流动浸没式服务器、工作站和工作系统的制作方法

1.本技术涉及电子设备技术领域，尤其涉及流动浸没式服务器、工作站和工作系统。


背景技术：

2.随着计算机通信行业及电子业的高速发展，服务器的集成密度和处理能力逐渐提高，服务器的功耗急剧增大，服务器内部器件的散热问题成为亟待解决的技术难题。然而传统风冷服务器内部通常在芯片表面设置芯片散热器，对芯片的散热表面进行扩展，增大芯片与冷空气的接触面积，从而提高换热效率。传统风冷机房对机房的整体温度要求较高，要全全年恒定在23
±
1℃，才能满足对服务器的散热需求，主要还是依靠空调来进行环境制冷。这样造成了机房的能耗居高不下。同时当小型企业或单位需要的服务器或其他通讯或计算设备的数量不像数据中心那么多时，其无法用数据中心的“冷通道式”来降低能耗，而且房间内放的数量少也造成利用率低。


技术实现要素：

3.本技术提供流动浸没式服务器、工作站和工作系统，以解决现有技术中依靠空调进行环境制冷而导致机房的能耗居高不下的问题。
4.为解决上述技术问题，本技术提出一种流动浸没式服务器，包括：壳体，设置有通信插口、进液口和出液口；若干工作单元，间隔设置于壳体内部，工作单元通过通信接口实现与外部的电连接；进液管，通过进液口连接于壳体内部和壳体外部；出液管，通过出液口连接于壳体内部和壳体外部；冷却液，通过进液管进入壳体内部，流经工作单元，冷却液由于吸收工作单元散发的热量而升温，升温后的冷却液通过出液管流到壳体外部。
5.可选地，出液口的位置高于进液口的位置。
6.可选地，壳体为六面体结构，若干工作单元设置于壳体的底面；流动浸没式服务器分别纵向工作型和横向工作型；其中纵向工作型的流动浸没式服务器的壳体底面垂直于水平面；横向工作型的流动浸没式服务器的壳体底面平行于水平面。
7.可选地，在横向工作型的流动浸没式服务器中，进液管和出液管位于壳体的第二面的同一端，其中，壳体的第二面垂直于壳体的底面。
8.可选地，在纵向工作型的流动浸没式服务器，进液管和出液管分别位于壳体的第二面的两端，其中，壳体的第二面垂直于壳体的底面。
9.为解决上述技术问题，本技术提出一种流动浸没式工作站，包括：机柜；若干个如上述的流动浸没式服务器，放置在机柜内；进液主管，连接每一个流动浸没式服务器的进液管；出液主管，连接每一个流动浸没式服务器的出液管。
10.可选地，还包括储液箱、泵、散热器和过滤器；储液箱连接进液主管，散热器和过滤器连接出液主管，储液箱、泵、散热器和过滤器依次连接；泵用于向冷却液提供动力，将储液箱中的冷却液经过散热器和过滤器后，通过进液主管流入进液管，从而进入每个流动浸没式服务器的壳体内部；当壳体内部的冷却液高度出液口位置时，冷却液通过出液管进入出
液主管，从而流回储液箱。
11.可选地，储液箱、泵、散热器和过滤器设置在机柜的底部，流动浸没式服务器的水平位置高于储液箱、泵、散热器和过滤器的位置。
12.可选地，储液箱、泵、散热器和过滤器设置在其他装置中，机柜和其他装置通过进液主管和出液主管连接。
13.为解决上述技术问题，本技术提出一种流动浸没式工作系统，包括：若干个上述的流动浸没式工作站、液冷系统和二次换热系统；其中，流动浸没式工作站、液冷系统和二次换热系统通过进液主管和出液主管实现连接。
14.本技术提出流动浸没式服务器、工作站和工作系统，其中服务器包括：壳体，设置有通信插口、进液口和出液口；若干工作单元，间隔设置于壳体内部，工作单元通过通信接口实现与外部的电连接；进液管，通过进液口连接于壳体内部和壳体外部；出液管，通过出液口连接于壳体内部和壳体外部；冷却液，通过进液管进入壳体内部，流经工作单元，冷却液由于吸收工作单元散发的热量而升温，升温后的冷却液通过出液管流到壳体外部。本技术的流动浸没式服务器可以通过冷却液对服务器进行降温，大大减少了机房散热系统的空调使用量，降低了能耗。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，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。
16.图1是本技术流动浸没式服务器一实施例的结构示意图；
17.图2是本技术流动浸没式服务器一实施例的俯视结构示意图；
18.图3是本技术流动浸没式服务器冷却液的流动示意图；
19.图4是本技术纵向工作型服务器模块一实施例的示意图；
20.图5(a)是本技术流动浸没式工作站一实施例的正面结构示意图；
21.图5(b)是本技术流动浸没式工作站一实施例的背面结构示意图；
22.图5(c)是图5(b)中进液主管和出液主管的结构示意图；
23.图6是本技术流动浸没式工作站另一实施例的结构示意图；
24.图7是本技术流动浸没式工作系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术所提供流动浸没式服务器、工作站和工作系统进一步详细描述。
26.随着计算机通信行业及电子业的高速发展，服务器的集成密度和处理能力逐渐提高，服务器的功耗急剧增大，服务器内部器件的散热问题成为亟待解决的技术难题。然而传统风冷服务器内部通常在芯片表面设置芯片散热器，对芯片的散热表面进行扩展，增大芯片与冷空气的接触面积，从而提高换热效率。传统风冷机房对机房的整体温度要求较高，要全全年恒定在23
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1℃，才能满足对服务器的散热需求，主要还是依靠空调来进行环境制冷。这样造成了机房的能耗居高不下。同时当小型企业或单位需要的服务器或其他通讯或
计算设备的数量不像数据中心那么多时，其无法用数据中心的“冷通道式”来降低能耗，而且房间内放的数量少也造成利用率低。
27.由于液体工质的高载热能力，液冷散热将逐渐替代传统风冷，成为未来服务器散热的主流技术。现有的浸没式液冷存在冷却液挥发量大、维修不方便、体积大等缺点；喷淋式液冷存冷却不均匀；冷板式冷却效率低等。
28.为了解决上述问题，本技术提出一种流动浸没式服务器，请参阅图1
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图3，图1是本技术流动浸没式服务器一实施例的结构示意图；图2是本技术流动浸没式服务器一实施例的俯视结构示意图；图3是本技术流动浸没式服务器冷却液的流动示意图。流动浸没式服务器100可以包括：壳体110、工作单元120、进液管130和出液管140。其中，所述流动浸没式服务器可以为刀片式服务器。
29.具体地，壳体110，可以设置有通信插口、进液口和出液口。其中通信接口可以为usb接口以及vga接口等接口。可选地，还可以包括电源接口。壳体110中进液口和出液口的位置可以根据产品需要进行设置。
30.若干工作单元120，间隔设置于壳体110内部，工作单元120通过通信接口实现与外部的电连接；可选地，工作单元120是服务器100的内部器件，例如芯片、主板、电子器件等。由于服务器的集成密度和处理能力逐渐提高，服务器的功耗急剧增大，服务器的工作单元在工作过程中会释放大量的热量，然而过热会导致服务器受损。间隔设置可以使得工作单元散发的热量相对分散。
31.可选地，工作单元120可以在壳体110内部等间距地间隔设置，也可以按照不同的放热量设置不同的间距：放热量越大的工作单元120与其他工作单元120的间距越大，放热量越小的工作单元120与其他工作单元120的间距越小。
32.进液管130，通过进液口连接于壳体110内部和壳体110外部。
33.出液管140，通过出液口连接于壳体110内部和壳体110外部。
34.其中，冷却液可以通过进液管130进入壳体110内部，流经工作单元120，冷却液由于吸收工作单元120散发的热量而升温，升温后的冷却液通过出液管140流到壳体110外部。
35.可选地，冷却液可以经服务器100后面的底部流入，服务器100的壳体110形成密封结构，壳体110内充满了冷却液，冷却液可以使得工作单元120充分的冷却。同时冷却液可以以一定的速度流动，保证经吸热而升温后的冷却液流出，而经外部换热后的低温冷却液流入。出液口设置在服务器100壳体110的上部，在其上有孔径适合的孔，以便升温后的冷却液流回出液管140。
36.需要说明的是，本实施例采用的是冷却液冷却，而不是水冷散热。因为水具有导电性，与服务器100内部器件直接接触会导致服务器100损坏。而本实施例采用的是冷却液。冷却液是不具有导电性但是具有高传热性的液体。冷却液不会对服务器100的内部器件造成腐蚀。相反，冷却液还可以对服务器100的内部器件产生保护作用，隔绝其与外接空气、灰尘等接触，从而增加服务器100的使用寿命。
37.此外，由于冷却液的高传热性，可以使得服务器100得到有效的冷却，热传播效率高，可以使得服务器100在高速运行中散发的热量能够及时传递，保证服务器100能长期处于高效运作状态而不会发生温度过热等现象。
38.在一些实施例中，出液口的位置可以高于进液口的位置。例如，出液口的位置设置
在服务器100壳体110的上部，进液口的位置设置在服务器100壳体110的下部。服务器100的下方进入冷却液，上方排出冷却液，是根据大部分的物理现象热升冷降设计的：热的东西会集聚于上方，冷的东西会集聚于下方，从而形成上热下冷的结构。
39.另外，服务器100的发热器件集中于下方，如果冷却液从上方进入，会首先与已升温的冷却液先接触而进行换热，导致下方发热器件没有得到最好的换热效果。所欲冷却液从下方进入，能优先将新鲜进入内部的冷却液与发热器件先接触，使发热器件的传热效果达到最优。同时，下方冷却液的进入能增加下方液体的流动效果，使热传递更完成。同时还能减轻出液口的压力。
40.若出液口设置在下方，除受液体排出时所受压力之外，还受服务器100内整体液体所带来的压力。进液口设置在下方，可以利用进液的冲力为服务器100内整体压力形成相互作用而减少其所承受压力，同时上方出液口压力相对减少。
41.可选地，壳体110可以为六面体结构。继续参阅图1
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图2，在图1中壳体110为长方体结构。若干工作单元120设置于壳体110的底面。进一步地，流动浸没式服务器100分别纵向工作型和横向工作型；其中纵向工作型的流动浸没式服务器100的壳体110底面垂直于水平面；横向工作型的流动浸没式服务器100的壳体110底面平行于水平面。图1中的服务器100为横向工作型的流动浸没式服务器100。
42.由图1可以看出，进液管130和出液管140位于壳体110的第二面的同一端，其中，壳体110的第二面垂直于壳体110的底面。进液管130和出液管140位于壳体110的同一面可以方便壳体110外部的出液管140和进液管130的设计。在其他的实施例中，进液管130和出液管140也可以根据产品需要设置在壳体110的不同面。
43.并且，壳体110内部可以不设置进液管130，只需要冷却液的进液口处于全部工作单元120的一侧。相应地，为了使冷却液浸没全部的工作单元120，出液管140需要设置在壳体110内部的第三面和第四面，出液管140的管口处于壳体110内部的第四面，以使得输入的冷却液可以流经全部的工作单元120后再排出。其中，壳体110的第三面是第二面的相邻面，壳体110的第四面是第二面的相对面，如图1所示。
44.进一步地，在壳体110内部的进液管130和出液管140的管口可以为单孔洞的设计，也可是多孔洞的设计。如图1所示，壳体110内部的进液管130为单孔洞的设计，壳体110内部的出液管140为多孔洞的设计。采用多空洞是可以减轻冷却液在出液管140口的汇集压力，在上端适当降低流动速度和流量，可以减轻大量冷却液汇集而对出液管140口造成的压力。
45.此外，在其他的实施例中，还可以设置多个出液管140口和多个进液管130口。例如，将进液管130口分别设置在壳体110的第三面和第五面的中间，其中第五面是第三面的相对面。出液管140口分别设置在第二面和第四面，且出液管140口为多空洞设计，进液管130口为单孔洞设计。
46.多个服务器100可以构成服务器模块。其中，纵向工作型的流动浸没式服务器100可以左右相邻设置形成服务器模块，横向工作型的流动浸没式服务器100可以上下层叠设置形成服务器模块。可选地，同一服务器模块中的流动浸没式服务器100尺寸相同。请参阅图4，图4是本技术纵向工作型服务器模块一实施例的示意图。
47.在图4的纵向工作型的流动浸没式服务器中，每个服务器都是单独的流动浸没式服务器，进液管和出液管分别位于壳体的第二面的两端，其中，壳体的第二面垂直于壳体的
底面。
48.服务器模块还包括进液主管和出液主管，进液主管连接每个服务器的进液管，出液主管连接每个服务器的出液管。对于服务器模块而言，出液主管处于上方，进液主管处于下方。进液主管和出液主管可以保证冷却液均匀的进入每个流动浸没式服务器中。
49.本实施例提供了一种流动浸没式服务器，服务器设置有冷却液，冷却液可以通过进液管进入壳体内部，流经工作单元，冷却液由于吸收工作单元散发的热量而升温，升温后的冷却液通过出液管流到壳体外部。通过冷却液可以带走服务器工作时产生的热量，实现对服务器的降温，以保证服务器的高效工作。此外，冷却液还具有保护作用，隔绝服务器中工作单元与外界空气、灰尘等接触，从而增加服务器使用寿命。
50.基于上述的流动浸没式服务器，本技术提出一种流动浸没式工作站，请参阅图5(a)
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图5(c)，图5(a)是本技术流动浸没式工作站一实施例的正面结构示意图；图5(b)是本技术流动浸没式工作站一实施例的背面结构示意图；
51.图5(c)是图5(b)中进液主管和出液主管的结构示意图。流动浸没式工作站200可以包括机柜210、若干个如上述的流动浸没式服务器100、进液主管220和出液主管230。
52.流动浸没式服务器100放置在机柜210内；进液主管220，连接每一个流动浸没式服务器100的进液管130；出液主管230，连接每一个流动浸没式服务器100的出液管140。
53.在图中，机柜210可以为19英寸的机柜210，里面放置有纵向工作型的流动浸没式服务器100，具体地，一种设置有4个，每层一个服务器模块，每个服务器模块中包括四个流动浸没式服务器100，极大的提高了空间利用率。
54.进液主管220和出液主管230可以设置在机柜210的背面，具体设置方式如图5(b)所示。机柜210内的每个服务器100的进液管130经阀门后汇流到一根进液主管220中，每个服务器100的出液管140经阀门后汇流到一根出液主管230中。当其中的一个服务器100故障时，可以通过阀门切断故障服务器100的冷却液的进出通路，从而将故障服务器100拆下后维修，最大限度的降低了因维修而受影响的设备数据。
55.可选地，流动浸没式工作站200还可以包括储液箱、泵、散热器、过滤器显示器、鼠标和键盘。请参阅图6，图6是本技术流动浸没式工作站另一实施例的结构示意图。
56.储液箱连接进液主管，散热器和过滤器连接出液主管，储液箱、泵、散热器和过滤器依次连接；泵用于向冷却液提供动力，散热器用于对冷却液进行一次换热，过滤器用于过滤冷却液中的杂质，储液箱用于回收升温后的冷却液。
57.具体地，泵将储液箱中的冷却液经过散热器和过滤器后，通过进液主管流入进液管，从而进入每个流动浸没式服务器的壳体内部；当壳体内部的冷却液高度出液口位置时，冷却液通过出液管进入出液主管，从而流回储液箱。
58.在本实施例中，储液箱、泵、散热器和过滤器设置在机柜的底部，流动浸没式服务器的水平位置高于储液箱、泵、散热器和过滤器的位置。显示屏、鼠标和键盘设置在机柜的顶部。此外，除了服务器外，机柜中还可以包括蓄电池、电池控制器、交换机、bbu和其他电子设备，这些设备和服务器一样，都可以通过冷却液散热的方式降低温度。
59.在其他的实施例中，储液箱、泵、散热器和过滤器设置在其他装置中，机柜和其他装置通过进液主管和出液主管连接。
60.基于上述的流动浸没式工作站，本技术提出一种流动浸没式工作系统，请参阅图
7，图7是本技术流动浸没式工作系统一实施例的结构示意图。流动浸没式工作系统包括：若干个上述的流动浸没式工作站、液冷系统和二次换热系统，其中，流动浸没式工作站、液冷系统和二次换热系统通过进液主管和出液主管实现连接。
61.在图5中流动浸没式服务器机柜即上述实施例的流动浸没式工作站，二次换热系统可以为冷却塔。液冷系统可以为液冷wcu系统。其中，液冷wcu系统分别与流动浸没式服务器机柜和冷却塔之间都设置有控制阀门，分别控制冷却液的进出。
62.传统的数据中心，是通过风冷的形式给服务器散热，就要求风温要低，才能满足服务器在正常温度下运行。利用本技术的方法，将服务器液冷化以后，因为液体的载热能力强，所以可以适当提高液体温度，也能满足服务器的散热需求，是的对机房整体的换机温度要求降低。与传统机房配置的空调相比，数量可以减少，也可以换成更加节能的制冷设备，甚至可以充分利用自然冷源，对机房环境进行散热。
63.本技术中的机房可以构成流动浸没式工作系统，里面放置的服务器全部液冷化，服务器放置于机柜中，每个机柜上的服务器数量，可以根据家规的具体的容量灵活配置。机房中可以放多个机柜，机柜数量也是根据机房规模机型部署。
64.机房还配有制冷系统，有空调制冷系统、冷却塔制冷系统、新风系统进行机房环境散热等其他机房必要一些基础设施。
65.流动浸没式工作系统工作的时候，服务器通过集成的液冷装置，将服务器的热量排放到机房中，机房的温度会上升，机房的制冷系统会通过自控系统启动，对机房环境温度进行降温，热量最终被排放到大气中，通过这样的方式，实现了最终对机房和机房中服务器的降温目的。
66.综上，本技术中利用液冷散热的服务器对机房温度要求不高，可以将机房的环境温度由原来的23℃提高到40℃，相对于机房散热系统来说，只需保证机房40℃，就可以满足服务器正常运行，这样大大减少了机房散热系统的空调使用量。
67.机房散热系统，在环境温度≤38℃的情况下，可以完全使用新风系统，来给机房环境制冷。在环境温度＞38℃，用冷却塔进行机房制冷。空调系统主要用于人员维护的时候，进行机房降温，根据实际情况，酌情开关机，主要服务于人员。
68.在本技术的工作模式下，基本取代了之前风冷模式的全空调制冷要求，大大的减少了机房耗电；机房仅需要对每台服务器进行液冷化，不需要对机房其他设施进行调整，设计，更有利于机房的建设和实施；可以减少系统故障面积，故障被锁定在单台it设备上，能够更快，更准确的找到问题点。
69.本技术可以应用于各类idc机房、边缘计算机房、通讯机房等。
70.可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
71.本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而
是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
72.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
73.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。