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CN114786410A - 一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜 - Google Patents

一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜 Download PDF

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CN114786410A CN202110087118.2A CN202110087118A CN114786410A CN 114786410 A CN114786410 A CN 114786410A CN 202110087118 A CN202110087118 A CN 202110087118A CN 114786410 A CN114786410 A CN 114786410A
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Abstract

本发明提供一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，包括柜体、第一隔离阀、风冷模块、液冷模块、散热模块和第二隔离阀；所述风冷模块用于产生冷风，并将冷风输送至风冷服务器为其降温，风冷模块通过第一隔离阀与液冷模块连接；所述液冷模块与液冷服务器直接接触，用于从液冷服务器吸收热量，液冷模块通过第二隔离阀与散热模块连接；所述散热模块设置在柜体的顶部，液冷模块设置在柜体的背部，风冷模块设置在柜体的底部。本发明可以同时对风冷服务器和液冷服务器进行冷却，冷却效率高，空间利用率高。

Description

一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜
技术领域
本发明涉及服务器冷却技术领域，更具体地，涉及一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜。
背景技术
近年来，我国移动网络通信技术发展迅猛，尤其是物联网的发展对网络通信技术提出新的需求，我国从4G时代进入5G时代。随着5G时代的到来，为更好地支撑高密度、大带宽和低时延业务场景，业界提出从“核心计算”模式转化为边缘计算模式，就近解决网络传输问题，而推广边缘计算模式迫切需要基础设施层面的变革——边缘数据中心成为有效解决方案。在各种新兴信息技术发展历程中，其最终落地都需要基础设施层面的支撑，通过数据中心领域的变革真正实现推广应用。边缘数据中心由于分布式部署，会出现大量小型、微型，以保障边缘侧的时延敏感型业务。目前边缘数据中心通常使用单一机架或若干机柜的部署方式，如果室外部署，会使用户外密封的机柜，机柜内部的服务器大多数都是风冷技术制冷。但随着IT设备、数据中心性能在不断提高，服务器使用液冷技术会得到更广泛的应用。除了机柜内部的服务器使用液冷，边缘计算所需的网络交换机和路由器仍需要使用风冷制冷技术，所以急需开发一种兼容风冷和液冷服务器的冷却柜。
2020年7月10日公开的中国专利CN210986809U提供了一种新型整机柜服务器风冷管路，包括机柜、多个服务器机箱，多个服务器机箱叠放在机柜内，还包括主风道以及连接在主风道上的分风管，机柜上设有连接主风道的机柜风管，分风管设在服务器机箱内，分风管上开有风孔。冷却风进入主风道，主风道通过分风管将冷却风引流到相应的服务器机箱，冷却风通过风孔吹向服务器机箱内的发热部件，采用分流的方法，将冷却风送入每个服务器，解决了在服务器密集布置的时候冷却风不能很好地深入服务器机箱内部而出现的散热不畅的问题。该专利仅能对风冷服务器进行冷却，无法同时对风冷和液冷服务器进行冷却。
发明内容
本发明为克服上述现有技术无法提供冷却柜同时对风冷和液冷服务器冷却的缺陷，提供一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，所述冷却柜包括柜体、第一隔离阀、风冷模块、液冷模块、散热模块和第二隔离阀；
所述风冷模块用于产生冷风，并将冷风输送至风冷服务器为其降温，风冷模块通过第一隔离阀与液冷模块连接；
所述液冷模块与液冷服务器直接接触，用于从液冷服务器吸收热量，液冷模块通过第二隔离阀与散热模块连接；
所述散热模块设置在柜体的顶部，液冷模块设置在柜体的背部，风冷模块设置在柜体的底部。
优选地，所述液冷模块包括管路系统和液冷分布单元；所述管路系统包括冷液输送主管道、冷液回收主管道、冷液输送分支管道和冷液回收分支管道；
所述冷液输送主管道和冷液回收主管道的一端通过第一隔离阀与风冷模块连接；冷液输送主管道和冷液回收主管道的另一端通过第二隔离阀与散热模块连接；
所述液冷分布单元设有进液口和出液口，所述液冷分布单元进液口通过冷液输送分支管道接入冷液输送主管道，所述液冷分布单元出液口通过冷液回收分支管道接入冷液回收主管道。
优选地，所述风冷模块包括第一风机、蒸发器、压缩机、换热器和冷风循环管路；
所述蒸发器、压缩机、换热器通过冷风循环管路连接形成风路循环；
所述第一风机将产生的冷风吹向风冷服务器；
所述换热器设有进液口和出液口，所述换热器进液口通过第一隔离阀与冷液输送主管道的一端连接，所述换热器出液口通过第一隔离阀与冷液回收主管道的一端连接。
优选地，所述散热模块包括第二风机、循环泵和散热器；
所述循环泵的一端通过第二隔离阀与冷液输送主管道的另一端连接，循环泵的另一端与散热器的一端连接，散热器的另一端通过第二隔离阀与冷液回收主管道的另一端连接；
所述第二风机用于将散热器冷却回收的冷液时产生的热量送出冷却柜外。
优选地，所述管路系统还包括若干快速接头，所述快速接头设置在冷液输送分支管道和液冷分布单元进液口之间、冷液回收分支管道和液冷分布单元出液口之间。
当增加或减少液冷服务器自带冷板结构时，通过快速接头实现在不切断其他冷液分配支路的情况下，直接将加或减少液冷服务器接入冷液循环管路或从冷液循环管路中拆除；当增加或减少液冷服务器没有冷板结构时，通过快速接头实现在不切断其他冷液分配支路的情况下，将与增加或减少的液冷服务器所对应的液冷模块接入冷液循环管路或从冷液循环管路中拆除。
优选地，所述第一隔离阀包括风冷模块进液阀门和风冷模块出液阀门；
所述风冷模块进液阀门设置在换热器进液口和冷液输送主管道的一端之间，所述风冷模块出液阀门设置在换热器出液口和冷液回收主管道的一端之间。
优选地，所述第二隔离阀包括冷液输送阀门和冷液回收阀门；
所述冷液输送阀门设置在循环泵的一端和冷液输送主管道的另一端之间；所述冷液回收阀门设置在散热器的另一端和冷液回收主管道的另一端之间。
所述冷液输送阀门和冷液回收阀门的作用是方便散热模块与管路系统之间的安装、拆除与维修。
优选地，所述柜体为全封闭式柜体。全封闭式柜体配合风冷模块实现“冰箱式”制冷，提高冷却效率。
优选地，所述液冷分布单元为液冷冷板。
优选地，所述换热器为板式换热器。板式换热器的传热系数高、结构紧凑、体积小，因而具有换热效率高、热损小、阻力损失小的优点。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明了利用风冷模块和液冷模块对风冷服务器和液冷服务器同时进行冷却；液冷模块通过冷液直接吸收液冷服务器产生的热量的同时，风冷模块产生的冷风也可以对液冷服务器同时进行冷却，提高了冷却效率；风冷模块通过液冷模块与散热模块连接，节约了冷却柜的空间，可以放置更多的服务器，提高了冷却柜的空间利用率。
附图说明
图1为实施例1所述一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜的连接示意图；
图2为实施例2所述一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜的结构示意图；图中：1-柜体，2-第一隔离阀，3-风冷模块，4-液冷模块，5-散热模块，6-管路系统，7-第二隔离阀，8-液冷分布单元，31-第一风机，32-蒸发器，33-压缩机，34-换热器，35-冷风循环管路，51-第二风机，52-循环泵，53-散热器，61-冷液输送主管道，62-冷液回收主管道，63-冷液输送分支管道，64-冷液回收分支管道，65-快速接头，66-冷液输送阀门，67-冷液回收阀门，68-风冷模块进液阀门，69-风冷模块出液阀门。
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。
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1
本发明提供一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，如图1所示，所述冷却柜包括柜体1、第一隔离阀2、风冷模块3、液冷模块4、散热模块5和第二隔离阀7；
所述风冷模块3用于产生冷风，并将冷风输送至风冷服务器为其降温，风冷模块3通过第一隔离阀2与液冷模块4连接；
所述液冷模块4与液冷服务器直接接触，用于从液冷服务器吸收热量，液冷模块4通过第二隔离阀7与散热模块5连接；
所述散热模块5设置在柜体1的顶部，液冷模块4设置在柜体1的背部，风冷模块3设置在柜体1的底部。
在具体实施过程中，液冷模块4通过第二隔离阀7连接至散热模块5，将液冷模块4与液冷服务器的发热区域接触，冷却液吸收液冷服务器发热区域的热量后流向散热模块5，散热模块5对吸收热量的冷却液进行冷却散热后再使其流向液冷模块4，形成循环；风冷模块3将产生的冷风送至柜体1内，对柜体1内所有服务器都可实现风冷降温；风冷模块3通过第一隔离阀2连接至液冷模块4，风冷模块3产生冷风时与液冷模块4中的冷却液形成热量交换，吸收了风冷模块3热量的冷却液流向散热模块5，散热模块5对吸收热量的冷却液进行冷却散热后再使其流向风冷模块3，形成循环。对于发热量大的服务器，选择与液冷模块4接触并利用风冷模块3产生的冷风同时降温；对于发热量小的服务器，仅利用风冷模块3产生的冷风降温即可。本实施例实现了将风冷模块3和液冷模块4兼容于一体化冷却柜中，提高了冷却效率；同时风冷模块3通过液冷模块4与散热模块5连接，节约了冷却柜的空间，可以放置更多的服务器，提高了冷却柜的空间利用率。
实施例2
本发明提供一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，如图2所示，所述冷却柜包括柜体1、第一隔离阀2、风冷模块3、液冷模块4、散热模块5和第二隔离阀7；
所述风冷模块3用于产生冷风，并将冷风输送至风冷服务器为其降温，风冷模块3通过第一隔离阀2与液冷模块4连接；
所述液冷模块4与液冷服务器直接接触，用于从液冷服务器吸收热量，液冷模块4通过第二隔离阀7与散热模块5连接；
所述散热模块5设置在柜体1的顶部，液冷模块4设置在柜体1的背部，风冷模块3设置在柜体1的底部。
所述液冷模块4包括管路系统6和液冷分布单元8；所述管路系统6包括冷液输送主管道61、冷液回收主管道62、冷液输送分支管道63和冷液回收分支管道64；
所述冷液输送主管道61和冷液回收主管道62的一端通过第一隔离阀2与风冷模块连接；冷液输送主管道61和冷液回收主管道62的另一端通过第二隔离阀7与散热模块5连接；
所述液冷分布单元8设有进液口和出液口，所述液冷分布单元进液口通过冷液输送分支管道63接入冷液输送主管道61，所述液冷分布单元出液口通过冷液回收分支管道64接入冷液回收主管道62。
所述风冷模块3包括第一风机31、蒸发器32、压缩机33、换热器34和冷风循环管路35；
所述蒸发器32、压缩机33、换热器34通过冷风循环管路35连接形成风路循环；
所述第一风机31将产生的冷风吹向风冷服务器；
所述换热器34设有进液口和出液口，所述换热器进液口通过第一隔离阀2与冷液输送主管道61的一端连接，所述换热器出液口通过第一隔离阀2与冷液回收主管道62的一端连接。
所述散热模块5包括第二风机51、循环泵52和散热器53；
所述循环泵52的一端通过第二隔离阀7与冷液输送主管道61的另一端连接，循环泵52的另一端与散热器53的一端连接，散热器53的另一端通过第二隔离阀7与冷液回收主管道62的另一端连接；
所述第二风机51用于将散热器53冷却回收的冷液时产生的热量送出冷却柜外。
所述管路系统6还包括若干快速接头65，所述快速接头65设置在冷液输送分支管道63和液冷分布单元进液口之间、冷液回收分支管道64和液冷分布单元出液口之间。
当增加或减少液冷服务器自带冷板结构时，通过快速接头实现在不切断其他冷液分配支路的情况下，直接将加或减少液冷服务器接入冷液循环管路或从冷液循环管路中拆除；当增加或减少液冷服务器没有冷板结构时，通过快速接头实现在不切断其他冷液分配支路的情况下，将与增加或减少的液冷服务器所对应的液冷模块接入冷液循环管路或从冷液循环管路中拆除。
所述第一隔离阀2包括风冷模块进液阀门68和风冷模块出液阀门69；
所述风冷模块进液阀门68设置在换热器进液口和冷液输送主管道61的一端之间，所述风冷模块出液阀门69设置在换热器出液口和冷液回收主管道62的一端之间。
所述第二隔离阀7包括冷液输送阀门66和冷液回收阀门67；
所述冷液输送阀门66设置在循环泵52的一端和冷液输送主管道61的另一端之间；所述冷液回收阀门67设置在散热器53的另一端和冷液回收主管道62的另一端之间。
所述冷液输送阀门和冷液回收阀门的作用是方便散热模块与管路系统之间的安装、拆除与维修。
所述柜体为全封闭式柜体。全封闭式柜体配合风冷模块实现“冰箱式”制冷，提高冷却效率。
所述液冷分布单元8为液冷冷板。
所述换热器为板式换热器。板式换热器的传热系数高、结构紧凑、体积小，因而具有换热效率高、热损小、阻力损失小的优点。
在具体实施过程中，液冷分布单元进液口通过快速接头65接入冷液输送分支管道63，液冷分布单元出液口通过快速接头65接入冷液回收分支管道64；冷液在液冷模块4的循环路径为循环泵52、冷液输送阀门66、冷液输送主管道61、冷液输送分支管道63、快速接头65、液冷分布单元8、快速接头65、冷液回收分支管道64、冷液回收主管道62、散热器53、循环泵52。其中，散热器53对吸收了热量的冷液进行冷却散热，循环泵52产生循环动力使冷液在路径中循环，第二风机51对散热器53进行降温。
换热器进液口通过风冷模块进液阀门68接入冷液输送主管道61，换热器出液口通过风冷模块出液阀门69接入冷液回收主管道62。冷液在风冷模块3的循环路径为循环泵52、冷液输送阀门66、冷液输送主管道61、风冷模块进液阀门68、换热器34、风冷模块出液阀门69、冷液回收主管道62、散热器53、循环泵52。
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语仅用于示例性说明，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 (10)

1.一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述冷却柜包括柜体(1)、第一隔离阀(2)、风冷模块(3)、液冷模块(4)、散热模块(5)和第二隔离阀(7)；
所述风冷模块(3)用于产生冷风，并将冷风输送至风冷服务器为其降温，风冷模块(3)通过第一隔离阀(2)与液冷模块(4)连接；
所述液冷模块(4)与液冷服务器直接接触，用于从液冷服务器吸收热量，液冷模块(4)通过第二隔离阀(7)与散热模块(5)连接；
所述散热模块(5)设置在柜体(1)的顶部，液冷模块(4)设置在柜体(1)的背部，风冷模块(3)设置在柜体(1)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述液冷模块(4)包括管路系统(6)和液冷分布单元(8)；所述管路系统(6)包括冷液输送主管道(61)、冷液回收主管道(62)、冷液输送分支管道(63)和冷液回收分支管道(64)；
所述冷液输送主管道(61)和冷液回收主管道(62)的一端通过第一隔离阀(2)与风冷模块连接；冷液输送主管道(61)和冷液回收主管道(62)的另一端通过第二隔离阀(7)与散热模块(5)连接；
所述液冷分布单元(8)设有进液口和出液口，所述液冷分布单元进液口通过冷液输送分支管道(63)接入冷液输送主管道(61)，所述液冷分布单元出液口通过冷液回收分支管道(64)接入冷液回收主管道(62)。
3.根据权利要求2所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述风冷模块(3)包括第一风机(31)、蒸发器(32)、压缩机(33)、换热器(34)和冷风循环管路(35)；
所述蒸发器(32)、压缩机(33)、换热器(34)通过冷风循环管路(35)连接形成风路循环；
所述第一风机(31)将产生的冷风吹向风冷服务器；
所述换热器(34)设有进液口和出液口，所述换热器进液口通过第一隔离阀(2)与冷液输送主管道(61)的一端连接，所述换热器出液口通过第一隔离阀(2)与冷液回收主管道(62)的一端连接。
4.根据权利要求3所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述散热模块(5)包括第二风机(51)、循环泵(52)和散热器(53)；
所述循环泵(52)的一端通过第二隔离阀(7)与冷液输送主管道(61)的另一端连接，循环泵(52)的另一端与散热器(53)的一端连接，散热器(53)的另一端通过第二隔离阀(7)与冷液回收主管道(62)的另一端连接；
所述第二风机(51)用于将散热器(53)冷却回收的冷液时产生的热量送出冷却柜外。
5.根据权利要求4所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述管路系统(6)还包括若干快速接头(65)，所述快速接头(65)设置在冷液输送分支管道(63)和液冷分布单元进液口之间、冷液回收分支管道(64)和液冷分布单元出液口之间。
6.根据权利要求5所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述第一隔离阀(2)包括风冷模块进液阀门(68)和风冷模块出液阀门(69)；
所述风冷模块进液阀门(68)设置在换热器进液口和冷液输送主管道(61)的一端之间，所述风冷模块出液阀门(69)设置在换热器出液口和冷液回收主管道(62)的一端之间。
7.根据权利要求6所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述第二隔离阀(7)包括冷液输送阀门(66)和冷液回收阀门(67)；
所述冷液输送阀门(66)设置在循环泵(52)的一端和冷液输送主管道(61)的另一端之间；所述冷液回收阀门(67)设置在散热器(53)的另一端和冷液回收主管道(62)的另一端之间。
8.根据权利要求7所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述柜体(1)为密封式柜体。
9.根据权利要求8所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述液冷分布单元(8)为液冷冷板。
10.根据权利要求9所述的一种兼容风冷和液冷服务器的一体化冷却柜，其特征在于，所述换热器(34)为板式换热器。
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