CN106527637A - 一种用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于服务器内液冷系统的防漏装置，包括设置于服务器内部的高发热器件、设置于高发热器件顶部的液冷机构和设置于所述液冷机构外部的防漏容器及漏液监控系统，液冷机构为固‑液换热器，固‑液换热器及其液体循环管路均设置于防漏容器内腔，防漏容器内设置有集水凹槽和漏液检测传感器，漏液检测传感器的探头设置于集水凹槽底部，漏液监控系统及时反馈漏液报警信号，进行服务器负载转移并关断液冷循环管路阀门。本发明解决了数据中心液冷系统的漏液监控问题；有效的降低了元件级液冷系统的漏水风险；提高了液冷系统的运行可靠性；促进了数据中心液冷系统的应用；推动了绿色数据中心的节能运行。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心散热冷却技术领域，特别是一种用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置。
背景技术
随着通讯行业的发展，数据中心逐渐走向规模化和高功率密度化，随之带来的是数据中心的高能耗的问题，数据显示我国2010-2012年数据中心耗电量年平均增长率超过16％，2015年耗电量超过全社会用电量1.5％，其中空调耗电占据了数据中心总耗电量的约40％，将高效节能的散热系统应用于绿色数据中心成为了降低数据中心能耗的趋势。同时由于数据中心功率密度的不断加大，单纯的利用风冷技术加大风量，容易出现噪音过大和局部过热等问题。相对而言，液冷技术不但能提高了数据中心散热效果，而且能有效降低数据中心PUE，节省空调系统能耗，因而液体冷却的方式将成为数据中心散热的发展方向。
现如今数据中心液体冷却方式主要有机柜级液体冷却系统和元件级液体冷却系统。元件级液冷系统主要针对数据中心服务器内高发热电子器件处理器进行独立液体冷却，其中处理器的液体进入机房，必然存在液体泄漏的风险，这也是液冷技术发展和大面积推广的一大阻力，因此对液冷系统的防漏装置及监控系统的研究是液冷系统推广应用的基础。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置，通过防漏容器内部结构和漏液检测传感器的配合，实现对每一个服务器的液体泄漏的实时监控，有效降低了液体泄漏风险，解决了现有技术存在的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置，包括设置于服务器内部的高发热器件、设置于所述高发热器件顶部的液冷机构和设置于所述液冷机构外部的防漏容器及漏液监控系统，所述液冷机构为固-液换热器，所述固-液换热 器及其液体循环管路均设置于所述防漏容器内腔，所述防漏容器内设置有集水凹槽和漏液检测传感器，所述漏液检测传感器的探头设置于所述集水凹槽底部，所述防漏容器内壁设置有坡度，所述坡度大于0.01；所述漏液监控系统包括设置于所述液体循环管路上带控制的关断阀门、设置于服务器机柜内的控制单元以及设置于控制中心机房的控制主站，漏液检测传感器信号线从服务器内引出后沿着信号线线槽引入到所述控制单元中进行信号的输入，有漏水信号输入时，所述控制单元输出关断信号给所述服务器内液体循环管路的关断阀门，并将漏液信号传递给控制主站进行漏水报警同时将该服务器的负载转移至备用服务器，实现对漏水情况的监控。
本发明提出的用于液冷机构防漏容器将液冷机构、服务器内外液体管道及连接部位均包裹其中，在腔体内存在大于百分之一的坡度，坡向集水凹槽所在位置。
优选地，所述防漏容器为密闭容器。防漏容器为密闭容器的设计，能保证整个液冷机构不受外界影响，起到更好的防漏效果。
优选地，所述集水凹槽为梯形结构。集水凹槽设计为梯形，利于漏水汇流到中心区域，从而更快地检测到漏水情况。
优选地，所述集水凹槽底部设置有用吸水材料制成的吸水层。
优选地，所述液冷机构为两个，两个液冷机构并联或串联连接。
优选地，所述漏液检测传感器为线型传感器或湿度传感器。
本发明的另一个目的是提供一种带有用于服务器内液冷系统的防漏装置的数据中心液冷机柜，包括通信机柜本体、设置于所述通信机柜本体内部的服务器、设置于所述服务器内部的防漏装置和设置于所述服务器外的外部液体管路，所述防漏装置与防漏检测控制系统信号连接；所述通讯机柜本体设置有若干个服务器和用于放置所述服务器的服务器托盘，所述服务器内设置有发热器件和设置于所述发热器件顶部的液冷机构，所述液冷机构为固-液换热器，所述防漏装置包括防漏容器和设置于所述防漏容器内部的集水凹槽和漏液检测传感器，所述防漏容器设置于所述固-液换热器的外部，所述固-液换热器及其液体循环管路均设置于所述防漏容器内腔，所述漏液检测传感器的探头设置于所述集水凹槽底部，所述防漏容器内壁设置有坡度，所述坡度大于0.01；漏液检测传感器信号线从服务器内引出后沿着线槽引入到控制单元中进行信号的输入，有漏水 信号输入时，防漏检测控制系统通过输入的信号关断服务器内液体管道阀门，同时将漏水信号传递给控制主站进行漏水警报，即实现对漏水情况的控制。
优选地，所述液体循环管路与所述外部液体管路活动连接，所述液体循环管路与所述外部液体管路活动连接装置内的阀门控制信号线与各自的继电器连接，并由线槽将控制信号线引入控制单元中，由控制单元控制阀门的开关。
本发明的有益效果是：本发明有效的降低了元件级液冷系统的漏水风险，解决了数据中心液冷装置的漏液监控问题，提高了液冷系统的运行可靠性，对液冷系统的推广利用提供了有效保证，促进了液冷装置的发展和推动了数据中心行业绿色节能的开展。
附图说明
图1是本发明的用于数据中心服务器内串联式液冷系统的防漏装置平面图；
图2是图1中防漏装置的A-A截面图；
图3是图1中防漏装置的B-B截面图；
图4是图2中集水凹槽局部放大图；
图5是本发明的用于数据中心服务器内并联式液冷系统的防漏装置平面图；
图6是本发明的数据中心串联式液冷机柜外部漏液检测传感器引线图；
图7是本发明的数据中心并联式液冷机柜外部漏液检测传感器引线图；
图8是本发明的漏液监控原理图；
图中：1、服务器机壳；2、液冷机构；3、CPU；4、第一连接件；5、防漏容器；6、漏水检测传感器；7、集水凹槽；8、第二连接件；9、服务器内液体管路；10、服务器外液体管路；11、通信机柜本体；12、信号线线槽；13、阀门控制信号线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
参阅图1～8，图1、图2和图3所示本实施例服务器内串联式液冷系统的防漏装置平面图、图1中A-A截面及图1中B-B截面视图。
一种用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置，包括设置于服务器内部的高发热器件、设置于高发热器件顶部的液冷机构2和设置于液冷机构2外部的防漏容器5及漏液监控系统，液冷机构2为固-液换热器，固-液换热器及其液体循环管路均设置于防漏容器5内腔，防漏容器5内设置有集水凹槽7和漏液检测传感器6，漏液检测传感器的探头设置于集水凹槽底部；漏液监控系统包括设置于液体循环管路上带控制的关断阀门、设置于服务器机柜内的控制单元以及设置于控制中心机房的控制主站，漏液检测传感器信号线从服务器内引出后沿着信号线线槽12引入到控制单元中进行信号的输入；有漏水信号输入时，控制单元输出关断信号给服务器内液体循环管路的关断阀门，并将漏液信号传递给控制主站进行漏水报警同时将该服务器的负载转移至备用服务器，实现对漏水情况的监控。在本实施例中，液冷机构为内部刻有盘管型流道的正方体，液冷机构为固-液换热器，固-液换热器中的液体为水，材质为高导热系数金属，例如铜等金属。
在本发明中高发热器件是指服务器内部的CPU，CPU(Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心(ControlUnit)，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等，其发热量占整个服务器的60％。
防漏装置设置于服务器机壳1内，防漏装置包括将服务器内部的液冷机构2装入其中的防漏容器5，防漏容器5内设置有漏水检测传感器6、集水凹槽7、带控制关断阀门的第二连接件8，液冷机构通过第一连接件4与服务器内液体管路连接，服务器内液体管路9和服务器外液体管路10通过第二连接件8活动连接，防漏容器5为不规则密闭腔体。液冷机构2是专门针对服务器内CPU 3的局部散热系统，液冷机构2固定于CPU 3上方，防漏容器5与液冷机构2的连接方式为焊接，防漏容器5的材料包括但不限于铜、不锈钢等易于焊接成型的金属，在防漏容器内部存在一定的坡度，坡度大于0.01。在本实施例中，服务器内处理器CPU 3有两个，相对应有两个液冷机构，两个液冷机构可以串联连接或并联连接。在本实施例中，两个液冷机构串联连接，在液冷机构串联的情况下，于易发生漏水区即管道焊接处设置集水凹槽，以处理器中心为界，防漏容器内壁面坡度分别坡向最近的集水凹槽，其中坡度应当大于百分之一。集水 凹槽7大小尺寸依据防漏容器的空间限制进行设计，且具有一定的深度。漏水检测传感器探头固定于集水凹槽底面，一旦液冷机构发生泄漏现象时可以第一时间探测到。
如图4所示本发明服务器内串联液冷机构的防漏装置A-A截面集水凹槽局部放大图。集水凹槽7的设置靠近液冷机构与服务器内液体管道焊接处，能提高漏水检测装置对漏水危险区域的敏感性。集水凹槽7呈现梯形结构，利于漏水汇流到中心区域。集水凹槽底部设置有用吸水材料制成的吸水层，在本发明中，吸水性材料是由聚氨酯、聚乙烯醇或聚醚中的一种或多种材料形成的多孔介质或者是本领域技术人员可以想到的吸水性材料均可。
如图5所示本实施例中服务器内并联式液冷机构的防漏装置平面图，防漏装置与图1内包含的装置基本一致，不同的是，对于并联式液冷机构，防漏容器形状有所不同，由于管路走线的限制，可以将集水凹槽设置在两个液冷机构之间，防漏容器内部坡度依据集水凹槽的位置有所变化。
如图6和图7所示本发明数据中心服务器液冷防漏监控装置机柜外传感器引线图，一种带有防漏装置的数据中心液冷机柜，包括通信机柜本体11、设置于通信机柜本体11内部的服务器、设置于服务器内部的防漏容器5和设置于服务器外的服务器外液体管路10；通讯机柜本体设置有若干个服务器和用于放置服务器的服务器托盘，服务器内设置有处理器和设置于处理器顶部的液冷机构2，液冷机构为固-液换热器，防漏装置包括防漏容器5和设置于防漏容器5内部的集水凹槽7和漏水检测传感器，防漏容器5设置于固-液换热器的外部，固-液换热器及其液体循环管路均设置于防漏容器5内腔，漏水检测传感器的探头设置于集水凹槽7底部，防漏容器5内壁设置有坡度，坡度大于0.01；漏水检测传感器信号线从服务器内引出后沿着信号线线槽12引入到控制单元中进行信号的输入，有漏水信号输入时，控制单元输出关断信号给服务器内液体循环管道的关断阀门，并将漏液信号传递给控制主站进行漏水报警同时将该服务器的负载转移至备用服务器，实现对漏水情况的监控。对每一个机柜设置独立的控制处理单元，漏水警报信号可传输到主控制界面，以便工作人员及时发现漏水问题进行设备维护，当发生漏水时，将漏水服务器内负载全部转移至备用服务器后可关闭该漏水服务器以减少服务器损坏。
液体循环管路与外部液体管路活动连接，液体循环管路与外部液体管路活 动连接装置内的阀门控制信号线13与各自的继电器连接，并由线槽将控制信号线引入控制单元中，由控制单元控制阀门的开关。
如图8所示本发明防漏装置的防漏控制原理图，漏水检测传感器信号线和液冷管道关断阀门信号线和主控制系统信号的走线均可依据该控制原理进行布线，布线形式并不局限于本实例所述方法。
本发明有效的降低了元件级液冷系统的漏水风险，该防漏装置对扩大液冷系统的利有一定的作用，提高了液冷系统的运行可靠性；解决了液冷机柜漏液监控问题，加快数据中心液冷系统的应用推广和推动数据中心绿色节能的发展。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (8)
1.一种用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置，其特征在于：包括设置于服务器内部的高发热器件、设置于所述高发热器件顶部的液冷机构和设置于所述液冷机构外部的防漏容器及漏液监控系统，所述液冷机构为固-液换热器，所述固-液换热器及其液体循环管路均设置于所述防漏容器内腔，所述防漏容器内设置有集水凹槽和漏液检测传感器，所述漏液检测传感器的探头设置于所述集水凹槽底部，所述防漏容器内壁设置有坡度，所述坡度大于0.01；所述漏液监控系统包括设置于所述液体循环管路上带控制的关断阀门、设置于服务器机柜内的控制单元以及设置于控制中心机房的控制主站，漏液检测传感器信号线从服务器内引出后沿着信号线线槽引入到所述控制单元中进行信号的输入；有漏水信号输入时，控制单元输出关断信号给服务器内液体循环管路的关断阀门，并将漏液信号传递给控制主站进行漏水报警同时将该服务器的负载转移至备用服务器，实现对漏水情况的监控。
2.根据权利要求1所述的用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置及监控系统，其特征在于：所述防漏容器为密闭容器。
3.根据权利要求1所述的用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置及监控系统，其特征在于：所述集水凹槽为梯形结构。
4.根据权利要求1或3所述的用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置及监控系统，其特征在于：所述集水凹槽底部设置有用吸水材料制成的吸水层。
5.根据权利要求1或2所述的用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置及监控系统，其特征在于：所述液冷机构为两个，两个液冷机构并联或串联连接。
6.根据权利要求1或2所述的用于数据中心服务器内液冷系统的防漏装置及监控系统，其特征在于：所述漏液检测传感器为线型传感器或湿度传感器。
7.一种带有权利要求1所述的用于服务器内液冷系统的防漏装置的数据中心液冷机柜，其特征在于：包括通信机柜本体、设置于所述通信机柜本体内部的服务器、设置于所述服务器内部的防漏装置和设置于所述服务器外的外部液体管路，所述防漏装置与防漏检测控制系统信号连接；所述通讯机柜本体设置有若干个服务器和用于放置所述服务器的服务器托盘，所述服务器内设置有发热器件和设置于所述发热器件顶部的液冷机构，所述液冷机构为固-液换热器，所述防漏装置包括防漏容器和设置于所述防漏容器内部的集水凹槽和漏液检测传感器，所述防漏容器设置于所述固-液换热器的外部，所述固-液换热器及其液体循环管路均设置于所述防漏容器内腔，所述漏液检测传感器的探头设置于所述集水凹槽底部，所述防漏容器内壁设置有坡度，所述坡度大于0.01；漏液检测传感器信号线从服务器内引出后沿着线槽引入到控制单元中进行信号的输入，有漏水信号输入时，防漏检测控制系统通过输入的信号关断服务器内液体管道阀门，同时将漏水信号传递给控制主站进行漏水警报，即实现对漏水情况的控制。
8.根据权利要求7所述的带有用于服务器内液冷系统的防漏装置的数据中心液冷机柜，其特征在于：所述液体循环管路与所述外部液体管路活动连接，所述液体循环管路与所述外部液体管路活动连接装置内的阀门控制信号线与各自的继电器连接，并由线槽将控制信号线引入控制单元中，由控制单元控制阀门的开关。
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