一种接触式冷却的服务器散热系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种接触式冷却的服务器散热系统及使用方法，包括液冷系统和换热系统，液冷系统采用冷却液冷却服务器内发热器件，换热系统主要是由换热器、压缩机、冷凝器、输送泵和膨胀阀依次相连组成的内有换热介质循环流动的第一回路，液冷系统通过换热器与换热系统相连形成内有冷却液循环流动的第二回路，在液冷系统中与发热器件换热后的冷却液在换热器内与制冷剂进行间壁式热交换，换热系统还包括第一通阀和第二通阀，第一通阀通过第一连接管路与输送泵并联，第二通阀通过第二连接管路与压缩机并联。本发明专利技术液冷系统采用冷却液冷却发热器件，可带走高功率服务器中所有热量，本发明专利技术仅针对一个临界温度进行控制调节，简化了结构，降低了建设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种接触式冷却的服务器散热系统及其使用方法
本专利技术涉及一种服务器或数据中心机房散热系统，尤其涉及一种接触式冷却的服务器散热系统，还涉及该服务器散热系统的使用方法。
技术介绍
现代生活离不开数据，但随着数据流量的增长，数据中心的大量建设，人们在通过数据创造了一个更美好的世界的同时，将面临对数据中心日益增长的资源和电力需求。一个大型数据中心使用的电量相当于一个小城市的总电量。其中为服务器供电和冷却所需的电能就占到数据中心总运营成本的40％，因此，数据中心的能源低效问题不容忽视。同时，数据中心的建设需要考虑包括选址、地区温度、绿色能源和供配电系统等问题。传统的数据中心利用风冷系统的模式，但风冷系统能效比较低，靠风直接散热。从冷却角度看，主要能耗产生于压缩机、室内风机、风冷室外冷凝器。由于室外机布置集中，夏季时室外机全部开启时，局部热堆积现象明显，会降低制冷效率，影响使用效果。为了改变这种现状，液冷服务器及其散热系统应运而生，其基本原理是：将液态换热介质通入具有液冷结构的服务器中，通过热交换将服务器中主要发热元件的热量带走。相比于传统服务器，液冷服务器可以就近带走热量，不但具有很好的节能效果，还可以通过提高功率密度来减小服务器尺寸；此外，使用液冷服务器还能够减少噪音，也更容易实现热能的回收。通过液冷服务器散热系统与其他散热系统的结合，可有效提高数据中心的散热效果，并降低数据中心的PUE值，该类散热系统逐步得到广泛的应用。目前多采取冷板式液冷服务器系统和风冷系统结合的方式来降低数据中心的PUE，实现节能减排的目的。该系统的冷板式液冷服务器系统由多个服务器组成，通过板路中的冷却液与发热元件间接接触带走发热元件的热量；风冷系统对液冷系统中未吸收的热量进行补充散热，风冷系统一般包括蒸发器、蒸发器风扇和间壁式换热器的冷侧、压缩机、冷凝器、流量控制装置、换热介质泵、温度检测装置以及多个根据控制装置指令对线路进行调节的阀门等。此类散热系统可根据室外环境温度通过各阀门的开闭对风冷系统中各部件进行控制，同时压缩机在不同温度区间段开启，对风冷系统中的换热介质进行加压处理，提升散热系统的换热能力。但是，这种冷板式液冷服务器系统和风冷系统结合散热的方式存在着以下缺陷：⑴为了达到一定的散热效果，在全年中压缩机开启的时间较长，系统能耗依然较大。⑵由于对各温度区间段中散热系统各部件的开启关闭都有着不同的设置要求，因而导致系统结构复杂，制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种结构简单、制造成本低、能耗较低的接触式冷却的服务器散热系统。本专利技术的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种接触式冷却的服务器散热系统，它包括液冷系统和换热系统，其特征在于：所述液冷系统采用冷却液对服务器内发热器件进行冷却，所述换热系统主要是由换热器、压缩机、冷凝器、输送泵和膨胀阀依次相连组成的内有换热介质循环流动的第一回路，所述液冷系统通过换热器与换热系统相连形成内有冷却液循环流动的第二回路，在液冷系统中与发热器件换热后的冷却液在换热器内与制冷剂进行间壁式热交换，所述换热系统还包括第一通阀和第二通阀，所述第一通阀通过第一连接管路与所述输送泵并联，所述第二通阀通过第二连接管路与所述压缩机并联。本专利技术的液冷系统采用冷却液冷却发热器件的冷却方式，比现有的风冷散热的换热能力更强，可以把高功率服务器中的所有热量带走，因此，无需附加其它散热系统来解决服务器中剩余热量带走的问题，本专利技术只需要考虑冷却液的换热问题，仅针对一个临界温度进行控制调节即可，所以，简化了散热系统的结构，降低了系统的建设成本；而且，本专利技术液冷系统中冷却液的冷却温度较高，即使在室外环境温度高达35℃的情况下，但由于换热介质与室外环境存在较大的传热温差，临界温度较高，因此不需要启动压缩机，可有效降低能耗。为了实现智能自动化控制，本专利技术所述接触式冷却的服务器散热系统还包括控制系统、用于检测冷却液进入输送泵后的压力的压力检测装置和温度检测系统，所述压力检测装置设于输送泵进液口的管路上并与所述第一通阀并联，所述控制系统分别与压力检测装置、温度检测系统、输送泵、第一通阀、压缩机和第二通阀相连。作为本专利技术的一种实施方式，所述液冷系统具有位于机柜外部的总进液管路和总出液管路，所述换热器上具有供冷却液进出的冷却液进口和冷却液出口，所述液冷系统的总出液管路与换热器的冷却液进口连接，液冷系统的总进液管路与换热器的冷却液出口连接使得液冷系统和换热系统相连，在液冷系统的总出液管路上设有加速冷却液流动的循环泵。大型数据中心的服务器和冷凝器之间的距离一般设置的较远，循环泵可以将冷却液循环起来，加速冷却液进入换热系统，提升换热效率。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述液冷系统为喷淋式液冷服务器系统。作为本专利技术的另一种优选实施方式，所述液冷系统为浸没式液冷服务器系统。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述冷却液为适合与服务器元器件相容的冷却液，比如是绝缘非腐蚀传热介质油类、氟化液。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述换热介质为氟利昂类，如R22、R410A、R407C、R744、R134a、R1234yf、R290和R600a等。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述换热器为板式换热器或管壳式换热器。本专利技术的第二个目的在于提供一种上述接触式冷却的服务器散热系统的使用方法。本专利技术的第二个目的通过如下的技术方案来实现：一种上述接触式冷却的服务器散热系统的使用方法，其特征在于包括以下步骤：⑴当环境温度<T1时，关闭第一通阀和压缩机，并开启第二通阀和输送泵；⑵当TI<环境温度<T2时，关闭第一通阀和第二通阀，并开启输送泵和压缩机；⑶当环境温度>T2时，关闭第二通阀和输送泵，开启第一通阀和压缩机。作为本专利技术的一种优选实施方式，T1≤30℃；35℃≤T2≤38℃。为了实现智能自动化控制，本专利技术在所述接触式冷却的服务器散热系统中增设控制系统、用于检测冷却液进入输送泵后的压力的压力检测装置和温度检测系统，所述压力检测装置设于输送泵进液口的管路上并与所述第一通阀并联，所述温度检测系统获取环境温度，所述控制系统分别与压力检测装置、温度检测系统、输送泵、第一通阀、压缩机和第二通阀相连；由控制系统控制各部件的开启和关闭。与现有技术相比，本专利技术具有如下显著的效果：⑴本专利技术的液冷系统采用冷却液冷却发热器件的方式，比现有的风冷散热的换热能力更强，可以把高功率服务器中的所有热量带走，因此，无需附加其它散热系统来解决服务器中剩余热量带走的问题，本专利技术只需要考虑冷却液的换热问题，仅针对一个临界温度进行控制调节即可，所以，简化了散热系统的结构，降低了系统的建设成本。⑵本专利技术液冷系统中冷却液的冷却温度较高，即使在室外环境温度高达35℃的情况下，但由于换热介质与室外环境存在较大的传热温差，因此不需要启动压缩机，压缩机在外界温度相对较高的时候才会开启，使得散热系统全年的能耗更低，可有效降低系统能耗。⑶本专利技术散热系统中的冷凝器可根据实际需求设置不同类型的冷凝器，以满足不同的散热需求。⑷结合中国普遍地域情况，本专利技术在热带和亚热带部分地区可有效减少压缩机的使用时长，部分地区基本不必使用压缩机，整体节能效果显著，适于广泛推广和使用。附图说明下面结合附图和具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触式冷却的服务器散热系统，它包括液冷系统和换热系统，其特征在于：所述液冷系统采用冷却液对服务器内发热器件进行冷却，所述换热系统主要是由换热器、压缩机、冷凝器、输送泵和膨胀阀依次相连组成的内有制冷剂循环流动的第一回路，所述液冷系统通过换热器与换热系统相连形成内有冷却液循环流动的第二回路，在液冷系统中与发热器件换热后的冷却液在换热器内与制冷剂进行间壁式热交换；所述换热系统还包括第一通阀和第二通阀，所述第一通阀通过第一连接管路与所述输送泵并联，所述第二通阀通过第二连接管路与所述压缩机并联。

【技术特征摘要】
1.一种接触式冷却的服务器散热系统，它包括液冷系统和换热系统，其特征在于：所述液冷系统采用冷却液对服务器内发热器件进行冷却，所述换热系统主要是由换热器、压缩机、冷凝器、输送泵和膨胀阀依次相连组成的内有制冷剂循环流动的第一回路，所述液冷系统通过换热器与换热系统相连形成内有冷却液循环流动的第二回路，在液冷系统中与发热器件换热后的冷却液在换热器内与制冷剂进行间壁式热交换；所述换热系统还包括第一通阀和第二通阀，所述第一通阀通过第一连接管路与所述输送泵并联，所述第二通阀通过第二连接管路与所述压缩机并联。2.根据权利要求1所述的接触式冷却的服务器散热系统，其特征在于：所述接触式冷却的服务器散热系统还包括控制系统、用于检测冷却液进入输送泵后的压力的压力检测装置和温度检测系统，所述压力检测装置设于输送泵进液口的管路上并与所述第一通阀并联，所述控制系统分别与压力检测装置、温度检测系统、输送泵、第一通阀、压缩机和第二通阀相连。3.根据权利要求2所述的接触式冷却的服务器散热系统，其特征在于：所述液冷系统具有位于机柜外部的总进液管路和总出液管路，所述换热器上具有供冷却液进出的冷却液进口和冷却液出口，所述液冷系统的总出液管路与换热器的冷却液进口连接，液冷系统的总进液管路与换热器的冷却液出口连接使得液冷系统和换热系统相连，在液冷系统的总出液管路上设有加速冷却液流动的循环泵。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军，田中轩，肖学海，
申请(专利权)人：广东合一新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44