CN211702862U - 一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于计算机散热领域，涉及一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，主要包括：冷源分配装置和热源耗散装置.热源耗散装置为开式冷却塔.冷源分配装置为服务器外部有机液体保护罩、有机液体分配壳、有机液体膨胀壳、塔状冷凝器(优选翅片，管顶部盲端)和密闭循环水浸没壳。使用时，服务器置于有机液体中，当服务器产生热量时，有机液体吸热变成有机蒸汽；所述有机蒸汽经冷凝后，形成有机液体，循环用于服务器的冷却。本实用新型对数据中心冷却系统进行良好的设计改造和优化，减少部分设备，无温室气体效应，无臭氧损害效应。
Description
技术领域
本实用新型属于计算机散热领域，尤其是涉及一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着大数据、人工智能、云计算时代的到来，数据信息占据越来越重要的位置，成为最具有价值的资源，数据中心随之成为重要场所，由于数据中心的服务器每天要对无数信息进行存储、处理和运行，使得服务器出现一系列发热、发烫、气流组织不均匀等问题，导致效率降低。
迅速增长的设备密度，使数据中心散热系统的散热能力到达极限，对于日益增长的热密度，服务器的稳定性经受着严峻的考验，传统的服务器散热是安装精密空调系统，采用风冷散热方式，设置送风通道和排风通道，该方式结构简单、容易布置、维护方便，但是也存在能耗大、散热效率低、高密度区域散热能力不足等缺点，随着数据中心技术的发展壮大，使用高密度的服务器将成为趋势，这些问题会越来越明显，为解决这些问题，提高散热效率，提出可根据散热对象来选择不同的散热方式，目前，大多数采用优化气流组织的方法，对于服务器散热通常采用风扇强制对流换热、自然对流换热和浸泡式散热等，还可采用服务器热管散热技术，其中包括水冷和风冷技术。随着数据处理量的海量增加，单位空间的计算能力正在飞速增长，与之增长的还有单位空间能耗。高能耗必定带来较高的热量产生，传统的水冷和风冷都是通过间接方式将热量传递给冷媒，需要一定的空间来支撑热量导出，这些都会导致单位空间计算能力无法提升，数据中心占地空间较大。另外传统冷却方式多数采用空调系统，导致散热过程中能耗占比较大，数据中心PUE值偏高。
发明内容
为了克服上述问题，本实用新型的目的是提供一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺。
为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型的第一个方面，提供了一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
本实用新型的第二个方面，运行中会有循环泵，根据计算机散热情况实时调整流量，上部冷凝器保证蒸汽全部冷凝，空间要远大于有机蒸汽气化的体积，所以有机蒸汽可以完全进入膨胀壳进行换热，以保证有机蒸汽被有效收集。
本实用新型采用有机液体浸没的服务器，利用蒸发制冷的相变换热原理，实现数据中心的高效散热，同时，有机蒸汽自然对流到顶部塔式散热器，采用水冷方式将蒸汽凝结回流，实现蒸发冷凝一体化。此外冷却塔将水体温度降低，极大限度降低散热能耗。设备更加简单，容易检修。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型对数据中心冷却系统进行良好的设计改造和优化，减少部分设备，无温室气体效应，无臭氧损害效应。
(2)本实用新型装置结构简单、操作方便、成本低、易于规模化推广。
(3)本实用新型采用浸没接触散热，极大程度上减少散热所需空间，大大提升单位空间的服务器密度。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型实施例的一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺示意图。
其中：1、塔状冷凝器；2、服务器；3、有机液体防护壳；4、有机液体分配壳；5、冷却塔；6、有机蒸汽；7、有机冷凝液；8、有机蒸汽膨胀壳；9、封闭循环水浸没壳。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺，主要包括：冷源分配装置和热源耗散装置。
热源耗散装置为开式冷却塔。
冷源分配装置为服务器外部有机液体保护罩、有机液体分配壳、有机液体膨胀壳、塔状冷凝器(优选翅片，管顶部盲端)和密闭循环水浸没壳。
冷源分配装置与服务器集成在壳装结构中。
本实用新型中对壳装结构的具体材质并不作特殊的限定，壳装结构可为预制钢混结构，也可为轻钢型材结构，以适应不同场景的需求。
服务器浸没在有机液体中，不与外部接触。
在一些实施例中，防护壳为分体式，可以与有机液体分配罩分离，方便检修.
本工艺中服务器安装在有机液体防护壳中，壳体与上方的液体分配壳联通，壳体下部配备强制循环泵，在服务器产热量增大时自动启动。
在一些实施例中，有机液体分配壳体上部与液体膨胀壳联通，膨胀壳上部联通塔状冷凝器，以有效地对有机液体进行冷去和回用。
本实用新型中对有机液体的种类并不作特殊的限定，在一些实施例中，有机液体为硅氟液、高分子烷烃，沸点25-45℃，优选30-35℃，以提高换热效率。
塔状冷凝器外侧置于密闭循环水浸没壳中。
在一些实施例中，封闭循环水浸没壳与开式冷却塔相连，以提供冷源。
在一些实施例中，冷凝器换热管可为带盲端的光管、肋片管、翅片管等，优选翅片管，以提高换热效率。
服务器内有机液体采用自然对流和强制循环方式。
在一些实施例中，有机液体分配壳与膨胀壳采用自然对流方式，有机液体蒸汽由翅片管冷凝后自然流到有机液体分配壳中，以降低能耗，提高整体运行效率。
进一步的，有机液体比电阻为109-1016欧姆。
本实用新型是一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺，服务器置于有机液体防护壳内，防护壳内浸满有机液体，防护壳下部安装循环泵，上部联通液体分配壳，当服务器产生大量热量时，底部循环泵自动启动，强制循环有机液，使服务器降温，有机液变成有机蒸气，通过细小管道进入有机蒸汽膨胀壳，保证了有机蒸汽的收集，然后，再进入塔状冷凝器，冷凝后形成有机液，流经有机蒸汽膨胀壳后，进入有机液体分配壳，再进入每个服务器所在的有机液体防护壳，塔状冷凝器的冷凝水来自外部冷凝塔。
在一些实施例中，若操作不当或存在焊接不严密等因素，会使壳体出现细小缝隙，导致有机液的泄露，应予以避免。
在一些实施例中，在制作壳体时应该尽量采用铸造成型的方法，减少使用焊接，保证气密性。
下面结合具体的实施例，对本实用新型做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本实用新型的解释而不是限定。
实施例1：
如图1所示，一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺，包括：塔状冷凝器1、服务器2、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、冷却塔5、有机蒸汽6、有机冷凝液7、有机蒸汽膨胀壳8和封闭循环水浸没壳9。服务器2浸泡在有机液体防护壳3内，有机液体防护壳3内浸满有机液体，下部安装液体强制循环泵，上部联通有机液体分配壳4，当服务器2产生大量热量时，底部循环泵自动启动，强制循环有机液，带走服务器2释放的热量，使服务器2降温，有机液体防护壳3内的有机液吸收热量变成有机蒸汽6，由于服务器2底部循环泵的作用,加速了有机蒸汽6自上而下的流动速度，有机蒸汽产生后通过不同位置服务器对应的细小管道进入有机蒸汽膨胀壳8，这样保证了有机蒸汽6被有效的收集，避免泄漏，然后，再进入塔状冷凝器1，冷凝后形成有机冷凝液7，流经有机蒸汽膨胀壳8后，进入有机液体分配壳4，再进入每个服务器所在的有机液体防护壳3，其中，塔状冷凝器1的冷凝水来自外部冷却塔5，由水泵配送进入封闭循环水浸没壳9。
实施例2：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
实施例3：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述有机液体防护壳3内设置有强制循环泵。防护壳下部安装循环泵，上部联通液体分配壳，当服务器产生大量热量时，底部循环泵自动启动，强制循环有机液，使服务器降温，有机液变成有机蒸气，通过细小管道进入有机蒸汽膨胀壳。
实施例4：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述冷凝器1与冷却塔5相连。塔状冷凝器冷凝后形成有机液，流经有机蒸汽膨胀壳后，进入有机液体分配壳，再进入每个服务器所在的有机液体防护壳，塔状冷凝器的冷凝水来自外部冷凝塔。
实施例5：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述冷却塔5与封闭循环水浸没壳9相连，所述冷凝器1外侧置于封闭循环水浸没壳9中。
实施例6：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述冷却塔5与封闭循环水浸没壳9之间设置有水泵，以调控流量，提高冷凝效率。
实施例7：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述冷凝器1为塔状冷凝器，以提高冷凝效果，便于连续运行。
实施例8：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述塔状冷凝器1采用翅片管，管顶部设置有盲端，提高换热效率。
实施例9：
一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，包括：冷凝器1、有机液体防护壳3、有机液体分配壳4、有机蒸汽膨胀壳8、封闭循环水浸没壳9；所述有机液体防护壳3设置在服务器外部，所述有机液体防护壳3上部与有机液体分配壳4相连，所述有机液体分配壳4与有机蒸汽膨胀壳8相连，所述有机蒸汽膨胀壳8与冷凝器1相连。
所述有机液体防护壳3为分体式，便于安装拆卸、能够满足多个场景的不同需要。
最后应该说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，包括：冷凝器(1)、有机液体防护壳(3)、有机液体分配壳(4)、有机蒸汽膨胀壳(8)、封闭循环水浸没壳(9)；所述有机液体防护壳(3)设置在服务器外部，所述有机液体防护壳(3)上部与有机液体分配壳(4)相连，所述有机液体分配壳(4)与有机蒸汽膨胀壳(8)相连，所述有机蒸汽膨胀壳(8)与冷凝器(1)相连。
2.如权利要求1所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述有机液体防护壳(3)内设置有强制循环泵。
3.如权利要求1所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述冷凝器(1)与冷却塔(5)相连。
4.如权利要求3所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述冷却塔(5)与封闭循环水浸没壳(9)相连，所述冷凝器(1)外侧置于封闭循环水浸没壳(9)中。
5.如权利要求3所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述冷却塔(5)与封闭循环水浸没壳(9)之间设置有水泵。
6.如权利要求1所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述冷凝器(1)为塔状冷凝器。
7.如权利要求6所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述塔状冷凝器(1)采用翅片管，管顶部设置有盲端。
8.如权利要求1所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述有机液体防护壳(3)为分体式。
9.如权利要求3-5任一所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，所述冷却塔(5)为开式冷却塔。
10.如权利要求1所述的浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置，其特征在于，冷凝器(1)换热管为带盲端的光管、肋片管或翅片管。
Priority Applications (1)
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| CN202020752413.6U CN211702862U (zh) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | 一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置 |
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| CN (1) | CN211702862U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111526702A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-08-11 | 山东省科学院能源研究所 | 一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺 |
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2020
- 2020-05-08 CN CN202020752413.6U patent/CN211702862U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111526702A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-08-11 | 山东省科学院能源研究所 | 一种浸没耦合液气相变的数据中心冷源一体化供应装置及工艺 |
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