[發明專利]一種浸沒式數據中心機柜冷卻系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011380302.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112654213A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 田紳;程雪;竇萬斌;漆樂;詹雨涵;馬翠玲
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明提供了一種浸沒式數據中心機柜冷卻系統及其控制方法，包括支架隔板、接線口、氣孔隔板、導氣管、水槽、噴頭、噴淋管、風機、盤管、水循環泵、集管、排污閥、壓力表、第一過濾器、刀片式服務器、第二過濾器、儲液罐、工質循環泵、工質回收器和熱交換池。本發明以直接接觸的方式，通過浸沒式沸騰換熱，減少換熱次數，降低換熱熱阻，增大換熱系數，散熱均勻，保證服務器穩定安全運行。

技術領域

本發明涉及制冷設備的技術領域，更具體地，涉及一種浸沒式數據中心機柜冷卻系統及其控制方法。

背景技術

芯片散熱是服務器中最重要的部分，服務器安全可靠的穩定運行是數據中心的必須要求，一般芯片的最佳工作溫度為60-70℃，近年來，電子技術迅速發展，電子器件運行速度的加快以及集成電路不斷的小型化，使電子器件熱流密度不斷增加。據統計，目前有芯片的熱流密度已超過100W/cm2，且為不斷增大的趨勢。根據2018全球電力報告及2020年2月發布的《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》，明確到2022年我國數據中心平均能耗基本達到國際先進水平，新建大型數據中心的PUE(電能使用效率)小于1.4的目標。因此數據中心散熱過程的能耗降低與冷卻技術的優化是未來發展趨勢中亟待解決的重要問題。從國家層面來說，國家有節能減排相關任務，而制冷技術的變革及突破能夠幫助數據中心真正把能源消耗降下來。從運營者的層面看，數據中心運營70％的成本是電費成本。通過新技術幫助降低運營成本可驅動行業快速發展。

數據中心冷卻常采用傳統的風冷和液冷。風冷利用風扇產生的循環氣流對電子芯片冷卻,風冷冷凝器溫度高功耗大，風冷時，芯片溫度下降有限，為滿足散熱量，提高風速將帶來風扇噪音與功耗增大的問題，該方法僅僅適用于集成度和運算速度低的普通芯片散熱。雖然水冷作為循環冷卻方式能達到比風冷更好的效果，但容易出現損壞，如果泄露，水直接接觸服務器將造成燒毀等問題。且傳統的風冷水冷中間換熱熱阻大，不可逆損失大，散熱不均勻，無法保證服務器連續安全穩定運行。

因此，現有技術中亟需避免水源不足問題,冷卻效果好,提高系統整體效率的技術方案。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種浸沒式數據中心機柜冷卻系統及其控制方法。

為實現上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現：

一種浸沒式數據中心機柜冷卻系統，包括支架隔板、接線口、氣孔隔板、導氣管、水槽、噴頭、噴淋管、風機、盤管、水循環泵、集管、排污閥、壓力表、第一過濾器、刀片式服務器、第二過濾器、儲液罐、工質循環泵、工質回收器和熱交換池，所述壓力表設置在所述熱交換池上，所述接線口設置在所述熱交換池上，所述刀片式服務器的接線穿過接線口，所述熱交換池的底部與所述第二過濾器的進口端連接，所述第二過濾器的出口端分別與所述工質循環泵和所述儲液罐連接，所述儲液罐還與所述工質回收器連接；所述熱交換池內充有工質，所述支架隔板設置在所述熱交換池內，所述支架隔板內設置有橫向槽，所述刀片式服務器設置在所述橫向槽內，所述支架隔板和所述刀片式服務器均浸沒在工質中，所述氣孔隔板設置在所述熱交換池內且位于工質上方，所述氣孔隔板上設置有氣孔，所述熱交換池的頂部與所述導氣管的下端連接，所述導氣管的上端與所述盤管的前端連接，所述盤管的后端與所述集管的進口連接，所述集管的出口與所述熱交換池連接，所述第一過濾器設置所述集管上，所述水槽設置在所述盤管的下方，所述水槽內充有水，所述盤管的下部浸沒在所述水槽內的水中，所述噴頭設置在所述盤管的上方，所述風機設置在所述噴頭的上方，所述噴頭與所述噴淋管的一端連接，所述噴淋管的另一端與所述水循環泵的出口連接，所述水循環泵的進口與所述水槽中的水連通，所述排污閥設置在所述水槽的底部；所述水槽設置在所述熱交換池的上方。

所述熱交換池與所述第二過濾器之間、所述第二過濾器與所述工質循環泵之間、所述第二過濾器與所述儲液罐之間、以及所述儲液罐與所述工質回收器之間的管路上均設置有控制閥。

工質采用十氟戊烷(C₅H₂F₁₀)。