is placed, which is a collection of tubes diluted on the motherboard. Hole tubes are in close proximity to heating components. Through these openings, coolant is injected onto such heating components, cools them and then mixes with the liquid filling the container.
Недостатками данной серверной фермы являются невозможность горячей замены вышедших из строя жестких дисков и блоков питания, работы серверной фермы в условиях отрицательных температур окружающей среды. Поскольку в разделе описания изобретения данный вариант выполнения серверной фермы не описывается, то оценить плотность установки вычислительных узлов внутри резервуара представляется затруднительным .  The disadvantages of this server farm are the inability to hot-swap failed hard disks and power supplies, the server farm in negative environmental temperatures. Since this embodiment of the server farm is not described in the description section of the invention, it is difficult to assess the density of the installation of computing nodes inside the tank.
Задачей изобретения является расширение арсенала серверных ферм. The objective of the invention is to expand the arsenal of server farms.
Технический результат заключается в расширении арсенала технических возможностей серверных ферм, а именно в повышении плотности установки вычислительных узлов, обеспечении функционирования серверной фермы при отрицательных температурах окружающей среды, горячей замены блоков питания и накопителей информации. The technical result consists in expanding the arsenal of technical capabilities of server farms, namely, increasing the density of the installation of computing nodes, ensuring the functioning of the server farm at low temperatures environment, hot-swappable power supplies and storage devices.
Технический результат достигается тем, что серверная ферма с иммерсионной системой охлаждения состоит из герметичного резервуара, заполненного охлаждающей жидкостью, с установленным в нем теплообменником, вычислительными узлами, состоящими из монтажной платы со смонтированными на ней материнскими платами, блоками питания, накопителями информации, снабженного крышкой, направляющими для вертикальной установки вычислительных узлов, впускным и выпускным патрубками, сообщающимися посредством трубопровода с насосом и внешним теплообменником, согласно изобретению, серверная ферма снабжена распределительной трубой, двумя печатными платами, сетевым коммутатором, причем распределительная труба установлена параллельно всему днищу резервуара и образована двумя параллельными друг другу перфорированными трубами, соединенными U-образным соединителем, один конец распределительной трубы заглушён, а второй соединен с первым впускным патрубком, установленным в нижней части стенки резервуара, а выпускной патрубок установлен в верхней части той же стенки резервуара, в которой установлен первый впускной патрубок, и через первый обратный запорный клапан соединен посредством первого напорного трубопровода с внешним циркуляционным насосом, фильтром грубой очистки и внешним теплообменником, который с другой стороны соединен посредством обратного напорного трубопровода через второй обратный запорный клапан с первым впускным патрубком. Между внешним циркуляционным насосом и внешним теплообменником установлен запорный трехходовой электромагнитный клапан, третий патрубок которого соединен с первым концом второго напорного трубопровода, второй конец которого соединен с третьим патрубком трехходового разветвителя, встроенного в обратный напорный трубопровод между внешним теплообменником и вторым обратным запорным клапаном. Внутри резервуара установлен внутренний теплообменник, первый вход которого соединен со вторым впускным патрубком, а первый выход соединен посредством напорного трубопровода с внутренним циркуляционным насосом и распределительной трубой, второй вход соединен посредством напорного трубопровода с первым впускным патрубком, а второй выход соединен посредством напорного трубопровода с выпускным патрубком. Крышка резервуара образована двумя створками с разной площадью поверхности и установлена с возможностью съема и подъема, причем большая створка установлена с обеспечением возможности съема и подъема в режиме остановки и работы серверной фермы, на внутренней стороне большей створки размещен сетевой коммутатор, а в меньшей створке выполнено отверстие для шлейфа или гибкой печатной платы, имеющих на концах разъемы данных, причем гибкая плата или шлейф соединены с одним концом внешнего кабеля передачи данных, другой конец которого подключен к внешнему управляющему устройству, а сетевой коммутатор соединен с одним концом первого кабеля передачи данных, другой конец которого выведен наружу через отверстие в меньшей створке крышки и подключен к внешнему управляющему устройству. Первая печатная плата установлена параллельно плоскости днища резервуара под распределительной трубой, на ней выполнены концевые разъемы данных и питания, а вдоль одного края соосно между собой расположены разъемы данных, а вдоль противоположного края соосно между собой расположены разъемы питания, причем между разъемами питания и разъемами данных выполнены нагревательные элементы. Вторая печатная плата установлена вплотную к одной из стенок резервуара, к которой прикреплена меньшая створка крышки, перпендикулярно первой печатной плате и состыкована с ней кромка с кромкой при помощи ответных частей для концевых разъемов данных и питания первой печатной платы, а верхняя ее часть соединена посредством разъема данных с гибкой печатной платой или шлейфом, пропущенными через отверстие в меньшей створке крышки резервуара, и с одним концом внешнего кабеля питания, пропущенного через другое отверстие в меньшей створке крышки, посредством разъемов питания, при этом другой конец внешнего кабеля питания соединен с внешним источником питания. Сетевой коммутатор питается от разъема питания, расположенного в верхней части второй печатной платы, при помощи кабеля питания. Вычислительные узлы установлены при помощи разъемов данных и питания на первую печатную плату параллельно второй печатной плате и состоят из монтажной печатной платы, которая разделена продольным разделителем на узкое и широкое отделения, по продольным краям узкого отделения с обеих сторон крепятся симметрично по два продольных держателя в виде направляющих для фиксации съемной печатной платы, на которой расположены блок питания, накопители информации и колодка разъемов питания и данных, а в широком отделении с обеих сторон монтируется по материнской плате. Материнская плата подключена к сетевому коммутатору посредством второго кабеля данных, а съемная плата подключена к монтажной плате посредством колодок разъемов питания и данных, а широкое отделение монтажной платы соединено посредством гибкой печатной платы или шлейфа с материнской платой с помощью разъемов данных. В нижней кромке монтажной печатной платы выполнен прямоугольный вырез для прохода распределительной трубы. Половина накопителей информации, расположенных на съемной печатной плате, установленной на одной из сторон монтажной платы, подключены к материнской плате, смонтированной на этой же стороне монтажной печатной платы, а остальные накопители информации подключаются к материнской плате, смонтированной на другой стороне монтажной печатной платы, между накопителями информации, подключенными к одной материнской плате, организовано полное зеркалирование данных. Каждый блок питания подключен к обеим материнским платам, при этом оба блока питания работают в параллельном режиме. The technical result is achieved by the fact that the server farm with an immersion cooling system consists of a sealed tank filled with coolant, with a heat exchanger installed in it, computing nodes consisting of a circuit board with motherboards mounted on it, power supplies, and information storage devices equipped with a cover, guides for the vertical installation of computing nodes, inlet and outlet nozzles communicating through a pipeline with a pump and an external heat exchange According to the invention, the server farm is provided with a distribution pipe, two printed circuit boards, a network switch, the distribution pipe being installed parallel to the entire bottom of the tank and formed by two parallel perforated pipes connected by a U-shaped connector, one end of the distribution pipe is plugged, and the other is connected with the first inlet pipe installed in the lower part of the tank wall, and the exhaust pipe is installed in the upper part of the same tank wall in which becoming the first inlet and through the first return isolation valve is connected via a first pressure line with an external circulation pump, coarse filter and an external heat exchanger, which on the other hand is connected via the reverse pressure line via a second shutoff valve with the inverse first inlet. A three-way solenoid valve is installed between the external circulation pump and the external heat exchanger, the third pipe of which is connected to the first end of the second pressure pipe, the second end of which is connected to the third pipe of the three-way splitter integrated in the return pressure pipe between the external heat exchanger and the second check valve. An internal heat exchanger is installed inside the tank, the first inlet of which is connected to the second inlet pipe, and the first outlet is connected via the pressure pipe to the internal circulation pump and the distribution pipe, the second input is connected via the pressure pipe to the first inlet pipe, and the second output is connected via the pressure pipe to the exhaust pipe branch pipe. The lid of the tank is formed by two leaves with different surface areas and is installed with the possibility of removal and lifting, and the large leaf is installed with the possibility of removal and lifting in the stop mode and the operation of the server farm, on the inner side of the larger leaf there is a network switch, and a hole is made in the smaller leaf for a loop or flexible printed circuit board having data connectors at the ends, the flexible board or loop connected to one end of an external data cable, the other end of which is connected connected to an external control device, and the network switch is connected to one end of the first data cable, the other end of which is brought out through an opening in the smaller leaf of the lid and connected to an external control device. The first printed circuit board is installed parallel to the plane of the tank bottom under the distribution pipe, it has end connectors for data and power, and data connectors are aligned along one edge, and power connectors are aligned along the opposite edge, between the power connectors and data connectors made heating elements. The second printed circuit board is installed close to one of the walls of the tank, to which a smaller flap of the lid is attached, perpendicular to the first printed circuit board and joined edge to edge with the help of mates for the data and power connectors of the first printed circuit board, and its upper part is connected via a connector data with a flexible printed circuit board or cable, passed through an opening in the smaller leaf of the lid of the tank, and with one end of the external power cable passed through the other hole in the smaller leaf of the lid, through power connectors, while the other end of the external power cable is connected to an external power source. The network switch is powered by a power connector located at the top of the second circuit board using a power cable. Computing nodes are installed using data and power connectors on the first printed circuit board parallel to the second printed circuit board and consist of a printed circuit board, which is divided by a longitudinal divider into narrow and wide compartments, two longitudinal holders are mounted symmetrically on both sides of the narrow compartment on both sides in the form of guides for fixing a removable printed circuit board on which the power supply unit, information storage devices and a block of power and data connectors are located, and in a wide compartment on both sides it mounts I'm on the motherboard. The motherboard is connected to the network switch via a second data cable, and the removable board is connected to the circuit board through the power and data connector blocks, and the wide compartment of the circuit board is connected via a flexible circuit board or a cable to the motherboard using data connectors. A rectangular cutout is made in the lower edge of the circuit board for passage of the distribution pipe. Half of the information storage devices located on the removable printed circuit board installed on one side of the circuit board are connected to the motherboard mounted on the same side of the mounting circuit board, and the remaining information storage devices are connected to the motherboard mounted on the other side of the mounting circuit board, between information drives connected to one motherboard, organized a complete data mirroring. Each power supply is connected to both motherboards, with both power supplies work in parallel mode.
При этом возможно, что серверная ферма состоит из п герметичных резервуаров, параллельно соединенных между собой посредством системы подводящих и отводящих трубопроводов, сообщающихся с выпускной и впускной коллекторными трубами, соединенными между собой общим напорным трубопроводом.  In this case, it is possible that the server farm consists of n pressurized reservoirs connected in parallel through a system of inlet and outlet pipelines in communication with the outlet and inlet manifold pipes interconnected by a common pressure pipe.
При этом возможно, что параллельно общему циркуляционному насосу установлен дополнительный общий циркуляционный насос.  In this case, it is possible that parallel to the general circulation pump, an additional general circulation pump is installed.
При этом возможно, что для вертикальной установки вычислительных узлов параллельно боковым ребрам резервуара выполнены пропилы.  At the same time, it is possible that for vertical installation of the computing nodes, cuts are made parallel to the side edges of the tank.
При этом возможно, что в качестве накопителей информации используются твердотельные накопители информации.  At the same time, it is possible that solid-state information stores are used as information storage devices.
При этом возможно, что в нижней части второй печатной платы выполнены нагревательные элементы.  In this case, it is possible that heating elements are made in the lower part of the second printed circuit board.
При этом возможно, что нагревательные элементы выполнены в виде нагрузочных резисторов.  It is possible that the heating elements are made in the form of load resistors.
При этом возможно, что внутренний теплообменник выполнен в виде кожухотрубчатого противоточного теплообменника.  It is possible that the internal heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube countercurrent heat exchanger.
На фиг. 1 показан резервуар серверной фермы.  In FIG. 1 shows a server farm tank.
На фиг. 2 показана распределительная труба.  In FIG. 2 shows a distribution pipe.
На фиг. 3 показана крышка.  In FIG. 3 shows the cover.
На фиг. 4 показана первая печатная плата.  In FIG. 4 shows a first circuit board.
На фиг. 5 показана вторая печатная плата.  In FIG. 5 shows a second circuit board.
На фиг. 6 показана монтажная плата.  In FIG. 6 shows the circuit board.
На фиг. 7 показана съемная плата.  In FIG. 7 shows a removable board.
На фиг. 8 показана схема контура охлаждения серверной фермы, включающей один резервуар.  In FIG. 8 is a diagram of a cooling circuit of a server farm including one tank.
На фиг. 9 показана схема контура охлаждения серверной фермы, включающей п резервуаров. И In FIG. 9 is a diagram of a cooling circuit of a server farm including n tanks. AND
В одном варианте реализации изобретения серверная ферма представляет собой серверную ферму с одним резервуаром. Серверная ферма, изображенная на фиг. 1 , включает герметичный прямоугольный резервуар 1, заполненный охлаждающей жидкостью и снабженный крышкой 2. На двух противоположных стенках резервуара смонтированы параллельно боковым ребрам резервуара пластиковые вкладыши с направляющими, или выполнены пропилы для вертикальной установки вычислительных узлов.  In one embodiment, the server farm is a single tank server farm. The server farm of FIG. 1, includes a sealed rectangular tank 1 filled with coolant and provided with a cover 2. On two opposite walls of the tank, plastic inserts with guides are mounted parallel to the side edges of the tank, or cuts are made for the vertical installation of computing nodes.
В верхней части одной из стенок резервуара на центральной оси выполнено отверстие, в которое установлен выпускной патрубок 3. Резервуар заполняется жидкостью до уровня ее перелива в выпускной патрубок. В нижней части той же стенки резервуара выполнено отверстие, в которое установлен впускной патрубок 4 такого же диаметра, что и выпускной патрубок. Впускной патрубок соединен с одним концом распределительной трубы 5 (фиг. 2), установленной внутри резервуара на смонтированных на его днище поддерживающих элементах и состоящей из двух параллельных друг другу перфорированных труб, соединенных U-образным соединителем. Второй конец распределительной трубы заглушён. Распределительная труба продолжается вдоль всего днища резервуара.  An opening is made in the upper part of one of the walls of the tank on the central axis, into which the outlet pipe 3 is installed. The tank is filled with liquid to the level of its overflow into the outlet pipe. An opening is made in the lower part of the same tank wall, into which an inlet pipe 4 of the same diameter as the outlet pipe is installed. The inlet pipe is connected to one end of the distribution pipe 5 (Fig. 2), mounted inside the tank on the supporting elements mounted on its bottom and consisting of two perforated pipes parallel to each other, connected by a U-shaped connector. The other end of the distribution pipe is plugged. The distribution pipe extends along the entire bottom of the tank.
На фиг. 3 показана крышка резервуара. Крышка 2 резервуара состоит из двух створок разной площади поверхности и крепежных элементов, посредством которых створки крышки крепятся к крепежным элементам, установленным на верхних краях стенок резервуара. Крепежные элементы выполнены с обеспечением возможности съема и подъема створок. Обе створки крышки имеют угол открытия не менее 90 градусов и снабжены механизмом фиксации их в таком положении. Верхний край резервуара по всему периметру и нижние края створок крышки по всему периметру имеют слой уплотнителя, обеспечивающий герметичное прилегание створок крышки к резервуару. Для обеспечения оперативного доступа внутрь резервуара к вычислительным узлам большая створка крышки открывается и снимается в режиме работы серверной фермы. Меньшая створка крышки открывается и снимается только после остановки работы серверной фермы. In FIG. 3 shows a tank cap. The lid 2 of the tank consists of two flaps of different surface areas and fasteners, through which the flaps of the lid are attached to fasteners mounted on the upper edges of the walls of the tank. Fasteners are made with the possibility of removal and lifting of the wings. Both lid flaps have an opening angle of at least 90 degrees and are equipped with a mechanism for fixing them in this position. The upper edge of the tank around the perimeter and the lower edges of the lid flaps around the entire perimeter have a sealant layer that ensures a tight fit of the lid flaps to the tank. To provide quick access to the computing nodes inside the tank, the large lid flap opens and removed in the operating mode of the server farm. A smaller lid flap opens and is removed only after the server farm stops working.
На внутренней стороне большей створки размещен сетевой коммутатор 6. К сетевому коммутатору присоединен первый кабель данных, другой конец которого выведен наружу через отверстие 7, выполненное в меньшей створке крышки. В меньшей створке крышки выполнены отверстия 8 (на чертеже показано одно отверстие), через которые организован герметичный ввод кабелей питания. В меньшей створке крышки выполнено отверстие 9, в которое герметично пропущены шлейф или гибкая печатная плата (на чертеже не показаны) с двумя концевыми разъемами данных. Один концевой разъем данных предназначен для стыковки с концевым разъемом данных, расположенным на второй печатной плате. Другой концевой разъем данных предназначен для соединения с внешним кабелем передачи данных, другой конец которого соединен с внешним управляющим устройством.  A network switch 6 is located on the inside of the larger leaf. A first data cable is connected to the network switch, the other end of which is led out through an opening 7 made in the smaller leaf of the lid. Holes 8 are made in the smaller flap of the lid (one hole is shown in the drawing), through which a sealed input of power cables is arranged. An opening 9 is made in the smaller flap of the lid, into which a loop or flexible printed circuit board (not shown) is hermetically passed with two data end connectors. One end data connector is designed to interface with an end data connector located on a second circuit board. The other end data connector is designed to connect to an external data cable, the other end of which is connected to an external control device.
В нижней части резервуара параллельно плоскости днища резервуара, под распределительной трубой 5 установлена первая печатная плата 10 (фиг. 4), зафиксированная на смонтированных на днище резервуара поддерживающих элементах. На первой печатной плате выполнены отверстия 11 для прохождения крепежных элементов, фиксирующих распределительную трубу.  In the lower part of the tank, parallel to the plane of the tank bottom, under the distribution pipe 5, a first printed circuit board 10 is installed (Fig. 4), fixed on the supporting elements mounted on the tank bottom. Holes 11 are provided on the first printed circuit board for the passage of fasteners securing the distribution pipe.
Вдоль одного края первой печатной платы соосно между собой расположены разъемы данных 12, выполненные в количестве, равном количеству вычислительных узлов, установленных в резервуаре. Вдоль противоположного края первой печатной платы расположены разъемы питания 13, выполненные в количестве, равном количеству вычислительных узлов, установленных в резервуаре. Между разъемами данных 12 и питания 13 смонтированы нагревательные элементы 14, выполненные в виде нагрузочных резисторов. Первая печатная плата оснащена концевыми разъемами данных 15 и питания 16, предназначенными для сцепления с нижней кромкой второй печатной платы 17. При этом разъемы данных 12 и 13 на первой печатной плате выполнены вдоль краев, перпендикулярных краю, состыкованному со второй печатной платой. Along one edge of the first printed circuit board, data connectors 12 are arranged coaxially between each other, made in an amount equal to the number of computing nodes installed in the tank. Along the opposite edge of the first printed circuit board are power connectors 13, made in an amount equal to the number of computing nodes installed in the tank. Between the data connectors 12 and power 13 mounted heating elements 14, made in the form of load resistors. The first circuit board is equipped with data end connectors 15 and power 16, designed to couple with the lower edge of the second printed circuit board 17. In this case, the data connectors 12 and 13 on the first printed circuit board are made along the edges perpendicular to the edge aligned with the second printed circuit board.
Вторая печатная плата 17 (фиг. 5) установлена перпендикулярно первой печатной плате вплотную к стенке резервуара, противоположной той, на которой установлены впускной и выпускной патрубки, и жестко зафиксирована в таком положении посредством крепежных элементов, установленных на стенке резервуара. В нижней части второй печатной платы выполнены ответные части разъемов данных 18 и питания 19 к концевым разъемам данных 15 и питания 16 соответственно. В верхней части второй печатной платы выполнена ответная часть 20 разъема данных, предназначенного для стыковки с концевым разъемом данных, расположенным на шлейфе или гибкой печатной плате, пропущенной через отверстие 9 в меньшей створке крышки, и разъем питания 21, предназначенный для подключения внешних кабелей питания, пропущенных через отверстия 8 в меньшей створке крышки. Вторая печатная плата предназначена для подачи питания и передачи данных от расположенных в ее верхней части разъемов данных 20 и питания 21 на первую печатную плату, помимо этого она используется для установки дополнительных электронных компонентов, таких как, например, дополнительный коммутатор и др. В некоторых вариантах реализации изобретения в нижней части второй печатной платы размещены дополнительные нагревательные элементы 14.  The second printed circuit board 17 (Fig. 5) is installed perpendicular to the first printed circuit board close to the tank wall, opposite to that on which the inlet and outlet pipes are mounted, and is rigidly fixed in this position by means of fasteners mounted on the tank wall. In the lower part of the second printed circuit board, the mating parts of the data connectors 18 and power 19 are made to the end data connectors 15 and power 16, respectively. In the upper part of the second printed circuit board, a mating part 20 of a data connector is provided for docking with an end data connector located on a cable or a flexible printed circuit board passed through an opening 9 in the smaller flap of the lid, and a power connector 21 for connecting external power cables, passed through the holes 8 in the smaller sash of the lid. The second printed circuit board is designed to supply power and transfer data from the data connectors 20 and power 21 located in its upper part to the first printed circuit board; in addition, it is used to install additional electronic components, such as, for example, an additional switch, etc. In some embodiments implementation of the invention in the lower part of the second printed circuit board placed additional heating elements 14.
Вычислительные узлы установлены внутри резервуара на первую печатную плату. Вычислительный узел состоит из монтажной печатной платы 22 (фиг. 6). В нижней кромке монтажной печатной платы выполнен прямоугольный вырез так, что при установке ее на первую печатную плату прямоугольный вырез приходится на распределительную трубу. Монтажная печатная плата на лицевой и оборотной сторонах разделена на два отделения - узкое и широкое - продольным разделителем 23, выполненным в виде пластиковой планки. Computing nodes are installed inside the tank on the first printed circuit board. The computing node consists of a mounting circuit board 22 (Fig. 6). A rectangular cutout is made in the lower edge of the mounting printed circuit board so that when it is installed on the first printed circuit board, the rectangular cutout falls on the distribution pipe. The mounting circuit board on the front and back sides is divided into two compartments - narrow and wide - with a longitudinal divider 23, made in the form plastic strips.
В нижней части широкого отделения выполнена ответная часть концевого разъема данных 24 к концевому разъему данных 12, а в нижней части узкого отделения выполнена ответная часть концевого разъема питания 25 к концевому разъему питания 13.  In the lower part of the wide compartment, the counterpart of the end data connector 24 is made to the end data connector 12, and in the lower part of the narrow compartment, the counterpart of the end power connector 25 is made to the end power connector 13.
По продольным краям узкого отделения монтажной печатной платы на ее лицевой и оборотной сторонах крепятся симметрично по два продольных держателя 26 в виде направляющих для фиксации съемной печатной платы 27, изображенной на фиг. 7, на которой расположены блок питания 28 и не менее двух накопителей информации 29. При этом часть накопителей информации, расположенных на съемной печатной плате, установленной на лицевой стороне монтажной платы, подключены к материнской плате, смонтированной на лицевой стороне монтажной печатной платы, а другая часть накопителей информации подключается к материнской плате, смонтированной на оборотной стороне монтажной печатной платы. Аналогичным образом подключены накопители информации, расположенные на съемной печатной плате, установленной на оборотной стороне монтажной платы. Между накопителями информации, подключенными к одной материнской плате, организовано полное зеркалирование данных. Каждый блок питания подключен к обеим материнским платам, при этом оба блока питания работают в параллельном режиме. В нижней части съемной платы выполнена колодка 30 разъемов питания и данных.  Two longitudinal holders 26 are mounted symmetrically along the longitudinal edges of the narrow compartment of the printed circuit board on its front and back sides in the form of guides for fixing the removable printed circuit board 27 shown in FIG. 7, on which the power supply unit 28 and at least two information storage devices 29 are located. At the same time, part of the information storage devices located on the removable printed circuit board installed on the front side of the circuit board is connected to the motherboard mounted on the front side of the circuit board, and the other part of the information storage devices is connected to the motherboard mounted on the reverse side of the printed circuit board. Similarly connected information storage devices located on a removable printed circuit board mounted on the back of the circuit board. Between information storage devices connected to the same motherboard, complete data mirroring is organized. Each power supply is connected to both motherboards, while both power supplies operate in parallel. At the bottom of the plug-in board, a block of 30 power and data connectors is made.
В нижней части узкого отделения монтажной платы выполнена колодка 31 разъемов питания и данных, предназначенная для состыковки с колодкой 30 разъемов питания и данных, расположенной на съемной печатной плате. Колодка 31 разъемов питания и данных соединена с разъемами питания и данных, выполненными в нижней части узкого отделения монтажной платы (на чертеже не показаны), которые используются соответственно для трассировки питания и данных от блока питания и накопителей информации, расположенных на съемной печатной плате, к электронным компонентам материнской платы. In the lower part of the narrow compartment of the circuit board, there is a block 31 of power and data connectors designed to interface with a block of 30 power and data connectors located on a removable printed circuit board. The block 31 of the power and data connectors is connected to the power and data connectors made in the lower part of the narrow compartment of the circuit board (not shown in the drawing), which are used respectively for tracing power and data from the power supply and information storage devices, located on a removable circuit board, to the electronic components of the motherboard.
В широком отделении монтажной платы на лицевой и оборотной сторонах монтируется материнская плата 32. Таким образом, на монтажную печатную плату устанавливаются две материнских платы и две съемные печатные платы.  In the wide compartment of the circuit board, the motherboard 32 is mounted on the front and back sides. Thus, two motherboards and two removable printed circuit boards are mounted on the circuit board.
В верхней части широкого отделения монтажной печатной платы выполнен разъем данных 33, предназначенный для сцепления посредством гибкой платы или шлейфа (на чертеже не показаны) с концевым разъемом данных 34, выполненным в верхней части материнской платы.  In the upper part of the wide compartment of the printed circuit board, a data connector 33 is provided for coupling by means of a flexible board or cable (not shown) with an end data connector 34 made in the upper part of the motherboard.
В верхней части материнской платы выполнен разъем данных 35, к которому подключен второй кабель данных, другой конец которого соединен с сетевым коммутатором 6. Сетевой коммутатор получает питание от разъема питания 21 на второй печатной плате при помощи кабеля питания.  In the upper part of the motherboard there is a data connector 35, to which a second data cable is connected, the other end of which is connected to the network switch 6. The network switch receives power from the power connector 21 on the second printed circuit board using the power cable.
Система охлаждения серверной фермы выполнена двухконтурной. Первый контур представляет собой контур охлаждения вычислительных узлов в резервуаре первой охлаждающей жидкостью, второй контур является контуром охлаждения первой охлаждающей жидкости второй охлаждающей жидкостью.  The cooling system of the server farm is double-circuit. The first circuit is the cooling circuit of the computing nodes in the tank by the first coolant, the second circuit is the cooling circuit of the first coolant by the second coolant.
В первом варианте реализации изобретения серверная ферма состоит из одного резервуара 1, заполненного охлаждающей жидкостью, снабженного крышкой, с установленными в нем вычислительными узлами, первой печатной платой 10, второй печатной платой 17, распределительной трубой 5. На фиг. 8 показана схема охлаждения серверной фермы, включающей один резервуар. Первый контур охлаждения включает внутренний теплообменник 36, установленный внутри резервуара и прикрепленный к стенке резервуара, на которой установлены первый впускной и выпускной патрубки, посредством крепежных элементов. Первый вход внутреннего теплообменника соединен со вторым впускным патрубком 37, а его первый выход соединен посредством напорного трубопровода 38 с внутренним циркуляционным насосом 39 и распределительной трубой (на чертеже не показана). Внутренний теплообменник выполнен в виде кожухотрубчатого противоточного теплообменника. Таким образом, образуется первый замкнутый контур переноса тепла первой охлаждающей жидкостью от вычислительных узлов ко второй охлаждающей жидкости во внутреннем теплообменнике и от него обратно к вычислительным узлам. In a first embodiment of the invention, the server farm consists of one reservoir 1 filled with coolant, provided with a lid, with computing units installed therein, a first printed circuit board 10, a second printed circuit board 17, and a distribution pipe 5. In FIG. 8 shows a cooling scheme of a server farm including one tank. The first cooling circuit includes an internal heat exchanger 36 mounted inside the tank and attached to the wall of the tank, on which the first inlet and outlet pipes are installed, by means of fasteners. The first input of the internal heat exchanger is connected to the second inlet pipe 37, and its first the outlet is connected via a pressure pipe 38 to an internal circulation pump 39 and a distribution pipe (not shown in the drawing). The internal heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube countercurrent heat exchanger. Thus, a first closed loop of heat transfer by the first coolant from the computing nodes to the second coolant in the internal heat exchanger and from it back to the computing nodes is formed.
Второй контур охлаждения образован внутренним теплообменником 36, второй выход которого соединен посредством напорного трубопровода 40 с выпускным патрубком, установленным в стенке резервуара, сообщенным через первый обратный запорный клапан 41 посредством первого напорного трубопровода 42 с внешним циркуляционным насосом 43, фильтром грубой очистки 44 и внешним теплообменником 45. Внешний теплообменник с другой стороны соединен посредством обратного напорного трубопровода 46 через второй обратный запорный клапан 47 с наружным концом первого впускного патрубка, установленного в стенке резервуара. Внутренний конец первого впускного патрубка соединен посредством трубопровода 48 со вторым входом внутреннего теплообменника. Таким образом, образуется большой второй замкнутый контур переноса тепла второй охлаждающей жидкостью от первой охлаждающей жидкости к внешнему теплообменнику и от него второй охлажденной жидкости обратно к внутреннему теплообменнику.  The second cooling circuit is formed by an internal heat exchanger 36, the second outlet of which is connected via a pressure pipe 40 to an outlet pipe installed in the tank wall, communicated through the first check valve 41 through a first pressure pipe 42 with an external circulation pump 43, a coarse filter 44 and an external heat exchanger 45. The external heat exchanger, on the other hand, is connected by means of a return pressure pipe 46 through a second check valve 47 with the outer end of the first th inlet pipe installed in the tank wall. The inner end of the first inlet pipe is connected via line 48 to the second inlet of the internal heat exchanger. Thus, a large second closed loop of heat transfer is formed by the second coolant from the first coolant to the external heat exchanger and from it the second cooled fluid back to the internal heat exchanger.
Между фильтром грубой очистки 44 и внешним теплообменником 45 встроен запорный трехходовой электромагнитный клапан 49, третий патрубок которого соединен с первым концом второго напорного трубопровода 50. Второй конец второго напорного трубопровода соединен с третьим патрубком трехходового разветвителя, встроенного в обратный напорный трубопровод 46 между внешним теплообменником 45 и вторым обратным запорным клапаном 47. Запорный трехходовой электромагнитный клапан 49 предназначен для перекрытия потока второй охлаждающей жидкости, поступающего к внешнему теплообменнику, и направления его посредством второго напорного трубопровода через третий патрубок трехходового разветвителя обратно во внутренний теплообменник. Таким образом, образуется малый второй замкнутый контур переноса тепла второй охлаждающей жидкостью от первой охлаждающей жидкости из внутреннего теплообменника во второй общий трубопровод и второй охлажденной жидкости обратно к первой охлаждающей жидкости во внутренний теплообменник, минуя внешний теплообменник. Для обеспечения отказоустойчивости параллельно внешнему циркуляционному насосу 43 установлен дублирующий циркуляционный насос (на чертеже не показан). A three-way solenoid valve 49 is inserted between the coarse filter 44 and the external heat exchanger 45, the third pipe of which is connected to the first end of the second pressure pipe 50. The second end of the second pressure pipe is connected to the third pipe of the three-way splitter integrated in the return pressure pipe 46 between the external heat exchanger 45 and a second check valve 47. Three-way solenoid valve valve 49 is designed to shut off the flow of the second coolant entering the external heat exchanger and direct it through the second pressure pipe through the third pipe of the three-way splitter back to the internal heat exchanger. Thus, a small second closed loop of heat transfer by the second coolant from the first coolant from the internal heat exchanger to the second common pipe and the second cooled liquid back to the first coolant to the internal heat exchanger is formed, bypassing the external heat exchanger. To ensure fault tolerance, a backup circulation pump (not shown) is installed parallel to the external circulation pump 43.
Во втором варианте реализации изобретения серверная ферма состоит из п резервуаров. На фиг. 9 показана схема охлаждения серверной фермы, включающей п резервуаров. Серверная ферма состоит из п герметичных резервуаров 1, заполненных охлаждающей жидкостью, с установленными в них вычислительными узлами, первой печатной платой 10, второй печатной платой 17, распределительной трубой 5, внутренним теплообменником 36. Каждый резервуар снабжен крышкой 2. В этом варианте первый контур охлаждения выполнен аналогично первому варианту реализации изобретения. Второй контур охлаждения состоит из внутреннего теплообменника 36, второй выход которого соединен напорным трубопроводом 40 с первым выпускным патрубком, установленным в стенке резервуара, сообщенным через первый обратный запорный клапан 41 посредством отводящего напорного трубопровода 51 с внешним циркуляционным насосом 43, фильтром грубой очистки 44 и выпускной коллекторной трубой 52, один конец которой заглушён, а второй соединен посредством первого трехходового разветвителя с первым общим напорным трубопроводом 53. В первый общий напорный трубопровод далее последовательно подключены внешний общий циркуляционный насос 54, общий фильтр грубой очистки 55 и внешний теплообменник 56. Внешний теплообменник с другой стороны соединен с обратным общим напорным трубопроводом 57. Второй вход каждого внутреннего теплообменника 36 посредством трубопровода 48 через первый выпускной патрубок, установленный в стенке резервуара, и второй запорный обратный клапан 47, сообщается с подводящим напорным трубопроводом 58, который соединен с впускной коллекторной трубой 59. Один конец впускной коллекторной трубы заглушён, а второй соединен посредством второго трехходового разветвителя с обратным общим напорным трубопроводом 57. Таким образом, образуется большой второй замкнутый контур переноса тепла второй охлаждающей жидкостью от первой охлаждающей жидкости к внешнему теплообменнику и второй охлажденной жидкости обратно к внутреннему теплообменнику. In a second embodiment of the invention, the server farm consists of n tanks. In FIG. 9 shows a cooling scheme of a server farm including n tanks. The server farm consists of n sealed tanks 1 filled with coolant, with computing units installed in them, a first printed circuit board 10, a second printed circuit board 17, a distribution pipe 5, an internal heat exchanger 36. Each tank is equipped with a cover 2. In this embodiment, the first cooling circuit made similarly to the first embodiment of the invention. The second cooling circuit consists of an internal heat exchanger 36, the second outlet of which is connected by a pressure pipe 40 with a first exhaust pipe mounted in the tank wall, communicated through the first check valve 41 through a discharge pressure pipe 51 with an external circulation pump 43, a coarse filter 44 and an exhaust a manifold pipe 52, one end of which is plugged and the other connected via a first three-way splitter to a first common pressure pipe 53. To the first common pressure the th pipeline is then connected in series to an external common circulation pump 54, a common coarse filter 55 and an external heat exchanger 56. On the other hand, an external heat exchanger is connected to a return common pressure pipe 57. A second inlet of each internal heat exchanger 36 is connected via a pipe 48 through a first outlet pipe installed in the tank wall and a second shut-off check valve 47, with a supply pressure pipe 58, which is connected to the intake manifold pipe 59. One end of the intake manifold pipe is plugged, and the second is connected via a second three-way branch ator with reverse common pressure pipe 57. Thus, a large second closed heat transfer loop of the second coolant from the first coolant to the external heat exchanger and the second chilled liquid back to the indoor heat exchanger.
Между общим фильтром грубой очистки 55 и внешним теплообменником 56 встроен запорный трехходовой электромагнитный клапан 60, третий патрубок которого соединен с первым концом второго общего напорного трубопровода 61. Второй конец второго общего напорного трубопровода соединен через третий патрубок третьего трехходового разветвителя, встроенного между внешним теплообменником и впускной коллекторной трубой 59, с обратным общим напорным трубопроводом 57. Запорный трехходовой электромагнитный клапан предназначен для перекрытия потока второй охлаждающей жидкости, поступающего к внешнему теплообменнику, и направления его через второй общий напорный трубопровод и третий патрубок трехходового разветвителя, который в свою очередь сообщен посредством обратного общего напорного трубопровода с впускной коллекторной трубой, по подводящим трубопроводам обратно во внутренний теплообменник. Таким образом, образуется малый второй замкнутый контур переноса тепла второй охлаждающей жидкостью от первой охлаждающей жидкости во второй общий напорный трубопровод и обратно второй охлажденной жидкости из него к внутреннему теплообменнику, минуя внешний теплообменник. A three-way shut-off solenoid valve 60 is integrated between the common coarse filter 55 and the external heat exchanger 56, the third pipe of which is connected to the first end of the second common pressure pipe 61. The second end of the second common pressure pipe is connected through the third pipe of the third three-way splitter installed between the external heat exchanger and the inlet manifold pipe 59, with a return common pressure pipe 57. Shut-off three-way solenoid valve is designed to block the flow of second second coolant supplied to the outdoor heat exchanger, and direct it via the second common flow conduit and the third conduit a three-way splitter, which in turn communicates via the reverse common pressure line to the inlet manifold pipe, the supply line back to the indoor heat exchanger. Thus, a small second closed loop of heat transfer by the second coolant from the first coolant to the second common pressure pipe and back from the second cooled liquid from it to the internal heat exchanger bypassing the external heat exchanger.
Для обеспечения отказоустойчивости параллельно внешнему общему циркуляционному насосу 54 установлен дублирующий общий циркуляционный насос (на чертеже не показан).  To ensure fault tolerance, a duplicate common circulation pump (not shown) is installed parallel to the external common circulation pump 54.
Во время работы серверной фермы вычислительные узлы полностью погружены в охлаждающую жидкость. В одном варианте реализации изобретения нагретая вычислительными узлами первая охлаждающая жидкость переливается во второй впускной патрубок, сообщенный с первым входом внутреннего теплообменника, и попадает во внутренний теплообменник, где она охлаждается второй охлаждающей жидкостью. Затем охлажденная первая жидкость через первый выход внутреннего теплообменника поступает в напорный трубопровод и прокачивается внутренним циркуляционным насосом в распределительную трубу и подается через выполненные в ней отверстия в резервуар обратно к вычислительным узлам. Таким образом, первая охлаждающая жидкость циркулирует по первому замкнутому контуру, начинающемуся от вычислительных узлов, продолжающемуся к внутреннему теплообменнику, внутреннему циркуляционному насосу и возвращающемуся обратно к вычислительным узлам.  During the operation of the server farm, the computing nodes are completely immersed in the coolant. In one embodiment of the invention, the first coolant heated by the computing units is poured into the second inlet pipe in communication with the first inlet of the internal heat exchanger and enters the internal heat exchanger, where it is cooled by the second cooling liquid. Then, the cooled first liquid through the first outlet of the internal heat exchanger enters the pressure pipe and is pumped by the internal circulation pump into the distribution pipe and fed through the openings made in it into the tank back to the computing nodes. Thus, the first coolant circulates in the first closed loop, starting from the computing nodes, continuing to the internal heat exchanger, the internal circulation pump and returning back to the computing nodes.
Одновременно с этим вторая охлаждающая жидкость, нагретая первой охлаждающей жидкостью во внутреннем теплообменнике, через его второй выход поступает в напорный трубопровод, сообщенный с выпускным патрубком, установленным в стенке резервуара, и затем через первый обратный запорный клапан по первому напорному трубопроводу поступает к внешнему циркуляционному насосу, который прокачивает ее через фильтр грубой очистки к внешнему теплообменнику. Охлажденная во внешнем теплообменнике вторая охлаждающая жидкость поступает в обратный напорный трубопровод и через второй обратный запорный клапан, сообщенный с первым впускным патрубком, установленным в стенке резервуара, поступает в трубопровод, сообщенный со вторым входом внутреннего теплообменника. Таким образом, вторая охлаждающая жидкость циркулирует по второму большому замкнутому контуру, начинающемуся от внутреннего теплообменника, продолжающемуся к внешнему циркуляционному насосу, фильтру грубой очистки, внешнему теплообменнику и возвращающемуся обратно во внутренний теплообменник. At the same time, the second coolant, heated by the first coolant in the internal heat exchanger, through its second outlet enters the pressure pipe connected to the outlet pipe installed in the tank wall, and then through the first check valve through the first pressure pipe enters the external circulation pump which pumps it through a coarse filter to an external heat exchanger. The second coolant cooled in the external heat exchanger enters the return pressure pipe and through the second check valve in communication with the first inlet pipe installed in the wall reservoir, enters the pipeline in communication with the second inlet of the internal heat exchanger. Thus, the second coolant circulates in a second large closed loop starting from the internal heat exchanger, continuing to the external circulation pump, the coarse filter, the external heat exchanger and returning back to the internal heat exchanger.
Если температура окружающей среды не превышает 0 °С, то запорный трехходовой электромагнитный клапан закрывают. Внешний циркуляционный насос через фильтр грубой очистки прокачивает вторую охлаждающую жидкость в первый напорный трубопровод к запорному трехходовому электромагнитному клапану, который направляет ее во второй напорный трубопровод, где она охлаждается. Затем охлажденная вторая охлаждающая жидкость через трехходовой разветвитель, второй обратный запорный клапан и первый впускной патрубок, установленный в стенке резервуара, поступает в трубопровод, сообщенный со вторым входом внутреннего теплообменника. Таким образом, вторая охлаждающая жидкость циркулирует по второму малому замкнутому контуру, начинающемуся от внутреннего теплообменника, продолжающемуся к внешнему циркуляционному насосу, фильтру грубой очистки, второму напорному трубопроводу и возвращающемуся обратно во внутренний теплообменник, минуя внешний теплообменник.  If the ambient temperature does not exceed 0 ° C, the shut-off three-way solenoid valve is closed. An external circulation pump through a coarse filter pumps a second coolant into the first pressure pipe to the shutoff three-way solenoid valve, which directs it to the second pressure pipe, where it is cooled. Then, the cooled second coolant through a three-way splitter, a second check valve and a first inlet pipe installed in the tank wall, enters the pipeline in communication with the second inlet of the internal heat exchanger. Thus, the second coolant circulates in a second small closed loop, starting from the internal heat exchanger, continuing to the external circulation pump, the coarse filter, the second pressure pipe and returning back to the internal heat exchanger, bypassing the external heat exchanger.
В другом варианте реализации изобретения нагретая вычислительными узлами первая охлаждающая жидкость циркулирует по аналогичному первому контуру. Вторая охлаждающая жидкость, нагретая первой охлаждающей жидкостью во внутреннем теплообменнике, через его второй выход поступает в напорный трубопровод, сообщенный с выпускным патрубком, и через первый обратный запорный клапан переливается в отводящий напорный трубопровод к внешнему циркуляционному насосу, который через фильтр грубой очистки прокачивает ее в выпускную коллекторную трубу и в первый общий напорный трубопровод, где общий циркуляционный насос через общий фильтр грубой очистки прокачивает ее к внешнему теплообменнику. Охлажденная во внешнем теплообменнике вторая охлаждающая жидкость поступает в обратный общий напорный трубопровод и впускную коллекторную трубу, а затем посредством подводящего напорного трубопровода через второй обратный запорный клапан и первый впускной патрубок, установленный в стенке резервуара, поступает в трубопровод, сообщенный со вторым входом внутреннего теплообменника. Таким образом, вторая охлаждающая жидкость циркулирует по второму большому замкнутому контуру, начинающемуся от внутреннего теплообменника, продолжающемуся к системе отводящих трубопроводов, выпускной коллекторной трубе, внешнему общему циркуляционному насосу, фильтру грубой очистки и внешнему теплообменнику и возвращается обратно во внутренний теплообменник через трубопровод, впускную коллекторную трубу и систему подводящих трубопроводов. In another embodiment of the invention, the first coolant heated by the computing units circulates in a similar primary circuit. The second coolant, heated by the first coolant in the internal heat exchanger, through its second outlet enters the pressure pipe in communication with the exhaust pipe, and through the first check valve, overflows into the discharge pressure pipe to the external circulation pump, which pumps it through the coarse filter graduation the collector pipe and into the first common pressure pipe, where a common circulation pump through a common filter of rough cleaning pumps it to an external heat exchanger. The second coolant cooled in the external heat exchanger enters the return common pressure pipe and the inlet manifold, and then through the inlet pressure pipe through the second check valve and the first inlet pipe installed in the tank wall, enters the pipe in communication with the second input of the internal heat exchanger. Thus, the second coolant circulates in a second large closed loop, starting from the internal heat exchanger, continuing to the exhaust piping system, the exhaust manifold pipe, the external common circulation pump, the coarse filter and the external heat exchanger and returns back to the internal heat exchanger through the pipeline, the intake manifold pipe and piping system.
Если температура окружающей среды не превышает 0 °С, то запорный трехходовой электромагнитный клапан закрывают. Внешний общий циркуляционный насос через общий фильтр грубой очистки прокачивает вторую охлаждающую жидкость по первому общему напорному трубопроводу к запорному трехходовому электромагнитному клапану, который направляет ее во второй общий напорный трубопровод, где она охлаждается. А затем через третий патрубок третьего трехходового разветвителя посредством обратного общего напорного трубопровода, впускной коллекторной трубы и системы подводящих трубопроводов охлажденная вторая охлаждающая жидкость возвращается обратно к каждому из внутренних теплообменников, минуя внешний теплообменник. Таким образом, вторая охлаждающая жидкость циркулирует по второму малому замкнутому контуру, начинающемуся от внутреннего теплообменника, продолжающегося к системе отводящих трубопроводов, выпускной коллекторной трубе, внешнему общему циркуляционному насосу, общему фильтру грубой очистки и по второму общему напорному трубопроводу и возвращается обратно во внутренний теплообменник через трубопровод, впускную коллекторную трубу и систему подводящих трубопроводов. If the ambient temperature does not exceed 0 ° C, the shut-off three-way solenoid valve is closed. An external common circulation pump, through a common coarse filter, pumps a second coolant through the first common pressure pipe to the shutoff three-way solenoid valve, which directs it to the second common pressure pipe, where it is cooled. And then, through the third branch pipe of the third three-way splitter, by means of the return common pressure pipe, the intake manifold and the supply pipe system, the cooled second cooling liquid is returned back to each of the internal heat exchangers, bypassing the external heat exchanger. Thus, the second coolant circulates in a second small closed loop, starting from the internal heat exchanger, continuing to the system of the discharge pipes, the exhaust manifold pipe, the external common circulation pump, the common coarse filter and the second common pressure pipe and returns to the internal heat exchanger through the pipeline, the intake manifold pipe and the supply pipe system.
За счет того что второй малый и второй большой контуры охлаждения, параллельно соединяющие п резервуаров, герметичны, достигается первый дополнительный технический результат, заключающийся в обеспечении возможности установки каждого из резервуаров на разных уровнях, считая от одной и той же точки на поверхности земли.  Due to the fact that the second small and second large cooling circuits, parallel connecting n tanks, are tight, the first additional technical result is achieved, which consists in providing the possibility of installing each of the tanks at different levels, starting from the same point on the earth's surface.
За счет того что первая охлаждающая жидкость, непосредственно охлаждающая вычислительные узлы, не покидает пределов резервуара, достигается второй дополнительный технический результат, заключающийся в обеспечении быстрого запуска заявляемой серверной фермы.  Due to the fact that the first cooling liquid, directly cooling the computing nodes, does not leave the tank, a second additional technical result is achieved, which consists in ensuring the quick launch of the inventive server farm.
Температура окружающей среды, при которой возможна работа заявляемой серверной фермы колеблется от -50 °С до +45 °С.  The ambient temperature at which the operation of the inventive server farm is possible ranges from -50 ° C to +45 ° C.
Серверная ферма получает питание от внешнего источника питания посредством кабелей питания, пропущенных через отверстия 8 в меньшей створке крышки, одни концы которых соединены с внешним источником питания, а другие концы соединены с разъемом питания 21 на второй печатной плате.  The server farm receives power from an external power source through power cables through the holes 8 in the smaller flap of the lid, one ends of which are connected to an external power source, and the other ends are connected to the power connector 21 on the second circuit board.
В качестве первой охлаждающей жидкости используются синтетические или натуральные масла. В качестве второй охлаждающей жидкости используются этиленгликоль или его аналоги.  Synthetic or natural oils are used as the first coolant. Ethylene glycol or its analogues are used as the second coolant.
Повышение плотности установки вычислительных узлов достигается за счет отсутствия индивидуального корпуса, в который заключается вычислительный зе , и индивидуального контейнера, в который заключаются одна или более материнских плат, приспособлений для охлаждения, используемых в известных решениях, например теплоотводящих плат и охлаждающих модулей, неиспользованием стандартных серверных стоек со стандартной шириной посадочных мест для вычислительных узлов и с монтажными и эксплуатационными промежутками. Кроме того, на монтажных печатных платах установлены материнские и съемные печатные платы с обеих сторон. Все это увеличивает полезное пространство, которое может быть использовано для установки дополнительных вычислительных узлов. Помимо того, изобретением не предусмотрено использование стандартных вычислительных узлов, предназначенных для воздушного охлаждения, что сокращает размеры устанавливаемых в заявляемую серверную ферму вычислительных узлов. The increase in the density of the installation of computing nodes is achieved due to the lack of an individual case in which the computing unit is located, and an individual container in which one or more motherboards are located, cooling devices used in known solutions, for example heat-removing boards and cooling modules, not using standard server racks with a standard width of seats for computing nodes and with mounting and operating intervals. In addition, motherboards and removable printed circuit boards on both sides are installed on the circuit boards. All this increases the usable space that can be used to install additional computing nodes. In addition, the invention does not provide for the use of standard computing nodes designed for air cooling, which reduces the size of the computing nodes installed in the inventive server farm.
Функционирование при отрицательных температурах окружающей среды достигается за счет использования нагревательных элементов.  Functioning at low ambient temperatures is achieved through the use of heating elements.
Возможность горячей замены блоков питания и накопителей информации достигается за счет подключения части накопителей информации, расположенных на съемной печатной плате, установленной на одной стороне монтажной печатной платы, к материнской плате, смонтированной на другой ее стороне, и организации зеркалирования данных между накопителями информации, подключенными к одной материнской плате. А также тем, что оба блока питания работают в параллельном режиме. А также тем, что блоки питания и накопители информации расположены на съемной печатной плате.  The ability to hot-swap power supplies and information storage devices is achieved by connecting part of the information storage devices located on a removable printed circuit board installed on one side of the mounting printed circuit board to a motherboard mounted on its other side, and organizing data mirroring between information storage devices connected to one motherboard. As well as the fact that both power supplies operate in parallel. As well as the fact that power supplies and information storage devices are located on a removable printed circuit board.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Серверная ферма с иммерсионной системой охлаждения, состоящая из герметичного резервуара с установленными в нем теплообменником, вычислительными узлами, состоящими из монтажной платы со смонтированными на ней материнскими платами, блоками питания, накопителями информации, заполненного охлаждающей жидкостью, снабженного крышкой, направляющими для вертикальной установки вычислительных узлов, впускным и выпускным патрубками, сообщающимися посредством трубопровода с насосом и внешним теплообменником, отличающаяся тем, что серверная ферма снабжена распределительной трубой, двумя печатными платами, сетевым коммутатором, причем  1. A server farm with an immersion cooling system, consisting of a sealed tank with a heat exchanger installed in it, computing nodes consisting of a circuit board with motherboards mounted on it, power supplies, storage media filled with coolant, equipped with a cover, guides for vertical installation computing nodes, inlet and outlet pipes, communicating via a pipeline with a pump and an external heat exchanger, characterized in that the server the farm is equipped with a distribution pipe, two printed circuit boards, a network switch, and
распределительная труба установлена параллельно всему днищу резервуара и образована двумя параллельными друг другу перфорированными трубами, соединенными U-образным соединителем, один конец распределительной трубы заглушён, а второй соединен с первым впускным патрубком, установленным в нижней части стенки резервуара,  the distribution pipe is installed parallel to the entire bottom of the tank and is formed by two perforated pipes parallel to each other, connected by a U-shaped connector, one end of the distribution pipe is plugged, and the second is connected to the first inlet pipe installed in the lower part of the tank wall,
а выпускной патрубок установлен в верхней части той же стенки резервуара, в которой установлен первый впускной патрубок, и через первый обратный запорный клапан соединен посредством первого напорного трубопровода с внешним циркуляционным насосом, фильтром грубой очистки и внешним теплообменником, который с другой стороны соединен посредством обратного напорного трубопровода через второй обратный запорный клапан с первым впускным патрубком,  and the exhaust pipe is installed in the upper part of the same wall of the tank in which the first inlet pipe is installed, and through the first check valve is connected via the first pressure pipe to an external circulation pump, a coarse filter and an external heat exchanger, which on the other hand is connected via a pressure return pipeline through a second check valve with a first inlet pipe,
между внешним фильтром грубой очистки и внешним теплообменником установлен запорный трехходовой электромагнитный клапан, третий патрубок которого соединен с первым концом второго напорного трубопровода, второй конец которого соединен с третьим патрубком трехходового разветвителя, встроенного в обратный напорный трубопровод между внешним теплообменником и вторым обратным запорным клапаном, a three-way solenoid valve is installed between the external coarse filter and the external heat exchanger, the third pipe of which is connected to the first end of the second pressure pipe, the second end of which is connected to the third pipe of the three-way splitter integrated in the return pressure pipe piping between an external heat exchanger and a second check valve,
внутри резервуара установлен внутренний теплообменник, первый вход которого соединен со вторым впускным патрубком, а первый выход соединен посредством напорного трубопровода с внутренним циркуляционным насосом и распределительной трубой, второй вход соединен посредством напорного трубопровода с первым впускным патрубком, а второй выход соединен посредством напорного трубопровода с выпускным патрубком,  an internal heat exchanger is installed inside the tank, the first inlet of which is connected to the second inlet pipe, and the first outlet is connected by means of a pressure pipe to the internal circulation pump and distribution pipe, the second input is connected by a pressure pipe to the first inlet pipe, and the second output is connected by a pressure pipe to the exhaust pipe branch pipe
крышка резервуара образована двумя створками с разной площадью поверхности и установлена с возможностью съема и подъема, причем большая створка установлена с обеспечением возможности съема и подъема в режиме остановки и работы серверной фермы, на внутренней стороне большей створки размещен сетевой коммутатор, а в меньшей створке выполнено отверстие для шлейфа или гибкой печатной платы, имеющих на концах разъемы данных, причем гибкая плата или шлейф соединены с одним концом внешнего кабеля передачи данных, другой конец которого подключен к внешнему управляющему устройству, а сетевой коммутатор соединен с одним концом первого кабеля передачи данных, другой конец которого выведен наружу через отверстие в меньшей створке крышки и подключен к внешнему управляющему устройству,  the tank lid is formed by two shutters with different surface areas and is installed with the possibility of removal and lifting, and a large shutter is installed with the possibility of removal and lifting in the stop mode and the server farm, on the inner side of the larger shutter there is a network switch, and a hole is made in the smaller shutter for a loop or flexible printed circuit board having data connectors at the ends, the flexible board or loop connected to one end of an external data cable, the other end of which is connected connected to an external control device, and the network switch is connected to one end of the first data cable, the other end of which is brought out through an opening in a smaller leaf of the lid and connected to an external control device,
первая печатная плата установлена параллельно плоскости днища резервуара под распределительной трубой, на ней выполнены концевые разъемы данных и питания, а вдоль одного края соосно между собой расположены разъемы данных, а вдоль противоположного края соосно между собой расположены разъемы питания, причем между разъемами питания и разъемами данных выполнены нагревательные элементы,  the first printed circuit board is installed parallel to the plane of the tank bottom under the distribution pipe, it has end data and power connectors, and data connectors are aligned along one edge, and power connectors are aligned along the opposite edge, between the power connectors and data connectors made heating elements
вторая печатная плата установлена вплотную к одной из стенок резервуара, к которой прикреплена меньшая створка крышки, перпендикулярно первой печатной плате и состыкована с ней кромка с кромкой при помощи ответных частей для концевых разъемов данных и питания первой печатной платы, the second printed circuit board is installed close to one of the walls of the tank, to which a smaller flap of the lid is attached, perpendicular to the first printed circuit board and docked with it edge using mates for the end data connectors and the power of the first printed circuit board,
а верхняя ее часть соединена посредством разъема данных с гибкой печатной платой или шлейфом, пропущенными через отверстие в меньшей створке крышки резервуара, и с одним концом внешнего кабеля питания, пропущенного через другое отверстие в меньшей створке крышки, посредством разъемов питания, при этом другой конец внешнего кабеля питания соединен с внешним источником питания,  and its upper part is connected via a data connector to a flexible printed circuit board or cable, passed through an opening in the smaller leaf of the lid of the tank, and to one end of the external power cable passed through the other hole in the smaller leaf of the lid, through power connectors, while the other end of the external the power cable is connected to an external power source,
причем сетевой коммутатор питается от разъема питания, расположенного в верхней части второй печатной платы, при помощи кабеля питания,  moreover, the network switch is powered by a power connector located in the upper part of the second printed circuit board, using a power cable,
вычислительные узлы установлены при помощи разъемов данных и питания на первую печатную плату параллельно второй печатной плате и состоят из монтажной печатной платы, которая разделена продольным разделителем на узкое и широкое отделения, по продольным краям узкого отделения с обеих сторон крепятся симметрично по два продольных держателя в виде направляющих для фиксации съемной печатной платы, на которой расположены блок питания, накопители информации и колодка разъемов питания и данных, а в широком отделении с обеих сторон монтируется по материнской плате,  computing nodes are installed using data and power connectors on the first printed circuit board parallel to the second printed circuit board and consist of a printed circuit board, which is divided by a longitudinal divider into narrow and wide compartments, two longitudinal holders are mounted symmetrically on both sides of the narrow compartment on both sides in the form guides for fixing a removable printed circuit board on which the power supply unit, information storage devices and a block of power and data connectors are located, and in a wide compartment on both sides it mounts I'm on the motherboard,
материнская плата подключена к сетевому коммутатору посредством второго кабеля данных,  the motherboard is connected to the network switch via a second data cable,
съемная плата подключена к монтажной плате посредством колодок разъемов питания и данных,  the plug-in board is connected to the circuit board through the power and data connector blocks,
широкое отделение монтажной платы соединено посредством гибкой печатной платы или шлейфа с материнской платой с помощью разъемов данных,  a wide compartment of the circuit board is connected via a flexible printed circuit board or a cable to the motherboard using data connectors,
в нижней кромке монтажной печатной платы выполнен прямоугольный вырез для прохода распределительной трубы, при этом половина накопителей информации, расположенных на съемной печатной плате, установленной на одной из сторон монтажной платы, подключены к материнской плате, смонтированной на этой же стороне монтажной печатной платы, а остальные накопители информации подключаются к материнской плате, смонтированной на другой стороне монтажной печатной платы, между накопителями информации, подключенными к одной материнской плате, организовано полное зеркалирование данных, in the lower edge of the mounting circuit board, a rectangular cutout is made for the passage of the distribution pipe, at the same time, half of the information storage devices located on the removable printed circuit board installed on one side of the circuit board are connected to the motherboard mounted on the same side of the mounting circuit board, and the remaining information storage devices are connected to the motherboard mounted on the other side of the mounting circuit board , between the storage devices connected to the same motherboard, a complete data mirroring is organized,
каждый блок питания подключен к обеим материнским платам, при этом оба блока питания работают в параллельном режиме.  each power supply is connected to both motherboards, while both power supplies operate in parallel.
2. Серверная ферма по п. 1, отличающаяся тем, что состоит из п герметичных резервуаров, параллельно соединенных между собой посредством системы подводящих и отводящих трубопроводов, сообщающихся с выпускной и впускной коллекторными трубами, соединенными между собой общим напорным трубопроводом.  2. The server farm according to claim 1, characterized in that it consists of n sealed tanks parallel connected to each other by means of a system of inlet and outlet pipelines in communication with the outlet and intake manifold pipes interconnected by a common pressure pipe.
3. Серверная ферма по п. 1, отличающаяся тем, что параллельно общему циркуляционному насосу установлен дополнительный общий циркуляционный насос.  3. The server farm according to claim 1, characterized in that an additional general circulation pump is installed parallel to the general circulation pump.
4. Серверная ферма по п. 1, отличающаяся тем, что для вертикальной установки вычислительных узлов параллельно боковым ребрам резервуара выполнены пропилы.  4. The server farm according to claim 1, characterized in that for the vertical installation of computing nodes parallel to the side edges of the tank, cuts are made.
5. Серверная ферма по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве накопителей информации используются твердотельные накопители информации.  5. The server farm according to claim 1, characterized in that solid-state information drives are used as information stores.
6. Серверная ферма по п. 1 , отличающаяся тем, что в нижней части второй печатной платы выполнены нагревательные элементы.  6. The server farm according to claim 1, characterized in that the heating elements are made in the lower part of the second printed circuit board.
7. Серверная ферма по п. 1, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены в виде нагрузочных резисторов. 7. The server farm according to claim 1, characterized in that the heating elements are made in the form of load resistors.
8. Серверная ферма по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний теплообменник выполнен в виде кожухотрубчатого противоточного теплообменника. 8. The server farm according to claim 1, characterized in that the internal heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube countercurrent heat exchanger.
PCT/RU2012/000817 2012-07-02 2012-10-09 Server farm with an immersive cooling system WO2014007673A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127345 2012-07-02
RU2012127345/08A RU2500012C1 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Server farm with immersion cooling system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014007673A1 true WO2014007673A1 (en) 2014-01-09

Family

ID=49710596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000817 WO2014007673A1 (en) 2012-07-02 2012-10-09 Server farm with an immersive cooling system

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2500012C1 (en)
WO (1) WO2014007673A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096362A1 (en) * 2016-11-25 2018-05-31 Iceotope Limited Fluid cooling system
CN114531809A (en) * 2022-03-04 2022-05-24 国家计算机网络与信息安全管理中心上海分中心 Novel high-performance electromagnetic shielding cabinet
CN114786350A (en) * 2022-05-11 2022-07-22 吉安裕泓科技有限公司 FPC (Flexible printed Circuit) integrated processing device and using method thereof

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2621360C1 (en) * 2016-05-20 2017-06-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Modular submersible cooling system
RU2643173C1 (en) * 2016-12-30 2018-01-31 Общество с ограниченной ответственностью "НИЦ супер-ЭВМ и нейрокомпьютеров" Immersion cooling system for electronic devices
CN107624018A (en) * 2017-08-11 2018-01-23 北京百度网讯科技有限公司 A kind of modular cooling device and cooling system
RU2711466C1 (en) * 2019-03-06 2020-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Electronic equipment cooling method
RU2711299C1 (en) * 2019-03-06 2020-01-16 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Installation for immersion liquid cooling of electronic devices
RU2711307C1 (en) * 2019-03-06 2020-01-16 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Container for liquid cooling of electronic devices

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6019167A (en) * 1997-12-19 2000-02-01 Nortel Networks Corporation Liquid immersion cooling apparatus for electronic systems operating in thermally uncontrolled environments
US6977813B2 (en) * 2004-04-30 2005-12-20 Hitachi, Ltd. Disk array system
US20110075353A1 (en) * 2006-05-16 2011-03-31 Hardcore Computer, Inc. Liquid submersion cooling system
US20110286179A1 (en) * 2010-05-24 2011-11-24 International Business Machines Corporation Memory module connector having memory module cooling structures

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2437140C1 (en) * 2010-12-13 2011-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Passive cooling system of radioactive elements in detachable module

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6019167A (en) * 1997-12-19 2000-02-01 Nortel Networks Corporation Liquid immersion cooling apparatus for electronic systems operating in thermally uncontrolled environments
US6977813B2 (en) * 2004-04-30 2005-12-20 Hitachi, Ltd. Disk array system
US20110075353A1 (en) * 2006-05-16 2011-03-31 Hardcore Computer, Inc. Liquid submersion cooling system
US20110286179A1 (en) * 2010-05-24 2011-11-24 International Business Machines Corporation Memory module connector having memory module cooling structures

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096362A1 (en) * 2016-11-25 2018-05-31 Iceotope Limited Fluid cooling system
CN110036705A (en) * 2016-11-25 2019-07-19 爱思欧托普有限公司 Fluid cooling system
JP2019537152A (en) * 2016-11-25 2019-12-19 アイスオトープ・リミテッドIceotope Limited Fluid cooling system
CN110036705B (en) * 2016-11-25 2020-12-11 爱思欧托普集团有限公司 Fluid cooling system
US11071238B2 (en) 2016-11-25 2021-07-20 Iceotope Group Limited Fluid cooling system
US20220217874A1 (en) * 2016-11-25 2022-07-07 Iceotope Group Limited Fluid cooling system
US11737247B2 (en) 2016-11-25 2023-08-22 Iceotope Group Limited Fluid cooling system
US11778790B2 (en) 2016-11-25 2023-10-03 Iceotope Group Limited Fluid cooling system
CN114531809A (en) * 2022-03-04 2022-05-24 国家计算机网络与信息安全管理中心上海分中心 Novel high-performance electromagnetic shielding cabinet
CN114786350A (en) * 2022-05-11 2022-07-22 吉安裕泓科技有限公司 FPC (Flexible printed Circuit) integrated processing device and using method thereof
CN114786350B (en) * 2022-05-11 2023-03-21 吉安裕泓科技有限公司 FPC (Flexible printed Circuit) integrated processing device and using method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2500012C1 (en) 2013-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2500012C1 (en) Server farm with immersion cooling system
US10729039B2 (en) Liquid cooled rack information handling system having storage drive carrier for leak containment and vibration mitigation
US10917998B2 (en) Rack information handling system having modular liquid distribution (MLD) conduits
US11083110B2 (en) Multifunction coolant manifold structures
US10156873B2 (en) Information handling system having fluid manifold with embedded heat exchanger system
US10172262B2 (en) Integrated air-spring for hydraulic force damping of a rigid liquid cooling subsystem
TWI314679B (en) Liquid cooling system including hot-wsappable components
US7905106B2 (en) Case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array
RU2559825C2 (en) Server frame with immersion cooling system
US8817474B2 (en) Multi-rack assembly with shared cooling unit
WO2017135994A1 (en) Liquid flow control based upon energy balance and fan speed for controlling exhaust air temperature
CN112543579A (en) Hybrid multi-function door design for electronics rack
US20170359923A1 (en) Adaptive cooling assembly
RU2496134C1 (en) Server farm with immersion cooling system
US20230354560A1 (en) Side fluid cooling apparatus for server racks
US20240114667A1 (en) Hybrid datacentre module
Karajgikar et al. Single-Phase Immersion Cooling Study of a High-Density Storage System
CN117242907A (en) Computer cooling

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12880368

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12880368

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1