CN105607715A - 一种服务器的液冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种服务器的液冷系统，该系统包括：壳体；冷却装置，设置于壳体内，用于对服务器进行冷却处理；压力调节装置，设置于壳体外，并与壳体相连，用于调节壳体内部的压力。本发明通过将压力调节装置与液冷系统集成，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

一种服务器的液冷系统

技术领域

本发明涉及服务器领域，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：

壳体；

冷却装置，设置于壳体内，用于对服务器进行冷却处理；

压力调节装置，设置于壳体外，并与壳体相连，用于调节壳体内部的压力。

在本发明的一个优选的实施例中，冷却装置包括：冷却槽，配置为使用纳于冷却槽的制冷液体冷却浸没于制冷液体中的服务器；以及，

第一冷凝装置，纳有冷却液体，用于冷却蒸发后的制冷液体；

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置包括：

第一阀门，与壳体中的第一连接管道相连，其中，第一连接管道设置于冷却槽上方；

第二阀门，与壳体中的第二连接管道相连，其中，第二连接管道设置于冷却槽中。

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置进一步包括：

第二冷凝装置，与第一阀门相连，纳有冷却液体，用于将通过第一阀门进入第二冷凝装置中的气体重新冷却为制冷液体，其中气体为蒸发后的制冷液体；

储液装置，连接第二冷凝装置，用于存储通过第二冷凝装置流入的制冷液体；

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置进一步包括：

压力泵，连接储液装置和第二阀门。

在本发明的一个优选的实施例中，液冷系统还包括：压力感应装置，与压力调节装置进行通信连接，用于计算壳体内部的压力与壳体外部的压力之间的差值，并将差值发送至压力调节装置。

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置进一步用于根据接收到的差值，判断是否开启第一阀门；

其中，在差值大于第一阈值的情况下，开启第一阀门，直至差值不大于第一阈值，关闭第一阀门，其中，第二阀门处于关闭状态。

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置进一步用于根据接收到的差值，判断是否开启第二阀门；

其中，在差值小于第二阈值的情况下，开启第二阀门，直至差值不小于第二阈值，关闭第二阀门，其中，第一阀门处于关闭状态。

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置进一步用于在第二阀门开启的情况下，将储液装置中的制冷液体通过压力泵加压后流入冷却槽。

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：壳体，其中，

壳体中设置有纳有冷却液体的冷却槽；

壳体中设置有第一冷凝装置，第一冷凝装置位于冷却槽上方；

壳体的内部设置有第一压力传感器；以及

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压力感应装置；

壳体的内部设置有第一连接管道，第一连接管道与设置于壳体外部的第一阀门相接；

壳体的外部设置有连接第一阀门的第二冷凝装置；

壳体的内部设置有第二连接管道，第二连接管道与设置于壳体外部的第二阀门相接；

压力感应装置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，从而调节壳体的内部压力。

本发明通过将压力调节装置与液冷系统集成，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。

本发明的目的在于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。在一些实施例中，所公开的液冷系统包括：壳体；冷却装置，设置于壳体内，用于对服务器进行冷却处理；以及压力调节装置，设置于壳体外，并与壳体相连，用于调节壳体内部的压力。其中，本发明中所述的壳体均为密封壳体。

如图1所示，示出了服务器的液冷系统100的一个优选的实施例。液冷系统100为浸没式液冷系统，即，液冷系统100的壳体101的内部纳有制冷液体，在一个优选的实施例中，制冷液体为绝缘制冷剂。在一个实施例中，液冷系统100的内部设置有一冷却槽102，冷却槽102中纳有制冷液体，服务器103浸没于制冷液体中，本领域技术人员应当了解，冷却槽102中不仅限于对服务器进行冷却处理，还可以对任何发热元件进行冷却处理，并且浸没于冷却槽中的发热元件或服务器的数量可以根据实际需要以及液冷系统100的内部空间进行调整。冷却槽102的上方设置有一第一冷凝装置104，该第一冷凝装置中纳有冷却液体，该第一冷凝装置104可以位于冷却槽102上方的任意位置。在一个实施例中，第一冷凝装置可以为冷凝盘管，冷凝盘管中可以纳有冷却水。具体的，在本发明的液冷系统100对服务器103进行冷却处理的过程中，多个服务器浸没于冷却液体中。在服务器启动后，主板上的CPU与其他元器件会发热，产生的热量使制冷液体升温、沸腾，成为制冷剂蒸气。蒸气上升后，遇第一冷凝模块104，由于第一冷凝模块104中纳有冷却液体，第一冷凝模块104可对气化后的制冷液体进行冷却，使蒸气在第一冷凝模块104的外表面上被冷却，重新变为制冷剂液滴。液滴在重力作用下滴落回冷却槽102中，从而完成制冷液体的循环。

在本发明的一个优选的实施例中，压力调节装置位于壳体101的外部，并且与壳体相连。在一个实施例中，冷却槽102上方的空间设置有一第一连接管道(未示出)，压力调节装置中的第一阀门105的一端与第一连接管道相连，另一端与第二冷凝装置106相连。在一个实施例中，第二冷凝装置可以为冷凝盘管，并纳有冷却水。第二冷凝装置连接储液装置107。在一个实施例中，储液装置107可以为储液罐。储液装置107连接压力泵108，压力泵108通过第二阀门109与设置于冷却槽内部的第二连接管道相连。在本发明的一个优选的实施例中，液冷系统还包括一压力感应装置(未示出)，该压力感应装置包括设置于壳体101内部，冷却槽102上方的第一压力传感器(未示出)，以及设置于壳体101外部的第二压力传感器(未示出)。压力感应装置能够根据第一压力传感器与第二压力传感器分别检测到的壳体101内部的压力和壳体101外部的压力计算出壳体101内部与外部的压力差值，并将所述差值发送至压力调节装置，压力调节装置判断接收到的压力差值是否在预定范围内，从而控制第一阀门105和第二阀门109的开启和关闭。

具体的，在本发明的一个实施例中，当壳体101内外的压力差为正数，即，壳体101内的气体为正压时，如果压力差大于第一预设阈值，压力调节装置判断壳体101内压力过大，则压力调节装置根据压力差传递控制信号，控制第一阀门105开启，壳体内的气体(蒸发后的制冷液体)通过第一阀门105进入第二冷凝装置106中，第二冷凝装置106将进入其中的气体重新冷却为液态制冷液体，并将制冷液体流入储液装置107中。该过程持续至压差不大于第一预设阈值，关闭第一阀门105，特别的，第二阀门109在该过程中处于关闭状态。在一个实施例中，第一预设阈值可以为0.01bar。

在另一个实施例中，当壳体101内外的压力差为负数，即，壳体101内的气体为负压时，如果压力差小于第二预设阈值，压力调节装置判断壳体101内压力过小，则压力调节装置根据压力差传递控制信号，控制第二阀门109开启，储液装置107中的制冷液体通过压力泵108加压后，通过第二阀门109回流至冷却槽102中，以补充冷却槽102中的制冷液体的体积。该过程持续至压力差不小于第二预设阈值，关闭第二阀门109，特别的，在该过程中第一阀门105处于关闭状态。在一个实施例中，第二预设阈值可以为-0.01bar。

因此，本申请提供一种服务器的液冷系统。该液冷系统包括：壳体；冷却装置，设置于壳体内，用于对服务器进行冷却处理；压力调节装置，设置于壳体外，并与壳体相连，用于调节壳体内部的压力。

在另一个实施例中，本发明还提供一种服务器的液冷系统。该液冷系统包括：壳体，其中，壳体中设置有纳有冷却液体的冷却槽；壳体中设置有第一冷凝装置，第一冷凝装置位于冷却槽上方；壳体的内部设置有第一压力传感器；以及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压力调节装置；壳体的内部设置有第一连接管道，第一连接管道与设置于壳体外部的第一阀门相接；壳体的外部设置有连接第一阀门的第二冷凝装置；壳体的内部设置有第二连接管道，第二连接管道与设置于壳体外部的第二阀门相接；压力调节装置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，从而调节壳体的内部压力。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过将压力感应装置集成于液冷系统，从而实现对壳体内外压差的检测，并通过压力调节装置根据检测到的压差调节壳体的内部压力，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：

壳体；

冷却装置，设置于所述壳体内，用于对服务器进行冷却处理；

压力调节装置，设置于所述壳体外，并与所述壳体相连，用于调节所述壳体内部的压力。

2.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述冷却装置包括：

冷却槽，配置为使用纳于所述冷却槽的制冷液体冷却浸没于所述制冷液体中的服务器；

第一冷凝装置，纳有冷却液体，用于冷却蒸发后的所述制冷液体。

3.根据权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，所述压力调节装置包括：

第一阀门，与所述壳体中的第一连接管道相连，其中，所述第一连接管道设置于所述冷却槽上方；

第二阀门，与所述壳体中的第二连接管道相连，其中，所述第二连接管道设置于所述冷却槽中。

4.根据权利要求3所述的液冷系统，其特征在于，所述压力调节装置进一步包括：

第二冷凝装置，与所述第一阀门相连，纳有冷却液体，用于将通过所述第一阀门进入所述第二冷凝装置中的气体重新冷却为制冷液体，其中所述气体为蒸发后的所述制冷液体；

储液装置，连接所述第二冷凝装置，用于存储通过所述第二冷凝装置流入的所述制冷液体。

5.根据权利要求4所述的液冷系统，其特征在于，所述压力调节装置进一步包括：

压力泵，连接所述储液装置和所述第二阀门。

6.根据权利要求5所述的液冷系统，其特征在于，包括：

压力感应装置，与所述压力调节装置进行通信连接，用于计算所述壳体内部的压力与所述壳体外部的压力之间的差值，并将所述差值发送至所述压力调节装置。

7.根据权利要求6所述的液冷系统，其特征在于，

所述压力调节装置进一步用于根据接收到的所述差值，判断是否开启所述第一阀门；

其中，在所述差值大于第一阈值的情况下，开启所述第一阀门，直至所述差值不大于所述第一阈值，关闭所述第一阀门，其中，所述第二阀门处于关闭状态。

8.根据权利要求6所述的液冷系统，其特征在于，

所述压力调节装置进一步用于根据接收到的所述差值，判断是否开启所述第二阀门；

其中，在所述壳体内部的压力与所述壳体外部的压力的差值小于第二阈值的情况下，开启所述第二阀门，直至所述差值不小于所述第二阈值，关闭所述第二阀门，其中，所述第一阀门处于关闭状态。

9.根据权利要求8所述的液冷系统，其特征在于，

所述压力调节装置进一步用于在所述第二阀门开启的情况下，将所述储液装置中的制冷液体通过所述压力泵加压后流入所述冷却槽。

10.一种服务器的液冷系统，其特征在于，包括：壳体，其中，

所述壳体中设置有纳有冷却液体的冷却槽；

所述壳体中设置有第一冷凝装置，所述第一冷凝装置位于所述冷却槽上方；

所述壳体的内部设置有第一压力传感器；以及

所述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压力调节装置；

所述壳体的内部设置有第一连接管道，所述第一连接管道与设置于所述壳体外部的第一阀门相接；

所述壳体的外部设置有连接所述第一阀门的第二冷凝装置；

所述壳体的内部设置有第二连接管道，所述第二连接管道与设置于所述壳体外部的第二阀门相接；

所述压力调节装置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，从而调节所述壳体的内部压力。