CN220962346U - 一种用于服务器散热流体回路散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于服务器散热流体回路散热系统，主要服务器散热技术领域，尤其是用于服务器散热流体回路散热系统。该系统包含包括服务器机箱热源，循环泵、真空泵、冷水机、补偿工质筒、氮气瓶、机箱出口阀、机箱入口阀、真空阀、补偿工质筒工质快接头、补偿工质筒气体快接头、气瓶流量阀。本实用新型提供一种能够将抽空工质、管道抽真空、充注工质、运行监控等功能集合于一体的泄露风险小、操作简便、易于维护的流体回路散热系统。

Description

一种用于服务器散热流体回路散热系统

技术领域

本实用新型涉及服务器散热技术领域，尤其涉及一种用于服务器散热流体回路散热系统。

背景技术

近年来，随着对数据处理、数据存储系统和数字电信的需求不断增加，加上计算机和电子技术的进步，服务器行业迅速发展，尤其在高速发展的沿海城市，成为越来越重要的节能领域。2010年服务器的能耗几乎是2000年的三倍，目前占全球总用电量的1.3%。到2020年，服务器的电力消耗已增加到每年大约1400亿千瓦时，降低数据中心的整体能耗刻不容缓。热控设备是服务器能耗最大的辅助设施，其消耗量通常占总能耗的30-50%，因而提升热控设备效率，降低热控设备能耗，是降低数据中心的整体能耗的关键。服务器的传统冷却系统是机房空调（CRAC），但其由于气流分布不均、管道系统的能耗和压缩机的常年工作等原因，虽然技术不断革新，但其工作原理决定其能耗一直居高不下。推出一种新型、高效、节能的热管理方式，是如今国内外业界关注的重点。

对于液冷散热系统，通常有浸泡式和液冷回路两种，浸泡式适用于大型服务器中心，建设成本高，维护难度大。对于小型服务器群，液冷回路散热的形式更为适用。通常液冷回路长时间使用后会产生泄露，腐蚀等问题，维护过程中需要将液冷回路中工质抽出，然后才能进行维护，之后还需将工质加注回，此外，对散热要求高的液冷回路，通常需要将回路内抽真空后再将工质注入，此过程需要多种设备轮流操作，较为繁琐，且存在工质大量泄漏的风险。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种用于服务器散热流体回路散热系统能够将抽空工质、管道抽真空、充注工质、运行监控等功能集合于一体，是一种泄露风险小、操作简便、易于维护的新型散热流体回路散热系统，解决了现有适用于小型服务器群散热系统的设备操作繁杂、维护难度大、运行成本高等问题，本实用新型的内容如下：

本实用新型披露的一种用于服务器散热流体回路散热系统，其技术点在于，包括工质回路和制冷剂回路，所述工质回路中有工质循环包括服务器机箱热源、真空泵、补偿工质筒和氮气瓶，所述服务器机箱热源分别与真空泵和补偿工质筒的一端连通，靠近所述服务器机箱热源设置一机箱出口阀，靠近所述真空泵设置一真空阀，靠近所述补偿工质筒设置一补偿工质筒工质快接头，所述补偿工质筒另一端与所述氮气瓶连通，靠近所述补偿工质筒设置一补偿工质筒气体快接头，靠近所述氮气瓶设置一气瓶流量阀；所述制冷剂回路中有制冷剂循环包括循环泵和冷水机，所述循环泵和冷水机连通，所述循环泵尽量靠近所述服务器机箱热源并与其连通，靠近所述服务器机箱热源设置一机箱入口阀，所述机箱入口阀位于所述机箱出口阀的下方。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的循环泵包括循环泵组和循环泵热交换器，所述循环泵组一端与机箱出口阀连通并穿过所述循环泵热交换器，靠近所述循环泵热交换器设置一循环泵工质回液阀，所述机箱出口阀和循环泵工质回液阀之间设温度压力监控装置P1/T1，所述循环泵组另一端与机箱入口阀连通并设置温度压力监控装置P2/T2。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的冷水机4包括两端相互连通的冷水机泵组和冷水机压缩机组，所述冷水机泵组一端穿过所述循环泵热交换器与所述冷水机压缩机组一端连通，靠近所述冷水机泵组置一冷水机制冷剂出口阀，靠近所述冷水机压缩机组设置一冷水机制冷剂回液阀，所述冷水机压缩机组和冷水机制冷剂回液阀之间设置温度压力监控装置P3/T3，靠近所述循环泵热交换器设置一制冷剂出口阀，靠近所述冷水机制冷剂出口阀设置一制冷剂补液口，所述制冷剂补液口上部为一KF法兰盲板。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的服务器机箱热源内工质回路全部采用焊接连接，所述服务器机箱内热源通过热管或铜冷链与液冷板连接，所述服务器机箱热源内工质回路中可拆卸处全部用CF法兰连接并布置于服务器机箱热源外侧。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的中制冷剂回路中的制冷剂为1,1,1,2-四氟乙烷、全氟三乙胺和乙二醇中的一种。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的工质回路中的工质为1,1,1,2-四氟乙烷、全氟三乙胺和乙二醇中的一种。

相比于现有技术，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统具有以下有益效果在于：

本实用新型提供的用于服务器散热流体回路散热系统，将抽空工质、管道抽真空、充注工质、运行监控等功能集合于一体。减小液冷回路泄露风险，操作简便，易于维护。循环泵组与冷水机泵组403独立，增大制冷性能，加强工质循环有效扬程，增加回路整体效率。

附图说明

图1是本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统的结构示意图；

图2是本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中制冷剂回路的结构示意图。

附图

1-服务器机箱热源；2-循环泵；3-真空泵；4-冷水机；5-补偿工质筒；6-氮气瓶；7-机箱出口阀；8-机箱入口阀；9-真空阀；10-补偿工质筒工质快接头；11-补偿工质筒气体快接头；12-气瓶流量阀；

201-循环泵工质回液阀；202-循环泵组；203-制冷剂出口阀；204-循环泵热交换器；

401-冷水机制冷剂出口阀；402-冷水机制冷剂回液阀；403-冷水机泵组403；404-冷水机压缩机组；405-制冷剂补液口。

实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例

如图1所示的用于服务器散热流体回路散热系统，包括工质回路和制冷剂回路，所述工质回路中有工质循环包括服务器机箱热源1、真空泵3、补偿工质筒5和氮气瓶6，所述服务器机箱热源1分别与真空泵3和补偿工质筒5的一端连通，靠近所述服务器机箱热源1设置一机箱出口阀7，靠近所述真空泵3设置一真空阀9，靠近所述补偿工质筒5设置一补偿工质筒工质快接头10，所述补偿工质筒5另一端与所述氮气瓶6连通，靠近所述补偿工质筒5设置一补偿工质筒气体快接头11，靠近所述氮气瓶6设置一气瓶流量阀12；所述制冷剂回路中有制冷剂循环包括循环泵2和冷水机4，所述循环泵2和冷水机4连通，所述循环泵2尽量靠近所述服务器机箱热源1并与其连通，靠近所述服务器机箱热源1设置一机箱入口阀8，所述机箱入口阀8位于所述机箱出口阀7的下方。本实用新型的所述工质回路和制冷剂回路相互独立，工质回路依次流经服务器机箱热源1内各热源如CPU\GPU等，形成串联连接，机箱入口阀8设置在下方，机箱出口阀7设置在上方，以此保证机箱回路内工质充盈，增加回路热端换热能力，同时也防止气体堆积，形成气蚀。同时循环泵2应尽量布置在靠近服务器机箱热源1的地方，以此减少运行时整体流体回路长度，减少运行时工质沿程阻力，减小泵组压力。将循环泵2、真空泵3之间的制冷剂循环独立于整体工质回路之外，能降低制冷剂回路的总长度，降低回路中沿程阻力，减小制冷剂回路冷热端温差。同时分化工质循环和制冷剂循环的功能，冷水机泵组403不需要多大扬程，而是注重制冷功能，工质循环不会受到制冷循环中必须的压缩机节流阀等组件的流阻影响，提高送入服务器中的流量，并且两个独立回路便于后期检修维护。服务器机箱热源1内工质回路全部为焊接连接，机箱内热源通过热管或铜冷链与液冷板连接，回路中可拆卸处全部用CF法兰连接连接，且布置于服务器机箱热源1外侧。防止在服务器机箱热源1内发生泄露，污染芯片。

进一步的，如图2所示本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的循环泵2包括循环泵组202和循环泵热交换器204，所述循环泵组一端202与机箱出口阀7连通并穿过所述循环泵热交换器204，靠近所述循环泵热交换器204设置一循环泵工质回液阀201，所述机箱出口阀7和循环泵工质回液阀201之间设温度压力监控装置P1/T1，所述循环泵组另一端202与机箱入口阀8连通并设置温度压力监控装置P2/T2。在系统运行时，应实时记录T1、P1、T2、P2数据，应保证工质回液口温度T1保持在机箱热源最低需求温度以下，以此保证机箱内各热源均保持在需求温度以下；应保持工质回液口压力P1大于10kPa，防止出现因压力过低出现的工质沸点升高，使得工质更易汽化，由此在循环泵组202叶片上出现气蚀现象。P2-P1为运行时回路总压降，如不改变回路结构，此差值为固定值，如出现差值变化较大，及应是运行回路出现泄露。

进一步的，如图2所示本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的冷水机4包括两端相互连通的冷水机泵组403和冷水机压缩机组404，所述冷水机泵组403一端穿过所述循环泵热交换器204与所述冷水机压缩机组404一端连通，靠近所述冷水机泵组403设置一冷水机制冷剂出口阀401，靠近所述冷水机压缩机组404设置一冷水机制冷剂回液阀402，所述冷水机压缩机组404和冷水机制冷剂回液阀402之间设置温度压力监控装置P3/T3，靠近所述循环泵热交换器204设置一制冷剂出口阀203，靠近所述冷水机制冷剂出口阀401设置一制冷剂补液口405，所述制冷剂补液口405上部为一KF法兰盲板，用于制冷剂补充，使制冷剂回路中充满制冷剂，防止空气混入发生冷水机4叶片气蚀。制冷剂回液口温度T3应低于机箱热源最低需求温度至少5℃，以此平衡在循环泵热交换器204中热损失。

进一步的，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的服务器机箱热源1内工质回路全部采用焊接连接，所述服务器机箱内热源1通过热管或铜冷链与液冷板连接，所述服务器机箱热源1内工质回路中可拆卸处全部用CF法兰连接并布置于服务器机箱热源1外侧。具体地，补偿工质筒5上部为一CF法兰盲板，目的在于便于初次充注回路系统时注入大量工质；CF法兰盲板上有两根管道穿过，管道与CF法兰盲板为焊接连接，CF法兰盲板外侧管道分别与补偿工质筒工质快接头10、补偿工质筒气体快接头11公头焊接连接，CF法兰盲板内侧与补偿工质筒工质快接头10连接管道伸入筒底，与补偿工质筒气体快接头11连接管道略伸出CF法兰盲板，其目的在于通过氮气瓶6中气体压力，控制循环泵2回液口压力，并以此控制整体回路流量；

具体的，系统充注时，先连接好各流道，保证连接紧密没有泄露。断开补偿工质筒工质快接头10、补偿工质筒气体快接头11接头，在补偿工质筒5中注入足够工质，但保证液面高度低于与补偿工质筒气体快接头11连接管道下缘，密封好补偿工质筒5上部的CF法兰盲板。打开机箱出口阀7、机箱入口阀8、真空阀9、工质回液阀201，打开真空泵3实施抽真空。优选的，工质回路真空度需降至5x10-3Pa以下持续半小时。关闭真空阀9，真空阀9仅在抽真空时开启，其余时间关闭防止工质流入真空泵损坏设备。连接补偿工质筒工质快接头10和补偿工质筒气体快接头11，调节气瓶流量阀12，保证工质回液口压力P1大于10kPa且工质排液口压力P2小于循环泵最大扬程，待一分钟后，打开循环泵组202，重新调节气瓶流量阀12，保证工质回液口压力P1大于10kPa且工质排液口压力P2小于循环泵最大扬程，以此保证工质回路中充满工质。关闭循环泵组202、气瓶流量阀12，断开补偿工质筒气体快接头11，由此完成工质循环充注。打开冷水机制冷剂出口阀401、冷水机制冷剂回液阀402、制冷剂出口阀203，从制冷剂补液口405口中灌入制冷剂直至制冷剂补液口405液面保持不变，打开冷水机泵组403，继续向制冷剂补液口405口中灌入制冷剂直至制冷剂补液口405液面保持不变，以此保证制冷剂回路中充满工质，闭合制冷剂补液口405上KF法兰盲板，由此完成制冷剂回路充注。

具体的，系统运行时，保证箱出口阀7、机箱入口阀8、工质回液阀201、冷水机制冷剂出口阀401、冷水机制冷剂回液阀402、制冷剂出口阀203开启，先打开循环泵组202，再打开冷水机泵组403、冷水机压缩机组404，连接补偿工质筒工质快接头10、补偿工质筒气体快接头11，调节气瓶流量阀12，保证工质回液口压力P1大于10kPa且工质排液口压力P2小于循环泵最大扬程，断开补偿工质筒气体快接头11，监测工质回液口设置温度压力监控装置T1、P1，工质排液口设置温度压力监控装置T2、P2稳定，即系统正常运行。

具体的，系统排液时，制冷剂回路管路较短，且独立于服务器机箱内循环，因而任意打开一管路接头即可排空回路；对于工质回路，先断开补偿工质筒工质快接头10，关闭工质回液阀201，断开机箱入口阀8至循环泵间循环泵供液口管路，用容器接住流出工质，直至不再流出，连接连接补偿工质筒工质快接头10、补偿工质筒气体快接头11，将气瓶流量阀12调节至100kPa左右，排空补偿工质筒5中工质，至工质不再流出后继续吹扫数分钟，保证管道中不再有液体工质，即完成工质循环排空。

本实施例的液冷循环回路散热系统中，热量传递主要两个步骤，一个是将热量从服务器机箱热源1中导出，使服务器机箱源1温度降低至需求温度以下；另一个是将通过循环泵2热交换器204，通过制冷机循环将热量导入冷水机4内，通过冷水机4排至空气。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的中制冷剂回路中的制冷剂为1,1,1,2-四氟乙烷、全氟三乙胺和乙二醇中的一种。

为了更好实现上述技术方案，本实用新型的用于服务器散热流体回路散热系统中的工质回路中的工质为1,1,1,2-四氟乙烷、全氟三乙胺和乙二醇中的一种

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于服务器散热流体回路散热系统，其特征在于，包括工质回路和制冷剂回路，所述工质回路中有工质循环包括服务器机箱热源（1）、真空泵（3）、补偿工质筒（5）和氮气瓶（6），所述服务器机箱热源（1）分别与真空泵（3）和补偿工质筒（5）的一端连通，靠近所述服务器机箱热源（1）设置一机箱出口阀（7），靠近所述真空泵（3）设置一真空阀（9），靠近所述补偿工质筒（5）设置一补偿工质筒工质快接头（10），所述补偿工质筒（5）另一端与所述氮气瓶（6）连通，靠近所述补偿工质筒（5）设置一补偿工质筒气体快接头（11），靠近所述氮气瓶（6）设置一气瓶流量阀（12）；所述制冷剂回路中有制冷剂循环包括循环泵（2）和冷水机（4），所述循环泵（2）和冷水机（4）连通，所述循环泵（2）尽量靠近所述服务器机箱热源（1）并与其连通，靠近所述服务器机箱热源（1）设置一机箱入口阀（8），所述机箱入口阀（8）位于所述机箱出口阀（7）的下方。

2.根据权利要求1所述一种用于服务器散热流体回路散热系统，其特征在于，所述循环泵（2）包括循环泵组（202）和循环泵热交换器（204），所述循环泵组（202）一端与机箱出口阀（7）连通并穿过所述循环泵热交换器（204），靠近所述循环泵热交换器（204）设置一循环泵工质回液阀（201），所述机箱出口阀（7）和循环泵工质回液阀（201）之间设温度压力监控装置P1/T1，所述循环泵组（202）另一端与机箱入口阀（8）连通并设置温度压力监控装置P2/T2。

3.根据权利要求2所述一种用于服务器散热流体回路散热系统，其特征在于，所述冷水机（4）包括两端相互连通的冷水机泵组（403）和冷水机压缩机组（404），所述冷水机泵组（403）一端穿过所述循环泵热交换器（204）与所述冷水机压缩机组（404）一端连通，靠近所述冷水机泵组（403）设置一冷水机制冷剂出口阀（401），靠近所述冷水机压缩机组（404）设置一冷水机制冷剂回液阀（402），所述冷水机压缩机组（404）和冷水机制冷剂回液阀（402）之间设置温度压力监控装置P3/T3，靠近所述循环泵热交换器（204）设置一制冷剂出口阀（203），靠近所述冷水机制冷剂出口阀（401）设置一制冷剂补液口（405），所述制冷剂补液口（405）上部为一KF法兰盲板。

4.根据权利要求1所述一种用于服务器散热流体回路散热系统，其特征在于，所述服务器机箱热源（1）内工质回路全部采用焊接连接，所述服务器机箱内热源（1）通过热管或铜冷链与液冷板连接，所述服务器机箱热源（1）内工质回路中可拆卸处全部用CF法兰连接并布置于服务器机箱热源（1）外侧。

5.根据权利要求1所述一种用于服务器散热流体回路散热系统，其特征在于，所述制冷剂回路中的制冷剂为1,1,1,2-四氟乙烷、全氟三乙胺和乙二醇中的一种。

6.根据权利要求1所述一种用于服务器散热流体回路散热系统，其特征在于，所述工质回路中的工质为1,1,1,2-四氟乙烷、全氟三乙胺和乙二醇中的一种。