CN104602486A - 液冷服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液冷服务器，该液冷服务器包括：第一壳体和第二壳体，其中，液冷服务器的壳体内部容纳有第一壳体和第二壳体；其中，第一壳体与液冷服务器的发热元件相接触，并且，第一壳体的内部装有冷却液；在第一壳体和第二壳体之间还形成有第一管道和第二管道，其中，第一管道用于将来自第一壳体的冷却液导入至第二壳体进行冷却，第二管道用于将来自第二壳体且经过冷却处理后的冷却液回流至第一壳体；其中，第二壳体的至少一表面与液冷服务器的设有冷却装置的壳体表面相接触，从而使第二壳体内部的冷却液冷却；第一管道和第二管道使冷却液在第一壳体与第二壳体之间形成液冷循环。本发明能够以自然冷却的方式简化冷却过程和冷却步骤，提高对服务器的冷却效率。

Description

液冷服务器

技术领域

本发明涉及服务器领域，具体来说，涉及一种液冷服务器。

背景技术

目前所使用的计算机大多依靠冷空气给机器降温，但是，传统的风冷模式是一种传热过程复杂的间接接触进行冷却的方式，因此，其普遍存在着接触热阻及对流换热热阻大的问题，那么当热阻总和较大时，换热效率必然较低，那么这种风冷模式的系统在使用过程中就需要较低的室外低温热源，从而提高机器内外的温差，进而引导换热过程的进行，显然，这是一种降温效率低且对外界环境要求高的冷却方式。

而众所周知，蒸发冷却的方式显然要比这种间接冷却的风冷模式要高效的多，因为，蒸发冷却是利用液体沸腾时的汽化潜热来带走热量的，而由于液体的汽化潜热要比它的比热大很多，因此，蒸发冷却这种高效的降温方式逐渐被人们应用到计算机中。

那么就现有的液冷服务器来说，根据其使用的冷却液的不同可划分为多种类型的液冷服务器，例如，市场上最多的便是以水作为冷却液的服务器，但是由于含有杂质的水是一种良导体，那么这种液冷服务器在使用过程中就容易造成电路板短路，因此，这种水冷服务器是用户需要承担较大的安全风险的。

而基于上述问题，人们则寄希望于将热管应用到服务器冷却领域，其中，现有的热管组要由管壳、吸液芯和端盖组成，在使用中，热管内部被抽成负压状态，并充入适当的液体，这种液体沸点较低容易挥发；此外，在热管的管壁设有吸液芯，其由毛细多孔材料构成；另外，热管的一端为蒸发端(即热端)，另一端为冷凝端(即冷端)，当热管的热端受热时，毛细管中的液体将迅速蒸发，蒸汽在微小的压力差下流向热管的另一端，即冷凝端，并释放出热量，重新凝结成液体，而冷凝后的液体将沿多孔材料靠毛细力的作用流回至蒸发端，如此循环不止，热量将会由热管的一端传到另一端，而这种循环是快速进行的，热量则可以源源不断地从热端传导至冷端。那么基于热管的这种快速传导热量的原理，人们非常倾向于将热管应用到服务器的冷却领域，但是由于热管的冷端是需要设置冷却装置来实现对传导的液体进行冷却的，那么如果将热管应用到服务器中，则需要对服务器中所设置的热管的冷端设置二次冷却处理装置，具体的，在将冷却液的热蒸汽或热流体导入至冷端后，需要将冷端中的液体再导入至二次冷却装置进行二次冷却，然后，再将完成二次冷却的冷却液回流至热管的冷端，最后再将冷端中得到冷却后的液体回流至热管的热端。显然，这不但会造成耗能耗电量的增加，还会使得液冷系统的结构更加复杂，并且液冷处理的流程也非常繁琐，且容易出现服务器的体积较大的问题，那么对于空间存在限制的场所，这种液冷服务器则无法得到应用，而且，由于在对冷却液进行二次冷却时，需要对冷却液进行多次导入导出，而这显然是存在着冷媒泄露的风险，那么这将会对服务器的安全使用造成很大的威胁。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种液冷服务器，能够以自然冷却的方式简化冷却过程和冷却步骤，提高对服务器的冷却效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种液冷服务器。

该液冷服务器包括：第一壳体和第二壳体，其中，

液冷服务器的壳体内部容纳有第一壳体和第二壳体；

其中，第一壳体与液冷服务器的发热元件相接触，并且，第一壳体的内部装有冷却液；

此外，在第一壳体和第二壳体之间还形成有第一管道和第二管道，其中，第一管道用于将来自第一壳体的冷却液导入至第二壳体进行冷却，第二管道用于将来自第二壳体且经过冷却处理后的冷却液回流至第一壳体；

其中，第二壳体的至少一表面与液冷服务器的设有冷却装置的壳体表面相接触，从而使第二壳体内部的冷却液冷却；

第一管道和第二管道使冷却液在第一壳体与第二壳体之间形成液冷循环。

优选的，冷却装置可包括翅片。

优选的，第二管道连接有泵，其中，该泵用于抽取第二壳体内部的经过冷却处理后的冷却液，以及进一步用于将抽取的冷却液回流至第一壳体。

优选的，冷却装置位于液冷服务器的外壳的外表面。

优选的，冷却液为低沸点冷媒工质。

优选的，第一壳体为热管的热端。

优选的，第二壳体为热管的冷端。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种液冷服务器。

该液冷服务器包括：第一壳体和第二壳体，其中，

在第一壳体和第二壳体之间形成有第一管道和第二管道。

本发明通过在第一壳体和第二壳体之间形成液冷循环，并在服务器的外壳表面设置冷却装置，以及将第二外壳的表面与设置有冷却装置的服务器的外壳表面相接触，从而使得第二壳体内的冷却液蒸汽与热流体借助于服务器的外壳表面实现了自然冷却，避免了繁琐的冷却过程和复杂的冷却步骤，还提高了冷却效率；此外，本发明通过将经过自然冷却后的冷却液通过第二通道回流至第一壳体之中，从而在第一壳体和第二壳体之间形成了液冷循环，提高了对液冷服务器的冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的液冷服务器的截面示意图；

图2是根据本发明实施例的液冷服务器的液冷流程图；

图3是根据本发明另一实施例的液冷服务器的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种液冷服务器。

如图1所示，根据本发明实施例的液冷服务器包括：第一壳体11和第二壳体12，其中，

液冷服务器的壳体13内部容纳有第一壳体11和第二壳体12；

其中，第一壳体11与液冷服务器的发热元件相接触，并且，第一壳体11的内部装有冷却液；

此外，在第一壳体11和第二壳体12之间还形成有第一管道14和第二管道15，其中，第一管道14用于将来自第一壳体11的冷却液导入至第二壳体12进行冷却，第二管道15用于将来自第二壳体12且经过冷却处理后的冷却液回流至第一壳体11；

其中，第二壳体12的至少一表面与液冷服务器的设有冷却装置16的壳体表面相接触，从而使第二壳体12内部的冷却液冷却；

第一管道14和第二管道15使冷却液在第一壳体11与第二壳体12之间形成液冷循环。

借助于本发明的上述液冷服务器可以在不对冷却液进行二次冷却处理的前提下，实现对服务器发热元件的冷却处理，简化了液冷流程。

为了更好的理解本发明的上述技术方案，下面结合图1所示的液冷服务器的截面示意图来对本发明的上述技术方案进行详细阐述。

在本实施例中，从图1可以看出，在服务器的箱体13内部设置有热管，其中热管的热端(这里为热管蒸发腔11)内部装有冷却液，一般充液量为热管蒸发腔容积的45％-70％之间，而非将冷却液充满热管蒸发腔11，以便留出冷却液沸腾蒸发的空间，其中，蒸发腔11可根据服务器内部的发热元件的布局进行相应形状和位置的调整，以使蒸发腔11与发热元件(例如主板、CPU、发热的电子元件等)相接触，从而实现服务器发热元件的热传导；此外，从图1中还可以看出，为了避免热管的冷端(这里为冷却腔12)对冷却液的二次冷却，在本实施例中，在服务器的箱体的一表面设置有翅片16，并且将冷却腔12设置在了安装有翅片16的服务器箱体的一侧，即，使冷却腔12的一表面与服务器的安装有翅片16的箱体表面直接接触的，从而使冷却腔12内的冷却液自然冷却，避免二次冷却。

而图2则示出了本发明的液冷服务器的液冷原理，当服务器启动后，在服务器主板处于工作状态下，CPU和多个电子元件发热，则会引起与它们相接触的蒸发腔11内部的冷却液的升温，在本例中所用的冷却液为一种低沸点冷媒工质，其可以在较低温度下发生相变，也就是说，服务器的发热元件在未达到高温报警值(即较高的温度)以前，发热元件的温度已经可以使蒸发腔11内的冷却液沸腾从而产生制冷剂蒸汽，而由于蒸发腔11和冷却腔12之间设有出液管14，此时，蒸发腔11内部的制冷剂蒸汽与热流体就会形成气液混合流通过出液管14流入冷却腔12内，从而实现对服务器的热量转移，其中，在本例中由于是通过汽化潜热来带走服务器的热量的，因此其带走的热量远远高于冷媒依靠温度改变和显热所带走的热量，那么当气液混合流导入至冷却腔12后，由于冷却腔12的至少一个表面与带有翅片结构16的服务器的箱体表面是直接接触的，并且，该翅片结构16是位于液冷服务器的箱体的外表面的，从而可以实现服务器内部的热量快速传输至服务器外部，并且由于翅片16具有与空气多接触面的结构，从而可以扩大蒸发换热面积，提高制冷剂蒸汽的冷却速度，进而使制冷剂蒸汽冷却腔12中加速冷却，加快制冷剂蒸汽的自然冷却速度，避免了现有技术中在将制冷剂蒸汽从冷端导出后，再导入至专门的冷却装置中进行二次冷却所带来的诸多不便。

那么在制冷剂蒸汽和热流体在冷端经过自然冷却换热降温后，制冷剂蒸汽就会凝结成液体，热流体则被降温，从而重新成为冷流体，而由于蒸发腔11和冷却腔12之间还连接有进液管15，并且进液管15还连接有泵17，那么在该泵17的驱动下，就会将冷却腔12中经过冷却处理后的冷却液抽取出来导入至进液管15，并将抽取的冷却液回流至蒸发腔11继续对服务器进行冷却，至此则完成了一次液冷循环。

其中，在本实施例中所用的进液管15和出液管14均采用柔性的管材，可以承受安装、使用和运输时可能产生的作用力，从而不会对热管的热端和CPU造成损害。

另外，在上述实施例中设置翅片结构16的是服务器外壳的后侧面，因此热管的冷端就设置在了如图1所示的服务器后侧面一侧，但是，在实际应用中，该翅片结构并非仅可以设置在服务器外壳的后侧面，其还可以设置在如图3所示的其他侧面，并且，本发明对于具有翅片结构的服务器侧面的数量并不做限定，虽然在本例中仅有一个服务器的侧面的外侧安装有翅片结构，但是在实际应用中可以在服务器的多个外表面设置翅片结构，相应的热管的冷端，即冷却腔12则必然是与具有翅片结构的服务器的表面直接接触的，从而增加换热面积，增加换热速度，而且，当服务器的多个外表面设置有翅片结构时，冷却腔12也可以有多个表面与服务器的具有翅片结构的外表面直接接触，即以增加冷端的面积的方式，使冷端与具有翅片的服务器的冷却面相互接触的面积增加，从而强化冷端的自然冷却效果)

此外，在一个实施例中，为了增加冷却速度，还可以在服务器箱体内部设置多个冷却腔，并且该多个冷却腔的表面均可以与具有翅片结构的服务器的表面直接接触，进而提高换热速度，加速服务器的冷却。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种液冷服务器。

如图1所示，根据本发明实施例的液冷服务器包括：第一壳体11和第二壳体12，其中，

在第一壳体11和第二壳体12之间形成有第一管道14和第二管道15。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过借助热管这一高效的传热元件，使热管的蒸发腔内利用制冷剂的相变进行换热，从而能对CPU进行高效准确的制冷，降低CPU的温度，此外，由于热管的冷端(冷却腔)是与装有翅片结构的服务器侧面直接接触的，从而对热管冷端内的制冷剂蒸汽和热流体实现了自然冷却，避免了繁琐的冷却过程和复杂的冷却步骤，并使得液冷服务器的结构更加简单，体积也相对较小，在实际使用上即无噪音又节能；本发明通过在热管的冷端对热流体进行自然冷却，不仅避免了对其进行二次冷却，还提高了冷却效率；并且，经过自然冷却后重凝为液态的冷却液又可通过回流通道(进液管)回流至热管的热端之中，在热端与冷端之间以液冷循环的方式实现了对服务器的高效冷却。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液冷服务器，其特征在于，包括：第一壳体和第二壳体，其中，

所述液冷服务器的壳体内部容纳有所述第一壳体和所述第二壳体；

所述第一壳体与所述液冷服务器的发热元件相接触，并且，所述第一壳体的内部装有冷却液；

在所述第一壳体和所述第二壳体之间形成有第一管道和第二管道，其中，所述第一管道用于将来自所述第一壳体的所述冷却液导入至所述第二壳体进行冷却，所述第二管道用于将来自所述第二壳体且经过冷却处理后的所述冷却液回流至所述第一壳体；

其中，所述第二壳体的至少一表面与所述液冷服务器的设有冷却装置的壳体表面相接触，从而使所述第二壳体内部的所述冷却液冷却；

所述第一管道和所述第二管道使所述冷却液在所述第一壳体与所述第二壳体之间形成液冷循环。

2.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述冷却装置包括翅片。

3.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述第二管道连接有泵，其中，所述泵用于抽取所述第二壳体内部的经过冷却处理后的所述冷却液，以及进一步用于将抽取的所述冷却液回流至所述第一壳体。

4.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述冷却装置位于所述液冷服务器的外壳的外表面。

5.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述冷却液为低沸点冷媒工质。

6.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述第一壳体为热管的热端。

7.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述第二壳体为热管的冷端。

8.一种液冷服务器，其特征在于，包括，第一壳体和第二壳体，其中，

在所述第一壳体和所述第二壳体之间形成有第一管道和第二管道。