[發明專利]一種液冷數據中心供水系統及方法

在審

• 申請號: 201711103704.1
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107624032A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 剛憲秀
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 孟峣

技術領域

本發明涉及液冷數據中心技術領域，具體地說是一種液冷數據中心供水系統及方法。

背景技術

伴隨著數據中心冷卻技術的發展，液冷逐漸開始替代傳統風冷模式成為數據中心新的冷卻方式。

在電子信息設備發熱密度日益增大、散熱密度日趨提高的趨勢下，傳統風冷已經不能滿足數據中心散熱需求，采用液冷能精準帶走各個熱點的發熱量，更加適應高功率密度的數據中心。

采用風冷模式一般需要機柜的送風溫度在20℃左右，一些功率密度較大的機柜甚至要求送風溫度為18℃甚至更低，產生低溫送風則需要制冷機組提供低溫冷媒，而由此帶來的壓縮機功耗成為數據中心能耗占比最大的部分，甚至超過了電子信息設備本身的能耗。若用液冷代替風冷模式，由于水的導熱系數遠大于空氣，在一定流量和較小溫差下就可以帶走發熱元件產生的熱量并將其控制在一定的溫度范圍內，此時要求的供水溫度可以在30~45℃，高于環境溫度，完全可以利用自然冷源制備該溫度區間的水而不開啟壓縮機，從而大大降低數據中心的能耗，實現散熱效果和節能的雙重效果。

在數據中心液冷技術興起的過程中，出現了各種形式的配套系統和液冷設備，在設計過程中，冗余備份、容量大小、系統復雜性、節能效果、安全運行可靠性、經濟性、可維護性等都會影響到最終方案的確定。對于數據中心而言，一旦空調或者供冷系統停止供冷，在十幾秒的時間內電子信息設備的芯片溫度便可以急速上升至最高工作溫度而宕機，為了解決這一缺陷，出現了很多相關技術，比如在專利CN201611237860.2，一種數據中心液氣雙通道精準高效致冷系統及其控制方法中，液冷系統在機柜到服務器的配冷過程中，采用的是1對1的形式，外界冷源進入冷卻單元后，通過溫控換熱模塊與每個機柜中的服務器液冷系統的回水進行換熱，冷卻后的水通過液冷維護單元返回到機柜中，經過液冷分配單元給各個服務器提供冷水。

在該方案中，冷卻單元、溫控換熱模塊、液冷維護單元和機柜之間都是一一對應的，對于單個機柜的服務器而言，上述三個系統單元模塊任何一個出了問題，都會引起系統的停機，是沒有冗余備份的系統，一旦設備發生故障或者管路破裂泄漏等，都會影響整個機柜的服務器液冷系統運行，因此系統可靠性和易維護性都不高。

為了解決上述問題，同時針對常見的液冷系統不具備冗余備份或者具備冗余備份卻無法在線不停機維護的缺點，本發明提出了一種新的液冷技術。

發明內容

本發明的技術任務是針對以上不足之處，提供一種液冷數據中心供水系統及方法。

一種液冷數據中心供水系統，包括若干機柜、換熱模塊及與換熱模塊連接的外部冷源，所述機柜設置有N個，換熱模塊對應機柜設置有N個，N為大于等于2的自然數，且每個機柜至少連接兩個換熱模塊。

所述外部冷源配置有至少兩個，且均通過外循環供水干管、外循環回水干管與換熱模塊組成循環回路。

所述換熱模塊與機柜之間通過內循環供水管、內循環回水管組成循環回路，其中每個機柜的供水處，由與其連接的換熱模塊的內循環供水管匯集為一條管路；回水處，由一條管路分成若干內循環回水管并分別連接至與其連接的換熱模塊。

所述外部冷源包括閉式冷卻塔或者干冷器形式的水-水/水-空氣換熱裝置，該外部冷源將外循環回水從38℃以上冷卻至不高于33℃，在循環水泵作用下，通過外循環供水干管輸送至數據中心內的換熱模塊中，為每個機柜提供不高于33℃的冷水。

一種液冷數據中心供水方法，其供水過程為：

一、將每個機柜首先對應連接一個換熱模塊；

二、然后再將每個機柜擴展連接至其它換熱模塊，使每個機柜至少連接兩個換熱模塊；

三、將換熱模塊連接至外部冷源；

四、外部冷源開始工作，且換熱模塊在正常工作時，步驟一中的換熱模塊與機柜之間的連接管路導通，步驟二中的機柜與其它換熱模塊之間的管路關閉；

五，當換熱模塊出現故障時，關閉步驟一中換熱模塊與其連接的機柜之間的連接管路，打開步驟一中與該故障換熱模塊相連接的機柜與其它換熱模塊之間的連接管路，檢修完成后，恢復操作步驟四。

在步驟一中，將換熱模塊配置在機柜底部或者頂部，該換熱模塊采用板式換熱器，并將外部冷源提供的冷水與內循環回水進行換熱，將機柜內電子信息設備產生的熱量帶走。

在步驟三中，換熱模塊連接至少兩個外部冷源，且兩個外部冷源均通過外循環供水干管、外循環回水干管與換熱模塊組成循環回路。

所述換熱模塊與機柜之間的管路通過電動閥實現啟閉，即：

在步驟一中，每個機柜與其對應連接的換熱模塊之間的管路上配置電動閥；