CN111459246A - 一种户外浸没式液冷自然散热服务器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种户外浸没式液冷自然散热服务器,该服务器包括:PCB主板,VC均温板和导流翅片;PCB主板设置于服务器的机箱壳体的一侧,PCB主板上设置有多个电子元器件,其中,PCB主板浸没于机箱壳体内的冷媒;导流翅片设置于PCB主板的对侧,导流翅片与PCB主板之间安装有VC均温板,VC均温板正对于电子元器件,VC均温板与电子元器件相接触,导流翅片用于将VC均温板吸收的热量传递至冷媒。通过本申请中的技术方案,采用主板完全浸没在冷媒中的方式,结合VC均温板、导流翅片、热沉流道和散热翅片,有效解决了高热流密度服务器发热的散热问题,提高了整个户外服务器的运行可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及户外服务器的技术领域,具体而言,涉及一种户外浸没式液冷自然散热服务器。
背景技术
随着5G网络的普及,物物联网成为必然趋势,边缘计算与云计算互相协同,共同助力各行各业的数字化转型,此时,户外边缘计算服务器将成为最为关键数据处理中心。随着处理计算的数据量变大,服务器的散热量将成为不得不面临的问题。
而现有技术中,解决户外服务器的散热问题的主要方式是热传导自然散热和风冷散热。一方面,随着热流密度越来越大,单纯依靠热传导自然散热已经不能满足户外服务器的散热需求。
另一方面,采用风冷散热时,不仅需要设计专门的空气散热风道,而且风扇的风吹过电子元器件的散热片,会将灰尘吹入到电子元器件,影响元器件的可靠性。因此,需要定期更换滤网,增加了户外服务器的维护成本,而且散热风扇在户外故障率极高,影响整个服务器的安全可靠。
发明内容
本申请的目的在于:提出一种适用于户外的浸没式液冷服务器,有效解决了高热流密度服务器发热的散热问题,提高了户外服务器安全运行的可靠性。
本申请的技术方案是:提供了一种户外浸没式液冷自然散热服务器,该服务器包括:PCB主板,VC均温板和导流翅片;PCB主板设置于服务器的机箱壳体的一侧,PCB主板上设置有多个电子元器件,其中,PCB主板浸没于机箱壳体内的冷媒;导流翅片设置于PCB主板的对侧,导流翅片与PCB主板之间安装有VC均温板,VC均温板正对于电子元器件,VC均温板与电子元器件相接触,导流翅片用于将VC均温板吸收的热量传递至冷媒,其中,机箱壳体上设置有侧板。
上述任一项技术方案中,进一步地,机箱壳体另一侧的侧板的内侧设置有热沉流道,热沉流道的一端设置于机箱壳体的底部,热沉流道的另一端设置于机箱壳体的上方,且高于冷媒的液面,服务器还包括:潜水泵;潜水泵设置于机箱壳体的底部,潜水泵连接于热沉流道,潜水泵用于将冷媒泵入热沉流道中以使冷媒流动。
上述任一项技术方案中,进一步地,服务器还包括:散热翅片;散热翅片设置于侧板的外侧,散热翅片用于将热沉流道内冷媒中的热量散热至服务器外,其中,散热翅片与热沉流道为一体化设计。
上述任一项技术方案中,进一步地,热沉流道和散热翅片的材质为铜、铝和石墨中的一种。
上述任一项技术方案中,进一步地,服务器还包括:泄压阀;泄压阀设置于机箱壳体的上方,泄压阀用于对机箱壳体内进行排气泄压。
上述任一项技术方案中,进一步地,服务器还包括:穿壁密封连接器;穿壁密封连接器设置于机箱壳体的底部,穿壁密封连接器用于将服务器内的连接线引出机箱壳体,其中,连接线包括电线、信号线、数据线。
上述任一项技术方案中,进一步地,电子元器件包括CPU、GPU和内存,电子元器件在PCB主板上阵列排布。
上述任一项技术方案中,进一步地,冷媒为电子氟化液。
本申请的有益效果是:
本申请中的技术方案,采用主板完全浸没在冷媒中的方式,能够保证电子元器件的温度一致性,通过在电子元器件后方依次设置VC均温板、导流翅片、热沉流道,通过试验证明,可以解决最大热流密度为10W/cm2的散热问题,提高了整个户外服务器的换热效率以及整个系统的运行可靠性。
在本申请中,户外服务器的主板被密封在外壳内,并且整个液冷循环系统也是处于一个封闭的系统中,无灰尘的影响,使得整个户外服务器使用寿命长、免维护。通过在该户外封闭服务器内部增加动力源(潜水泵),提高服务器内部冷媒流速进行扰动,进而提高各个散热界面的传热效率。
在本申请中,液冷循环系统中冷媒吸收的热量,最终依靠设置在户外服务器侧壁的散热翅片与外界空气进行自然对流散热,无需额外另加散热风扇,有利于降低户外服务器的功耗。
本申请中的冷媒不燃烧、不爆炸、沸点高,能够保证户外服务器的安全可靠性。
附图说明
本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本申请的一个实施例的户外浸没式液冷自然散热服务器的示意框图;
图2是根据本申请的一个实施例的导流翅片的示意图;
图3是根据本申请的一个实施例的热沉流道和散热翅片的示意图。
其中,1-密封机箱壳体、2-PCB主板、3-VC均温板、4-电子元器件、5-导流翅片、501-导流片、502-导流基板、6-穿壁密封连接器、7-潜水泵、8-热沉流道、801-流道挡板、9-散热翅片、10-泄压阀。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中,阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,但是,本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示,本实施例提供了一种户外浸没式液冷自然散热服务器,该服务器包括:PCB主板2,VC均温板3和导流翅片5;PCB主板2设置于服务器的机箱壳体1的一侧(如前侧),机箱壳体1为浸没式密封箱体,其内部承装有冷媒,在该箱体上可以设置多块侧板,如设置在PCB主板2的对侧(机箱壳体1的后侧),利用侧板作为冷媒的流道,其中,冷媒可以为不导电液体,沸点150℃,不燃烧、低粘度,比如电子氟化液。
PCB主板2上设置有多个电子元器件4,该电子元器件4为高热流密度的电子元器件,如CPU、GPU和内存等,电子元器件4在PCB主板2上可以呈阵列排布。
本实施例中的户外服务器为浸没式液冷服务器,服务器中的PCB主板2浸没于机箱壳体1内的冷媒,利用冷媒吸收PCB主板2上电子元器件4产生的热量,避免了风冷式散热将将灰尘吹入到电子元器件的问题,同时,该户外服务器中未使用散热风扇,降低了服务器故障的可能和设备的能耗。
为了对机箱壳体1内的冷媒进行疏导,在PCB主板2的对侧设置导流翅片5,导流翅片5可以通过螺钉安装在PCB主板2上。如图2所示,导流翅片5由导流片501和导流基板502组成,导流片501的疏密、高度可以根据户外服务器的散热需求进行设计。
导流基板502正对于PCB主板2,且导流基板502上安装有VC均温板3,即VC均温板3位于导流翅片5与PCB主板2之间,VC均温板3正对于电子元器件4。由于电子元器件4的表面积(散热面积)一般都很小,不利于散热,通过设置VC均温板3,增加电子元器件4的散热面积,进而提高其散热效率。
需要说明的是,VC均温板3可以直接与电子元器件4相接触,也可以采用导热膏、导热胶、铟片等方式相接触,以减小VC均温板3与电子元器件4之间的接触热阻。
本实施例中,设定机箱壳体1的尺寸为:长400mm,宽150mm,高600mm;PCB主板2的尺寸为350*350mm,PCB主板2的发热量为300W;电子元器件4为CPU,其尺寸为40*40mm,发热量为200W。通过对散热性能的计算,设定导流翅片5的翅片高度50mm、翅片厚度3mm、翅片间距10mm;VC均温板3的尺寸为80*40mm。
在散热过程中,VC均温板3吸收电子元器件4产生的热量之后,将热量传递至导流翅片5,再由导流片501传递至冷媒,最终,由冷媒与外界进行自然散热。
本实施例中,通过设置水泵,使得冷媒在机箱壳体1内进行循环流动,以便于对户外服务器进行散热。因此,还需要对机箱壳体1内的冷媒流道进行设计,在机箱壳体1另一侧的侧板内侧设置有热沉流道8。一方面,利用热沉流道8作为冷媒循环的流道,另一方面,还可以利用热沉流道8将PCB主板侧的冷媒和流道内的冷媒进行隔离,形成循环流道。
具体的,设定PCB主板2设置于服务器的机箱壳体1的前侧,热沉流道8可以安装在机箱壳体1的左、右、后三侧中的一侧,可以为多侧,具体安装位置可以根据户外服务器的安装环境和散热需求确定。
热沉流道8的一端设置于机箱壳体1的底部,热沉流道8的另一端设置于机箱壳体1的上方,且高于冷媒的液面,服务器还包括:潜水泵7;潜水泵7设置于机箱壳体1的底部,潜水泵7连接于热沉流道8,潜水泵7用于将冷媒泵入热沉流道8中以使冷媒流动。
进一步的,服务器还包括:散热翅片9;散热翅片9设置于设置有热沉流道8的侧板的外侧,散热翅片9与热沉流道8相接触,散热翅片9用于将热沉流道8内冷媒中的热量散热至服务器外,其中,热沉流道8和散热翅片9的材质为铜、铝和石墨等高导热系数材料中的一种。
具体的,如图3所示,散热翅片9与所述热沉流道8为一体化设计,一方面有助于减小两者之间的热阻,另一方面也便于加工制作,在工程上易于实现,可以作为机箱壳体1的侧板,以组成机箱壳体1或者安装在机箱壳体1上。热沉流道8包括流道挡板801,将PCB主板侧的冷媒和流道内的冷媒进行隔离。
在上述参数的前提下,设定户外服务器所处的环境温度为45℃,潜水泵7的流量为5L/min,功率50W,此时,散热翅片9的规格参数为:翅片高度150mm,翅片厚度3mm,翅片间距10mm,热沉流道8和散热翅片9的安装面为400*600mm,即安装在PCB主板2的对侧。
如图1所示,图中箭头方向即为冷媒循环流动的方向。PCB主板侧的冷媒吸收导流翅片5、VC均温板3、PCB主板2以及电子元器件4上的热量后,在潜水泵7的作用下,泵入热沉流道8,冷媒由下向上运动,热量由冷媒侧转递给热沉流道8再传递给散热翅片9,通过散热翅片9与服务器外界进行自然散热,之后,冷媒重新流回PCB主板侧,再次吸收导流翅片5中的热量。
通过长达8000小时的运行测试,本实施例中户外服务器的CPU运行温度其最大值为68℃,能够保证长时间正常运行。而相同参数下,采用自然散热方法的户外服务器,其CPU运行温度其最大值为86℃,严重影响CPU运行的性能。
进一步的,为了防止机箱壳体1内因温度升高而内部空气压力过大,服务器还包括泄压阀10;泄压阀10设置于机箱壳体1的上方,泄压阀10用于对机箱壳体1内进行排气泄压。
进一步的,为了便于服务器连线,服务器还包括:穿壁密封连接器6;穿壁密封连接器6设置于机箱壳体1的底部,穿壁密封连接器6用于将服务器内的连接线引出机箱壳体1,与外部进行连接交互,其中,连接线包括电线、信号线、数据线。
本实施例中还对另一规格的户外服务器进行了测试,规格参数如下:机箱壳体1的尺寸为:长400mm,宽150mm,高600mm;PCB主板2的尺寸为350*350mm,PCB主板2的发热量为500W;电子元器件4为CPU,其尺寸为40*40mm,发热量为300W,环境温度为45℃,潜水泵7的流量为8L/min,功率60W。
通过散热性能计算,导流翅片5的翅片高度50mm、翅片厚度3mm、翅片间距7mm;VC均温板3的尺寸为80*40mm;散热翅片9的翅片高度150mm,翅片厚度3mm,翅片间距10mm,热沉流道8和散热翅片9进行三面安装。
通过长达8000小时的运行测试,本实施例中户外服务器的CPU运行温度其最大值为72℃,能够保证长时间正常运行。而相同参数下,采用自然散热方法的户外服务器,其CPU运行温度其最大值为89℃,严重影响CPU运行的性能。
以上结合附图详细说明了本申请的技术方案,本申请提出了一种户外浸没式液冷自然散热服务器,包括PCB主板,VC均温板和导流翅片;PCB主板设置于服务器的机箱壳体的一侧,PCB主板上设置有多个电子元器件,其中,PCB主板浸没于机箱壳体内的冷媒;导流翅片设置于PCB主板的对侧,导流翅片与PCB主板之间安装有VC均温板,VC均温板正对于电子元器件,VC均温板与电子元器件相接触,导流翅片用于将VC均温板吸收的热量传递至冷媒。通过本申请中的技术方案,采用主板完全浸没在冷媒中的方式,结合VC均温板、导流翅片、热沉流道和散热翅片,有效解决了高热流密度服务器发热的散热问题,提高了整个户外服务器的运行可靠性。
在本申请中,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
附图中的各个部件的形状均是示意性的,不排除与其真实形状存在一定差异,附图仅用于对本申请的原理进行说明,并非意在对本申请进行限制。
尽管参考附图详地公开了本申请,但应理解的是,这些描述仅仅是示例性的,并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定,并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。
Claims (8)
1.一种户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,该服务器包括:PCB主板(2),VC均温板(3)和导流翅片(5);
所述PCB主板(2)设置于所述服务器的机箱壳体(1)的一侧,所述PCB主板(2)上设置有多个电子元器件(4),其中,所述PCB主板(2)浸没于所述机箱壳体(1)内的冷媒;
所述导流翅片(5)设置于所述PCB主板(2)的对侧,所述导流翅片(5)与所述PCB主板(2)之间安装有所述VC均温板(3),所述VC均温板(3)正对于所述电子元器件(4),所述VC均温板(3)与所述电子元器件(4)相接触,所述导流翅片(5)用于将所述VC均温板(3)吸收的热量传递至所述冷媒,
其中,所述机箱壳体(1)上设置有侧板。
2.如权利要求1所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述机箱壳体(1)另一侧的侧板的内侧设置有热沉流道(8),所述热沉流道(8)的一端设置于所述机箱壳体(1)的底部,所述热沉流道(8)的另一端设置于所述机箱壳体(1)的上方,且高于所述冷媒的液面,所述服务器还包括:潜水泵(7);
所述潜水泵(7)设置于所述机箱壳体(1)的底部,所述潜水泵(7)连接于所述热沉流道(8),所述潜水泵(7)用于将所述冷媒泵入所述热沉流道(8)中以使所述冷媒流动。
3.如权利要求2所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述服务器还包括:散热翅片(9);
所述散热翅片(9)设置于所述侧板的外侧,所述散热翅片(9)用于将所述热沉流道(8)内冷媒中的热量散热至所述服务器外,其中,所述散热翅片(9)与所述热沉流道(8)为一体化设计。
4.如权利要求3所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述热沉流道(8)和所述散热翅片(9)的材质为铜、铝和石墨中的一种。
5.如权利要求1所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述服务器还包括:泄压阀(10);
所述泄压阀(10)设置于所述机箱壳体(1)的上方,所述泄压阀(10)用于对所述机箱壳体(1)内进行排气泄压。
6.如权利要求1所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述服务器还包括:穿壁密封连接器(6);
所述穿壁密封连接器(6)设置于所述机箱壳体(1)的底部,所述穿壁密封连接器(6)用于将所述服务器内的连接线引出所述机箱壳体(1),其中,所述连接线包括电线、信号线、数据线。
7.如权利要求1所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述电子元器件(4)包括CPU、GPU和内存,所述电子元器件(4)在所述PCB主板(2)上阵列排布。
8.如权利要求1所述的户外浸没式液冷自然散热服务器,其特征在于,所述冷媒为电子氟化液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010396670.5A CN111459246A (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种户外浸没式液冷自然散热服务器 |
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CN202010396670.5A CN111459246A (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种户外浸没式液冷自然散热服务器 |
Publications (1)
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Country Status (1)
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CN (1) | CN111459246A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI809641B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-07-21 | 艾姆勒科技股份有限公司 | 浸沒式液冷散熱片 |
TWI812430B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-08-11 | 艾姆勒科技股份有限公司 | 具不同熱導率之鰭片的兩相浸沒式散熱結構 |
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2020
- 2020-05-12 CN CN202010396670.5A patent/CN111459246A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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TWI809641B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-07-21 | 艾姆勒科技股份有限公司 | 浸沒式液冷散熱片 |
TWI812430B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-08-11 | 艾姆勒科技股份有限公司 | 具不同熱導率之鰭片的兩相浸沒式散熱結構 |
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