CN217064435U - 超级计算机液冷柜的热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超级计算机冷却技术领域，具体公开了超级计算机液冷柜的热管理系统，包括柜体和盖体，柜体内部包括冷却介质对服务器直接散热的浸没层和防止蒸发的冷却介质向四周扩散从而使其向顶部流动的保温层，通过在柜体内部设有保温层，并在保温层上设有保温介质，在冷却介质受热蒸发时保温层防止热量不会向四周扩散，使热量定向流向顶端盖体，从而使蒸发变为气态的冷却介质定向流向顶端，并且在盖体上设有导流罩，通过导流罩对气态的冷却介质吸收更能驱使气态的冷却介质定向流动，从而大大提高气态冷却介质的热交换率，进而提高对服务器的散热效果。

Description

超级计算机液冷柜的热管理系统

技术领域

本实用新型涉及超级计算机冷却技术领域，特别涉及了一种超级计算机液冷柜的热管理系统。

背景技术

超级计算机(Super computer)是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。就超级计算机和普通计算机的组成而言，构成组件基本相同，但在性能和规模方面却有差异。超级计算机主要特点包含两个方面：极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。

但由于其内电子元件和设备的热流密度极高，研究表明，超级计算机在运行过程中部件级热流密度高达100W/cm2，仅比太阳表面热流密度低两个数量级。太阳表面的温度高达6000℃，而半导体集成部件的结温应低于100℃，一般电子元器件的工作温度由制造商规定的：产业级：0～70℃；民用级：-20～80℃；军用级：-55～125℃。如此高的热流密度，如不采取合理的热控制技术，必将严重影响电子元件和设备的热可靠性。

目前超级计算机一般采用水冷或水冷加风冷模式。但是，水冷系统不仅占用空间较大，而且冷却效果也并不佳，目前也出现了代替水冷或水冷加风冷的冷却方式，就是利用冷却介质蒸发带走热量从而达到降温的效果，蒸发后的冷却介质上升到冷却装置的盖体上遇冷又液化回到液冷柜中，但是现在市面上的这种冷却方式并不能很好地使蒸发的冷却介质定向的上升液化，存在冷却介质液化程度不高从而达不到很好地使服务器散热的效果。

本申请所要解决的技术问题为：设计一款能使蒸发的冷却介质定向对流液化从而最大程度保证热交换的超级计算机液冷柜的热管理系统。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种超级计算机液冷柜的热管理系统。

本实用新型所采用的技术方案为：超级计算机液冷柜的热管理系统，包括柜体和盖体，柜体内设有服务器和冷却介质，服务器浸没于冷却介质中，柜体内部包括浸没层，浸没层装有液态冷却介质，柜体内部还包括设于浸没层上面用于防止蒸发的冷却介质向四周扩散的保温层，保温层四侧均设有保温介质，保温层设有与之固定安装用于平衡内部气压的平衡气压阀，盖体对应保温层设有导流罩，导流罩内部设有用于将蒸发的冷却介质进行液化的冷却装置，蒸发的冷却介质在热量向四周扩散时自身也会四周扩散，从而导致热交换效率不高，造成资源的浪费，通过在保温层设有保温介质，可防止热量向四周扩散，从而达到使蒸发的冷却介质定向向上流动的效果，通过在盖体设有导流罩，能更好的使气态冷却介质向上流动，从而更好地达到热交换的效果。

在一些实施方式中，导流罩上设有导流装置，导流装置包括对流孔，对流孔内设有与导流罩固定安装的风扇，本方案限定了风扇与导流罩的安装方式。

在一些实施方式中，冷却装置包括冷却板，冷却板正面设有与之固定安装用于增大热交换面积的冷却槽，通过设有冷却槽，可增大冷却面积从而更好地完成热交换。

在一些实施方式中，冷却板背侧设有与之固定安装用于进行热交换的盘管，盘管内流有冷水，通过水的流通带走热量从而实现热交换。

在一些实施方式中，盘管对应设有进水口和出水口，进水口和出水口设于盖体背侧，进水口和出水口设于盖体背侧可防止接口破裂水滴漏在服务器上而导致损坏。

在一些实施方式中，柜体内侧设有与之固定安装的液位计，柜体底部设有与之固定安装的补液电磁阀，液位计与补液电磁阀通讯连接，液位计可监控冷却介质的容量而控制补液电磁阀是否需要补液，保证冷却介质的容量从而更好地达到散热的效果。

在一些实施方式中，进水口设有与之固定连接的供水管，供水管上设有水温传感器，供水管上设有与水温传感器通讯连接的流量电磁阀。

本实用新型的有益效果在于：

该超级计算机液冷柜的热管理系统通过在柜体内部设有保温层，并在保温层上设有保温介质，在冷却介质受热蒸发时保温层防止热量不会向四周扩散，使热量定向流向顶端盖体，从而使蒸发变为气态的冷却介质定向流向顶端，并且在盖体上设有导流罩，通过导流罩对气态的冷却介质吸收更能驱使气态的冷却介质定向流动，从而大大提高气态冷却介质的热交换率，进而提高对服务器的散热效果。

附图说明

图1为本实用新型超级计算机液冷柜的热管理系统的整机结构示意图；

图2为本实用新型超级计算机液冷柜的热管理系统的内部结构示意图；

图3为本实用新型超级计算机液冷柜的热管理系统的冷却装置结构示意图；

图4为本实用新型超级计算机液冷柜的热管理系统的盖体背侧结构示意图；

图5为本实用新型超级计算机液冷柜的热管理系统的图2中局部A结构示意图。

图中的标号与名称对应如下：1、柜体；2、盖体；101、服务器；102、浸没层；103、保温层；104、保温介质；105、平衡气压阀；200、导流装置；201、导流罩；202、对流孔；203、风扇；204、冷却板；205、冷却槽；206、盘管；207、进水口；208、出水口；106、液位计；107、补液电磁阀；209、供水管；210、水温传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种超级计算机液冷柜的热管理系统，包括柜体1和盖体2，柜体1内设有服务器101和装有冷却介质，服务器101浸没于冷却介质中，该冷却介质为液态冷媒，冷媒的蒸发温度在50℃左右，服务器101在工作时会产生大量热量，当产生的热量使服务器101表面达到50℃时，冷媒开始以蒸发的形式汽化，从液态转变为气态，柜体1内部包括浸没层102和保温层103，浸没层102主要就是冷媒和浸没于冷媒中的服务器101，服务器101散热主要靠冷媒蒸发带走热量从而达到散热的效果，保温层103内侧四周都装有保温介质104，此保温介质104优选为保温棉，在冷媒蒸发时产生的热量会向四周扩散，此时气态冷媒也会随热气流向四周扩散，导致不能流向顶端的冷却装置使其液化再次回流至柜体1内对服务器101进行散热，通过在保温层103内设有保温棉，在冷媒对服务器101进行散热导致蒸发时，此时热量受四周保温棉的保温作用只能向上流动，从而带动气态的冷媒向顶端流动，保温层103设有与之固定安装的平衡气压阀105，平衡气压阀105可用于平衡柜体内气压，保证避免因气压过大导致气态冷媒不能定向向顶部流动，在盖体2上对应柜体1设有导流罩201，在导流罩201内部设有用于将蒸发的冷却介质进行液化的冷却装置，在导流罩201上设有导流装置200，导流装置200包括设于导流罩201上的对流孔202，对流孔202内部设有与导流罩201固定安装的的风扇203，利用风扇203转动形成气流差将热气吸进导流罩201，从而带动气态冷媒向上流进导流罩201内，当气态冷媒在导流罩201内遇冷却装置冷却，此时又转变为液化状态直接回流至柜体1内又重新利用对服务器101继续散热。

冷却装置包括冷却板204，冷却板204与盖体2固定安装，在冷却板204的正面设有与之固定安装的冷却槽205，冷却槽205可大大增加气态冷媒与冷却板204的接触面积，从增大接触面积从而提高气态冷媒的冷却效率，使热交换进行的更加全面；在冷却板204背侧设有与之固定安装用于进行热交换的盘管206，盘管206对应设有出水口208和进水口207，进水口207设有与之固定连接的供水管209，在供水管209上设有水温传感器210，供水管209上还设有与水温传感器210通讯连接的流量电磁阀，当水温传感器210感应水温过高时，此时就会控制流量电磁阀增大水的流量，能够保证冷却效果更好，进水口207和出水口208均设于盖体2背侧，由进水口207供水至盘管206内，因盘管206与冷却板204相互接触，冷却板204上的热量通过热传递传递至盘管206内部，水的流动进而带走冷却板204上的热量，从而使气态冷媒达到冷却液化的效果，进水口207和出水口208均设于盖体2背侧可防止盘管206与外部水管接口处破裂，从而导致漏水至服务器101进而损坏服务器101。由于柜体1内部的服务器101要保证足够的冷媒才能完全浸没从而达到散热的效果，因此在柜体1内部设有固定安装的液位计106，液位计106可实时监控内部的冷媒容量，当冷媒容量不足时会发出预警，此时安装在柜体1底部与液位计206通讯连接的补液电磁阀107便会向柜体1内部补液，当液位达到所设定的饱和值，补液电磁阀107便会停止补液。

本实用新型的工作原理及使用流程：当服务器101工作时产生热量，当温度升高至50℃时，此时冷却介质开始蒸发，由蒸发的形式带走热量对服务器101进行散热，当蒸发时产生的热气会向四周扩散，因盖体2中设有冷却装置需要对蒸发变成气态的冷却介质进行液化让其回流至柜体1内重新利用，如果热气向四周扩散而不向顶部流动的话液化效果不好，所以在柜体1内设有保温层103，保温层103内设有保温棉，此时热量就不会向四周扩散，而只能向顶部流动，并且在盖体2上还设有导流罩201，利用导流罩201对气态的冷却介质吸收更能驱使气态的冷却介质定向流动，从而大大提高气态冷却介质的热交换率，进而提高对服务器101的散热效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，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，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (7)

1.超级计算机液冷柜的热管理系统，包括柜体(1)和盖体(2)，所述柜体(1)内设有服务器(101)和冷却介质，所述服务器(101)浸没于冷却介质中，其特征在于，所述柜体(1)内部包括浸没层(102)，所述浸没层(102)装有液态冷却介质，所述柜体(1)内部还包括设于浸没层(102)上面用于防止蒸发的冷却介质向四周扩散的保温层(103)，所述保温层(103)四侧均设有保温介质(104)，所述保温层(103)设有与之固定安装用于平衡内部气压的平衡气压阀(105)，所述盖体(2)对应保温层(103)设有导流罩(201)，所述导流罩(201)内部设有用于将蒸发的冷却介质进行液化的冷却装置。

2.根据权利要求1所述的超级计算机液冷柜的热管理系统，其特征在于，所述导流罩(201)上设有导流装置(200)，所述导流装置(200)包括对流孔(202)，所述对流孔(202)内设有与导流罩(201)固定安装的风扇(203)。

3.根据权利要求1所述的超级计算机液冷柜的热管理系统，其特征在于，所述冷却装置包括冷却板(204)，所述冷却板(204)正面设有与之固定安装用于增大热交换面积的冷却槽(205)。

4.根据权利要求3所述的超级计算机液冷柜的热管理系统，其特征在于，所述冷却板(204)背侧设有与之固定安装用于进行热交换的盘管(206)。

5.根据权利要求4所述的超级计算机液冷柜的热管理系统，其特征在于，所述盘管(206)对应设有进水口(207)和出水口(208)，所述进水口(207)和出水口(208)设于盖体(2)背侧。

6.根据权利要求1所述的超级计算机液冷柜的热管理系统，其特征在于，所述柜体(1)内侧设有与之固定安装的液位计(106)，所述柜体(1)底部设有与之固定安装的补液电磁阀(107)，所述液位计(106)与补液电磁阀(107)通讯连接。

7.根据权利要求5所述的超级计算机液冷柜的热管理系统，其特征在于，所述进水口(207)设有与之固定连接的供水管(209)，所述供水管(209)上设有水温传感器(210)，所述供水管(209)上设有与水温传感器(210)通讯连接的流量电磁阀。

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