CN113608592A - 一种浸没式服务器冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸没式服务器冷却系统，包括冷却箱，所述冷却箱的内部填充有冷却液，在冷却箱的内部还安装有冷凝机构，所述冷凝机构安装在冷却箱的顶部。本发明冷却水循环机构能够通过自然风对吸收热量的冷却水进行冷却，不仅提高了冷却效率，而且节约了能源，保证了服务器的正常工作，定压补液机构能够根据液位检测装置反映出来的冷却箱内的冷却液的位置，来补充冷却液，保证服务器正常的散热效率，大大提高了散热质量，冷凝机构能够实现对汽化的冷却液进行冷凝，使得冷却液再次液化实现对服务器散热的目的。

Description

一种浸没式服务器冷却系统

技术领域

本发明属于机柜技术领域，特别涉及一种浸没式服务器冷却系统。

背景技术

随着移动数据、云计算和大数据业务的迅猛发展，服务器散热量越来越大，对数据中心散热的要求，也越来越高；近年来，出现了许多散热新技术，而采用电子冷媒技术的直接浸没式液冷服务器的产生，无疑是数据中心服务器散热的一大突破，其具有高可用性、高密度、超低PUE等优点。

全浸没液冷是将服务器或者发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量，由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更高，相对于冷板式液冷，噪音更低，能解决单机柜30KW以上等高热密度机柜的散热问题，现有的全浸没液冷大多采用冷却水循环机构对冷却液进行散热，但是冷却箱内的冷却液汽化之后，则无法与冷却水循环机构接触，则无法达到散热的目的，大大降低了服务器散热效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种浸没式服务器冷却系统，冷却水循环机构能够通过自然风对吸收热量的冷却水进行冷却，不仅提高了冷却效率，而且节约了能源，保证了服务器的正常工作，定压补液机构能够根据液位检测装置反映出来的冷却箱内的冷却液的位置，来补充冷却液，保证服务器正常的散热效率，大大提高了散热质量，冷凝机构能够实现对汽化的冷却液进行冷凝，使得冷却液再次液化实现对服务器散热的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种浸没式服务器冷却系统，包括冷却箱，所述冷却箱的内部填充有冷却液，在冷却箱的内部还安装有冷凝机构，所述冷凝机构安装在冷却箱的顶部。

优选的，在冷却箱内安装有服务器、支撑架、液位检测装置、第一冷却液增压泵，所述服务器设在冷却箱的底部，所述支撑架安装在冷却箱上服务器的上方，且在支撑架的顶部安装有增压腔，所述增压腔的底部安装有射流装置，且射流装置与增压腔相连接，所述第一冷却液增压泵安装在冷却箱的底部服务器的一侧，且第一冷却液增压泵的输出端与增压腔的一端相连接，所述液位检测装置安装在冷却箱的侧壁上支撑架的下方，液位检测装置用于检测冷却箱内的冷却液的液位，方便工作人员向冷却箱内补充冷却液，保证服务器的正常散热，第一冷却液增压泵用于增加冷却液的压力，保证冷却液能够从射流装置中喷射到服务器间隙之间，增加冷却液的流动，提高了散热效果。

优选的，在冷却箱的内部还设有第二冷却液增压泵，所述第二冷却液增压泵安装在冷却箱的底部服务器的另一侧，且第二冷却液增压泵的输出端与增压腔的另一端相连接，第二冷却液增压泵的设置能够为冷却液增压，保证从增压腔两端的射流装置喷出的冷却液都有足够的压力，从而提高了扰流效率，保证了散热质量。

优选的，所述射流装置设有多个，多个服务器均匀安装在增压腔上，每个射流装置对应相邻两服务器之间的间隙，射流装置用于将增压过的冷却液喷洒在服务器间隙处，实现对冷却液扰流的目的，从而提高了散热效率。

优选的，还包括冷却水循环机构，所述冷却水循环机构设有两个，两个冷却水循环机构对称安装在冷却箱的两侧，两个冷却水循环机构大大提高了冷却水的冷却效率，提高了服务器散热质量，保证了服务器的散热效率。

优选的，所述冷却水循环机构包括壳体、冷却回水管、冷却进水管、第一换热器以及水循环泵，所述壳体内设有填料、冷却单元、喷淋装置以及集水箱，所述集水箱设在壳体的底部，所述填料设在集水箱的上方，所述喷淋装置安装在填料的上方，所述冷却单元安装在填料与喷淋装置之间，在壳体的侧壁上开有进风口，所述进风口设在填料的一侧，在壳体的顶部设有排风口，所述排风口处安装有风机，所述第一换热器设在冷却箱内的一侧，所述冷却进水管的一端与集水箱相连，另一端连接在第一换热器的输入端，所述冷却回水管的一端安装在水循环泵的输出端，另一端安装在喷淋装置的输入端，所述水循环泵的输入端通过管道与第一换热器的输出端相连接，在第一换热器的作用下，能够将冷却箱内的热量传递到冷却水处并被冷却水吸收，在冷却水吸收热量后再水循环泵的作用下，将吸收热量后的冷却水经冷却回水管传输到喷淋装置，喷淋装置将水喷淋在冷却单元处冷却，后再次经过外部进风对冷却水冷却，冷却完成的冷却水经填料进入集水箱内，在经冷却进水管进入第一换热器，再次进行换热对服务器散热。

优选的，所述冷凝机构包括第二换热器、冷媒汽管、冷媒液管、第一氟泵、第二氟泵以及冷凝器，所述冷凝器安装在壳体的内部顶部，所述第二换热器安装在冷却箱的内部增压腔的上方，所述冷媒汽管的一端安装在第二换热器的输出端，另一端安装在冷凝器的输入端，所述冷媒液管的一端与第二换热器的输入端相连接，另一端与冷凝器的输出端相连接，所述第一氟泵和第二氟泵并联在冷媒液管上，第二换热器能够将汽化后的冷凝液上的热量吸收，吸收热量后的冷凝液液化再次回到冷却箱的底部，对服务器散热，而吸收热量后汽化的冷媒经冷媒汽管输入到冷凝器中，在冷凝器的作用下将汽化的冷媒再次液化，经过第一氟泵或第二氟泵的作用下回到第二换热器内，对冷却箱内的服务器进行散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。

优选的，在冷媒液管上还安装有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀安装在第一氟泵与第二换热器的输入端之间，电子膨胀阀起到节流的作用。

优选的，所述冷凝器为漏斗状结构，所述第二换热器为螺旋盘管换热器，所述第一氟泵和第二氟泵为变频泵，且采用一备一用设置，冷凝器为漏斗状方便将液化的冷媒全部排出，保证冷媒能够发挥最大的作用，螺旋盘管能够增加第二换热器与冷却箱内的汽化冷却液的接触面积，大大提高了散热效果，保证了散热质量，第一氟泵和第二氟泵一备一用的设置保证了冷凝机构的正常使用，大大保证了散热质量，提高了散热效率。

优选的，还包括定压补液机构，所述定压补液机构设在冷却箱的下方并与冷却箱相连接，所述定压补液装置包括通过管道依次连接的储液箱、补液泵、过滤装置，在补液泵与过滤装置之间的管道上还安装有膨胀罐，所述过滤装置通过管道与冷却箱相连接，储液箱用于存储冷却液，补液泵用于将冷却液从储液箱内输送到冷却箱内，保证正常的补液，膨胀罐用于稳定系统压力，过滤装置用于过滤出冷却液中的杂质，保证冷却液的正常吸热，提高了散热效率，保证了散热质量。

本发明的有益效果是：

1)本装置冷却水循环机构能够通过自然风对吸收热量的冷却水进行冷却，不仅提高了冷却效率，而且节约了能源，保证了服务器的正常工作，定压补液机构能够根据液位检测装置反映出来的冷却箱内的冷却液的位置，来补充冷却液，保证服务器正常的散热效率，大大提高了散热质量，冷凝机构能够实现对汽化的冷却液进行冷凝，使得冷却液再次液化实现对服务器散热的目的。

2)本装置液位检测装置用于检测冷却箱内的冷却液的液位，方便工作人员向冷却箱内补充冷却液，保证服务器的正常散热，第一冷却液增压泵用于增加冷却液的压力，保证冷却液能够从射流装置中喷射到服务器间隙之间，增加冷却液的流动，提高了散热效果。

3)本装置在冷却箱的内部还设有第二冷却液增压泵，所述第二冷却液增压泵安装在冷却箱的底部服务器的另一侧，且第二冷却液增压泵的输出端与增压腔的另一端相连接，第二冷却液增压泵的设置能够为冷却液增压，保证从增压腔两端的射流装置喷出的冷却液都有足够的压力，从而提高了扰流效率，保证了散热质量。

4)本装置射流装置设有多个，多个服务器均匀安装在增压腔上，每个射流装置对应相邻两服务器之间的间隙，射流装置用于将增压过的冷却液喷洒在服务器间隙处，实现对冷却液扰流的目的，从而提高了散热效率。

5)本装置冷却水循环机构设有两个，两个冷却水循环机构对称安装在冷却箱的两侧，两个冷却水循环机构大大提高了冷却水的冷却效率，提高了服务器散热质量，保证了服务器的散热效率。

6)本装置在第一换热器的作用下，能够将冷却箱内的热量传递到冷却水处并被冷却水吸收，在冷却水吸收热量后再水循环泵的作用下，将吸收热量后的冷却水经冷却回水管传输到喷淋装置，喷淋装置将水喷淋在冷却单元处冷却，后再次经过外部进风对冷却水冷却，冷却完成的冷却水经填料进入集水箱内，在经冷却进水管进入第一换热器，再次进行换热对服务器散热。

7)本装置第二换热器能够将汽化后的冷凝液上的热量吸收，吸收热量后的冷凝液液化再次回到冷却箱的底部，对服务器散热，而吸收热量后汽化的冷媒经冷媒汽管输入到冷凝器中，在冷凝器的作用下将汽化的冷媒再次液化，经过第一氟泵或第二氟泵的作用下回到第二换热器内，对冷却箱内的服务器进行散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。

8)本装置在冷媒液管上还安装有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀安装在第一氟泵与第二换热器的输入端之间，电子膨胀阀起到节流的作用。

9)本装置冷凝器为漏斗状方便将液化的冷媒全部排出，保证冷媒能够发挥最大的作用，螺旋盘管能够增加第二换热器与冷却箱内的汽化冷却液的接触面积，大大提高了散热效果，保证了散热质量，第一氟泵和第二氟泵一备一用的设置保证了冷凝机构的正常使用，大大保证了散热质量，提高了散热效。

10)本装置储液箱用于存储冷却液，补液泵用于将冷却液从储液箱内输送到冷却箱内，保证正常的补液，膨胀罐用于稳定系统压力，过滤装置用于过滤出冷却液中的杂质，保证冷却液的正常吸热，提高了散热效率，保证了散热质量。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

图中：1、排风口；2、喷淋装置；3、冷却单元；4、填料；5、集水箱；6、冷却回水管；7、冷却进水管；8、电子膨胀阀；9、第一换热器；10、循环泵；11、冷却箱；12、第一冷却液增压泵；13、储液箱；14、补液泵；15、膨胀罐；16、过滤装置；17、服务器；18、第二冷却液增压泵；19、射流装置；20、液位检测装置；21、支撑架；22、增压腔；23、第二换热器；24、壳体；25、进风口；26、冷媒汽管；27、冷媒液管；28、第二氟泵；29、第一氟泵；30、冷凝器；31、风机。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种浸没式服务器冷却系统，包括冷却箱11，所述冷却箱11的内部填充有冷却液，在冷却箱11的内部还安装有冷凝机构，所述冷凝机构安装在冷却箱的顶部。

在冷却箱11内安装有服务器17、支撑架21、液位检测装置20、第一冷却液增压泵12，所述服务器17设在冷却箱11的底部，所述支撑架21安装在冷却箱11上服务器17的上方，且在支撑架21的顶部安装有增压腔22，所述增压腔22的底部安装有射流装置19，且射流装置19与增压腔22相连接，所述第一冷却液增压泵12安装在冷却箱11的底部服务器17的一侧，且第一冷却液增压泵12的输出端与增压腔22的一端相连接，所述液位检测装置20安装在冷却箱11的侧壁上支撑架21的下方，液位检测装置20用于检测冷却箱11内的冷却液的液位，方便工作人员向冷却箱11内补充冷却液，保证服务器17的正常散热，第一冷却液增压泵12用于增加冷却液的压力，保证冷却液能够从射流装置19中喷射到服务器17间隙之间，增加冷却液的流动，提高了散热效果。

在冷却箱11的内部还设有第二冷却液增压泵18，所述第二冷却液增压泵18安装在冷却箱11的底部服务器17的另一侧，且第二冷却液增压泵18的输出端与增压腔22的另一端相连接，第二冷却液增压泵18的设置能够为冷却液增压，保证从增压腔22两端的射流装置19喷出的冷却液都有足够的压力，从而提高了扰流效率，保证了散热质量。

所述射流装置19设有多个，多个服务器17均匀安装在增压腔22上，每个射流装置19对应相邻两服务器17之间的间隙，射流装置19用于将增压过的冷却液喷洒在服务器17间隙处，实现对冷却液扰流的目的，从而提高了散热效率。

还包括冷却水循环机构，所述冷却水循环机构设有两个，两个冷却水循环机构对称安装在冷却箱11的两侧，两个冷却水循环机构大大提高了冷却水的冷却效率，提高了服务器17散热质量，保证了服务器17的散热效率。

所述冷却水循环机构包括壳体24、冷却回水管6、冷却进水管7、第一换热器9以及水循环泵10，所述壳体24内设有填料4、冷却单元3、喷淋装置2以及集水箱5，所述集水箱5设在壳体24的底部，所述填料4设在集水箱5的上方，所述喷淋装置2安装在填料4的上方，所述冷却单元3安装在填料4与喷淋装置2之间，在壳体24的侧壁上开有进风口25，所述进风口25设在填料4的一侧，在壳体24的顶部设有排风口1，所述排风口1处安装有风机31，所述第一换热器9设在冷却箱11内的一侧，所述冷却进水管7的一端与集水箱5相连，另一端连接在第一换热器9的输入端，所述冷却回水管6的一端安装在水循环泵10的输出端，另一端安装在喷淋装置2的输入端，所述水循环泵10的输入端通过管道与第一换热器9的输出端相连接，在第一换热器9的作用下，能够将冷却箱11内的热量传递到冷却水处并被冷却水吸收，在冷却水吸收热量后再水循环泵10的作用下，将吸收热量后的冷却水经冷却回水管6传输到喷淋装置2，喷淋装置2将水喷淋在冷却单元3处冷却，后再次经过外部进风对冷却水冷却，冷却完成的冷却水经填料4进入集水箱5内，在经冷却进水管7进入第一换热器9，再次进行换热对服务器17散热。

其中，风机31能够加快气流速度，提高散热效率，保证散热质量。

所述冷凝机构包括第二换热器23、冷媒汽管26、冷媒液管27、第一氟泵29、第二氟泵28以及冷凝器30，所述冷凝器30安装在壳体24的内部顶部，所述第二换热器23安装在冷却箱11的内部增压腔22的上方，所述冷媒汽管26的一端安装在第二换热器23的输出端，另一端安装在冷凝器30的输入端，所述冷媒液管27的一端与第二换热器23的输入端相连接，另一端与冷凝器30的输出端相连接，所述第一氟泵29和第二氟泵28并联在冷媒液管27上，第二换热器23能够将汽化后的冷凝液上的热量吸收，吸收热量后的冷凝液液化再次回到冷却箱11的底部，对服务器17散热，而吸收热量后汽化的冷媒经冷媒汽管26输入到冷凝器30中，在冷凝器30的作用下将汽化的冷媒再次液化，经过第一氟泵29或第二氟泵28的作用下回到第二换热器23内，对冷却箱11内的服务器17进行散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。

在冷媒液管27上还安装有电子膨胀阀8，所述电子膨胀阀8安装在第一氟泵29与第二换热器23的输入端之间，电子膨胀阀8起到节流的作用。

所述冷凝器30为漏斗状结构，所述第二换热器23为螺旋盘管换热器，所述第一氟泵29和第二氟泵28为变频泵，且采用一备一用设置，冷凝器30为漏斗状方便将液化的冷媒全部排出，保证冷媒能够发挥最大的作用，螺旋盘管能够增加第二换热器23与冷却箱11内的汽化冷却液的接触面积，大大提高了散热效果，保证了散热质量，第一氟泵29和第二氟泵28一备一用的设置保证了冷凝机构的正常使用，大大保证了散热质量，提高了散热效率。

还包括定压补液装置，所述定压补液机构设在冷却箱11的下方并与冷却箱11相连接，所述定压补液装置包括通过管道依次连接的储液箱13、补液泵14、过滤装置16，在补液泵14与过滤装置16之间的管道上还安装有膨胀罐15，所述过滤装置16通过管道与冷却箱11相连接，储液箱13用于存储冷却液，补液泵14用于将冷却液从储液箱13内输送到冷却箱11内，保证正常的补液，膨胀罐15用于稳定系统压力，过滤装置16用于过滤出冷却液中的杂质，保证冷却液的正常吸热，提高了散热效率，保证了散热质量。

当冷却箱11内的液位检测装置20检测到冷却箱11内的冷却液的液位低于设定值，则补液泵14会将储液箱13内的冷却液经过滤装置16输入到冷却箱11内，保证冷却液的液位，提高了散热质量，保证了散热效率。

使用时：当服务器17单芯片发热量＜200w，冷却箱11内冷却液发生相变的量很少，主要采用冷却水循环系统为系统散热，控制供水温度32℃，回水温度37℃，回水经冷却单元3喷淋到填料4上，与进风口25进来的冷却风进行换热冷却，降低到32℃后汇入集水箱5内，经过冷却进水管7再次进入第一换热器9内对冷却液降温；

当服务器17单芯片发热量≥200w，冷却箱11内冷却液发生相变的量不断增多，一方面采用冷却水循环系统为系统散热，控制供水温度32℃，回水温度37℃，主要为没有发生相变的冷却液降温；另一方面采用顶部冷凝机构为系统散热，汽化的冷却液密度小会聚集在冷却箱11顶部，通过设置在顶部的第二换热器23对汽化后的冷却液冷却液化后再进入冷却箱11下部，吸收服务器17散发出的热量，第二换热器23内的冷媒吸热汽化后，进入冷凝器30冷凝，冷凝液化后的冷媒在第一氟泵29或者第二氟泵28的作用下经过电子膨胀阀8节流后进入第二换热器23内吸收冷却箱11汽化后冷却液的热量，如此循环，即可实现对服务器17的散热。

以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种浸没式服务器冷却系统，包括冷却箱，所述冷却箱的内部填充有冷却液，其特征在于，在冷却箱的内部还安装有冷凝机构，所述冷凝机构安装在冷却箱的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，在冷却箱内安装有服务器、支撑架、液位检测装置、第一冷却液增压泵，所述服务器设在冷却箱的底部，所述支撑架安装在冷却箱上服务器的上方，且在支撑架的顶部安装有增压腔，所述增压腔的底部安装有射流装置，且射流装置与增压腔相连接，所述第一冷却液增压泵安装在冷却箱的底部服务器的一侧，且第一冷却液增压泵的输出端与增压腔的一端相连接，所述液位检测装置安装在冷却箱的侧壁上支撑架的下方。

3.根据权利要求2所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，在冷却箱的内部还设有第二冷却液增压泵，所述第二冷却液增压泵安装在冷却箱的底部服务器的另一侧，且第二冷却液增压泵的输出端与增压腔的另一端相连接。

4.根据权利要求2所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，所述射流装置设有多个，多个服务器均匀安装在增压腔上，每个射流装置对应相邻两服务器之间的间隙。

5.根据权利要求1所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，还包括冷却水循环机构，所述冷却水循环机构设有两个，两个冷却水循环机构对称安装在冷却箱的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，所述冷却水循环机构包括壳体、冷却回水管、冷却进水管、第一换热器以及水循环泵，所述壳体内设有填料、冷却单元、喷淋装置以及集水箱，所述集水箱设在壳体的底部，所述填料设在集水箱的上方，所述喷淋装置安装在填料的上方，所述冷却单元安装在填料与喷淋装置之间，在壳体的侧壁上开有进风口，所述进风口设在填料的一侧，在壳体的顶部设有排风口，所述排风口处安装有风机，所述第一换热器设在冷却箱内的一侧，所述冷却进水管的一端与集水箱相连，另一端连接在第一换热器的输入端，所述冷却回水管的一端安装在水循环泵的输出端，另一端安装在喷淋装置的输入端，所述水循环泵的输入端通过管道与第一换热器的输出端相连接。

7.根据权利要求6所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，所述冷凝机构包括第二换热器、冷媒汽管、冷媒液管、第一氟泵、第二氟泵以及冷凝器，所述冷凝器安装在壳体的内部顶部，所述第二换热器安装在冷却箱的内部增压腔的上方，所述冷媒汽管的一端安装在第二换热器的输出端，另一端安装在冷凝器的输入端，所述冷媒液管的一端与第二换热器的输入端相连接，另一端与冷凝器的输出端相连接，所述第一氟泵和第二氟泵并联在冷媒液管上。

8.根据权利要求7所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，在冷媒液管上还安装有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀安装在第一氟泵与第二换热器的输入端之间。

9.根据权利要求7所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，所述冷凝器为漏斗状结构，所述第二换热器为螺旋盘管换热器，所述第一氟泵和第二氟泵为变频泵，且采用一备一用设置。

10.根据权利要求1所述的一种浸没式服务器冷却系统，其特征在于，还包括定压补液装置，所述定压补液机构设在冷却箱的下方并与冷却箱相连接，所述定压补液装置包括通过管道依次连接的储液箱、补液泵、过滤装置，在补液泵与过滤装置之间的管道上还安装有膨胀罐，所述过滤装置通过管道与冷却箱相连接。

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