CN108156796A - 一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜，包括服务器机柜、液冷***、气冷***，所设液冷***、气冷***均设置在服务器机柜内，所述服务器机柜内设有若干服务器，通过液冷***对服务器进行液冷散热，通过气冷***对服务器进行辅助散热，所述气冷***包括依次相连的进水管、表冷器、回水管，设置在表冷器附近的风机强制空气通过表冷器后流向服务器，所述风机为多个，多个风机并排形成风机墙。本发明在保持服务器清洁度的前提下，可以节能、高效地对机柜内服务器进行散热。

Description

一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜

技术领域

本发明涉及服务器机柜散热技术领域，具体涉及一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜。

背景技术

随着信息技术的突飞猛进，数据中心也在不断发生着变化：设备性能迅速提升，功率密度显著增加，高性能的机柜盒式服务器和刀片服务器以及存储设备的应用越来越普遍，虚拟化技术越来越多地用于整合服务器和存储。这种变化直接导致数据中心散热量可能从原先的几千瓦上升到了几百千瓦，数据中心机房的功率密度不断增加，对数据中心机房的散热***提出了挑战。

数据中心机房传统的散热方式是通过降低整个数据中心机房温度以达到冷却服务器等数据中心机房设备的目的，这种方法不仅严重浪费电力而且收效甚微，无法彻底解决数据中心的热点问题，很多数据中心都存在行运费用太高，可维护和扩充性太差等问题。于是将散热技术聚焦与服务器内部热源，提出当前较高效，可行的液冷散热方案。

现有一体化机柜一般采用机柜内外通风，机柜内的电气设备通过内外空气循环传至柜外，以对电气设备进行降温。这样需要建造对空气温度、湿度、清洁度非常严格的机房。当环境温度较高时，需耗费大量的能源对整个机房进行制冷，以维持柜体中的电气设备的正常运行。由于机房使用时，机房室内的尘埃会随气流从柜外带至柜内，影响电气设备的使用性能及使用寿命，且长时间的灰尘积累，极易导致电气设备损坏。而且由于机房空间较大，如果机房仅有少量的机柜或电气设备，而空调需保持整个机房空间内维持一定的温度，会造成极大的浪费。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜，在保持服务器清洁度的前提下，可以节能、高效地对机柜内服务器进行散热。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜，包括服务器机柜、液冷***、气冷***，所设液冷***、气冷***均设置在服务器机柜内，所述服务器机柜内设有若干服务器，通过液冷***对服务器进行液冷散热，通过气冷***对服务器进行辅助散热，所述气冷***包括依次相连的进水管、表冷器、回水管，所述气冷***还包括设置在表冷器附近的风机，风机强制空气通过表冷器后流向服务器，所述风机为多个，多个风机并排形成风机墙。

在服务器机柜内同时设置液冷***和气冷***，气冷***可以在液冷***对服务器进行集中散热的基础上加强散热，从而提高服务器的散热效率。

由于气冷***是安装在服务器机柜内的，所以气冷***的散热过程仅仅发生在服务器机柜内部，并不会在散热过程中将服务器机柜外部的灰尘带进服务器机柜内部，可以避免服务器产生积灰而影响服务器的运行、使用寿命以及散热效率。

在气冷***的散热过程中，风机强制空气通过表冷器后流向服务器。风机设置为多个，且并排形成风机墙，可以使表冷器附近的冷空气均匀地流向各个服务器，既可以避免在服务器机柜内出现局部过热的问题，又可以节能、高效地对服务器进行散热。

进一步地，所述气冷***还包括电控箱，所述电控箱与风机电连接。

当服务器机柜内只有若干服务器在运行，可以通过电控箱控制该服务器对应的风机开启，而其它的风机关闭，从而在散热过程中节约能源。一个服务器对应一个风机，也可以一组服务器对应一个风机。

进一步地，所述气冷***还包括排水装置，所述排水装置设置在表冷器的下方。

当风机强制空气通过表冷器时，由于表冷器温度较低，空气会析出冷凝水，因此需要在表冷器下方设置排水装置，及时地将冷凝水排走，避免服务器机柜内部受潮或泡水，损坏服务器。

进一步地，所述排水装置包括液位开关、集水盘、排水口，所述集水盘设置在表冷器的下方，液位开关设置在集水盘内，并与排水口相连。

为了避免冷凝水过多导致集水盘内的水溢出，在集水盘内设置液位开关，并利用浮力的原理，当集水盘内的水位达到某个设定高度时，液位开关开启，排水口与集水盘连通，使集水盘内的冷凝水可以及时地从排水口中排出。

进一步地，所述气冷***还包括与电控箱电连接的液位传感器，液位传感器设置在排水口内。

液位传感器检测排水口内的液位高度，并将该液位高度发送到电控箱中，使运行人员可以实时获知排水口内的液位高度，从而获知当前表冷器上是否产生过多的冷凝水。

进一步地，所述气冷***还包括连接进水管和回水管的旁路、电动三通阀，所述电动三通阀包括端口a、端口b、端口c，端口a与进水管或回水管连通，端口b与表冷器连通，端口c与旁路连通，所述电动三通阀与电控箱电连接。

为了避免表冷器产生过多的冷凝水，而导致排水口来不及将集水盘内的冷凝水排走，造成冷凝水溢出集水盘，使服务器机柜受潮或泡水，气冷***中设置连接进水管和回水管的旁路以及电动三通阀。液位传感器将所检测到的排水口内液位高度发送到电控箱中，电控箱判断该液位高度是否达到临界极限高度，并根据判断结果控制电动三通阀的启闭以及开度。

可以通过控制三通阀端口a、端口b、端口c的启闭，以避免表冷器产生过多的冷凝水。当表冷器上产生过多的冷凝水使得排水口积水过高时，端口b关闭、端口a和端口c打开，进水管内的水直接通过旁路进入回水管，而不会通过表冷器，表冷器停止工作，使表冷器的温度有所回升，此时通过表冷器的空气析出的冷凝水也会减少；当排水口的积水水位回落时，端口c关闭，端口a和端口b打开，进水管内的水通过表冷器进入回水管，表冷器继续正常工作。

还可以通过调节三通阀端口a、端口b、端口c的开度，调整进水管内的水直接进入回水管以及进入表冷器的流量比例，以避免表冷器产生过多的冷凝水。当表冷器上产生过多的冷凝水使得排水口积水过高时，端口b开度减小、端口c开度增大；当排水口积水水位回落时，端口c开度减小，端口b开度增大。

进一步地，所述气冷***还包括与电控箱电连接的温度检测装置，温度检测装置设置在进水管和/或回水管内。

温度检测装置检测进水温度和/或回水温度，并将进水温度和/或回水温度发送到电控箱中，电控箱判断进水温度和/或回水温度是否达到服务器的散热要求，并根据判断结果控制三通阀端口a、端口b、端口c的启闭以及开度。

进一步地，所述智能服务器机柜还包括报警装置，所述报警装置与温度检测装置电连接。

当报警装置判断温度检测装置所发送的进水温度和/或回水温度超出正常值范围时，报警装置就会发出警报，通知运行人员及时处理异常情况。

进一步地，所述液冷***包括相互连接的制冷装置、液冷分配单元，所述制冷装置用于制取冷却液，液冷分配单元向各个服务器或服务器内的芯片分配冷却液。

液冷分配单元有针对性地向各个服务器或服务器内的芯片输送冷却液，可以提高制冷装置所制取冷量的利用率，更有利于实现节能。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

（1）通过结合在服务器机柜内同时设置的液冷***和气冷***，可以提高服务器机柜的散热效率；

（2）通过多个风机并排的风机墙，可以使冷空气均匀地流向服务器，避免出现服务器机柜局部过热的问题，从而可以高效地对服务器进行散热；

（3）通过设置排水装置，可以及时地排出表冷器上产生的冷凝水，避免服务器机柜内受潮或泡水；

（4）通过设置电控箱、温度检测装置、电动三通阀、报警装置，可以使服务器机柜在散热过程中运行人员可以进行智能地控制。

附图说明

图1是本发明实施例的正视图；

图2是本发明实施例的后视图；

图3是本发明实施例的A处放大图。

说明：1.服务器机柜；2.液冷分配单元；31.进水管；32.回水管；33.表冷器；34.风机；35.液位开关；36.集水盘；37.排水口；38.旁路；39.三通阀；41.电控箱；42.进水管温度检测装置；43.回水管温度检测装置。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本发明的描述中，需要理解的是，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例

如图1、图2所示，一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜，包括服务器机柜1、液冷***、气冷***，所设液冷***、气冷***均设置在服务器机柜1内，所述服务器机柜1内设有若干服务器，通过液冷***对服务器进行液冷散热，通过气冷***对服务器进行辅助散热，所述气冷***包括依次相连的进水管31、表冷器33、回水管32，所述气冷***还包括设置在表冷器33附近的风机34，风机34强制空气通过表冷器33后流向服务器，所述风机34为多个，多个风机34并排形成风机墙。

在服务器机柜1内同时设置液冷***和气冷***，气冷***可以在液冷***对服务器进行集中散热的基础上加强散热，从而提高服务器的散热效率。

由于气冷***是安装在服务器机柜1内的，所以气冷***的散热过程仅仅发生在服务器机柜1内部，并不会在散热过程中将服务器机柜1外部的灰尘带进服务器机柜1内部，可以避免服务器产生积灰而影响服务器的运行、使用寿命以及散热效率。

在气冷***的散热过程中，风机34强制空气通过表冷器33后流向服务器。风机34设置为多个，且并排形成风机墙，可以使表冷器33附近的冷空气均匀地流向各个服务器，既可以避免在服务器机柜1内出现局部过热的问题，又可以节能、高效地对服务器进行散热。

进一步地，所述气冷***还包括电控箱41，所述电控箱41与风机34电连接。

当服务器机柜1内只有若干服务器在运行，可以通过电控箱41控制该服务器对应的风机34开启，而其它的风机34关闭，从而在散热过程中节约能源。一个服务器对应一个风机34，也可以一组服务器对应一个风机34。

如图3所示，进一步地，所述气冷***还包括排水装置，所述排水装置设置在表冷器33的下方。

当风机34强制空气通过表冷器33时，由于表冷器33温度较低，空气会析出冷凝水，因此需要在表冷器33下方设置排水装置，及时地将冷凝水排走，避免服务器机柜1内部受潮或泡水，损坏服务器。

进一步地，所述排水装置包括液位开关35、集水盘36、排水口37，所述集水盘36设置在表冷器33的下方，液位开关35设置在集水盘36内，并与排水口37相连。

为了避免冷凝水过多导致集水盘36内的水溢出，在集水盘36内设置液位开关35，并利用浮力的原理，当集水盘36内的水位达到某个设定高度时，液位开关35开启，排水口37与集水盘36连通，使集水盘36内的冷凝水可以及时地从排水口37中排出。

进一步地，所述气冷***还包括与电控箱41电连接的液位传感器，液位传感器设置在排水口37内。

液位传感器检测排水口37内的液位高度，并将该液位高度发送到电控箱41中，使运行人员可以实时获知排水口37内的液位高度，从而获知当前表冷器33上是否产生过多的冷凝水。

进一步地，所述气冷***还包括连接进水管31和回水管32的旁路38、电动三通阀39，所述电动三通阀39包括端口a、端口b、端口c，端口a与进水管31或回水管32连通，端口b与表冷器33连通，端口c与旁路38连通，所述电动三通阀39与电控箱41电连接。

为了避免表冷器33产生过多的冷凝水，而导致排水口37来不及将集水盘36内的冷凝水排走，造成冷凝水溢出集水盘36，使服务器机柜1受潮或泡水，气冷***中设置连接进水管31和回水管32的旁路38。液位传感器将所检测到的排水口37内液位高度发送到电控箱41中，电控箱41判断该液位高度是否达到临界极限高度，并根据判断结果控制电动三通阀39的启闭以及开度。

可以通过控制三通阀39端口a、端口b、端口c的启闭，以避免表冷器33产生过多的冷凝水。当表冷器33上产生过多的冷凝水使得排水口37积水过高时，端口b关闭、端口a和端口c打开，进水管31内的水直接通过旁路38进入回水管32，而不会通过表冷器33，表冷器33停止工作，使表冷器33的温度有所回升，此时通过表冷器33的空气析出的冷凝水也会减少；当排水口37的积水水位回落时，端口c关闭，端口a和端口b打开，进水管31内的水通过表冷器33进入回水管32，表冷器33继续正常工作。

还可以通过调节三通阀39端口a、端口b、端口c的开度，调整进水管31内的水直接进入回水管32以及进入表冷器33的流量比例，以避免表冷器33产生过多的冷凝水。当表冷器33上产生过多的冷凝水使得排水口37积水过高时，端口b开度减小、端口c开度增大；当排水口37积水水位回落时，端口c开度减小，端口b开度增大。

进一步地，所述气冷***还包括与电控箱41电连接的温度检测装置，温度检测装置设置在进水管31和/或回水管32内。

在本实施例中，在进水管31上设置进水温度检测装置42，在回水管32上设置回水温度检测装置43，分别检测进水管31内的进水温度和回水管32内的回水温度，并将进水温度和回水温度发送到电控箱41中，电控箱41判断进水温度和/或回水温度是否达到服务器的散热要求，并根据判断结果控制三通阀39端口a、端口b、端口c的启闭以及开度。

进一步地，所述智能服务器机柜还包括报警装置，所述报警装置与温度检测装置电连接。

当报警装置判断进水温度检测装置42所发送的进水温度和/或回水温度检测装置43所发送的回水温度超出正常值范围时，报警装置就会发出警报，通知运行人员及时处理异常情况。

进一步地，所述液冷***包括相互连接的制冷装置、液冷分配单元2，所述制冷装置用于制取冷却液，液冷分配单元2向各个服务器或服务器内的芯片分配冷却液。

液冷分配单元2有针对性地向各个服务器或服务器内的芯片输送冷却液，可以提高制冷装置所制取冷量的利用率，更有利于实现节能。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气冷和液冷结合的智能服务器机柜，包括服务器机柜（1）、液冷***、气冷***，所述服务器机柜（1）内设有若干服务器，通过液冷***对服务器进行液冷散热，通过气冷***对服务器进行辅助散热，所设液冷***、气冷***均设置在服务器机柜（1）内，所述气冷***包括依次相连的进水管（31）、表冷器（33）、回水管（32），其特征在于，所述气冷***还包括设置在表冷器（33）附近的风机（34），风机（34）强制空气通过表冷器（33）后流向服务器，所述风机（34）为多个，多个风机（34）并排形成风机墙。

2.根据权利要求1所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述气冷***还包括电控箱（41），所述电控箱（41）与风机（34）电连接。

3.根据权利要求2所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述气冷***还包括排水装置，所述排水装置设置在表冷器（33）的下方。

4.根据权利要求4所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述排水装置包括液位开关（35）、集水盘（36）、排水口（37），所述集水盘（36）设置在表冷器（33）的下方，液位开关（35）设置在集水盘（36）内，并与排水口（37）相连。

5.根据权利要求5所述的的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述气冷***还包括与电控箱（41）电连接的液位传感器，液位传感器设置在排水口（37）内。

6.根据权利要求6所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述气冷***还包括连接进水管（31）和回水管（32）的旁路（38）、电动三通阀（39），所述电动三通阀（39）包括端口a、端口b、端口c，端口a与进水管（31）或回水管（32）连通，端口b与表冷器（33）连通，端口c与旁路（38）连通，所述电动三通阀（39）与电控箱（41）电连接。

7.根据权利要求7所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述气冷***还包括与电控箱（41）电连接的温度检测装置，温度检测装置设置在进水管（31）和/或回水管（32）内。

8.根据权利要求8所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与温度检测装置电连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的气冷和液冷结合的智能服务器机柜，其特征在于，所述液冷***包括相互连接的制冷装置、液冷分配单元（2），所述制冷装置用于制取冷却液，液冷分配单元（2）向各个服务器或服务器内的芯片分配冷却液。