[發明專利]一種數據中心浸沒式和間接接觸式結合的液冷系統

在審

• 申請號: 202010510229.5
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111465299A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 李棟;王繼鴻;王凌云;李林達;葉莉莉;許海進
• 申請（專利權）人: 南京佳力圖機房環境技術股份有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發明提供一種數據中心浸沒式和間接接觸式結合的液冷系統，結合浸沒式液冷技術和接觸式液冷技術，克服傳統單相直接浸沒式液冷中出現的泵的損耗較大、降低了數據中心的綠色化程度等問題。該液冷系統包括液冷機柜、冷量分配單元、冷水機組、排熱設備、儲液罐、制冷劑泵等。其中液冷機柜包括液冷箱體、服務器、層裝冷板，所述箱體內裝有單相制冷劑，服務器浸沒在單相制冷劑中，層裝冷板由下而上非均勻固定在箱體中。本發明可以避免泵對高粘度的單相制冷劑的驅動以及單相制冷劑在箱體外的循環流動，且可以全年完全替代壓縮機運行，真正實現利用自然冷源進行數據中心制冷，提高數據中心PUE值，實現數據中心在節省能源的同時保證降溫效果。

技術領域

本發明涉及數據中心散熱裝置技術領域，具體地說是一種數據中心浸沒式和間接接觸式結合的液冷系統。

背景技術

數據中心是耗電大戶，全年不間斷運行的電子信息設備以及制冷機組會消耗大量電能，對數據中心采取有效的散熱方式來降低制冷機組的功耗，有利于實現整個數據中心的節能。而5G時代的到來必將進一步增大數據機房的耗電及散熱，給現有的數據機房散熱技術帶來新的挑戰。

浸沒式液冷是近年備受業界關注的新型散熱技術。浸沒式液冷具有明顯的優勢。首先，在浸沒式液冷中，冷卻液與發熱設備直接接觸，具有較低的對流熱阻，傳熱系數高；其次，冷卻液具有較高的熱導率和比熱容，運行溫度變化率較小；再次，這種方式無需風扇，降低了能耗和噪音，制冷效率高；最后，冷卻液絕緣性能優良，閃點高不易燃，且無毒、無害、無腐蝕。所以液冷技術適用于對熱流密度、綠色節能需求高的大型數據中心、超級計算、工業及其他計算領域和科研機構，特別是對于地處嚴寒、高海拔地區，或者地勢較為特殊、空間有限的數據中心，以及對環境噪音要求較高，距離人群辦公、居住場所較近，需要靜音的數據中心具有明顯的優勢。單相直接浸沒式液冷，是指單相制冷劑在吸收服務器熱量的過程中，單相制冷劑不發生相變，單相制冷劑在泵的驅動下不斷循環流動，單相制冷劑在箱體內吸熱升溫后沿管道流出，進入換熱器，換熱后再次流回箱體，完成一次循環。單相直接浸沒式液冷使用的單相制冷劑，粘度系數高、流動性差，增大了泵的損耗，降低了數據中心的綠色化程度。因此，為了解決上述技術問題，亟需對現有的單相浸沒式液冷技術進行升級，使之能夠實現對數據中心有效的散熱，以及對數據中心綠色化程度的有效控制。

發明內容

發明目的：針對傳統單相直接浸沒式液冷中出現的泵的損耗較大、降低了數據中心的綠色化程度等問題，本發明的目的在于提供一種浸沒式和間接接觸式結合的液冷系統，該液冷系統可以避免泵對高粘度的單相制冷劑的驅動以及單相制冷劑在箱體外的循環流動，且該散熱系統可以實現全年完全替代壓縮機運行，真正實現利用自然冷源進行數據中心制冷，提高數據中心PUE值，實現數據中心在節省能源的同時能保證降溫效果。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明所述的一種數據中心浸沒式和間接接觸式結合的液冷系統，其結構包括液冷機柜、冷量分配單元、冷水機組、儲液罐和制冷劑泵；所述液冷機柜包括液冷箱體、服務器和層裝冷板；所述箱體內裝有單相制冷劑，服務器浸沒在單相制冷劑中，層裝冷板由下而上由疏到密固定在箱體中；層裝冷板的入口端與冷量分配單元連接，冷板依次與水泵、儲液罐、冷水機組、冷量分配單元連接形成循環回路。

作為優選，所述單相制冷劑采用氟化液，沸點低于服務器正常工作溫度。

作為優選，所述層裝冷板為并聯安裝，各層冷板皆可獨立控制制冷劑流量。

進一步地，所述液冷系統還包括排熱設備，所述排熱設備用于對高溫回水的冷卻，可采用蒸發式冷凝器或冷卻塔。

進一步地，所述液冷系統還包括余熱回收裝置，所述余熱回收裝置用于回收利用儲液罐中熱水的余熱。

所述液冷系統的工作原理如下：