CN212677604U - 服务器的液冷换热机组以及液冷换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了服务器的液冷换热机组以及液冷换热系统，液冷换热机组包括：板式换热器、设备侧组冷塔侧组件以及补液管路，设备侧组件的第一进液管路的一端、第一出液管路的一端分别与板式换热器的第一内部流道的两端相连通，第一进液管路设有第一水泵，第一进液管路的另一端、第一出液管路的另一端分别用于连通服务器；冷塔侧组件的第二进液管路的一端、第二出液管路的一端分别与第二内部流道的两端相连通，第二进液管路设有第二水泵，第二进液管路的另一端、第二出液管路的另一端分别用于连接冷塔；补液管路上设有水箱、第三水泵，补液管路与第一进液管路连通。由此利用外循环回路的冷量对内循环回路进行冷却，从而实现了对服务器的降温。

Description

服务器的液冷换热机组以及液冷换热系统

技术领域

本实用新型涉及换热领域，尤其是涉及服务器的液冷换热机组以及液冷换热系统。

背景技术

市场上数据中心水冷机组普遍采用压缩机和换热器，成本高昂，控制复杂。目前市场上水冷机组为了适合南北方冬季天气，普遍用水加乙二醇混合液来做冷却液，乙二醇对人体有毒性，成本高。这种混合冷却液导热性比水低，同样的换热量需要更大规格的换热机组来冷却设备。

市场上的水冷机组普遍水冷机组会随着环境温度的变化，水冷管道内冷却液温度相应变化，造成管道内部压力变化。市场上的水冷机组，很多无法保证设备冷却后温度稳定。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种液冷换热机组。

根据本实用新型实施例的服务器的液冷换热机组包括：板式换热器、设备侧组冷塔侧组件以及补液管路，所述板式换热器具有第一内部流道和第二内部流道；所述设备侧组件包括第一进液管路和第一出液管路，所述第一进液管路的一端、所述第一出液管路的一端分别与所述第一内部流道的两端相连通，所述第一进液管路上设有第一水泵，所述第一进液管路的另一端、所述第一出液管路的另一端分别用于连通服务器的液冷元件，以与服务器组成内循环回路；所述冷塔侧组件包括第二进液管路和第二出液管路，所述第二进液管路的一端、所述第二出液管路的一端分别与所述第二内部流道的两端相连通，所述第二进液管路上设有第二水泵，所述第二进液管路的另一端、所述第二出液管路的另一端分别用于连接冷塔，以与冷塔组成外循环回路；所述补液管路上设有水箱、第三水泵，所述补液管路在第二水泵的进水侧与所述第一进液管路连通。

由此，设备侧组件能够连通服务器的液冷元件与板式换热器，以将服务器的液冷元件内的高温流体输送到板式换热器的第一内部流道，冷塔侧组件能够连通冷塔与板式换热器，以将冷塔内的低温流体输送到板式换热器的第二内部流道内，进而利用外循环回路的冷量对内循环回路进行冷却，从而实现了对服务器的降温。进一步地，设置独立于内循环回路和外循环回路的补液管路，以对液态介质温度较高的内循环回路进行补液，同时不会影像内循环回路、外循环回路之间的热交换效率。

在一些实施例中，还包括至少一个电加热器，所述第一出液管路和所述水箱中的至少一个设有所述电加热器。

在一些实施例中，还包括比例积分三通阀，所述比例积分三通阀的两个接口连接到所述第二进液管路，且另一个接口通过分支管路与所述第二出液管路连通。

在一些实施例中，所述第一进液管路、所述第一出液管路、所述第二进液管路、所述第二出液管路上、所述水箱内均设有温度传感器、蝶阀。

在一些实施例中，所述第二进液管路、所述第一出液管路上均设有排气阀。

在一些实施例中，还包括压力调节管路，所述压力调节管路上设有膨胀罐、压力安全阀，所述压力调节管路与所述补液管路汇聚，并共同连接到所述第一进液管路。

在一些实施例中，所述补液管路上还设有压力传感器。

在一些实施例中，所述第一进液管路、所述第二出液管路、所述水箱处均设有排污阀。

在一些实施例中，所述第一进液管路、所述第二进液管路上还设有过滤器。

根据本实用新型第二方面实施例的服务器的液冷换热系统，包括：所述的液冷换热机组、服务器、冷塔，所述服务器包括液冷元件、电路板、安装于所述电路板上的算力芯片，所述液冷元件设置在所述算力芯片的背离所述电路板的一侧，所述液冷元件具有供液体流动的流通通道，所述液冷元件与所述设备侧组件相连，以使所述第一进液管路、所述流通通道、第一出液管路形成内循环回路；所述冷塔与所述冷塔侧组件相连，以使形成外循环回路。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从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是根据本实用新型实施例的液冷换热机组的液压原理示意图。

附图标记：

液冷换热机组100，

板式换热器10，第一内部流道11，第二内部流道12，

设备侧组件20，第一进液管路21，第一出液管路22，第一水泵23，

冷塔侧组件30，第二进液管路31，第二出液管路32，第二水泵33，分支管路34，

补液管路40，水箱41，第三水泵42，

压力调节管路50，膨胀罐51，压力安全阀52，

电加热器a,

温度传感器b,

比例积分三通阀c，

过滤器d，

蝶阀e，

压力传感器f，

排污阀g，

液位传感器h，电磁阀i，截止阀j，止回阀k，排气阀m。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的液冷换热机组100。

根据本实用新型实施例的服务器的液冷换热机组100包括：板式换热器10、设备侧组件20、冷塔侧组件30以及补液管路40。

板式换热器10具有第一内部流道11和第二内部流道12。第一内部流道11与第二内部流道12彼此不连通，在两个内部流道内流动的液态介质通过板式换热器10的金属壁体进行热交换。

设备侧组件20包括第一进液管路21和第一出液管路22，第一进液管路21的一端、第一出液管路22的一端分别与第一内部流道11的两端相连通，第一进液管路21上设有第一水泵23，所述第一进液管路21的另一端、所述第一出液管路22的另一端分别用于连通服务器的液冷元件，以与服务器组成内循环回路。

需要说明的是，第一进液管路21并不仅仅是指一段管，而是指管以及安装在管上的各种液压元器件组成的结构。同理，第一出液管路22以及后述的第二进液管路31、第二出液管路32也不局限于仅仅包括一段管，而是也包括了设置在管上的泵、阀门等元器件。

由于服务器工作一段时间后，芯片就会发热，服务器的液冷元件用于对芯片降温，以使芯片能够及时散热，从而能够长时间正常工作，避免因温度过高出现宕机现象。第一水泵23用于将液冷元件内的温度较高的液态介质抽吸到第一进液管路21内，温度较高的液态介质经过板式换热器10的第一内部流道11，与第一流道内温度较低的液态介质进行热交换，被降温后的液态介质从第一出液管路22流回服务器的液冷元件内，继续对芯片进行降温，第一内部流道11、第一进液管路21、第一出液管路22以及服务器的液冷元件共同构成的内循环回路，能够对服务器进行液冷降温。

冷塔侧组件30包括第二进液管路31和第二出液管路32，第二进液管路31的一端、第二出液管路32的一端分别与第二内部流道12的两端相连通，第二进液管路31上设有第二水泵33，所述第二进液管路31的另一端、所述第二出液管路32的另一端分别用于连接冷塔，以与冷塔组成外循环回路。

第二水泵33用于将冷塔内的温度较低的液体抽吸到第二进液管路31内，并使低温液体进入到板式换热器10的第二内部流道12，低温液体参与换热后温度升高，最终换热后的液体经第二出液管路32流回冷塔内。第二内部流道12、第二进液管路31、第二出液管路32以及冷塔共同构成的外循环回路，能够为板式换热器10提供用于换热的冷量。

补液管路40上设有水箱41、第三水泵42，补液管路40在第二水泵33的进水侧与第一进液管路21连通。水箱41可以具有接入软水的接入管，接入管上设有电磁阀i，补液管路40上还设有截止阀j、止回阀k，水箱41内还设有液位传感器h。由于第一进液管路21内流动的液体为从液冷元件流出的温度较高的液体，容易因高温产生气体，而且因为第一进液管路21和第一出液管路22与待散热服务器之间连接，冷却液会存在损耗情况，若不及时补水会导致服务器的损坏。第一进液管路21内如果内部缺水，内部水压会降低，补液管路40上还设有压力传感器f，第三水泵42会根据压力传感器f反馈的第一进液管路21的内部压力做出判断，提前在第三水泵中设置压力定值P1、P2，当第三水泵检测到第一进液管路21内压力低于设定值P1会及时补水，等于或高于P2设定值会停止补水。因此，通过第三水泵42将液体补给到第一进液管路21内，能够起到补液的作用。

由此，设备侧组件20能够连通服务器的液冷元件与板式换热器10，以将服务器的液冷元件内的高温流体输送到板式换热器10的第一内部流道11，冷塔侧组件30能够连通冷塔与板式换热器10，以将冷塔内的低温流体输送到板式换热器10的第二内部流道12内，进而利用外循环回路的冷量对内循环回路进行冷却，从而实现了对服务器的降温。进一步地，设置独立于内循环回路和外循环回路的补液管路40，以对液态介质温度较高的内循环回路进行补液，同时不会影响内循环回路、外循环回路之间的热交换效率。

在一些实施例中，液冷换热机组100还包括至少一个电加热器a，第一出液管路22和水箱41中的至少一个设有电加热器a。在图1所示的具体实施例中，第一出液管路22上串接有一个电加热器a，以对内循环回路的液体进行加热，从而在寒冷的季节，使服务器启动时能够实现热启动。水箱41内也设有一个电加热器a，以在补液前或者水箱41结冰时对液体进行加热，进而能够避免水箱41结冰，即便结冰也能够对水箱41进行加热以解冻。

这样，能够在极寒天气条件下运行，初次启动可以通过加热棒来加热内循环回路的液体，在服务器的液冷元件达到合理运行温度即可启动服务器。而且，由于设置了上述电加热器a，能够采用水作为液态介质代替昂贵的防冻液，水的成本远远低于防冻液，降低了冷却介质的成本。

可选地，还包括比例积分三通阀c，比例积分三通阀c的两个接口连接到第二进液管路31，且另一个接口通过分支管路34与第二出液管路32连通。第一进液管路31的用于与服务器连接的接口也可以称之为热侧入口。由此，通过目标设定温度控制比例积分三通阀c的开启状态，以调节进入板式换热器10的第二内部流道12的流量，使设备侧组件20的热侧入口的温度恒定。

作为一个可选的实施例，第一进液管路21、第一出液管路22、第二进液管路31、第二出液管路32上、水箱41内均设有温度传感器b、蝶阀e。温度传感器b、蝶阀e串接在相应的进液管路、出液管路上。由此，温度传感器b能够对所在的各个管路的温度进行监测，并控制电加热器a的启停，进而能够控制水箱41内的电加热器a按照设定值自动加热启停。

在图1所示的具体实施例中，第二进液管路31、第一出液管路22上均设有排气阀m。由此，排气阀m能够对第二进液管路31、第一出液管路22进行自动排气。

在一些实施例中，液冷换热机组100还包括压力调节管路50，压力调节管路50上设有膨胀罐51、压力安全阀52，压力调节管路50与补液管路40汇聚，并共同连接到第一进液管路21。由于设备侧的管路水压受温度变化而变化，膨胀管能够稳定内循环回路的压力，而且在膨胀罐51出现故障时、稳压功能失效情况下，压力安全阀52能够对内循环回路进行自动泄压，在水压上升到设定值时，泄压阀动作并泄压排水。

进一步地，补液管路40上还设有压力传感器f。由此，压力传感器f能够对补液管路40的压力进行监测，以便于维持管路的压力稳定，使管道内部的冷却液压力在设定值运行，机组还可以设置成带有压力、温度显示功能，能够实时了解水冷机组运行压力。

参见图1所示，第一进液管路21、第二出液管路32、水箱41处均设有排污阀g。由此，液冷换热机组100带有管道排水功能，停机状态下，可以排出水冷机组全部水。

在一些实施例中，第一进液管路21、第二进液管路31上还设有过滤器d。由此，过滤器d能够对内循环回路、外循环回路内的液态介质进行过滤。

根据本实用新型第二方面实施例的服务器的液冷换热系统包括：上述实施例的液冷换热机组100、服务器、冷塔。

服务器包括液冷元件、电路板、安装于电路板上的算力芯片，液冷元件设置在算力芯片的背离电路板的一侧，液冷元件具有供液体流动的流通通道，液冷元件与设备侧组件20相连，以使第一进液管路21、流通通道、第一出液管路22形成内循环回路。冷塔与冷塔侧组件30相连，以使形成外循环回路。

冷塔可以是开式冷却塔、闭式冷却塔或者干冷器，开式冷塔比以上两种冷塔成本低。

本实用新型主要分为外接设备侧泵组系统、换热板系统、外接冷却塔侧泵组系统、软化水补液系统四大部分组成。

本实用新型能够实现以下功能：管道自动排气功能、外接设备侧水压自动稳压功能、外接设备侧缺水自动补液功能、外接设备侧水压超压自动泄压功能、外接设备侧和外接冷塔侧换热功能、软水箱水温自动加热功能、外接设备侧管道水温自动加热功能、外接设备侧热侧出口温度定位功能、水压实时监测功能、水温实时监测工能。

下面简述根据本实用新型实施例的液冷换热系统的工作过程。

外部经过软化的水源补液到水箱41，补液管路40的温度传感器b能够检测水温，根据启停设置温度判断水箱41内的电加热器a是否加热。补液管路40的第三水泵42给外接设备侧管路补液，内部的压力传感器f检测水压，根据压力启停设定值判断是否控制第三水泵42的启停。

外接设备侧的第一水泵23启动，此侧温度传感器b检测水温，根据启停设置温度判断是否第一出液管路22上的电加热器a是否加热。外接设备启动，膨胀管自动稳定管道内部水压，根据设定的外接设备目标出水温度，比例积分电动调节阀动作，调节冷塔侧进出换热板水流量，稳定外接设备出水温度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种服务器的液冷换热机组，其特征在于，包括：

板式换热器，所述板式换热器具有第一内部流道和第二内部流道；

设备侧组件，所述设备侧组件包括第一进液管路和第一出液管路，所述第一进液管路的一端、所述第一出液管路的一端分别与所述第一内部流道的两端相连通，所述第一进液管路上设有第一水泵，所述第一进液管路的另一端、所述第一出液管路的另一端分别用于连通服务器的液冷元件，以与服务器组成内循环回路；

冷塔侧组件，所述冷塔侧组件包括第二进液管路和第二出液管路，所述第二进液管路的一端、所述第二出液管路的一端分别与所述第二内部流道的两端相连通，所述第二进液管路上设有第二水泵，所述第二进液管路的另一端、所述第二出液管路的另一端分别用于连接冷塔，以与冷塔组成外循环回路；以及

补液管路，所述补液管路上设有水箱、第三水泵，所述补液管路在第二水泵的进水侧与所述第一进液管路连通。

2.根据权利要求1所述的液冷换热机组，其特征在于，还包括至少一个电加热器，所述第一出液管路和所述水箱中的至少一个设有所述电加热器。

3.根据权利要求1所述的液冷换热机组，其特征在于，还包括比例积分三通阀，所述比例积分三通阀的两个接口连接到所述第二进液管路，且另一个接口通过分支管路与所述第二出液管路连通。

4.根据权利要求3所述的液冷换热机组，其特征在于，所述第一进液管路、所述第一出液管路、所述第二进液管路、所述第二出液管路上、所述水箱内均设有温度传感器、蝶阀。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的液冷换热机组，其特征在于，所述第二进液管路、所述第一出液管路上均设有排气阀。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的液冷换热机组，其特征在于，还包括压力调节管路，所述压力调节管路上设有膨胀罐、压力安全阀，所述压力调节管路与所述补液管路汇聚，并共同连接到所述第一进液管路。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的液冷换热机组，其特征在于，所述补液管路上还设有压力传感器。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的液冷换热机组，其特征在于，所述第一进液管路、所述第二出液管路、所述水箱处均设有排污阀。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的液冷换热机组，其特征在于，所述第一进液管路、所述第二进液管路上还设有过滤器。

10.一种服务器的液冷换热系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的液冷换热机组；

服务器，所述服务器包括液冷元件、电路板、安装于所述电路板上的算力芯片，所述液冷元件设置在所述算力芯片的背离所述电路板的一侧，所述液冷元件具有供液体流动的流通通道，所述液冷元件与所述设备侧组件相连，以使所述第一进液管路、所述流通通道、第一出液管路形成内循环回路；

冷塔，所述冷塔与所述冷塔侧组件相连，以使形成外循环回路。

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