[實用新型]內循環并聯式雙級液氣雙通道自然冷卻數據中心散熱系統

有效

• 申請號: 201720297085.3
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN206596332U
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 林湧雙;張學偉;謝春輝;顧劍彬;陳華;陳前;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，具體涉及一種內循環并聯式雙級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，本專利提供一種內循環并聯式雙級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：一種內循環并聯式雙級液氣雙通道自然冷卻數據中心散熱系統，包括液冷模塊、風冷裝置、中間換熱器和自然散熱裝置，所述中間換熱器一側為吸熱側，另一側為制冷側，其中吸熱側的進口分別連通液冷模塊和風冷裝置的出口，吸熱側的出口分別連通風冷裝置和液冷模塊的進口，制冷側與自然散熱裝置連通形成循環回路。

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，所以才能夠通過中間換熱器結合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，其次因為服務器中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自然散熱裝置對服務器中的其他發熱元件進行自然冷卻，再者中間換熱器的設置將液冷模塊、風冷裝置與自然散熱裝置之間的換熱回路分成了兩級，間接縮短了自然散熱裝置所在的換熱回路，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，本專利充分利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，還包括第一三通閥，所述第一三通閥包括第一接口、第二接口和第三接口；所述中間換熱器制冷側的出口通過第一接口和第二接口連通自然散熱裝置的進口，制冷側的進口連通自然散熱裝置的出口，形成循環回路，第三接口連通自然散熱裝置的出口。

所述第三接口連通自然散熱裝置的出口，意味著從中間換熱器制冷側出口輸出的高溫換熱介質可以不經自然散熱裝置進行換熱，并重新回到中間換熱器中進行換熱，所以當制冷量過剩時可以適當打開第三接口，減少制冷量，節省自然散熱裝置的能耗，還能夠在一定程度上保護液冷模塊和風冷裝置不會溫度過低，可靠性高，因為當服務器溫度過低時元件、電路板和線路等受冷收縮，有可能導致三者間接觸不良等現象發生，同時也有可能因過冷而產生凝露現象，避免凝露導致的電路短路、霉菌滋生和材料腐蝕等安全隱患，進一步保證系統安全穩定運行。

進一步地，還包括第二三通閥，所述第二三通閥包括第四接口、第五接口和第六接口，中間換熱器吸熱側的出口連通第四接口，并通過第五接口連通風冷裝置的進口，通過第六接口連通液冷模塊的進口。

當風冷裝置的制冷量過剩或液冷模塊的制冷量過少時，可適當調整第五接口和第六接口之間的開度比例，增加流到液冷模塊中的換熱介質；當風冷裝置的制冷量過少或液冷模塊的制冷量過剩時，可適當調整第五接口和第六接口之間的開度比例，增加流到風鈴裝置中的換熱介質，因此，該第二三通閥便于根據實際情況進行調整，靈活性好，提高了系統適應性。

進一步地，所述中間換熱器吸熱側的進口或出口上設有第一循環泵，第一循環泵上設有第一變頻器。

當制冷量不能滿足風冷裝置或液冷模塊的需求時，可適當升高第一變頻器的工作頻率，使第一循環泵加快運轉，提高回路中換熱介質的換熱效率，提高制冷量，在一定程度上提升系統的穩定性。

進一步地，還包括設在自然散熱裝置出口或進口的第二循環泵，第二循環泵上設有第二變頻器。