一种单机柜模块化服务器液冷系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种机柜式服务器液冷系统，包括机柜柜体、液冷模块、液冷服务器、冷却液分配单元、机柜散热风扇。液冷模块根据需要可安装在机柜柜体内的任何位置，液冷模块在机柜柜体内的位置旁安装有机柜散热风扇。冷却液分配单元安装在机柜柜体的后侧，液冷模块通过冷却液分配单元与机柜柜体内若干液冷服务器连接；液冷模块用于降低液冷系统内冷却液的温度并保证冷却液在系统内循环，液冷分配单元用于将液冷模块处理后的冷却液分配给各液冷服务器。所述液冷模块与供液总管、相变元件传热模块、回液总管依次通过带有快速接头的连接软管相接。模块化的设计使整套液冷系统的布置更加灵活，降低了数据中心机房液冷系统的建设与运营成本。

【技术实现步骤摘要】
一种单机柜模块化服务器液冷系统及其控制方法
本专利技术涉及一种服务器液冷装置，特别是涉及一种单机柜模块化服务器液冷系统及其控制方法。
技术介绍
互联网数据中心(InternetDataCenter,，IDC)在全球化、信息化发展过程中发挥了重要作用，是电信、互联网、金融等行业的重要基础设施，更是各国推进网络强国战略的重要信息化基础。目前，全球IDC耗电占全球用电量1.5％，约30个核电站的发电量，电费占数据中心运营成本60％-70％，预计2023年中国数据中心总用电量超2600亿千瓦时。IDC数量突增下高能耗问题爆发，预计2025年全球IDC能耗将占信息通信行业的33％。IDC严重高能耗情况引发节能降耗的强烈需求。传统服务器主流冷却方式以风冷为主，厂商倾向于把数据中心建设在温度较低，开阔的环境中，这会导致以下局限：其一，我国空气质量不佳，暴露在空气流动中对机柜寿命有一定影响；其二，部分数据中心需要低时延，因而修建在主要服务区域的周围，例如重庆等地的平均温度较高，通过冷机和风冷手段降温耗费大量电力，PUE(PowerUsageEffectiveness，电源使用效率)值过高，不具备成本效益。近年来随着计算需求的逐渐加大，配备发热芯片的大功率服务器已越来越普遍，适配传统服务器机房的风冷散热系统负担加重，在满足数据中心的散热要求下已无法保持较低的PUE。传统风冷技术主要是通过列间空调降低整个数据中心的环境温度，无法直接对发热元件进行散热，效率较低。液冷技术近年来开始应用于数据中心散热，由于冷却液体比热容较空气高，较容易实现精确对发热元器件散热的特点，采用液冷散热已成为数据中心服务器散热的趋势。目前液冷技术中浸泡式和直接冷板式已经有商业部署实例，较风冷而言在部署和改造成本较高，后期运维复杂。将液冷技术与高效导热元件结合，应用于整机柜进行一体化生产和安装，提供更容易操作的运维流程，建设投入和投资收益具备竞争力，运维相对简单，有较大的发展空间。现有技术已有采用间接液冷技术用于数据中心服务器的散热，然而这些技术都要求对现有的数据中心进行大规模改造，其中包含大量冷却管道的铺设工作，这大大提高了数据中心的建设和运营成本。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种单机柜模块化服务器液冷系统，用于解决数据中心服务器的散热问题，它具有模块化，施工安装方便的特点，避免了传统数据中心液冷系统繁杂，施工复杂的问题，同时具有较高的可靠性，能够有效避免传统数据中心制冷系统失效导致大量服务器宕机的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种单机柜模块化服务器液冷系统，包括机柜柜体、液冷模块、液冷服务器、冷却液分配单元以及机柜散热风扇；所述液冷模块、所述液冷服务器、所述冷却液分配单元和所述机柜散热风扇均设置于机柜柜体内，所述机柜散热风扇靠近所述液冷模块，所述液冷模块通过冷却液分配单元与所述液冷服务器连接。所述液冷模块设有模块出液口、模块进液口、供液管路、回液管路、循环泵、水箱、液冷散热器和控制模块；所述液冷散热器包括翅片铜管散热器和轴流风扇；所述供液管路和所述回液管路设置有温度变送器、压力变送器流量计和流量调节阀，所述温度变送器、所述压力变送器、所述流量计和所述流量调节阀与所述控制模块电性连接。所述液冷服务器内设有相变元件传热模块和发热芯片，所述相变元件传热模块包括有相变元件，所述相变元件设置为热管或均热板，所述相变元件与服务器发热芯片通过硅脂接触。所述冷却液分配单元包括供液总管、回液总管和连接软管；所述模块出液口与所述供液总管的一端通过所述连接软管相接，所述供液总管的另一端与所述传热模块进液口通过所述连接软管相接；所述传热模块出液口与所述回液总管的一端通过所述连接软管相接，所述回液总管的另一端与所述模块进液口通过所述连接软管相接。优选的，所述单机柜模块化服务器液冷系统中冷却液为去离子水或纯净水，系统运行时液冷系统冷却液流经相变元件传热模块带走发热芯片处热量。这部分热量由冷却液携带，流经液冷模块内设的散热器后由散热器内空气流带走。冷却液降温后再次流入相变元件传热模块吸收发热芯片产生的热量，完成冷却液的循环。一种利用上述单机柜模块化服务器液冷系统的控制方法，包括：S1，正常工况下，通过循环泵做功，冷却液在液冷模块和液冷服务器内设的相变元件传热模块间循环，冷却液吸收相变元件传热模块内的热量并在液冷模块中释放热量。S2，当回液管路温度变送器测得冷却液温度超过设定值T1后，控制模块调整循环泵和液冷散热器功率并上报警告。S3，当水箱内冷却液杂质浓度超过设定值K1或压力变送器测量值超过设定值P1后控制模块根据监测值降低循环泵功率并上报警告。优选地，S1步骤包括：S11，循环泵将冷却液从水箱中导出依次通过供液管路、模块出液口、供液总管、传热模块进液口进入服务器内设相变元件传热模块内；S12，相变元件将发热芯片产生的热量传导至冷却液；S13，吸收热量的冷却液流出相变元件传热模块后，依次通过传热模块出液口、回液总管、模块进液口、模块回液管路后进入液冷模块内的液冷散热器；S14，液冷散热器将冷却液的热量传导至冷空气流后，冷空气流吸收热量成为热气流，热气流被排出机柜；S15，降温后的冷却液回流水箱，完成循环。优选地，当设置在回液管路的温度变送器测得冷却液温度超过设定值T1，S2步骤包括：S21，控制模块提高散热器处轴流风扇的转速同时加大循环泵功率，以提高冷却液降温速率；S22，回液管路温度变送器测量值低于T1时，轴流风扇转速与循环泵功率回到默认值；优选地，当供液管路压力变送器测得管路压力大于设定值P1，或水箱内冷却液浓度达到设定值K1，S3步骤包括：控制模块会降低循环泵功率，并通过警报器上报警告以确保模块的可靠性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：完全模块化设计，无需定制服务器液冷机柜，仅需在标准机柜内安装液冷模块与冷却液分配单元即可对机柜内液冷服务器进行液冷散热。采用液冷散热技术，能够对发热芯片进行更高效的散热，有效减小机房PUE值，保证服务器高效运行，实现更节能的数据中心运营模式。整个液冷系统施工搭建简单，无需机房改造，不占用机房空间，提升机房空间利用率。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例1单机柜模块化服务器液冷系统结构示意图；图2为本专利技术实施例2单机柜模块化服务器液冷系统结构示意图；图3为本专利技术实施例3单机柜模块化服务器液冷系统结构示意图；图4为本专利技术的液冷模块结构示意图；图5为本专利技术的液冷散热器三维结构图；图6为本专利技术的控制方法的流程示意图。图1至图6中包括：1-机柜柜体；2-液冷模块；201-模块出液口；202-模块进液口；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单机柜模块化服务器液冷系统，其特征在于，包括机柜柜体、液冷模块、液冷服务器、冷却液分配单元以及机柜散热风扇；/n所述液冷模块、所述液冷服务器、所述冷却液分配单元和所述机柜散热风扇均设置于机柜柜体内，所述机柜散热风扇靠近所述液冷模块，所述液冷模块通过冷却液分配单元与所述液冷服务器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种单机柜模块化服务器液冷系统，其特征在于，包括机柜柜体、液冷模块、液冷服务器、冷却液分配单元以及机柜散热风扇；
所述液冷模块、所述液冷服务器、所述冷却液分配单元和所述机柜散热风扇均设置于机柜柜体内，所述机柜散热风扇靠近所述液冷模块，所述液冷模块通过冷却液分配单元与所述液冷服务器连接。


2.根据权利要求1所述的单机柜模块化服务器液冷系统，其特征在于，所述液冷模块设有模块出液口、模块进液口、供液管路、回液管路、循环泵、水箱、液冷散热器和控制模块；
所述液冷散热器包括翅片铜管散热器和轴流风扇；
所述供液管路和所述回液管路设置有温度变送器、压力变送器流量计和流量调节阀，所述温度变送器、所述压力变送器、所述流量计和所述流量调节阀与所述控制模块电性连接。


3.根据权利要求1所述的单机柜模块化服务器液冷系统，其特征在于，所述液冷服务器内设有相变元件传热模块和发热芯片，所述相变元件传热模块包括有相变元件，所述相变元件设置为热管或均热板，所述相变元件与服务器发热芯片通过硅脂接触。


4.根据权利要求1所述的单机柜模块化服务器液冷系统，其特征在于，所述冷却液分配单元包括供液总管、回液总管和连接软管；所述模块出液口与所述供液总管的一端通过所述连接软管相接，所述供液总管的另一端与所述传热模块进液口通过所述连接软管相接；所述传热模块出液口与所述回液总管的一端通过所述连接软管相接，所述回液总管的另一端与所述模块进液口通过所述连接软管相接。


5.一种基于权利要求1至4任一项所述的单机柜模块化服务器液冷系统的控制方法，包括：
S1，正常工况下，通过循环泵做功，冷却液在液冷模块和液冷服务器内设的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘敏强，李超，陈阳，陈坚泽，李勇，
申请(专利权)人：广州智冷节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44