CN116321934A - 一种5u机架式浸没式液冷*** - Google Patents

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Abstract

一种5U机架式浸没式液冷***，所述液冷***包括：机箱，所述机箱包括3U机箱、2U机箱，所述3U机箱、2U机箱上下并列设置，被冷却器件置于3U机箱内；换热器组件，所述换热器组件设置在2U机箱内；管路***，所述管路***包括进液管路、出液管路、循环泵；风机组件。本发明所述的5U机架式浸没式液冷***，结构设计合理，机箱包括3U机箱、2U机箱，3U机箱、2U机箱集成5U机架，在3U机箱、2U机箱分别集成设置有换热器组件、管路***、风机组件等，其结构紧凑，高度集成，适配被冷却器件的浸没式液冷冷却，依靠冷却液吸收被冷却器件产生的热量，具有更高的能源利用率，同时适合数据中心的灵活部署，应用前景广泛。

Description

一种5U机架式浸没式液冷***
技术领域
本发明属于液冷冷却技术领域，具体涉及一种5U机架式浸没式液冷***。
背景技术
随着数据中心的高速发展，能耗快速增长成为数据中心产业发展中不可忽略的问题。如何降低数据中心 PUE，提升能效，已经成为行业的重点和难题。因此，传统的风冷冷却方式不再具有优势，而液冷冷却方式更能满足数据中心及时散热、高密度、低能耗要求。
目前，常见的液冷冷却方式包括冷板式、喷淋式和浸没式三种。其中，浸没式液冷使用冷却液作为热传输媒介，液体具有更高的导热率和比热容，因此可以更快地传导以及更有效地吸收热量，同时，因为减少了风扇和空调的使用，采用浸没式液冷***的数据中心具有更低的 PUE，传热效率最高且能避免局部热点，是目前最有可能解决高性能计算环境中散热***所面临各种问题的技术手段。
因此，浸没式液冷***与冷板式液冷***、喷淋式液冷***相比较，更加节能降耗，成为数据中心制冷***的首选。
本发明的目的是提供一种机架式浸没液冷***结构，用于适配19″机架，按标准服务器机箱尺寸设计，结构紧凑，高度集成，适合数据中心的灵活部署。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种5U机架式浸没式液冷***，结构设计合理，是针对19″机架、按照标准服务器机箱尺寸设计，机箱包括3U机箱、2U机箱，3U机箱、2U机箱集成5U机架，在3U机箱、2U机箱分别集成设置有换热器组件、管路***、风机组件等，其结构紧凑，高度集成，适配被冷却器件的浸没式液冷冷却，依靠冷却液吸收被冷却器件产生的热量，具有更高的能源利用率，同时适合数据中心的灵活部署，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种5U机架式浸没式液冷***，所述液冷***包括：
机箱，所述机箱包括3U机箱、2U机箱，所述3U机箱、2U机箱上下并列设置，被冷却器件置于3U机箱内；
换热器组件，所述换热器组件设置在2U机箱内；
管路***，所述管路***包括进液管路、出液管路、循环泵，所述进液管路、循环泵设置在2U机箱内并且位于换热器组件前侧，所述出液管路设置在2U机箱内并且位于换热器组件后侧；所述进液管路的一端依次穿设2U机箱前侧面、3U机箱前侧面与3U机箱内部连通，所述进液管路上设置有循环泵，所述进液管路的另一端与换热器组件连通；所述出液管路的一端与换热器组件连通，所述出液管路的另一端依次穿设2U机箱后侧面、3U机箱后侧面与3U机箱内部连通；
风机组件，所述风机组件设置在2U机箱前侧面，所述换热器组件与机箱之间形成冷却通道，所述风机组件产生气流通过所述冷却通道将换热器组件产生的热量排出；所述风机组件由1个或者多个风机组成。
本发明所述的5U机架式浸没式液冷***，是针对19″机架、按照标准服务器机箱尺寸设计，所述机箱包括3U机箱、2U机箱，3U机箱、2U机箱集成5U机架，并且在机箱内集成有换热器组件、管路***、风机组件等，其结构紧凑，高度集成，适配被冷却器件AVC主板等的浸没式液冷冷却，适合数据中心的灵活部署。
3U机箱是用于放置被冷却器件和盛放冷却液的容器，是被冷却器件和冷却液进行热量交换的主要场所，冷却液经过在3U机箱内和被冷却器件进行热量交换后，冷却液的温度升高，经过进液管路流出3U机箱将热量带走，在循环泵的压力下，冷却液经过进液管路、换热器组件后温度降低，从出液管路再次进入3U机箱内。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，所述机箱还包括：
顶盖板，所述顶盖板设置在3U机箱顶面；
前面板，所述前面板设置在3U机箱前侧面并且与风机组件上下并列设置。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，还包括：
泄空阀组件，所述泄空阀组件包括泄空管路、泄空阀，所述泄空管路的一端穿设3U机箱前侧面与3U机箱内部连通，所述泄空管路的另一端穿设前面板，所述泄空管路上设置有泄空阀。
设置泄空阀组件是为了在检修维护时排尽3U机箱的冷却介质。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，所述换热器组件包括：
换热组板，所述换热组板由若干个冷板组成；
翅片，所述冷板上设置有翅片。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，所述换热组板包括：
左侧冷板组，所述左侧冷板组由2个冷板组成，2个所述冷板上下并列设置并且2个冷板之间设置有翅片；2个所述冷板内部均设置有左侧换热管并且左侧换热管的两端分别伸出冷板前侧面、后侧面；
右侧冷板组，所述右侧冷板组也由2个冷板组成，2个所述冷板上下并列设置并且2个冷板之间设置有翅片；2个所述冷板内部均设置有右侧换热管并且右侧换热管的两端分别伸出冷板前侧面、后侧面；
中部冷板，所述中部冷板由1个冷板组成并且位于左侧冷板组与右侧冷板组之间，所述冷板上设置有翅片；所述冷板内部设置有中部换热管，所述中部换热管有3个管端并且均伸出冷板前侧面，位于左侧的一个管端通过三通接头与2个左侧换热管伸出冷板前侧面的一端连接，位于中部的一个管端与进液管路连接，位于右侧的一个管端通过三通接头与2个右侧换热管伸出冷板前侧面的一端连接。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，所述换热组板还包括：
左侧出管，所述左侧出管的一端通过三通接头与2个左侧换热管伸出冷板后侧面的一端连接，所述左侧出管的另一端与出液管路连接；
右侧出管，所述右侧出管的一端通过三通接头与2个右侧换热管伸出冷板后侧面的一端连接，所述右侧出管的另一端与出液管路连接。
所述换热器组件采用冷板式风液散热，换热组板由若干个冷板组成，冷板尺寸小，多个冷板的组合使设计更灵活，可充分利用2U机箱内零散空间以满足换热面积需求。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，所述翅片的参数T为0.3mm，所述翅片的参数P为1.8mm。
采用上述结构的翅片配合冷板，其换热效果好。
所述柱状结构用于配合小门并且为阀芯安装时提供导向作用和收缩形状固定。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，还包括：
电气组件，所述电气组件设置在2U机箱内。
通过电气组件与液冷***其他组件分体式的结构，减少了电气组件中的管路数量，电气组件与液冷***的换热器组件、循环泵、风机组件等电性连接并且控制其运行。
进一步的，上述的5U机架式浸没式液冷***，还包括：
PCB板，所述PCB板设置在2U机箱内并且位于换热器组件一侧。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明公开的5U机架式浸没式液冷***，结构设计合理，是针对19″机架、按照标准服务器机箱尺寸设计，机箱包括3U机箱、2U机箱，3U机箱、2U机箱集成5U机架，被冷却器件置于3U机箱内，换热器组件、管路***、电气组件、PCB板设置在2U机箱内，风机组件设置在2U机箱前侧面，其结构紧凑，高度集成，适配被冷却器件的浸没式液冷冷却，适合数据中心的灵活部署；
（2）本发明公开的5U机架式浸没式液冷***，3U机箱是用于放置被冷却器件和盛放冷却液的容器，是被冷却器件和冷却液进行热量交换的主要场所，冷却液经过在3U机箱内和被冷却器件进行热量交换后，冷却液的温度升高，经过进液管路流出3U机箱将热量带走，在循环泵的压力下，冷却液经过2U机箱的进液管路、换热设备换热后温度降低，从出液管路再次进入3U机箱内；上述设计使得被冷却器件直接浸泡在冷却液中，依靠冷却液吸收被冷却器件产生的热量，冷却液作为热传输媒介，由于液体具有更高的导热率和比热容，因此可以更快地传导以及更有效地吸收热量；
（3）本发明公开的5U机架式浸没式液冷***，换热器组件采用冷板式风液散热，换热组板由若干个冷板组成，冷板尺寸小，多个冷板的组合使设计更灵活，可充分利用2U机箱内零散空间以满足换热面积需求；采用本发明结构参数的翅片配合冷板，其换热效果更好。
附图说明
图1为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的结构示意图；
图2为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的左/右侧视图；
图3为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的俯视图；
图4为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的前侧视图；
图5为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的后侧视图；
图6为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的***图；
图7为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的换热器组件结构示意图；
图8为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的换热器组件的俯视图；
图9为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的换热器组件的后视图；
图10为本发明所述5U机架式浸没式液冷***的图10的VI(2:1示意图；
图中：机箱1、3U机箱11、2U机箱12、顶盖板13、前面板14、换热器组件2、换热组板21、冷板201、左侧冷板组211、左侧换热管212、右侧冷板组213、右侧换热管214、中部冷板215、中部换热管216、管端2161、三通接头217、左侧出管218、右侧出管219、翅片22、管路***3、进液管路31、出液管路32、循环泵33、风机组件4、风机41、泄空阀组件5、泄空管路51、泄空阀52、电气组件6、PCB板7、被冷却器件a。
具体实施方式
下面将结合附图1-10与对比例、实施例以及具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例1-3提供了一种5U机架式浸没式液冷***，具体内容如下：
实施例1
如图1-6所示，所述5U机架式浸没式液冷***，包括机箱1、换热器组件2、管路***3、风机组件4、电气组件6、PCB板7。
其中，机箱1包括3U机箱11、2U机箱12，所述3U机箱11、2U机箱12上下并列设置，被冷却器件a置于3U机箱11内, 3U机箱11是用于放置被冷却器件a和盛放冷却液的容器，是被冷却器件a和冷却液进行热量交换的主要场所。
换热器组件2、管路***3、电气组件6、PCB板7设置在2U机箱12内, 并且管路***3的进液管路31的一端依次穿设2U机箱12前侧面、3U机箱11前侧面与3U机箱11内部连通，出液管路32的一端依次穿设2U机箱12后侧面、3U机箱11后侧面与3U机箱11内部连通，冷却液经过在3U机箱11内和被冷却器件a进行热量交换后，冷却液的温度升高，经过进液管路31流出3U机箱11将热量带走，在循环泵33的压力下，冷却液经过进液管路31、换热器组件2后温度降低，从出液管路32再次进入3U机箱11内。
上述设计使得被冷却器件a直接浸泡在冷却液中，依靠冷却液吸收被冷却器件a产生的热量，冷却液作为热传输媒介，由于液体具有更高的导热率和比热容，因此可以更快地传导以及更有效地吸收热量，同时，因为减少了风扇和空调的使用,具有更高的能源利用率。
此外，风机组件4设置在2U机箱12前侧面用于产生气流通过所述冷却通道将换热器组件2产生的热量排出。
上述设计，使液冷***的结构紧凑，各组件高度集成，适配被冷却器件aAVC主板等的浸没式液冷冷却，适合数据中心的灵活部署。
实施例2
基于实施例1以上的结构基础，如图7-10所示。
所述5U机架式浸没式液冷***的换热器组件2，包括换热组板21、翅片22。其中，换热组板21由若干个冷板201组成，具体来说，换热组板21包括左侧冷板组211、右侧冷板组213、中部冷板215，左侧冷板组211由2个冷板201组成，2个所述冷板201上下并列设置并且2个冷板201之间设置有翅片22，右侧冷板组213也由2个冷板201组成，2个所述冷板201上下并列设置并且2个冷板201之间设置有翅片22，中部冷板212由1个冷板201组成并且位于左侧冷板组211与右侧冷板组213之间，所述冷板201上设置有翅片22。左侧冷板组211内设置有左侧换热管212、右侧冷板组213内设置有右侧换热管214、中部冷板215内设置有中部换热管216。
由上可得，本发明所述换热器组件2采用冷板式风液散热的方式，换热组板21由若干个冷板201组成，冷板201尺寸小，多个冷板201的组合使设计更灵活，可充分利用2U机箱内零散空间以满足换热面积需求。
进一步的，翅片22的参数T为0.3mm，所述翅片22的参数P为1.8mm，采用上述结构的翅片配合冷板，其换热效果好。
实施例3
基于实施例1或者实施例2以上的结构基础，如图6所示。
所述5U机架式浸没式液冷***，还包括泄空阀组件5，泄空阀组件5的泄空管路51的一端穿设3U机箱11前侧面与3U机箱11内部连通和另一端穿设前面板14，所述泄空管路51上设置有泄空阀52。设置泄空阀组件5是为了在检修维护时排尽3U机箱的冷却介质。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，所述液冷***包括：
机箱（1），所述机箱（1）包括3U机箱（11）、2U机箱（12），所述3U机箱（11）、2U机箱（12）上下并列设置，被冷却器件置于3U机箱（11）内；
换热器组件（2），所述换热器组件（2）设置在2U机箱（12）内；
管路***（3），所述管路***（3）包括进液管路（31）、出液管路（32）、循环泵（33），所述进液管路（31）、循环泵（33）设置在2U机箱（12）内并且位于换热器组件（2）前侧，所述出液管路（32）设置在2U机箱（12）内并且位于换热器组件（2）后侧；所述进液管路（31）的一端依次穿设2U机箱（12）前侧面、3U机箱（11）前侧面与3U机箱（11）内部连通，所述进液管路（31）上设置有循环泵（33），所述进液管路（31）的另一端与换热器组件（2）连通；所述出液管路（32）的一端与换热器组件（2）连通，所述出液管路（32）的另一端依次穿设2U机箱（12）后侧面、3U机箱（11）后侧面与3U机箱（11）内部连通；
风机组件（4），所述风机组件（4）设置在2U机箱（12）前侧面，所述换热器组件（2）与机箱（1）之间形成冷却通道，所述风机组件（4）产生气流通过所述冷却通道将换热器组件（2）产生的热量排出；所述风机组件（4）由1个或者多个风机（41）组成。
2.根据权利要求1所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，所述机箱（1）还包括：
顶盖板（13），所述顶盖板（13）设置在3U机箱（11）顶面；
前面板（14），所述前面板（14）设置在3U机箱（11）前侧面并且与风机组件（4）上下并列设置。
3.根据权利要求2所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，还包括：
泄空阀组件（5），所述泄空阀组件（5）包括泄空管路（51）、泄空阀（52），所述泄空管路（51）的一端穿设3U机箱（11）前侧面与3U机箱（11）内部连通，所述泄空管路（51）的另一端穿设前面板（14），所述泄空管路（51）上设置有泄空阀（52）。
4.根据权利要求1所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，所述换热器组件（2）包括：
换热组板（21），所述换热组板（21）由若干个冷板（201）组成；
翅片（22），所述冷板（211）上设置有翅片（22）。
5.根据权利要求4所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，所述换热组板（21）包括：
左侧冷板组（211），所述左侧冷板组（211）由2个冷板（201）组成，2个所述冷板（201）上下并列设置并且2个冷板（201）之间设置有翅片（22）；2个所述冷板（201）内部均设置有左侧换热管（212）并且左侧换热管（212）的两端分别伸出冷板（201）前侧面、后侧面；
右侧冷板组（213），所述右侧冷板组（213）也由2个冷板（201）组成，2个所述冷板（201）上下并列设置并且2个冷板（201）之间设置有翅片（22）；2个所述冷板（201）内部均设置有右侧换热管（214）并且右侧换热管（214）的两端分别伸出冷板（201）前侧面、后侧面；
中部冷板（215），所述中部冷板（212）由1个冷板（201）组成并且位于左侧冷板组（211）与右侧冷板组（213）之间，所述冷板（201）上设置有翅片（22）；所述冷板（201）内部设置有中部换热管（216），所述中部换热管（216）有3个管端（2161）并且均伸出冷板（201）前侧面，位于左侧的一个管端（2161）通过三通接头（217）与2个左侧换热管（212）伸出冷板（201）前侧面的一端连接，位于中部的一个管端（2161）与进液管路（31）连接，位于右侧的一个管端（2161）通过三通接头（217）与2个右侧换热管（214）伸出冷板（201）前侧面的一端连接。
6.根据权利要求5所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，所述换热组板（21）还包括：
左侧出管（218），所述左侧出管（218）的一端通过三通接头（217）与2个左侧换热管（212）伸出冷板（201）后侧面的一端连接，所述左侧出管（218）的另一端与出液管路（32）连接；
右侧出管（219），所述右侧出管（219）的一端通过三通接头（217）与2个右侧换热管（214）伸出冷板（201）后侧面的一端连接，所述右侧出管（219）的另一端与出液管路（32）连接。
7.根据权利要求4所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，所述翅片（22）的参数T为0.3mm，所述翅片（22）的参数P为1.8mm。
8.根据权利要求1所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，还包括：
电气组件（6），所述电气组件（6）设置在2U机箱（12）内。
9.根据权利要求1所述5U机架式浸没式液冷***，其特征在于，还包括：
PCB板（7），所述PCB板（7）设置在2U机箱（12）内并且位于换热器组件（2）一侧。
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