CN110730603A - 一种液浸式服务器机柜及其冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，包括液浸机柜、服务器、换热器、中间换热器、自然冷却器、制冷装置、储液罐、液泵、冷却油、冷却介质和冷却介质管道。冷却油盛放在液浸机柜内，服务器和换热器浸没在冷却油中，换热器放置在两组服务器之间。本系统有自然冷却和部分自然冷却两种冷却模式，当室外温度较低时，运行自然冷却模式；当室外温度较高时，运行部分自然冷却模式，该两种模式根据室外温度和需求可以自动切换。液浸式服务器机柜及其冷却系统，冷却油与服务器直接接触换热，提高了服务器散热效率；充分利用自然冷源，与制冷装置联合制冷，降低了数据中心能耗。
Description
技术领域
本发明涉及服务器机柜领域，具体的说，涉及一种液浸式服务器机柜。
背景技术
随着大数据和云计算技术的发展，数据中心建设越来越多，数据中心在输出计算能力的同时，电力消耗也越来越大。服务器发热温度可达到60℃以上，需要通过辅助设备进行散热，如果散热效果不好，服务器极易因为内部局部过热而宕机，影响数据中心的正常运行。因此，服务器散热是数据中心需要解决的重要难题。传统数据中心大多采用空调进行风冷散热，需要消耗大量的能源，而且散热效率低。
液浸式冷却是将服务器直接放置在冷却液中换热冷却，冷却液与服务器直接接触换热，换热效率高。而且换热后的冷却液温度高，因此，可以充分利用自然冷源对冷却液进行降温，降低数据中心的能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，采用自然冷却技术，充分利用自然冷源，解决服务器散热效率差，数据中心能耗高的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，包括液浸机柜、服务器、换热器、中间换热器、自然冷却器、制冷装置、冷却油、第一冷却介质、第二冷却介质、第一冷却介质管道和第二冷却介质管道。所述冷却油盛放在液浸机柜内；所述服务器浸没在冷却油中；所述换热器浸没在冷却油中，放置在两组服务器之间；所述自然冷却器的入口通过第二冷却介质管道与换热器的出口相连，自然冷却器的出口通过第二冷却介质管道与中间换热器的高温侧入口a相连，中间换热器的高温侧出口b通过第二冷却介质管道与换热器的入口相连；所述制冷装置的入口通过第一冷却介质管道与中间换热器的低温侧出口c相连，制冷装置的出口通过第一冷却介质管道与中间换热器的低温侧入口d相连；所述冷却油为不导电、不挥发、不易燃、无腐蚀性的电子冷却液。
进一步的，一组或者两组或者两组以上服务器设置一组换热器。
进一步的，机柜内的冷却介质管道沿着机柜侧面布置。
进一步的，自然冷却器的安装位置高于中间换热器的位置，中间换热器的安装位置高于换热器的位置。
进一步的，自然冷却器和中间换热器的安装位置与换热器的位置高度相同或者低于换热器的位置。
进一步的，在中间换热器高温侧出口b处设置储液罐，在储液罐和换热器入口之间设置液泵。
进一步的，一个或者两个或者两个以上机柜设置一组自然冷却器和中间换热器。
进一步的，机柜的顶部设有顶盖板，为玻璃盖板。
进一步的，机柜底部设置有脚轮。
进一步的，第一冷却介质和第二冷却介质为氟利昂。
进一步的，本系统有自然冷却和部分自然冷却两种冷却模式，当室外温度较低时，运行自然冷却模式；当室外温度较高时，运行部分自然冷却模式，该两种模式根据室外温度和需求可以自动切换。
本发明具有如下有益效果：液浸式服务器机柜及其冷却系统，将服务器放置在冷却油中，冷却油与服务器直接接触换热，提高了服务器散热效率；采用自然冷却技术，充分利用自然冷源，与制冷装置联合制冷，降低了数据中心能耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为液浸式服务器机柜及其冷却系统的第一实施例结构示意图。
图2为液浸式服务器机柜及其冷却系统的第二实施例结构示意图。
图3为液浸式服务器机柜及其冷却系统的第三实施例结构示意图。
图4为液浸式服务器机柜及其冷却系统的第四实施例结构示意图。
图中：（1）机柜；（2）服务器；（3）换热器；（4）自然冷却器；（5）储液罐；（6）液泵；（7）冷却油（图中未标出）；（801）第一冷却介质（图中未标出）；（802）第二冷却介质（图中未标出）；（901）第一冷却介质管道；（902）第二冷却介质管道；（10）制冷装置；（11）中间换热器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，为本发明的液浸式服务器机柜及其冷却系统的第一实施例结构示意图，包括包括液浸机柜1、服务器2、换热器3、中间换热器11、自然冷却器4、制冷装置10、冷却油7、第一冷却介质801、第二冷却介质802、第一冷却介质管道901和第二冷却介质管道902。所述冷却油7盛放在液浸机柜1内；所述服务器2浸没在冷却油7中；所述换热器3浸没在冷却油7中，放置在两组服务器2之间；所述自然冷却器4的入口通过第二冷却介质管道902与换热器3的出口相连，出口通过第二冷却介质管道902与中间换热器11的高温侧入口a相连，中间换热器11的高温侧出口b通过第二冷却介质管道902与换热器3的入口相连；所述制冷装置10的入口通过第一冷却介质管道901与中间换热器11的低温侧出口c相连，制冷装置10的出口通过第一冷却介质管道901与中间换热器11的低温侧入口d相连。
所述服务器2浸没在冷却油7中，与冷却油7直接接触，服务器2产生的热量直接散入冷却油7中，提高了服务器2的散热效率。冷却油7与服务器2换热后温度升高，由放置在机柜1内的换热器3换热降温，持续对服务器2进行冷却。
所述换热器3置于机柜1内部，直接浸没在冷却油7中，放置在两组服务器2之间。每一组服务器2对应设置一组换热器3，或者每两组服务器2对应设置一组换热器3，或者每两组以上服务器2对应设置一组换热器3，或者混合布置换热器3。换热器3在机柜1内分散布置，与冷却油7接触面积大，与服务器2距离近，可使冷却油7温度均匀，提高服务器2的散热效率。
冷却油7与服务器2换热后温度升高，换热器3中的第二冷却介质802对冷却油7进行冷却。第二冷却介质802为氟利昂，与冷却油7换热后，温度升高，蒸发为气体，进入自然冷却器4，通过自然冷却器4直接向环境散热，冷却降温。当室外温度较低时，制冷装置10停止工作，第二冷却介质802在自然冷却器4中冷却为液体，自然冷却器4的安装位置高于中间换热器11的位置，中间换热器11的安装位置高于换热器3的位置，在重力的作用下，液态第二冷却介质802直接通过中间换热器11，回流至换热器3中对冷却油7进行冷却，此模式，自然冷却器4提供全部冷量，为自然冷却模式。第一冷却介质801为氟利昂，当室外温度较高时，制冷装置10工作，对第一冷却介质801进行制冷，使中间换热器11低温侧的第一冷却介质801的温度低于高温侧的第二冷却介质802；第二冷却介质802在自然冷却器4进行冷却后，进入中间换热器11高温侧，由低温侧的第一冷却介质801，进行进一步冷却后，再在重力的作用下回流至换热器3中对冷却油7进行冷却，此模式，自然冷却器4提供部分冷量，制冷装置10补充提供部分冷量，为部分自然冷却模式。该两种模式可根据室外温度和需求自动切换。
如图2所示，为本发明的液浸式服务器机柜及其冷却系统的第二实施例结构示意图，在第一实施例的基础上，两个或者两个以上液浸机柜1设置一组自然冷却器4和中间换热器11，第二冷却介质802在各个机柜1的换热器3中蒸发为气体，在第二冷却介质管道902汇合后进入自然冷却器4和中间换热器11冷却为液体，在重力的作用下，再回流至各个机柜1的换热器3中。
如图3所示，为本发明的液浸式服务器机柜及其冷却系统的第三实施例结构示意图，所述自然冷却器4和中间换热器11的安装位置可以任意布置，比换热器3的位置高或者与换热器3位置高度相同或者比换热器3位置低，在中间换热器11高温侧出口b处设置储液罐5，在储液罐5和换热器3入口之间设置液泵6。换热器3中的第二冷却介质802与冷却油7换热升温后，蒸发为气体，进入自然冷却器4，通过自然冷却器4直接向环境散热，冷却降温。当室外温度较低时，制冷装置10停止工作，第二冷却介质802在自然冷却器4中冷却为液体，直接通过中间换热器11，进入储液罐5，在液泵6的抽力作用下再输送至换热器3中，此模式，自然冷却器4提供全部冷量，为自然冷却模式。当室外温度较高时，制冷装置10工作，第二冷却介质802在自然冷却器4进行冷却后，进入中间换热器11高温侧，由低温侧的第一冷却介质801进行进一步冷却后，再进入储液罐5，由液泵6输送至换热器3中，此模式，自然冷却器4提供部分冷量，制冷装置10补充提供部分冷量，为部分自然冷却模式。该两种模式可根据室外温度和需求自动切换。
如图4所示，为本发明的液浸式服务器机柜及其冷却系统的第四实施例结构示意图，在第三实施例的基础上，两个或者两个以上液浸机柜1设置一组自然冷却器4和中间换热器11，第二冷却介质802在各个机柜1的换热器3中蒸发为气体，在第二冷却介质管道902汇合后进入自然冷却器4和中间换热器11冷却为液体，进入储液罐5，在液泵6的抽力作用下再输送至各个机柜1的换热器3中。
所述冷却油7为不导电、不挥发、不易燃、无腐蚀性的电子冷却液，仅在液浸机柜1内部进行循环，减少了冷却油7的使用量，不仅减轻了液浸机柜1的重量，而且节省了冷却油7的使用费用。
所述机柜1的顶部设有顶盖板，为玻璃盖板；在服务器2工作时可以通过玻璃盖板观察服务器2的工作状态。服务器2需从机柜1顶部放入或者取出，机柜1内的冷却介质管道9沿着机柜1侧面布置，不影响服务器2的放入或者取出。机柜1底部安装有脚轮，方便机柜1的移动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用以限制本发明，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 (11)
1.一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征在于，包括液浸机柜、服务器、换热器、中间换热器、自然冷却器、制冷装置、冷却油、第一冷却介质、第二冷却介质、第一冷却介质管道和第二冷却介质管道；所述冷却油盛放在液浸机柜内；所述服务器浸没在冷却油中；所述换热器浸没在冷却油中，放置在两组服务器之间；所述自然冷却器的入口通过第二冷却介质管道与换热器的出口相连，自然冷却器的出口通过第二冷却介质管道与中间换热器的高温侧入口a相连，中间换热器的高温侧出口b通过第二冷却介质管道与换热器的入口相连；所述制冷装置的入口通过第一冷却介质管道与中间换热器的低温侧出口c相连，制冷装置的出口通过第一冷却介质管道与中间换热器的低温侧入口d相连；所述冷却油为不导电、不挥发、不易燃、无腐蚀性的电子冷却液。
2.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：一组或者两组或者两组以上服务器设置一组换热器。
3.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：机柜内的冷却介质管道沿着机柜侧面布置。
4.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：自然冷却器的安装位置高于中间换热器的位置，中间换热器的安装位置高于换热器的位置。
5.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：自然冷却器和中间换热器的安装位置与换热器的位置高度相同或者低于换热器的位置。
6.根据权利要求1或5所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：在中间换热器高温侧出口b处设置储液罐，在储液罐和换热器入口之间设置液泵。
7.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：一个或者两个或者两个以上机柜设置一组自然冷却器和中间换热器。
8.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：机柜的顶部设有顶盖板，为玻璃盖板。
9.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：机柜底部设置有脚轮。
10.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：第一冷却介质和第二冷却介质为氟利昂。
11.根据权利要求1所述的一种液浸式服务器机柜及其冷却系统，其特征还在于：本系统有自然冷却和部分自然冷却两种冷却模式，当室外温度较低时，运行自然冷却模式；当室外温度较高时，运行部分自然冷却模式，该两种模式根据室外温度和需求自动切换。
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