一种压力驱动的液冷散热系统及服务器技术方案

本发明专利技术提供了一种压力驱动的液冷散热系统及服务器，包括位于服务器端的负压循环冷却单元和位于服务器外部的冷却液分配单元；所述负压循环冷却单元包括风扇、循环换热器、液冷板、输水软管和微机系统；所述风扇带动气流流经服务器的发热元件；所述循环换热器由储水箱和换热管束组成；所述冷却液分配单元包括低温储罐、高温储罐、散热管束和控制系统；所述高温储罐与散热管束的入口连通，所述低温储罐与散热管束的出口连通，通过散热管束为冷却液降温；通过对常规压力驱动液冷装置的结构的改进以及重新设计，解决现有的压力驱动液冷装置的冷却液容易漏液问题以及服务器维修时冷却系统不支持热插拔问题。统不支持热插拔问题。统不支持热插拔问题。

【技术实现步骤摘要】
一种压力驱动的液冷散热系统及服务器


[0001]本专利技术涉及服务器冷却散热
，具体涉及一种压力驱动的液冷散热系统及服务器。

技术介绍

[0002]随着人工智能、云计算和大数据等行业的发展，对算力的要求越来越大，对半导体芯片的性能要求越来越高，以CPU、GPU为代表的电子器件工艺制程不断减小，导致这些元器件热设计功耗(TDP)不断提升，电子器件的冷却散热效果成为评价服务器性能的重要指标。
[0003]目前，对于服务器内部的发热元器件主要采用风冷和水冷结合的方式散热，常规做法是在服务器上布置高速风扇，通过风扇产生的气流带走部分器件产生的热量，对于CPU、GPU等热工耗较大的器件则是直接布置液冷板，通过流经液冷板的冷却液带走热量。这种风冷水冷相结合的散热方法中，风冷效率很大程度上取决于环境温度，仍然需要搭配精密空调等设备，使用成本较高，液冷散热效率主要取决于外部供液流量和供液压力，为保持较大的液冷散热效率会用到更高的供液压力驱动液体快速流动，但这也增大了系统漏液的风险，对服务器的安全稳定运行带来了极高的挑战。另外一个服务器集群由多种类型的服务器构成，不同服务器的散热需求相差较大，传统方案很难独立控制单个服务器散热效率，也导致服务器无法实现独立运行，维修时服务器必须断电，也就是冷却系统不支持热插拔。

技术实现思路

[0004]基于上述技术现状，本专利技术提供了一种压力驱动的液冷散热系统及服务器，通过对常规压力驱动液冷装置的结构的改进以及重新设计，解决现有的压力驱动液冷装置的冷却液容易漏液问题以及服务器维修时冷却系统不支持热插拔问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种压力驱动的液冷散热系统及服务器，其特征在于，包括位于服务器端的负压循环冷却单元和位于服务器外部的冷却液分配单元；
[0006]所述负压循环冷却单元包括风扇、循环换热器、液冷板、输水软管和微机系统；所述风扇带动气流流经服务器的发热元件；所述循环换热器由储水箱和换热管束组成，所述换热管束处于服务器气流入口处且与所述储水箱内部流体连通，所述储水箱经输水软管与所述液冷板构成流体回路，向液冷板供给和回收冷却液；所述微机系统依附所述储水箱设置，用于保持所述储水箱内液位上部气压处于小于环境压力的负压值，且驱动冷却液在储水箱与液冷板之间的循环；
[0007]所述冷却液分配单元包括低温储罐、高温储罐、散热管束和控制系统；所述高温储罐与散热管束的入口连通，所述低温储罐与散热管束的出口连通，通过散热管束为冷却液降温；所述低温储罐和高温储罐均通过防腐蚀软管与所述储水箱连通，分别为储水箱供给低温冷却液和回收高温冷却液；所述低温储罐与储水箱连通的防腐蚀软管以及所述高温储罐与储水箱连通的防腐蚀软管上均设置有受所述控制系统控制启闭的常闭型电磁阀；
[0008]所述循环换热器上设置有进液插口和出液插口，与低温储罐连通的防腐蚀软管通
过可插拔的单向快插接头与所述进液插口连通，供冷却液仅能单向流入所述循环换热器；与高温储罐连通的防腐蚀软管通过可插拔的单向快插接头与所述出液插口连通，供冷却液仅能单向流出所述循环换热器。
[0009]所述微机系统包括真空泵和循环水泵，所述真空泵与所述储水箱顶部连通，为所述储水箱内部提供气压负压值，所述循环水泵连接于所述输水软管上，将所述储水箱内的冷却液输送至液冷板。所述微机系统还包括液位传感器、温度传感器和压力传感器，所述液位传感器、温度传感器和压力传感器均密封安装在所述储水箱内部。
[0010]所述冷却液分配单元还包括连通所述低温储罐内部液位上部气体空间与所述高温储罐内部液位上部气体空间的气路，所述气路上设置有气泵和单向阀，所述气泵和单向阀保持所述低温储罐内气压P2大于所述高温储罐内气压P3；且所述储水箱内气压为P1，其中P2>P1>P3。
[0011]所述高温储罐与所述散热管束的管线上串接有输送泵和单向阀；所述低温储罐与所述散热管束的管线上也串接有输送泵和单向阀；所述输送泵和所述气泵均由所述控制系统控制。所述低温储罐和高温储罐内部均设置有压力监测装置和温度监测装置，所述控制系统通过压力监测装置和温度监测装置采集压力和温度信息；所述控制系统还与所述微机系统电性连接，用以获取所述储水箱内部的压力、温度及液位信息。
[0012]所述负压循环冷却单元包括多个，每个负压循环冷却单元的循环换热器均与所述冷却液分配单元流体连通。所述负压循环冷却单元中包括多个液冷板，所述多个液冷板均通过所述输水软管与储水箱连通，以为多个发热元件加热。
[0013]优选的，所述换热管束上焊接了多个相互平行的薄铜条或薄铜管以增大换热面积；所述进液插口设置在储水箱上，所述出液插口设置在所述换热管束的一端部，而所述换热管束的另一端部连通在所述储水箱上；或者，所述进液插口设置在所述换热管束的一端部，所述出液插口设置在所述储水箱上，所述换热管束的另一端部连通在所述储水箱上。
[0014]优选的，所述散热管束配合设置有多个散热风扇，多个散热风扇提供吹向散热管束的气流，以提高散热管束的散热效率。
[0015]运行时，负压循环冷却单元可与冷却液分配单元协同运行，负压循环冷却单元负责服务器内部高效的液冷循环，冷却液分配单元为负压循环冷却单元及时回收、补给冷却液，两个单元协同工作减少了复杂的服务器端换热设备提高换热效率，使服务器内循环的冷却液始终保持在较为合理的温度区间。服务器端的负压循环冷却单元设置有储液箱、泵和冷板可独立完成内部循环，在服务器或冷却液分配单元出现故障时，可在不停止服务器运行的状态下断开负压循环冷却单元与冷却液分配单元的连接，实现维保过程中的热插拔。另外，将冷却液循环水泵设置在服务器端，避免了冷却液的远距离长时间输送，能够进一步降低流动损失，提高换热效率，负压循环冷却单元与冷却液分配单元之间的液体流动动力由压力提供，能够精准控制冷却液流量。控制负压循环冷却单元内压力小于环境压力，能够有效防止冷却液泄漏事故的发生，能够有效避免局部泄漏导致的服务器损毁。服务器端冷却气流在进入服务器时先流经换热管束，气流现在此处降温后进入服务器，提高服务器风冷效果，同时可以减少服务器所在环境中精密空调等设施的使用。最后，一个冷却液分配单元能够连接多个负压循环冷却单元，各个服务器散热效果可以单独控制。
附图说明
[0016]图1是本专利技术中服务器端负压循环冷却单元框架结构示意图；
[0017]图2是图1中微机系统的结构模块示意图；
[0018]图3是本专利技术中服务器外冷却分配单元框架结构示意图；
[0019]图4是负压循环冷却单元中循环换热器的结构示意图；
[0020]图中：100、负压循环冷却单元，120、冷却元件，130、发热元件；
[0021]210、循环换热器，211、储液箱，212、换热管束，220、液冷板，230、输水软管，231、进液管，232、回液管，240、风扇，260、进液插口，270、出液插口，280、微机系统，281、真空泵，2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力驱动的液冷散热系统及服务器，其特征在于，包括位于服务器端的负压循环冷却单元和位于服务器外部的冷却液分配单元；所述负压循环冷却单元包括风扇、循环换热器、液冷板、输水软管和微机系统；所述风扇带动气流流经服务器的发热元件；所述循环换热器由储水箱和换热管束组成，所述换热管束处于服务器气流入口处且与所述储水箱内部流体连通，所述储水箱经输水软管与所述液冷板构成流体回路，向液冷板供给和回收冷却液；所述微机系统依附所述储水箱设置，用于保持所述储水箱内液位上部气压处于小于环境压力的负压值，且驱动冷却液在储水箱与液冷板之间的循环；所述冷却液分配单元包括低温储罐、高温储罐、散热管束和控制系统；所述高温储罐与散热管束的入口连通，所述低温储罐与散热管束的出口连通，通过散热管束为冷却液降温；所述低温储罐和高温储罐均通过防腐蚀软管与所述储水箱连通，分别为储水箱供给低温冷却液和回收高温冷却液；所述低温储罐与储水箱连通的防腐蚀软管以及所述高温储罐与储水箱连通的防腐蚀软管上均设置有受所述控制系统控制启闭的常闭型电磁阀；所述循环换热器上设置有进液插口和出液插口，与低温储罐连通的防腐蚀软管通过可插拔的单向快插接头与所述进液插口连通，供冷却液仅能单向流入所述循环换热器；与高温储罐连通的防腐蚀软管通过可插拔的单向快插接头与所述出液插口连通，供冷却液仅能单向流出所述循环换热器。2.根据权利要求1所述的压力驱动的液冷散热系统及服务器，其特征还在于，所述微机系统包括真空泵和循环水泵，所述真空泵与所述储水箱顶部连通，为所述储水箱内部提供气压负压值，所述循环水泵连接于所述输水软管上，将所述储水箱内的冷却液输送至液冷板。3.根据权利要求2所述的压力驱动的液冷散热系统及服务器，其特征还在于，所述微机系统还包括液位传感器、温度传感器和压力传感器，所述液位传感器、温度传感器和压力传感器均密封安装在所述储水箱内部。4.根据权利要求1或2所述的压力驱动的液冷散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李步发，王东保，王道睿，赵金宇，
申请(专利权)人：岂菲新能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：