一种负压液冷系统技术方案

本发明专利技术涉及液冷技术领域，特别是涉及数据中心液冷系统。一种负压液冷系统，储液单元等安装在工作单元的水平线以下，使储液罐的水面暴露在大气压下，管道在储液罐的水面下形成封闭的回路，管道内的水受到的大气压被管道内的水柱的重力抵消后低于管道外的大气压，从而在管道内形成了负压，比较经济可靠；或者通过真空泵抽气形成负压。通过水泵产生的吸力在管道内形成更大的负压，促使冷却液流回储液罐，进而循环流动。排气单元安装在储液罐的出口到水泵的入口之间的管道上，可以同时安装在多个位置。工作单元安装在服务器等设备上，将每一个并联的管路作为一个工作单元，可以关闭出现破损的工作单元，未出现破损的工作单元继续正常运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种负压液冷系统


[0001]本专利技术涉及液冷
，特别是涉及数据中心液冷系统。

技术介绍

[0002]随着信息技术的发展，芯片的功耗越来越大，传统的风冷散热方式已经难以满足芯片的散热需求以及节能要求，液体冷却技术以高效的散热效率得到广泛应用，数据中心是重要的应用场景。传统的液冷系统通常是正压系统，管道内的液体压力大于管道外的大气压力，当管道受液体腐蚀或其他原因意外破损时，管道内的液体会泄露出来，可能导致发生设备损毁等事故。
[0003]负压液冷系统由于管道内的液体压力低于管道外的大气压力，当管道破损时，第一时间不会出现冷却液泄露的问题，但是当管道没有得到及时修复时，如何保持系统的持续稳定运行，如何不影响未出现破损的设备的持续稳定运行等，解决这些问题才能使负压液冷系统走向大规模应用。
[0004]在现有负压液冷系统的技术中，负压源集中在储液端，在应对管道破损等原因导致的负压变化时，只能在储液端调节负压。这种方式响应较慢，控制比较复杂，在应对管道破损多处的情况时，难以控制冷却液不泄露，而且不能解决空气进入管道带来的散热效率降低等问题，因此不能保持系统的持续稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术在于提供一种负压液冷系统，以解决制约负压液冷系统走向大规模应用的若干技术问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种负压液冷系统，主要包括储液单元、动力单元、工作单元、排气单元、换热单元和控制单元等。储液单元包括储液罐，或者还包括真空泵、电磁阀、压力传感器、水位传感器等；储液单元等安装在工作单元的水平线以下，使储液罐的水面暴露在大气压下，管道在储液罐的水面下形成封闭的回路，管道内的水受到的大气压被管道内的水柱的重力抵消后低于管道外的大气压，从而在管道内形成了负压；为了防止系统中的水蒸发或者受到污染，可以在储液罐中安装柔性的薄膜，隔离储液罐中的水和外部空气，薄膜可以随着水位的升降而升降，使水面受到的压力不超过大气压。储液单元或者通过真空泵抽气在管道内形成负压，并通过压力传感器测量和维持预设的负压水平。储液单元或者同时使用上述两种方式，在管道内形成负压。电磁阀安装在储液罐的入口和出口，当管道破损导致冷却液停止循环时，冷却液在负压作用下回流到储液罐，回流完成后关闭电磁阀，避免负压消失后再次发生意外的泄露。
[0007]动力单元包括水泵和变频器等，水泵的出口与储液罐的入口连接，通过水泵工作产生的吸力在管道内形成更大的负压，促使冷却液流回储液罐，进而循环流动；变频器用于调节水泵的功率，以适应系统的负荷。
[0008]工作单元安装在服务器等设备上，服务器之间一般是并联的管道，机柜之间也一般是并联的管道，每一个并联的管道构成一个工作单元；有高度差异的并联管道的总入口和总出口上下分布，一般是呈斜对角布置；工作单元包括压力传感器、入口流量传感器、入口电磁阀、出口流量传感器、出口电磁阀等，安装在服务器等设备上的工作单元还包括冷板等散热部件；当某个工作单元发生管道轻微破损时，空气进入管道，冷却液的流向不变，管道内的负压减小，该工作单元会由于气泡增多流量减少而降低散热效率，由该工作单元的压力传感器触发失压警告信息；当破损程度较大时，空气会大量进入管道，工作单元入口侧的冷却液会倒流，随后该工作单元的流量降低为零，由该工作单元的流量传感器触发相应的电磁阀关闭，同时触发停机警告信息；工作单元的压力传感器和流量传感器的警告信息同步传递给被冷却的服务器等设备，便于设备采取相应的应急措施。
[0009]排气单元包括排气罐、真空泵、浮球阀、水位传感器等，安装在储液罐的出口到水泵的入口之间的管道上，可以同时安装在多个位置，一般安装在工作单元的前和后，以及水泵之前；外部进入或内部产生的气泡在排气罐顶部聚集，达到一定量时，启动真空泵抽出；由浮球阀或水位传感器监控冷却液的水位变化，低至预设的排气水位时启动真空泵排气，升至预设的停止水位时停止真空泵；排气罐的入口管道的开口朝上，利于气泡冲向排气罐顶部，出口管道低于入口管道，利于减少吸入气泡。只要空气进入的速度小于排气单元排气的速度，系统可以持续运行。在系统启动的时候，使用排气单元将储液罐的冷却液吸入管道，然后启动水泵。
[0010]换热单元包括换热器、入口温度传感器，出口温度传感器等，换热器可以是液液换热器，也可以是风冷换热器，入口温度传感器用来采集换热前的冷却液温度，出口温度传感器用来采集换热后的冷却液温度。
[0011]控制单元主要包括控制器，控制器使用有线或无线的方式连接到系统的各个单元，接收上述各种传感器以及各个设备的数据，和服务器的管理网络、外部管理系统等进行通讯，并执行上述控制逻辑。
[0012]除工作单元受服务器等设备的限制外，其他单元都可以有一个或多个冗余备份单元，管道也可以冗余。
[0013]本专利技术的有益效果是：一种负压液冷系统，主要包括储液单元、动力单元、工作单元、排气单元、换热单元和控制单元等。储液单元包括储液罐，或者还包括真空泵、电磁阀、压力传感器、水位传感器等；储液单元等安装在工作单元的水平线以下，使储液罐的水面暴露在大气压下，管道在储液罐的水面下形成封闭的回路，管道内的水受到的大气压被管道内的水柱的重力抵消后低于管道外的大气压，从而在管道内形成了负压；这种方式可以省去真空泵和电磁阀等部件，只需要通过落差的高度调节负压的大小，落差达到10米即可获得约0.1Mpa的负压，是比较经济而且比较可靠的方式；为了防止系统中的水蒸发或者受到污染，可以在储液罐中安装柔性的薄膜，隔离储液罐中的水和外部空气，薄膜可以随着水位的升降而升降，使水面受到的压力不超过大气压，这种方式可以提高系统的可靠性。储液单元或者通过真空泵抽气在管道内形成负压，并通过压力传感器测量和维持预设的负压水平，这种方式的冷却液回流速度较快；电磁阀安装在储液罐的入口和出口，当管道破损导致冷却液停止循环时，冷却液在负压作用下回流到储液罐，回流完成后关闭电磁阀，避免负压消失后再次发生意外的泄
露，这种方式提高了系统的安全性。
[0014]动力单元包括水泵和变频器等，水泵的出口与储液罐的入口连接，通过水泵工作产生的吸力在管道内形成更大的负压，促使冷却液流回储液罐，进而循环流动；变频器用于调节水泵的功率，以适应系统的负荷；这种方式使用水泵推动冷却液流动比真空泵更有效率，而且不会抵消储液罐的负压，在管道破损的时候也不会产生正压，提高了系统的效率和安全性。
[0015]工作单元安装在服务器等设备上，服务器之间一般是并联的管道，机柜之间也一般是并联的管道，每一个并联的管道构成一个工作单元；将每一个并联的管道作为一个工作单元，可以对系统进行细分，关闭出现破损的工作单元，而不影响未出现破损的工作单元的设备的持续运行。有高度差异的并联管道的总入口和总出口上下分布，一般是呈斜对角布置；这种方式使其中每一个并联管道内的冷却液受到重力对压力的叠加相等，利于调节并联管道的压力。工作单元包括压力传感器、入口流量传感器、入口电磁阀、出口流量传感器、出口电磁阀等，安装在服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负压液冷系统，主要包括储液单元、动力单元、工作单元、排气单元、换热单元和控制单元，其特征是：所述储液单元安装在所述工作单元的水平线以下，所述储液罐的水面暴露在大气压下，所述管道在所述储液罐的水面下形成封闭的回路，所述管道内的水受到的大气压被所述管道内的水柱的重力抵消后低于管道外的大气压，从而在所述管道内形成负压。2.根据权利要求1所述的负压液冷系统，其特征是：所述储液单元包括储液罐，所述动力单元包括水泵，通过所述水泵工作产生的吸力在所述管道内形成更大的负压，促使冷却液流回所述储液罐，进而循环流动。3.根据权利要求1所述的负压液冷系统，其特征是：所述排气单元包括排气罐、真空泵，安装在所述储液罐的出口到所述水泵的入口之间的所述管道上；冷却液低至排气罐预设的排气水位时启动所述真空泵排气，升至排气罐预设的停止水位时停止所述真空泵。4.根据权利要求1所述的负压液冷系统，其特征是：所述储液罐中安装有柔性的薄膜，隔离所述储液罐中的水和外部空气，所述薄膜可以随着所述储液罐中的水位的升降而升降。5.一种负压液冷系统，主要包括储液单元、动力单元、工作单元、排气单元、换热单元和控制单元，储液单元包括储液罐、真空泵，动力单元包括水泵，所述储液单元通过真空泵抽气在管道内形成负压，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周哲明，
申请(专利权)人：广州洛书计算机有限公司，
类型：发明
国别省市：