CN217064358U - 服务器冷却装置及浸没式冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种浸没式冷却系统，包括待冷却区域、外循环回路和换热部件；所述待冷却区域内填充有内流动介质；所述换热部件包括第一进口、第一出口、第二进口和第二出口；其中，所述换热部件的第二进口和第二出口分别通过内循环管路与所述待冷却区域的内部连通，且所述内循环管路上串联有内循环泵体；所述内循环管路、内循环泵体、待冷却区域和换热部件的内循环部分构成一内循环回路；所述换热部件的第一进口和第一出口串联在所述外循环回路上；所述外循环回路用于与所述内循环回路中流经换热部件的内流动介质换热。本发明可以解决现有服务器散热效果不佳的问题。本申请还涉及一种采用了上述浸没式冷却系统的服务器冷却装置。

Description

服务器冷却装置及浸没式冷却系统

技术领域

本申请涉及服务器制冷领域，特别涉及一种服务器冷却装置及浸没式冷却系统。

背景技术

现有的服务器和数据中心采用的是循环风冷的方式，通过制冷机组送入的冷空气，对服务器等设备进行冷却；但随着行业发展，功率密度的提升，循环风冷方式的冷却能力也正接近极限，不能满足大功率密度机房布置的冷却需求。

随着云计算的高速发展，对服务器性能的要求越来越高。服务器性能提升的同时，功耗也随之提升，机柜功耗成倍数上升，近年来数据中心机柜的功率密度提高了数倍，传统的循环风冷散热无法有效的对布置密集的服务器进行散热。

因此，基于以上的局限，有必要提供一种新的冷却方式对机房服务器设备进行冷却。

发明内容

本申请的目的在于提供一种服务器冷却装置及浸没式冷却系统，可以解决服务器散热效果不佳的问题。

为实现上述目的，本申请一方面提供一种浸没式冷却系统，包括待冷却区域、外循环回路和换热部件；所述待冷却区域内填充有内流动介质；所述换热部件包括第一进口、第一出口、第二进口和第二出口；

其中，所述换热部件的第二进口和第二出口分别通过内循环管路与所述待冷却区域的内部连通，且所述内循环管路上串联有内循环泵体；所述内循环管路、内循环泵体、待冷却区域和换热部件的内循环部分构成一内循环回路；

所述换热部件的第一进口和第一出口串联在所述外循环回路上；所述外循环回路用于与所述内循环回路中流经换热部件的内流动介质换热。

作为上述技术方案的进一步改进：所述换热部件至少有两个，多个所述换热部件的外循环部分相互并联后串联在所述外循环回路上；每个所述换热部件的内循环部分分别通过另一内循环管路、另一内循环泵体与所述待冷却区域构成另一内循环回路。

作为上述技术方案的进一步改进：每个所述换热部件的第一进口或第一出口处设有开关阀；所述开关阀采用电控阀。

作为上述技术方案的进一步改进：所述换热部件为板式换热器。

作为上述技术方案的进一步改进：所述外循环回路包括外循环泵体、外循环管路、冷却塔和外流动介质；所述外循环泵体、冷却塔和换热部件的外循环部分串联在所述外循环管路上，所述外循环泵体用于带动所述外流动介质在所述外循环回路内循环。

作为上述技术方案的进一步改进：所述内循环泵体和所述外循环泵体的流量均可调节；所述待冷却区域内设有温度传感器。

为实现上述目的，本申请另一方面还提供一种服务器冷却装置，包括服务器群和上述的浸没式冷却系统；所述服务器群浸没在所述待冷却区域内。

作为上述技术方案的进一步改进：所述内流动介质采用全氟化合物。

为实现上述目的，本申请另一方面还提供一种浸没式冷却系统的使用方法，基于上述的浸没式冷却系统，

根据所述换热部件的数量和每台所述换热部件的制冷量，将所述浸没式冷却系统划分为若干个工作任务；根据所述待冷却区域的所需制冷量，选择启用对应的工作任务。

作为上述技术方案的进一步改进：启用对应任务后，根据所述待冷却区域内的温度传感器检测值，调节对应的所述内循环泵体和所述外循环泵体的流量。

由此可见，本申请提供的技术方案，可以通过将服务器浸没在待冷却区域内，通过内循环回路和外循环回路对待冷却区域内的内流动介质进行换热，实现降温冷却，既能提高服务器的布置密度，减少面积，又能有效的对布置密集的服务器进行散热；

同时，可通过实际所需制冷量，选择对应数量的换热部件进行制冷，提高对服务器的冷却效果，并且可以通过温度传感器件实时监测待冷却区域内的温度，控制内循环泵体和外循环泵体的流量，进行微调；

同时，还可以采用多个内循环泵体轮流工作，避免内循环泵体长期工作，过热损坏，提高使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种实施方式中浸没式冷却系统的结构示意图；

图2是图1的A部结构示意图；

图3是本申请提供的一种实施方式中浸没式冷却系统的一种工作状态示意图；

图中：1、待冷却区域；11、内流动介质；2、换热部件；21、第一进口；22、第一出口；23、第二进口；24、第二出口；3、内循环管路；4、内循环泵体；5、开关阀；6、外循环泵体；7、外循环管路；8、冷却塔。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。本申请使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”、“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“滑动连接”、“固定”、“套接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

随着云计算的高速发展，对服务器性能的要求越来越高。服务器性能提升的同时，功耗也随之提升，机柜功耗成倍数上升，近年来数据中心机柜的功率密度提高了数倍，传统的循环风冷散热无法有效的对布置密集的服务器进行散热。

因此，基于以上的局限，有必要提供一种新的冷却方式对机房服务器设备进行冷却。

下面将结合附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本申请所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域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方式，都属于本申请保护的范围。

如图1至图3所示，在一种可实现的实施方式中，浸没式冷却系统，包括待冷却区域1、外循环回路和换热部件2；待冷却区域1内填充有内流动介质11，通过内流动介质11对待冷却区域1内的装置进行冷却；换热部件2包括第一进口21、第一出口22、第二进口23和第二出口24，其中，第一进口21和第一出口22通过换热部件2的内循环部分相互连通，第二进口23和第二出口24通过换热部件2的外循环部分相互连通；

其中，换热部件2的第二进口23和第二出口24分别通过内循环管路3与待冷却区域1的内部连通，且内循环管路3上串联有内循环泵体4；内循环管路3、内循环泵体4、待冷却区域1和换热部件2的内循环部分构成一内循环回路；换热部件2的第一进口21和第一出口22串联在外循环回路上；外循环回路用于与内循环回路中流经换热部件2的内流动介质11换热，从而实现对待冷却区域1的持续制冷。

在实际应用中，换热部件2具体采用板式换热器，板式换热器工作原理就是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片,然后叠装,用夹板、螺栓紧固而成，且板式换热器内形成有两个不相交的流道，也就是本申请中所述的换热部件2的内循环部分和换热部件2的外循环部分。

对于外循环回路，可采用机械制冷或采用空冷的方式进行与内循环回路中流经换热部件2的内流动介质11换热。

本申请的外循环回路具体提供了空冷的方式，具体结构为：外循环回路包括外循环泵体6、外循环管路7、冷却塔8和外流动介质；外循环泵体6、冷却塔8和换热部件2的外循环部分串联在外循环管路7上，外循环泵体6用于带动外流动介质在外循环管路7内循环；其工作原理为，通过外循环泵体6带动外流动介质在外循环回路内进行循环，当外流动介质经过换热部件2的外循环部分时与内循环部分换热温度变高，然后流动至冷却塔8进行散热，温度再降低，依次循环往复进行制冷。

进一步的，内循环泵体4和外循环泵体6的流量均可调节；待冷却区域1内设有温度传感器，从而根据温度传感器件实时监测待冷却区域内的温度，控制内循环泵体和外循环泵体的流量，进行制冷微调；

对于内循环泵体4和外循环泵体6的流量调节可采用多种方式，一、变速调节：改变水泵的转速，可以使水泵的性能发生变化，从而使水泵的工况点发生变化，这种方法称为变速调解；二、变径调节：叶轮经过车削以后，水泵的性能将按照一定的规律发生变化，从而使水泵的工况点发生改变，我们把车削叶轮改变水泵工况点的方法，称为变径调节；三、节流调节：对于出水管路安装闸阀的水泵装置来说，把闸阀关小时，在管路中增加了局部阻力，则管路特性曲线变陡，其工况点就沿着水泵的Q-H曲线向左上方移动。闸阀关得越小，增加的阻力越大，流量就变得越小，这种通过关小闸阀来改变水泵工况点的方法，称为节流调节或变阀调节；在本申请中，为了实现节能的效果，优选采用对水泵23采用变速调节，从而降低能耗。

另一实施方式：再上一实施方式的基础上，换热部件2至少有两个，多个换热部件2的外循环部分相互并联后串联在外循环回路上；每个换热部件2的内循环部分分别通过另一内循环管路3、另一内循环泵体4与待冷却区域1构成另一内循环回路；并且，每个换热部件2的第一进口21或第一出口22处设有开关阀5，开关阀5用于当多换热部件2轮流使用时，关闭其他并联路；开关阀5优选采用电控阀。

从而实现多环内循环换热，也就是说可通过实际所需制冷量，选择对应数量的换热部件进行制冷，提高对服务器的冷却效果，并且可以通过温度传感器件实时监测待冷却区域内的温度，控制内循环泵体和外循环泵体的流量，进行微调；同时，还可以采用多个内循环泵体轮流工作，避免内循环泵体长期工作，过热损坏，提高使用寿命。

基于相同的发明构思，本申请还提供了服务器冷却装置，包括服务器群和上述的浸没式冷却系统；服务器群浸没在待冷却区域1内，由待冷却区域1内的内流动介质11对服务器群散热。

其中，内流动介质11采用全氟化合物，全氟化合物具有不燃性，绝缘性和物质兼容性特点，从而不影响服务器群的正常使用。

基于相同的发明构思，本申请还提供了浸没式冷却系统的使用方法，基于上述的浸没式冷却系统，根据换热部件2的数量和每台换热部件2的制冷量，将浸没式冷却系统划分为若干个工作任务；

根据待冷却区域1的所需制冷量，选择启用对应的工作任务。

启用对应任务后，根据待冷却区域1内的温度传感器检测值，调节对应的内循环泵体4和外循环泵体6的流量。

本申请还提供了两种具体实施例：

实施例一：

具体参见图3，仅具有一个内循环回路，外循环回路由换热部件2的外循环部分、外循环管路7、冷却塔8和外循环泵体6组成，内循环由待冷却区域1、内循环管路3、换热部件2的内循环部分和内循环泵体4构成，外流动介质和内流动介质11在换热部件2处进行热交换，从而对待冷却区域1内进行降温，实现制冷；并且，通过温度传感器件实时监测待冷却区域内的温度，控制内循环泵体和外循环泵体的流量，对待冷却区域1的制冷温度进行微调；

实施例二：

具体参见图1，具有两个内循环回路，两个换热部件2的外循环部分并联后串联在外循环回路上；

其具有两种工作方式：

一：两个内循环回路轮流工作，当其中一内循环回路工作时，另一内循环回路所对应的开关阀5关闭，从而关闭掉另一内循环回路所对应的外循环部分，按此方式依次轮流工作，避免泵体长时间工作过热损坏。

二：两个内循环回路可同时工作，即根据待冷却区域1的所需制冷量选择启用一个内循环回路或者两个内循环回路；当启用一个内循环回路工作时，另一内循环回路所对应的开关阀5关闭，从而关闭掉另一内循环回路所对应的外循环部分；当两个内循环回路都启用时，两个内循环回路同时对待冷却区域1换热，提高制冷效果。

由此可见，本申请提供的技术方案，可以通过将服务器浸没在待冷却区域内，通过内循环回路和外循环回路对待冷却区域内的内流动介质进行换热，实现降温冷却，既能提高服务器的布置密度，减少面积，又能有效的对布置密集的服务器进行散热；同时，可通过实际所需制冷量，选择对应数量的换热部件进行制冷，提高对服务器的冷却效果，并且可以通过温度传感器件实时监测待冷却区域内的温度，控制内循环泵体和外循环泵体的流量，进行微调；同时，还可以采用多个内循环泵体轮流工作，避免内循环泵体长期工作，过热损坏，提高使用寿命。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浸没式冷却系统，其特征在于，包括待冷却区域(1)、外循环回路和换热部件(2)；所述待冷却区域(1)内填充有内流动介质(11)；

所述换热部件(2)包括第一进口(21)、第一出口(22)、第二进口(23)和第二出口(24)；

其中，所述换热部件(2)的第二进口(23)和第二出口(24)分别通过内循环管路(3)与所述待冷却区域(1)的内部连通，且所述内循环管路(3)上串联有内循环泵体(4)；所述内循环管路(3)、内循环泵体(4)、待冷却区域(1)和换热部件(2)的内循环部分构成一内循环回路；

所述换热部件(2)的第一进口(21)和第一出口(22)串联在所述外循环回路上；所述外循环回路用于与所述内循环回路中流经换热部件(2)的内流动介质(11)换热。

2.根据权利要求1所述的浸没式冷却系统，其特征在于，所述换热部件(2)至少有两个，多个所述换热部件(2)的外循环部分相互并联后串联在所述外循环回路上；

每个所述换热部件(2)的内循环部分分别通过另一内循环管路(3)、另一内循环泵体(4)与所述待冷却区域(1)构成另一内循环回路。

3.根据权利要求2所述的浸没式冷却系统，其特征在于，每个所述换热部件(2)的第一进口(21)或第一出口(22)处设有开关阀(5)；所述开关阀(5)采用电控阀。

4.根据权利要求3所述的浸没式冷却系统，其特征在于，所述换热部件(2)为板式换热器。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的浸没式冷却系统，其特征在于，所述外循环回路包括外循环泵体(6)、外循环管路(7)、冷却塔(8)和外流动介质；所述外循环泵体(6)、冷却塔(8)和换热部件(2)的外循环部分串联在所述外循环管路(7)上，所述外循环泵体(6)用于带动所述外流动介质在所述外循环回路内循环。

6.根据权利要求5所述的浸没式冷却系统，其特征在于，所述内循环泵体(4)和所述外循环泵体(6)的流量均可调节；所述待冷却区域(1)内设有温度传感器。

7.一种服务器冷却装置，其特征在于：包括服务器群和权利要求1至6任意一项所述的浸没式冷却系统；所述服务器群浸没在所述待冷却区域(1)内。

8.根据权利要求7所述的服务器冷却装置，其特征在于，所述内流动介质(11)采用全氟化合物。

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