CN117156789A - 浸泡式水冷***及其冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于伺服器机柜的浸泡式水冷***,包含复数个伺服器箱体、冷却桶槽及复数个液体连通管,伺服器箱体包含浸泡于冷却液体的电子装置,电子装置于运行时产生热能使部分的冷却液体蒸发为热蒸气,冷却桶槽连接于复数个伺服器箱体且包含冷凝器及蓄水部,冷凝器连接于伺服器箱体的排气孔并凝结来自伺服器箱体的热蒸气以形成冷却液体,蓄水部存储来自冷凝器的冷却液体,液体连通管的第一端及第二端分别连接于蓄水部的底部位置及伺服器箱体的底部位置,蓄水部中的冷却液体及伺服器箱体中的冷却液体维持相同液体水平面。本公开还涉及一种浸泡式水冷***的冷却方法。
Description
技术领域
本公开涉及一种水冷***及其冷却方法,特别涉及一种浸泡式水冷***及其冷却方法。
背景技术
随着第五代移动通信(5th Generation mobile networks,5G)、人工智能、元宇宙等需高速运算的科技的快速发展,对于电子元件的散热要求愈来愈高,此外,于散热过程所需消耗的能源亦愈来愈受到重视。
现有对电子元件进行散热的方式之一为利用风扇的高速运转产生空气对流以排除电子元件所产生的热能,然而,利用空气对流排除热空气的散热方式不仅无法节省能源,且会制造巨大的噪音污染。而若是将电子元件浸泡于冷却液体中进行冷却使冷却液体蒸发成蒸气以排除电子元件所产生的热能,再利用冷凝技术使蒸气冷凝回冷却液体,则需额外设置水泵或水阀控制冷凝后的冷却液体与浸泡电子元件的冷却液体之间的液体流通。
因此,如何发展一种可改善上述现有技术的浸泡式水冷***及其冷却方法,实为目前迫切的需求。
发明内容
本公开的目的为提供一种浸泡式水冷***及其冷却方法,其伺服器箱体中的冷却液体与蓄水部中的冷却液体通过液体连接管连接而维持在相同的液体水平面。借此,蓄水部中完成冷凝的冷却液体可自然地流回伺服器箱体,无需额外设置水泵或水阀对冷却液体进行水流控制。
根据本公开的构想,本公开提供一种用于伺服器机柜的浸泡式水冷***,浸泡式水冷***包含复数个伺服器箱体、冷却桶槽及复数个液体连通管。每一伺服器箱体中包含冷却液体,且每一伺服器箱体包含浸泡于冷却液体的电子装置,至少一伺服器箱体中的电子装置于运行时产生热能使部分的冷却液体蒸发为热蒸气。冷却桶槽连接于复数个伺服器箱体且包含冷凝器及蓄水部。冷凝器连接于每一伺服器箱体的排气孔,冷凝器凝结来自伺服器箱体的热蒸气以形成冷却液体。蓄水部连接于冷凝器,蓄水部存储来自冷凝器的冷却液体。每一液体连通管的第一端分别连接于蓄水部的底部位置,且每一液体连通管的第二端分别连接于对应的伺服器箱体的底部位置,蓄水部中的冷却液体经由每一液体连通管分别流入每一伺服器箱体。蓄水部中的冷却液体及每一伺服器箱体中的冷却液体维持在相同的液体水平面。
根据本公开的构想,本公开提供一种浸泡式水冷***的冷却方法,包含:提供冷却液体、复数个伺服器箱体、冷却桶槽以及复数个液体连通管,其中部分的冷却液体容置于复数个伺服器箱体中,另一部分的冷却液体容置于冷却桶槽中,冷却桶槽连接于复数个伺服器箱体及复数个液体连通管;将复数个电子装置分别浸泡于对应的复数个伺服器箱体中的冷却液体,其中每一伺服器箱体还包含设置于冷却液体上方的一蒸气空间,且每一伺服器箱体的蒸气空间连接冷却桶槽;运行至少一伺服器箱体中的电子装置,其中电子装置于运行时产生一热能使伺服器箱体中部分的冷却液体蒸发为一热蒸气并流至蒸气空间;通过冷却桶槽的一冷凝器凝结来自伺服器箱体中的热蒸气以形成冷却液体,其中冷却液体经由冷凝器的复数个铜管流入冷却桶槽的一蓄水部;以及通过复数个液体连通管将蓄水部的一底部位置连通于每一伺服器箱体的一底部位置,使蓄水部中的冷却液体经由每一液体连通管分别流入每一伺服器箱体,其中蓄水部的冷却液体及每一伺服器箱体的冷却液体维持在相同的液体水平面。
附图说明
图1为本公开优选实施例的浸泡式水冷***的***架构示意图。
图2为本公开另一优选实施例的浸泡式水冷***用于伺服器机柜的立体结构侧视图。
图3为图2的浸泡式水冷***中的冷凝器的立体结构示意图。
图4为本公开优选实施例的浸泡式水冷***的冷却方法的流程图。
附图标记说明:
1:浸泡式水冷***
10:伺服器机柜
2:伺服器箱体
20:电子装置
21:排气孔
22:伺服器箱体的底部位置
3:冷却桶槽
30:冷凝器
31:蓄水部
32:蓄水部的底部位置
33:铜管
331:铜管的第一端
332:铜管的第二端
34:热水输出管
35:冷水输入管
36:第一冷凝管
37:第二冷凝管
38:安装架
4:液体连通管
40:液体连通管的第一端
41:液体连通管的第二端
5:气压平衡装置
50:风箱
51:连接管
L:冷却液体
g:热蒸气
S:蒸气空间
T:液体水平面
S1、S2、S3、S4、S5、S6:步骤
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化,其皆不脱离本公开的范围,且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用,而非架构于限制本公开。
图1为本公开优选实施例的浸泡式水冷***的***架构示意图,如图1所示,本公开的浸泡式水冷***1包含冷却液体L、复数个伺服器箱体2、冷却桶槽3及复数个液体连通管4。部分的冷却液体L容置于复数个伺服器箱体2中,另一部分的冷却液体L容置于冷却桶槽3。每一伺服器箱体2包含电子装置20,电子装置20浸泡于伺服器箱体2中的冷却液体L,每一伺服器箱体2还包含设置于冷却液体L上方的蒸气空间S,且每一伺服器箱体2的蒸气空间S连接于冷却桶槽3。至少一伺服器箱体2中的电子装置20于运行时产生热能使部分的冷却液体L蒸发为热蒸气g并流至蒸气空间S,电子装置20可为例如但不限于伺服器。需特别注意的是,每一伺服器箱体2皆为压力密封箱体,以避免热蒸气g外泄。于一些实施例中,冷却液体L为不导电液体且其沸点介于50℃至60℃。每一伺服器箱体2还包含排气孔21,排气孔21连接于冷却桶槽3并架构于使热蒸气g经由排气孔21流通至冷却桶槽3。冷却桶槽3包含冷凝器30及蓄水部31,冷凝器30凝结来自伺服器箱体2的热蒸气g以形成冷却液体L,蓄水部31连接于冷凝器30,且蓄水部31存储来自冷凝器30的冷却液体L。蓄水部31具有底部位置32,每一伺服器箱体2分别具有底部位置22,每一液体连通管4分别具有第一端40及第二端41,每一液体连通管4的第一端40分别连接于蓄水部31的底部位置32,每一液体连通管4的第二端41分别连接于对应的伺服器箱体2的底部位置22。蓄水部31的底部位置32相对于地面是高于每一伺服器箱体20的底部位置22,使蓄水部31中的冷却液体L经由每一液体连通管4分别流入每一伺服器箱体2。蓄水部31的冷却液体L及每一伺服器箱体2的冷却液体L通过复数个液体连接管4连接而维持在相同的液体水平面T,需特别说明的是,于本公开中的液体水平面T为冷却液体L于伺服器箱体2及蓄水部31中所测量的水平高度,因此该液体水平面T具有测量的误差范围。借此,于蓄水部中完成冷凝的冷却液体可自然地流回伺服器箱体,无需额外设置水泵或水阀对冷却液体进行水流控制。
于一些实施例中,浸泡式水冷***1还包含气压平衡装置5,气压平衡装置5连接于冷却桶槽3并架构于调节冷却桶槽3中的气压。气压平衡装置5包含例如但不限于气球或风箱(bellow)等可舒张或收缩的伸缩囊。于一些实施例中,气压平衡装置5通过气球或风箱的舒张或收缩来调节冷却桶槽3中的气压。举例来说,当伺服器箱体2产生热蒸气g的速度过快时,冷却桶槽3的冷凝器30无法及时凝结热蒸气g,进而使热蒸气g囤积于冷却桶槽3而导致冷却桶槽3的气压过大。此时,气压平衡装置5可通过气球或风箱的舒张以调节冷却桶槽3中的气压,以避免冷却桶槽3的箱体变形而导致损坏。
于一些实施例中,图1所示的浸泡式水冷***1还可用于伺服器机柜,如图2所示,图2为本公开另一优选实施例的浸泡式水冷***用于伺服器机柜的立体结构侧视图。于本实施例中,浸泡式水冷***1用于伺服器机柜10,浸泡式水冷***1的气压平衡装置5包含风箱50及相连的连接管51,于一些实施例中,风箱50及对应的连接管51的个数不限于一个,连接管51连接于冷却桶槽3,当冷却桶槽3中的气压过大时,气压平衡装置5通过风箱50的舒张将冷却桶槽3中部分的热蒸气g经由连接管51而吸入风箱50中,借此可以调节冷却桶槽3中的气压。
请同时参阅图2及图3,图3为图2的浸泡式水冷***的冷凝器的立体结构示意图。于本实施例中,冷凝器30包含第一冷凝管36、第二冷凝管37、弯折缠绕的复数个铜管33、热水输出管34及冷水输入管35,其中第一冷凝管36连通于每一铜管33的第一端331,第二冷凝管37连通于每一铜管33的第二端332,且第一冷凝管36及第二冷凝管37分别连通于热水输出管34及冷水输入管35。此外,冷水输入管35还连接于外部的冷却水塔(cooling tower)(未示出),并且冷却水塔经由冷水输入管35将冷水(或是其他冷凝液体等)供应给冷凝器30。冷水通过冷水输入管35注入至第二冷凝管37(如图2中虚线箭头所示),冷水经第二冷凝管37流至复数个铜管33中,铜管33的外壁因流通的冷水而降温,致使来自伺服器箱体2的热蒸气g在接触到铜管33的外壁时凝结为冷却液体L。同时,热蒸气g在凝结过程中所散失的热能传导至铜管33内部而使冷水升温而变成热水,并且热水经由第一冷凝管36及热水输出管34而排出(如图2中实线箭头所示)。于一些实施例中,冷凝器3还包含连接于复数个铜管33的复数个安装架38,安装架38架构于将冷凝器3固定于冷却桶槽3中。
图4为本公开优选实施例的浸泡式水冷***的冷却方法的流程图,本公开的浸泡式水冷***的冷却方法是适用于前述的浸泡式水冷***1。如图4所示,本公开的浸泡式水冷***的冷却方法包含以下步骤。于步骤S1中,提供冷却液体L、复数个伺服器箱体2、冷却桶槽3以及复数个液体连通管4,其中部分的冷却液体L容置于复数个伺服器箱体2中,另一部分的冷却液体L容置于冷却桶槽3中,冷却桶槽3连接于复数个伺服器箱体2及复数个液体连通管4。于步骤S2中,将复数个电子装置20分别浸泡于对应的复数个伺服器箱体2中的冷却液体L,其中每一伺服器箱体2还包含设置于冷却液体L上方的蒸气空间S,且每一伺服器箱体2的蒸气空间S连接于冷却桶槽3。于步骤S3中,运行至少一伺服器箱体2中的电子装置20,其中电子装置20于运行时产生的热能使伺服器箱体2中部分的冷却液体L蒸发为热蒸气g并流至蒸气空间S。于步骤S4中,通过冷却桶槽3的冷凝器30凝结来自伺服器箱体2中的热蒸气g以形成冷却液体L,其中冷却液体L经由冷凝器30的复数个铜管33而流入冷却桶槽3的蓄水部31。于步骤S5中,通过复数个液体连通管4将蓄水部31的底部位置32连通于每一伺服器箱体2的底部位置22。于步骤S6中,设置蓄水部31的底部位置32相对于地面高于每一伺服器箱体2的底部位置22,使蓄水部31中的冷却液体L经由每一液体连通管4分别流入每一伺服器箱体2。蓄水部31的冷却液体L及每一伺服器箱体2的冷却液体L通过复数个液体连接管4而维持在相同的液体水平面T。
于一些实施例中,本公开的浸泡式水冷***的冷却方法还包含步骤:提供气压平衡装置5,其中气压平衡装置5连接于冷却桶槽3并架构于调节冷却桶槽3中的气压。
于一些实施例中,本公开的浸泡式水冷***的冷却方法还包含以下步骤:增加运行复数个电子装置20的数量,以增加冷凝器30所接收的热蒸气g,使冷却桶槽3内的气压上升;以及通过连接于冷却桶槽3的气压平衡装置5吸收冷却桶槽3内的热蒸气g而膨胀,使冷却桶槽3内的气压维持于恒定气压范围内。
于一些实施例中,本公开的浸泡式水冷***的冷却方法还包含以下步骤:减少运行复数个电子装置20的数量,以减少冷凝器30所接收的热蒸气g,使冷却桶槽3内的气压降低;以及通过气压平衡装置5收缩以释放气压平衡装置5中的气体至冷却桶槽3,使冷却桶槽3内的气压维持于恒定气压范围内。
综上所述,本公开提供一种浸泡式水冷***及其冷却方法,其伺服器箱体中的冷却液体与蓄水部中的冷却液体通过液体连接管连接而维持在相同的液体水平面。借此,蓄水部中完成冷凝的冷却液体可自然地流回伺服器箱体,无需额外设置水泵或水阀对冷却液体进行水流控制。
须注意,上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例,本公开不限于所述的实施例,本公开的范围由权利要求决定。且本公开得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰,然皆不脱权利要求所欲保护者。
Claims (12)
1.一种用于伺服器机柜的浸泡式水冷***,包含:
复数个伺服器箱体,其中每一该伺服器箱体中包含冷却液体,且每一该伺服器箱体包含浸泡于该冷却液体的一电子装置,至少一该伺服器箱体中的该电子装置于运行时产生一热能使部分的该冷却液体蒸发为一热蒸气;
一冷却桶槽,连接于复数个该伺服器箱体,包含:
一冷凝器,连接于每一该伺服器箱体的一排气孔,其中该冷凝器凝结来自该伺服器箱体的该热蒸气以形成该冷却液体;以及
一蓄水部,连接于该冷凝器,其中该蓄水部存储来自该冷凝器的该冷却液体;以及
复数个液体连通管,其中每一该液体连通管的一第一端分别连接于该蓄水部的一底部位置,且每一该液体连通管的一第二端分别连接于对应的该伺服器箱体的一底部位置;
其中该蓄水部中的该冷却液体经由每一该液体连通管分别流入每一该伺服器箱体;
其中该蓄水部中的该冷却液体及每一该伺服器箱体中的该冷却液体维持在相同的一液体水平面。
2.如权利要求1所述的浸泡式水冷***,还包含一气压平衡装置,其中该气压平衡装置连接于该冷却桶槽并架构于调节该冷却桶槽中的一气压。
3.如权利要求2所述的浸泡式水冷***,其中该气压平衡装置包含一气球或一风箱,该气球或该风箱利用收缩或舒张调节该冷却桶槽中的该气压。
4.如权利要求1所述的浸泡式水冷***,其中该冷却液体为不导电液体且其沸点介于50℃至60℃。
5.如权利要求1所述的浸泡式水冷***,其中该冷凝器包含一第一冷凝管、一第二冷凝管、复数个铜管、一热水输出管及一冷水输入管,每一该铜管分别具有一第一端及一第二端,且每一该铜管是弯折缠绕,该第一冷凝管连通于每一该铜管的该第一端,该第二冷凝管连通于每一该铜管的该第二端,且该第一冷凝管及该第二冷凝管分别连通于该热水输出管及该冷水输入管。
6.如权利要求5所述的浸泡式水冷***,其中,一冷水通过该冷水输入管注入至该第二冷凝管,该冷水经该第二冷凝管流至该复数个铜管中,每一该铜管的一外壁因流通的该冷水而降温,使来自该伺服器箱体的该热蒸气在接触到每一该铜管的该外壁时凝结为该冷却液体,其中,该热蒸气在凝结过程中所散失的一热能传导至每一该铜管的一内部而使每一该铜管的该冷水升温而变成一热水,该热水经由该第一冷凝管及该热水输出管而排出。
7.如权利要求1所述的浸泡式水冷***,其中该蓄水部的该底部位置相对于一地面是高于每一该伺服器箱体的该底部位置,使该蓄水部中的该冷却液体经由每一该液体连通管分别流入每一该伺服器箱体。
8.一种浸泡式水冷***的冷却方法,包含:
提供一冷却液体、复数个伺服器箱体、一冷却桶槽以及复数个液体连通管,其中部分的该冷却液体容置于复数个伺服器箱体中,另一部分的该冷却液体容置于该冷却桶槽中,该冷却桶槽连接于该复数个伺服器箱体及该复数个液体连通管;
将复数个电子装置分别浸泡于对应的复数个伺服器箱体中的该冷却液体,其中每一该伺服器箱体还包含设置于该冷却液体上方的一蒸气空间,且每一该伺服器箱体的该蒸气空间连接该冷却桶槽;
运行至少一该伺服器箱体中的该电子装置,其中该电子装置于运行时产生一热能使该伺服器箱体中部分的该冷却液体蒸发为一热蒸气并流至该蒸气空间;
通过该冷却桶槽的一冷凝器凝结来自该伺服器箱体中的该热蒸气以形成该冷却液体,其中该冷却液体经由该冷凝器的复数个铜管流入该冷却桶槽的一蓄水部;以及
通过该复数个液体连通管将该蓄水部的一底部位置连通于每一该伺服器箱体的一底部位置,使该蓄水部中的该冷却液体经由每一该液体连通管分别流入每一该伺服器箱体,
其中该蓄水部的该冷却液体及每一该伺服器箱体的该冷却液体维持在相同的一液体水平面。
9.如权利要求8所述的浸泡式水冷***的冷却方法,还包含:
提供一气压平衡装置,其中该气压平衡装置连接于该冷却桶槽并架构于调节该冷却桶槽中的一气压。
10.如权利要求9所述的浸泡式水冷***的冷却方法,还包含:
增加运行该复数个电子装置的数量,以增加该冷凝器所接收的该热蒸气,使该冷却桶槽内的该气压上升;以及
通过连接于该冷却桶槽的该气压平衡装置吸收该冷却桶槽内的该热蒸气而膨胀,使该冷却桶槽内的该气压维持于一恒定气压范围内。
11.如权利要求10所述的浸泡式水冷***的冷却方法,还包含:
减少运行该复数个电子装置的数量,以减少该冷凝器所接收的该热蒸气,使该冷却桶槽内的该气压降低;以及
通过该气压平衡装置收缩以释放该气压平衡装置中的一气体至该冷却桶槽,使该冷却桶槽内的该气体压力维持于该恒定气压范围内。
12.如权利要求8所述的浸泡式水冷***的冷却方法,还包含:
通过设置该蓄水部的该底部位置相对于一地面高于每一该伺服器箱体的该底部位置,使该蓄水部中的该冷却液体经由每一该液体连通管分别流入每一该伺服器箱体。
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