CN105468117A - 服务器的液冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种服务器的液冷系统，该系统包括：密封壳体，密封壳体的下部容纳有服务器主板，以及浸没服务器主板的冷却液；密封壳体的上部设置有用于对来自下部的冷却液进行冷却的第一冷却装置；密封壳体的上部还设置有第一压力传感器；密封壳体的外部设置有与第一压力传感器通信连接的第二压力传感器，以及与第二压力传感器通信连接的控制器；控制器与第一阀门和第二阀门分别通信连接，用于控制第一阀门和第二阀门的开启与关闭，从而将密封壳体的内部压力控制在预定压力范围内。本发明通过在密封壳体内外设置压力传感器和控制器，实现对液冷系统内部压力的自动维持，从而达到对服务器的有效制冷以及保证壳体的密封可靠性。

Description

服务器的液冷系统

技术领域

本发明涉及液冷系统领域，具体来说，涉及一种服务器的液冷系统。

背景技术

目前所使用的计算机大都依靠冷空气给机器降温，但在数据中心，仅靠风冷已经不足以满足高热流密度服务器的散热要求。水冷或液冷有两大好处：一是它把冷却剂直接导向热源，而不是像风冷那样间接制冷；二是和风冷相比，每单位体积所传输的热量即散热效率高达3500倍。水冷散热器在08年左右就出现在市场，惠普、IBM等服务器巨头和其他一些专注数据中心技术的公司都先后推出过水冷散热产品。

目前，市面上的液冷服务器采用的制冷剂大多为水。众所周知，有杂质的水是一种良导体，会造成电路板短路。虽然目前的水冷散热器厂家保证其产品完全密封无泄漏，但这始终是一种隐患，使得大多数服务器厂家对这一技术望而却步。

而蒸发冷却从热学原理上，是利用制冷剂沸腾时的汽化潜热带走热量。由于液体的汽化潜热比比热要大很多，因此蒸发冷却的冷却效果更为显著。

如果在全浸式液冷系统中使用绝缘制冷剂来吸收服务器的热量，利用冷凝盘管上来冷却制冷剂蒸汽的话，众所周知，制冷剂的沸点与它的压力密切相关，压力越低则沸点越低,因此系统压力对于液冷服务器的高效及时冷却至关重要。而在一般液冷系统中，一旦服务器主板开始运行，液冷系统开始工作，随着制冷剂的沸腾以及温度的升高，液冷系统的内部压力便会随之上升，无法始终维持在常压状态。而且,一旦全浸没式液冷服务器的壳体内外有压差的话,会对壳体的密封带来挑战和不利的影响。

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，本发明提出一种服务器的液冷系统，能够调节密封壳体的内部压力，实现液冷系统内部压力的自动维持以及制冷剂的回收利用，从而达到对服务器的有效制冷的效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种服务器的液冷系统。

该液冷系统包括：密封壳体，其中，

密封壳体的下部容纳有服务器主板，以及浸没服务器主板的冷却液；

密封壳体的上部设置有用于对来自下部的冷却液进行冷却的第一冷却装置；

密封壳体的上部还设置有第一压力传感器；

密封壳体的外部设置有与第一压力传感器通信连接的第二压力传感器，以及与第二压力传感器通信连接的控制器；

密封壳体的上部外接有用于控制将来自密封壳体的上部的冷却液导出的第一阀门；

密封壳体的外部设置有连接第一阀门的第二冷却装置，其中，第二冷却装置用于对从第一阀门导出的冷却液进行冷却；

密封壳体的下部外接有用于控制将来自第二冷却装置的经过冷却的冷却液导入至密封壳体的第二阀门；

控制器与第一阀门和第二阀门分别通信连接，用于控制第一阀门和第二阀门的开启与关闭，从而将密封壳体的内部压力控制在预定压力范围内。

其中，第一压力传感器用于检测并传输密封壳体内部的压力；

第二压力传感器用于检测密封壳体外部的压力并接收密封壳体内部的压力并计算和传输密封壳体的内外压力差。

其中，控制器用于接收密封壳体的内外压力差，并根据内外压力差控制第一阀门和第二阀门的开启与关闭。

其中，控制器用于在密封壳体的内外压力差大于或等于预定正压时，控制第一阀门开启，以及在密封壳体的内外压力差小于预定正压时，控制第一阀门关闭。

此外，控制器进一步用于在密封壳体的内外压力差小于或等于预定负压时，控制第二阀门开启，以及在密封壳体的内外压力差大于预定负压时，控制第二阀门关闭。

可选的，第二冷却装置包括：

压缩机，与第一阀门连接，用于对来自第一阀门的冷却液进行压缩并传输；

冷凝器，与压缩机连接，用于对来自压缩机的经过压缩的冷却液进行冷却处理并传输；

储液器，与冷凝器连接，用于对来自冷凝器的经过冷却处理的冷却液进行存储并传输。

其中，第二阀门与储液器连接，第二阀门进一步用于在开启的情况下，将来自储液器的冷却液回流至密封壳体的下部。

其中，第一阀门用于在开启的情况下，将来自密封壳体的上部的冷却液导出至压缩机。

可选的，第一冷却装置包括翅片和/或冷凝管。

根据本发明的另一方面，还提供了一种服务器的液冷系统。

该液冷系统包括：密封壳体，其中，

密封壳体的下部容纳有服务器主板；

密封壳体的上部设置有第一冷却装置；

密封壳体的上部还设置有第一压力传感器；

密封壳体的外部设置有与第一压力传感器通信连接的第二压力传感器，以及与第二压力传感器通信连接的控制器；

密封壳体的上部外接有第一阀门；

密封壳体的外部设置有连接第一阀门的第二冷却装置；

密封壳体的下部外接有第二阀门；

控制器与第一阀门和第二阀门分别通信连接，用于控制第一阀门和第二阀门的开启与关闭，从而将密封壳体的内部压力控制在预定压力范围内。

本发明通过在密封壳体内外设置压力传感器实现对壳体内外压差的检测，并以此调节密封壳体的内部压力，进而实现液冷系统内部压力的自动维持，而且实现制冷剂的回收利用，从而达到对服务器的有效制冷以及保证壳体的密封可靠性。

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服务器的液冷系统的示意图。

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，提供了一种服务器的液冷系统。

如图1所示，提供了一套直接对服务器主板进行浸没式冷却的液冷系统，根据本发明实施例的液冷系统包括密封壳体1(这里称作冷却槽1)，其中，

冷却槽1的下部容纳有服务器主板，并且冷却槽1的内部设有制冷剂(即冷却液)，且该冷却液能够将服务器主板全部浸没。

而在冷却槽1的上部设置有用于对来自下部的冷却液进行冷却的第一冷却装置2(这里为冷凝盘管2，且该冷凝盘管2内部流动的为冷却水，同时该冷凝盘管2的两端还在冷却槽1的外侧外接有对冷凝盘管2内的冷却水进行冷却的外部制冷装置2’，从而实现对冷凝盘管2内的冷却水的制冷循环。

可选的，在另一个实施例中，该第一冷却装置2还可包括翅片和/或其他形状的冷凝管和/或其他的冷却装置。

在服务器运行时，由于整个主板被浸泡在制冷剂中，在CPU启动后，利用主板上的CPU与元器件产生的热量使制冷剂沸腾，变成制冷剂蒸汽。制冷剂蒸汽上升，在冷却槽1的上部的冷凝盘管2的外表面上被冷却，重新变成液滴。冷凝后的制冷剂在重力作用下滴回到冷却槽1的下部，从而完成对服务器主板的液冷循环。

但是由于在服务器主板的持续工作中，随着制冷剂的沸腾以及温度的升高，液冷系统(即冷却槽1)的内部压力也会随之上升，从而造成制冷剂的沸点升高，不利于对服务器主板的制冷；以及壳体内外的压差过大时，不利于壳体的密封。

因此，为了避免上述问题，根据本发明实施例的冷却槽1的上部还设置有第一压力传感器3；同时，冷却槽1的外部还设置有与第一压力传感器3通信连接的第二压力传感器4，以及与第二压力传感器4通信连接的控制器5；其中，第一压力传感器3可用于检测冷却槽1内部的压力并传输给第二压力传感器4，而第二压力传感器4用于检测冷却槽1外部的压力并接收冷却槽1内部的压力并计算和传输冷却槽1的内外压力差。这样就可以借助冷却槽内外通信的两个压力传感器来确定外部大气压和内部气压之间的压力差，从而使第二压力传感器4根据压力差来传递信号。

为了实现冷却槽1内的压力稳定在预定范围内，根据本发明实施例的冷却槽1的上部还外接有用于控制将来自冷却槽1的上部的制冷剂的蒸汽导出的第一阀门6；同时，冷却槽1的外部设置有连接第一阀门6的第二冷却装置，其中，第二冷却装置用于对从第一阀门6导出的制冷剂的蒸汽进行冷却；冷却槽1的下部外接有用于控制将来自第二冷却装置的经过冷却的制冷剂导入至冷却槽1的第二阀门7；

其中，控制器5与第一阀门6和第二阀门7分别通信连接，用于控制第一阀门6和第二阀门7的开启与关闭，从而将冷却槽1的内部压力控制在预定压力范围内。

其中，控制器5可用于接收来自第二压力传感器4的冷却槽1的内外压力差(即前文第二压力传感器传递的信号)，并根据该内外压力差控制第一阀门和第二阀门的开启与关闭。

其中，在一个实施例中，控制器5用于在冷却槽1的内外压力差大于或等于预定正压时，控制第一阀门6开启，以及在冷却槽1的内外压力差小于预定正压时，控制第一阀门6关闭。

此外，控制器5进一步用于在冷却槽1的内外压力差小于或等于预定负压时，控制第二阀门7开启，以及在冷却槽1的内外压力差大于预定负压时，控制第二阀门7关闭。

可选的，根据本发明的第二冷却装置可包括：

压缩机，与第一阀门6连接，用于对来自第一阀门6的制冷剂的蒸汽进行压缩并传输；

冷凝器，与压缩机连接，用于对来自压缩机的经过压缩的制冷剂的蒸汽进行冷却处理并传输；

储液器，与冷凝器连接，用于对来自冷凝器的经过冷却处理的液态制冷剂进行存储并传输。

其中，第二阀门7与储液器连接，第二阀门7进一步用于在开启的情况下，将来自储液器的制冷剂回流至冷却槽1的下部。

其中，第一阀门6用于在开启的情况下，将来自冷却槽1的上部的制冷剂的蒸汽导出至压缩机。

其中，在本实施例中位于冷却槽1内部的冷凝盘管2和位于槽体外部的冷凝器为相同的冷凝装置。但是本发明对此并不作具体限定，即第一冷却装置和第二冷却装置中的冷凝管可以相同或不同。

下面结合一具体实例来对本发明的上述技术方案进行详细阐述。

根据图1所示的液冷系统，冷却槽1内的气体空间(上部)有管路与第一阀门6连接，同时第一阀门6连接压缩机和冷凝器，冷凝器连接储液罐，并通过第二阀门7与冷却槽1内的制冷剂的液体部分相连。

制冷剂上部空间装有压力传感器，槽体外部也有压力传感器，它们能够检测到外部大气压和内部压力之间的压力差，并根据压力差来传递信号。

当内外的压差为正，即冷却槽1内的气体部分为正压状态时，当达到或大于一定的设定值(即预定正压，例如0.01bar)时，控制器5就会控制第一阀门6开启，多出的来不及冷却的制冷剂蒸汽通过第一阀门6进入压缩机中，被压缩成后送入冷凝器，通过冷凝器后重新变为液态制冷剂，并进入储液罐中，直至内外压差小于0.01bar时，控制器5就会控制关闭第一阀门6，停止压缩机的工作。

当检测到内外的压差为负时，说明冷却槽1内气体部分为负压状态，这是正常的工作状态。但是当负压达到或小于一定数值(即预定负压，例如-0.01bar)，控制器5就会控制第二阀门7开启，储液罐中通过上一个流程中积存下来的液态制冷剂通过第二阀门7流入冷却槽1内，以补充冷却槽1的制冷剂的体积。直到冷却槽1的气体部分的内外压差大于-0.01bar时，控制器5就会控制关闭第二阀门7，即可切断该回路。

这两个流程都可以通过内外压差来自动进行控制，从而使得该系统的内部压力始终维持在内外压差预定压力范围内(这里为-0.01bar～0.01bar)进行工作，使得该冷却循环的工况稳定。

根据本发明的实施例，还提供了一种服务器的液冷系统。

如图1所示，根据本发明实施例的服务器的液冷系统包括：密封壳体1，其中，

密封壳体1的下部容纳有服务器主板；

密封壳体1的上部设置有第一冷却装置；

密封壳体1的上部还设置有第一压力传感器3；

密封壳体1的外部设置有与第一压力传感器3通信连接的第二压力传感器4，以及与第二压力传感器4通信连接的控制器5；

密封壳体1的上部外接有第一阀门6；

密封壳体1的外部设置有连接第一阀门6的第二冷却装置；

密封壳体1的下部外接有第二阀门7；

控制器5与第一阀门6和第二阀门7分别通信连接，用于控制第一阀门6和第二阀门7的开启与关闭，从而将密封壳体1的内部压力控制在预定压力范围内。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在密封壳体内外设置压力传感器实现对壳体内外压差的检测，并以此调节密封壳体的内部压力，进而实现液冷系统内部压力的自动维持，而且实现制冷剂的回收利用。

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 (10)

1.一种服务器的液冷系统，其特征在于，包括：密封壳体，其中，

所述密封壳体的下部容纳有服务器主板，以及浸没所述服务器主板的冷却液；

所述密封壳体的上部设置有用于对来自所述下部的所述冷却液进行冷却的第一冷却装置；

所述密封壳体的上部还设置有第一压力传感器；

所述密封壳体的外部设置有与所述第一压力传感器通信连接的第二压力传感器，以及与所述第二压力传感器通信连接的控制器；

所述密封壳体的上部外接有用于控制将来自所述密封壳体的所述上部的所述冷却液导出的第一阀门；

所述密封壳体的外部设置有连接所述第一阀门的第二冷却装置，其中，所述第二冷却装置用于对从所述第一阀门导出的所述冷却液进行冷却；

所述密封壳体的下部外接有用于控制将来自所述第二冷却装置的经过冷却的所述冷却液导入至所述密封壳体的第二阀门；

所述控制器与所述第一阀门和所述第二阀门分别通信连接，用于控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启与关闭，从而将所述密封壳体的内部压力控制在预定压力范围内。

2.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，

所述第一压力传感器用于检测并传输所述密封壳体内部的压力；

所述第二压力传感器用于检测所述密封壳体外部的压力并接收所述密封壳体内部的压力并计算和传输所述密封壳体的内外压力差。

3.根据权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，

所述控制器用于接收所述密封壳体的所述内外压力差，并根据所述内外压力差控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启与关闭。

4.根据权利要求3所述的液冷系统，其特征在于，

所述控制器用于在所述密封壳体的所述内外压力差大于或等于预定正压时，控制所述第一阀门开启，以及在所述密封壳体的所述内外压力差小于预定正压时，控制所述第一阀门关闭。

5.根据权利要求3所述的液冷系统，其特征在于，

所述控制器进一步用于在所述密封壳体的所述内外压力差小于或等于预定负压时，控制所述第二阀门开启，以及在所述密封壳体的所述内外压力差大于预定负压时，控制所述第二阀门关闭。

6.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述第二冷却装置包括：

压缩机，与所述第一阀门连接，用于对来自所述第一阀门的所述冷却液进行压缩并传输；

冷凝器，与所述压缩机连接，用于对来自所述压缩机的经过压缩的所述冷却液进行冷却处理并传输；

储液器，与所述冷凝器连接，用于对来自所述冷凝器的经过冷却处理的所述冷却液进行存储并传输。

7.根据权利要求6所述的液冷系统，其特征在于，所述第二阀门与所述储液器连接，所述第二阀门进一步用于在开启的情况下，将来自所述储液器的所述冷却液回流至所述密封壳体的所述下部。

8.根据权利要求6所述的液冷系统，其特征在于，所述第一阀门用于在开启的情况下，将来自所述密封壳体的所述上部的所述冷却液导出至所述压缩机。

9.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述第一冷却装置包括翅片和/或冷凝管。

10.一种服务器的液冷系统，其特征在于，包括：密封壳体，其中，

所述密封壳体的下部容纳有服务器主板；

所述密封壳体的上部设置有第一冷却装置；

所述密封壳体的上部还设置有第一压力传感器；

所述密封壳体的外部设置有与所述第一压力传感器通信连接的第二压力传感器，以及与所述第二压力传感器通信连接的控制器；

所述密封壳体的上部外接有第一阀门；

所述密封壳体的外部设置有连接所述第一阀门的第二冷却装置；

所述密封壳体的下部外接有第二阀门；

所述控制器与所述第一阀门和所述第二阀门分别通信连接，用于控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启与关闭，从而将所述密封壳体的内部压力控制在预定压力范围内。