DE102005037342A1

DE102005037342A1 - Cooling medium for electronic components, comprises high thermal conductivity, high breakdown resistance, is chemically inert, and has good thermal stability

Info

Publication number: DE102005037342A1
Application number: DE200510037342
Authority: DE
Inventors: Patrick Gruhn
Original assignee: Liquidsi Technologies & C GmbH; Liquidsi Technologies & Cokg GmbH
Current assignee: Liquidsi Technologies & C GmbH; Liquidsi Technologies & Cokg GmbH
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-04-12

Abstract

A cooling system for use in electronic units, comprises high thermal conductivity (at least 20 times that of water) and a high breakdown resistance (higher than glass or rubber). The medium is chemically inert and is stable between -30 and 150 deg C. It is insoluble and its viscosity only has small temperature dependance.

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Kühlmittel und ein Kühlsystem unter Verwendung dieses flüssigen Kühlmittels für elektronische Einrichtungen und Baugruppen, wie sie bevorzugt in Computer- und Serversystemen enthalten sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kühlsystem welches in Netzwerkschränken, Computer- oder Serverschränke, auch als „Racks" oder „Serverracks" bezeichnet, Verwendung findet.The Invention relates to a liquid Coolant and a cooling system using this liquid refrigerant for electronic Facilities and assemblies as preferred in computer and server systems are included. Furthermore, the invention relates to a cooling system which in network cabinets, Computer or server cabinets, also referred to as "racks" or "server racks", use place.

In vorgenannten Computer- oder Netzwerkschränken werden mehrere Datenverarbeitungsgeräte oder elektronische Baugruppen zusammengefasst und über eine gemeinsame Medienversorgung, wie Netzstromversorgung, Datenleitungen oder Kühlwasserleitungen miteinander verbunden. Es hat sich besonders durch die stürmischen Entwicklung der lokalen und der weltweiten Datenkommunikation als erforderlich erwiesen, eine dem stetig steigenden Leistungsbedarf angemessene Netzwerktechnik bereit zustellen. Speziell der hohe Speicher- und Datenverarbeitungsbedarf der Internetanwendungen erfordert immer komplexerer Serversysteme und Datenfarmen. Um den Bedarf gerecht zu werden, wird dabei die Leistungsfähigkeit der integrierten Schaltkreise und die Anzahl der auf einen Halbleiterchip integrierten Bauelemente ständig erhöht. Es besondere Rolle spielen dabei die in Computern als CPU (Central Processor Unit) verwendeten Mikroprozessoren. Unter hohem Aufwand wird daran gearbeitet die Operationsgeschwindigkeit von Prozessoren erhöhen, sowie weitere Funktionen und Speicherbereiche in den Prozessor zu integrieren. Allerdings geht das nicht ohne eine erhöhte elektrische Leistungsaufnahme des Prozessors.In The aforementioned computer or network cabinets are more data processing devices or electronic assemblies combined and via a common media supply, such as Mains power supply, data lines or cooling water lines with each other connected. It has become particularly due to the stormy development of the local and world-wide data communication proved necessary, a network technology appropriate to the ever increasing demand for power ready to deliver. Especially the high storage and data processing needs Internet applications require ever more complex server systems and data farms. In order to meet the demand, while the capacity of the integrated circuits and the number of on a semiconductor chip integrated components constantly elevated. It play a special role in computers as CPU (Central Processor Unit) used microprocessors. Under high effort It is working on the speed of operation of processors increase, as well integrate additional functions and memory areas into the processor. However, this is not without an increased electrical power consumption of the processor.

Neben der erwünschten Signalverarbeitung und Leistungsabgabe, wird die aufgenommene elektrische Leistung bei jedes elektronische Bauelement und besonders auch bei Mikroprozessoren als Verlustleistung in Wärme umgewandelt. Da integrierte Schaltkreise nur in einem recht eng begrenztem Temperaturbereich zuverlässig arbeiten, ist wichtig die entstehende Verlustwärme kontinuierlich und sicher abzuführen.Next the desired Signal processing and power output, the recorded electrical Performance with every electronic component and especially with Microprocessors are converted into heat as power loss. Because integrated circuits work reliably only in a fairly narrow temperature range, It is important to dissipate the resulting heat loss continuously and safely.

Bei bekannten Computersystemen wird dazu in der Regel ein metallischer, gut wärmeleitfähiger Kühlkörper verwendet, auf dem ein Lüfter aufgebracht ist, der die entstehende Wärme in die Umgebung abführt. Der Kühlkörper steht meist über einen Klebstoff mit dem Mikroprozessor in wärmeleitenden Kontakt. Diese Form der Luftkühlung stößt jedoch bei den wachsenden abzuführenden Wärmeverlustleistungen moderner Mikroprozessoren an ihre Grenzen.at known computer systems is usually a metallic, good heat-conducting heat sink used, on the a fan is applied, which dissipates the heat generated in the environment. Of the Heat sink is mostly via an adhesive with the microprocessor in thermally conductive contact. This form of air cooling but it comes up in the growing to be discharged Heat power losses modern microprocessors to their limits.

Besonders beim Betrieb einer Vielzahl von Servern in Server- oder Netzwerkschränken summieren sich die Wärmeverlustleistungen der Baugruppen und Prozessoren zu kaum noch zu beherrschenden thermisch Problemen. Deshalb wurden Vorschläge gemacht, die Kühlkörper der Prozessoren mit Wasser anstatt mit Luft und den Einsatz von Lüftern zu kühlen. Dabei wird ein mit Wasser durchströmter Kühlkörper in einen möglichst guten Wärmekontakt zur Oberfläche des Prozessors angeordnet, was durch die bekannte Verwendung von Wärmeleitpaste an der Grenzfläche zwischen Kühlkörper und Prozessor noch verbessert werden kann. Bei solchen Systemen besteht immer die Gefahr, dass durch undichten Stellen austretendes Wasser zur Zerstörung (Kurzschluss) und Korrosion der gekühlten, wie auch von benachbarten Baugruppe führen kann. Solche Unfälle können zu teuren Ausfallzeiten der Datentechnik führen.Especially when operating a large number of servers in server or network cabinets the heat loss performance of assemblies and processors too hard to control thermally Problems. Therefore, proposals were made, the heat sink of the Cooling processors with water instead of air and the use of fans. there is a flowed through with water heatsink in one possible good thermal contact with surface arranged by the processor, resulting from the known use of Thermal paste on the interface between the heat sink and Processor can still be improved. In such systems exists always the risk of leakage of leaking water to destruction (short circuit) and corrosion of the cooled, as well as from neighboring module can lead. Such accidents can too expensive downtime of the data technology lead.

In wassergekühlten Systeme können sich außerdem schnell Algen bilden, welche den Kühlkreislauf mit der Zeit zersetzen können.In water-cooled Systems can yourself as well quickly form algae, which decompose the cooling circuit over time can.

So ist aus der DE 10335197 A1 eine Kühlvorrichtung für Mikroprozessoren bekannt, deren Kühlkörper aus zwei Teilen besteht, wobei der obere, vom Prozessor entferntere Teil abnehmbar ausgebildet ist. Dadurch soll der Vorteil erzielt werden, bei einer notwendigen Demontage des Prozessorkühlsystems nur den abnehmbaren oberen Teil des Kühlkörpers austauschen zu müssen. Der lösbare Kühlkörperteil ist dabei mit Zu- und Ablaufanschlüssen versehen, was die Verwendung flüssiger Kühlmittel ermöglicht.So is out of the DE 10335197 A1 a cooling device for microprocessors is known, the heat sink consists of two parts, wherein the upper, remote from the processor part is designed to be removable. This should provide the advantage of having to replace only the removable upper part of the heat sink at a necessary disassembly of the processor cooling system. The detachable heat sink part is provided with inlet and outlet connections, which allows the use of liquid coolant.

Für den Einsatz dieser Technik in Racksystemen wird die Anordnung einer zentralen Vorlauf- und einer Rücklaufsteigleitung innerhalb des Racks vorgeschlagen, welche für die einzelnen Server Kühlflüssigkeitsanschlüsse vorsehen, so dass ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht. Den bei dieser Technik auftretenden Nachteil einer wiederum nur „indirekten Kühlung" des Hauptwärmeerzeugers CPU, versucht die in der DE 202005000007 U1 durch eine „direkte Flüssigkeitskühlung" der Prozessoren offenbarte Technik zu beseitigen. Die hier vorgeschlagene Kühltechnik verwendet eine „elektrisch nicht leitende Flüssigkeit", wie ein spezielles Pflanzenöl, dass im Prozessorgehäuse mittels ebenfalls im Prozessorgehäuse angeordneter Mikro-Flüssigkeitspumpe zirkuliert. Die Kühlflüssigkeit wird dann durch ein Radiator abgekühlt. Ein weiteres bekanntes Flüssigkeitskühlsystem für mehrere in einem Rack oder Schaltschrank untergebrachte Elektronikbaugruppen ist aus der DE 10310282 A1 bekannt. Dieses Kühlsystem weist ein in einen Schaltschrank integriertes zentrales Flüssigkeitsleitsystem auf, dass insbesondere Steuerungs- und Überwachungsfunktionen für die wichtigsten Parameter des Kühlkreislaufs ausführt. Die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme wird über einen außerhalb des Racks befindlichen Wärmetauscher abgeführt.For the use of this technique in rack systems, the arrangement of a central flow and a return riser within the rack is proposed, which provide for the individual server cooling liquid connections, so that a closed cooling circuit is formed. The disadvantage occurring in this technique, again only "indirect cooling" of the main heat generator CPU, attempts to eliminate the technology disclosed in DE 202005000007 U1 by a "direct liquid cooling" of the processors. The cooling technique proposed herein uses an "electrically non-conductive liquid" such as a special vegetable oil that circulates in the processor housing by means of a micro-liquid pump also located in the processor housing.The cooling liquid is then cooled by a radiator Cabinet accommodated electronic modules is from the DE 10310282 A1 known. This cooling system has a central liquid management system integrated into a control cabinet, which in particular carries out control and monitoring functions for the most important parameters of the cooling circuit. The up of the coolant The heat taken off is dissipated via a heat exchanger located outside the rack.

In diesen vorbekannten Kühlsystemen werden meist nur Teillösungen der Probleme zur Kühlung elektronischer Komponenten angeboten. Dabei finden neben der Kühlung der CPU andere wärmeerzeugende Baugruppen kaum Beachtung, obwohl diese bei den hier betrachteten Computer- und Serversystemen auch eine zunehmende Rolle als Wärmequelle spielen.In these prior art cooling systems are usually only partial solutions the problems for cooling offered electronic components. Besides the cooling of the CPU other heat-producing Assemblies are hardly noticed, although these are considered here Computer and server systems also play an increasing role as heat source play.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem mit einem flüssigen Kühlmedium für den Einsatz in elektronische Einrichtungen, wie Computer- und Serversysteme, Computerschränke, Serverschränke, Netzwerkschränke, Schaltschränke oder dergleichen, anzugeben, das die bekannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und von der Umgebungstemperatur unabhängig arbeitet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, die es erlaubt neben der CPU auch die anderen Baugruppen eines Computer- oder Serversystems wirkungsvoll zu kühlen.Of the The invention is therefore based on the object, a cooling system with a liquid cooling medium for the Use in electronic devices, such as computer and server systems, Computer cabinets, Server cabinets, Network cabinets, control cabinets or the like, indicate that the known disadvantages of the prior avoids the technology and works independently of the ambient temperature. Another object of the invention is to provide a solution which allows not only the CPU but also the other components of a computer or server system to cool effectively.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 12 gelöst. In der Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben.These The object is achieved by the characterizing features of claims 1, 4 and 12 solved. In the dependent claims are further advantageous embodiments of the invention indicated.

Danach ist der erfindungsgemäße konstruktive Aufbau eines zuverlässigen und von der Umgebungstemperatur unabhängigen Kühlsystems eng mit den chemischen und physikalischen Eigenschaften des verwendeten Kühlmittels verbunden.After that is the constructive invention Building a reliable and independent of the ambient temperature cooling system closely with the chemical and physical properties of the coolant used connected.

Erfindungsgemäß wird als Kühlmittel ein Kühlmedium vorgeschlagen, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise eine mindestens 25 mal höhere Wärmeleitfähigkeit als Wasser und ein hoher spezifischer elektrischer Durchgangswiderstand, etwa höher als der von Glas oder Gummi hat.According to the invention as coolant a cooling medium proposed, which has a high thermal conductivity, preferably a at least 25 times higher thermal conductivity as water and a high specific electrical volume resistance, about higher than that of glass or rubber.

Das erfindungsgemäße Kühlmedium stellt eine chemisch inerte und reaktionsneutrale Stoffzusammensetzung gegenüber in den elektronischen Komponenten verarbeiteten Materialien und Metallen dar und hat eine hohe Temperaturbeständigkeit von mindestens 400 C° bis – 60 C°. Es weist eine chemisch und physiologische Indifferenz auf, ist also toxologisch unbedenklich und verfügt über eine hohe chemische und physikalisch Beständigkeit in seiner Anwendung.The Cooling medium according to the invention provides a chemically inert and reaction-neutral composition of matter across from in the electronic components processed materials and Metals and has a high temperature resistance of at least 400 C ° to - 60 C °. It points a chemical and physiological indifference, is therefore toxicological harmless and has one high chemical and physical resistance in its application.

Das vorzugsweise aus Polydimethylsiloxanen bestehende Kühlfluid, erlaubt durch seine stofflichen Eigenschaften eine direkte Kühlung elektronischer Baugruppen in Computer- Serversystem oder anderen elektronischen Einrichtungen.The preferably cooling fluid consisting of polydimethylsiloxanes, allows by its material properties a direct cooling of electronic Assemblies in computer server system or other electronic Institutions.

Dabei sollen erfindungsgemäß für die einzelnen elektronischen Baugruppen jeweils getrennte und entsprechend ihrer Funktionalität, Wärmeentwicklung und Wärmeübertragung konstruktiv angepasste, unterschiedlich wirkende Kühlmittelkreisläufe vorgesehen sein.there are intended according to the invention for the individual electronic assemblies each separate and according to their functionality heat generation and heat transfer provided structurally adapted, different-acting coolant circuits be.

Für die Kühlung der Baugruppen eines Computer-/Serversystems werden getrennte Kühlkreisläufe vorgeschlagen, bei denen jeweils ein Kühlmittelkreislauf für das Mainboard 3 mit CPU, ein Kühlkreislauf für das elektronische Netzteil 4 und einer für die Speicherlaufwerke, welche vorzugsweise als Festplattenlaufwerke 10 ausgebildet sind, vorgesehen ist. Dabei befindet sich das Mainboard mit der CPU in einem flüssigkeitsdichtem Gehäuse und wird durch Kühlfluid umspült.For the cooling of the assemblies of a computer / server system separate cooling circuits are proposed, in each case a coolant circuit for the motherboard 3 with CPU, a cooling circuit for the electronic power supply 4 and one for the storage drives, which are preferably hard disk drives 10 are formed, is provided. In this case, the mainboard with the CPU is in a liquid-tight housing and is surrounded by cooling fluid.

Die Verwendung dieser mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem aufgebauten Computer-/Serversysteme in Rechenzentren oder Serverfarmen der Hostprovider stellt die größte Herausforderung an die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung für den Serverschrank-/Rackbetrieb dar.The Use of this built with the cooling system according to the invention computer / server systems In data centers or server farms the host provider poses the biggest challenge to the development of the solution according to the invention for the server cabinet / rack operation represents.

Sowohl in offenen als auch in geschlossenen Server- oder Schaltschränken bilden die in das Rack eingebauten Servern die größte Wärmequelle.Either form in open or closed server or switch cabinets the servers built into the rack are the biggest source of heat.

Erfindungsgemäß wird ein Serverschrank oder dergleichen zur Aufnahme mehrerer, der mit dem erfindungsgemäßen Kühlfluid betriebenen Computer-/Serversysteme vorgeschlagen, wobei der Serverschrank zahlreiche weitere notwendige erfinderische Komponenten des Rack-Kühlsystems aufweist.According to the invention is a Server cabinet or the like for holding several, with the Cooling fluid according to the invention operated computer / server systems, the server cabinet numerous other necessary inventive components of the rack cooling system having.

Dabei ist es möglich den Serverschrank (darunter sollen auch alle anderen Schrank- oder Regaleinrichtungen verstanden werden) sowohl mit Kühlfluid- Serversystemen (darunter sollen auch alle anderen elektronischen Einrichtungen und Computer verstanden werden) als auch mit anders gekühlten Serversystemen zu bestücken (Mixmodus).there Is it possible the server cabinet (including all other cabinet or shelf units understood) with both cooling fluid Server systems (including all other electronic Facilities and computers are understood) as well as with different cooled server systems to equip (Mix mode).

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und den 1 bis 6 näher erläutert werden.The invention will now be described with reference to embodiments and the 1 to 6 be explained in more detail.

1 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Computer/Serversystem mit Anschlüssen für das Kühlfluid aus dem Kühlkreislauf des Serverschranks, 1 shows the schematic structure of the computer / server system according to the invention with connections for the cooling fluid from the cooling circuit of the server cabinet,

2 zeigt eine Draufsicht auf einen 19 Zoll Serverschrank (Rack), 2 shows a top view of a 19 inch rack (rack),

3 zeigt die Seitenansicht eines 19 Zoll Serverschrank (Rack) 3 shows the side view of a 19 inch server rack

4 zeigt das Mainboardgehäuse mit Fluidbad und elektrischen Anschlüssen 4 shows the motherboard housing with fluid bath and electrical connections

5 zeigt das Gehäuse des Festplattenkühlkörpers und 5 shows the case of the hard disk heat sink and

6 zeigt die inneren Kühlkörper des Festplattenkühlkörpers 6 shows the internal heat sink of the hard disk heat sink

Das erfindungsgemäße Kühlsystem dient der Kühlung von Servern- und Serversystemen welche insbesondere in Rechenzentren und/oder Serverräumen in 19 Zoll Rackbauweise eingesetzt werden. Die Kühlung der Serversysteme erfolgt dabei unabhängig von der Raumluft und Temperatur durch das erfindungsgemäße Kühlfluid.The Cooling system according to the invention serves for cooling of server and server systems which in particular in data centers and / or server rooms be used in 19 inch rack construction. The cooling of the server systems takes place independent from the room air and temperature through the cooling fluid according to the invention.

Die Erfindung weist dabei folgende wesentliche Merkmale und Eigenschaften auf. So ist das erfindungsgemäße Kühlmedium als Fluid mit folgenden wichtigen Merkmalen ausgebildet:
Es hat einen höheren spezifischen Durchgangswiderstand als Glas oder Gummi, mehr als 640 mal bessere Wärmeleitfähigkeit als Luft und mehr als 25 mal bessere Wärmeleitfähigkeit als Wasser. Eine Temperaturbeständigkeit von 400 C° bis – 60 C°, eine nur geringfügig höhere Dichte als Wasser und nur eine halb so hohe Viskosität wie z.B. Paraffinöl, dabei ist die Viskosität nur gering temperaturabhängig. Das Fluid ist ausgeprägt wasserabstoßend und hat eine ausgeprägte Oberflächenaktivität, sowie eine dreifach geringere Oberflächenspannung als Wasser, dabei aber eine hohe Grenzflächenspannung gegen Wasser und organische Polymere. Es weist kaum flüchtige Bestandteile auf, ist farb- und geruchlos, sowie chemisch und physiologisch indifferent, also absolut ungefährlich.The invention has the following essential features and properties. Thus, the cooling medium according to the invention is formed as a fluid with the following important features:
It has a higher volume resistivity than glass or rubber, more than 640 times better thermal conductivity than air and more than 25 times better thermal conductivity than water. A temperature resistance of 400 C ° to - 60 C °, only a slightly higher density than water and only half the viscosity of paraffin oil, the viscosity is only slightly dependent on temperature. The fluid is highly water repellent and has a pronounced surface activity, as well as a threefold lower surface tension than water, but has a high interfacial tension against water and organic polymers. It has hardly any volatile components, is colorless and odorless, as well as chemically and physiologically indifferent, that is absolutely harmless.

Erfindungsgemäß wird das Mainboard mit der CPU komplett in das Kühlfluid getaucht und darin betrieben, ebenso wird auch das Netzteil des Computer/Serversystem komplett in dem Fluid betrieben. Die Festplatten werden durch Kühlkörper, welche von dem Fluid durchströmt werden, gekühlt. In ähnlicher Art wurden Festplatten bisher schon mit Kühlwasser betrieben. Bei erfindungsgemäße Verwendung mehrerer Computer/Server in einem 19 Zoll Serverschrank, wird das Fluid am Boden des Schrankes gekühlt, beispielsweise durch einen Wärmetauscher, der an das im Regelfall in Rechenzentren bestehende Kaltwassersystem angeschlossen wird. Das Fluid wird dann durch eine Kreiselpumpe in die einzelnen im Rack eingebauten Serversysteme gepumpt. Der Zulauf zu den einzelnen Servern wird durch elektronische Ventile geregelt, die durch eine Steuereinheit angesteuert werden. Als Steuergrundlage dienen dabei die von Sensoren in den einzelnen Servergehäusen gemessenen Temperaturen.According to the invention Mainboard with the CPU completely immersed in the cooling fluid and operated therein as well as the power supply of the computer / server system is complete operated in the fluid. The hard disks are heated by heatsinks, which by flows through the fluid be cooled. In similar Type hard drives have been operated with cooling water. In use according to the invention multiple computers / servers in a 19 inch server cabinet, that will Fluid cooled at the bottom of the cabinet, for example, by a heat exchanger, the to the usually in data centers existing cold water system is connected. The fluid is then passed through a centrifugal pump pumped into each server system built into the rack. Of the Feed to the individual servers is through electronic valves regulated, which are controlled by a control unit. As tax base serve the measured by sensors in the individual server housings Temperatures.

Auf diese Weise erhält jeder Server seinem aktuellen Kühlmittelbedarf entsprechend geregelten Zufluss an kühlem Fluid. Die Gehäuse sind erfindungsgemäß wasserdicht ausgeführt, auf die Kühlung mit Luft wird hierbei gänzlich verzichtet.On get that way every server has its current coolant requirement correspondingly regulated inflow of cool fluid. The housings are Waterproof according to the invention executed on the cooling with air is here completely waived.

Die erfinderische Verwendung des Kühlfluids.The inventive use of the cooling fluid.

Das vorzugsweise eingesetzte Fluid besteht im Grunde aus Silizium, welches aus Quarz und Kohle gewonnen und mit Kupfer (CU) und Methylchlorid zu Chlorsilanen umgesetzt, sowie mit Wasser hydrolysiert, im Anschluss kondensiert oder polymerisiert wird. Als Katalysator dienen geringe Mengen Kupfer und die nun entstehenden Silane reagieren sehr leicht mit Wasser zu Silanolen. Durch Polykondensation miteinander entstehen aus den Silanolen kettenförmige Dimethylsiloxane. Es handelt sich dabei um polymere Verbindungen des Siliziums mit Kohlenwasserstoffgruppen, meist der Methylgruppen.The Preferably used fluid is basically made of silicon, which extracted from quartz and coal and with copper (CU) and methyl chloride too Reacted chlorosilanes, and hydrolyzed with water, following is condensed or polymerized. The catalyst used are low Quantities of copper and the resulting silanes react very easily with water to silanols. By polycondensation arise together from the silanols chain-shaped Dimethylsiloxanes. These are polymeric compounds of silicon with hydrocarbon groups, usually the methyl groups.

Durch die Wahl der organischen Reste, sowie durch die Änderung der Verhältnisse von Kettenbildner und Vernetzender Komponente können verschiedene Fluide mit ganz Bestimmten Eigenschaften geschaffen werden. Für die erfindungsgemäße Verwendung derartiger Fluide als Kühlmittel für elektronische Einrichtungen werden vorzugsweise lineare Polymere eingesetzt, welche zwei organische Substituenten am Siliziumatom enthalten. Diese Dimethylsiloxane haben Eigenschaften von Flüssigkeiten bei relativen Molekülmassen, bei denen sonst feste Kunststoffe vorliegen würden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Polydimethylsiloxane (PDMS) als Kühlfluid verwendet, die in Viskositätseinstellungen von 0,65 bis 100 000 cST (centi Stokes, kinematische Viskosität) herstellbar sind. Dabei entsteht eine wasserklare Flüssigkeit, welche weitgehend Geruchs- und Geschmacksneutral ist. Vorzugsweise ist das Kühlfluid in einem medizinischen Reinheitsgrad herstellbar, so dass es den Anforderungen des Europäischen Arzneibuches, 3. Ausgabe, Monographie „Dimethicone" entspricht. Das Fluid könnte somit bedenkenlos in der Pharmazie, z.B. als Gleitmittel oder Dispersionsmittel für Antibiotika oder in der Kosmetik als Zusatzstoff für Lippenstifte oder Cremes eingesetzt werden. Unter den CAS-Nummern 9006-65-9, 9016-00-6 und 63148-62-9 werden entsprechende Fluide im INCI und CFTA geführt. Weitere physikalischchemische, toxologische und ökotoxologische Eigenschaften dieses Fluids wurden im ECETOC-Bericht „Joint Assessment of Commodita Chemicals", Nr. 26 September 1994 beschrieben.By the choice of organic radicals, as well as by changing the ratios of chain former and crosslinking component may be different fluids Certain properties are created. For the use according to the invention such fluids as a coolant for electronic Devices are preferably used linear polymers, which contain two organic substituents on the silicon atom. These dimethylsiloxanes have properties of liquids at relative molecular weights, which would otherwise be solid plastics. In a particularly preferred embodiment For example, polydimethylsiloxanes (PDMS) are used as the cooling fluid, resulting in viscosity adjustments from 0.65 to 100,000 cSt (centi Stokes, kinematic viscosity) can be produced. This produces a water-clear liquid, which largely Odorless and tasteless. Preferably, the cooling fluid Can be manufactured in a medical grade, so that it meets the requirements of the European Pharmacopoeia, 3rd edition, monograph "Dimethicone" corresponds Fluid could thus without hesitation in pharmacy, e.g. as a lubricant or dispersant for antibiotics or in cosmetics as an additive for lipsticks or creams be used. Under CAS numbers 9006-65-9, 9016-00-6 and 63148-62-9 corresponding fluids are managed in the INCI and CFTA. Further physicochemical, toxicological and ecotoxicological Properties of this fluid have been described in the ECETOC report "Joint Assessment of Commodita Chemicals ", No. 26 September 1994.

Eines der wesentlichen Merkmale des Fluids für seiner Eignung als erfindungsgemäßes flüssiges Kühlmedium ist seine Reaktionsträgheit gegenüber den Metallen und Stoffen, mit denen sie in Computer-/Serversystemen oder den Kühleinrichtungen von Racks in Berührung kommen. So ist das Fluid eine inerter Stoff gegenüber Metallen wie Eisen, Kupfer, Zinn, Aluminium, Chrom, Nickel und weitere. Andererseits reagieren auch schwache Säuren und Alkalien nicht mit dem Kühlfluid. Zu einer Zersetzung kann es jedoch durch die Einwirkung konzentrierter Säuren, wie Schwefel- oder Salpetersäure, aggressive Gase (Chlor) oder konzentrierte Alkalien kommen, besonders wenn die Einwirkung bei höheren Temperaturen stattfindet. Das Fluid ist auch unlöslich in niederen Alkoholen, wie Methanol und Ethanol, Glycolen, pflanzlichen und tierischen Ölen, Fettsäuren, Glycerin und Wasser. Die Haltbarkeit des Fluids beträgt bei Betriebstemperaturen des Kühlsystems von 0 C° bis 50 C° mindestens 36 Monate. Unter 150 C°, also im Bereich normaler Betriebstemperatur von Computersystemen, sind keine Zersetzungserscheinungen zu beobachten. Im Regelbetrieb des erfindungsgemäßen Kühlsystems für Computersysteme in Schränken wird das Fluid in einem Temperaturbereich von + 5 C° bis + 90 C° betrieben, wodurch noch enorme Reserven zu den ermittelten Grenzwerten (–65 C°bis + 275 C°) bestehen. Es sei noch erwähnt, das dass Fluid in der geringsten Wassergefährdungsklasse eingestuft ist und keinerlei Vorschriften bezüglich Gefahrenstoffeinordnung bekannt sind, es also ungefährlich für die Gesundheit von Personen ist. Vorteilhaft ist auch seine hohe Abstoßung von Wasser, es kann also nicht durch Schwitzwasser verdünnt oder verändert werden. Insgesamt weist das Fluid für die vorteilhafte erfindungsgemäße Verwendung als Kühlmittel eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hohem elektrischen Durchgangswiderstand auf und wird als unbedenklich gegenüber Mensch und Natur eingestuft.One of the essential features of the fluid for its suitability as a liquid cooling medium according to the invention is its inertness to the metals and substances with which they are used in computer / server systems or the cooling devices of Racks come into contact. Thus, the fluid is an inert material to metals such as iron, copper, tin, aluminum, chromium, nickel and others. On the other hand, even weak acids and alkalis do not react with the cooling fluid. However, decomposition may occur through the action of concentrated acids, such as sulfuric or nitric acid, aggressive gases (chlorine) or concentrated alkalis, especially when exposed to higher temperatures. The fluid is also insoluble in lower alcohols such as methanol and ethanol, glycols, vegetable and animal oils, fatty acids, glycerol and water. The service life of the fluid is at least 36 months at operating temperatures of the cooling system from 0 ° C to 50 ° C. Below 150 C °, ie in the range of normal operating temperature of computer systems, no signs of decomposition can be observed. In normal operation of the cooling system according to the invention for computer systems in cabinets, the fluid is operated in a temperature range of + 5 C ° to + 90 C °, which still enormous reserves to the determined limits (-65 C ° to + 275 C °) exist. It should be noted that the fluid is classified in the lowest water hazard class and no rules on hazardous substances classification are known, so it is safe for the health of people. Its high repulsion of water is also advantageous, so it can not be diluted or changed by condensation. Overall, the fluid for the advantageous use according to the invention as a coolant has a particularly high thermal conductivity with high electrical resistance at the same time and is classified as harmless to humans and nature.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kühlsystem 3, 4, 5, 10 unter Verwendung des Kühlfluids in einem Computer-/Serversystem 1 dargestellt. Die elektronischen Baugruppen des Serversystems 1 werden dabei durch verschiedene, an die Wärmeentwicklung des jeweiligen Baugruppe angepasste Kühlkreisläufe gekühlt. Wegen der EMV-Verträglichkeit wird das Servergehäuse 2 meist in Metall, vorzugsweise in verzinktem Stahlblech ausgeführt. Das Servergehäuse 2 umfasst weiterhin ein geschlossenes Kunststoffgehäuse 3 zur Aufnahme des Mainbords mit darauf angeordneter CPU. Das Kunststoffgehäuse ist flüssigkeitsdicht ausgeführt und mit Kühlfluid gefüllt, so dass sich das Mainboard in einer fluidgekühlten Mainboardgehäuse 27, „Mainboardwanne" befindet (4). Zur Temperaturüberwachung des Fluids ist mindestens ein Temperatursensor innerhalb des Mainboardgehäuses 27 angebracht. Dieser liefert seine aktuellen Temperaturmesswerte zur Auswertung an die Steuerung des Kühlkreislaufs. Die CPU-Kühlung erfolgt im direktem Kontakt mit Kühlfluid und/oder dem Kühlkörper der CPU. Dabei kann die Zuführung des Kühlfluids vorteilhaft durch einen flexiblen Schlauch 5 erfolgen. Auch an der CPU ist ein Temperatursensor angeordnet, der die aktuellen Temperaturwerte zur Steuerung des Kühlsystems liefert. Mittels der elektrisch regelbaren Ventile 8 wird der zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur des Prozessors, wie auch in der Mainboardwanne notwendige Kühlfluid- Durchfluss geregelt. Wie der in 4 dargestellte Querschnitt durch das Mainboardgehäuse 27 zeigt, werden die elektrischen Anschlüsse des Mainbords über einen Stecker 24 mit kurzem Verbindungskabel und in Kunststoff eingegossene Leiterbahnen 25 flüssigkeitsdicht herausgeführt. Der Durchgang durch die Kunststoffgehäusewand 23 ist dabei ebenfalls flüssigkeitsdicht ausgeführt. Die Schnittstellenverbindung mit den anderen Komponenten des Serversystems 1 wird durch Anschlussmöglichkeiten des äußeren Stecker 26 ermöglicht.In 1 is a cooling system according to the invention 3 . 4 . 5 . 10 using the cooling fluid in a computer / server system 1 shown. The electronic components of the server system 1 are cooled by various, adapted to the heat of the respective module cooling circuits. Because of the EMC compatibility, the server case becomes 2 usually in metal, preferably in galvanized sheet steel. The server chassis 2 further includes a closed plastic housing 3 for receiving the mainboard with a CPU arranged thereon. The plastic housing is liquid-tight and filled with cooling fluid, so that the mainboard in a fluid-cooled motherboard housing 27 , "Mainboard tray" is located ( 4 ). For temperature monitoring of the fluid is at least one temperature sensor within the motherboard housing 27 appropriate. This provides its current temperature readings for evaluation to the control of the cooling circuit. The CPU cooling is in direct contact with the cooling fluid and / or the heat sink of the CPU. In this case, the supply of the cooling fluid advantageously by a flexible hose 5 respectively. A temperature sensor is also arranged on the CPU, which supplies the current temperature values for controlling the cooling system. By means of electrically controllable valves 8th is regulated to maintain the desired temperature of the processor, as well as in the motherboard tray cooling fluid flow. In again 4 illustrated cross section through the motherboard housing 27 shows, the mainboard's electrical connections are via a plug 24 with a short connection cable and printed conductors embedded in plastic 25 liquid-tight led out. The passage through the plastic housing wall 23 is also executed liquid-tight. The interface connection with the other components of the server system 1 is made possible by connecting the outer plug 26 allows.

Erfindungsgemäß weist das Computer-/Serversystem 1 für seine unterschiedlichen elektronischen Einrichtungen 3, 4, 5, 10 an die Wärmeerzeugung und die konstruktiven Gegebenheiten unterschiedliche Kühlkreisläufe auf. So ist auch das Netzteil 4 in einem flüssigkeitsdichten Metallgehäuse untergebracht und wird durch einen vom Mainboardkühlkreislauf getrennte Fluid-Kühlkreislauf versorgt. Auch hier sind wieder Temperatursensoren zur Überwachung der Kühlfluidtemperatur vorgesehen. Entsprechend den ermittelten Temperaturen, ist auch hier eine Durchflussmengenregelung vorgesehen.According to the invention, the computer / server system 1 for his different electronic devices 3 . 4 . 5 . 10 to the heat generation and the design conditions different cooling circuits. So is the power supply 4 housed in a liquid-tight metal housing and is powered by a separate from the mainboard cooling circuit fluid cooling circuit. Again, temperature sensors are provided for monitoring the cooling fluid temperature again. According to the determined temperatures, a flow rate control is also provided here.

Ebenso wie Mainbord 3 mit CPU und Netzteil 4 befinden sich auch die Festplatten in einem flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Gehäuse 28, 10 mit integriertem Temperatursensor zur Bestimmung der Fluidtemperatur (5)Like Mainbord 3 with CPU and power supply 4 are also the hard drives in a liquid-tight sealed housing 28 . 10 with integrated temperature sensor for determining the fluid temperature ( 5 )

In 6 sind die inneren Festplattenkühlkörper mit den Anschlüssen für die Fluidleitungen 29 dargestellt. Zwischen beiden Kühlkörpern 29 besteht eine Verbindungsleitung 30 in der das Kühlfluid zirkulieren kann. Auch dieser Festplattenkühlkreislauf kann unabhängig von den anderen Kreisläufen gesteuert werden. Aus den jeweilig abgedichteten Gehäusen 3, 4, 10, 27, 28 führen abgedichtete Verbindungen hinaus, um durch die Kapillarwirkung hervorgerufenes austretendes Fluid zu verhindern (4)In 6 are the internal hard disk heat sink with the connections for the fluid lines 29 shown. Between both heat sinks 29 there is a connection line 30 in which the cooling fluid can circulate. This hard disk cooling circuit can also be controlled independently of the other circuits. From the respective sealed housings 3 . 4 . 10 . 27 . 28 result in sealed connections to prevent leaking fluid caused by the capillary action ( 4 )

Wie in 1 dargestellt, ist der Gehäusebereich 6 zur Kabelführung vorgesehen, während die Anschlusseinrichtung 8 die elektrisch regelbaren Ventile für die einzelnen Serverkomponenten umfasst.As in 1 shown is the housing area 6 provided for cable management, while the connection device 8th includes the electrically controllable valves for the individual server components.

Die in 1 und 4 dargestellte und beschriebene Ausführungsform eines Kühlsystems für ein Computer-/Serversystem kann nun erfindungsgemäß entweder in Alleinstellung, also ohne äußeren Kühlmittelanschluss betrieben werden oder im Hauptanwendungsfall können mehrere Server in einem Serverschrank 11, Gestell 11 oder Schaltschrank 11 zusammengefasst werden. Dabei sind mehrere Serversysteme 1 an das erfindungsgemäße Kühlsystem des Serverschrankes 11 (9, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21) angeschlossen.In the 1 and 4 illustrated and described embodiment of a cooling system for a computer / server system can now be operated according to the invention either alone, so without external coolant connection or in the main application, multiple servers in a server cabinet 11 , Frame 11 or switching cabinet 11 be summarized. There are several server systems 1 to the cooling system according to the invention of the server cabinet 11 ( 9 . 14 . 15 . 16 . 18 . 19 . 20 . 21 ) connected.

Das folgende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein auf ein autarkes Kühlsystem für Computer/Server 1 in Alleinstellung ohne äußeren Kühlmittelanschluss.The following embodiment relates to a self-sufficient cooling system for computer / server 1 in isolation without external coolant connection.

So werden üblicherweise die Servergehäuse 2 in 19 Zoll Größen ausgeführt (von 1 bis 8 HF), sowie auch als Big- und Miditower geliefert werden. Dabei besteht das Gehäuse 2 aus verzinktem Stahlblech, wodurch eine gute EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) und Störfestigkeit gegenüber der Umgebung erreichbar ist. Die Towerausführungen der Serversysteme 1 verfügen über eine integrierte Tauchpumpe (nicht dargestellt) zur Aufrechterhaltung des Kühlfluidkreislaufs und einen in das Gehäuse 2 eingearbeiteten Wärmetauscher, der die vom Fluid abgegebene Wärme nach außen führt.This is usually the case of the server 2 in 19 inch sizes (from 1 to 8 HF), as well as Big- and Miditower. This is the case 2 made of galvanized sheet steel, whereby a good EMC (electromagnetic compatibility) and immunity to the environment can be achieved. The tower versions of the server systems 1 have an integrated submersible pump (not shown) for maintaining the cooling fluid circuit and one in the housing 2 incorporated heat exchanger, which leads the heat emitted by the fluid heat to the outside.

Das folgende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf das erfindungsgemäße Kühlsystem eines Serverschrankes 11 oder dergleichen gemäß 2 und 3 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kühlfluids und zur Aufnahme mehrer erfindungsgemäßer Computer-/Serversysteme 1.The following embodiment relates to the cooling system according to the invention of a server cabinet 11 or the like according to 2 and 3 using the cooling fluid according to the invention and for accommodating a plurality of computer / server systems according to the invention 1 ,

Ein herkömmlicher Serverschrank besteht wie auch gewöhnliche 19 Zoll Netzwerkschränke aus Metall und verfügt über entsprechende vertikal verlaufende Lochrasterschienen um 19 Zoll Gehäuse 2 aufzunehmen. Solche Schränke 11 stehen als „Smart" (9–24 HE) oder als normal hohe Schränke (42–50 HE) zur Verfügung. In 2 ist die Draufsicht eines solchen 19 Zoll Schranks dargestellt. Gegenüber der Schranktür 13 befinden sich im hinteren Teil des Schrankes 11 die Anschlusseinrichtungen 9 für die erfindungsgemäßen Computer-/Serversysteme 1. Erfindungsgemäß ist es auch möglich fluidgekühlte Serversysteme 1 mit anderweitig gekühlten Serversystemen in dem Serverschrank 11 beliebig zu mischen.A conventional server cabinet, like ordinary 19-inch network cabinets, is made of metal and has corresponding vertically extending snap-in rails around 19-inch enclosures 2 take. Such cabinets 11 are available as "Smart" (9-24U) or as normal high cabinets (42-50U) 2 the top view of such a 19 inch cabinet is shown. Opposite the cabinet door 13 are located in the back of the cabinet 11 the connection devices 9 for the computer / server systems according to the invention 1 , According to the invention, it is also possible fluid-cooled server systems 1 with otherwise cooled server systems in the server cabinet 11 to mix arbitrarily.

Über die Anschlusseinrichtung 9 werden vorzugsweise die folgenden Anschlüsse hergestellt:

1. kühles Fluid
2. warmes Fluid
3. Temperatursensoren
4. Stromversorgung
5. Netzwerkanschlüsse

About the connection device 9 Preferably, the following connections are made:

1. cool fluid
2. warm fluid
3. Temperature sensors
4. Power supply
5. Network connections

Als sehr vorteilhaft hat sich auch die erfinderische Kopplungstechnik erwiesen, welche erlaubt, dass durch einfaches Einschieben der Gehäuse 2 das Serversystem schon komplett angeschlossen ist. Es bedarf nicht mehr wie bei den bekannten technischen Lösungen des manuellen Anschließens der einzelnen Stecker an der Rückseite des Servers. Die Anschlüsse 9 sind durch eine Gummimuffe vor Wasser geschützt. An den Servergehäusen 2 befindet sich ein Haken oder Klinkeneinrichtung, welche an der Anschlusseinrichtung 9 des Serverschrankes 11 einrastet, um ein ungewolltes Herausziehen des Servers 1 aus dem Schrank zu verhindern. Zum Ablassen des Fluids aus dem Serversystem 1 und Lösen der Klinkeneinrichtung, ist an der Vorderseite des Servergehäuses 2 ein Entriegelungsknopf vorgesehen. Die Anschlusseinrichtungen 8, 9 und die Steuerung des Kühlsystems 15 sind dabei so ausgelegt, dass ein Serversystem 1 unmittelbar nach dem Einschieben in den Schrank 11 mit Kühlfluid befüllt wird und sich erst nach vollständiger Befüllung einschalten lässt. An den Anschlusseinrichtungen 8, 9 befinden sich elektrisch regelbare Ventile, mit denen die Fluidmenge, welche in das Servergehäuse 2 strömt geregelt werden kann. Die Steigleitungen 14 (2) zur Versorgung der Serversysteme 1 mit Kühlfluid, durchziehen von unter den gesamten Serverschrank 11. Aus Sicherheitsgründen sind zwei getrennte Steigleitungen mit je einem Vor- und einem Rücklauf auf jeder Schrankseite vorgesehen. Dabei wird auch jedes Paar Steigleitungen 14 durch eine getrennte Pumpe 20, 21 versorgt (3). Im Normalbetrieb wird von einer Pumpe ein Kühlkreislauf für das Mainboard 3 und die Festplatten 10, 28, 29 und von der anderen die Netzteile versorgt. Dabei sind sowohl die Pumpen 20, 21, wie auch die Steigleitungen derart dimensioniert, dass auch ein System Pumpe-Steigleitung allein die Server 1 des Serverschrankes 11 mit Kühlfluid versorgen kann. Im Falle eine Pumpenausfalls übernimmt dann eine Pumpe den Kompletten Kühlkreislauf, d.h. die Trennung von Netzteil und Mainboard-Kreislauf wird aufgehoben. Der getrennte Betrieb der beiden Kühlkreisläufe hat den Vorteil, dass eventuelle Verunreinigungen des Netzteil-Fluidkreislaufs durch den Einbau verschmutzter Mainboards verhindert werden kann. In 3 ist die schematische Seitenansicht des Netzwerkschrankes 11 ersichtlich. Im Bodenbereich des Schrankes 11 befinden sich die beiden Kreiselpumpen 20, 21, welche das Fluid in dem Kühlsystem des Schrankes 11 und durch die Server zirkulieren lassen, sowie die Steuereinheit 15, welche die an den Anschlusseinrichtungen 8, 9 platzierten Ventile und mithin den Durchfluss der einzelnen Server regelt. Weiter sind im unteren Teil des Serverschrankes 11 ein Patchfeld für Netzwerkkabel 22, sowie auch die Anschlüsse für die Stromversorgung 17 untergebracht. Darüber hinaus sind auch ein Wärmetauscher 19 (Fluid/Wasser) und der Anschluss für die Kaltwasserversorgung 16 zur Kühlung de Fluids dort untergebracht. Es ist auch möglich anstelle des Fluid/Wasser-Wärmetauschers eine andere Art von Wärmetauscher, wie Fluid/Luft oder Fluid/Kältemittel einzusetzen. Erfindungsgemäß wird das Fluid im Schrankboden durch einen Filter 18 geführt, um eventuell vorhandene Schwebstoffe oder andere Verunreinigungen herauszufiltern. In der Filtereinheit 18 ist weiterhin eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Durchgangswiderstandes des Fluids vorgesehen, der als Maß für den Zustand und Reinheitsgrad des Fluids ständig gemessen und der Steuereinheit 15 gemeldet wird. Bei Abweichungen erhält der menschliche Administrator LED gestützte Signale, die anzeigen, ob der Filter gereinigt werden muss oder das Fluid gewechselt oder aufgefüllt werden muss.The inventive coupling technique has proven to be very advantageous, which allows that by simply inserting the housing 2 the server system is already completely connected. It no longer requires, as in the known technical solutions of manually connecting the individual connectors on the back of the server. The connections 9 are protected by a rubber sleeve from water. At the server housings 2 There is a hook or pawl device, which at the connection device 9 of the server cabinet 11 locks into place to unintentionally pull out the server 1 to prevent from the closet. To drain the fluid from the server system 1 and releasing the latch means is at the front of the server housing 2 provided an unlock button. The connection devices 8th . 9 and the control of the cooling system 15 are designed to be a server system 1 immediately after insertion into the cabinet 11 is filled with cooling fluid and can be switched on only after complete filling. At the connection devices 8th . 9 There are electrically controllable valves that control the amount of fluid entering the server chassis 2 flows can be regulated. The risers 14 ( 2 ) for the supply of the server systems 1 with cooling fluid, pull through from under the entire server cabinet 11 , For safety reasons, two separate risers, each with a forward and a return on each side of the cabinet are provided. Every pair of risers will also be here 14 through a separate pump 20 . 21 provided ( 3 ). In normal operation of a pump is a cooling circuit for the motherboard 3 and the disks 10 . 28 . 29 and powered by the other the power supplies. Here are both the pumps 20 . 21 as well as the risers are sized so that even a system pump riser alone the server 1 of the server cabinet 11 can supply with cooling fluid. In the event of a pump failure then a pump takes over the complete cooling circuit, ie the separation of power supply and mainboard circuit is canceled. The separate operation of the two cooling circuits has the advantage that any contamination of the power supply fluid circuit can be prevented by the installation of dirty motherboards. In 3 is the schematic side view of the network cabinet 11 seen. In the bottom area of the cabinet 11 are the two centrifugal pumps 20 . 21 which the fluid in the cooling system of the cabinet 11 and circulate through the servers, as well as the control unit 15 which are connected to the connection devices 8th . 9 placed valves and thus regulates the flow of each server. Next are in the lower part of the server cabinet 11 a patch panel for network cables 22 , as well as the connections for the power supply 17 accommodated. In addition, there is also a heat exchanger 19 (Fluid / water) and the connection for the cold water supply 16 for cooling de fluid housed there. It is also possible to use a different type of heat exchanger, such as fluid / air or fluid / refrigerant, instead of the fluid / water heat exchanger. According to the invention, the fluid in the cabinet bottom through a filter 18 led out to filter out any suspended or other impurities. In the fil tereinheit 18 Furthermore, a measuring device for determining the passage resistance of the fluid is provided, which is measured continuously as a measure of the condition and purity of the fluid and the control unit 15 is reported. In case of deviations, the human administrator receives LED-based signals indicating whether the filter needs to be cleaned or the fluid needs to be changed or topped up.

Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Steuereinheit 15 im Falle eines zu geringen Durchgangswiderstandes die Stromzufuhr zu sämtlichen Servern unterbrechen. Zudem befinden sich FI-Schutzschaltungen an der Stromzufuhr zu den Servern 1. Der gesamte untere Bereich des Serverschrankes (3) ist flüssigkeitsdicht ausgeführt.As an advantageous development, the control unit 15 in case of too low volume resistance break the power supply to all servers. In addition, RCCBs are connected to the power supply to the servers 1 , The entire lower area of the server cabinet ( 3 ) is liquid-tight.

Die vorliegende Erfindung weist in ihren zahlreichen Merkmalen und Ausgestaltungen viele Vorteile auf. So bietet die Fluidkühlung des gesamten Mainbords anstelle, wie bisher nur der CPU eine erhebliche Verminderung der Wärmebelastung des Systems. Das die Temperaturspitzen nicht nur auf die CPU beschränkt sind, sondern auch durch die Wärmeleitung auf dem gesamten Mainboard verteilt sind beweisen Wärmebildaufnahmen. Durch die direkte Kühlung des gesamten Mainboards 3 kann vielmehr und wirksamer Wärme abgeführt werden. Durch das eingesetzte Fluid und seine hohe Wärmeleitfähigkeit werden Wärmepolster auf dem Mainbord von vornherein verhindert.The present invention has many advantages in its numerous features and configurations. Thus, the fluid cooling of the entire mainboard instead, as previously only the CPU a significant reduction in the heat load of the system. The fact that the temperature peaks are not only limited to the CPU, but also distributed by the heat conduction on the entire motherboard prove thermal imaging. Due to the direct cooling of the entire motherboard 3 rather, can be dissipated and effective heat. Due to the fluid used and its high thermal conductivity, heat cushions on the mainboard are prevented from the outset.

Möglich wird das jedoch nur durch die erfindungsgemäße Verwendung des in den Ansprüchen 1 bis 3 beschriebenen Kühlfluids.Possible However, only by the inventive use of the in claims 1 to 3 described cooling fluid.

Gegenüber wassergekühlten Systemen, welche nur für die Kühlung der CPU verwendet werden können, erlaubt die vorliegende Erfindung auch andere Wärmequellen, wie Netzteile, Mainboard und Festplatte zu kühlen.Compared to water-cooled systems, which only for the cooling the CPU can be used The present invention also allows other heat sources, such as power supplies, Mainboard and hard drive to cool.

Da die wichtigsten Wärmequellen 3, 4, 5, 10 mit Fluid gekühlt werden und das gesamte System ohne den Einsatz von Lüftern oder in Gehäusen zusätzlich angebrachten Pumpen auskommt, können die Serversysteme 1 von der Raumluft unabhängig betrieben werden. Das bessere Handling und die Wartungsfreundlichkeit des vorgeschlagenen Serversystems wird auch durch die zur Frontseite, zum Bedienfeld 7 des Gehäuses 2 geführten Anschlüsse für Tastatur, die Maus, die USB-Ports, sowie den Monitor ermöglicht. Das Bedienfeld 7 umfasst auch die Knöpfe zum Ein- und Ausschalten.As the main heat sources 3 . 4 . 5 . 10 can be cooled with fluid and the entire system without the use of fans or housed in enclosures additionally mounted pumps, the server systems 1 be operated independently of the room air. The better handling and serviceability of the proposed server system is also due to the front panel, the control panel 7 of the housing 2 guided connections for the keyboard, the mouse, the USB ports, as well as the monitor. The control panel 7 also includes the buttons for switching on and off.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Rack 11 (Serverschrank)/Server-Kombination wie beschrieben, bestehen insbesondere darin, dass sämtliche Server 1 im Rack 11 bedarfsgerecht mit Kühlfluid versorgt werden. Die in modernen Rechenzentren bekannten Probleme der aufwendigen, ineffizienten und schwierig zu steuernden Luftkühlung (geringe Wärmeleitfähigkeit von Luft) führen oft zu komplizierten Aufstellgeometrien des Serverschränke. Bei Verwendung des hier vorgeschlagenen Fluid-Kühlsystem kann in einem Rechenzentrum die optimale geometrische Anordnung der Serverschränke praktiziert werden ohne auf die entstehende Abwärme Rücksicht nehmen zu müssen. Zu dem sind beispielsweise im Bankenbereich als Planungsgröße 15 kW Wärmebelastung für einen Serverschrank aktuell und 20 bis 30 kW prognostiziert. Diese Wärmeleistungen lassen sich nicht mit den herkömmlichen Kühlsystemen beherrschen.The advantages of the rack according to the invention 11 (Server cabinet) / server combination as described, consist in particular in that all servers 1 in the rack 11 be supplied as required with cooling fluid. The problems of elaborate, inefficient and difficult-to-control air cooling (low thermal conductivity of air) known in modern computer centers often lead to complicated Aufstellgeometrien the server cabinets. When using the fluid cooling system proposed here, the optimal geometric arrangement of the server cabinets can be practiced in a data center without having to take into account the resulting waste heat consideration. In the banking sector, for example, 15 kW heat load for a server cabinet is currently forecast as a planning variable and 20 to 30 kW are forecast. These heat outputs can not be mastered with conventional cooling systems.

Das erfinderische Kühlsystem bewirkt eine enorme Steigerung der Effizienz und ermöglicht eine Senkung der Kosten für die Kühlung von Rechenzentren oder Serverräumen um etwa 80 %. Durch den Verzicht auf Lüfter arbeitet das gesamte System nahezu geräuschlos. Werden sämtliche Komponenten abgedichtet, kann ein solcher Server sogar Löschwasser vertragen, ohne in seinem Betrieb gestört zu werden. Dadurch wird es möglich die Rechenzentren wieder mit Wasser als Löschmittel auszustatten.The inventive cooling system causes a huge increase in efficiency and allows a reduction the cost of the cooling from data centers or server rooms by about 80%. By eliminating the fan works the entire system almost noiseless. Be all Components sealed, such a server can even extinguishing water tolerated without being disturbed in his business. This will it possible to equip the data centers again with water as extinguishing agent.

11: Computer- oder Serversystem, sonstige elektronische BaugruppenComputer- or server system, other electronic assemblies
22: Computer-/ServergehäuseComputer / Server Case
33: Gehäuse für Hauptplatine/Mainboard/MotherboardMotherboard / motherboard / motherboard enclosure
44: elektronisches Netzteilelectronic power adapter
55: flexibler Schlauch zur CPU (Prozessor)flexible Hose to the CPU (processor)
66: Gehäusebereich zur Kabelführung, Kühlfluidschläuche und elektrische Ventilehousing area for cable management, Coolant hoses and electric valves
77: Bedienfeld und Schnittstellen des Computer-/Serversystems in der Gehäusewand,Control panel and interfaces of the computer / server system in the housing wall,
88th: Anschlusseinrichtung des Computer-/Serversystems mit elektrisch regelbaren Ventilen und Klinkeneinrichtungconnecting device the computer / server system with electrically controllable valves and latch means
99: Anschlusseinrichtung des Computerschranks mit elektrisch regelbaren Ventilenconnecting device of the computer cabinet with electrically adjustable valves
1010: Speicherlaufwerke, vorzugsweise FestplattenStorage drives, preferably hard disks
1111: Schrank, Computerschrank, Serverrack oder dergleichenCabinet, Computer cabinet, server rack or the like
1212: Lochrasterschienen, Befestigungseinrichtungen des Schranks für Computer/Servergehäuse 2 Breadboard rails, cabinet mounting hardware for computer / server enclosures 2
1313: Schranktürcabinet door
1414: Steigleitungen jeweils mit Vor- und Rücklaufrisers each with flow and return
1515: Überwachungs- und Steuereinheit für das Fluidkühlsystemmonitoring and control unit for the fluid cooling system
1616: Kaltwasseranschluss des SchranksCold water supply of the cupboard
1717: Netzstromversorgung des SchrankesAC power supply of the cabinet
1818: Filtereinrichtung für Kühlfluidfiltering device for cooling fluid
1919: Wärmetauscher Kühlfluid/flüssiges oder gasförmiges Mediumheat exchangers Cooling fluid / liquid or gaseous medium
2020: Pumpe 1 für den ersten Kühlkreislaufpump 1 for the first cooling circuit
2121: Pumpe 2 für den zweiten Kühlkreislaufpump 2 for the second cooling circuit
2222: NetzwerkanschlussNetworking
2323: Gehäusewand der Mainboardwanne, vorzugsweise aus Kunststoffhousing wall the motherboard tray, preferably made of plastic
2424: Stecker mit kurzem Verbindungskabel zum Mainboardplug with short connecting cable to the mainboard
2525: Leiterbahnen in Kunststoff eingegossenconductor tracks cast in plastic
2626: Stecker außerhalb des Fluidsplug outside of the fluid
2727: Mainboardgehäuse mit Fluidbad (Mainboardwanne)Motherboard housing with Fluid bath (motherboard tray)
2828: Gehäuse des FestplattenkühlkörpersHousing of Hard drive heatsink
2929: Festplattenkühlkörper mit Anschlüssen für Kühlfluidleitungen (Vor- und Rücklauf)Hard disk heat sink with connections for cooling fluid lines (Supply and return)
3030: Verbindungsleitung zwischen den Festplattenkühlkörpernconnecting line between the hard disk heatsinks

Claims

Cooling medium for use as a liquid coolant for electronic devices, such as computer and server systems ( 1 ), Computer cabinets ( 11 ), Server cabinets, network cabinets, cabinets or the like, characterized in that the cooling medium is formed as a cooling fluid and has the following essential properties, - a high thermal conductivity, preferably at least 20 times higher thermal conductivity than water and a high electrical resistivity, preferably higher than Glass or rubber, - a chemically inert and reaction-neutral composition of matter to materials and metals processed in the electronic components, - a high temperature resistance of at least 150 C ° to - 30 C °, - a surface tension at least twice as low as water - chemical and physiological indifference, thus toxicologically harmless, pronounced water repellent, - insoluble in water, - a low temperature dependence of the viscosity, preferably a viscosity temperature coefficient of less than 0.70.

cooling medium according to claim 1, characterized in that the cooling fluid is formed from the group of dimethylsiloxanes, their main constituent Silicon is which is converted to silanes and with water to silanols is hydrolyzed, from which by polycondensation chain-shaped dimethylsiloxanes are formed, which have the properties of liquids.

cooling medium according to claim 2, characterized in that the cooling fluid is formed from polydimethylsiloxanes, which largely as tasteless and odorless, water-clear liquid in a high degree of purity, preferably a pharmaceutical grade of purity and a preferred one viscosity range from 0.65 to 1000 cSt.

Cooling system using a cooling medium according to one of claims 1 to 3, for electronic devices, such as computer or server systems, with at least one pump ( 20 . 21 ) and an integrated in the coolant circuit heat exchanger ( 19 ) to be cooled with the electronic components ( 1 ), characterized in that the electronic components are cooled by direct cooling in the form of direct flow around the components and boards of the cooling medium and no pumps or fans within the housing ( 2 . 3 . 4 . 5 . 10 ) are located.

Cooling system according to claim 4, characterized in that for the individual electronic components ( 1 ) each electrically controllable valves ( 9 ) at the coolant lines the flow rate of the coolant for each electronic component ( 1 ) according to their functionality, heat generation and heat transfer control.

Cooling system according to claim 5, characterized in that in each electronic assembly ( 1 . 3 . 4 . 5 . 10 ) is in each case a sensor for measuring the coolant temperature and to a central control unit ( 15 ) reports which of the electrically controllable valves ( 9 ) according to the coolant requirement.

Cooling system according to claim 6, characterized in that for the individual electronic assemblies ( 1 . 3 . 4 . 5 . 10 ) are provided separately and according to their functionality, heat generation and heat transfer constructively adapted, different-acting coolant circuits.

Cooling system according to claim 6 or 7, characterized in that the one or more storage drives ( 10 ), which are preferably used as hard disk drives ( 10 ) are formed, in a liquid-tight and equipped with at least one temperature sensor housing ( 28 ) and in close thermal contact with one or more, also in the housing located heat sinks ( 29 ), wherein the heat sinks ( 29 . 30 ) are cooled by circulating cooling fluid in them, and wherein the power supply ( 4 ) is arranged in a liquid-tight metal housing for flow with cooling fluid of a separate fluid circuit

Cooling system according to one of claims 6 to 8, characterized in that the housing ( 2 ) of the computer or server system ( 1 ) a control panel ( 7 ) comprising which switch for discharging the cooling fluid, for uncoupling the housing ( 2 ) and to turn the server system on and off ( 1 ), wherein the interfaces for computer accessories, such as keyboard, mouse, monitor and USB also to the front of the housing ( 2 ) are led out.

Cooling system according to claim 9, characterized in that for each of the individual functional assemblies to be cooled ( 3 . 4 . 5 . 10 ) adjustable electrical valves ( 8th ) are provided in the fluid lines and sealed from the respective housings connections ( 8th ).

Cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that for the arrangement of a server system ( 1 ) in a tower housing ( 2 ), such as big or miditower, which are connected to the electronic functional units ( 3 . 4 . 5 . 10 ) associated cooling circuits without external cooling fluid connection to the respective housing ( 2 ), the inside of the housing ( 2 ) is arranged a pump for the cooling fluid, which is preferably designed as a submersible pump, wherein the heat exchanger is disposed within the housing and preferably in the wall of the tower housing ( 2 ) is integrated and will.

Cooling system according to claim 11, characterized in that for producing a liquid-tight electrical signal connection of the mainboard ( 3 . 27 ) and the CPU with the other functional components of the computer system ( 1 ) a connector ( 24 ) within the motherboard housing ( 27 ) via plastic-encapsulated interconnects ( 25 ) with a connector ( 26 ) outside of the motherboard housing ( 27 ) connected is.

Cooling system for control cabinets or computer cabinets ( 11 ), such as server cabinets, network cabinets, control cabinets or the like for accommodating one or more electronic devices ( 1 . 2 ), Computer or server systems ( 1 . 2 ) with a cooling system according to one or more of claims 4 to 11 and using a liquid cooling medium according to claims 1 to 3, characterized in that the computer cabinet ( 11 ) a control and monitoring device ( 15 ) for detecting and controlling the cooling system parameters, a plurality of connection devices ( 9 ), according to the number of used computer / server chassis bays ( 2 ) and at least two pumps ( 20 . 21 ) for the circulation of the liquid cooling fluid and a heat exchanger ( 19 ), which via a conduit system of the cabinet ( 14 ) that with the fluid cooling of the individual housings ( 2 ), wherein a mixed assembly of housings ( 2 ) with fluid cooling and housings with other cooling systems in a computer cabinet ( 11 ) is possible.

Cooling system according to claim 13, characterized in that the connection device ( 9 ) of the computer cabinet ( 11 ) for the individual housing inserts ( 2 ) are located in the rear part of the cabinet and are designed so that with the insertion of the housing ( 2 ) of the computer system a complete and liquid-tight connection with their connection device ( 8th ), wherein preferably the connections for the cooling medium, such as the flow of the cold and return of the heated cooling fluid and the electrical connections for the power supply, the network connection and the temperature sensors can be produced.

Cooling system according to claim 14, characterized in that the connection devices ( 9 ) of the computer cabinet ( 11 ) and (8) of the housing ( 2 ) of the computer system is protected by a rubber sleeve from water and on the housing ( 2 ) a latch device is arranged, which engages when inserted and the housing ( 2 ) against unintentional removal from the computer cabinet ( 11 ), wherein an unlocking button for unlocking and discharging the cooling fluid is provided at an accessible location, preferably also on the housing front side.

Cooling system according to claim 13, 14 or 15, characterized in that the connection valves of the fluid connections of the connection devices ( 8th . 9 ) are designed as electrically controllable valves with which the flow rate of the cooling fluid into the individual server systems ( 1 ) is controllable.

Cooling system according to claim 16, characterized in that the control and monitoring device ( 15 ) in connection with the connection devices ( 8th . 9 ) is set up such that the cooling circuits of the server system ( 1 ) after inserting the server housing ( 2 ) and the complete coupling of the connection devices ( 8th . 9 ) automatically fill with cooling fluid, monitoring the fill status and the server system ( 1 ) is switched on only after complete filling of its cooling circuits.

Cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that several through the entire computer cabinet ( 11 ) leading and independent and separately controllable risers ( 14 ), each with a flow line and a return line, preferably arranged on each rear cabinet side and also for each set risers ( 14 ) a pump ( 20 . 21 ) is provided for the cooling fluid, wherein the dimensioning of the risers ( 14 ) and the performance of the pumps ( 20 . 21 ) are designed such that a system riser ( 14 ) - pump ( 20 . 21 ) alone to Auf maintenance of the normal cooling operation is sufficient, and whereby the separation of the two cooling fluid circuits 4 ) Mainboard circuit ( 3 . 5 ) can be produced if the cooling system is only with one set of riser ( 14 ) - pump ( 20 or 21 ) is operated,.

Cooling system according to claim 18, characterized in that on each side of the computer cabinet ( 11 ) one set of risers each ( 14 ), which are each separated by a pump ( 20 . 21 ), whereby in normal operation a pump ( 20 . 21 ) for the risers ( 14 ) and the cooling circuit for the mainboard ( 3 ) and for the hard disks ( 10 ) and the other pump ( 20 . 21 ) for the risers ( 14 ) of the other cabinet side, which the power supplies ( 4 ) supplied with cooling fluid.

Cooling system according to one of Claims 13 to 19, characterized in that a filter system ( 18 ) is provided for filtering out impurities of the cooling fluid, which has a measuring device, which preferably determines the passage resistance of the cooling fluid and the measurement results to the control device ( 15 ) reports.

Cooling system according to claim 20, characterized in that the heat exchanger ( 19 ) is designed for heat transfer of the heat absorbed by the cooling fluid to another cooling medium, such as cooling fluid / cooling water or cooling fluid / air or cooling fluid / refrigerant.

Cooling system according to claim 21, characterized in that the heat exchanger ( 19 ), the connection for the cold water supply ( 16 ), the connections for the power supply ( 17 ), the patch panel ( 22 ) for the network cables, the control unit ( 15 ) and the pumps ( 20 . 21 ) of the cooling circuits in the housing bottom of the computer cabinet ( 11 ) are arranged.