[實用新型]雙級獨立式液氣雙通道自然冷卻數據中心散熱系統

有效

• 申請號: 201720297083.4
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN206596331U
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 林湧雙;張學偉;陳前;顧劍彬;陳華;謝春輝;葉向陽;梁潔平
• 申請（專利權）人: 廣東申菱環境系統股份有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄭永泉,邱奕才

技術領域

本專利涉及數據中心自然冷卻領域，具體涉及一種雙級獨立式液氣雙通道自然冷卻數據中心散熱系統。

背景技術

常用的數據中心服務器散熱系統中，服務器CPU等高密度熱源采用液冷通道散熱，即液態流體通過與服務器主要發熱芯片隔離接觸吸熱，帶走了服務器總發熱量70%～80%，而剩下的20%～30%的服務器熱量則通過風冷通道帶走。由于液冷通道散熱效率高，因此采用自然冷卻即可滿足散熱需求，無需壓縮機參與制備冷源，整體能耗低，而風冷通道還是有壓縮機參與制冷，所以風冷通道的壓縮機能耗成為最新散熱系統主要能耗設備。

傳統的機房冷凍水空調系統末端送風溫度約為15℃~16℃，在新版GB 50174《數據中心設計規范》中，服務器允許進風溫度提高到32℃，即表明提高后的服務器允許進風溫度也可滿足服務器散熱要求，同時服務器主要發熱量已經通過高效的液冷通道散發出去，只剩下小部分分散式發熱量，這使得風冷通道去除壓縮機，利用自然冷源進行散熱成為可能。

實用新型內容

為了克服現有技術的缺陷，本專利提供一種雙級獨立式液氣雙通道自然冷卻數據中心散熱系統，能夠充分利用自然冷源實現數據中心自然冷卻，節約能源。

針對本專利來說，上述技術問題是這樣加以解決的：一種雙級獨立式液氣雙通道自然冷卻數據中心散熱系統，包括液冷模塊、第一自然散熱裝置、風冷裝置、第二自然散熱裝置、第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器一側和液冷模塊連接形成循環回路，另一側和第一自然散熱裝置連接形成循環回路；所述第二換熱器一側和風冷裝置連接形成循環回路，另一側和第二自然散熱裝置連接形成循環回路。

所述液冷模塊用于吸收服務器中主要發熱元件的集中式熱量，風冷裝置用于吸收服務器中其他元件的分散式熱量。液冷模塊利用液體換熱介質比熱容大、對流換熱快、蒸發潛熱大等特點，所以才能夠結合第一自然散熱裝置對服務器主要發熱元件進行自然冷卻，滿足散熱需求，同時因為服務器中70%~80%的熱量已被液冷模塊帶走，服務器中其余的分布式熱量允許進一步提高送風溫度到32℃，這使得風冷裝置能夠結合第二自然散熱裝置對其他元件進行自然冷卻，其次，所述第一換熱器和第二換熱器的設置可以將液冷模塊和第一自然散熱裝置、風冷裝置和第二自然散熱裝置之間的換熱回路分成兩級，間接縮短了液冷模塊所在的換熱回路，降低換熱介質在換熱回路中的壓降，從而加快了換熱介質的流速，提高換熱效率，。綜上，本專利采用自然冷源進行散熱，減少了機械制冷中壓縮機等部件的運行和維護成本，極大地降低了能耗，節省了能源。

進一步地，還包括溫度補償系統，所述溫度補償系統包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、溫度補償控制器、第一電動閥以及制冷裝置，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別設于風冷裝置的進、出口處，制冷裝置與第二散熱裝置并聯，同時連接第二換熱器形成循環回路，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、制冷裝置分別與溫度補償控制器電連接。

所述溫度補償控制器通過獲取第一溫度傳感器和第二溫度傳感器采集到的信息控制制冷裝置的工作與否，當第一溫度傳感器或第二溫度傳感器所檢測到的溫度高于預先設定的溫度值時，溫度補償控制器啟動制冷裝置對第二自然散熱裝置進行制冷補償，以便應對過高的環境溫度下第二自然散熱裝置散熱效率低的問題，保證系統的穩定運行。

進一步地，所述溫度補償系統還包括設于風冷裝置與第二換熱器之間的循環回路上的流量傳感器，溫度補償控制器與流量傳感器電連接。

當流量傳感器所檢測到的循環回路中流量低于預先設定的流量值時，也即循環回路兩側溫差小，從而壓力差小，導致流量小時，溫度補償控制器啟動制冷裝置對第二自然散熱裝置進行制冷補償，以便在高溫下第二自然散熱裝置散熱慢的時候保證系統運行穩定。

進一步地，所述溫度補償系統還包括設于制冷裝置所在的支路上的第一電動閥，溫度補償控制器與第一電動閥電連接。

所述溫度補償控制器通過控制第一電動閥的開度來控制制冷裝置的制冷補償量，而該制冷補償量又可以通過第一溫度傳感器和第二溫度傳感器檢測到的溫度數值進行判斷，靈活性好，系統運行更穩定。

進一步地，所述制冷裝置包括按順序依次連接形成循環回路的壓縮機、蒸發器、冷凝器以及節流裝置，蒸發器與第二自然散熱裝置并聯，同時連接第二換熱器形成循環回路，溫度補償控制器與壓縮機電連接，蒸發器與第二自然散熱裝置并聯，同時連接第二換熱器形成循環回路。