ES2694184T3 - Centro de datos sumergido en líquido refrigerante - Google Patents

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ES2694184T3 ES15739707.6T ES15739707T ES2694184T3 ES 2694184 T3 ES2694184 T3 ES 2694184T3 ES 15739707 T ES15739707 T ES 15739707T ES 2694184 T3 ES2694184 T3 ES 2694184T3
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Abstract

Sistema para refrigerar eficientemente un centro (102) de datos, que comprende: el centro (102) de datos o centro de datos parcial sumergido en un fluido refrigerante y caracterizado por un contenedor (104) que rodea y sella el fluido refrigerante y el centro (102) de datos o centro de datos parcial que se encuentra en el mismo, estando sumergido el contenedor (104) en agua, de manera que el fluido refrigerante reduce o iguala una diferencia de presión entre la presión de agua externa al contenedor (104) y al menos una parte de una presión interna del contenedor (104).

Description

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DESCRIPCION
Centro de datos sumergido en llquido refrigerante ANTECEDENTES
A medida que la informatica basada en la nube y los servicios basados tambien en la nube crecen, es necesario proporcionar centros de datos que presten servicio a los consumidores de los clientes. Los consumidores desean velocidades rapidas (latencia mas baja posible) para sus aplicaciones en la nube. Con el fin de satisfacer a los consumidores, es necesario posicionar los centros de datos futuros lo mas cerca posible de la clientela. Al mismo tiempo, es necesario tener en cuenta la privacidad, la seguridad, las condiciones medioambientales, la disponibilidad inmobiliaria, el acceso a la energla, el coste de la misma y otros aspectos. El documento WO 2014/120275 describe un tanque de refrigeracion por inmersion que contiene servidores. El tanque contiene tambien fluido refrigerante dielectrico y puede incluir un intercambiador de calor. El documento US 2013/044426 describe un centro de datos que se despliega en una piscina o corriente de agua.
SUMARIO
Este Sumario se aporta para introducir una seleccion de conceptos representativos de una manera simplificada y que se describen de forma adicional posteriormente en la Descripcion Detallada. Este Sumario no esta destinado a identificar caracterlsticas clave o caracterlsticas esenciales de la materia en cuestion reivindicada, ni esta destinado a usarse de ninguna manera que limite el alcance de la materia en cuestion reivindicada.
Resumiendo, uno o mas de los diversos aspectos de la materia en cuestion que se describe en la presente apuntan a un centro de datos o centro de datos parcial (por ejemplo, un modulo de un centro de datos) sumergido en un fluido refrigerante, el cual puede ser un fluido dielectrico. Un contenedor rodea y sella el fluido refrigerante y el centro de datos o centro de datos parcial, y un subsistema de transferencia termica enfrla el fluido refrigerante y el centro de datos o centro de datos parcial.
El contenedor puede estar sumergido en agua para proporcionar un centro de datos subacuatico. En ese caso, el fluido interno actua tambien para igualar o igualar sustancialmente la presion del agua.
A partir de la siguiente descripcion detallada, cuando la misma se considere en combinacion con los dibujos, pueden llegar a ponerse de manifiesto otras ventajas.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La presente invencion se ilustra a tltulo de ejemplo y sin limitaciones en las figuras adjuntas, en las que los numeros de referencia iguales indican elementos similares, y en las cuales:
La FIGURA 1 es una representacion ejemplificativa de un centro o centro de datos parcial (por ejemplo, un modulo de un centro de datos) en el cual se usa un fluido dielectrico para ayudar a refrigerar los componentes del centro de datos, de acuerdo con una o mas implementaciones ejemplificativas.
La FIGURA 2 es una representacion ejemplificativa de un centro de datos o centro de datos parcial sumergido, en el cual el fluido que se encuentra en el mismo actua para igualar la presion del agua externa, de acuerdo con una o mas implementaciones ejemplificativas.
La FIGURA 3 es una representacion ejemplificativa de como puede usarse un fluido refrigerante para sacar calor, por transferencia, de un centro de datos o modulo de centro de datos, de acuerdo con una o mas implementaciones ejemplificativas.
Las FIGURAS 4 y 5 son diagramas de bloques que representan, cada uno de ellos, un ejemplo de como puede usarse un fluido dielectrico para refrigerar componentes de un centro de datos, de acuerdo con una o mas implementaciones ejemplificativas.
La FIGURA 6 es una representacion ejemplificativa de un centro de datos modular que tiene bordes achaflanados para facilitar el sellado de un fluido refrigerante en su interior, y resistencia, por ejemplo para su sumergimiento, de acuerdo con una o mas implementaciones ejemplificativas.
La FIGURA 7 es un diagrama de flujo que comprende etapas ejemplificativas que se pueden usar en la inmersion de un centro de datos en un fluido refrigerante, de acuerdo con una o mas implementaciones ejemplificativas.
La FIGURA 8 es un diagrama de bloques que representa un centro de datos ejemplificativo refrigerado por gas/fluido circulante y que contiene un dispositivo informatico en el cual se pueden implementar uno o mas aspectos de varias realizaciones descritas en la presente.
DESCRIPCION DETALLADA
Varios aspectos de la tecnologla descrita en la presente apuntan en general a la refrigeracion de un centro de datos (generalmente unas instalaciones que comprenden recursos informaticos gestionados de manera centralizada y sistemas de soporte relacionados) o un centro de datos parcial (tal como un componente modular que, con otros modulos, constituye un centro de datos), con un fluido dielectrico. En uno o mas aspectos, el centro de datos se puede llenar con el fluido, el cual se puede hacer circular con el fin de refrigerarlo. En aspectos alternativos, el fluido
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se puede aplicar (por ejemplo, pulverizar o aplicar por goteo) en los componentes los cuales, a continuacion, llevan el fluido a ebullicion hasta obtener un vapor que se refrigera nuevamente obteniendo un fluido.
Ademas, el centro de datos se puede disenar para sumergirse, por ejemplo, en el suelo marino o el suelo de cualquier masa similar de agua, tal como un lago, un rlo, una antigua cantera inundada y otros. De esta manera, el centro de datos se puede desplegar relativamente cerca de consumidores actuales y potenciales, y se puede posicionar de manera que se aproveche de la energla sostenible que ademas es respetuosa con el medioambiente, y aproveche el enorme sumidero de calor proporcionado por el agua.
Si el centro de datos se llena con el fluido, el fluido actuara para igualar la presion del agua, permitiendo que el centro de datos se sumerja en agua muy profunda sin requerir un casco particularmente resistente (metal grueso). Como consecuencia, el casco se puede construir con cualquier material que sea resistente a la corrosion y puede tener otras propiedades deseables, por ejemplo, que actue como un buen conductor termico, tal como ciertos pollmeros que se aplastarlan bajo presiones de mayor profundidad si las mismas no se igualasen (sustancialmente). Posicionando el centro de datos en aguas profundas, tal como anclandolo o hundiendolo en el suelo marino, se reducen significativamente los riesgos de desconexion umbilical o danos sobre el centro de datos por parte de fuerzas externas.
Debe entenderse que todos los ejemplos incluidos en la presente son no limitativos. Por ejemplo, en un aspecto se ejemplifican centros de datos sumergidos, como concepto de posicionamiento de los centros de datos en o cerca del suelo marino, por ejemplo, mediante su hundimiento. Puede usarse cualquier masa de agua incluyendo un oceano, un lecho fluvial, un mar, un lago, un estanque profundo, y otros. No obstante, la inmersion de un centro de datos, o cualquier parte del mismo (por ejemplo, un modulo), es solamente una manera de usar la tecnologla descrita en la presente. Por ello, la presente invencion no se limita a ninguna realizacion, aspecto, concepto, estructura, funcionalidad o ejemplo particular que se describe en este documento. Por el contrario, todas las realizaciones, aspectos, conceptos, estructuras, funcionalidades o ejemplos descritos en este documento son no limitativos, y la presente invencion se puede usar de diversas maneras que aporten beneficios y ventajas en los centros de datos y la informatica en general.
Tal como se representa de forma general en la implementacion ejemplificativa de la FIGURA 1, un centro 102 de datos (o centro de datos parcial, tal como un modulo que se puede acoplar a otros modulos para incrementar la capacidad de un centro de datos), se coloca en un contenedor 104 llenado con un fluido dielectrico. El fluido se puede hacer circular por medio de cualquier subsistema 106 de transferencia termica adecuado, por ejemplo, usando bombas que, en un sistema de bucle cerrado, bombean el fluido a traves de serpentines o similares, por circulacion natural (por ejemplo, tecnologla de tubos de calor) resultante del aumento de calor/vaporizacion de un fluido a una temperatura y una presion deseadas (o en donde un ventilador puede mover y refrigerar el vapor), y otros.
El contenedor 104 y (cualquier parte externa de) el subsistema 106 de transferencia termica estan sellados de manera que el fluido no puede escaparse. Debe indicarse que la superficie 104 del contenedor tambien puede sacar calor del centro de datos por transferencia, y, si la circulacion interna es suficiente, puede que no sea necesario un subsistema externo de transferencia termica. No obstante, en una o mas implementaciones, el contenedor esta disenado para sumergirse, y puede resultar deseable situar externamente cualquier bomba, ventilador y otros que incluyan partes moviles para facilitar su sustitucion o reparacion si as! fuese necesario.
En la solicitud de patente en tramite con la presente, titulada “Submerged Datacenter” (n.° de expediente 341559.01) se describen diversas implementaciones y otros aspectos de contenedores sumergidos, incluyendo formas de obtener energla del agua para alimentar el centro de datos, al menos parcialmente. Por ejemplo, para generar energla a partir del agua se pueden usar olas, mareas y corrientes; tambien se puede proporcionar energla por medio de cataratas y turbinas eolicas, inclusive para centros de datos sumergidos. Ademas, tal como puede apreciarse facilmente, el calor transferido desde el centro de datos se puede usar para generar algo de energla.
La FIGURA 2 muestra el concepto de como el fluido refrigerante colabora tambien con el igualamiento de la presion de un contenedor 204. Debido a que los fluidos no se pueden comprimir (significativamente), no es necesario disenar el contenedor 204 para la elevada magnitud de presion de agua que se produce a profundidades mayores (aunque sera necesario que el diseno de los componentes del centro de datos o centro 202 de datos parcial tenga en cuenta la presion interna del contenedor). Esto permite materiales para el contenedor que son sencillos de sellar para condiciones subacuaticas, las cuales pueden ser altamente corrosivas en despliegues en agua salada. Por ejemplo, pueden usarse pollmeros para el contenedor, o como recubrimiento sobre un contenedor metalico relativamente delgado, en lugar de requerir un metal grueso por su resistencia.
El fluido dielectrico posibilita un diseno de alta densidad de los equipos de servidores, almacenamiento y de red proporcionando una refrigeracion muy eficiente; la refrigeracion y la conduccion con llquido de inmersion es mas de 20 veces mas eficiente, como medio evacuador de calor, que el aire. La disponibilidad comercial de los fluidos dielectricos adecuados es alta. El aceite mineral es uno de estos fluidos que no resulta particularmente perjudicial
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para el medio ambiente en caso de que se produjese una fuga. El dioxido de carbono se convierte en un llquido a las presiones y temperaturas que pueden existir en las localizaciones de algunas implementaciones. Puede usarse una mezcla de fluidos que aporten las propiedades deseables.
Cuando se sumergen, la temperatura del fluido de refrigeracion por inmersion y del sumidero de calor correspondiente del agua marina exterior se puede usar para mantener los componentes electricos que estan funcionando dentro del contenedor dentro de una amplitud operativa muy baja y estrecha. Si es necesario, la velocidad de circulacion se puede controlar, aunque, debido a que la temperatura del agua relativamente profunda no varla mucho, el diseno del subsistema de transferencia termica puede ser tal que no sea necesario ningun control de circulacion, o al menos no tanto en comparacion con la refrigeracion por aire o la refrigeracion a profundidades menores en donde la temperatura ambiental externa puede variar significativamente. Esto hara que mejore la fiabilidad del hardware, y, hasta cierto punto, la eficiencia operativa del mismo.
Para implementaciones no sumergidas, o implementaciones en aguas relativamente someras, un centro 302 de datos sellado (por ejemplo, cada uno de los modulos) puede seguirse refrigerando mediante la circulacion de fluido alrededor del mismo, incluso si el propio centro 302 de datos no se ha llenado con fluido, tal como se representa en general en la FIGURA 3. Si el centro de datos o centro 302 de datos parcial esta sellado dentro de un receptaculo suficientemente resistente, el contenedor completo 304 se puede sumergir en aguas cada vez mas profundas. Aunque, probablemente, esto es bastante menos eficiente (por ejemplo, en terminos de tamano del contenedor, densidad de los componentes, velocidad de circulacion y otros) con respecto a la inmersion de un centro de datos y sus componentes en el fluido, en el ejemplo de la FIGURa 3 no es necesario ningun fluido dielectrico, lo cual puede ser crucial en ciertas situaciones.
Las FIGURAS 4 y 5 muestran ejemplos en los que la refrigeracion por fluido se puede usar de una manera diferente, concretamente, en forma de un fluido dielectrico aplicado en su estado llquido a un componente 440 o 550, tal como por pulverizacion por medio de un pulverizador 442 (FIGURA 4) o por goteo con un gotero 552 (que se rellena desde un tanque 554) sobre un microprocesador o sumidero de calor acoplado al mismo, por ejemplo, o cualquier grupo de componentes. Cuando el fluido toca el(los) componente(s) 440 o 550, el calor del(de los) componente(s) vaporiza el llquido. El vapor se enfrla volviendose nuevamente un llquido, por ejemplo, por medio de las paredes refrigeradas de un contenedor 404 o 504, que, a continuacion, cae goteando a un colector 448 o 558. El pulverizador 442 puede bombear desde el colector 448 tal como en la FIGURA 4, o una bomba 556 o similar se puede usar para bombear el fluido de vuelta al tanque 554 tal como en la FIGURA 5. Todo fluido que no se evaporice, por ejemplo, aquel que toque un componente relativamente frlo, simplemente cae en el colector 448 o 558. Observese que no es necesario usar un colector de fluido concreto, en la medida en la que el fondo del contenedor 404 o 504 puede actuar como colector.
La FIGURA 6 muestra un centro 660 de datos compuesto por una serie de (por ejemplo, cinco) modulos de centro de datos que estan dispuestos en una matriz, por ejemplo desplegados en el suelo marino. En el ejemplo de la FIGURA 6, el receptaculo de cada modulo sirve como contenedor de fluido, aunque es viable la colocacion del receptaculo del modulo en un contenedor independiente. Cada uno de los modulos esta conectado a la alimentacion y a un medio de comunicacion, tal como fibra optica, para enviar y recibir comunicaciones de datos. Observese que cualesquiera o la totalidad de los modulos se pueden acoplar entre si para las comunicaciones dentro del centro de datos.
Cada uno de los modulos ejemplificados incluye bordes achaflanados que, en general, aportan unas mejores propiedades de resistencia y sellado.
Tal como se describe en la presente, los modulos se pueden llenar con fluido dielectrico y pueden desplegarse. Los modulos se pueden desplegar bajo agua a una profundidad y/o ubicacion en la que su seguridad sea razonable (los contenedores no podrlan abrirse bajo agua, al menos no facilmente).
El agua proporciona tambien un sumidero de calor para la transferencia de calor por conduction desde los componentes del modulo al fluido interno, y, asl, al agua circundante. Por ejemplo, para extraer calor del tanque que contiene el hardware se puede usar la tecnologla de tubos de calor o un bucle hidronico, a traves de serpentines disipadores de calor que son enfriados por el agua exterior. De esta manera, el sistema de refrigeracion evacua calor de los servidores hacia la masa circundante de agua. La transferencia termica en estos medios es muy eficiente con respecto al mantenimiento del cambio de la temperatura (incremento de T) a un valor pequeno, lo cual puede minimizar el impacto sobre el ecosistema circundante.
Ademas, los componentes del centro de datos, que son sensibles a la contamination corrosiva, quedan protegidos por el fluido dielectrico. De hecho, el hardware de los entornos marinos presenta una alta tasa de fallos por la sal del aire y la humedad.
Con respecto a la construction y el despliegue, la FIGURA 7 es un diagrama de flujo que muestra etapas ejemplificativas; (observese que no es necesario que al menos algunas de las etapas ejemplificativas se produzcan
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en el orden mostrado). En el ejemplo de la FIGURA 7, como ejemplos se usan contenedores los cuales pueden ser modulos independientes, aunque se entiende que un centro de datos completo puede estar contenido en un contenedor o modulo, y, por tanto, un unico “modulo” puede actuar como centro de datos. De hecho, cuando la poblacion/demanda de servicios en la nube no sea demasiado grande, un unico modulo (considerado en el sentido convencional) puede bastar para prestar servicio a una region.
La etapa 702 representa la instalacion de los componentes de hardware del centro de datos. Debido a la refrigeracion por inmersion, en general la densidad de la disposicion de estos componentes puede ser mucho mayor, tanto dentro de cada servidor/unidad de almacenamiento como uno con respecto a otro. Esto permite que el centro de datos sea compacto y eficiente, lo cual es rentable (tanto desde una perspectiva de un cerramiento estanco como desde una perspectiva de volumen de fluido dielectrico), ya que cuanto mayor sea el cerramiento y mas fluido se necesite, mas elevado sera el coste.
La etapa 704 sella el contenedor, excepto la entrada de fluido dielectrico (y cualquier salida de gas, si fuera necesario, por ejemplo para permitir que el aire salga mientras se realiza el llenado). A continuacion, el contenedor se puede transportar (etapa 706) al emplazamiento de su despliegue antes de que se llene, por ejemplo, para que sea mas ligero, lo cual significa que se puede hacer flotar (al menos mas facilmente) con vistas a su remolcado/despliegue acuatico, y similares.
La etapa 708 representa el llenado del contenedor con el fluido (el cual puede ser un gas a las presiones y las temperaturas de la superficie), y el sellado de los accesos de entrada/salida. Si se requiere una gran cantidad de fluido, este se puede transportar, por ejemplo, por medio de un buque cisterna. En este momento, el contenedor y sus componentes estan preparados para su despliegue, (despues de llevar a cabo cualquier prueba o inspeccion final (etapa 710) cuya ejecucion pueda resultar deseable antes del despliegue, en particular si el centro de datos se va a hundir en el agua). Observese que es viable mover los contenedores despues de su llenado, por ejemplo, si las condiciones de la superficie en la ubicacion deseada hacen que resulte diflcil llenar el contenedor alll.
La etapa 712 representa el despliegue, que incluye conectar cualquier cableado externo a los modulos, y, si se encuentran en el agua, hundir los contenedores. La etapa 714 representa el uso del centro de datos para prestar servicio a usuarios. Observese que la adicion del fluido dielectrico hace que aumente el peso de cada contenedor, y, por lo tanto, los contenedores que antes flotaban, ahora puede que tengan la capacidad de hundirse en el agua por el diseno. Pueden disponerse multiples contenedores en una plataforma, hundiendose a continuacion la plataforma, con la ayuda del aumento de peso de los contenedores.
Los centros de datos llenos de fluido estan destinados a funcionar sin presencia de personal, al menos en gran medida. Esto es particularmente significativo para centros de datos sumergidos, los cuales pueden estar situados muchas (por ejemplo, veinticuatro) millas mar adentro y en el suelo marino, y, por lo tanto, su mantenimiento puede resultar extremadamente diflcil. De este modo, el diseno es que el centro de datos sea “no apto para operaciones de mantenimiento”, esperandose que los equipos y el hardware no fallen durante su uso activo. No obstante, el uso de modulos permite rotar modulos nuevos en un centro de datos a medida que los antiguos se retiran, por ejemplo, se desconectan y reflotan para su reciclaje.
ENTORNO EJEMPLIFICATIVO DE UN CENTRO DE DATOS
Alguien con conocimientos habituales en la materia puede apreciar que las diversas realizaciones y metodos descritos en la presente se pueden implementar en relacion con un numero cualquiera de dispositivos de hardware, los cuales se pueden desplegar como parte de un centro de datos u otro entorno informatico, y se pueden conectar a cualquier tipo de medio o medios de almacenamiento de datos. De este modo, la tecnologla no se limita a un centro de datos en el sentido convencional, sino que puede usarse en cualquier situacion en la que se requiera capacidad computacional cerca de una cierta localizacion y haya que tener en cuenta la disipacion termica.
La FIGURA 8 muestra un centro 800 de datos sumergido ejemplificativo (o un modulo de centro de datos) que se ejemplifica de manera que presenta una topologla de tipo arbol. Cada uno de una pluralidad de bastidores 8021 a 802n dispone de servidores, que se comunican a traves de un conmutador top of rack 8041 a 804n. Los servidores pueden incluir medios de almacenamiento, o al menos parte de los medios de almacenamiento puede estar situada por separado. Una red tlpica tiene de veinte a cuarenta servidores por bastidor, con enlaces y conmutadores cada vez mas potentes a medida que se sube por la estructura en arbol. Observese que los centros de datos no se limitan a topologlas de tipo arbol, sino que pueden usarse en cualquier topologla. Una pequena cantidad de la capacidad computacional se puede usar para monitorizar los sensores de centros de datos sumergidos, hacer funcionar cualquier ventilador, bomba y similares, operar un sistema de nivelado activo, y otros, aunque esto se puede realizar con la logica de una maquina aparte.
Tal como se representa en la FIGURA 8, cada conmutador top of rack 8041 a 804n esta acoplado a otro a traves de uno o mas conmutadores 8061 a 806k de agregacion. De esta manera, cada servidor puede comunicarse con cualquier otro servidor, incluyendo un servidor de un bastidor diferente. Observese que, en este ejemplo, un conmutador 808 de agregacion de nivel superior acopla los conmutadores 8061 a 806k de agregacion de nivel de
bastidor, y puede haber uno o mas niveles adicionales de acoplamientos por conmutadores de agregacion.
Tal como se representa en la FIGURA 8 con las flechas curvadas, el centro de datos ejemplificado tiene gas y/o fluido dielectrico que se hace circular por todo el, lo cual puede realizarse por medio de bombas, ventiladores y/o 5 circulacion natural. Un subsistema 810 de transferencia termica, el cual puede usar serpentines, radiadores, bombas de fluido, ventiladores y otros, saca calor del centro de datos/modulo por transferencia hacia el agua circundante y/o para su uso en la generacion de energla. Observese que, como mecanismo de transferencia termica, puede usarse el propio casco de un modulo o centro de datos.
10 CONCLUSION
Aunque la invencion es susceptible de diversas modificaciones y construcciones alternativas, en los dibujos se muestran ciertas realizaciones ilustradas de las mismas y estas se han descrito anteriormente de manera detallada.
Ademas de las diversas realizaciones descritas en el presente documento, debe entenderse que pueden usarse 15 otras realizaciones similares o pueden aplicarse modificaciones y adiciones a la(s) realizacion(es) descrita(s) para poner en practica la misma funcion o una equivalente de la(s) realizacion(es) correspondiente(s) sin desviarse de las mismas. Todavla adicionalmente, multiples chips de procesado o multiples dispositivos pueden compartir la ejecucion de una o mas funciones descritas en la presente, y de manera similar, el almacenamiento se puede lograr sobre una pluralidad de dispositivos.
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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema para refrigerar eficientemente un centro (102) de datos, que comprende:
    el centro (102) de datos o centro de datos parcial sumergido en un fluido refrigerante y caracterizado por un contenedor (104) que rodea y sella el fluido refrigerante y el centro (102) de datos o centro de datos parcial que se encuentra en el mismo, estando sumergido el contenedor (104) en agua, de manera que el fluido refrigerante reduce o iguala una diferencia de presion entre la presion de agua externa al contenedor (104) y al menos una parte de una presion interna del contenedor (104).
  2. 2. Sistema de la reivindicacion 1, en el que el fluido refrigerante es un fluido dielectrico, y en el que componentes del centro (102) de datos o centro de datos parcial estan sumergidos en el fluido dielectrico.
  3. 3. Sistema de la reivindicacion 1, en el que el fluido refrigerante es un fluido dielectrico, y en el que componentes del centro (102) de datos o centro de datos parcial se pulverizan con el fluido dielectrico para su refrigeracion.
  4. 4. Sistema de la reivindicacion 1, en el que el fluido refrigerante es un fluido dielectrico, y en el que el fluido dielectrico se hace gotear sobre componentes del centro (102) de datos o centro de datos parcial.
  5. 5. Sistema de la reivindicacion 1, que comprende ademas:
    un subsistema (106) de transferencia termica acoplado al o incorporado en el centro (102) de datos o centro de datos parcial, de manera que el subsistema (106) de transferencia termica refrigera el centro (102) de datos o centro de datos parcial y el fluido refrigerante.
  6. 6. Sistema de la reivindicacion 5, en el que el subsistema (106) de transferencia termica incluye por lo menos una bomba que hace circular el fluido refrigerante.
  7. 7. Sistema de la reivindicacion 5, en el que al menos parte del subsistema (106) de transferencia termica usa la superficie del contenedor para transferir al menos parte del calor al agua.
  8. 8. Sistema de la reivindicacion 5, en el que el subsistema (106) de transferencia termica transfiere al menos parte del calor para generar energla.
  9. 9. Metodo para refrigerar eficientemente un centro (102) de datos, comprendiendo el metodo:
    sellar un contenedor (104) que alberga por lo menos parte de un centro (102) de datos, excepto una o mas entradas de fluido y una o mas salidas de gas;
    llenar el contenedor (104) con un fluido refrigerante a traves de por lo menos una o mas de las entradas de fluido;
    sellar la por lo menos una entrada de fluido y la salida o salidas de gas;
    y sumergir el contenedor (104) en agua, con lo cual el fluido refrigerante en el contenedor (104) facilita la reduccion o igualamiento de una diferencia de presion entre la presion de agua externa al contenedor (104) y al menos una parte de una presion interna del contenedor (104).
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11421921B2 (en) 2012-09-07 2022-08-23 David Lane Smith Cooling electronic devices installed in a subsurface environment
US9655283B2 (en) 2014-06-30 2017-05-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Submerged datacenter
US10583940B2 (en) * 2015-03-03 2020-03-10 York Space Systems LLC Pressurized payload compartment and mission agnostic space vehicle including the same
US9801313B2 (en) 2015-06-26 2017-10-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Underwater container cooling via integrated heat exchanger
US9844167B2 (en) 2015-06-26 2017-12-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Underwater container cooling via external heat exchanger
CN108471729B (zh) * 2016-01-25 2023-02-28 微软技术许可有限责任公司 人工礁石数据中心
JP6980969B2 (ja) * 2016-04-13 2021-12-15 富士通株式会社 データセンタ及びデータセンタの制御方法
EP3457829B1 (en) * 2016-06-16 2022-01-19 Guangdong Hi-1 New Materials Technology Research Institute Co., Ltd. Cooling system of working medium contact type for heat dissipation of computer and data centre
JP6267848B1 (ja) * 2016-07-29 2018-01-24 株式会社ディーシーエス 冷却設備
JP2018088433A (ja) 2016-11-28 2018-06-07 富士通株式会社 冷却システム及び電子機器の冷却方法
US10485137B2 (en) 2017-03-01 2019-11-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Cooling device for fluid submersion of electronics
CN106912186A (zh) * 2017-04-24 2017-06-30 深圳绿色云图科技有限公司 机柜及微型数据中心
US10188017B2 (en) * 2017-05-31 2019-01-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Server cooling fluid inlet and pickup placement in submerged cooling enclosures
US10871807B2 (en) * 2017-07-24 2020-12-22 Green Revolution Cooling, Inc. Power distribution system with thermal cutoff for dielectric cooling systems
CN107656601B (zh) * 2017-09-21 2020-10-23 曙光节能技术（北京）股份有限公司 一种散热装置
US10321603B1 (en) 2018-07-23 2019-06-11 TAS Energy, Inc. Electrical power distribution for immersion cooled information systems
US10257960B1 (en) 2018-07-23 2019-04-09 TAS Energy, Inc. Power distribution for immersion-cooled information systems
US10969842B2 (en) 2018-09-19 2021-04-06 TMGCore, LLC Chassis for a liquid immersion cooling system
US11895804B2 (en) 2018-09-19 2024-02-06 Tmgcore, Inc. Fluid breakdown detection systems and processes useful for liquid immersion cooling
US10624237B2 (en) 2018-09-19 2020-04-14 TMGCore, LLC Liquid immersion cooling vessel and components thereof
US10694643B2 (en) 2018-09-19 2020-06-23 TMGCore, LLC Ballast blocks for a liquid immersion cooling system
US11129298B2 (en) 2018-09-19 2021-09-21 Tmgcore, Inc. Process for liquid immersion cooling
US10617032B1 (en) 2018-09-19 2020-04-07 TMGCore, LLC Robot for a liquid immersion cooling system
US10653043B2 (en) 2018-09-19 2020-05-12 TMGCore, LLC Vapor management system for a liquid immersion cooling system
US11102912B2 (en) 2018-09-19 2021-08-24 TMGCore, LLC Liquid immersion cooling platform
FR3087083B1 (fr) * 2018-10-09 2020-10-30 Ciel Et Terre Dispositif electronique flottant et centre de donnees comprenant un tel dispositif
CN109252546B (zh) * 2018-10-17 2020-11-17 温州众鑫机械科技有限公司 一种利用海水散热的海底机房保护装置
US11785747B2 (en) 2018-11-16 2023-10-10 TMGCore. INC. Methods and devices for testing immersion cooling controllers
US12408308B2 (en) 2018-11-16 2025-09-02 Modine LLC Hydrofire rods for liquid immersion cooling platform
CN111831084B (zh) * 2019-04-23 2022-07-01 富联精密电子(天津)有限公司 冷却系统
US10765033B1 (en) * 2019-05-23 2020-09-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Immersion cooling enclosures with insulating liners
CN110471518A (zh) * 2019-08-08 2019-11-19 昆山艾纳电子科技有限公司 浸入式散热箱
US11903172B2 (en) * 2019-08-23 2024-02-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Mitigating vapor loss in a two-phase immersion cooling system
US11461262B2 (en) * 2020-05-13 2022-10-04 Alibaba Group Holding Limited Method and system for facilitating a converged computation and storage node in a distributed storage system
US11392184B2 (en) 2020-09-25 2022-07-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Disaggregated computer systems
US12035508B2 (en) 2020-12-29 2024-07-09 Modine LLC Liquid immersion cooling platform and components thereof
TWI792810B (zh) * 2021-08-04 2023-02-11 財團法人工業技術研究院 散熱系統
WO2023064270A1 (en) 2021-10-11 2023-04-20 TMGCore, INC Methods and devices to employ air cooled computers in liquid immersion cooling
US12049239B2 (en) 2021-11-12 2024-07-30 Modine LLC Distributed computing network comprised of autonomous vehicles carrying liquid immersion cooling platforms
US20230247795A1 (en) 2022-01-28 2023-08-03 The Research Foundation For The State University Of New York Regenerative preheater for phase change cooling applications
CN116456666A (zh) * 2022-08-05 2023-07-18 广州海洋地质调查局 一种海底全浸没式液冷数据中心
NO347837B1 (en) * 2022-09-05 2024-04-15 Orca Connex As System and method for optimised cooling and simplified handling of data processing equipment
NO347980B1 (en) * 2022-09-05 2024-06-03 Orca Connex As System and method for delivering cooling water to submerged data processing equipment
KR102690654B1 (ko) * 2023-02-24 2024-08-05 미래조선해양 주식회사 수중 데이터센터 시스템
CN116317178B (zh) * 2023-03-22 2024-11-15 北京有竹居网络技术有限公司 用于水下数据中心的系统、方法和水下数据中心
US12477685B2 (en) * 2023-05-10 2025-11-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Server cooling using sprayed fluid and high conductivity gas or air

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1757174A (en) 1929-03-15 1930-05-06 Homer C Douglas Vessel
US2870729A (en) 1952-01-10 1959-01-27 Bailey Meter Co Control systems
DE2938319C2 (de) 1979-09-21 1983-01-13 Günther Rudi Prof.Dr.rer.nat. 7512 Rheinstetten Laukien Doppelrumpf-Wasserfahrzeug
US5511504A (en) 1995-08-09 1996-04-30 Martin; John R. Computer controlled fins for improving seakeeping in marine vessels
US6186702B1 (en) 1998-03-14 2001-02-13 Michael Scott Bartkowski Artificial reef
US7278273B1 (en) 2003-12-30 2007-10-09 Google Inc. Modular data center
NZ541582A (en) 2005-07-29 2008-03-28 Artificial Surf Reefs Ltd An artificial reef and a method of constructing an artificial reef
CA2653808C (en) * 2006-06-01 2014-10-14 Exaflop Llc Controlled warm air capture
CN200950569Y (zh) * 2006-07-20 2007-09-19 万步炎 水下机电设备用逆变器
US8853872B2 (en) * 2007-02-26 2014-10-07 Google Inc. Water-based data center
US7525207B2 (en) * 2007-02-26 2009-04-28 Google Inc. Water-based data center
US20090078401A1 (en) 2007-09-25 2009-03-26 Cichanowicz J Edward Integration of an internet-serving datacenter with a thermal power station and reducing operating costs and emissions of carbon dioxide
WO2009108070A1 (en) 2008-02-22 2009-09-03 Kerry Peter Black Improvements in and relating to coastal protection reefs
US20090229194A1 (en) 2008-03-11 2009-09-17 Advanced Shielding Technologies Europe S.I. Portable modular data center
WO2009131810A2 (en) * 2008-04-21 2009-10-29 Hardcore Computer, Inc. A case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array
AU2009282170B2 (en) * 2008-08-11 2014-11-27 Green Revolution Cooling, Inc. Liquid submerged, horizontal computer server rack and systems and methods of cooling such a server rack
US8014150B2 (en) * 2009-06-25 2011-09-06 International Business Machines Corporation Cooled electronic module with pump-enhanced, dielectric fluid immersion-cooling
US20130125825A1 (en) 2009-07-19 2013-05-23 Fountainhead Llc Low-cost microbial habitat for water quality enhancement and wave mitigation
US8820113B2 (en) * 2009-12-31 2014-09-02 Facebook, Inc. Cooling computing devices in a data center with ambient air cooled using heat from the computing devices
WO2011119143A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Modular data center
US9670689B2 (en) 2010-04-06 2017-06-06 Schneider Electric It Corporation Container based data center solutions
US9271429B2 (en) * 2010-04-12 2016-02-23 Fujikura Ltd. Cooling device, cooling system, and auxiliary cooling device for datacenter
CN201846435U (zh) 2010-10-11 2011-05-25 中国水产科学研究院南海水产研究所 一种用于人工鱼礁诱集试验的自动监测与连续拍摄装置
DE112010005865B4 (de) 2010-10-12 2024-05-08 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Ressourcenverwaltung für Datenzentren
US20120232879A1 (en) 2011-03-10 2012-09-13 International Business Machines Corporation Data center efficiency analyses and optimization
WO2012129612A1 (en) 2011-03-31 2012-10-04 Ogburn Damian Method and system for surveying or monitoring underwater features
JP2013030027A (ja) 2011-07-28 2013-02-07 Toshiba Corp モジュールおよびモジュール型データセンタ
DE102011115657A1 (de) 2011-09-28 2013-03-28 Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property Gmbh Maritimes Rechenzentrum und Arbeitsverfahren
CN103298312B (zh) * 2012-02-23 2016-09-07 华为技术有限公司 一种两相浸没散热装置、通信设备及其制造方法
US8913383B1 (en) * 2012-02-28 2014-12-16 Heatmine LLC Heat capture system for electrical components providing electromagnetic pulse protection
KR20150029677A (ko) 2012-06-07 2015-03-18 딥워터 드살 엘엘씨 데이터 센터 냉각 및 물 담수화를 위한 시스템들 및 방법들
US9328964B2 (en) 2013-02-01 2016-05-03 Dell Products, L.P. Partitioned, rotating condenser units to enable servicing of submerged it equipment positioned beneath a vapor condenser without interrupting a vaporization-condensation cycling of the remaining immersion cooling system
CN203136423U (zh) * 2013-03-14 2013-08-14 浙江天赐新能源科技有限公司 浸入式水泵控制器水冷散热结构
US9648777B2 (en) * 2014-01-06 2017-05-09 International Business Machines Corporation Water-based computing system
US20150321739A1 (en) * 2014-05-08 2015-11-12 Aquantis, Inc. Marine subsurface data center vessel

Also Published As

Publication number Publication date
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CN106416450B (zh) 2019-04-19
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US20150382515A1 (en) 2015-12-31
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