一种基于分离式热管换热器的液冷服务器换热设备制造技术

本发明专利技术提供一种基于分离式热管换热器的液冷服务器换热设备，包括：由服务器和氟化液组成的液冷服务器，装载有冷媒的分离式热管换热器，以及装载有冷水的冷却箱体；其中，所述服务器浸没于氟化液中，所述分离式热管换热器的一部分浸没于所述氟化液中，另一部分浸没于冷水中，通过分离式热管换热器内冷媒的相变换热实现氟化液、冷媒、冷水之间的热传递，降低服务器的温度。所述分离式热管换热器包括：蒸发段、冷凝段、以及用于连接二者的导气管和导液管。根据本发明专利技术，提供了一种高效节能、节约占地面积、具有提高的数据稳定性和安全性的换热设备，同时提高了液冷服务器的密封性与安全性，最大程度地保证氟化液的不导电率，降低了氟化液的泄漏率。液的泄漏率。液的泄漏率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分离式热管换热器的液冷服务器换热设备


[0001]本专利技术属于数据中心和服务器液冷领域，具体涉及一种基于分离式热 管换热器的液冷服务器换热设备。

技术介绍

[0002]目前，传统数据中心的服务器冷却系统，是以空气为媒介为数据中心 服务器降温的。机房内服务器所散发的热量被精密空调(CRACs)冷风换热 带走。这种空调方式包括了制冷机组、水泵、风机、精密空调等用电设备。 在数据中心设置在全年平均气温较低的地区的情况下，风冷系统在能效比较 高的使用情况下，IDC机房PUE值大约在1.8～2.0之间。同时常规的风冷服 务器数据中心耗电大，占地大，数据稳定性差，需要维修养护成本高。
[0003]工信部提出，为加快绿色数据中心建设，到2022年，要求数据中心平 均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率 值达到1.4以下。加快先进适用绿色技术产品推广应用加快绿色数据中心先 进适用技术产品推广应用，重点领域包括液冷服务器系统。
[0004]所以，服务器液冷技术是当前技术革新的主要方向。
[0005]液体冷却较空气冷却换热效率高100～2000倍，因而液冷系统对芯片的 散热有着巨大的优势。服务器液冷系统，传热介质是氟化液，因其换热效率 的提升，使得服务器液冷系统的PUE值可以降至1.06以下，大大降低了数 据中心的能耗。通常情况下，服务器CPU允许的工作温度低于70℃，如果 超过允许的工作温度，每升高2℃，其可靠性相应的降低10％。由于氟化液 的比热容较空气是数量级的放大，因此能吸收大量的热量而保持温度变化不 大，液冷服务器重点CPU、GPU的温度能够得到很好的控制，从而不会引起 芯片温度的瞬间大幅度上升，影响到服务器的工作。
[0006]目前在服务器液冷技术上，绝大多数是通过板式换热的形式，通过冷 却水来给服务器的氟化液来降温。然而，目前氟化液需要通过磁力泵进入板 式换热器进行换热。由于氟化液极易挥发，不导电，密度比水大，不溶于水， 且氟化液昂贵，氟化液通过板式换热的系统增加了氟化液泄露的风险；且空 气中的冷凝水容易进入氟化液循环系统，如果水含量多，会增加服务器导电 烧毁导致丢失数据的风险。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于分离式热管换热器的液冷服务器换热设 备，从而解决现有液冷系统中氟化液泄露率高、服务器易烧毁丢失数据的问 题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]提供一种基于分离式热管换热器的液冷服务器换热设备，所述液冷服 务器换热设备包括：由服务器和氟化液组成的液冷服务器，装载有冷媒的分 离式热管换热器，以及装载有冷水的冷却箱体；其中，所述服务器浸没于氟 化液中，所述分离式热管换热器的一部分浸没于所述氟化液中，另一部分浸 没于冷水中，通过所述分离式热管换热器内冷媒的
相变换热实现氟化液、冷 媒、冷水之间的热传递，降低所述服务器的温度。
[0010]根据本专利技术的一个优选方案，所述分离式热管换热器包括：蒸发段、 冷凝段、以及用于连接所述蒸发段和冷凝段的导气管和导液管，所述蒸发段 浸没于氟化液中，所述冷凝段浸没于冷水中，所述氟化液、冷媒、冷水彼此 不相通。
[0011]根据本专利技术的一个优选方案，所述分离式热管换热器的蒸发段和冷凝 段相互垂直布置，所述蒸发段和冷凝段上均密布有若干散热翅片。
[0012]根据本专利技术的一个优选方案，所述服务器和氟化液容纳于一氟化液罐 体中，所述氟化液罐体与所述冷却箱体相互独立。
[0013]根据本专利技术的一个优选方案，所述液冷服务器还包括设置于所述氟化 液罐体外的氟化液循环泵，实现氟化液的循环流动。
[0014]根据本专利技术的一个优选方案，所述液冷服务器还包括设置于所述氟化 液罐体外的氟化液过滤器，用于去除氟化液中的杂质和水。
[0015]根据本专利技术的一个优选方案，所述液冷服务器还包括安装于所述氟化 液罐体顶部的过滤气相阀，用于确保所述氟化液罐体内部处于常压。
[0016]根据本专利技术的一个优选方案，所述换热设备还包括电控柜，用于服务 器和氟化液循环泵的供电。
[0017]根据本专利技术的一个优选方案，所述换热设备还包括UPS应急电源。
[0018]根据本专利技术的一个优选方案，分离式热管换热器为两个，冷却箱体为 两个，所述换热设备容纳于一个长方体形柜体中，所述氟化液罐体居中设置 于所述柜体中，所述服务器浸没于该氟化液罐体内的氟化液中，两个分离式 热管换热器和两个冷却箱体均对称布置于所述服务器的左、右两侧。
[0019]根据本专利技术的一个优选方案，服务器为一种刀片式服务器。
[0020]根据本专利技术的一个优选方案，提供一种基于分离式热管换热器的液冷 服务器换热设备，主要包括四个模块：一是放置刀片式服务器和氟化液的液 冷服务器机柜，二是内置冷媒的分离式热管换热器，三是热管换热器冷凝段 的闭式冷却箱体，四是保证液冷系统正常运行的氟化液自循环系统柜体以及 电控柜体组成。
[0021]根据本专利技术提供的液冷服务器换热设备，一共使用三种液体，这三种 液体分别为氟化液、冷水、不同于氟化液和冷水的一种冷媒。应当理解的是， 该冷媒是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。第一次换热 是服务器与氟化液的热传导，服务器浸泡在密闭氟化液箱体内，服务器工作 产生热量，将热量传给氟化液，氟化液温度升高。第二次换热是热管换热器 蒸发段内液态冷媒吸收氟化液的热量汽化实现热传导，浸泡在氟化液中的热 管换热器蒸发段内部装载有液态冷媒，氟化液温度升高超过冷媒汽化温度， 冷媒汽化带走氟化液内的热量，将氟化液温度降低；第三次换热是热管换热 器冷凝段呈蒸汽状态的冷媒液化，热管换热器冷凝段浸泡在独立的冷却箱体 的冷水内，由于冷水的降温，气态的冷媒液化成液态的冷媒，冷媒液化产生 的热量被冷水吸收，液化后的冷媒流到低处热管换热器蒸发段。
[0022]进一步地，为了保证氟化液干净且不含水，本专利技术还增加了氟化液过 滤器，过滤器可以过滤掉氟化液中的杂质及水分，且和氟化液循环泵相连， 处于氟化液罐体外侧，在氟化液过滤循环系统柜体内，方便更换滤芯和维护。
[0023]进一步地，为保证服务器机柜内部压力稳定，本专利技术还增加了安全阀 和过滤气相阀。应当理解的是，热传递过程及服务器机柜维修服务打开服务 器机柜时均会造成氟化液挥发，从而引起罐体内的气体空间改变，当罐内压 力降低到设定值时，过滤气相阀打开，罐内进入空气，空气经过过滤安全阀 过滤掉空气中的水分，最大程度的保证氟化液的不导电率，干燥的空气进入 罐内，使罐内压力升高，罐内压力处于安全范围。当罐内压力升高到设定值 时，安全阀打开，罐内排出空气，使罐内压力降低，罐内压力处于安全范围。 整个过程遵循热管换热器的相变换热原理，提升服务器冷却系统的换热效率， 使得服务器运行在一个低温的液体环境中，不容易出现宕机的情况。
[0024]根据本专利技术的一个优选方案，增加了电控柜，电控柜和液体分开，单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分离式热管换热器的液冷服务器换热设备，其特征在于，所述液冷服务器换热设备包括：由服务器和氟化液组成的液冷服务器，装载有冷媒的分离式热管换热器，以及装载有冷水的冷却箱体；其中，所述服务器浸没于氟化液中，所述分离式热管换热器的一部分浸没于所述氟化液中，另一部分浸没于冷水中，通过所述分离式热管换热器内冷媒的相变换热实现氟化液、冷媒、冷水之间的热传递，降低所述服务器的温度。2.根据权利要求1所述的液冷服务器换热设备，其特征在于，所述分离式热管换热器包括：蒸发段、冷凝段、以及用于连接所述蒸发段和冷凝段的导气管和导液管，所述蒸发段浸没于氟化液中，所述冷凝段浸没于冷水中，所述氟化液、冷媒、冷水彼此不相通。3.根据权利要求2所述的液冷服务器换热设备，其特征在于，所述分离式热管换热器的蒸发段和冷凝段相互垂直布置，所述蒸发段和冷凝段上均密布有若干散热翅片。4.根据权利要求3所述的液冷服务器换热设备，其特征在于，所述服务器和氟化液容纳于一氟化液罐体中，所述氟化液罐体与所述冷却箱体相互独立。5.根据权利要求4所述的液冷服务器...

【专利技术属性】
技术研发人员：范惠文，王红伟，王四虎，
申请(专利权)人：上海菡威装备有限公司，
类型：发明
国别省市：