一种服务器外循环水冷系统的制作方法

1.本发明涉及计算机散热技术领域，具体涉及一种基于服务器热源传导散热的水冷系统。


背景技术：

2.为了满足ai模型训练和推导等需求，需要配置带有计算加速卡的服务器，其算力水平数十倍于同机的cpu，相应的功耗很高。普遍的计算卡功率在200-300w，一般单台服务器会集成4-8张计算卡并行工作，发热量相当可观。因此，必须为其配置专门的散热系统/组件，以确保其正常运行。
3.目前，这类服务器通常配置大功率的机身风扇，并放置于配置空调的专用机房当中，不仅要求精心设计风道，而且对防尘等级也有严格要求，以免造成风道积灰，影响散热水平，造成较重的维护负担。
4.另外，也有在机箱内设置水冷头(传导制冷模块)，水冷循环管路整体仍布置在机箱周围，并采用外部的大功率风扇对机箱外部的水冷管段进行散热。其本质仍然依靠风冷，散热有限，且功耗较高。


技术实现要素：

5.为此，本发明实施例提供一种服务器外循环水冷系统，以解决现有技术存在的散热有限且功耗较高的问题。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.一种服务器外循环水冷系统，其特殊之处在于，包括：
8.循环管路，包括依次连通的传导制冷模块、热水管路、外散热组件、冷水管路；所述传导制冷模块与服务器内的热源相接触，传导制冷模块的出水口与热水管路相接，所述热水管路伸出服务器机箱与所述外散热组件的入水口相接，所述外散热组件远离服务器机箱，外散热组件的出水口经所述冷水管路最终接至传导制冷模块的入水口；
9.第一温度传感器，用于实时测量服务器内的热源的温度；
10.水泵组，安装于所述循环管路上，用于驱动水流循环；
11.控制单元，用于接收第一温度传感器发送的温度数据，发送对所述水泵组的控制信号，实现对水流速度的反馈调节，满足散热要求。
12.可选地，所述传导制冷模块分为多个布置区域，分别对应于显卡正面、cpu和显卡背面，相应的水流量满足显卡正面》cpu》显卡背面的散热优先级。
13.可选地，所述循环管路中的水为工业蒸馏水。
14.可选地，所述循环管路中还设置有水箱，所述水箱位于外散热组件与传导制冷模块之间；所述水泵组设置于水箱内的底部；水箱的进水口位于水箱的上部，高于水箱内液位。
15.可选地，所述水箱内还设置有液位传感器，用于测量水箱内的液位。
16.可选地，所述水箱内还设置有第二温度传感器，用于测量水箱内的水温。
17.可选地，所述外散热组件采用铝材料的散热片。
18.可选地，所述外散热组件设置于室外。进一步地，可部署在建筑物非太阳直射面。
19.可选地，所述控制单元按照时域叠代原理，通过调节水泵组电机的pwm信号，使水流循环的流量足够抑制当前服务器的积累热量；控制单元实时输出的pwm信号如下：
20.pwm(t)＝pwm(t-1) f(t
work-t
room
)
21.其中，t
work
是服务器的最大温度，t
room
是当前室温，f为比例系数。
22.本发明至少具有以下有益效果：
23.建立长距离的水冷循环管路，外散热组件远离服务器机箱，实时检测热源的温度，通过调节水泵组的工作参数，实现对水流速度的反馈调节，满足散热要求，从而充分利用外界与机箱的温差进行制冷，散热效果好，并按需调节流量，使耗电系数得到更好的动态优化。
24.进一步对热源分区，按照显卡正面》cpu》显卡背面的散热优先级进行流量分配，确保均衡的制冷效果。
附图说明
25.为了更清楚地说明现有技术以及本发明，下面将对现有技术以及本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的附图。
26.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
27.图1为本发明一个实施例提供的一种服务器外循环水冷系统的示意图。
28.附图标号说明：
29.1-传导制冷模块；2-热水管路；3-外散热组件；4-冷水管路；5-第一温度传感器；6-水泵组；7-水箱；8-液位传感器；9-第二温度传感器。
具体实施方式
30.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
31.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。
32.此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例
如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
33.在一个实施例中，本发明提供了一种服务器外循环水冷系统，如图1所示，包括：
34.循环管路，包括依次连通的传导制冷模块1、热水管路2、外散热组件3、冷水管路4；传导制冷模块与服务器内的热源相接触，传导制冷模块的出水口与热水管路相接，热水管路伸出服务器机箱与所述外散热组件的入水口相接，所述外散热组件远离服务器机箱，外散热组件的出水口经所述冷水管路最终接至传导制冷模块的入水口；
35.第一温度传感器5，用于实时测量服务器内的热源的温度；
36.水泵组6，安装于所述循环管路上，用于驱动水流循环；
37.控制单元，用于接收第一温度传感器5发送的温度数据，发送对水泵组6的控制信号，实现对水流速度的反馈调节，满足散热要求。
38.其中，循环管路中还可设置水箱7，水箱7位于外散热组件与传导制冷模块之间；水泵组6具体设置于水箱内的底部；水箱的进水口位于水箱的上部，高于水箱内液位。
39.考虑到服务器热量产生的主要部件是显卡和cpu，而显卡上的发热部分又集中于显卡正面，分别由gpu、显存和电源模块所组成，因此方案设计分别以显卡正面》cpu》显卡背面作为散热优先级。相应的，上述传导制冷模块可分为多个布置区域，分别对应于显卡正面、cpu和显卡背面，相应的水流量满足显卡正面》cpu》显卡背面的散热优先级。具体机箱内的管路(传导制冷模块)可分为三个支路(分模块)，其结构参数不同或分别配置调节阀，使得同一时间分别流过显卡正面、cpu和显卡背面的流量符合显卡正面》cpu》显卡背面的散热优先级。
40.上述循环管路中的水为工业蒸馏水，但显然不限于工业蒸馏水。需要说明的是，本文中所说的“水冷”应作广义理解，即冷却介质为液体。本实施例将工业蒸馏水作为传热媒介，充分利用水的比热大，导热性高的特点，用于ai训练服务器散热方案当中。
41.根据需求设计不同容量的水箱箱体，对于五台共20张计算卡的服务器，本实施例的实践采用60升水箱，最高注水程度达到55升。采用同款潜水泵并联而成的水泵组安置在水箱底部。水箱基本是封闭环境，但是仍然不可避免会有微量蒸发，因此其上方安装液位传感器8，以便及时补充水量。另外，水箱内还设置有第二温度传感器9，用于测量水箱7内的水温，也发送给控制单元。
42.外散热组件建议设置于室外，将从服务器机箱导出的热水通过部署在建筑物北面(非太阳直射面)的外散热器进行大气外散热，采用不同尺度的微水道设计，增加散热管道与大气的接触面积。
43.利用热容量小的铝材，做成足够表面积的微水道散热器。由于不受限于服务器机箱，可以扩大水道间距和尺寸，使之充分具备对室温散热的功能。对于不高于32
°
的工作室温，设计工作温度65
°
，有充足的散热落差，加上水箱本体也有热量均衡作用，很容易达到热量平衡。
44.由于服务器组的工作负荷不均，并不需要用最大流量来满足散热要求，本实施例采用反馈式流速控制方案，通过动态调整水流，达到更高性价比的传热效果。具体是，通过从cpu和显卡的温度传感器读取工作温度，作为控制流量的输入信息。按照时域叠代原理，
通过调节水泵组电机的pwm信号，以便产生合适的流量，充分抑制当前服务器组的积累热量。
45.pwm(t)＝pwm(t-1) f(t
work-t
room
)
46.其中，t
work
是服务器的最大温度，t
room
是当前室温，f为比例系数。流量反馈系统使得本实施例的耗电系数得到更好的动态优化。
47.本实施例区别于一般机体内水冷散热，不需要在机箱周边安装散热冷排和风扇，在低于32
°
的室温条件下不需要开启额外的风扇或空调，具备无风、无噪声、快速散热的特点。实验测试表明，采用50升水箱，10000升/小时的水泵组，足够给五台一机四卡的双cpu训练服务器组做水冷降温，整体运行电量不高于400w，耗电量小于原散热风扇功率总和，在满负载模式下，cpu和显卡负荷设计温度不高于设计指标(65
°
)。
48.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
49.上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。