CN106569565A - 浸没式液冷服务器 - Google Patents

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王晨
吴宏杰
李星
彭晶楠
孙振
陈进
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Abstract

本发明提供一种浸没式液冷服务器，包括密封箱(1)，密封箱(1)内容纳有服务器主板(2)，并且进一步容纳有制冷剂(3)，服务器主板(2)上的发热元件(4)浸没在制冷剂(3)中，并且制冷剂(3)的液面(5)与密封箱(1)的顶壁之间存在间隙以在密封箱(1)中形成气相区(6)，在发热元件(4)与制冷剂(3)的液面(5)之间设置有挡板(7)，挡板(7)与液面(5)平行并且包括多个孔口。本发明的浸没式液冷服务器在主板的发热元件正上方安装带有多个孔口的挡板，以在制冷剂沸腾时使气泡通过挡板上的孔口均匀上升，从而使得整个制冷剂液面下的气泡分布均匀，从而维持冷却剂液面的稳定，使冷却剂液面不产生较大的波动。

Description

浸没式液冷服务器
技术领域
本发明涉及服务器领域，并且更具体地，涉及一种浸没式液冷服务器。
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。传统的风冷模式均采用间接接触冷却的方式进行，其传热过程复杂，存在接触热阻及对流换热热阻，热阻总和大，换热效率较低，换热过程高低温热源间温差较大，需要较低的室外低温热源引导换热过程进行。
液冷即利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热大很多，散热速度也远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热。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。
液冷散热系统最大的特点有两个：均衡CPU的热量和低噪声工作。由于液体的比热容超大，因此能够吸收大量的热量而保持温度不会明显的变化，液冷系统中CPU的温度能够得到好的控制，突发的操作都不会引起CPU内部温度瞬间大幅度的变化。由于换热器的表面积很大，所以只需要低转速的风扇对其进行散热就能起到不错的效果，因此液冷大多搭配转速较低的风扇。此外，泵的工作噪声一般也不会很明显，这样整体的散热系统与风冷系统相比就非常安静。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。
在有相变发生的浸没式液冷服务器中，相变的发生会导致服务器内的液面波动，一旦液位下降，会导致某些发热元器件裸露在制冷剂液面上方，因此，需尽量保持浸没式液冷服务器内部液位的稳定。而目前市面上尚无浸没式液冷服务器，因此也没有维持液面稳定的方法。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种浸没式液冷服务器，该浸没式液冷服务器在主板的发热元件正上方安装带有多个孔口的挡板，以在制冷剂沸腾时使气泡通过挡板上的孔口均匀上升，从而使得整个制冷剂液面下的气泡分布均匀，从而维持冷却剂液面的稳定，使冷却剂液面不产生较大的波动。
为实现上述目的，本发明提供了一种浸没式液冷服务器，该浸没式液冷服务器包括密封箱，密封箱内容纳有服务器主板，并且进一步容纳有制冷剂，服务器主板上的发热元件浸没在制冷剂中，并且制冷剂的液面与密封箱的顶壁之间存在间隙以在密封箱中形成气相区，其中，在发热元件与制冷剂的液面之间设置有挡板，挡板与液面平行并且包括多个孔口。
根据本发明的一个实施例，发热元件在液面上的投影位于挡板在液面上的投影的区域内。
根据本发明的一个实施例，多个孔口在挡板上等间距分布。
根据本发明的一个实施例，挡板包括彼此间隔开且位于同一水平面上的多个挡板。
根据本发明的一个实施例，挡板可拆卸地安装至服务器主板上。
根据本发明的一个实施例，挡板设置在制冷剂的液面与发热元件的顶层元件之间。
根据本发明的一个实施例，挡板构造为矩形平板状。
根据本发明的一个实施例，挡板与服务器主板一体成型。
根据本发明的一个实施例，该浸没式液冷服务器还包括设置在位于气相区中的密封箱的壁上的快速接头，快速接头将气相区与密封箱的外侧的冷却装置流体连通。
根据本发明的一个实施例，主板浸没在制冷剂中。
本发明的有益技术效果在于：本发明的浸没式液冷服务器在主板的发热元件正上方安装带有多个孔口的挡板，以在制冷剂沸腾时使气泡通过挡板上的孔口均匀上升，从而使得整个制冷剂液面下的气泡分布均匀，从而维持冷却剂液面的稳定，使冷却剂液面不产生较大的波动。
附图说明
图1示出了根据本发明的浸没式液冷服务器的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在参照附图对根据本发明的浸没式液冷服务器进行详细描述。
参见图1，其示出了根据本发明的浸没式液冷服务器的一个示例性实施例的结构示意图。在该实施例中，如图1所示，浸没式液冷服务器包括密封箱1，密封箱1中容纳有服务器主板2，并且进一步容纳有制冷剂3，服务器主板2上的发热元件4浸没在制冷剂3中或者整个服务器主板2也可完全浸没在制冷剂3中，并且制冷剂3的液面5与密封箱1的顶壁之间存在间隙，以在密封箱1中形成气相区6，其中，在发热元件4与制冷剂3的液面5之间设置有挡板7，挡板7与液面5平行并且包括多个孔口。另外，可根据制冷剂沸腾产生的气泡的直径来设定挡板7上的多个孔口的直径，例如，挡板7上的孔口的直径可小于或等于到达挡板7的气泡的直径，然而应当理解，本发明不对孔口的直径做任何限制。
在服务器工作时，位于服务器主板2上的发热元件4会产生大量的热量，由于发热元件4在服务器主板2上的分布较为集中，因此发热元件4附近的制冷剂3沸腾较为剧烈，而发热量较小的其他位置的制冷剂3则沸腾不剧烈或是根本不沸腾。而气泡的产生、上升和破灭都会引起制冷剂3的液面5的波动，因此发热元件4的正上方液面波动会很大。而在本发明中，在发热元件4与液面5之间设置带有多个孔口的挡板7可以在制冷剂3沸腾时使气泡通过挡板7上的多个孔口均匀上升，从而使得整个制冷剂液面5下的气泡分布均匀，从而维持冷却剂液面5的稳定，使冷却剂液面5不产生较大的波动。
在优选的实施例中，发热元件4在液面5上的投影位于挡板7在液面5上的投影的区域内；换句话说，挡板7安装在发热元件4的正上方，并且挡板7在液面5上的投影面积大于发热元件4在液面5上的投影面积，这种设置可以确保挡板7充分地接触发热元件4周围沸腾的制冷剂3产生的气泡，使得发热元件4周围沸腾的制冷剂3产生的气泡几乎全部通过挡板7上的孔口上升到液面5，从而更好地维持液面稳定。
此外，多个孔口可等间距地均匀分布在挡板7上，以使通过挡板7的气泡更加均匀，从而维持液面稳定。例如，在一些示例性实施例中，多个孔口可构造为矩形阵列、圆形阵列或任意其他形状的阵列，这可根据发热元件4和挡板7的形状等因素而定，本发明不局限与此。
可选地，在一些实施例中，挡板7可包括彼此间隔开且位于同一水平面上的多个挡板。其中，挡板7的具体数目可对应于发热元件4的列的数目，例如图1所示的实施例，在服务器主板2上设置有三列发热元件4，因此可分别在此三列发热元件4的正上方各设置一个挡板7，每个挡板7用于稳定对应列的发热元件4上方的液面5。
在一些示例性实施例中，挡板7可通过螺钉螺母等紧固件可拆卸地安装至服务器主板2上；在一些替代实施例中，挡板7还可与服务器主板2一体成型。
此外，如图1所示，挡板7可安装在制冷剂3的液面5与发热元件4中的位于顶层的发热元件之间，也就是说，为了方便和节省成本，在上下两个发热元件之间可不设置挡板7，而仅在最靠近液面5的发热元件正上方设置挡板7即可。
进一步地，在一些示例性实施例中，挡板7可构造为矩形平板状。当然，基于服务器主板2、发热元件4以及密封箱1的构造等其他因素，还可将挡板7构造为其他形状，例如圆形和多边形等，本发明不局限于此。
继续参见图1，在图1所示的实施例中，浸没式液冷服务器还包括设置在所述密封箱1的位于气相区6中的壁上的快速接头9，快速接头9将气相区6与密封箱1的外侧的冷却装置流体连通。具体地，服务器主板2上的发热元件4在工作时，发出的热量使其周围的制冷剂3沸腾，气泡上升，制冷剂3气化后整齐地汇集在液面5上方的气相区6中，并通过快速接头9导出，输送给密封箱1外部的冷却装置，例如冷凝器等(未示出)，冷却后再送回密封箱1内，从而完成制冷循环。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种浸没式液冷服务器，其特征在于，包括密封箱(1)，所述密封箱(1)内容纳有服务器主板(2)，并且进一步容纳有制冷剂(3)，所述服务器主板(2)上的发热元件(4)浸没在所述制冷剂(3)中，并且所述制冷剂(3)的液面(5)与所述密封箱(1)的顶壁之间存在间隙以在所述密封箱(1)中形成气相区(6)，
其中，在所述发热元件(4)与所述制冷剂(3)的液面(5)之间设置有挡板(7)，所述挡板(7)与所述液面(5)平行并且包括多个孔口。
2.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述发热元件(4)在所述液面(5)上的投影位于所述挡板(7)在所述液面(5)上的投影的区域内。
3.根据权利要求2所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述多个孔口在所述挡板(7)上等间距分布。
4.根据权利要求3所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述挡板(7)包括彼此间隔开且位于同一水平面上的多个挡板。
5.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述挡板(7)可拆卸地安装至所述服务器主板(2)上。
6.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述挡板(7)设置在所述制冷剂(3)的所述液面(5)与所述发热元件(4)的顶层元件之间。
7.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述挡板(7)构造为矩形平板状。
8.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述挡板(7)与所述服务器主板(2)一体成型。
9.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，还包括设置在所述密封箱(1)的位于所述气相区(6)中的壁上的快速接头(9)，所述快速接头(9)将所述气相区(6)与所述密封箱(1)的外侧的冷却装置流体连通。
10.根据权利要求1所述的浸没式液冷服务器，其特征在于，所述服务器主板(2)浸没在所述制冷剂(3)中。
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