一种水冷数据中心及水冷数据中心热能回收系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水冷数据中心及水冷数据中心热能回收系统，包括若干个机柜，每个机柜内设有若干个服务器，每个服务器内设有若干个发热元件，每个发热元件的散热面上均设有散热器；每个机柜内还设有一级分水器和一级集水器；每个服务器内均设有二级集水器和二级分水器；每个散热器的一端均与本服务器内的二级分水器的出水口连接；另一端均与本服务器内的二级集水器连接；用于给各个回路的发热元件的散热器提供冷水和收集回水；数据中心电子信息设备散发的热量，通过换热系统为用户提供热水，减少了制冷和冷却设备的投资和运行时间，提高了数据中心的能源利用效率，也为用户提供了生活热水，从而降低数据中心PUE、实现节能和废热利用。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷数据中心及水冷数据中心热能回收系统
本专利技术属于数据中心管理
，具体涉及一种水冷数据中心及水冷数据中心热能回收系统。
技术介绍
近年来，随着云计算、大数据的发展，各互联网公司、云服务商、政务云等企业部门纷纷建立起大型的数据中心如互联网数据中心、云计算数据中心等，新建数据中心的规模也越来越大。数据中心向来是耗能大户，电子信息设备的发热功率大且排列密度比较大，每年耗费的电能极大，约占数据中心能耗的25~40%；用于数据中心散热的空调机组能耗也占到了数据中心能耗的40~45%。随着数据中心服务器设备配置的提高以及芯片等元件升级引起的功率的提高，电子信息设备正在朝着功率密度越来越高的方向发展，同等数据中心面积上布置的服务器越来越多，单位面积的功率也越来越大，单机柜的负载正在从传统的3~5kW逐渐提高到10~20kW，目前很多超算中心的单机柜功率已经达到了40~50kW甚至更高。在传统数据中心中这部分电能都超过电子信息设备本身所消耗的电能，造成这一现象的根本原因是空调系统的散热效率不高。传统数据中心采用风冷方式为服务器散热，利用制冷机组制备12~18℃的低温冷水或者直接利用冷媒蒸发冷却空气来为数据中心散热，压缩机消耗的电能极大。如果将冷水直接通到电子信息设备的发热元件如芯片上，利用水的流动带走这些热量，则不再需要制备低温冷水，只需要35℃的高温水即可。一方面是因为水冷的导热系数远大于空气，另一方面水的流动比空气的强制对流换热系数也要高得多，而且水的比热容大，带走相同的热量，温升并不会太大。因此如果利用水直接冷却服务器的芯片、内存、显卡等发热功率高的元件，则能为数据中心减少制冷机组的投资和运行成本，达到节能冷却的效果。目前已经有利用液体为服务器冷却的案例，这些案例通常包括内外两个循环加中间换热器，内循环水带走服务器的热量后，在换热器中被外循环的冷却水冷却，接着进入服务器继续为元件散热；外循环的冷却水在换热器中被内循环的水加热后，回到冷却塔或者干冷器等外部散热装置中，将热量散发到大气中。这些方案中通过两级换热将热量带走，并散到大气中，虽然比数据中心风冷的模式更加节能并且提高了冷却效果，但本质上还是热量的转移，最后还是散到了环境中，对数据中心热量的回收利用是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对数据中心电子信息设备发热量大、且一般都通过空调系统将热量排到大气中的现状，提供设计一种水冷数据中心及水冷数据中心热能回收系统，以解决上述技术问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种水冷数据中心，包括若干个机柜，每个机柜内设有若干个服务器，每个服务器内设有若干个发热元件，每个发热元件的散热面上均设有散热器；每个机柜内还设有一级分水器和一级集水器；每个服务器内均设有二级集水器和二级分水器；一级分水器设有一个总进水口和若干个分水口；一级集水器设有若干个集水口和一个总出水口；二级分水器设有进水口和出水口；二级集水器设有进水口和出水口；一级分水器的总进水口通过管路与所在机柜的机柜总进水口连接；每个二级分水器的进水口连接所在本机柜内的一级分水器的一个分水口；每个散热器的一端均与本服务器内的二级分水器的出水口连接；另一端均与本服务器内的二级集水器的进水口连接；用于给各个回路的发热元件的散热面上的散热器提供冷水和收集回水；每个服务器内的二级集水器的出水口与所在本机柜内的一级集水器的一个集水口连接；一级集水器的总出水口通过管路与所在机柜的机柜总出水口连接；该数据中心还包括环形管网和集中换热装置，所述环形管网包括供水管网和回水管网；供水管网与每个机柜的机柜总进水口连接；回水管网与每个机柜的机柜总出水口连接；供水管网和回水管网分别与集中换热装置连接。优选地，一级分水器和一级集水器设置在机柜的同一侧并且二者之间做保温隔离，以避免彼此之间相互换热，一级分水器和一级集水器还应与PDU隔离，避免漏水后引起PDU短路。优选地，每个机柜内的一级集水器和一级分水器数量均为两个，均为一用一备，互为冗余，提高安全性能，实现对分/集水器的不停机维护。优选地，环形管网设置在数据中心的静电地板的下方，并且环形管网上在每个机柜的两侧都设置有阀门，可以从任何一个方向关断供回水，或者截止某个机柜的供回水以对某个机柜进行维护。优选地，散热器通过导热硅脂粘合在发热元件散热面上，实现导热均匀，避免接触不好造成局部热点。每个一级分水器和每个一级集水器上均设有排气阀。一种水冷数据中心热能回收系统，包括水冷数据中心，所述水冷数据中心包括若干个机柜，每个机柜内设有若干个服务器，每个服务器内设有若干个发热元件，每个发热元件的散热面上均设有散热器；每个机柜内还设有一级分水器和一级集水器；每个服务器内均设有二级集水器和二级分水器；一级分水器设有一个总进水口和若干个分水口；一级集水器设有若干个集水口和一个总出水口；二级分水器设有进水口和出水口；二级集水器设有进水口和出水口；一级分水器的总进水口通过管路与所在机柜的机柜总进水口连接；每个二级分水器的进水口连接所在本机柜内的一级分水器的一个分水口；每个散热器的一端均与本服务器内的二级分水器的出水口连接；另一端均与本服务器内的二级集水器的进水口连接；用于给各个回路的发热元件的散热面上的散热器提供冷水和收集回水；每个服务器内的二级集水器的出水口与所在本机柜内的一级集水器的一个集水口连接；一级集水器的总出水口通过管路与所在机柜的机柜总出水口连接；该数据中心还包括环形管网和集中换热装置，所述环形管网包括供水管网和回水管网；供水管网与每个机柜的机柜总进水口连接；回水管网与每个机柜的机柜总出水口连接；供水管网和回水管网分别与集中换热装置连接；该系统还包括储水箱和用户，所述储水箱设有进水口和出水口；集中换热装置包括换热器，所述换热器包括内循环进水口、内循环出水口、外循环进水口和外循环出水口；内循环进水口与回水管网连接，内循环的出水口与供水管网连接；储水箱的进水口与外循环的出水口连接，用于储存集中换热装置中经换热器热交换后流出的热水，储水箱的出水口连接到用户，为用户提供生活热水；该系统还包括补水子系统，所述补水子系统与外循环进水口连接，给外循环补充软化水，用于补充用户消耗掉的热水。优选地，该系统还包括冷却塔，所述冷却塔与外循环的出水口通过旁通管路连接，旁通管路上设有流量旁通阀，用于将外循环水或一部分外循环水旁通进冷却塔中，利用冷却塔进行冷却，冷却塔出水口通过第二旁通管路与外循环进水口连接，将冷却塔冷却后的水流入换热器中对内循环的水进行降温冷却。优选地，第二旁通管路上设有三通控制阀，补水子系统通过补水管路与三通控制阀连接。优选地，一级分水器和一级集水器设置在机柜的同一侧并且二者之间做保温隔离，以避免彼此之间相互换热，一级分水器和一级集水器还应与系统的配电单元PDU隔离，避免漏水后引起PDU短路。优选地，每个机柜内的一级集水器和一级分水器数量均为两个，均为一用一备，互为冗余，提高安全性能，实现对分/集水器的不停机维护。优选地，环形管网设置在数据中心的静电地板的下方，并且环形管网上在每个机柜的两侧都设置有阀门，可以从任何一个方向关断供回水，或者截止某个机柜的供回水以对某个机柜进行维护。优选地，散热器通过导热硅脂粘合在发热元件散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水冷数据中心，其特征在于，包括若干个机柜（1），每个机柜（1）内设有若干个服务器（4），每个服务器（4）内设有若干个发热元件，每个发热元件的散热面上均设有散热器；每个机柜（1）内还设有一级分水器（10）和一级集水器（3）；每个服务器（4）内均设有二级集水器（5）和二级分水器（9）；一级分水器（10）设有一个总进水口（10.1）和若干个分水口（10.2）；一级集水器（3）设有若干个集水口（3.2）和一个总出水口（3.1）；一级分水器的总进水口（10.1）通过管路与所在机柜的机柜总进水口（11）连接；每个二级分水器（9）连接所在本机柜内的一级分水器（10）的一个分水口（10.2）；每个散热器的一端均与本服务器内的二级分水器（9）的出水口连接；另一端均与本服务器内的二级集水器（5）的进水口连接；用于给各个回路的发热元件的散热面上的散热器提供冷水和收集回水；每个服务器（4）内的二级集水器（5）的出水口连接所在本机柜内的一级集水器（3）的一个集水口（3.2）；一级集水器（3）的总出水口（3.1）通过管路与所在机柜的机柜总出水口（12）连接；该数据中心还包括环形管网和集中换热装置（15），所述环形管网包括供水管网（13）和回水管网（14）；供水管网（13）与每个机柜的机柜总进水口（11）连接；回水管网（14）与每个机柜的机柜总出水口（12）连接；供水管网（13）和回水管网（14）分别与集中换热装置（15）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种水冷数据中心，其特征在于，包括若干个机柜（1），每个机柜（1）内设有若干个服务器（4），每个服务器（4）内设有若干个发热元件，每个发热元件的散热面上均设有散热器；每个机柜（1）内还设有一级分水器（10）和一级集水器（3）；每个服务器（4）内均设有二级集水器（5）和二级分水器（9）；一级分水器（10）设有一个总进水口（10.1）和若干个分水口（10.2）；一级集水器（3）设有若干个集水口（3.2）和一个总出水口（3.1）；一级分水器的总进水口（10.1）通过管路与所在机柜的机柜总进水口（11）连接；每个二级分水器（9）连接所在本机柜内的一级分水器（10）的一个分水口（10.2）；每个散热器的一端均与本服务器内的二级分水器（9）的出水口连接；另一端均与本服务器内的二级集水器（5）的进水口连接；用于给各个回路的发热元件的散热面上的散热器提供冷水和收集回水；每个服务器（4）内的二级集水器（5）的出水口连接所在本机柜内的一级集水器（3）的一个集水口（3.2）；一级集水器（3）的总出水口（3.1）通过管路与所在机柜的机柜总出水口（12）连接；该数据中心还包括环形管网和集中换热装置（15），所述环形管网包括供水管网（13）和回水管网（14）；供水管网（13）与每个机柜的机柜总进水口（11）连接；回水管网（14）与每个机柜的机柜总出水口（12）连接；供水管网（13）和回水管网（14）分别与集中换热装置（15）连接。2.根据权利要求1所述的一种水冷数据中心，其特征在于，一级分水器（10）和一级集水器（3）设置在机柜（1）的同一侧并且二者之间做保温隔离或一级分水器（10）和一级集水器（3）设置在机柜的两侧。3.根据权利要求2所述的一种水冷数据中心，其特征在于，每个机柜（1）内的一级集水器（3）和一级分水器（10）数量均为两个，均为一用一备，互为冗余。4.根据权利要求1或3所述的一种水冷数据中心，其特征在于，环形管网设置在数据中心的静电地板的下方，并且环形管网上在每个机柜的两侧都设置有阀门。5.根据权利要求4所述的一种水冷数据中心，其特征在于，散热器通过导热硅脂粘合在发热元件的散热面上。6.一种水冷数据中心热能回收系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刚宪秀，
申请(专利权)人：郑州云海信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41