本發(fā)明涉及高熱流密度芯片冷卻，特別涉及一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、數(shù)據(jù)中心是支撐現(xiàn)代信息技術(shù)中信息流動(dòng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)中心規(guī)模和計(jì)算負(fù)荷的需求不斷擴(kuò)張，隨之帶來(lái)日益增長(zhǎng)的散熱需求。芯片或其它電子元器件的熱管理是數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定安全運(yùn)行中所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，為了保障數(shù)據(jù)中心的長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行并避免設(shè)備過(guò)熱，必須采取有效的冷卻措施。

2、空氣冷卻是最傳統(tǒng)和常見的方法，然而在高性能計(jì)算以及高熱流密度散熱的場(chǎng)景中，空氣冷卻存在冷卻效率低、散熱不均勻、成本高和噪音較大等問(wèn)題?；诶浒迨降囊豪浼夹g(shù)是較為先進(jìn)的方法，相較于空氣冷卻具有更優(yōu)異的冷卻能力，能夠有效的從數(shù)據(jù)中心的高熱流密度芯片中帶走熱量。然而，常規(guī)泵驅(qū)動(dòng)下的液冷系統(tǒng)為正壓環(huán)境下運(yùn)行，系統(tǒng)管路的老化或腐蝕會(huì)造成液體泄漏甚至噴涌而出的風(fēng)險(xiǎn)，從而引發(fā)電子元器件的短路甚至服務(wù)器宕機(jī)等重大安全問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)中心造成毀滅性損傷和不可逆的信息及經(jīng)濟(jì)損失。液冷技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍需要克服液體泄漏、維護(hù)和系統(tǒng)復(fù)雜性等問(wèn)題。

3、區(qū)別于傳統(tǒng)液冷中的正壓液冷系統(tǒng)，負(fù)壓液冷的基本原理是保證液體內(nèi)部壓力低于外界大氣壓，在某些管路出現(xiàn)損壞的情況下，空氣會(huì)反向進(jìn)入管道，阻止冷卻液的向外泄露，有利于系統(tǒng)的安全性。然而，現(xiàn)有多數(shù)負(fù)壓液冷系統(tǒng)中均無(wú)備份散熱方式，并未考慮泄露發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的在線維護(hù)，當(dāng)過(guò)多氣體進(jìn)入管路中造成換熱效率急劇減小，一般情況下需要停機(jī)回液后進(jìn)行排氣維修，與數(shù)據(jù)中心的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、不停機(jī)的基本需求相矛盾。因此亟需開發(fā)一種系統(tǒng)簡(jiǎn)單緊湊、控制邏輯清晰、全管路負(fù)壓以及易于在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例提供了一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的冷卻效率同時(shí)有效避免冷卻液體的向外泄漏，同時(shí)保證在線維護(hù)過(guò)程中系統(tǒng)正常的散熱需求，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性以及可維護(hù)性。

2、本發(fā)明提出一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，包括真空泵、第一真空室、第二真空室、換熱器、冷板組件和排氣室，真空泵通過(guò)第一電磁閥連接于第一真空室，真空泵通過(guò)第二電磁閥連接于第二真空室；第一真空室通過(guò)第一三通電磁閥連接于換熱器和排氣室，第二真空室通過(guò)第二三通電磁閥連接于換熱器和排氣室；換熱器、冷板組件和排氣室通管道依次相連。

3、真空泵通過(guò)從真空腔中抽取氣體創(chuàng)建負(fù)壓環(huán)境，第一真空室和第二真空室通過(guò)隔板劃分，通過(guò)控制第一電磁閥和第二電磁閥的開度實(shí)現(xiàn)第一真空室和第二真空室足夠的真空度差異，第一真空室和第二真空室內(nèi)的絕對(duì)壓力均低于大氣壓，在壓差作用下實(shí)現(xiàn)全循環(huán)管路的負(fù)壓循環(huán)，不需要添加額外的泵進(jìn)行管路增壓，也避免了正壓運(yùn)行環(huán)境下由于管路老化造成冷卻液外泄，進(jìn)而引發(fā)芯片短路的安全問(wèn)題。同時(shí)，第一電磁閥和第二電磁閥調(diào)節(jié)開合度可以實(shí)現(xiàn)第一真空室和第二真空室的逆轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)冷卻液的正向和逆向流動(dòng)。具體地，冷卻液從第一真空室或第二真空室流出后，依次流經(jīng)換熱器、冷板組件和排氣室，再回到第二真空室或第一真空室，從而完成對(duì)液體冷卻過(guò)程，冷板組件采用風(fēng)冷液冷一體式冷板。第一三通電磁閥和第二三通電磁閥減少了復(fù)雜程度，能夠始終保證板式換熱器及冷板處的循環(huán)管路中的冷卻液始終定向流動(dòng)。

4、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，系統(tǒng)包括氣液分離器，氣液分離器的一端通過(guò)管道連接于真空泵，氣液分離器的另一端通過(guò)管道連接于第二真空室。氣液分離器用于將氣體中的液體進(jìn)行分離排出，同時(shí)將剩余液體流入真空室中，用于液體的補(bǔ)充，防止液體的損耗。真空泵可以為液環(huán)式真空泵，氣液分離器中的冷卻液也可回流至真空泵中，實(shí)現(xiàn)密封作用。

5、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，氣液分離器與第二真空室之間設(shè)有第一過(guò)濾器，對(duì)冷卻液進(jìn)行過(guò)濾，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

6、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，氣液分離器通過(guò)第三電磁閥連接于第一真空室，氣液分離器通過(guò)第四電磁閥連接于第二真空室。

7、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，第一真空室和第二真空室均設(shè)有加液口和排液口加液口用于補(bǔ)充冷卻液，排液口用于排出冷卻液。為順利排液，打開第三電磁閥和第四電磁閥，使得第一真空室和第二真空室處于大氣壓下，同時(shí)打開排液口上的電磁閥，冷卻液將在重力作用下順利排出。

8、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，第一三通電磁閥與換熱器之間設(shè)有第二過(guò)濾器。第二過(guò)濾器可以消除冷卻液中的雜質(zhì)成分，防止管路、換熱器以及冷板組件堵塞或腐蝕，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和換熱效率。

9、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，冷板組件包括第一服務(wù)器冷板、第二服務(wù)器冷板和第三服務(wù)器冷板，第一服務(wù)器冷板、第二服務(wù)器冷板和第三服務(wù)器冷板通過(guò)冷卻液管路依次連接；第一服務(wù)器冷板、第二服務(wù)器冷板和第三服務(wù)器冷板內(nèi)均設(shè)有多個(gè)內(nèi)部流道，內(nèi)部流道與冷卻液管路連通。

10、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，第一服務(wù)器冷板、第二服務(wù)器冷板和第三服務(wù)器冷板均設(shè)有散熱翅片和風(fēng)扇。散熱翅片可以加速第一服務(wù)器冷板、第二服務(wù)器冷板和第三服務(wù)器冷板的散熱，當(dāng)熱負(fù)荷過(guò)高或泄露管路中氣泡影響換熱效率時(shí)，激活風(fēng)扇，采用風(fēng)冷和液冷耦合的方式進(jìn)一步冷卻芯片，補(bǔ)充系統(tǒng)故障和在線維護(hù)時(shí)的散熱能力。

11、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，排氣室設(shè)有抽氣閥。抽氣閥用于排出管道破裂時(shí)進(jìn)入的氣體，防止氣液兩相流對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性和換熱效率的影響。同時(shí)激活風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)散熱能力的補(bǔ)充。排氣室內(nèi)可以帶有氣泡檢測(cè)裝置，判斷系統(tǒng)管路或部件是否發(fā)生泄露。因此在出現(xiàn)管路破損，負(fù)壓下氣體進(jìn)入管路時(shí)無(wú)需停機(jī)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)。

12、優(yōu)選地，本發(fā)明提供的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，第一真空室和第二真空室內(nèi)均設(shè)有液位傳感器和壓力傳感器，換熱器、冷板組件和排氣室通管道互相連接的管道上均設(shè)有溫度傳感器和壓力傳感器。液位傳感器用于感應(yīng)第一真空室和第二真空室內(nèi)的冷卻液量，壓力傳感器用于感應(yīng)第一真空室和第二真空室內(nèi)的壓力值。溫度傳感器用于檢測(cè)冷卻液流入冷板組件之前和流出冷板組件之后的溫度，可通過(guò)換熱器的端側(cè)的閥門進(jìn)行流量控制，從而調(diào)節(jié)進(jìn)出口溫度，保證服務(wù)器芯片在理想溫度下的高效運(yùn)行。

13、可見，本發(fā)明實(shí)施例的一種可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)，冷卻液體的回路通過(guò)真空泵以及電磁閥開合度的調(diào)節(jié)始終處于完全負(fù)壓狀態(tài)，有效避免液體的泄漏以及部分管路正壓。通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)兩腔真空室中真空度的切換以及冷卻液體的持續(xù)供給，可以避免傳統(tǒng)的三腔真空室連接方案復(fù)雜的水泵和真空泵的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全管路的負(fù)壓運(yùn)行。采用三通閥保證板式換熱器和冷板處冷卻液體的流動(dòng)方向始終恒定。通過(guò)設(shè)置排氣室和風(fēng)冷液冷一體式冷板，滿足管路泄露進(jìn)入氣體時(shí)的排氣和換熱需求，可以在管路或部件損傷或老化時(shí)，有效檢測(cè)可在線維護(hù)的負(fù)壓液冷系統(tǒng)是否存在泄漏現(xiàn)象并實(shí)現(xiàn)排氣功能，避免氣體對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和冷卻效果的影響，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性以及可維護(hù)性。