[发明专利]浸没式液冷和循环风冷结合的服务器机柜散热系统

说明书

一种浸没式液冷和循环风冷结合的服务器机柜散热系统，包括机柜柜体、服务器模块、换热器模块、静压箱模块、液体管路系统和温度控制系统。采用液体循环工质对服务器处理器进行冷却，采用气体循环工质(空气)对其他发热元件进行冷却。换热器模块置于机柜底部，包括一级换热器和二级换热器，以低温冷媒水为冷源，分别对液体循环工质和空气进行降温。静压箱和风挡构成封闭式空气流道，减少对机柜外环境的热污染。本发明将服务器不同发热密度区域进行独立冷却，对高发热区域采用密封浸没式液体冷却，对低发热区域采用循环空气进行冷却，有效提高系统散热效率，抑制局部热点的产生，降低制冷系统的能源消耗。

技术领域

本发明涉及一种信息技术(IT)设备散热冷却系统，具体地涉及一种浸没式液冷和循环风冷结合的服务器机柜散热系统。

背景技术

互联网数据中心(Internet Data Center，IDC)机房已成为国民经济发展中的重要组成部分，是推进国家科技工业信息化和数字化的基础设施。随着数据中心规模的增大以及高发热功率刀片式服务器的普及，机柜热密度急剧增长，一方面，高热密度服务器的散热成为亟待解决的问题，若处理不慎，可能由于设备过热而导致设备停机，造成巨大损失；另一方面，散热所需的制冷设备功率成倍提高，进一步增加数据中心的能源消耗。

数据中心设备正常运行时，通常要求机房环境温度维持在在30℃以下。传统散热方式中，数据中心机柜采用前后柜门开孔通透的方式，将机柜完全敞开在机房当中，机房内部布置有制冷空调系统。机房地板下有用于流通冷风的通道，每台机柜前布置开孔地板。冷却过程为制冷空调系统将冷风经由架空地板输送至机房内，对整个机房空间进行降温冷却，从而对机柜内的各种发热元件来进行降温。传统散热方式降温效率低，且存在机柜内局部热点、冷热不均等问题。服务器中主要发热元件处理器释放巨大的热量，为了将这部分热量带走，通常要求降低空调送风温度并加大送风量，这将引起服务器上其发热量不高的元件处于被过度冷却的状态，造成能源的浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种浸没式液冷和循环风冷结合的服务器机柜散热系统，该系统采用气—液联合冷却的方式对服务器不同发热密度区域进行独立冷却，封闭式循环空气流道设计，减少冷量输运过程的损失，消除机柜局部热点，提高机柜的整体散热效率，减少数据中心能耗，可作为针对性降温的服务器机柜使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：浸没式液冷和循环风冷结合的服务器机柜散热系统，包括设有多个可开启柜门、且柜门关闭时与机柜密封连接的机柜柜体，所述机柜柜体内设有插装服务器的多层支架、用于给服务器散热的二级换热器和给服务器上主要发热元件散热的一级换热器，所述二级换热器和一级换热器通过冷媒水与设置在外界的制冷装置进行热交换，所述支架上每层的一侧设有服务器插入口、也是冷却风出口，另一侧为冷却风进口，所述冷却风出口通过风道与二级换热器进风口连接进行热交换，所述二级换热器的出风口通过风道与冷却风进口连接，所述服务器的主要发热元件上安装有液冷散热器，所述液冷散热器的循环管内的冷却液通过一级换热器进行热交换，冷却液优选绝缘冷却液，此绝缘冷却液为电绝缘冷却液。所述柜门可开启以便于日常维修和服务器的装卸，循环管包括供液管、回液管，所述供液管和回液管连接所述一级换热器，所述供液管连接一级换热器壳程出口，顶端封口；所述回液管呈倒置“U”型，一端封口，一端连接一级换热器壳程进口，从而使液体循环管路构成同程连接系统。本装置的冷媒水首先进入一级换热器换热，然后进入与之串联的二级换热器冷却，冷媒水的梯级利用能够进一步提高机柜紧凑性。