[發明專利]一種結合管殼式換熱器的服務器機柜液冷系統及控制方法

在審

• 申請號: 202011573733.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112672611A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 潘敏強;牛亞婷;李超;浮恒;陳堅澤;陳陽
• 申請（專利權）人: 佛山市液冷時代科技有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

本發明公開了一種結合管殼式換熱器的服務器機柜液冷系統及控制方法，所述系統包括服務器機柜、換熱器機柜和外循環單元；所述換熱器機柜安裝于服務器機柜的后部；所述外循環單元安裝于服務器機柜與換熱器機柜外；所述外循環單元通過第一供液管和第一回液管分別與服務器機柜內設置的多個液冷服務器相連；以及外循環單元通過第二供液管和第二回液管分別與換熱器機柜內設置的多個管殼式換熱器相連。本發明旨在將服務器產生的全部熱量傳遞給冷流體，從而大幅減少或免除數據中心空調的使用，降低數據中心能耗。

技術領域

本發明涉及服務器機柜液冷技術領域，尤其涉及一種結合管殼式換熱器的服務器機柜液冷系統及其控制方法。

背景技術

隨著互聯網數據中心機房高密度機柜的不斷增加，設備的集成度越來越高，處理能力也逐漸增高，但設備的功率消耗也隨之增大，使機柜內設備的發熱量增多，且基本都是全年8760h不停運行，對于不采用新風的機房而言，全年均需供冷，導致空調系統能耗巨大，其空調能耗約占數據機房整體能耗的40％-50％。所以，隨著數據中心的發展，舊的機房空調設備設計理念無法滿足當代數據中心的散熱需求，同時也導致了極高的能耗。

傳統機房精密空調通過壓縮制冷循環，再將室內空氣冷卻，通過專用通道將冷空氣送入機房內，冷空氣經由機柜底部或前部進入機柜，而高溫空氣被服務器自帶的風扇由服務器后方吹出，機柜易造成局部過熱現象、機房空調能耗過高、噪音大等問題，已不能滿足現代化機房高密度機柜的制冷需求。

目前有直接采用將室外空氣引入室內為機房降溫的方案，其優點是制冷效率高、初投資低、能耗低，但缺點是引入室外冷空氣后，使得室內空氣潔凈度、濕度難以保證，帶來了安全隱患，后期運行維護量較大。另外也有采用翅片換熱器，將熱管的熱空氣與室外冷空氣間接換熱，從而降低機房內溫度，其優點是在利用室外冷源時不引入室外的空氣，不影響機房內的空氣的潔凈度和濕度，缺點是初投資相對較高，換熱器結構比較復雜，需要定期清洗，維護工作量大。

相對于精密空調風冷散熱技術，液體冷卻因具有更高的散熱效率和更低的能耗近年來在高熱流密度數據中心冷卻領域得到了長足發展和應用，但目前大部分液冷技術主要針對主要發熱元件CPU精密降溫，但其他元件和模塊所產生的熱量依然由精密空調散熱技術解決。因此，現有技術有待進一步解決。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種結合管殼式換熱器的服務器機柜液冷系統及其控制方法，用于解決數據中心服務器的散熱問題以及降低數據中心能耗問題。本發明具有散熱效率高，噪聲小，造價低廉，安裝方便，維護簡單的特點，解決了傳統數據中心風冷散熱系統能耗高與現有服務器液冷系統中服務器內局部發熱元件散熱的問題。

本發明的目的通過以下的技術方案來實現：

一種結合管殼式換熱器的服務器機柜液冷系統，包括：服務器機柜(1)、換熱器機柜(2)和外循環單元(3)；所述換熱器機柜(2)安裝于服務器機柜(1)的后部；所述外循環單元(3)安裝于服務器機柜(1)與換熱器機柜(2)外；所述外循環單元(3)通過第一供液管(311)和第一回液管(312)分別與服務器機柜(1)內設置的多個液冷服務器(11)相連；以及外循環單元(3)通過第二供液管(321)和第二回液管(322)分別與換熱器機柜(2)內設置的多個管殼式換熱器(21)相連。

一種結合管殼式換熱器的服務器機柜液冷系統的控制方法，包括：

S1第一循環泵通過第一供液口將水箱內的冷卻液導出，冷卻液依次通過第一電磁閥、第一流量計進入服務器機柜的液冷服務器內，冷卻液在服務器機柜內流動可將主要發熱元件的大部分熱量帶走；同時，第二循環泵通過第二供液口將水箱內的冷卻液導出，冷卻液依次通過第二電磁閥、第二流量計進入換熱器機柜內的管殼式換熱器；

S2冷卻液進入液冷服務器后，通過液冷服務器內設的相變元件傳熱模塊的導熱作用將主要發熱元件產生的大部分熱量快速傳導至冷卻液；吸收了熱量的冷卻液在第一循環泵作用下通過第一回液管和第一回液口流入水箱中；