[發明專利]一種模塊化液冷服務器機箱

有效

• 申請號: 201711193708.3
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107979955B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 井湯博;孫曉鋼;張炳華
• 申請（專利權）人: 北京百度網訊科技有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 王珺;徐瑞紅

本發明涉及一種模塊化液冷服務器機箱，包括：箱體；一個或更多個液冷模塊，其中每個液冷模塊包括：殼體、出氣閥、和回液閥，并且所述液冷模塊在工作時插入有單個服務器，且填充有冷卻液；連接器，其用于將所述液冷模塊連接至外部電源；和循環部分，其包括出氣管、回液管、蒸汽處理區、和集液區。利用本發明的模塊化液冷服務器機箱，如果希望對單個服務器進行維護，只需要將工作中的服務器斷電，并且閉合出氣閥和回液閥，拔出液冷模塊，即可取出服務器進行單獨維護或更換，不影響其他服務器的運行。此外，冷凝器設置在液冷模塊外部，冷卻劑無法污染服務器，增強了機箱的可靠性。

技術領域

本發明涉及服務器領域，并且特別涉及一種模塊化液冷服務器機箱。

背景技術

隨著大數據、云計算及AI(Artificial intelligence，人工智能)的興起，數據中心及服務器的計算需求越來越高，而以CPU芯片為主的計算架構也越來越難以滿足大數據的分析處理和人工智能的模型訓練。繼而，以GPU(Graphic Processing Unit，圖形處理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可編輯門陣列)及ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，專用集成芯片)等為代表的異構計算系統發展潛力巨大，而功率密度不斷升高，單塊芯片可達300W甚至500W以上，單機柜密度可達40甚至60kW。傳統的數據中心冷卻技術采用機房精密空調，通過冷風與服務器計算芯片的散熱器換熱，由于空氣本身的換熱特性較差，導致換熱熱阻很高，熱流密度較低，已經無法滿足數據中心新型高密度異構計算及超算的散熱需求；此外，能源成本的不斷攀升以及人們對綠色環保的重視，服務器及數據中心節能需求越來越強烈。在保證設備安全、高性能運行的前提下，如何提高數據中心的能源利用效率，降低PUE(Power Usage Efficiency，能源使用效率)，已成為數據中心基礎設施追求的目標之一。

傳統數據中心中，制冷機組提供冷凍水至空調末端對IT設備進行持續降溫，制冷機組能耗占數據中心能耗的比例在40％左右，能源耗費嚴重，雖然可以通過選擇合適的低溫環境通過換熱器旁通制冷機組以部分實現自然冷卻(免費冷卻)節能降耗，但需要額外投資，占地面積，且受到地域環境和服務器最高進風溫度的限制，效果有限。

直接采用液體對服務器進行冷卻的液冷技術可以實現較高的換熱效率，從而對服務器芯片進行冷卻，完全去除制冷機組，可運行更高的服務器芯片溫度、且不受地域限制，PUE可達1.02甚至更低。考慮到水進服務器的冷板式液冷系統存在漏水風險、且故障點多、維護困難等固有因素，浸沒式液體冷卻，是在可靠性的前提下實現高密度和節能的最佳冷卻形式。

現有的浸沒式液冷方案是將服務器芯片及其他器件直接浸沒在不導電的液體直接進行換熱，可以是單相高沸點的氟化液或者礦物油冷卻，兩相低沸點的氟化液冷卻。

單相浸沒冷卻由于其換熱采用對流方式，存在流場不均、換熱效率低(相比兩相浸沒冷卻)，存在散熱瓶頸，且在IT設備維護時存在拖帶損失(即IT設備表面沾有液體，且不易快速脫落)，完全干燥需要幾個小時的時間，影響服務器的正常維護；

兩相浸沒液冷卻系統以其高效均勻的相變冷卻，維護時不會有拖帶損失(IT設備表面的液體會迅速揮發)方便維護等，更加具有前景；

但現有的兩相浸沒液冷方案，是將多個IT服務器放置在一個大的箱體“池”內，需要充注大量的液體填充箱體內的結構空隙，使得液體的充注量巨大，而不導電的氟化液體本身非常昂貴，這大大提高了浸沒液冷設備的初投資，使其明顯高于傳統的風冷服務器，投資回報率不高；同時，巨大的箱體使得氟化液表面存在很大蒸發的耗散；而且，在單臺IT服務器進行維護時，其他服務器也許要停機，否則將會有更為大量的蒸氣耗散，這些都會大幅增加維護成本和人力要求，使得這種浸沒液冷無法規模化應用。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例希望提供一種模塊化液冷服務器機箱，以解決或緩解現有技術中存在的技術問題，至少提供一種有益的選擇。