Стойка иммерсионного охлаждения

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям, обеспечивающим иммерсионное охлаждение электронного оборудования, и может быть использована для эффективного охлаждения майнинговых ферм (ASIC – «асиков»).
Изначально асики предназначены для воздушного охлаждения, однако эффективность такого охлаждения небольшая. При погружении их в иммерсионную жидкость, их возможно программно «разогнать» почти в два раза (до 20,5-21 Th/s, при обычной скорости 13,5 Th/s). Кроме того, на воздушном охлаждении асики очень сильно шумят, а при погружении в иммерсионную жидкость звук практически исчезает.
Из уровня техники известна стойка иммерсионного охлаждения, содержащая каркас с установленными в нем друг над другом ваннами для диэлектрической иммерсионной жидкости, отводящей тепло от размещённого в ваннах электронного оборудования, основной  циркуляционный насос, теплообменник с промежуточным теплоносителем, и систему трубопроводов (см. патент US2011317367, кл. H05K 7/20, опубл. 29.12.2011). Недостатком известного устройства является большое энергопотребление, обусловленное необходимостью постоянного прогона иммерсионной жидкости через всю стойку, вне зависимости от количества реально работающего оборудования, и недостаточно эффективным теплосъёмом. Кроме того, такая конструкция требует использования неоправданно большого объёма дорогостоящей иммерсионной жидкости.
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание удобной в эксплуатации и экономичной стойки иммерсионного охлаждения. Технический результат заключается в повышении КПД устройства. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в стойке иммерсионного охлаждения, содержащей каркас с установленными в нем друг над другом ваннами для диэлектрической иммерсионной жидкости, отводящей тепло от размещённого в ваннах электронного оборудования, основной циркуляционный насос, теплообменник с промежуточным теплоносителем и систему трубопроводов, каждая ванна снабжена собственным пластинчатым теплообменником и собственным дополнительным насосом с независимым электропитанием, расположенными в отсеке, отделённом от остальной ванны перегородкой, обеспечивающей возможность перелива в указанный отсек только верхнего слоя иммерсионной жидкости. Система трубопроводов предпочтительно обеспечивает возможность забора иммерсионной жидкости из нижней части отсека и возврата её после прохождения пластинчатого теплообменника в нижнюю часть основного объёма ванны. Стойка предпочтительно снабжена единым вводным электрощитом, а каждая ванна снабжена соединённым с ним собственным дополнительным щитом с автоматами. Ванны предпочтительно установлены в каркасе на рельсах и выполнены выдвижными.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой стойки;
на фиг.2 – общий вид отдельной ванны;
на фиг.3 – схема циркуляции иммерсионной жидкости.
Предлагаемая стойка иммерсионного охлаждения образована каркасом в виде стеллажа, сваренного из несущего профиля 1 размером 240х40х2 и швеллера 2 размером 65х35х3.5. Швеллер 2 выполняет функцию рельсов, по которым скользят опоры 3 выдвижных ванн 4 в виде сварного изделия из листового металла толщиной 1.5мм, покрашенного порошковой краской. Ванны 4 установлены друг над другом и заполнены диэлектрической иммерсионной жидкостью, отводящей тепло от размещаемого в ваннах 4 электронного оборудования.
Стойка оборудована основным циркуляционным насосом 5, обеспечивающим перекачку промежуточного теплоносителя (например, антифриза) от стойки к наружной системе охлаждения (например, уличный радиатор с вентилятором VOLCANO VR3 EC, который подключается к системе охлаждения гибкой подводкой – на чертежах не показано). Питание стойки осуществляется от единого вводного электрощита 6, в котором установлен один вводной автомат, батарея автоматов на каждую ванну 4, автомат на основной насос 5 и автомат на наружную систему охлаждения.
Каждая ванна 4 снабжена соединённым с единым электрощитом 6 собственным дополнительным щитом 7 с автоматами для размещённого в ваннах 4 электронного оборудования (ASIC), автоматом для роутера и автоматом для собственного дополнительного циркуляционного насоса 8. Таким образом, каждая ванна 4 независимо подключена к общей системе охлаждения, что позволяет тратить энергию на циркуляцию иммерсионной жидкости только в ваннах с реально работающим оборудованием.
Каждая ванна 4 оборудована собственным пластинчатым теплообменником 9, который вместе с подключенным к нему дополнительным насосом 8 расположены в отсеке 10, отделённом от остальной ванны вертикальной перегородкой 11. Расположение всего теплообменника 9 непосредственно внутри объёма иммерсионной жидкости дополнительно улучшает теплоотвод. Перегородка 11 выполнена таким образом, что обеспечивает возможность перелива в отсек 10 только верхнего – наиболее горячего – слоя иммерсионной жидкости, что позволяет проводить в теплообменнике 9 более эффективный перенос тепла к промежуточному теплоносителю при той же производительности насосов. Система трубопроводов собрана из полипропиленовых труб и фитингов ⌀32мм таким образом, что забирает иммерсионную жидкость из нижней части отсека 10 и, после прохождения теплообменника 9, равномерно возвращает её в нижнюю часть основного объёма ванны 4 через множество выполненных в трубах отверстий. Таким образом, в отсеке 10 и всём объёме ванны 4 происходит интенсивное движение жидкости, повышающее эффективность теплосъёма.
Предлагаемая стойка иммерсионного охлаждения работает следующим образом.
Тепло, выделяемое электронным оборудованием по мере его работы, передаётся иммерсионной жидкости, которая, нагреваясь, понимается вверх и наиболее нагретый слой переливается через перегородку 11 в отсек 10. Из нижней части отсека 10 насосом 8 она направляется в пластинчатый теплообменник 9, где передаёт полученное тепло промежуточному теплоносителю и охлаждается. После чего вновь подаётся в основной объём ванны 4 через расположенные в её нижней части трубы с отверстиями. Нагретый промежуточный теплоноситель через единую систему трубопроводов основным насосом 5 подаётся к наружной системе охлаждения, где тепло снимается путем выброса нагретого воздуха в атмосферу, после чего остывший промежуточный теплоноситель вновь поступает к теплообменникам 9.
Таким образом, благодаря независимому теплообмену и электропитанию в каждой ванне, а также обеспечению поступления в отсек с пластинчатым теплообменником только наиболее горячей иммерсионной жидкости, предлагаемое устройство позволяет при меньших энергозатратах проводить более эффективный теплосъём с электронного оборудования, т.е. в целом значительно повысить КПД стойки иммерсионного охлаждения.