[发明专利]一种用于数据中心刀片式服务器两相浸没式液冷系统

说明书

本发明属于服务器冷却技术领域，提供了一种用于数据中心刀片式服务器两相浸没式液冷系统。利用氟化液相变带走服务器工作过程中产生的热量，氟化液蒸气充分利用自然环境的低温进行液化冷却，当外界环境较高时，通过利用制冷循环液化冷却氟化液，每个刀片式服务器的液冷单元相互连通，液面由储液槽维持，并在每个液冷单元的液面处覆盖一层硅油油膜，避免氟化液蒸发。相比于传统的两相浸没式液冷系统具有以下优点：利用季节变化带来的低温环境，减少系统耗电。液冷单元液面由硅油油膜覆盖，降低氟化液的蒸发损耗。通过相互联通的液冷单元与储液罐维持液面，实现及时的补液。各个管路均由阀门，便于系统的维护管理。

技术领域

本发明属于服务器冷却技术领域，具体涉及一种用于数据中心刀片式服务器两相浸没式液冷系统。

背景技术

随着服务器冷却技术领域的快速发展，目前大型集群式服务器单元的集成度升高，产热量增大，较差的散热条件会导致服务器工作不稳定，耗电量增加，严重时会导致设备热失控，因此需要对服务器进行充分的散热，维持服务器各部分温度的均一性，保证服务器工作的稳定性。因此设计一种高效的服务器冷却系统是提升大型集群式服务器单元整体性能的必要条件。

目前服务器冷却系统所采用的方式主要有：风冷散热、液冷散热以及目前倍受学者关注的两相浸没式液冷。例如李永刚等人在“一种新型服务器风冷散热器”专利中(专利号：202010856501.5)提出通过在CPU上覆盖导热管，远离导热管的一段设置有铜鳍片，通过两个风扇的强迫对流将铜鳍片上的热量传至外界环境中。该装置小巧可靠，便于安装与维修。

例如范瑞展等人在“电子设备及其水冷服务器”专利中(专利号：201810283629.X)提出通过利用一个自动调节水压大小的水冷设备对于服务器进行冷却。该设备通过设备自动调节水压，避免了压力的波动，同时水的比热容较大，可以保证服务器温度的恒定，有利于以提升服务器的效率。

例如张亮等人在“一种数据中心液冷机柜”专利中(专利号：201922321821.6)提出通过将浸没式液冷技术与射流冲击技术相结合，通过向服务器上喷淋制冷剂的方式对服务器进行冷却，再将吸收热量的制冷剂通过出液口排出，冷却后再次对服务器进行喷淋冷却，实现数据中心全年低PUE运行。该设备可以为服务器提供一个可靠稳定的工作环境，可以保证服务器温度分布均匀，提升服务器运行的效率。

但是传统的服务器冷却方式存在一些不足，风冷散热不足在于当服务器处于高负荷情况下，风扇的强迫对流带走的热量无法满足服务器散热的需要。液冷散热不足在于循环水系统比较庞大，不利于服务器集成度的提升，同时还会存在漏水、密封等问题。热管散热不足在于，热管与服务器接触面积较小，无法较好的分布热量，在服务器负载较高的条件下，由于服务器温度分布不均而导致过大的热应力。

目前两相浸没式液冷技术发展迅速，通过将服务器浸没在氟化液中，通过氟化液相变带走服务器的热量，使得服务器温度分布均匀，提升服务器效率与负载能力，有利于服务器集成度的提升和大型的数据中心的建立，但是目前利用两相浸没式液冷技术的大型数据中心面临着很多的问题，例如：氟化液的蒸发导致氟化液的损耗，常年的制冷机组开启导致的能量消耗过大等。

鉴于上述几种服务器散热方式的不足，本发明提出了一种用于数据中心刀片式服务器两相浸没式液冷系统，利用氟化液的显热和潜热带走高集成度的刀片式服务器集群工作时所产生的热量。通过两种对氟化液蒸气的冷凝方式的切换从而达到降低能量消耗的目的，缩短散热系统对于制冷机组的使用时间。通过在氟化液液面上覆盖一层硅油油膜，降低由于氟化液蒸发而导致的氟化液的损耗。将刀片式服务器模块与储液罐相互连通，对各个单元进行及时补液，同时各个模块气相区域相互联通，保证压力的恒定。

发明内容