CN110099555A - 一种漏斗式分区液冷服务器机柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏斗式分区液冷服务器机柜，包括柜体、服务器、喷淋装置、支撑板、换热器、冷却液、液泵、接水盘和溢流管；所述支撑板上设有镂空流道，水平固定在柜体上；所述服务器放置在所述支撑板上；所述冷却液放置于柜体的底部；所述换热器设置于柜体外部；所述喷淋装置包括开闭阀、喷淋头和喷淋管道；所述喷淋头设置于服务器的上部；所述液泵的输入端通过喷淋管道与冷却液相连，其输出端通过喷淋管道与换热器相连。漏斗式分区液冷服务器机柜采用直接冷却的方式，冷却液和冷却对象直接接触，服务器电源、硬盘区和主板区由隔板分开，采用不同的冷却方式和不同的冷却液，提高了散热效率和维护操作的便利性，降低了能耗。

Description

一种漏斗式分区液冷服务器机柜

技术领域

本发明涉及服务器机柜领域，具体的说，涉及一种液冷服务器机柜。

背景技术

随着物联网、大数据、云计算时代的到来，人们创建的数据量日益增长，大量的数据存储、计算都需要由服务器来完成，数据中心的服务器密度越来越大，需要耗费更大的能源，产生更多的热量。目前，很多数据中心的服务器采用风冷散热，即用空气来冷却。随着服务器密度的增长，风冷已经不能满足高密度服务器的散热需求。因此，采用液冷技术散热，成为实现服务器高效散热，降低数据中心能耗的一种优异冷却方案。

液冷服务器机柜为服务器提供相适应的环境和安全防护，以便保证服务器安全稳定地运行。其主要原理是：将液体作为冷却介质，通入机柜内部，把CPU、内存条、硬盘、电源、芯片组等元件在运行时所产生的热量带走，实现服务器散热。

目前，液冷服务器机柜采用间接冷却，与冷却对象不直接接触，增加了传热过程热阻，传热效果差。冷却液有其自身通路，对液冷服务器的维护操作带来不便。冷却液泄露会损毁电子元件，带来安全隐患，需要考虑密封问题。

因此，提高液冷服务器机柜的散热效率，保证设备的安全稳定运行，降低维护成本，提高维护操作的便利性，是目前液冷服务器机柜需解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种漏斗式分区液冷服务器机柜，可以有效地解决目前液冷服务器机柜散热效率差，维护操作不便，安全稳定性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种漏斗式分区液冷服务器机柜，包括柜体、服务器、喷淋装置、支撑板、换热器、冷却液、液泵、接水盘和溢流管；所述支撑板上设有镂空流道，水平固定在柜体上；所述服务器放置在所述支撑板上；所述冷却液放置于柜体的底部；所述换热器设置于柜体外部；所述喷淋装置包括开闭阀、喷淋头和喷淋管道；所述喷淋头设置于服务器的上部；所述液泵的输入端通过喷淋管道与冷却液相连，其输出端通过喷淋管道与换热器相连。

进一步的，支撑板为凸字型波纹板，凹槽为倒凸字型，凹槽一端为开放式，另一端封闭，设有挡板；设置上凹槽和下凹槽，下凹槽处设置有镂空流道。

进一步的，服务器竖直放置于支撑板上，每个支撑板上可放置多个服务器，服务器直接插入上凹槽中，外隔板插入下凹槽中。

进一步的，服务器设置内隔板和外隔板，服务器电源、硬盘和主板由内隔板分隔成两个区域。

进一步的，服务器设置控制冷却液液位高度的溢流管。

进一步的，每层服务器设置一组喷淋装置，喷淋头可拆卸，开闭阀设置于各个喷淋头所在的喷淋管道处。

进一步的，喷淋头的上方设有接水盘，接水盘由隔板分隔成两个区域。

进一步的，接水盘两个区域的底部均设有排液孔，排液孔处连接排液管。

进一步的，换热器设置于柜体外部，可以一个服务器机柜两种不同的冷却液设置同一组换热器，也可以一个服务器机柜两种不同的冷却液各自设置一组换热器，也可以多个服务器机柜两种不同的冷却液设置同一组换热器，也可以多个服务器机柜两种不同的冷却液各自设置一组换热器。

进一步的，柜体底部由隔板分隔成两个区域。

进一步的，柜体底部的两个区域均设有放液孔，放液孔上部设有放液塞，放液孔下部连接放液管。

进一步的，冷却液为不挥发、无毒无害、无腐蚀性、不导电的液体，设置两种不同的冷却液。

本发明具有如下有益效果：漏斗式分区液冷服务器机柜采用直接冷却的方式，冷却液和冷却对象直接接触，服务器电源、硬盘区和主板区由隔板分开，采用不同的冷却方式和不同的冷却液，提高了散热效率和维护操作的便利性，降低了能耗。

附图说明

图1为漏斗式分区液冷服务器机柜的第一实施例结构示意图。

图2为漏斗式分区液冷服务器机柜的第二实施例结构示意图。

图3为漏斗式分区液冷服务器机柜的第三实施例结构示意图。

图4为漏斗式分区液冷服务器机柜的第四实施例结构示意图。

图5为漏斗式分区液冷服务器机柜的支撑板主视图结构示意图。

图6为漏斗式分区液冷服务器机柜的支撑板俯视图结构示意图。

图7为漏斗式分区液冷服务器机柜的服务器结构示意图。

图中：柜体（1）、服务器（2）、第一喷淋头（3a）、第一喷淋管道（4a）、支撑板（5）、换热器6、第一换热器（6a）、第一冷却液（7a）、第一液泵（8a）、第一排液管（9a）、接水盘（10）、第一放液塞（11a）、第一放液管（12a）、溢流管（13）、开闭阀（14）、第二喷淋头（3b）、第二喷淋管道（4b）、第二换热器（6b）、第二冷却液（7b）、第二液泵（8b）、第二排液管（9b）、第二放液塞（11b）、第二放液管（12b）、接水盘隔板（15）、柜体隔板（16）；上凹槽（501）、下凹槽（502）、镂空流道（503）、挡板（504）；内隔板（201）、外隔板（202）、盖板（203）、导流槽（204）、外壳（205）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

本发明的漏斗式分区液冷服务器机柜，包括柜体1、服务器2、第一喷淋头3a、第一喷淋管道4a、支撑板5、换热器6、第一换热器6a、第一冷却液7a、第一液泵8a、第一排液管9a、接水盘10、第一放液塞11a、第一放液管12a、溢流管13、开闭阀14、第二喷淋头3b、第二喷淋管道4b、第二换热器6b、第二冷却液7b、第二液泵8b、第二排液管9b、第二放液塞11b、第二放液管12b、接水盘隔板15、柜体隔板16。所述支撑板5上设有镂空流道503，水平固定在柜体1上；所述服务器2放置在所述支撑板5上；所述第一冷却液7a和第二冷却液7b放置于柜体1的底部；所述换热器6、第一换热器6a和第二换热器6b设置于柜体1外部；所述喷淋装置包括开闭阀14、第一喷淋头3a、第一喷淋管道4a、第二喷淋头3b和第二喷淋管道4b；所述第一喷淋头3a设置于服务器2电源、硬盘区的上部；所述第二喷淋头3b设置于服务器2主板区的上部；所述开闭阀14设置于各个喷淋头所在的喷淋管道处；如图1和图3所示，所述第一液泵8a的输入端通过第一喷淋管道4a与第一冷却液7a相连，其输出端通过第一喷淋管道4a与换热器6相连；所述第二液泵8b的输入端通过第二喷淋管道4b与第二冷却液7b相连，其输出端通过第二喷淋管道4b与换热器6相连。如图2和图4所示，所述第一液泵8a的输入端通过第一喷淋管道4a与第一冷却液7a相连，其输出端通过第一喷淋管道4a与第一换热器6a相连；所述第二液泵8b的输入端通过第二喷淋管道4b与第二冷却液7b相连，其输出端通过第二喷淋管道4b与第二换热器6b相连。

所述支撑板5水平固定在柜体1上。如图5和图6所示，支撑板5为凸字型波纹板，凹槽为倒凸字型，凹槽一端为开放式，另一端封闭，设有挡板504。设置上凹槽501和下凹槽502，下凹槽502处设置有镂空流道503。支撑板5设置上凹槽501和下凹槽502，便于冷却液汇入下凹槽502处，并从镂空流道503处流出。镂空流道503不局限于图6所示镂空方式，可以采取多种镂空方式。

所述服务器2竖直放置在支撑板5的上凹槽501处，每个支撑板5上可放置多个服务器2，服务器2插入上凹槽501，一直到挡板504处，服务器2的外隔板202插入下凹槽502中。挡板504和外隔板202将下凹槽502分隔成两个不连通的区域。

所述服务器2包括服务器外壳205、主板、电源、硬盘、面板、内隔板201、外隔板202和溢流管13；服务器主板安装在面板上；面板上设有I/O端口、电源端口和硬盘连接端口，电源通过电源连接端口与主板电相连，硬盘通过硬盘连接端口与主板电相连。如图7所示，电源和硬盘设置在面板的一侧，主板设置在面板的另一侧，电源、硬盘和主板之间由内隔板201分隔成降膜冷却区和浸没冷却区两个区域。服务器2由外壳205进行封闭，电源和硬盘上侧安装盖板203，下侧为开放式；主板上侧为开放式，下侧安装盖板203；盖板203上设有导流槽204。在降膜冷却区，第一冷却液7a在重力的作用下，通过导流槽204流入服务器2，与电源和硬盘换热后，从下侧直接流出服务器2，在该降膜冷却区为流速上慢下快的漏斗式流动。第一冷却液7a在流经电源和硬盘时，在电源和硬盘的表面形成液膜，对电源和硬盘进行降膜式冷却。在浸没冷却区，第二冷却液7b在重力的作用下，从上侧直接流入服务器2，与主板换热后，通过导流槽204流出服务器2，在该浸没冷却区为流速上快下慢的漏斗式流动，主板浸没或者部分浸没在第二冷却液7b中。服务器2的主板处设置控制液位高度的溢流管13，当液位高度达到或者高于溢流管13顶端高度时，第二冷却液7b通过溢流管13直接流入接水盘10中，或者直接流入柜体1底部的第二冷却液7b中，使服务器2的第二冷却液7b的液位控制在设置高度。

所述服务器2每层设置一组喷淋装置。所述喷淋装置包括开闭阀14、第一喷淋头3a、第一喷淋管道4a、第二喷淋头3b和第二喷淋管道4b；所述第一喷淋头3a设置于服务器2电源、硬盘区的上部；所述第二喷淋头3b设置于服务器2主板区的上部；所述开闭阀14设置于各个喷淋头所在的喷淋管道处。

如图1和图3所示，所述第一液泵8a的输入端通过第一喷淋管道4a与第一冷却液7a相连，其输出端通过第一喷淋管道4a与换热器6相连；所述第二液泵8b的输入端通过第二喷淋管道4b与第二冷却液7b相连，其输出端通过第二喷淋管道4b与换热器6相连。如图2和图4所示，所述第一液泵8a的输入端通过第一喷淋管道4a与第一冷却液7a相连，其输出端通过第一喷淋管道4a与第一换热器6a相连；所述第二液泵8b的输入端通过第二喷淋管道4b与第二冷却液7b相连，其输出端通过第二喷淋管道4b与第二换热器6b相连。

如图1所示，所述换热器6设置于柜体1外部，每个服务器机柜设置一组换热器6。柜体1内的第一冷却液7a和第二冷却液7b与同一换热器6内的低温介质进行换热降温。经过换热降温后的第一冷却液7a在第一液泵8a的抽力作用下，通过第一喷淋管道4a输送至第一喷淋头3a；经过换热降温后的第二冷却液7b在第二液泵8b的抽力作用下，通过第二喷淋管道4b输送至第二喷淋头3b。

如图2所示，所述第一换热器6a和第二换热器6b设置于柜体1外部，每个服务器机柜的第一冷却液7a设置一组第一换热器6a，第二冷却液7b设置一组第二换热器6b。柜体1内的第一冷却液7a与第一换热器6a内的低温介质进行换热降温后，在第一液泵8a的抽力作用下，通过第一喷淋管道4a输送至第一喷淋头3a；柜体1内的第二冷却液7b与第二换热器6b内的低温介质进行换热降温后，在第二液泵8b的抽力作用下，通过第二喷淋管道4b输送至第二喷淋头3b。

如图3所示，所述换热器6设置于柜体1外部，多个服务器机柜设置一组换热器6。各个服务器机柜柜体1内的第一冷却液7a和第二冷却液7b分别经过第一喷淋管道4a和第二喷淋管道4b汇集后，与同一换热器6内的低温介质进行换热降温。经过换热降温后的第一冷却液7a在第一液泵8a的抽力作用下，通过第一喷淋管道4a输送至各个服务器机柜，进一步输送至第一喷淋头3a；经过换热降温后的第二冷却液7b在第二液泵8b的抽力作用下，通过第二喷淋管道4b输送至各个服务器机柜，进一步输送至第二喷淋头3b。

如图4所示，所述第一换热器6a和第二换热器6b设置于柜体1外部，多个服务器机柜的第一冷却液7a设置一组第一换热器6a，第二冷却液7b设置一组第二换热器6b。各个服务器机柜柜体1内的第一冷却液7a通过第一喷淋管道4a汇集，与第一换热器6a内的低温介质进行换热降温后，在第一液泵8a的抽力作用下，通过第一喷淋管道4a输送至各个服务器机柜，进一步输送至第一喷淋头3a；各个服务器机柜柜体1内的第二冷却液7b通过第二喷淋管道4b汇集，与第二换热器6b内的低温介质进行换热降温后，在第二液泵8b的抽力作用下，通过第二喷淋管道4b输送至各个服务器机柜，进一步输送至第二喷淋头3b。

经过换热降温后的第一冷却液7a，通过第一喷淋头3a喷淋在服务器2的电源和硬盘上，对电源和硬盘进行降膜冷却后，第一冷却液7a流出服务器2，通过支撑板5的镂空流道503流入接水盘10中；第一冷却液7a流出最后一层服务器2后，直接流入柜体1底部的第一冷却液7a中。经过换热降温后的第二冷却液7b，通过第二喷淋头3b喷淋在服务器2的主板上，对主板进行浸没冷却后，第二冷却液7b流出服务器2，通过支撑板5的镂空流道503流入接水盘10中；第二冷却液7b流出最后一层服务器2后，直接流入柜体1底部的第二冷却液7b中。喷淋头的上方设有接水盘10，接水盘10中的第一冷却液7a和第二冷却液7b由接水盘隔板15分隔开，柜体1底部的第一冷却液7a和第二冷却液7b由柜体隔板16分隔开。接水盘10的底部设有排液孔，排液孔处连接排液管，排液管的底部设置于下一层接水盘10，最后一层排液管的底部设置于柜体1底部冷却液液面以上。接水盘10中的第一冷却液7a通过第一排液孔和第一排液管9a流入下一层接水盘10中；最后一层接水盘10中的第一冷却液7a通过第一排液孔和第一排液管9a直接流入柜体1底部的第一冷却液7a中。接水盘10中的第二冷却液7b通过第二排液孔和第二排液管9b流入下一层接水盘10中；最后一层接水盘10中的第二冷却液7b通过第二排液孔和第二排液管9b直接流入柜体1底部的第二冷却液7b中。如图1和图3所示，与服务器2的电源和硬盘经过换热后，温度升高的第一冷却液7a与换热器6内的低温介质进行换热降温后，在第一液泵8a的作用下，继续进行下一次冷却循环。与服务器2的主板经过换热后，温度升高的第二冷却液7b与换热器6内的低温介质进行换热降温后，在第二液泵8b的作用下，继续进行下一次冷却循环。如图2和图4所示，与服务器2的电源和硬盘经过换热后，温度升高的第一冷却液7a与第一换热器6a内的低温介质进行换热降温后，在第一液泵8a的作用下，继续进行下一次冷却循环。与服务器2的主板经过换热后，温度升高的第二冷却液7b与第二换热器6b内的低温介质进行换热降温后，在第二液泵8b的作用下，继续进行下一次冷却循环。

所述第一冷却液7a和第二冷却液7b为不挥发、无毒无害、无腐蚀性、不导电的液体，第一冷却液7a和第二冷却液7b为不同的冷却液。

柜体1底部设有放液孔，放液孔上部设有放液塞，放液孔下部连接放液管。当柜体1内的第一冷却液7a需要更换，或者遇到紧急情况，需要放出第一冷却液7a时，可以打开第一放液塞11a，使第一冷却液7a通过第一放液孔和第一放液管12a排入外部容器中。当柜体1内的第二冷却液7b需要更换，或者遇到紧急情况，需要放出第二冷却液7b时，可以打开第二放液塞11b，使第二冷却液7b通过第二放液孔和第二放液管12b排入外部容器中。

柜体1前侧设有可开闭的机柜门，机柜门关闭时可以对服务器2进行防护，并降低噪音，机柜门打开时可以方便服务器2的安装、更换和维护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种漏斗式分区液冷服务器机柜，包括柜体、服务器、喷淋装置、支撑板、换热器、冷却液、液泵、接水盘和溢流管；所述支撑板上设有镂空流道，水平固定在柜体上；所述服务器放置在所述支撑板上；所述冷却液放置于柜体的底部；所述换热器放置于柜体外部；所述喷淋装置包括开闭阀、喷淋头和喷淋管道；所述喷淋头设置于服务器的上部；所述液泵的输入端通过喷淋管道与冷却液相连，其输出端通过喷淋管道与换热器相连。

2.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述支撑板为凸字型波纹板，凹槽为倒凸字型，凹槽一端为开放式，另一端封闭，设有挡板；设置上凹槽和下凹槽，下凹槽处设置有镂空流道。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述服务器竖直放置于支撑板上，每个支撑板上可放置多个服务器，服务器直接插入上凹槽中，外隔板插入下凹槽中。

4.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述服务器设置内隔板和外隔板，服务器电源、硬盘和主板由内隔板分隔成两个区域。

5.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述服务器设置控制冷却液液位高度的溢流管。

6.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述每层服务器设置一组喷淋装置，喷淋头可拆卸，开闭阀设置于各个喷淋头所在的喷淋管道处。

7.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述喷淋头的上方设有接水盘，接水盘由隔板分隔成两个区域，接水盘两个区域的底部均设有排液孔，排液孔处连接排液管。

8.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述换热器设置于柜体外部，可以一个服务器机柜两种不同的冷却液设置同一组换热器，也可以一个服务器机柜两种不同的冷却液各自设置一组换热器，也可以多个服务器机柜两种不同的冷却液设置同一组换热器，也可以多个服务器机柜两种不同的冷却液各自设置一组换热器。

9.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述柜体底部由隔板分隔成两个区域，柜体底部的两个区域均设有放液孔，放液孔上部设有放液塞，放液孔下部连接放液管。

10.根据权利要求1所述的一种漏斗式分区液冷服务器机柜，其特征在于，所述冷却液为不挥发、无毒无害、无腐蚀性、不导电的液体，设置两种不同的冷却液。