一种模块化液冷服务器机箱制造技术

本发明专利技术涉及一种模块化液冷服务器机箱，包括：箱体；一个或更多个液冷模块，其中每个液冷模块包括：壳体、出气阀、和回液阀，并且所述液冷模块在工作时插入有单个服务器，且填充有冷却液；连接器，其用于将所述液冷模块连接至外部电源；和循环部分，其包括出气管、回液管、蒸汽处理区、和集液区。利用本发明专利技术的模块化液冷服务器机箱，如果希望对单个服务器进行维护，只需要将工作中的服务器断电，并且闭合出气阀和回液阀，拔出液冷模块，即可取出服务器进行单独维护或更换，不影响其他服务器的运行。此外，冷凝器设置在液冷模块外部，冷却剂无法污染服务器，增强了机箱的可靠性。

A modular liquid cooled server chassis

The invention relates to a modular liquid cooled server chassis, including: a box, one or more liquid cooling modules, each of which consists of a shell, an outgassing valve, and a return valve, and the liquid cooling module is inserted with a single server at work and filled with a coolant; the connector is used for the liquid cooling. The module is connected to the external power supply, and the circulation part comprises an outlet pipe, a return pipe, a steam treatment area and a liquid collecting area. Using the modular liquid cooling server chassis, if we want to maintain a single server, it only needs to power off the server in the work, and close out the air valve and the reliquid valve, pull out the liquid cooling module, and take out the server to maintain or replace it alone, without affecting the operation of other servers. In addition, the condenser is installed outside the liquid cooling module, and the coolant can not pollute the server, thus enhancing the reliability of the chassis.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化液冷服务器机箱
本专利技术涉及服务器领域，并且特别涉及一种模块化液冷服务器机箱。
技术介绍
随着大数据、云计算及AI(Artificialintelligence，人工智能)的兴起，数据中心及服务器的计算需求越来越高，而以CPU芯片为主的计算架构也越来越难以满足大数据的分析处理和人工智能的模型训练。继而，以GPU(GraphicProcessingUnit，图形处理器)、FPGA(FieldProgrammableGateArray，可编辑门阵列)及ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，专用集成芯片)等为代表的异构计算系统发展潜力巨大，而功率密度不断升高，单块芯片可达300W甚至500W以上，单机柜密度可达40甚至60kW。传统的数据中心冷却技术采用机房精密空调，通过冷风与服务器计算芯片的散热器换热，由于空气本身的换热特性较差，导致换热热阻很高，热流密度较低，已经无法满足数据中心新型高密度异构计算及超算的散热需求；此外，能源成本的不断攀升以及人们对绿色环保的重视，服务器及数据中心节能需求越来越强烈。在保证设备安全、高性能运行的前提下，如何提高数据中心的能源利用效率，降低PUE(PowerUsageEfficiency，能源使用效率)，已成为数据中心基础设施追求的目标之一。传统数据中心中，制冷机组提供冷冻水至空调末端对IT设备进行持续降温，制冷机组能耗占数据中心能耗的比例在40％左右，能源耗费严重，虽然可以通过选择合适的低温环境通过换热器旁通制冷机组以部分实现自然冷却(免费冷却)节能降耗，但需要额外投资，占地面积，且受到地域环境和服务器最高进风温度的限制，效果有限。直接采用液体对服务器进行冷却的液冷技术可以实现较高的换热效率，从而对服务器芯片进行冷却，完全去除制冷机组，可运行更高的服务器芯片温度、且不受地域限制，PUE可达1.02甚至更低。考虑到水进服务器的冷板式液冷系统存在漏水风险、且故障点多、维护困难等固有因素，浸没式液体冷却，是在可靠性的前提下实现高密度和节能的最佳冷却形式。现有的浸没式液冷方案是将服务器芯片及其他器件直接浸没在不导电的液体直接进行换热，可以是单相高沸点的氟化液或者矿物油冷却，两相低沸点的氟化液冷却。单相浸没冷却由于其换热采用对流方式，存在流场不均、换热效率低(相比两相浸没冷却)，存在散热瓶颈，且在IT设备维护时存在拖带损失(即IT设备表面沾有液体，且不易快速脱落)，完全干燥需要几个小时的时间，影响服务器的正常维护；两相浸没液冷却系统以其高效均匀的相变冷却，维护时不会有拖带损失(IT设备表面的液体会迅速挥发)方便维护等，更加具有前景；但现有的两相浸没液冷方案，是将多个IT服务器放置在一个大的箱体“池”内，需要充注大量的液体填充箱体内的结构空隙，使得液体的充注量巨大，而不导电的氟化液体本身非常昂贵，这大大提高了浸没液冷设备的初投资，使其明显高于传统的风冷服务器，投资回报率不高；同时，巨大的箱体使得氟化液表面存在很大蒸发的耗散；而且，在单台IT服务器进行维护时，其他服务器也许要停机，否则将会有更为大量的蒸气耗散，这些都会大幅增加维护成本和人力要求，使得这种浸没液冷无法规模化应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例希望提供一种模块化液冷服务器机箱，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个实施例，提供一种模块化液冷服务器机箱，包括：箱体；一个或更多个液冷模块，其中每个液冷模块包括：壳体、出气阀、和回液阀，其中，所述出气阀和所述回液阀在所述液冷模块工作时打开，并且所述液冷模块在工作时插入有单个服务器，且填充有冷却液；连接器，其用于将所述液冷模块连接至外部电源；和循环部分，其包括出气管、回液管、蒸汽处理区、和集液区，其中：所述出气管连接至所述出气阀并且用于将来自所述液冷模块的气体输送至所述蒸汽处理区；所述回液管连接至所述回液阀并且用于将来自所述集液区的液体输送至所述液冷模块；所述蒸汽处理区设置有冷凝器，该冷凝器用于冷却所述蒸汽处理区内的气体；和所述集液区用于收集来自所述蒸汽处理区的液体。在一些实施例中，所述机箱还包括供电及控制系统，其包括电源和控制器；其中，所述电源连接至所述连接器，用于通过所述连接器为所述机箱中的其他部件供电；和所述控制器用于对所述机箱中的其他部件进行控制。在一些实施例中，所述蒸汽处理区还包括泄压阀，所述蒸汽处理区中的气体能够通过该泄压阀排放到外部。在一些实施例中，所述泄压阀还连接至外部的气囊，该气囊用于收集从所述泄压阀排放出的气体。在一些实施例中，所述箱体还包括连接到所述集液区的充液阀，能够通过该充液阀向所述集液区添加冷却液。在一些实施例中，每个液冷模块内还包括第一传感器，其连接到所述控制器并用于监测所述液冷模块中冷却液的液位；其中，当所述液冷模块中冷却液的液位高于第一阈值时，所述第一传感器生成第一信号并将其发送至所述控制器，所述控制器在接收到所述第一信号之后控制所述回液阀闭合；并且，当所述液冷模块中冷却液的液位低于第二阈值时，所述第一传感器生成第二信号并将其发送至所述控制器，所述控制器在接收到所述第二信号之后控制所述回液阀打开。在一些实施例中，所述蒸汽处理区内还包括第二传感器，其连接至所述控制器并用于监测所述蒸汽处理区中的气体压力；其中，当所述气体压力大于第三阈值时，所述第二传感器生成第三信号并将其发送至所述控制器，所述控制器在接收到所述第三信号之后控制所述泄压阀打开以进行泄压。在一些实施例中，所述集液区内还包括第三传感器，其连接至所述控制器并用于监测所述集液区中冷却液的液位；其中，当所述集液区中冷却液的液位低于第四阈值时，所述第三传感器生成第四信号并将其发送至所述控制器，所述控制器在接收到所述第四信号之后发出报警信号以提示需要充注液体。在一些实施例中，每个液冷模块还包括维护端盖，所述维护端盖在所述液冷模块工作时闭合。在一些实施例中，所述循环部分还包括第一冷却管和第二冷却管；其中，所述第一冷却管和所述第二冷却管连接至所述冷凝器，并且所述第一冷却管用于将所述冷凝器中的冷却剂输送到外部，所述第二冷却管用于将外部的冷却剂输送至所述冷凝器.在一些实施例中，所述第一冷却管和所述第二冷却管连接至外部的换热设备。在一些实施例中，所述换热设备为干冷器、冷却塔或建筑冷冻水系统。在一些实施例中，所述冷却剂为冷却水。在一些实施例中，所述连接器为快速插接装置。在一些实施例中，所述冷却液为氟化液。本专利技术实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：利用本专利技术的模块化液冷服务器机箱，如果希望对单个服务器进行维护，只需要将工作中的服务器断电，并且闭合出气阀和回液阀，拔出液冷模块，即可取出服务器进行单独维护或更换，不影响其他服务器的运行。此外，冷凝器设置在液冷模块外部，冷却剂无法污染服务器，增强了机箱的可靠性。上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本专利技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。附图说明在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化液冷服务器机箱，其特征在于，包括：箱体；一个或更多个液冷模块，其中每个液冷模块包括：壳体、出气阀、和回液阀，其中，所述出气阀和所述回液阀在所述液冷模块工作时打开，并且所述液冷模块在工作时插入有单个服务器，且填充有冷却液；连接器，其用于将所述液冷模块连接至外部电源；和循环部分，其包括出气管、回液管、蒸汽处理区、和集液区，其中：所述出气管连接至所述出气阀并且用于将来自所述液冷模块的气体输送至所述蒸汽处理区；所述回液管连接至所述回液阀并且用于将来自所述集液区的液体输送至所述液冷模块；所述蒸汽处理区设置有冷凝器，该冷凝器用于冷却所述蒸汽处理区内的气体；和所述集液区用于收集来自所述蒸汽处理区的液体。

【技术特征摘要】
1.一种模块化液冷服务器机箱，其特征在于，包括：箱体；一个或更多个液冷模块，其中每个液冷模块包括：壳体、出气阀、和回液阀，其中，所述出气阀和所述回液阀在所述液冷模块工作时打开，并且所述液冷模块在工作时插入有单个服务器，且填充有冷却液；连接器，其用于将所述液冷模块连接至外部电源；和循环部分，其包括出气管、回液管、蒸汽处理区、和集液区，其中：所述出气管连接至所述出气阀并且用于将来自所述液冷模块的气体输送至所述蒸汽处理区；所述回液管连接至所述回液阀并且用于将来自所述集液区的液体输送至所述液冷模块；所述蒸汽处理区设置有冷凝器，该冷凝器用于冷却所述蒸汽处理区内的气体；和所述集液区用于收集来自所述蒸汽处理区的液体。2.如权利要求1所述的服务器机箱，其特征在于，所述机箱还包括供电及控制系统，其包括电源和控制器；其中，所述电源连接至所述连接器，用于通过所述连接器为所述机箱中的其他部件供电；和所述控制器用于对所述机箱中的其他部件进行控制。3.如权利要求2所述的服务器机箱，其特征在于，所述蒸汽处理区还包括泄压阀，所述蒸汽处理区中的气体能够通过该泄压阀排放到外部。4.如权利要求3所述的服务机箱，其特征在于，所述泄压阀还连接至外部的气囊，该气囊用于收集从所述泄压阀排放出的气体。5.如权利要求1或2所述的服务器机箱，其特征在于，所述箱体还包括连接到所述集液区的充液阀，能够通过该充液阀向所述集液区添加冷却液。6.如权利要求2所述的服务器机箱，其特征在于，每个液冷模块内还包括第一传感器，其连接到所述控制器并用于监测所述液冷模块中冷却液的液位；其中，当所述液冷模块中冷却液的液位高于第一阈值时，所述第一传感器生成第一信号并将其发送至所述控制器，所述控制器在接收到所述第一信号之后控制所述回液阀闭合；并且，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：井汤博，孙晓钢，张炳华，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11