液冷服务器集群及数据中心液冷系统

1.本发明涉及数据中心冷却技术领域，尤其是涉及一种液冷服务器集群及数据中心液冷系统。


背景技术：

2.随着信息化技术的高速发展，芯片集成度的增加使得数据中心的热流密度越来越高，传统的风冷技术已经无法满足数据中心的冷却要求。因此，数据中心的冷却技术逐渐向液冷领域发展。
3.在浸没式液冷服务器集群中，将服务器直接浸没到绝缘的冷却液中，利用冷却液较高的比热吸收高热流密度元件上的热量，再由冷却系统为冷却液降温，实现热量的转移。
4.现有技术中，液冷服务器集群包括柜体和服务器，服务器放置在柜体中，柜体上设置进液管，冷却液通过进液管流入柜体内。然而，由进液管流入的冷却液是具有一定流速的，冷却液体流入柜体后会朝向某一方向冲击，造成冷却液在柜体内的分布并不均匀，这会导致不同位置的服务器所接触的冷却液的量是不同的，使部分位置的服务器无法充分与冷却液进行换热，导致部分位置的服务器冷却效果不佳，进而使液冷服务器集群整体冷却性能下降。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种液冷服务器集群，以解决现有技术中的液冷服务器集群冷却性能不佳的技术问题。
6.本发明提供的液冷服务器集群，包括柜体和多个服务器；
7.所述柜体包括第一腔体，所述第一腔体内设有第一板体，所述第一板体上设有多个第一通孔；沿竖直方向，所述第一腔体通过所述第一板体分隔为相互独立的缓冲腔和浸没腔，且所述浸没腔位于所述缓冲腔上方；
8.多个所述服务器均设置在所述浸没腔内；所述服务器包括壳体，所述壳体的底面设有第二通孔，且多个所述壳体的底面与多个所述第一通孔一一对应相对设置；
9.所述浸没腔内设有第二板体，所述壳体穿过所述第二板体，且所述壳体与所述第二板体密封连接；沿竖直方向，位于所述第二板体的两侧的所述浸没腔通过所述第二板体分隔为相互独立的腔室。
10.进一步地，所述第二板体为多个，多个所述第二板体沿竖直方向间隔设置。
11.进一步地，所述浸没腔的顶面具有第一开口，所述第一开口的边缘设有第三板体，所述壳体的底部伸入所述第一开口，且所述壳体的顶部与所述第三板体可拆卸地连接；
12.所述壳体的底部穿过所述第二板体，且所述壳体与所述第二板体卡接。
13.进一步地，所述服务器还包括芯片；
14.所述芯片设置在所述壳体内，所述壳体包括第一侧壁，所述第一侧壁上设有第三通孔；沿竖直方向，所述第二通孔和所述第三通孔分别位于所述第二板体两侧，且所述第三
通孔位于所述芯片上方。
15.进一步地，所述服务器还包括散热器；所述散热器设置在所述壳体内，所述散热器与所述芯片贴合。
16.进一步地，沿水平方向，所述散热器在所述第一侧壁上的投影为第一投影；所述第一投影与所述第三通孔沿竖直方向间隔设置。
17.进一步地，所述柜体还包括外壳和第二腔体；
18.所述第一腔体和所述第二腔体均设置在所述外壳内；
19.沿水平方向，所述第一腔体与所述第二腔体依次设置；沿竖直方向，所述第二腔体设置在所述缓冲腔上方；
20.所述第一腔体的外壁和所述第二腔体的外壁分别与所述外壳的内壁紧密贴合；
21.所述第二腔体的顶部具有第二开口，所述外壳的顶部具有第三开口；所述第一开口和所述第二开口均位于所述第三开口下方，且所述第二开口位于所述第一开口上方。
22.进一步地，所述第二腔体上设有排液管，所述排液管与所述第二腔体连通；所述缓冲腔上设有进液管，所述进液管与所述缓冲腔连通。
23.进一步地，所述柜体为绝缘柜体。
24.本发明的目的还在于提供一种数据中心液冷系统，包括本发明提供的液冷服务器集群。
25.本发明提供的液冷服务器集群，包括柜体和多个服务器；所述柜体包括第一腔体，所述第一腔体内设有第一板体，所述第一板体上设有多个第一通孔；沿竖直方向，所述第一腔体通过所述第一板体分隔为相互独立的缓冲腔和浸没腔，且所述浸没腔位于所述缓冲腔上方；多个所述服务器均设置在所述浸没腔内；所述服务器包括壳体，所述壳体的底面设有第二通孔，且多个所述壳体的底面与多个所述第一通孔一一对应相对设置；所述浸没腔内设有第二板体，所述壳体穿过所述第二板体，且所述壳体与所述第二板体密封连接；沿竖直方向，位于所述第二板体的两侧的所述浸没腔通过所述第二板体分隔为相互独立的腔室。冷却液进入缓冲腔后，由缓冲腔流入浸没腔，再对浸没腔内的服务器进行冷却。由于缓冲腔和浸没腔相互独立，带有一定流速的冷却液流入缓冲腔内后，在缓冲腔内能够得到缓冲，缓冲后的冷却液通过第一通孔分别流向浸没腔，使浸没腔内的冷却液分布较为均匀，并且多个第一通孔与多个壳体的底面一一对应设置，使每个壳体的底面上的第二通孔均能够对应一个第一通孔，从而使多个服务器能够较为均匀地获取冷却液，使各个服务器均能够更加充分与冷却液进行换热，从而提升液冷服务器集群整体冷却性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明实施例提供的液冷服务器集群的结构示意图；
28.图2是本发明实施例提供的液冷服务器集群的主视图；
29.图3是本发明实施例提供的液冷服务器集群的服务器的结构示意图；
30.图4是本发明实施例提供的液冷服务器集群的散热器的结构示意图；
31.图5是本发明实施例提供的液冷服务器集群的缓冲腔的结构示意图。
32.图标：1-外壳；2-排液管；3-浸没腔；4-第二腔体；5-进液管；6-第一板体；7-第二板体；8-壳体；9-第三通孔；10-第三板体；11-芯片；12-第二通孔；13-散热器；14-缓冲腔。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明提供了一种液冷服务器集群及系统，下面给出多个实施例对本发明提供的液冷服务器集群及系统进行详细描述。
35.实施例1
36.本实施例提供的液冷服务器集群，如图1至图5所示，包括柜体和多个服务器；柜体包括第一腔体，第一腔体内设有第一板体6，第一板体6上设有多个第一通孔；沿竖直方向，第一腔体通过第一板体6分隔为相互独立的缓冲腔14和浸没腔3，且浸没腔3位于缓冲腔14上方；多个服务器均设置在浸没腔3内；服务器包括壳体8，壳体8的底面设有第二通孔12，且多个壳体8的底面与多个第一通孔一一对应相对设置；浸没腔3内设有第二板体7，壳体8穿过第二板体7，且壳体8与第二板体7密封连接；沿竖直方向，位于第二板体7的两侧的浸没腔3通过第二板体7分隔为相互独立的腔室。
37.由于缓冲腔14和浸没腔3相互独立，带有一定流速的冷却液流入缓冲腔14内后，冷却液在缓冲腔14内能够得到缓冲，缓冲后的冷却液通过第一通孔分别流向浸没腔3，使浸没腔3内的冷却液分布较为均匀，并且多个第一通孔与多个壳体8的底面一一对应设置，使每个壳体8的底面上的第二通孔12均能够对应一个第一通孔，从而使多个服务器能够较为均匀地获取冷却液，使各个服务器均能够更加充分与冷却液进行换热，从而提升液冷服务器集群整体冷却性能。
38.此外，由于冷却液通过第一通孔流入浸没腔3，第一通孔可以设置为较小的横截面积(第一通孔的横截面积小于进液管5的横截面积)，这样的设置使流入浸没腔3的冷却液的流速会加快，也起到了强化换热的作用。
39.并且，该液冷服务器集群能够为不同类型的服务器进行冷却，只要把服务器设置在浸没腔3内即可，通用性较高。
40.本实施例中，冷却液为绝缘液体。
41.其中，第一板体6与第一腔体的内壁固定连接，连接方式可以为粘接、焊接或一体成型等任意适合的方式，第一板体6下方形成缓冲腔14，第一板体6上方形成浸没腔3，且缓冲腔14与浸没腔3相互独立。
42.第一板体6上设有多个第一通孔，多个第一通孔可以沿第一方向均匀间隔设置，使浸没腔3内冷却液分布更加均匀，多个第一通孔也可以非均匀间隔设置。多个第一通孔的位置，与浸没腔3内多个服务器位置相关，多个，多个第一通孔需要与多个壳体8的底面一一对应设置。
43.需要说明的是，第一方向为图2和图5中箭头ab方向所示。
44.每个壳体8的底面上均设置第二通孔12，第二通孔12可以为一个，也可以为多个。本实施例中，壳体8的底面上设有多个第二通孔12，使壳体8的底面形成镂空结构，使壳体8的底面能够更加均匀进液。
45.第二板体7与浸没腔3的内壁固定连接，连接方式可以为粘接、焊接或一体成型等任意适合的方式，使第二板体7能够分隔浸没腔3，第二板体7的上下两侧分别形成独立的腔室。
46.壳体8与第二板体7密封连接，具体地，第二板体7上设置孔洞，壳体8穿过孔洞，并且壳体8与孔洞紧密贴合，壳体8与第二板体7的孔洞之间也可以设置密封垫或密封圈等任意适合的结构进行密封。
47.通过设置第二板体7，在第一通孔流出的液体向第二通孔12流入的过程中，部分液体直接流入第二通孔12，部分液体流入第二板体7与第一板体6之间形成的腔室，而不会流向第二板体7上方的腔室，使冷却液汇集在第二板体7下方的腔室内(第二板体7与第一板体6之间形成的腔室)再逐渐流入第二通孔12中，以使绝大多数的冷却液都流入壳体8内，从而提高冷却效果。
48.其中，第二板体7可以为一个，也可以为多个。多个第二板体7可以沿竖直方向均匀间隔设置，也可以非均匀间隔设置。
49.本实施例中，第二板体7为多个，多个第二板体7沿竖直方向间隔设置。
50.设置多个第二板体7，在最底层的第二板体7的分隔性能失效时，位于最底层的第二板体7上方的第二板体7仍然能够将浸没腔3进行分隔，使位于最底层的第二板体7上方的第二板体7两侧的浸没腔3分隔为相互独立的腔室，从而使第二板体7分隔浸没腔3的可靠性更高。
51.并且，多个第二板体7可以配合固定壳体8，使服务器的稳定性更高。
52.壳体8可以放置在浸没腔3内，也可以与第二板体7卡接，以固定在浸没腔3内。
53.进一步地，浸没腔3的顶面具有第一开口，第一开口的边缘设有第三板体10，壳体8的底部伸入第一开口，且壳体8的顶部与第三板体10可拆卸地连接；壳体8的底部穿过第二板体7，且壳体8与第二板体7卡接。
54.其中，壳体8的顶部与第三板体10的连接关系可以为卡接，也可以为螺纹连接等任意适合的形式。
55.本实施例中，第三板体10上设置卡槽，壳体8的顶部设置卡扣，卡扣与卡槽卡接。
56.通过第三板体10和第二板体7分别与壳体8连接，能够较为稳固地将壳体8固定在浸没腔3内。
57.进一步地，服务器还包括芯片11；芯片11设置在壳体8内，壳体8包括第一侧壁，第一侧壁上设有第三通孔9；沿竖直方向，第二通孔12和第三通孔9分别位于第二板体7两侧，且第三通孔9位于芯片11上方。
58.冷却液由壳体8底面的第二通孔12流入壳体8内部后，壳体8内的冷却液不断增加，使壳体8内的液位不断增高，冷却液与芯片11接触后进行换热，当液位高于第三通孔9时，冷却液会由第三通孔9流出。
59.由于沿竖直方向，第二通孔12和第三通孔9分别位于第二板体7两侧，使第二通孔12和第三通孔9分别位于相互独立的两个腔室，从而使从壳体8中流出的换热后的冷却液和
流入第二通孔12的换热前的冷却液相互分隔开，防止温度不同的冷却液相互干扰。
60.进一步地，服务器还包括散热器13；散热器13设置在壳体8内，散热器13与芯片11贴合。
61.芯片与芯片可以粘接，也可以通过紧固件连接。
62.散热器13可以为芯片11散热，冷却液与散热器13接触后，将散热器13上的热量带走。
63.进一步地，沿水平方向，散热器13在第一侧壁上的投影为第一投影；第一投影与第三通孔9沿竖直方向间隔设置。
64.具体地，第一投影位于第三通孔9的正上方，由于冷却液需从第三通孔9流出壳体8，这样的设置可以引导冷却液流向第三通孔9，也就能够使冷却液强制流向芯片11的正上方，从而冷却液强制流过芯片11及散热器13位置后再流出壳体8，使更多的冷却液经过散热器，增强换热效果。本实施例中，散热器13类型为翅柱式散热器13，材料为黄铜，并紧密地固定在芯片11上。散热器13能够增大芯片11与冷却液的换热面积。
65.进一步地，服务器内可以设置一个芯片11或多个芯片11，例如2、3、4或5个。
66.进一步地，柜体还包括外壳1和第二腔体4；第一腔体和第二腔体4均设置在外壳1内；沿水平方向，第一腔体与第二腔体4依次设置；沿竖直方向，第二腔体4设置在缓冲腔14上方；第二腔体4的顶部具有第二开口，外壳1的顶部具有第三开口；第一腔体的外壁和第二腔体4的外壁分别与外壳1的内壁紧密贴合；第一开口和第二开口均位于第三开口下方，且第二开口位于第一开口上方。
67.其中，沿水平方向，第一腔体与第二腔体4依次设置，第一腔体与第二腔体4相邻设置，且第一腔体的一个侧壁与第二腔体4的一个侧壁紧密贴合。
68.第一腔体的外壁和第二腔体4的外壁分别与外壳1的内壁紧密贴合，第一腔体内的冷却液由第一开口溢出后，液体会流入第一开口上方的外壳1内。
69.本实施例中，第一腔体为l形，即沿第一方向，缓冲腔14的长度c大于浸没腔的长度d。这样的设置使缓冲腔14的部分顶面凸出于浸没腔，第二腔体4可以设置在缓冲腔14凸出于浸没腔的顶面上，这样使第一腔体和第二腔体集成度较高，缩小柜体整体体积。
70.需要说明的是，第一方向为图2和图5中箭头ab方向所示。
71.在冷却液由第三通孔9溢出壳体8后，流入位于浸没腔3内最上方的第二板体7上方的腔室内，当浸没腔3液位高于第一开口时，冷却液流入第一开口上方的外壳1内，随着第一开口上方的外壳1内液位上涨，上涨至高于第二开口时，冷却液流入第二腔体4内。第二腔体4与浸没腔3分隔，避免了冷热流体相互掺杂。并且，第二腔体4还能起到恒定浸没腔3中液位的作用，第二开口位于第一开口上方，使冷却液高于第一开口后才能流入第二开口，这样的设置可以使冷却液漫过服务器，这样可以将服务器内的各个位置的器件均与冷却液进行接触，从而提高冷却效果。
72.进一步地，第二腔体4上设有排液管2，排液管2与第二腔体4连通。缓冲腔14上设有进液管5，进液管5与缓冲腔14连通。
73.换热后的冷却液通过排液管2流出柜体，换热前的冷却液通过进液管5流入缓冲腔14。沿竖直方向，排液管2位于第二开口下方。
74.进液管5的数量可以为一个，也可以为多个，排液管2的数量可以为一个，也可以为
多个。
75.进一步地，柜体为绝缘柜体。柜体可以由橡胶或硅胶等绝缘材料制成，上述材料还具有较低的导热性，使柜体的导热性能降低。
76.本实施例提供的液冷服务器集群，由于缓冲腔14和浸没腔3相互独立，带有一定流速的冷却液流入缓冲腔14内后，在缓冲腔14内能够得到缓冲，缓冲后的冷却液通过第一通孔分别流向浸没腔3，使浸没腔3内的冷却液分布较为均匀，并且多个第一通孔与多个壳体8的底面一一对应设置，使每个壳体8的底面上的第二通孔12均能够对应一个第一通孔，从而使多个服务器能够较为均匀地获取冷却液，使各个服务器均能够更加充分与冷却液进行换热，从而提升液冷服务器集群整体冷却性能。
77.实施例2
78.本实施例提供的数据中心液冷系统，包括实施例1提供的液冷服务器集群。由于缓冲腔14和浸没腔3相互独立，带有一定流速的冷却液流入缓冲腔14内后，在缓冲腔14内能够得到缓冲，缓冲后的冷却液通过第一通孔分别流向浸没腔3，使浸没腔3内的冷却液分布较为均匀，并且多个第一通孔与多个壳体8的底面一一对应设置，使每个壳体8的底面上的第二通孔12均能够对应一个第一通孔，从而使多个服务器能够较为均匀地获取冷却液，使各个服务器均能够更加充分与冷却液进行换热，从而提升液冷服务器集群整体冷却性能。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。