CN216930670U - 液冷设备和液冷系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种液冷设备和液冷系统，本公开涉及设备散热冷却的领域，具体涉及液冷散热的技术领域。液冷设备包括至少一个液冷模块、柜体、主供液管和主回液管；液冷模块包括冷却箱、进液支路、出液支路和待冷却的第一发热部件，冷却箱用于容纳冷却介质和第一发热部件，进液支路和出液支路分别与冷却箱连通，进液支路的位置高于出液支路的位置；液冷模块设置在柜体的内部；主供液管和主回液管，主供液管与液冷模块的进液支路连通，主回液管与液冷模块的出液支路连通。上述液冷设备中的每个液冷模块可以是一个相对独立的浸没冷却系统，在不需要对现有的机柜进行较大改造的情况下，可以在该机柜中布置采用浸没液冷的发热部件。

Description

液冷设备和液冷系统

技术领域

本公开涉及设备散热冷却的领域，具体涉及液冷散热的技术领域。

背景技术

随着设备的功率密度的增加，其对冷却效率的需要也随之增加，传统的风冷散热的方式已无法满足一些设备的散热需求。为满足高功率密度设备的散热需求，业内开始应用浸没液冷等散热技术，然而，现有的用于部署设备的机柜通常是按照风冷散热方式进行设计的，无法在该机柜中兼容采用浸没液冷散热的设备。

实用新型内容

本公开提供了一种液冷设备和液冷系统。

根据本公开的第一方面，提供了一种液冷设备，包括：

至少一个液冷模块，液冷模块包括冷却箱、进液支路和出液支路，冷却箱用于容纳冷却介质和第一发热部件，进液支路和出液支路分别与冷却箱连通，进液支路的位置高于出液支路的位置；

柜体，液冷模块设置在柜体的内部；

主供液管和主回液管，主供液管与液冷模块的进液支路连通，主回液管与液冷模块的出液支路连通。

在本公开实施例中，冷却箱包括底板、顶板和多个侧板；

第一发热部件的安放位置位于底板，进液支路和出液支路设置于冷却箱的侧板。

在本公开实施例中，冷却箱还包括隔板；隔板设置在顶板和底板之间，用于将冷却箱的内部分隔成互相连通的第一腔体和第二腔体；

第一腔体位于底板和隔板之间，第二腔体位于顶板和隔板之间，进液支路与第一腔体连通，出液支路与第二腔体连通。

在本公开实施例中，多个侧板包括第一侧板；

隔板包括相对设置的第一端和第二端；

第一端与第一侧板连接，进液支路和出液支路设置于第一侧板；

第一腔体和第二腔体的连通口，与第二端相邻；

主供液管和主回液管位于柜体的内部靠近第一侧板的一侧。

在本公开实施例中，多个侧板还包括第二侧板；

第二侧板与第二端相邻且间隔预设距离，二者围合形成连通口。

在本公开实施例中，多个侧板还包括第二侧板；

第二端连接于第二侧板，隔板上靠近第二端的区域设置有连通口。

在本公开实施例中，在同一个冷却模块中，出液支路的位置高于第一发热部件。

在本公开实施例中，进液支路上设置有电动阀门。

在本公开实施例中，出液支路上设置有传感器。

在本公开实施例中，液冷设备还包括风冷装置，风冷装置设置柜体的内部；柜体还用于设置第二发热部件，风冷装置用于冷却第二发热部件。

根据本公开的第二方面，提供了一种液冷系统，包括：

包括至少一个上述第一方面提供的液冷设备；

冷凝装置，每个液冷设备的主供液管和主回液管，分别与冷凝装置连通；冷凝装置用于将主回液管返回的冷却介质进行降温，将降温后的冷却介质输入至主供液管。

在本公开实施例中，液冷设备还包括第一环管，液冷设备的主供液管通过第一环管与冷凝装置连通。

在本公开实施例中，第一环管与冷凝装置之间的管路上设置有第一动力泵。

在本公开实施例中，液冷设备还包括第二环管，液冷设备的主回液管通过第二环管与冷凝装置连通。

在本公开实施例中，第二环管与冷凝装置之间的管路上设置有第二动力泵。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

本公开提供的技术方案带来的有益效果是：

在本公开的技术方案中，液冷设备所包含的冷却模块可以将待冷却的发热部件封装在冷却箱中，通过进液支路和出液支路实现外部的冷却介质在冷却箱中的循环过程，从而对发热部件进行冷却。可见，上述液冷设备中的每个液冷模块可以是一个相对独立的浸没冷却系统，在不需要对现有的机柜进行较大改造的情况下，可以在该机柜中布置采用浸没液冷的发热部件，有助于高功率密度的部件的推广使用。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1示出了本公开实施例提供的一种液冷设备的示意图；

图2示出了本公开实施例提供的一种液冷模块的示意图；

图3示出了本公开实施例提供的一种液冷系统的示意图。

附图标号的说明如下：

100-液冷设备；

1-液冷模块；11-第一发热部件；12-冷却箱；121-底板；

122-顶板；123-第一侧板；124-第二侧板；125-隔板；

126-第一腔体；127-第二腔体；128-连通口；

13-进液支路；14-出液支路；15-电动阀门；16-传感器；

2-柜体；3-主供液管；4-主回液管；5-冷凝装置；6-第一环管；

7-第一动力泵；8-第二环管；9-第二动力泵；10-节流阀。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

随着设备的功率密度的增加，其对冷却效率的需要也随之增加。以计算服务领域为例，随着云计算、大数据及芯片技术的发展，一些服务器的中设备的芯片的功率可以达到500W以上，使得热流密度显著增大，传统的风冷散热的方式已无法满足这些设备的散热需求。为满足高功率密度设备的散热需求，业内开始应用浸没液冷等散热技术。现有的用于部署设备的机柜通常是按照风冷散热方式进行设计的，这些机柜仍然有较大的市场占有率，但是相关技术无法在这些机柜兼容采用浸没液冷散热的设备，这使得采用浸没液冷散热的设备的应用受到较大限制。

本公开实施例提供的液冷设备和液冷系统，旨在解决现有技术的如上技术问题中的至少一个。

本公开实施例提供了一种液冷设备，图1示出了本公开实施例提供的一种液冷设备的示意图，如图1所示，液冷设备100包括至少一个液冷模块1，还包括柜体2、主供液管3和主回液管4。其中，液冷模块1包括冷却箱12、进液支路13和出液支路14。这里，第一发热部件11是需要被冷却的部件(或设备)。第一发热部件11可以是IT设备，如高功率密度服务器或其他高功率IT设备，本公开实施例对第一发热部件11的具体类型不做限制。

冷却箱12用于容纳冷却介质和第一发热部件11，具体地，第一发热部件11设置在冷却箱12的内部且至少部分地浸没在冷却介质中，使得第一发热部件11与冷却介质直接接触，冷却介质可以吸收第一发热部件11的热量，从而对第一发热部件11进行冷却。可以理解，冷却箱12的尺寸和形状，可以根据第一发热部件11的尺寸和形状进行定制。冷却箱12的材质可以是金属板，比如304不锈钢板。冷却箱12上方还可以设置供电、监控、网络等接口，这些接口用于与冷却箱12的内部的第一发热部件11连接，并且，这些接口需要进行相应的密封措施，从而确保冷却介质不泄漏。

在本公开实施例中，冷却介质可以是相变冷却介质或单相冷却介质，并且，冷却介质不与冷却箱12和第一发热部件11等发生化学反应。其中，相变冷却介质可以是低沸点氟化物等，单相冷却介质可以是高沸点氟化物或硅油等。

进液支路13和出液支路14分别与冷却箱12连通，外部的冷却介质可以经过进液支路13流入冷却箱12，冷却箱12的内部的冷却介质吸收热量之后可以经过出液支路14流出冷却箱12，实现冷却介质的循环。具体来说，液冷模块1设置在柜体2的内部，主供液管3和主回液管4可以穿入到柜体2的内部，主供液管3与液冷模块1的进液支路13连通，主回液管4与液冷模块1的出液支路14连通。冷却介质可以通过主供液管3流入各液冷模块1的进液支路13，再通过进液支路13流入冷却箱12；冷却箱12中的冷却介质通过出液支路14流入主回液管4，再通过主回液管4排出，实现冷却介质的循环。

本公开实施例提供的液冷设备100，其包含的冷却模块可以将待冷却的发热部件封装在冷却箱12中，通过进液支路13和出液支路14实现外部的冷却介质在冷却箱12中的循环过程，从而对发热部件进行冷却。可见，上述液冷设备100中的每个液冷模块1可以是一个相对独立的浸没冷却系统，在不需要对现有的机柜进行较大改造的情况下，可以在该机柜中布置采用浸没液冷的发热部件，有助于高功率密度的部件的推广使用。

在本公开实施例中，进液支路13的位置可以高于出液支路14的位置，确保冷却箱12的内部可以始终留存一定高度的冷却介质，使得第一发热部件11可以至少部分地浸在冷却介质中，提升第一发热部件11的冷却效率。

图2示出了本公开实施例提供的一种液冷模块的示意图，如图2所示，冷却箱12包括底板121、顶板122和多个侧板。可以理解，冷却箱12的侧板的数量可以基于冷却箱12的形状而定，例如，当冷却箱12的形状为长方体时，冷却箱12可以包括4个的侧板。

第一发热部件11的安放位置位于底板121。这里，第一发热部件11可以直接固定在底板121上，第一发热部件11也可以通过一些介质(如垫板)设置在底板121上，本公开实施例对第一发热部件11在底板121上的设置方式不做具体限定。

进液支路13和出液支路14设置于冷却箱12中对应的侧板，外部的冷却介质可以经过进液支路13流入冷却箱12，冷却箱12的内部的冷却介质吸收热量之后可以经过出液支路14流出冷却箱12，实现冷却介质的循环。在此需要说明的是，进液支路13和出液支路14可以设置于冷却箱12中的同一个侧板，例如，如图2所示，冷却箱12的多个侧板中包括第一侧板123，进液支路13和出液支路14可以均设置于第一侧板123。当然，进液支路13和出液支路14可以设置于冷却箱12中不同的侧板，例如，例如，如图2所示，冷却箱12的多个侧板中还包括第二侧板124，进液支路13设置于第一侧板123，出液支路14设置于第二侧板124。

可选地，在同一个冷却模块中，出液支路14的位置可以高于第一发热部件11，这可以确保冷却箱12留存的冷却介质高于第一发热部件11，使得第一发热部件11完全浸没在冷却介质中，进一步提升第一发热部件11的冷却效率。

在本公开实施例中，如图2所示，冷却箱12还包括隔板125。隔板125可以引导冷却介质在冷却箱12中的流向，具体来说，隔板125设置在顶板122和底板121之间，隔板125可以将冷却箱12的内部分隔成第一腔体126和第二腔体127，并且，第一腔体126和第二腔体127可以互相连通。其中，第一腔体126位于底板121和隔板125之间，第二腔体127位于顶板122和隔板125之间，进液支路13与第一腔体126连通，出液支路14与第二腔体127连通，可以理解，第一发热部件11安放在第一腔体126的内部。外部的冷却介质可以经过进液支路13流入冷却箱12的第一腔体126，使得第一发热部件11完全浸没在冷却介质中，第一腔体126的冷却介质吸收第一发热部件11的热量之后，可以流入到第二腔体127，之后经过出液支路14流出冷却箱12，实现冷却介质的循环。

在本公开实施例中，隔板125包括相对设置的第一端和第二端。第一端与第一侧板123连接，进液支路13和出液支路14设置于第一侧板123。第一腔体126和第二腔体127的连通口128，与第二端相邻。上述布局方式可以延长冷却液在冷却箱12中的流动路径，使得冷却介质完全流经过第一发热部件11之后再流出冷却箱12。如图2所示，图2的冷却箱12中的箭头指示了冷却介质的流动路径，出液支路14与第二腔体127连通，可以理解，第一发热部件11位于第一腔体126的内部。外部的冷却介质可以经过进液支路13流入冷却箱12的第一腔体126，使得第一发热部件11完全浸没在冷却介质中，进液支路13流入的冷却介质完全流经过第一发热部件11之后，在通过连通口128流入第二腔体127，可以显著地提高冷却介质的利用率。

如图1所示，由于每个液冷模块1的进液支路13和出液支路14都位于其冷却箱12的同一侧(均设置于第一侧板123)，因此主供液管3和主回液管4位于柜体2的内部靠近第一侧板123的一侧，这可以简化柜体2中的结构布局。

可选地，在本公开实施例中，冷却箱12的多个侧板中还包括第二侧板124。第二侧板124与隔板125的第二端相邻且间隔预设距离，第二侧板124与第二端围合形成连通口128。具体来说，如图1所示，冷却箱12的第一侧板123和第二侧板124相对设置，隔板125的第一端与第一侧板123连接时，隔板125的第二端指向第二侧板124。第一侧板123和第二侧板124之间的距离，大于隔板125的第一端与第二端之间的距离。因此，当隔板125的第一端与第一侧板123连接时，隔板125的第二端无法接触到第二侧板124，使得第二侧板124与隔板125的第二端间隔预设距离，从而在第二侧板124与隔板125的第二端之间形成了连通口128。

可选地，在本公开实施例中，冷却箱12的多个侧板中还包括第二侧板124。隔板125的第一端连接于第一侧板123，隔板125的第二端连接于第二侧板124，隔板125上靠近第二端的区域设置有连通口128。具体来说，隔板125的形状与冷却箱12的各侧板围合形成的形状相同且尺寸一致，隔板125的每条边与冷却箱12中对应的侧板密封连接，因此在隔板125开设一个连通口128以使第一腔体126与第二腔体127连通，其中，连通口128位于隔板125上靠近第二端的区域。

可选地，在本公开实施例中，进液支路13上设置有电动阀门15，电动阀门15控制进液支路13中的冷却介质的流量。可以理解，进液支路13中的冷却介质的流量越大，冷却介质对冷却箱12内的第一发热部件11的冷却效率越高。

可选地，在本公开实施例中，出液支路14上设置有传感器16。传感器16可以包括压力传感器和温度传感器等，当然，传感器16还可以包括其他它类型的传感器，本公开实施例不再一一列举。

在本公开实施例中，液冷设备100还包括风冷装置(图中未示出)，风冷装置设置在柜体2的内部。柜体2可以用于设置第二发热部件(图中未示出)，这里，第二发热部件5是需要被冷却的部件(或设备)。第二发热部件与第一发热部件11可以是相同的，第二发热部件可以是IT设备，如高功率密度服务器或其他高功率IT设备。风冷装置用于冷却第二发热部件，具体地，风冷装置是通过向第二发热部件输送气流来实现散热的装置，风冷装置可以是具有风扇等部件的装置。

可以理解，本公开实施例提供的冷却设备，可以将采用不同冷却方式的发热部件布置在同一个柜体2中，例如，将采用浸没液冷的第一发热部件11和第二发热部件布置在同一个柜体2。在上述条件下，可以传统的用于布置风冷方式的第二发热部件的柜体2中，可以允许继续布置采用浸没液冷的第一发热部件11，方便了对柜体2中发热部件的冷却方式的改造。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种液冷系统，图3示出了本公开实施例提供的一种液冷系统的示意图，如图3所示，液冷系统包括冷凝装置5和至少一个上述的液冷设备100。每个液冷设备100的主供液管3和主回液管4，分别与冷凝装置5连通。冷凝装置5可以为液冷设备100提供冷却介质，具体来说，冷却介质在被冷凝装置5冷却后，通过主供液管3流入各液冷模块1的进液支路13，再通过进液支路13流入冷却箱12；冷却箱12中的冷却介质通过出液支路14流入主回液管4，之后通过主回液管4返回冷凝装置5；冷凝装置5可以将主回液管4返回的冷却介质进行降温，将降温后的冷却介质输入至主供液管3，以便降温后的冷却介质流入冷却箱12。

冷凝装置5可以是蒸发冷凝器或风冷冷凝器等，其内含一套冷凝盘管、室外风机、水泵、填料等配套设备。风机可以是变频风机，通过调节风扇的数量及频率来调节冷凝温度。

在本公开实施例中，液冷系统还包括第一环管6，每个液冷设备100的主供液管3通过第一环管6与冷凝装置5连通。具体来说，液冷设备100的主供液管3与第一环管6连通，第一环管6通过管路与冷凝装置5的出液口连通。可以理解，液冷设备100的主供液管3流出的冷却介质可以在第一环管6中双向流动，避免在某一个液冷设备100的维护期限导致其他的液冷设备100不可用。

在本公开实施例中，第一环管6与冷凝装置5之间的管路上设置有第一动力泵7，第一动力泵7用于驱动冷却介质出冷凝装置5流入各冷却设备中，这里，第一动力泵7通常为液泵。

在本公开实施例中，液冷系统还包括第二环管8，液冷设备100的主回液管4通过第二环管8与冷凝装置5连通。具体来说，液冷设备100的主回液管4与第二环管8连通，第二环管8通过管路与冷凝装置5的回液口连通。可以理解，液冷设备100的主回液管4流出的冷却介质可以在第二环管8中双向流动，避免在某一个液冷设备100的维护期限导致其他的液冷设备100不可用。

在本公开实施例中，第二环管8与冷凝装置5之间的管路上设置有第二动力泵9，第二动力泵9用于驱动冷却介质经主回液管4返回到冷凝装置5中。这里，第一动力泵7通常为液泵或气泵。具体来说，当冷却介质可以是相变冷却介质、且吸热后为气态时，第一动力泵7为气泵；当冷却介质可以是单相冷却介质、且吸热后仍为液态时，第一动力泵7为液泵。

本公开实施例中，液泵可以是无油氟泵，液泵对应管路系统可以具有旁通阀，可实现设备旁通。液泵的数量可以为1个或多个，当液泵的数量可以为多个时，多个液泵可以串联或者并联。

本公开实施例中，本公开实施例中，液泵可以是无油压缩机，气泵对应管路系统可以具有旁通阀，可实现设备旁通。气泵的数量可以为1个或多个，当液泵的数量可以为多个时，多个液泵可以串联或者并联。

可选地，主供液管3与第一环管6之间的管路上设置有节流阀10，节流阀10起到对制冷剂节流降压的作用，同时可控制制冷剂的流量。节流阀10可以是电子膨胀阀或者热力膨胀阀。其中，当节流阀10是电子膨胀阀时，可以在蒸发器出口的设置温度传感器16和压力传感器16，通过温度传感器16和压力传感器16来采集过热度信号，采用反馈调节来控制节流阀10的开度；当节流阀10可以是热力膨胀阀时，可以在蒸发器出口设置感温包，通过感温包以机械的方式控制节流阀10的开度。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (14)

1.一种液冷设备，包括：

至少一个液冷模块，所述液冷模块包括冷却箱、进液支路和出液支路，所述冷却箱用于容纳冷却介质和第一发热部件，所述进液支路和所述出液支路分别与所述冷却箱连通，所述进液支路的位置高于所述出液支路的位置；

柜体，所述液冷模块设置在所述柜体的内部；

主供液管和主回液管，所述主供液管与所述液冷模块的进液支路连通，所述主回液管与所述液冷模块的出液支路连通。

2.根据权利要求1所述的液冷设备，其中，所述冷却箱包括底板、顶板和多个侧板；

所述第一发热部件的安放位置位于所述底板，所述进液支路和所述出液支路设置于所述冷却箱的侧板。

3.根据权利要求2所述的液冷设备，其中，所述冷却箱还包括隔板；所述隔板设置在所述顶板和所述底板之间，用于将所述冷却箱的内部分隔成互相连通的第一腔体和第二腔体；

所述第一腔体位于所述底板和所述隔板之间，所述第二腔体位于所述顶板和所述隔板之间，所述进液支路与所述第一腔体连通，所述出液支路与所述第二腔体连通。

4.根据权利要求3所述的液冷设备，其中，所述多个侧板包括第一侧板；

所述隔板包括相对设置的第一端和第二端；

所述第一端与所述第一侧板连接，所述进液支路和所述出液支路设置于所述第一侧板；

所述第一腔体和所述第二腔体的连通口，与所述第二端相邻；

所述主供液管和所述主回液管位于所述柜体的内部靠近所述第一侧板的一侧。

5.根据权利要求4所述的液冷设备，其中，所述多个侧板还包括第二侧板；

所述第二侧板与所述第二端相邻且间隔预设距离，二者围合形成所述连通口。

6.根据权利要求4所述的液冷设备，其中，所述多个侧板还包括第二侧板；

所述第二端连接于所述第二侧板，所述隔板上靠近所述第二端的区域设置有所述连通口。

7.根据权利要求1所述的液冷设备，其中，在同一个所述液冷模块中，所述出液支路的位置高于所述第一发热部件。

8.根据权利要求1所述的液冷设备，其中，所述进液支路上设置有电动阀门；

和/或，所述出液支路上设置有传感器。

9.根据权利要求1所述的液冷设备，其中，还包括风冷装置，所述风冷装置设置所述柜体的内部；

所述柜体还用于设置第二发热部件，所述风冷装置用于冷却所述第二发热部件。

10.一种液冷系统，包括：

包括至少一个如权利要求1-9中任一项所述的液冷设备；

冷凝装置，每个所述液冷设备的主供液管和主回液管，分别与所述冷凝装置连通；

所述冷凝装置用于将所述主回液管返回的冷却介质进行降温，将降温后的冷却介质输入至所述主供液管。

11.根据权利要求10所述的液冷系统，还包括第一环管，所述液冷设备的主供液管通过所述第一环管与所述冷凝装置连通。

12.根据权利要求11所述的液冷系统，所述第一环管与所述冷凝装置之间的管路上设置有第一动力泵。

13.根据权利要求10所述的液冷系统，还包括第二环管，所述液冷设备的主回液管通过所述第二环管与所述冷凝装置连通。

14.根据权利要求13所述的液冷系统，所述第二环管与所述冷凝装置之间的管路上设置有第二动力泵。

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