CN217563997U - 一种液冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种液冷系统，涉及服务器技术领域，为解决液冷服务器液体介质分配不均导致系统水力失调。本实用新型提供一种液冷系统，包括机柜、多个支管、进液管、回液管和多个液冷服务器，该机柜具有安装腔。多个支管并列设置于安装腔内。进液管一部分位于机柜内，且与多个支管的一端相连通。回液管一部份位于机柜内，且与多个支管的另一端相连通。多个液冷服务器安装于安装腔内，且一个液冷服务器与一个支管相连通。液冷服务器与进液管内的液体介质换热后输送至回液管内。其中，在机柜内，每个支管与进液管和回液管连通的路径长度相等。本实用新型用于液冷服务器制冷。

Description

一种液冷系统

技术领域

本实用新型涉及服务器技术领域，尤其涉及一种液冷系统。

背景技术

数据中心芯片封装热流密度大约为10W/cm²，而机柜热流密度通常为0.1W/cm²，相差两个数量级，热流密度梯度差异大，导致机柜局部热岛频出。近年来，液冷技术成为一种节能技术，且对高热密度散热场景具有独特优势。然而应用于冷板式液冷时，由于对系统维护、稳定和可靠等因素的考虑，使得系统成本较高，造成资源严重浪费。若降低系统成本，又无法使得冷板式液冷中每个液冷服务器的冷量均匀，无法保证系统的可靠。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种液冷系统，解决了以往多个液冷服务器中液体介质分配不均导致系统水力失调问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

本实用新型提供一种液冷系统，包括机柜、多个支管、进液管、回液管和多个液冷服务器，该机柜具有安装腔。多个支管并列设置于安装腔内。进液管一部分位于机柜内，且与多个支管的一端相连通。回液管一部份位于机柜内，且与多个支管的另一端相连通。多个液冷服务器安装于安装腔内，且一个液冷服务器与一个支管相连通。液冷服务器与进液管内的液体介质换热后输送至回液管内。其中，在机柜内，每个支管与进液管和回液管连通的路径长度相等。

在此情况下，在机柜内设置的多个液冷服务器通过支管可以与进液管和回液管相连通，这样一来，由于进液管内流通的液体通过支管经过液冷服务器后可以带走液冷服务器的一部分热量，进液管内的液体介质被液冷服务器加热后由回液管流出机柜。在此情况下，液冷服务器内的热量被回液管内的液体带出机柜外，从而实现对液冷服务器的降温。

此外，由于在机柜内，每个支管与进液管和回液管连通的路径长度相等。这样一来，进液管内的液体介质可以均匀的分配至每个液冷服务器，从而使得机柜内的每个液冷服务器被带走的热量一致。不会由于机柜的局部过热或者过冷从而导致机柜内液冷服务器不稳定。并且，输配至每一液冷服务器流程相同，可以避免水力失调，保证供液的均匀性和系统的安全可靠性。该液冷系统在保证冷却液输配要求的同时，使系统供液分配更均匀、后期维护及管理更便捷，实现系统的可靠及资源的节约。

进一步地，液冷系统还包括多个快插接头，在液冷服务器的两侧均设置有快插接头，且与支管相连通。

进一步地，液冷系统还包括换热器，该换热器具有相连通的第一进液口和第一出液口，其中，第一进液口与机柜外的回液管相连通，第一出液口与机柜外的进液管相连通。换热器用于将来至回液管内的液体冷却后输出至进液管内。

进一步地，换热器还具有第二进液口和第二出液口。液冷系统还包括制冷装置，该制冷装置用于提供冷源，制冷装置与第二出液口和第二进液口相连通。换热器还用于将来至第二进液口的液体与回液管内的液体进行热量转换，将第二进液口的液体加热后由第二出液口输出至制冷装置。

进一步地，制冷装置包括冷却塔和干冷器中的至少一种，换热器为板式热交换器。

进一步地，液冷系统还包括第一旁路管、第一旁路阀、两个第一阀门和第一循环泵，其中，第一旁路管与换热器并联，且与第一进液口和第一出液口相连通。第一旁路阀安装于第一旁路管上。两个第一阀门安装于第一旁路管上，且位于第一旁路阀的两侧。第一循环泵安装于进液管上。

进一步地，液冷系统还包括第二旁路管、第二旁路阀、三通阀和第二循环泵，其中，第二旁路管与换热器并联，且与第二进液口和第二出液口相连通。第二旁路阀安装于第二旁路管上。三通阀安装于第二旁路管与第二出液口之间的管路连接处。第二循环泵安装于制冷装置与第二进液口之间。

进一步地，液冷系统还包括第一压力传感器和第二压力传感器，其中，第一压力传感器安装于机柜与换热器之间的进液管上，且与进液管相连通。

第二压力传感器安装于机柜与换热器之间的回液管上，且与回液管相连通。

进一步地，液冷系统还包括第三旁路管、第二阀门、两个第三阀门和流量传感器。其中，第三旁路管位于机柜和换热器之间，且与回液管并联。第二阀门安装于第三旁路管上。两个第三阀门安装于回液管与第三旁路管并联的一部分。流量传感器安装于两个第三阀门之间，且与回液管相连通。

进一步地，液冷系统还包括温度传感器和温度表，其中，温度传感器安装于机柜和换热器之间，且与进液管相连通。温度表安装于机柜和换热器之间，且与进液管相连通。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种机柜示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种温控模块示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种换热器示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种换热器示意图；

图5为本实用新型实施例提供的机柜、维护管理模块和换热器示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种维护管理模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

传统服务器利用空气带走数据中心芯片发出的热量，冷却能耗高、噪音大、设备密度低，通过液冷服务器的冷热交换进行散热，省去了空调机系统的压缩机，比空调机系统成本大幅降低，可降低数据中心基础设施的初期投资。

本实用新型提供一种液冷系统100，如图1所示，该液冷系统100可以包括机柜1、多个支管2、进液管3、回液管4和多个液冷服务器5，该机柜1具有安装腔11。多个支管2并列设置于安装腔11内。进液管3一部分位于机柜1内，且与多个支管2的一端相连通。回液管4一部份位于机柜1内，且与多个支管2的另一端相连通。多个液冷服务器5安装于安装腔11内，且一个液冷服务器5与一个支管2相连通。液冷服务器5与进液管3内的液体换热后输送至回液管4内。其中，在机柜1内，每个支管2与进液管3和回液管4连通的路径长度相等。

在此情况下，如图1所示，在机柜1内设置的多个液冷服务器5通过支管2可以与进液管3和回液管4相连通，这样一来，由于进液管3内流通的液体介质通过支管2经过液冷服务器5后可以带走液冷服务器5的一部分热量，进液管3内的液体介质被液冷服务器5加热后由回液管4流出机柜1。在此情况下，液冷服务器5内的热量被回液管4内的液体带出机柜1外，从而实现对液冷服务器5的降温。

此外，如图1所示，由于在机柜1内，每个支管2与进液管3和回液管4连通的路径长度相等。这样一来，进液管3内的液体介质可以均匀的分配至每个液冷服务器5，从而使得机柜1内的每个液冷服务器5被带走的热量一致。不会由于机柜1的局部过热或者过冷从而导致机柜1内液冷服务器5不稳定。并且，输配至每一液冷服务器5流程相同，可以避免水力失调，保证供液的均匀性和系统的安全可靠性。该液冷系统100在保证冷却液输配要求的同时，使系统供液分配更均匀、后期维护及管理更便捷，实现系统的可靠及资源的节约。

如图1所示，由于液冷服务器5在工作中可能会产生故障，因此，在本申请的一些实施例中，该液冷系统100还可以包括多个快插接头6，在液冷服务器5的两侧均设置有快插接头6，且与支管2相连通。

在此情况下，由于快插接头6是一种不需要工具就能实现管路连通或断开的接头，快插接头6可以直接连接支管2，因此，当液冷服务器5发生故障时，可以通过快插接头6实现液冷服务器5两端的支管2的断开和连接，方便快捷，便于维修液冷服务器5，

为实现对液冷服务器5进行降温，进液管3内需要流通液体介质，在申请的一些实施例中，该液冷系统100还可以包括如图2所示的温控模块7，该温控模块7可以包括换热器71，如图3所示，该换热器71具有相连通的第一进液口711和第一出液口712，其中，第一进液口711与机柜1外的回液管4相连通，第一出液口712与机柜1外的进液管3相连通。换热器71用于将来至回液管4内的液体介质冷却后输出至进液管3内。

这样一来，与图1中液冷服务器5换热后经过加热的回液管4内的液体介质被该换热器71冷却后输出至进液管3，从而使得进液管3内的液体始终为降温后的液体介质，进而实现对液冷服务器5的降温，保证整个液冷系统100的稳定。

为使得回液管4内的液体能够被换热器71换热冷却形成液体介质，在本申请的一些实施例中，如图3所示，换热器71还可以具有第二进液口713和第二出液口714。该温控模块7还可以包括图2所示的制冷装置72，该制冷装置72用于提供冷源，制冷装置72与第二出液口714和第二进液口713相连通。换热器71还用于将来至第二进液口713的液体与回液管4内的液体进行热量转换，将第二进液口713的液体换热加热后由第二出液口714输出至制冷装置72。

在此情况下，结合图2和图3所示，制冷装置72用于提供冷源由第二进液口713进入到换热器71内，此时，在换热器71内，第二进液口713进入的液体介质与第一进液口711进入到换热器71内的液体进行换热，从而使得由换热器71第一出液口712进入进液管3的液体介质能够被冷却。进而对图1中的液冷服务器5进行冷却。换热器71内进行换热被加热的液体由第二出液口714排出至制冷装置72内进行冷却后再次由第二进液口713进入至换热器71内从而形成循环制冷。

为便于当进液管3内的温度偏离设定值时，方便调控。在本申请的一些实施例中，该温控模块7还可以包括如图4所示的第一旁路管715、第一旁路阀716、两个第一阀门717和第一循环泵718，其中，第一旁路管715与换热器71并联，且与第一进液口711和第一出液口712相连通。第一旁路阀716安装于第一旁路管715上。两个第一阀门717安装于第一旁路管715上，且位于第一旁路阀716的两侧。第一循环泵718安装于进液管3上，该第一循环泵718可以为变频泵。

在此情况下，如图4所示，可以通过打开第一旁路管715上的第一旁路阀716使得回液管4内的液体一部分和经过换热器71冷却后的一部分一同再次进入到进液管3内，对液冷服务器5进行冷却。第一旁路管715作为辅助调节，随着进液管3内的温度保持在设定值时，可以关闭第一旁路管715上的第一阀门717，从而使得回液管4内的液体能够全部进入换热器71进行冷却。当第一旁路阀716出现故障时，可以关闭第一旁路阀716两侧的第一阀门717，从而对第一旁路阀716进行检修。

如图4所示，该温控模块7还可以包括第二旁路管719、第二旁路阀720、三通阀721和第二循环泵722，其中，第二旁路管719与换热器71并联，且与第二进液口713和第二出液口714相连通。第二旁路阀720安装于第二旁路管719上。三通阀721安装于第二旁路管719与第二出液口714之间的管路连接处。第二循环泵722安装于制冷装置72与第二进液口713之间

这样一来，结合图2和如图4所示，通过第二旁路管719上的第二旁路阀720可以控制制冷装置72提供的液体介质一部分由第二旁路管719回流至制冷装置72内，另一部分由第二进液管3进入换热器71内对回液管4内的液体进行换热。通过第二旁路阀720和三通阀721可以调整液体流量，从而控制进入第二进液口713内的液体流量，达到控制进液管3内液体温度的效果。该第二循环泵722可以为变频泵。

需要说明的是，如图4所示，上述提及的第一旁路管715和第二旁路管719仅作为一种辅助调节，仅在进液管3温度偏离设定值时动作，在进液管3温度偏离设定值时，旁路调节及变频泵可同时动作。随着进液管3温度逐渐与设定值一致，旁通调节的相关阀门逐渐关闭，最终仍是通过变疲惫感变频调节。变频泵变频调节相比于旁路调节具备一定的节能优势，而旁路调节对降低输配能耗无益，仅是一种温控调节的手段。

在温控模块7中，若进液管3内液体温度低于设定温度允许值时，依次调节第一循环泵718、第二循环泵722转速使其升高，同理，进液管3内液体温度高于设计温度允许值时，依次调节第一循环泵718、第二循环泵722转速使其降低。

以下对上述提及的换热器71进行举例说明，例如，在本申请的一些实施例中，该换热器71可以为板式热交换器，板式换热器71是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器71。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。与常规的管壳式换热器71相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，板式换热器71的传热系数要高出很多。

以下对上述提及的制冷装置72的结构进行举例说明，例如，在本申请的一些实施例中，该制冷装置72可以包括冷却塔和干冷器中的至少一种。其中，冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置，其冷量是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行。干冷器，即干式冷却器，其工作过程没有水的消耗，是通过管内走液体，管外走自然风来冷却管内液体，降低管内液体温度，达到冷却的目的。本申请对制冷装置72的选取类型不作限定，能够满足为本申请提供液体介质且由第二进液口713进入到换热器71内即可。

为保证整个液冷系统100的正常运行和稳定，在本申请的一些实施例中，该液冷系统100还可以包括如图5所示的机柜1和换热器71之间的维护管理模块8，如图6所示，该维护管理模块8可以包括第一压力传感器81和第二压力传感器82，其中，第一压力传感器81安装于机柜1与换热器71之间的进液管3上，且与进液管3相连通。第二压力传感器82安装于机柜1与换热器71之间的回液管4上，且与回液管4相连通。

在此情况下，第一压力传感器81可以检测进液管3内液体的压力，第二压力传感器82可以检测回液管4内的压力，当第一压力传感器81和第二压力传感器82之间的压差较大或者较小时可知该液冷系统100出现故障，从而进行及时排查检修。

除了上述提及的压力，为保证系统稳定运行，还需要检测系统进液管3内的液体流量。因此，在本申请的一些实施例中，如图6所示，该维护管理模块8还可以包括第三旁路管83、第二阀门84、两个第三阀门85和流量传感器86。其中，第三旁路管83位于机柜1和换热器71之间，且与回液管4并联。第二阀门84安装于第三旁路管83上。两个第三阀门85安装于回液管4与第三旁路管83并联的一部分。流量传感器86安装于两个第三阀门85之间，且与回液管4相连通。

在此情况下，如图6所示，流量传感器86可以检测进液管3内液体的流量，当流量传感器86出现故障需要检修时，可以打开第二阀门84，并关闭两个第三阀门85，而后流量传感器86可以由第三旁路管83上拆卸下来进行检修。检修后的流量传感器86安装在第三旁路管83上并打开两个第三阀门85和关闭第二阀门84即可。

为精确检测回液管4内液体的温度，在本申请的一些实施例中，如图6所示，该维护管理模块8还可以包括温度传感器87和温度表88，其中，温度传感器87安装于机柜1和换热器71之间，且与进液管3相连通。温度表88与进液管3相连通。

这样一来，温度表88检测到的回液管4的温度可以由现场直接观察到，温度传感器87检测到的温度可以传输至控制系统，从而进行相关控制操作。该液冷系统100中的所有的检测设备均设置于维护管理模块8内，便于集中维护和管理。

综上，在本申请的而一些实施例中，该液冷服务器5可以包括多个机柜1，同时为每个机柜1配置维护管理模块8，维护管理模块8设有的流量传感器86用于测量每个机柜1的进水量，温度传感器87和压力传感器以此监控机柜1的散热状况，同时为液冷温控调节提供依据。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液冷系统，其特征在于，包括：

机柜，具有安装腔；

多个支管，并列设置于所述安装腔内；

进液管，一部分位于所述机柜内，且与所述多个支管的一端相连通；

回液管，一部份位于所述机柜内，且与所述多个支管的另一端相连通；

多个液冷服务器，安装于所述安装腔内，且一个所述液冷服务器与一个支管相连通；所述液冷服务器与所述进液管内的液体介质换热后输送至所述回液管内；

其中，在所述机柜内，每个所述支管与所述进液管和所述回液管连通的路径长度相等。

2.根据权利要求1所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

多个快插接头，在所述液冷服务器的两侧均设置有所述快插接头，且与所述支管相连通。

3.根据权利要求1～2任一项所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

换热器，具有相连通的第一进液口和第一出液口，其中，所述第一进液口与所述机柜外的所述回液管相连通，所述第一出液口与所述机柜外的所述进液管相连通；

所述换热器用于将来至所述回液管内的液体冷却后输出至所述进液管内。

4.根据权利要求3所述的一种液冷系统，其特征在于，所述换热器还具有第二进液口和第二出液口；

所述液冷系统还包括：

制冷装置，用于提供冷源，所述制冷装置与所述第二出液口和所述第二进液口相连通；

所述换热器还用于将来至所述第二进液口的液体与所述回液管内的液体进行热量转换，将所述第二进液口的液体加热后由所述第二出液口输出至所述制冷装置。

5.根据权利要求4所述的一种液冷系统，其特征在于，所述制冷装置包括冷却塔和干冷器中的至少一种，所述换热器为板式热交换器。

6.根据权利要求3所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

第一旁路管，与所述换热器并联，且与所述第一进液口和第一出液口相连通；

第一旁路阀，安装于所述第一旁路管上；

两个第一阀门，安装于所述第一旁路管上，且位于所述第一旁路阀的两侧；

第一循环泵，安装于所述进液管上。

7.根据权利要求4所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

第二旁路管，与所述换热器并联，且与第二进液口和第二出液口相连通；

第二旁路阀，安装于所述第二旁路管上；

第二循环泵，安装于所述制冷装置与所述第二进液口之间；

三通阀，安装于所述第二旁路管与所述第二出液口之间的管路连接处。

8.根据权利要求3所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

第一压力传感器，安装于所述机柜与所述换热器之间的所述进液管上，且与所述进液管相连通；

第二压力传感器，安装于所述机柜与所述换热器之间的所述回液管上，且与所述回液管相连通。

9.根据权利要求3所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

第三旁路管，位于所述机柜和所述换热器之间，且与所述回液管并联；

第二阀门，安装于所述第三旁路管上；

两个第三阀门，安装于所述回液管与所述第三旁路管并联的一部分；

流量传感器，安装于所述两个第三阀门之间，且与所述回液管相连通。

10.根据权利要求3所述的一种液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括：

温度传感器，安装于所述机柜和所述换热器之间，且与所述进液管相连通；

温度表，安装于所述机柜和所述换热器之间，且与所述进液管相连通。

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