[发明专利]一种模块化液冷服务器机箱

说明书

本发明涉及一种模块化液冷服务器机箱，包括：箱体；一个或更多个液冷模块，其中每个液冷模块包括：壳体、出气阀、和回液阀，并且所述液冷模块在工作时插入有单个服务器，且填充有冷却液；连接器，其用于将所述液冷模块连接至外部电源；和循环部分，其包括出气管、回液管、蒸汽处理区、和集液区。利用本发明的模块化液冷服务器机箱，如果希望对单个服务器进行维护，只需要将工作中的服务器断电，并且闭合出气阀和回液阀，拔出液冷模块，即可取出服务器进行单独维护或更换，不影响其他服务器的运行。此外，冷凝器设置在液冷模块外部，冷却剂无法污染服务器，增强了机箱的可靠性。

技术领域

本发明涉及服务器领域，并且特别涉及一种模块化液冷服务器机箱。

背景技术

随着大数据、云计算及AI(Artificial intelligence，人工智能)的兴起，数据中心及服务器的计算需求越来越高，而以CPU芯片为主的计算架构也越来越难以满足大数据的分析处理和人工智能的模型训练。继而，以GPU(Graphic Processing Unit，图形处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编辑门阵列)及ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成芯片)等为代表的异构计算系统发展潜力巨大，而功率密度不断升高，单块芯片可达300W甚至500W以上，单机柜密度可达40甚至60kW。传统的数据中心冷却技术采用机房精密空调，通过冷风与服务器计算芯片的散热器换热，由于空气本身的换热特性较差，导致换热热阻很高，热流密度较低，已经无法满足数据中心新型高密度异构计算及超算的散热需求；此外，能源成本的不断攀升以及人们对绿色环保的重视，服务器及数据中心节能需求越来越强烈。在保证设备安全、高性能运行的前提下，如何提高数据中心的能源利用效率，降低PUE(Power Usage Efficiency，能源使用效率)，已成为数据中心基础设施追求的目标之一。

传统数据中心中，制冷机组提供冷冻水至空调末端对IT设备进行持续降温，制冷机组能耗占数据中心能耗的比例在40％左右，能源耗费严重，虽然可以通过选择合适的低温环境通过换热器旁通制冷机组以部分实现自然冷却(免费冷却)节能降耗，但需要额外投资，占地面积，且受到地域环境和服务器最高进风温度的限制，效果有限。

直接采用液体对服务器进行冷却的液冷技术可以实现较高的换热效率，从而对服务器芯片进行冷却，完全去除制冷机组，可运行更高的服务器芯片温度、且不受地域限制，PUE可达1.02甚至更低。考虑到水进服务器的冷板式液冷系统存在漏水风险、且故障点多、维护困难等固有因素，浸没式液体冷却，是在可靠性的前提下实现高密度和节能的最佳冷却形式。

现有的浸没式液冷方案是将服务器芯片及其他器件直接浸没在不导电的液体直接进行换热，可以是单相高沸点的氟化液或者矿物油冷却，两相低沸点的氟化液冷却。

单相浸没冷却由于其换热采用对流方式，存在流场不均、换热效率低(相比两相浸没冷却)，存在散热瓶颈，且在IT设备维护时存在拖带损失(即IT设备表面沾有液体，且不易快速脱落)，完全干燥需要几个小时的时间，影响服务器的正常维护；

两相浸没液冷却系统以其高效均匀的相变冷却，维护时不会有拖带损失(IT设备表面的液体会迅速挥发)方便维护等，更加具有前景；

但现有的两相浸没液冷方案，是将多个IT服务器放置在一个大的箱体“池”内，需要充注大量的液体填充箱体内的结构空隙，使得液体的充注量巨大，而不导电的氟化液体本身非常昂贵，这大大提高了浸没液冷设备的初投资，使其明显高于传统的风冷服务器，投资回报率不高；同时，巨大的箱体使得氟化液表面存在很大蒸发的耗散；而且，在单台IT服务器进行维护时，其他服务器也许要停机，否则将会有更为大量的蒸气耗散，这些都会大幅增加维护成本和人力要求，使得这种浸没液冷无法规模化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种模块化液冷服务器机箱，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。