CN117075699A - 液冷服务器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种液冷服务器，涉及液冷散热技术领域，可以避免散热器的余热对运算元件产生热影响，以提升液冷服务器整体的散热效率，该液冷服务器包括机壳、第一运算元件、以及冷却模块；机壳，具有一出风口；第一运算元件，设置于机壳中；冷却模块，包括：第一冷板、液冷管路、泵、散热器、以及风扇；第一冷板，热接触于第一运算元件，用于对第一运算元件进行热交换；液冷管路，连接于第一冷板，用于输送导热流体；泵，连接于液冷管路，用于泵送导热流体；散热器，连接于液冷管路，用于对导热流体进行热交换；风扇，对应设置于靠近散热器的位置，用于向散热器及出风口产生气流；其中，第一运算元件未设置于散热器与出风口之间。

Description

液冷服务器

技术领域

本申请涉及液冷散热技术领域，尤其涉及一种液冷服务器。

背景技术

随着服务器的内部元件的功耗的不断增高，传统的风冷散热解决方案已无法满足服务器的散热需求，所以，目前各家服务器厂商都在致力于研究新型的服务器液冷散热解决方案。

目前主流的单相液冷解决方案主要分为：冷板式液冷、浸没式液冷和封闭式回路(closed loop)液冷。其中，搭载封闭式回路液冷的系统可以将运算元件产生的热量透过导热流体传送至热交换器(或称散热器)，再透过热交换器将余热简单地释出到外围的风冷机房，因此不需要对系统和机房做较大的改变。此外，封闭式回路液冷具有较大的对流热交换系数，在搭配相同的热量设计功耗(thermal design power，TDP)的满载测试时，可以将处理器降低至较低的温度。然而，由于封闭式回路液冷的热交换器是设置在服务器机壳内部，所以在散热过程中可能会对其他元件产生热影响。

发明内容

本申请提供一种液冷服务器，可以避免散热器的余热对运算元件产生热影响，以提升液冷服务器整体的散热效率。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种液冷服务器，该液冷服务器包括机壳、第一运算元件、以及冷却模块。机壳，具有一出风口；第一运算元件，设置于机壳中；冷却模块，包括：第一冷板、液冷管路、泵、散热器、以及风扇；第一冷板，热接触于第一运算元件，用于对第一运算元件进行热交换；液冷管路，连接于第一冷板，用于输送导热流体；泵，连接于液冷管路，用于泵送导热流体；散热器，连接于液冷管路，用于对导热流体进行热交换；风扇，对应设置于靠近散热器的位置，用于向散热器及出风口产生气流；其中，第一运算元件未设置于散热器与出风口之间。

本申请提供的液冷服务器，相较于传统的全空冷散热，例如大容量空冷(ExtendedVolume Air Cooling，EVAC)，具有较高的散热效率(约提升了20％)。并且，本申请相较于开放式液冷或浸没式液冷而言，结构较为简单。另外，本申请通过不将运算元件设置于散热器与出风口之间，可避免散热器的余热对运算元件产生热影响，以提升液冷服务器整体的散热效率。

可选的，在一种可能的设计方式中，风扇设置于第一运算元件与散热器之间，且较邻近于散热器。

可选的，在另一种可能的设计方式中，散热器设置于出风口与风扇之间。

可选的，在另一种可能的设计方式中，液冷服务器还包括：第二运算元件；

第二运算元件，设置于机壳中，且未设置于散热器与出风口之间；

冷却模块还包括第二冷板，第二冷板热接触于第二运算元件，用于对第二运算元件进行热交换；

其中，液冷管路连接于散热器、第一冷板及第二冷板而形成一液冷回路。

可选的，在另一种可能的设计方式中，液冷服务器还包括：

多个功率元件，多个功率元件设置于机壳中，且未设置于散热器与出风口之间。

可选的，在另一种可能的设计方式中，多个功率元件包括多个双列直插式内存模块及多个网络接口控制器。

可选的，在另一种可能的设计方式中，第一运算元件设置于多个双列直插式内存模块中的其中两个双列直插式内存模块之间，且第二运算元件设置于多个双列直插式内存模块中的另外两个双列直插式内存模块之间。

可选的，在另一种可能的设计方式中，第一运算元件及第二运算元件设置于多个网络接口控制器与散热器之间。

可选的，在另一种可能的设计方式中，机壳具有两长边侧壁及两短边侧壁，出风口位于两短边侧壁的其中一个，且散热器抵靠两长边侧壁设置。

可选的，在另一种可能的设计方式中，液冷服务器基于K880G6服务器的架构实现。

在本申请中，对于上述涉及到的设备或功能模块的名称不构成限定，在实际实现中，这些设备或功能模块可以以其他名称出现。只要各个设备或功能模块的功能和本申请类似，均属于本申请及其等同技术的范围之内。

本申请的这些方面在以下的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种液冷服务器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种用于表征液冷服务器的降温效果的曲线示意图。

附图标记说明：

100-液冷服务器；

1-机壳；

11-长边侧壁；

12-短边侧壁；

13-出风口；

21-第一运算元件；

22-第二运算元件；

3-冷却模块；

31-第一冷板；

32-第二冷板；

33-液冷管路；

34-第一泵；

35-第二泵；

36-散热器；

37-风扇；

41-双列直插式内存模块；

42-网络接口控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例提供的液冷服务器进行详细地描述。

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

参照图1，为本申请实施例提供的一种液冷服务器的结构示意图。如图1所示，液冷服务器100包含机壳1、两运算元件(包括图1中的第一运算元件21和第二运算元件22)、以及冷却模块3。机壳1具有两长边侧壁11、两短边侧壁12及一出风口13。第一运算元件21和第二运算元件22设置于机壳1中。冷却模块3包括第一冷板31、第二冷板32、液冷管路33、第一泵34、第二泵35、散热器36及风扇37。第一冷板31及第二冷板32分别热接触于第一运算元件21和第二运算元件22，用于分别对第一运算元件21和第二运算元件22进行热交换。液冷管路33连接于第一冷板31及第二冷板32，用于输送导热流体。第一泵34和第二泵35连接于液冷管路33，用于泵送导热流体。散热器36连接于液冷管路33，用于对导热流体进行热交换。风扇37对应设置于靠近散热器36的位置，用于向散热器36及出风口13产生气流。需要说明的是，第一运算元件21和第二运算元件22未设置于散热器36与出风口13之间。

在本申请实施例中，机壳1为一长方体，其具有对应于长边侧壁11的长度，并具有对应于短边侧壁12的宽度，且具有一定高度，其中长度大于宽度且宽度大于高度。机壳1在两短边侧壁12的其中一个上形成一出风口13，且较佳的，可以在两短边侧壁12的另一个上形成一入风口使得空气进行对流。或者，入风口也可形成在长边侧壁11或机壳1的上盖处，本申请实施例对此不做限定。在机壳1中设置有第一运算元件21、第二运算元件22、冷却模块3及多个功率元件，多个功率元件包括多个双列直插式内存模块(Dual In-line MemoryModule，DIMM)41以及多个网络接口控制器(Network Interface Controller，NIC)42。第一运算元件21和第二运算元件22可为处理器(CPU)、微控制器(MCU)、可程序化逻辑控制器(PLC)等。

冷却模块3用于对第一运算元件21和第二运算元件22进行散热，具体可以通过导热流体经过第一冷板31及第二冷板32对第一运算元件21和第二运算元件22进行热交换后，受到第一泵34和第二泵35泵送，并沿着液冷管路33至散热器36与周遭空气进行热交换，其中风扇37用于向散热器36提供气流，且用于将热交换的气体从出风口13排出机壳1。需要注意的是，虽然本申请实施以运算元件的数量是两个为例，但是在实际应用中，液冷服务器中的运算元件的数量可以是其他数量，例如可为一个。同理，本申请实施例对于冷却模块3中的冷板、泵、液冷管路的数量也不作限定，至少为一个即可。在具有多个运算元件及多个冷板的实施例中，多个冷板之间可通过液冷管路彼此连接，且与散热器形成一液冷回路。

在本申请实施例中，风扇37可包含多个风扇单元，且多个风扇单元可沿着一长轴排列。风扇37设置于两运算元件与散热器36之间，且较邻近于散热器36，使得风扇37可在靠近散热器36的条件下直接对散热器36提供气流，有助于提升散热器36的散热效率。并且，散热器36设置于出风口13与风扇37之间。也就是说，风扇37的长轴沿着机壳1的短边侧壁12的方向延伸，且用于直接向散热器36及出风口13的方向提供气流。示例性的，风扇37可贴合设置于散热器36的表面，且散热器36与出风口13之间不设置有运算元件。通过上述配置，当风扇37提供气流给散热器36时，可避免经散热器36加热的空气流经两运算元件而导致散热效果变差，且可将用于热交换的空气直接由出风口13排出。

本申请实施例的液冷服务器100还包含多个功率元件，多个功率元件设置于机壳1中，多个功率元件包括多个双列直插式内存模块41以及多个网络接口控制器42，且多个功率元件未设置于散热器36与出风口13之间。通过此配置，经散热器36加热的气流不会对双列直插式内存模块41及网络接口控制器42产生热影响。进一步，第一运算元件21可以设置于多个双列直插式内存模块41中的其中两个双列直插式内存模块41之间，且第二运算元件22可以设置于另外两个双列直插式内存模块41(可以与设置第一运算元件21的有部分重合，但不完全重合)之间。

如图1所示，散热器36设置于液冷服务器100的后侧，而网络接口控制器42设置于液冷服务器100的前侧，也就是说，第一运算元件21及第二运算元件22设置于多个网络接口控制器42与散热器36之间。另外，散热器36可抵靠两长边侧壁11的内壁，以此增加散热器36与空气的接触面积，从而增加散热效率。本申请实施例的液冷服务器100可基于K880G6服务器的架构来实现。可以理解的是，在实际应用中，也可通过其他服务器的架构实现，本申请实施例对此不做限定。

参照图2，图2为本申请实施例提供的一种用于表征液冷服务器的降温效果的曲线示意图。如图2所示，横坐标为风扇工作周期(100％)，纵坐标为运算元件温度(摄氏)，C1为服务器在传统风冷架构中，第一运算元件的工作温度与散热风扇的工作周期(duty cycle)的对应关系曲线；C2为服务器在传统风冷架构中，第二运算元件的工作温度与散热风扇的工作周期的对应关系曲线；C3为服务器在本申请实施例的液冷架构中，第一运算元件的工作温度与散热风扇的工作周期的对应关系曲线；C4为服务器在本申请实施例的液冷架构中，第二运算元件的工作温度与散热风扇的工作周期的对应关系曲线。

从图2中可以看出，在本申请实施例的液冷架构下，服务器中的运算元件可保持在较低的工作温度。具体的，采用本申请实施例的液冷架构对运算元件的散热效率比采用传统风冷架构对运算元件的散热效率高出20％以上。且无论风扇处于哪个工作周期，本申请实施例的液冷架构对运算元件的散热效率皆更高。

本申请实施例提供的液冷服务器，相较于传统的全空冷散热，例如大容量空冷，具有较高的散热效率(约提升了20％)。并且，本申请实施例相较于开放式液冷或浸没式液冷而言，结构较为简单。另外，本申请实施例通过不将运算元件设置于散热器与出风口之间，可避免散热器的余热对运算元件及机壳中的其他功率元件如内存、网络接口等产生热影响，以提升液冷服务器整体的散热效率同时避免影响其他功率元件。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种液冷服务器，其特征在于，包括：机壳、第一运算元件、以及冷却模块；

所述机壳，具有一出风口；

所述第一运算元件，设置于所述机壳中；

所述冷却模块，包括：第一冷板、液冷管路、泵、散热器、以及风扇；

所述第一冷板，热接触于所述第一运算元件，用于对所述第一运算元件进行热交换；

所述液冷管路，连接于所述第一冷板，用于输送导热流体；

所述泵，连接于所述液冷管路，用于泵送所述导热流体；

所述散热器，连接于所述液冷管路，用于对所述导热流体进行热交换；

所述风扇，对应设置于靠近所述散热器的位置，用于向所述散热器及所述出风口产生气流；

其中，所述第一运算元件未设置于所述散热器与所述出风口之间。

2.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述风扇设置于所述第一运算元件与所述散热器之间，且较邻近于所述散热器。

3.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述散热器设置于所述出风口与所述风扇之间。

4.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，还包括：第二运算元件；

所述第二运算元件，设置于所述机壳中，且未设置于所述散热器与所述出风口之间；

所述冷却模块还包括第二冷板，所述第二冷板热接触于所述第二运算元件，用于对所述第二运算元件进行热交换；

其中，所述液冷管路连接于所述散热器、所述第一冷板及所述第二冷板而形成一液冷回路。

5.根据权利要求4所述的液冷服务器，其特征在于，还包括：

多个功率元件，所述多个功率元件设置于所述机壳中，且未设置于所述散热器与所述出风口之间。

6.根据权利要求5所述的液冷服务器，其特征在于，所述多个功率元件包括多个双列直插式内存模块及多个网络接口控制器。

7.根据权利要求6所述的液冷服务器，其特征在于，所述第一运算元件设置于所述多个双列直插式内存模块中的其中两个双列直插式内存模块之间，且所述第二运算元件设置于所述多个双列直插式内存模块中的另外两个双列直插式内存模块之间。

8.根据权利要求6所述的液冷服务器，其特征在于，所述第一运算元件及所述第二运算元件设置于所述多个网络接口控制器与所述散热器之间。

9.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述机壳具有两长边侧壁及两短边侧壁，所述出风口位于所述两短边侧壁的其中一个，且所述散热器抵靠所述两长边侧壁设置。

10.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述液冷服务器基于K880G6服务器的架构实现。