CN220569138U - 一种一体式浸没式液冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及服务器散热领域，具体公开了一种一体式浸没式液冷系统，包括箱体，箱体内设有浸没仓和换热仓；浸没仓内满载有绝缘冷却液，浸没仓内设有固定支架与蒸发器，蒸发器与至少一个服务器均浸没于绝缘冷却液内；换热仓内设有冷凝器、压缩机、节流阀、工质管路、冷凝风机和电源转换器，蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀依次通过工质管路闭环相连，工质管路内设有制冷剂，冷凝风机的出风口正对蒸发器；电源转换器用于为至少一个服务器、压缩机和冷凝风机供电；换热仓外壁上设有若干个通风孔。本实用新型散热效率高、能效高，主动降温的散热功耗高，即插即用，实现快速部署，安装方便快捷，可靠性高，适用的场景广，对安装环境的要求低。
Description
技术领域
本实用新型涉及服务器散热领域，尤其涉及一种一体式浸没式液冷系统。
背景技术
自集成电路发明以来，配套的散热系统就在随之一起发展，从传统的散热鳍片，到全金属导热管与水冷散热，再到内涵冷媒的热管散热器和浸没式散热系统，为应对现代巨大规模集成电路的越来越高的发热量，散热系统的体积与复杂程度也越来越高，所用技术也越来越先进。
随着近年来人工智能、云计算和大数据技术的蓬勃发展，对算力的要求也越来越高，导致服务器功耗的不断增加，特别是提供服务器算力的CPU和GPU，随着设备硬件的更新换代与升级，带来的不仅是计算力跃升，还有整体功耗和发热量的明显上升，传统的精密空调机房中，采用风冷散热的模式已经逐渐难以满足不断迭代的高功耗散热需求，且风冷散热模式噪音大，震动高，容易导致灰尘残留，对研究人员与设备运维人员的困扰大。
现有的部分机房或服务器柜采用水冷散热系统，安装调试与维护过程复杂，而且存在冷却液(通常采用去离子水，然而容易被水路中金属污染而存在导电性)泄露后彻底损坏硬件的重大风险。现有的分体式水冷系统，以及更为复杂的浸没式散热系统，均对安装场地有很高的要求，大部分机房或场所缺乏部署与维护条件，难以推广与运用。
实用新型内容
为了克服现有的服务器散热系统散热性能提升跟不上硬件功耗的提升，安装调试与维护过程复杂，漏液风险高、危害大的问题，本实用新型提供一种一体式浸没式液冷系统。
本实用新型采用的技术方案是：一种一体式浸没式液冷系统，包括箱体，所述箱体内设有浸没仓和换热仓；所述浸没仓内满载有绝缘冷却液，所述浸没仓内设有固定支架与蒸发器，所述固定支架上设有至少一个服务器，所述浸没仓上端设有用于安装与维护所述服务器的第一开口，所述蒸发器与至少一个所述服务器均浸没于所述绝缘冷却液内；所述换热仓内设有冷凝器、压缩机、节流阀、工质管路、冷凝风机和电源转换器，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器、所述节流阀依次通过所述工质管路闭环相连，所述工质管路内设有制冷剂，所述冷凝风机的出风口正对所述蒸发器；所述电源转换器用于为至少一个所述服务器、所述压缩机和所述冷凝风机供电；所述换热仓外壁上设有若干个通风孔。
作为优选地，所述浸没仓内设有至少一个用于加速绝缘冷却液流动的第一液泵，且所述第一液泵的泵出端正对所述服务器的发热元件。
优选地，所述浸没仓内设有用于加速绝缘冷却液对流的第二液泵。
优选地，所述箱体下侧设有底座，所述底座下端设有若干个万向轮。
优选地，所述第一开口上顶盖，所述顶盖与所述箱体开合相连。
优选地，所述箱体上设有接口单元，所述接口单元用于接入市电以及数据信号；所述接口单元分别与所述电源转换器和至少一个所述服务器电性相连。
优选地，所述浸没仓内设有液位传感器，所述液位传感器用于检测所述浸没仓内绝缘冷却液的液位高度。
优选地，所述箱体的侧壁上设有用于观测所述浸没仓内部的观察窗。
优选地，所述箱体的外侧设有温湿度传感器。
本实用新型的有益效果是：
(1)通过浸没式液冷结合工质换热的方式，使服务器完全浸没在冷却液中，散热效率高，采用工质换热的方式对冷却液降温，能效高，主动降温的散热功耗高；
(2)通过浸没仓和冷却系统一体式设计，无水、无工程施工，即插即用，实现快速部署，安装方便快捷；相对常规的浸没式液冷系统，可适用的环境温度范围宽，具有更高的可靠性，适用的场景广，对安装环境的要求低。
附图说明
下文将结合说明书附图对本实用新型进行进一步的描述说明，其中：
图1为本实用新型其中一个实施例的结构示意图；
图2为本实用新型其中一个实施例的内部结构示意图；
图3为本实用新型其中一个实施例的换热仓内部示意图；
图中：1、箱体；101、观察窗；2、浸没仓；201、服务器；202、蒸发器；203、固定支架；3、换热仓；301、冷凝器；302、压缩机；303、节流阀；304、冷凝风机；305、电源转换器；4、底座；5、顶盖。
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。
参见图1至图3，是本实用新型的其中一个实施例，本实施例具体公开了一种一体式浸没式液冷系统，包括箱体1，箱体1内设有浸没仓2和换热仓3；浸没仓2和换热仓3通过隔板分隔。
浸没仓2内满载有液态的绝缘冷却液，绝缘冷却液可以为变压器油、电子氟化液等绝缘且惰性的液体，浸没仓2一体成型，能够防止绝缘冷却液向外渗漏。浸没仓2内设有固定支架203与蒸发器202，固定支架203上设有至少一个服务器201，浸没仓2上端设有用于安装与维护服务器201的第一开口，蒸发器202与至少一个服务器201均浸没于绝缘冷却液内；服务器201安装后浸没于绝缘冷却液中，服务器201使用过程中产生的热量传递到冷却液中。
本实施例的冷却系统采用工质循环制冷形式，换热仓3内设有冷凝器301、压缩机302、节流阀303、工质管路、冷凝风机304和电源转换器305，蒸发器202、压缩机302、冷凝器301、节流阀303依次通过工质管路闭环相连，工质管路内设有制冷剂，冷凝风机304的出风口正对蒸发器202。
蒸发器202浸没于冷却液承载机箱内；工质管路内充满载冷工质，压缩机302吸入蒸发器202从出来的较低压力的气态载冷工质，使之压力升高后送入冷凝器301冷凝为压力较高的液态，并释放热量，冷凝器301在冷凝风机304的吹风下进行散热；载冷工质经节流阀303节流后，成为压力较低且低温的液态载冷工质，送入蒸发器202，载冷工质在蒸发器202中从液态蒸发为气态并大量吸热，蒸发器202浸没于浸没仓2内的绝缘冷却液中，通过传热吸收绝缘冷却液内热量，载冷工质再送入压缩机302的入口，从而完成制冷循环。
由于机房供电通常采用360V的交流电，本实施例的电源转换器305用于接入市电后对360V交流电进行转换与降压，输出为服务器201所需的各种电压的直流电，同时也为压缩机302和冷凝风机304供电，例如将360V的交流电转为220V的交流电为压缩机302供电。在其他实施例中，部分场景中接入的市电也可能是220V、230V、100V或110V交流电，交流电的频率可能为50HZ或60HZ，需要根据接入的市电选择对应的电源转换器305。
换热仓3外壁上设有若干个通风孔，用于为冷凝风机304提供进气口并排出经过蒸发器202加热后的空气，通风孔最优的位置为冷凝器301的下方以及冷凝风机304的上方。
本实施例通过浸没式液冷结合工质换热的方式，使服务器201完全浸没在冷却液中，散热效率高，采用工质换热的方式对冷却液降温，能效高，主动降温的散热功耗高。
本实施例通过浸没仓2和冷却系统一体式设计，无需外接水路，内部冷却液也不含水。无需工程施工，即插即用，可以实现快速部署，且安装方便快捷；相对常规的浸没式液冷系统，可适用的环境温度范围宽，具有更高的可靠性，适用的场景广，对安装环境的要求低。
作为优选地，浸没仓2内设有至少一个用于加速绝缘冷却液流动的第一液泵，且第一液泵的泵出端正对服务器201的发热元件。第一液泵可以是一个电机驱动的螺旋桨，可以是隔膜泵等液泵，用于加速绝缘冷却液在发热元件(如CPU芯片、GPU芯片、固态硬盘等)的流动速度，使降温效果更好。
同样地，浸没仓2还可以内设有用于加速绝缘冷却液整体对流的第二液泵，提高绝缘冷却液的循环对流速度，从而使蒸发器202与服务器201之间的换热速度更快。
优选地，箱体1上设有接口单元，接口单元用于接入市电以及数据信号(例如网络接口、USB接口以及其他一些服务器201的转用接口)；接口单元分别与电源转换器305和至少一个服务器201通过电源线或转接数据线电性相连。
优选地，浸没仓2内设有液位传感器，液位传感器用于检测浸没仓2内绝缘冷却液的液位高度。液位传感器可以是液压式传感器、磁性浮漂霍尔传感器等测量液位是否低于警戒线，可以在绝缘冷却液的液面低于最低警戒值时发出报警等提示信息，通知使用人员或维护人员尽快补充绝缘冷却液。
优选地，箱体1的侧壁上设有用于观测浸没仓2内部的观察窗101。观察窗101与箱体1之间密封连接，方便使用人员或维护人员观察浸没仓2内部的情况。
优选地，箱体1的外侧设有温湿度传感器，用于检测外界的环境温湿度，以便冷却系统跟进环境温湿度调整运行功率。
作为本方案的另一实施例，本实施例的与上述实施例的区别在于，浸没式浸没仓2内设有用于安装服务器201的方孔条，即固定支架203，为确保服务器201的固定稳固，方孔条两端均与箱体1固定相连。
箱体1下侧设有底座4，底座4下端设有若干个万向轮。
第一开口上设有与第一开口相配合的顶盖5，顶盖5与箱体1通过卡扣过或者铰接等方式开合相连，顶盖5与浸没仓2既可以密闭配合，也可以缝隙配合，只起到防尘的作用。
以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (9)
1.一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)内设有浸没仓(2)和换热仓(3)；
所述浸没仓(2)内满载有绝缘冷却液，所述浸没仓(2)内设有固定支架(203)与蒸发器(202)，所述固定支架(203)上设有至少一个服务器(201)，所述浸没仓(2)上端设有用于安装与维护所述服务器(201)的第一开口，所述蒸发器(202)与至少一个所述服务器(201)均浸没于所述绝缘冷却液内；
所述换热仓(3)内设有冷凝器(301)、压缩机(302)、节流阀(303)、工质管路、冷凝风机(304)和电源转换器(305)，所述蒸发器(202)、所述压缩机(302)、所述冷凝器(301)、所述节流阀(303)依次通过所述工质管路闭环相连，所述工质管路内设有制冷剂，所述冷凝风机(304)的出风口正对所述蒸发器(202)；
所述电源转换器(305)用于为至少一个所述服务器(201)、所述压缩机(302)和所述冷凝风机(304)供电；
所述换热仓(3)外壁上设有若干个通风孔。
2.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述浸没仓(2)内设有至少一个用于加速绝缘冷却液流动的第一液泵，且所述第一液泵的泵出端正对所述服务器(201)的发热元件。
3.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述浸没仓(2)内设有用于加速绝缘冷却液对流的第二液泵。
4.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述箱体(1)下侧设有底座(4)，所述底座(4)下端设有若干个万向轮。
5.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述第一开口上顶盖(5)，所述顶盖(5)与所述箱体(1)开合相连。
6.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述箱体(1)上设有接口单元，所述接口单元用于接入市电以及数据信号；所述接口单元分别与所述电源转换器(305)和至少一个所述服务器(201)电性相连。
7.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述浸没仓(2)内设有液位传感器，所述液位传感器用于检测所述浸没仓(2)内绝缘冷却液的液位高度。
8.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述箱体(1)的侧壁上设有用于观测所述浸没仓(2)内部的观察窗(101)。
9.根据权利要求1所述的一种一体式浸没式液冷系统，其特征在于，所述箱体(1)的外侧设有温湿度传感器。
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