CN110913654B - 一种机柜式服务器散热冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机柜式服务器散热冷却系统，包括：配置用于容纳服务器的柜体；设置在柜体第一相对侧面上的风冷单元；设置在与第一相对侧面相邻的第二相对侧面上的液冷单元，包括第一油冷模块和设置在第一油冷模块外侧并与其热接触的第二水冷模块；检测柜体内温度的温度传感器；控制器，其与风冷单元、液冷单元以及温度传感器通信地相连，被配置为当温度传感器的检测温度达到第一阈值而启动风冷单元，当在启动风冷单元后的第一预设时间内检测温度未降到第二阈值而启动第一油冷模块，当在启动第一油冷模块后的第二预设时间内检测温度未降到第三阈值而启动第二水冷模块。本发明的散热冷却系统散热效率高效果好，并且可以有效地节约能源。

Description

一种机柜式服务器散热冷却系统

技术领域

本发明涉及网络维护设备领域，尤其是一种机柜式服务器散热冷却系统。

背景技术

服务器，也称伺服器，是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求，并进行处理，因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

服务器分为很多种，尤其涉及到大的服务器，大的服务器在散热方面还是有所欠缺，具体如下：现有的服务器散热冷却系统通过普通的风机进行散热，有的时候温度低，造成电力资源浪费，有的时候温度高，造成服务器负载变大，散热效果跟不上的现象，也会增加风机的负荷，降低散热系统的使用寿命，当散热系统瘫痪只会造成服务器瘫痪，不能根据服务器产生的不同温度采用不同的散热方式对服务器进行散热，不能当一个散热系统瘫痪后立即启动新的散热系统，从而保障服务器能正常运行使用。

总之，市场上对大型服务器的散热还是采用简单的风冷散热方式，不仅效率低，而且散热效果差；不能根据服务器工作时产生的不同温度而采用不同的散热方式对其散热，而是采用永不停歇的散热，增加服务器的散热成本。

因此，需要提出一种散热效率高、效果好、能根据服务器工作时产生的不同温度而采用不同的散热方式对其散热的服务器散热冷却系统。

发明内容

本发明基于上述目的提出了一种机柜式服务器散热冷却系统，该系统包括：

配置用于容纳服务器的柜体；

设置在柜体的第一相对侧面上的风冷单元；

设置在与第一相对侧面相邻的第二相对侧面上的液冷单元，液冷单元分别包括第一油冷模块和设置在第一油冷模块外侧并与其热接触的第二水冷模块；

设置在柜体内的温度传感器，温度传感器配置为检测柜体内温度；

控制器，控制器与风冷单元、液冷单元以及温度传感器通信地相连，控制器配置为响应于温度传感器的检测温度达到第一阈值而启动风冷单元，并且响应于在启动风冷单元后的第一预设时间内检测温度未降到第二阈值而启动第一油冷模块，并且进一步响应于在启动第一油冷模块后的第二预设时间内检测温度未降到第三阈值而启动第二水冷模块。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，风冷单元包括设置在柜体的顶面和顶面的第一风冷模块以及设置在柜门与柜门的相对面的第二风冷模块，第一风冷模块和第二风冷模块中分别设置有防尘网。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，第一油冷模块朝向柜体内侧设置有第一散热铜片；第二水冷模块设置有第二散热铜片，第二散热铜片与第一油冷模块热接触。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，第一油冷模块包括第一进液管和第一出液管，第一进液管和第一出液管与油箱相连；第二水冷模块包括第二进液管和第二出液管，第二进液管和第二出液管与水箱相连。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，油箱与水箱中包括循环泵，循环泵配置为使得油箱与水箱中的冷液体分别在第一油冷模块和第二水冷模块中循环。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，油箱和水箱分别与压缩机相互连接，压缩机配置为对油箱和水箱散热。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，系统还包括液氮冷却单元，液氮冷却单元包括液氮散热箱和液氮制冷机，液氮散热箱设置为与油箱和水箱热接触，配置为对油箱和水箱制冷。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，液氮冷却单元与控制器通信地连接，控制器配置为响应于温度传感器的检测温度在启动第二水冷模块后的第三预设时间内未降到第三阈值而启动液氮冷却单元。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，系统与太阳能板相互连接，太阳能板被配置为对系统提供部分或全部的电能。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例，控制器配置为响应于温度传感器的检测温度低于第一低温值而关闭液氮冷却单元，进一步响应于检测温度高于第一低温值而低于第二低温值，关闭第二水冷模块，进一步响应于检测温度高于第二低温值而低于第三低温值，关闭第一油冷模块，进一步响应于检测温度高于第三低温值而低于第四低温值，关闭风冷单元。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

本发明的服务器散热冷却系统通过机柜内的温度传感器检测温度，可以根据机柜内不同温度实现不同的散热方式，达到节能的目的，而且还能减轻其他散热系统的负荷，提高散热系统的使用寿命，也提高服务器的使用寿命；

本发明的服务器散热冷却系统是安装在每一个独立的机柜内，而且还可以通过对温度的实时监控，当其中的任一散热系统坏了的时候，可以由其他的任意一种散热方式进行替换，保障散热正常进行，也保障服务器正常运行。

本发明提供了实施例的各方面，不应当用于限制本发明的保护范围。根据在此描述的技术可设想到其它实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。

下面参考附图更详细地解释和描述了本发明的实施例，但它们不应理解为对于本发明的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对现有技术和实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在一些情况下比例可能已经被放大，以便强调和清楚地示出本文描述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，结构位置可以被不同地布置。

图1示出了根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例的机柜结构示意图；

图2示出了根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例的结构框图；

图3示出了根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例的冷却单元结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

虽然本发明可以以各种形式实施，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，但应该理解的是，本公开将被认为是本发明的示例并不意图将本发明限制于所说明的具体实施例。

图1示出了根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例的机柜结构示意图；图2示出了根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例的结构框图，在图1和图2所示的实施例中，该机柜式服务器散热冷却系统100至少包括：

配置用于容纳服务器(未示出)的柜体1；

设置在柜体1的第一相对侧面上的风冷单元；

设置在与第一相对侧面相邻的第二相对侧面上的液冷单元，液冷单元分别包括第一油冷模块5和设置在第一油冷模块5外侧并与其热接触的第二水冷模块6；

设置在柜体1内的温度传感器21，温度传感器21配置为检测柜体1内温度；

控制器15，控制器15与风冷单元、液冷单元以及温度传感器21通信地相连，控制器15配置为响应于温度传感器21的检测温度达到第一阈值而启动风冷单元，并且响应于在启动风冷单元后的第一预设时间内检测温度未降到第二阈值而启动第一油冷模块5，并且进一步响应于在启动第一油冷模块5后的第二预设时间内检测温度未降到第三阈值而启动第二水冷模块6。

在上述实施例中，柜体1是机柜式服务器散热冷却系统100的主体，该柜体1可以容纳服务器。在该柜体1的基础上设置有本发明提供的机柜式服务器散热冷却系统100，柜体1的第一相对侧面上设置了风冷单元，在本发明的一些实施例中，该冷风单元被配置为散热风机。该相对面的其中一面的散热风机将柜体1外部的空气吸入柜体1内；该相对面的另一面的散热风机将柜体1内的空气排出柜体1。通过这种方式将散热风机安装在柜体1的相对面上，可以形成空气的流通，提高散热效率。

柜体1与第一相对侧面相邻的第二相对侧面上设置有液冷单元，液冷单元也设置在柜体1的相对面上，在本发明的一些实施例中，液冷单元相对设置在柜体1的左右两侧。液冷单元分别包括第一油冷模块5和设置在第一油冷模块5外侧并与第一油冷模块5热接触的第二水冷模块6。第一油冷模块5相比于第二水冷模块6不易出现漏液现象，将第一油冷模块5设置在第二水冷模块6的内侧，可以使机柜式服务器散热冷却系统100更加安全，保护服务器，使服务器正常工作。第二水冷模块6设置在第一油冷模块5外侧，用于对第一油冷模块5进行冷却，通过将第一油冷模块5中的油的热量快速传递走，从而达到冷却的效果。

柜体1内还配置有温度传感器21，该温度传感器21可以通过控制室22实时监控柜体1中的温度。

机柜式服务器散热冷却系统100还包括控制器15，该控制器15与风冷单元、液冷单元以及温度传感器21通信地连接。控制器15配置为响应于温度传感器21的检测温度达到第一阈值而启动风冷单元，并且响应于在启动风冷单元后的第一预设时间内检测温度未降到第二阈值而启动第一油冷模块5，并且进一步响应于在启动第一油冷模块5后的第二预设时间内检测温度未降到第三阈值而启动第二水冷模块6。其中，温度的第一阈值、第二阈值以及第三阈值是根据实际情况中的温度需要，通过人工进行设置的。通常，第一阈值、第二阈值、第三阈值的温度值大小顺次降低。

根据如上所描述本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，产生的效果是服务器运行的时候，服务器x内安装的温度传感器21会感应柜体1中空气的温度，当温度达到散热标准(即检测温度达到第一阈值)时，通过控制器15控制风冷单元中的散热风机制动，对服务器x内的空气进行散热；如果散热风机制动不能降低机柜内的温度，在保持风冷单元的启动状态下，控制器15会开启液冷单元，首先启动第一油冷模块5，如果第一油冷模块5还是不能及时降低温度，控制器15会在在保持风冷单元和第一油冷模块5的启动状态下启动第二水冷模块6。该机柜式服务器散热冷却系统100根据不同的温度采用不同的散热方式，不仅散热效果好，而且还十分的节能。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，风冷单元包括设置在柜体1的顶面和顶面的第一风冷模块2以及设置在柜门4与柜门4的相对面的第二风冷模块3，第一风冷模块2和第二风冷模块3中设置有防尘网(未示出)。在柜体1的顶部和底部，柜门4和背板上均安装有散热风机，通过上下的散热风机形成上下流通，前后的散热风机实现前后流通，提高散热效率，比普通服务器散热系统性能更好。由于空气的流通容易带进灰尘，设置的防尘网起到防止灰尘进入的目的。在本发明的一些实施例中，在控制器15配置为响应于温度传感器21的检测温度达到第一阈值而启动风冷单元的步骤中，当温度达第一阈值时，首先通过控制器15控制第一风冷模块2和第二风冷模块3中的一个首先启动，例如顶部和底部的第一风冷模块2进行制动，如果第一风冷模块2制动后在一定的预设时间内还不能降低柜体1内部的温度，控制器15会开启柜体1前后的第二风冷模块3进行制动。

图3示出了根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统的实施例的冷却单元结构示意图。结合图1、图2和图3，根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，第一油冷模块5朝向柜体内侧设置有第一散热铜片9；第二水冷模块6设置有第二散热铜片10，第二散热铜片10与第一油冷模块5热接触。第一散热铜片9会吸收柜体1内部空气的热量，将热量传递到第一油冷模块5内；第二散热铜片10与第一油冷模块5热接触，可以快速把第一油冷模块5内的一部分温度传送到第二水冷模块6内。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，第一油冷模块5包括第一进液管11和第一出液管12，第一进液管11和第一出液管12与油箱19相连；第二水冷模块6包括第二进液管7和第二出液管8，第二进液管7和第二出液管8与水箱20相连。其中，第一进液管11用于将油箱19中的油输送到第一油冷模块5中，第一出液管12用于将第一油冷模块5中的油输送到油箱19；第二进液管7用于将水箱20中的水输送到第二水冷模块6中，第二出液管8用于将第二水冷模块6中的水输送到水箱20。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，油箱19与水箱20中包括循环泵16，配置为使得油箱19与水箱20中的冷液体(油和水)分别在第一油冷模块5和第二水冷模块6中循环。启动液冷单元的第一油冷模块5后，控制器15会控制油箱19上的循环泵16将油箱19内的冷却油抽吸到第一油冷模块5，第一油冷模块5内的油会把第一油冷模块5内的热量随着油的循环输送到的油箱19内；启动液冷单元的第二水冷模块6后，控制器15会控制水箱20上的循环泵16将水箱20内的冷却水抽吸到第二水冷模块6，第二水冷模块6内的水会把第二水冷模块6内的热量随着水的循环输送到的水箱20内；

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，油箱19和水箱20分别与压缩机18相互连接，压缩机18被配置为对油箱19和水箱20散热。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，该系统100还包括液氮冷却单元，液氮冷却单元包括液氮散热箱17和液氮制冷机13，液氮散热箱17设置为与油箱19和水箱20热接触，配置为对油箱19和水箱20散热制冷。启动第一油冷模块5后，第一油冷模块5内的热量随着油的循环输送到的油箱19内；启动第二水冷模块6后，第二水冷模块6内的热量随着水的循环输送到的水箱20内。通过液氮制冷机13制冷通过液氮输送管14输送液氮从而进入到液氮散热箱17内，直接对油箱19、水箱20进行降温。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，液氮冷却单元与控制器15通信地连接，控制器15配置为响应于温度传感器21的检测温度在启动第二水冷模块6后的第三预设时间内未降到第三阈值而启动液氮冷却单元。即如果依次开启风冷单元、第一油冷模块5以及第二水冷模块6后，降温效果还是不达标，不能在预设的时间内将温度降低到根据实际需要设置的第三阈值，控制器15将会自动启动液氮制冷系统。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，系统100与太阳能板23相互连接，太阳能板23被配置为对系统100提供部分或全部的电能。太阳能板23安装再户外，在本发明的一些实施例中，太阳能板23与液氮制冷机13和压缩机18相连并为其提供电能，也可以通过外接电源为机柜式服务器散热冷却系统100提供部分或全部电能。

根据本发明的机柜式服务器散热冷却系统100的实施例，控制器15配置为响应于温度传感器21的检测温度低于第一低温值而关闭液氮冷却单元，进一步响应于检测温度高于第一低温值而低于第二低温值，关闭第二水冷模块6，进一步响应于检测温度高于第二低温值而低于第三低温值，关闭第一油冷模块5，进一步响应于检测温度高于第三低温值而低于第四低温值，关闭风冷单元。其中，第一低温值、第二低温值和第三低温值是根据实际情况中的温度需要通过人工进行设置的。一般情况下，第一低温值、第二低温值、第三低温值的温度值大小顺次降低。其产生的效果是，服务器x内安装的温度传感器21感应柜体1中空气的温度，当温度降低到第一低温值时，通过控制器15控制液氮冷却单元关闭；如果关闭液氮冷却单元，温度仍然持续降低，降低到第二低温值将会关闭第二水冷模块6，在保持液氮冷却单元和第二水冷模块6均处于关闭状态的情况下，如果温度仍然持续降低，降低到第三低温值将会关闭第一油冷模块5，保持液氮冷却单元、第二水冷模块6以及第一油冷模块5均处于关闭状态的情况下，如果温度仍然持续降低，降低到第四低温值将会关闭风冷单元。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明的机柜式服务器散热冷却系统100通过柜体1内的温度传感器21检测温度，可以根据柜体1内不同温度实现不同的散热方式，达到节能的目的，而且还能减轻其他散热单元的负荷，提高散热系统100的使用寿命，也提高服务器的使用寿命；

(2)本发明的机柜式服务器散热冷却系统100是安装在每一个独立的机柜内，而且还可以通过控制室22进行人工控制和温度的实时监控，当其中的任一散热系统坏了的时候，可以由其他的任意一种散热方式进行替换，保障散热正常进行，也保障服务器正常运行；

(3)本发明的机柜式服务器散热冷却系统100是在柜体1的顶部和底部，机柜门和背板上均安装有散热风机，通过上下的散热风机形成上下流通，前后的散热风机实现前后流通，提高散热效率，比普通服务器散热系统性能更好。

(4)本发明的机柜式服务器散热冷却系统100中的第一油冷模块5和第二水冷模块6是安装在柜体1的两侧，第一油冷模块5直接通过第一散热铜片9与柜体1内的空气接触，第一油冷模块5不会出现漏水的现象，更加安全，保护服务器正常工作，而第二水冷模块6是对第一油冷模块5进行冷却，将第一油冷模块5中的油的热量快速传递走，从而达到冷却的效果，第二水冷模块6和第一油冷模块5通过循环泵16到压缩机18进行降温散热，如果温度过高，散热不及时，来回循环也起不到较强的散热性能，可以启动液氮降温的方式对油和水进行同时降温，从而实现快速降温。

(5)本发明的服务器散热冷却系统中的压缩机18、液氮冷却系统都是通过外接电源或太阳能发电，低碳环保，节约能源。

在技术上可行的前提下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外实施例。

在本申请中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。

上述实施例是本发明的实施方式的可能示例，并且仅是为了使本领域技术人员清楚地理解本发明的原理而给出。本领域技术人员应当理解：以上针对任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的整体构思下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以彼此进行组合，并产生如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在具体实施方式中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，包括：

配置用于容纳服务器的柜体；

设置在所述柜体的第一相对侧面上的风冷单元；

设置在与所述第一相对侧面相邻的第二相对侧面上的液冷单元，所述液冷单元分别包括第一油冷模块和设置在所述第一油冷模块外侧并与其热接触的第二水冷模块；

设置在所述柜体内的温度传感器，所述温度传感器配置为检测所述柜体内温度；

控制器，所述控制器与所述风冷单元、液冷单元以及温度传感器通信地相连，所述控制器配置为响应于所述温度传感器的检测温度达到第一阈值而启动所述风冷单元，并且响应于在启动所述风冷单元后的第一预设时间内所述检测温度未降到第二阈值而启动所述第一油冷模块，并且进一步响应于在启动所述第一油冷模块后的第二预设时间内所述检测温度未降到第三阈值而启动所述第二水冷模块。

2.根据权利要求1所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述风冷单元包括设置在所述柜体的顶面和底面上的第一风冷模块以及设置在柜门与柜门的相对面的第二风冷模块，所述第一风冷模块和所述第二风冷模块中分别设置有防尘网。

3.根据权利要求1所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述第一油冷模块朝向所述柜体内侧设置有第一散热铜片；所述第二水冷模块设置有第二散热铜片，所述第二散热铜片与所述第一油冷模块热接触。

4.根据权利要求1所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述第一油冷模块包括第一进液管和第一出液管，所述第一进液管和所述第一出液管与油箱相连；所述第二水冷模块包括第二进液管和第二出液管，所述第二进液管和所述第二出液管与水箱相连。

5.根据权利要求4所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述油箱与所述水箱中包括循环泵，所述循环泵配置为使得所述油箱与所述水箱中的冷液体分别在所述第一油冷模块和所述第二水冷模块中循环。

6.根据权利要求4所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述油箱和所述水箱分别与压缩机相互连接，所述压缩机配置为对所述油箱和所述水箱散热。

7.根据权利要求4所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述系统还包括液氮冷却单元，所述液氮冷却单元包括液氮散热箱和液氮制冷机，所述液氮散热箱设置为与所述油箱和所述水箱热接触，配置为对所述油箱和所述水箱制冷。

8.根据权利要求7所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述液氮冷却单元与所述控制器通信地连接，所述控制器配置为响应于所述温度传感器的检测温度在启动所述第二水冷模块后的第三预设时间内未降到第三阈值而启动所述液氮冷却单元。

9.根据权利要求7所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述系统与太阳能板相互连接，所述太阳能板被配置为对所述系统提供部分或全部的电能。

10.根据权利要求8所述的机柜式服务器散热冷却系统，其特征在于，所述控制器配置为响应于所述温度传感器的所述检测温度低于第一低温值而关闭所述液氮冷却单元，进一步响应于所述检测温度高于第一低温值而低于第二低温值，关闭所述第二水冷模块，进一步响应于所述检测温度高于第二低温值而低于第三低温值，关闭所述第一油冷模块，进一步响应于所述检测温度高于第三低温值而低于第四低温值，关闭所述风冷单元。

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