内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，包括液冷模块、风冷装置、第一中间换热器、第二中间换热器和自然散热装置，所述第一中间换热器一侧为第一吸热侧，另一侧为第一制冷侧，第二中间换热器一侧为第二吸热侧，另一侧为第二制冷侧，第一吸热侧与液冷模块连通形成循环回路，第二吸热侧与风冷装置连通形成循环回路；所述第一制冷侧和第二制冷侧的出口连通自然散热装置的进口，第一制冷侧和第二制冷侧的进口连通自然散热装置的出口，进而形成循环回路。本发明专利技术中的风冷装置和液冷模块共同利用自然散热装置进行散热，充分利用了自然冷源，减少了机械制冷中压缩机等部件的运行和维护成本，极大地降低了能耗，节省了能源。

Internal circulation independent two-stage liquid gas dual channel natural cooling data center heat dissipation system

The invention relates to an internal circulation independent dual stage liquid gas cooling system data center cooling dual channel, including liquid cooling module, cooling device, the first intermediate heat exchanger, second intermediate heat exchanger and the natural heat dissipation device, the first intermediate heat exchanger on one side of the first endothermic side, the other side is the first cooling side second, intermediate heat exchanger side second absorption side, the other side is the second side of the first side and the heat absorption refrigeration, cooling module connected to form a circulation loop, second endothermic side and air cooling device connected to form a circulation loop; the import of the first side and the second side of the refrigeration refrigeration outlet is communicated with the natural cooling device, the first side and imported refrigeration the second side of the refrigeration radiator outlet communicated with nature, and the formation of loop. Air cooling device and cooling module of the invention in common use of natural cooling device for cooling, make full use of natural cold source, reducing the mechanical refrigeration compressor and other components of the operation and maintenance costs, greatly reducing energy consumption, saving energy.

【技术实现步骤摘要】
内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统
本专利涉及数据中心自然冷却领域，具体涉及一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统。
技术介绍
常用的数据中心服务器散热系统中，服务器CPU等高密度热源采用液冷通道散热，即液态流体通过与服务器主要发热芯片隔离接触吸热，带走了服务器总发热量70%～80%，而剩下的20%～30%的服务器热量则通过风冷通道带走。由于液冷通道散热效率高，因此采用自然冷却即可满足散热需求，无需压缩机参与制备冷源，整体能耗低，而风冷通道还是有压缩机参与制冷，所以风冷通道的压缩机能耗成为最新散热系统主要能耗设备。传统的机房冷冻水空调系统末端送风温度约为15℃~16℃，在新版GB50174《数据中心设计规范》中，服务器允许进风温度提高到32℃，即表明提高后的服务器允许进风温度也可满足服务器散热要求，同时服务器主要发热量已经通过高效的液冷通道散发出去，只剩下小部分分散式发热量，这使得风冷通道去除压缩机，利用自然冷源进行散热成为可能。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利提供一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，能够充分利用自然冷源实现数据中心自然冷却，节约能源。针对本专利来说，上述技术问题是这样加以解决的：一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，包括液冷模块、风冷装置、第一中间换热器、第二中间换热器和自然散热装置，所述第一中间换热器一侧为第一吸热侧，另一侧为第一制冷侧，第二中间换热器一侧为第二吸热侧，另一侧为第二制冷侧，第一吸热侧与液冷模块连通形成循环回路，第二吸热侧与风冷装置连通形成循环回路；所述第一制冷侧和第二制冷侧的出口连通自然散热装置的进口，第一制冷侧和第二制冷侧的进口连通自然散热装置的出口，进而形成循环回路。所述液冷模块用于吸收服务器中主要发热元件的集中式热量，风冷装置用于吸收服务器中其他元件的分散式热量。液冷模块利用液体换热介质比热容大、对流换热快、蒸发潜热大等特点，所以才能够结合自然散热装置对服务器主要发热元件进行自然冷却，满足散热需求，其次因为服务器中70%~80%的热量已被液冷模块带走，服务器中其余的分布式热量允许进一步提高送风温度到32℃，这使得风冷装置能够结合自然散热装置对服务器中的其他发热元件进行自然冷却，再者第一中间换热器和第二中间换热器的设置将液冷模块、风冷装置与自然散热装置之间的换热回路分成了两级，间接缩短了自然散热装置所在的换热回路，降低换热介质在换热回路中的压降，从而加快了换热介质的流速，提高换热效率。综上，本专利充分利用自然冷源进行散热，减少了机械制冷中压缩机等部件的运行和维护成本，极大地降低了能耗，节省了能源。进一步地，还包括第一三通阀，所述第一三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口；所述第一制冷侧和第二制冷侧的出口均通过第一接口和第二接口连通自然散热装置的进口，第一制冷侧和第二制冷侧的进口连通自然散热装置的出口，进而形成循环回路，第三接口连通自然散热装置的出口。所述第三接口连通自然散热装置的出口，意味着从第一制冷侧和第二制冷侧的出口输出的高温换热介质可以不经自然散热装置进行换热，并重新回到中间换热器中进行换热，所以当制冷量过剩时可以适当打开第三接口，减少制冷量，节省自然散热装置的能耗，还能够在一定程度上保护液冷模块和风冷装置不会温度过低，可靠性高，因为当液冷模块和风冷装置温度过低导致服务器温度过低时，服务器中的元件、电路板和线路等受冷收缩，有可能导致三者间接触不良等现象发生，同时也有可能因过冷而产生凝露现象，避免凝露导致的电路短路、霉菌滋生和材料腐蚀等安全隐患，进一步保证系统安全稳定运行。进一步地，还包括第二三通阀，所述第二三通阀包括第四接口、第五接口和第六接口，自然散热装置的出口连通第四接口，并通过第五接口连通第一制冷侧的进口，通过第六接口连通第二制冷侧的进口。当风冷装置的制冷量过剩或液冷模块的制冷量过少时，可适当增加第五接口和第六接口之间的开度比例，增加流到第一制冷侧中的换热介质，增加第一制冷侧的制冷量，从而使第一吸热侧能够从液冷模块中吸收更多的热量；当风冷装置的制冷量过少或液冷模块的制冷量过剩时，可适当降低第五接口和第六接口之间的开度比例，增加流到第二制冷侧中的换热介质，增加第二制冷侧的制冷量，从而使第二吸热侧能够从风冷装置中吸收更多的热量，因此，该第二三通阀便于根据实际情况进行调整，灵活性好，提高了系统适应性。进一步地，所述第一吸热侧的进口或出口上设有第一循环泵，第一循环泵上设有第一变频器。当制冷量不能满足液冷模块的需求时，可适当升高第一变频器的工作频率，使第一循环泵加快运转，提高回路中换热介质的换热效率，提高制冷量，稳定性好；当制冷量有盈余时，可适当降低第二变频器的工作频率，使第二循环泵减慢运转速度，降低回路中换热介质的换热效率，从而降低制冷量，节约能耗，避免服务器因过冷而收缩或产生凝露而损害。进一步地，所述第二吸热侧的进口或出口上设有第二循环泵，第二循环泵上设有第二变频器。当制冷量不能满足风冷装置的需求时，可适当升高第二变频器的工作频率，使第二循环泵加快运转，提高回路中换热介质的换热效率，提高制冷量，稳定性好；当制冷量有盈余时，可适当降低第二变频器的工作频率，使第二循环泵减慢运转速度，降低回路中换热介质的换热效率，从而降低制冷量，节约能耗，避免服务器因过冷而收缩或产生凝露而损害。进一步地，还包括设在自然散热装置出口或进口的第三循环泵，第三循环泵上设有第三变频器。当制冷量不能满足风冷装置或液冷模块的需求时，可适当升高第三变频器的工作频率，使第三循环泵加快运转，提高回路中换热介质的换热效率，提高制冷量，稳定性好；当制冷量有盈余时，可适当降低第三变频器的工作频率，使第三循环泵减慢运转速度，降低回路中换热介质的换热效率，从而降低制冷量，节约能耗，避免服务器因过冷而收缩或产生凝露而损害。进一步地，所述自然散热装置上设有第四变频器。当制冷量不能满足风冷装置或液冷模块的需求时，可适当升高第四变频器的工作频率，使自然散热装置加快运转，提高换热介质与自然环境的换热效率，进而加大制冷量，保证系统正常运行；当制冷量有盈余时，可适当降低第四变频器的工作频率，降低换热介质与自然环境的换热效率，从而降低制冷量，节约能耗，避免服务器过冷而收缩或产生凝露，造成损害。进一步地，还包括并联自然散热装置进口和出口的制冷补偿装置。当自然散热装置不能提供足够的制冷量供冷或出现故障停止运行时，制冷补偿装置就可以对自然散热装置进行制冷补偿，保障系统正常散热。进一步地，所述风冷装置的进口设有第一温度传感器，液冷模块的进口设有第二温度传感器。当所述第一温度传感器和第二温度传感器的其中一个检测到温度低于设定值，另一个检测到温度高于设定值时，可适当调整第五接口和第六接口之间的开度比例，将换热介质更多地分配到温度偏高的换热回路中，增加制冷量，保障系统稳定散热；当所述第一温度传感器和第二温度传感器同时检测到温度低于设定值时，可适当降低第三变频器或第四变频器的运行频率，减慢换热介质的流动速率，进而降低换热效率，或者扩大第三接口，减少流经自然散热装置的换热介质，直至将第一温度传感器和第二温度传感器的温度升高到设定值合理范围内，节约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，包括液冷模块、风冷装置、第一中间换热器、第二中间换热器和自然散热装置，所述第一中间换热器一侧为第一吸热侧，另一侧为第一制冷侧，第二中间换热器一侧为第二吸热侧，另一侧为第二制冷侧，第一吸热侧与液冷模块连通形成循环回路，第二吸热侧与风冷装置连通形成循环回路；所述第一制冷侧和第二制冷侧的出口连通自然散热装置的进口，第一制冷侧和第二制冷侧的进口连通自然散热装置的出口，进而形成循环回路。

【技术特征摘要】
1.一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，包括液冷模块、风冷装置、第一中间换热器、第二中间换热器和自然散热装置，所述第一中间换热器一侧为第一吸热侧，另一侧为第一制冷侧，第二中间换热器一侧为第二吸热侧，另一侧为第二制冷侧，第一吸热侧与液冷模块连通形成循环回路，第二吸热侧与风冷装置连通形成循环回路；所述第一制冷侧和第二制冷侧的出口连通自然散热装置的进口，第一制冷侧和第二制冷侧的进口连通自然散热装置的出口，进而形成循环回路。2.根据权利要求1所述的一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，还包括第一三通阀，所述第一三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口；所述第一制冷侧和第二制冷侧的出口均通过第一接口和第二接口连通自然散热装置的进口，第一制冷侧和第二制冷侧的进口连通自然散热装置的出口，进而形成循环回路，第三接口连通自然散热装置的出口。3.根据权利要求1所述的一种内循环独立式双级液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，还包括第二三通阀，所述第二三通阀包括第四接口、第五接口和第六接口，自然散热装置的出口连通第四接口，并通过第五接口连通第一制冷侧的进口，通过第六接口连通第二制冷侧的进口。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学伟，林湧双，顾剑彬，陈华，谢春辉，陈前，叶向阳，梁洁平，
申请(专利权)人：广东申菱环境系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44