一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据中心低碳节能技术领域，具体涉及一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置，由液冷柜、服务器、浸没射流装置和冷却散热装置四部分组成。浸没射流装置包括管段组件和射流腔，氟化液通过管段组件一部分完全浸没服务器，另一部分通过射流腔高速喷射撞击到对应服务器表面。冷却散热装置包括第一风冷换热器、第二风冷换热器和地埋管换热器，通过风能和地下冷能等自然冷源对氟化液进行冷却散热，将进液口的氟化液温度降低到30℃以下，抑制氟化液的挥发。本发明专利技术采用浸没射流冷却技术和自然冷源相结合的方式，环境和经济效益显著，有利于提高清洁能源利用效率，降低数据中心的PUE值，达到节能降碳的目的。达到节能降碳的目的。达到节能降碳的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置及方法


[0001]本专利技术涉及数据中心低碳节能
，具体涉及一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置。

技术介绍

[0002]近年来，数据中心行业快速发展，能源消耗加速增长，必须推动行业的低碳可持续发展，逐步达到国家“双碳”目标。数据中心除服务器自身用电之外，空调系统的用电量占比超过70％，是节能降碳的主要方向，而空调系统的能耗与设备本身的能效比COP、室外侧可用自然冷源及室内侧热交换效率等密切相关。
[0003]从室外侧自然冷源角度来看，利用自然冷源越充分，空调系统的机械制冷时间也就越短，能耗越低。利用风能、光能、地下冷能等自然冷源，可有效降低数据中心的PUE值。在数据中心空调设备自身技术不断提升的同时，空调系统的架构也在发生着变化，液冷技术逐渐成为大型数据中心的解决方案。液冷技术将室内侧的热交换媒介从传统的气体变为液体，依靠液冷技术对服务器进行换热制冷，液体比热容远高于气体，对提升数据中心制冷效率、节能降碳有极大的促进作用。因此，自然冷源和液冷技术的融合是数据中心未来的低碳化发展道路中的重要分支。
[0004]已有部分专利提出了数据中心自然冷源的应用方法。专利CN114641189A提出一种风冷液冷混合数据中心冷却系统及方法，能够充分利用自然冷源，并将风冷和液冷系统进行集合，降低PUE值，提高散热效率。专利CN217423760U提出一种利用自然冷源的两相冷板式液冷冷却系统，该系统充分利用外界的自然冷源来满足需求，在不同外界温度的条件下，最大化利用自然冷源，降低系统的运行功耗，从而满足节能降耗的目的。这些方案均采用的是冷板式液冷和自然冷源结合，而如果采用浸没射流冷却技术，依靠流动的冷却液吸收服务器发热量，可以减少传热过程的热阻，同时通过射流增强冷却换热能力，可以解决机组局部高热流密度区域的快速散热问题，与冷板式液冷相比具有更高的传热效率。
[0005]本专利技术提供了一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置及方法。采用风冷换热器和地埋管换热器，以风能和地下冷能完全替代生产侧能源。首先，本专利技术在液冷柜出液口处安装一个风冷换热器，将外部冷空气作为冷源，降低进入储液罐的氟化液温度，降低系统的负荷。其次，本专利技术主要依靠地埋管换热器，对氟化液进行冷却散热。利用土壤所储藏的恒温层冷量作为冷源，性能稳定、效果良好，环境和经济效益显著；同时也省去了冷却塔，节省了建筑空间及设备的初投资。根据氟化液的物理化学性质，可以得到温度越高，氟化液的饱和蒸气压越大，氟化液越容易挥发；因此当从地埋管换热器流出的氟化液温度大于30℃时，说明地埋管换热器换热能力不足，此时再开启一台风冷换热器，通过控制氟化液的温度有效抑制氟化液的挥发。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：为了解决
技术介绍
中存在的缺陷，现提供一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置及方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置，由液冷柜、服务器、浸没射流装置和冷却散热装置四部分组成。
[0009]所述液冷柜包括液冷柜外壁和液冷柜内壁；所述液冷柜外壁上设有进液口和出液口，所述进液口和出液口位于液冷柜外壁同侧，所述出液口的位置高于进液口的位置；所述液冷柜内壁位于进液口的上方，所述液冷柜内壁的左端端部与液冷柜外壁的左侧壁面之间留有间隙。
[0010]所述服务器有多个；所述服务器的底部放置在液冷柜内壁上，所述服务器最顶端的高度低于出液口最底端的高度，所述服务器平行于液冷柜外壁的左右两侧壁。
[0011]所述浸没射流装置包括管段组件和射流腔。
[0012]所述氟化液水平干管与液冷柜的进液口连接，氟化液水平干管穿过液冷柜外壁后，通过第二三通分流阀分为射流水平管和浸没水平管两根支管；所述射流水平管通过射流立管与射流腔连通，所述浸没水平管与液冷柜连通。
[0013]所述射流腔底部放置在液冷柜内壁上；所述射流立管穿过液冷柜内壁与射流水平管连接；所述射流冲击孔在射流腔上采用叉排阵列式排布，所述射流腔上的所有射流冲击孔喷射出的氟化液可以覆盖对应服务器表面；所述服务器的高度与射流腔的高度相一致；所述射流腔有多个，所述射流腔与服务器两两等距布置。
[0014]所述冷却散热装置包括第一风冷换热器、第二风冷换热器和地埋管换热器；所述第一风冷换热器通过管道和出液口连接，所述储液罐通过管道和液泵连接，所述液泵通过管道和地埋管换热器连接，所述地埋管换热器通过管道和进液口连接。
[0015]进一步地，所述潜水泵固定在液冷柜内壁上，所述潜水泵底部和回流立管连接，所述回流立管穿过液冷柜内壁和水平干管连接；所述立管流量调节阀设置在射流立管的末端，所述水平管流量调节阀设置在射流水平管的起始端；所述第四截止阀设置在储液罐进液口。
[0016]进一步地，所述第一三通分流阀、第三截止阀和三通合流阀设置在进液口与地埋管换热器之间的管道上，所述三通合流阀靠近进液口侧，所述第三截止阀设于第一三通分流阀和三通合流阀之间；所述第一三通分流阀入口通过管道和地埋管换热器连接，所述第一三通分流阀第一出口通过管道和第三截止阀连接，所述第一三通分流阀第二出口通过管道和第一截止阀连接；所述三通合流阀第一入口通过管道和第二截止阀连接，所述三通合流阀第二入口通过管道和第三截止阀连接，所述三通合流阀出口通过管道和进液口连接；所述第一截止阀通过管道和第二风冷换热器连接，所述第二风冷换热器通过管道和第二截止阀连接。
[0017]进一步地，所述温度传感器安装在地埋管换热器出口和第一三通分流阀入口之间；所述温度传感器与第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀电连接。
[0018]一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置及方法的运行方法，包括：
[0019]首次运行时，第四截止阀开启，氟化液从储液罐进液口注入储液罐，液泵将氟化液从储液罐运输到地埋管换热器，氟化液在地埋管换热器中与土壤交换热量；温度传感器用于检测地埋管换热器出口的氟化液温度；当氟化液温度小于30℃时，第一截止阀和第二截止阀关闭，第三截止阀开启，氟化液依次通过第一三通分流阀入口、第一三通分流阀第一出口、第三截止阀、三通合流阀第二入口、三通合流阀出口和进液口，进入液冷柜内部；当氟化液温度大于30℃时，第一截止阀和第二截止阀开启，第三截止阀关闭，氟化液依次通过第一三通分流阀入口、第一三通分流阀第二出口、第一截止阀、第二风冷换热器、第二截止阀、三通合流阀第一入口和三通合流阀出口，再进入进液口；第二风冷换热器将进液口的氟化液温度降低到30℃以下，抑制氟化液的挥发；
[0020]氟化液从水平干管通过进液口，在第二三通分流阀处分别进入射流水平管和浸没水平管；一部分氟化液通过浸没水平管进入液冷柜完全浸没服务器，吸收服务器的发热量；当氟化液首次浸没服务器后，第四截止阀关闭；同时，另一部分氟化液依次通过射流水平管、水平管流量调节阀、射流立管、立管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置，其特征在于：由液冷柜(1)、服务器(3)、浸没射流装置和冷却散热装置四部分组成；所述液冷柜(1)包括液冷柜外壁(1
‑
1)和液冷柜内壁(1
‑
2)；所述液冷柜外壁(1
‑
1)上设有进液口(1
‑
3)和出液口(1
‑
4)，所述进液口(1
‑
3)和出液口(1
‑
4)位于液冷柜外壁(1
‑
1)同侧，所述出液口(1
‑
4)的位置高于进液口(1
‑
3)的位置；所述液冷柜内壁(1
‑
2)位于进液口(1
‑
3)的上方，所述液冷柜内壁(1
‑
2)的左端端部与液冷柜外壁(1
‑
1)的左侧壁面之间留有间隙；所述服务器(3)有多个；所述服务器(3)的底部放置在液冷柜内壁(1
‑
2)上，所述服务器(3)最顶端的高度低于出液口(1
‑
4)最底端的高度，所述服务器(3)平行于液冷柜外壁(1
‑
1)的左右两侧壁；所述浸没射流装置包括管段组件(5)和射流腔(2)；所述氟化液水平干管(5
‑
3)与液冷柜的进液口(1
‑
3)连接，氟化液水平干管(5
‑
3)穿过液冷柜外壁(1
‑
1)后，通过第二三通分流阀(7
‑
3)分为射流水平管(5
‑
1)和浸没水平管(5
‑
5)两根支管；所述射流水平管(5
‑
1)通过射流立管(5
‑
2)与射流腔(2)连通，所述浸没水平管(5
‑
5)与液冷柜(1)连通；所述射流腔(2)底部放置在液冷柜内壁(1
‑
2)上；所述射流立管(5
‑
2)穿过液冷柜内壁(1
‑
2)与射流水平管(5
‑
1)连接；所述射流冲击孔(2
‑
1)在射流腔(2)上采用叉排阵列式排布，所述射流腔(2)上的所有射流冲击孔(2
‑
1)喷射出的氟化液可以覆盖对应服务器(3)表面；所述服务器(3)的高度与射流腔(2)的高度相一致；所述射流腔(2)有多个，所述射流腔(2)与服务器(3)两两等距布置；所述冷却散热装置包括第一风冷换热器(9
‑
1)、第二风冷换热器(9
‑
2)和地埋管换热器(12)；所述第一风冷换热器(9
‑
1)通过管道和出液口(1
‑
4)连接，所述储液罐(10)通过管道和液泵(11)连接，所述液泵(11)通过管道和地埋管换热器(12)连接，所述地埋管换热器(12)通过管道和进液口(1
‑
3)连接。2.根据权利要求1所述的利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置，其特征在于：所述潜水泵(6)固定在液冷柜内壁(1
‑
2)上，所述潜水泵(6)底部和回流立管(5
‑
4)连接，所述回流立管(5
‑
4)穿过液冷柜内壁(1
‑
2)和水平干管(5
‑
3)连接；所述立管流量调节阀(4
‑
1)设置在射流立管(5
‑
2)的末端，所述水平管流量调节阀(4
‑
2)设置在射流水平管(5
‑
1)的起始端；所述第四截止阀(13
‑
4)设置在储液罐进液口(10
‑
1)。3.根据权利要求1所述的利用自然冷源预冷氟化液的数据机房浸没射流冷却装置，其特征在于：所述第一三通分流阀(7
‑
1)、第三截止阀(13
‑
3)和三通合流阀(7
‑
2)设置在进液口(1
‑
3)与地埋管换热器(12)之间的管道上，所述三通合流阀(7
‑
2)靠近进液口(1
‑
3)侧，所述第三截止阀(13
‑
3)设于第一三通分流阀(7
‑
1)和三通合流阀(7
‑
2)之间；所述第一三通分流阀(7
‑
1)入口通过管道和地埋管换热器(12)连接，所述第一三通分流阀(7
‑
1)第一出口通过管道和第三截止阀(13
‑
3)连接，所述第一三通分流阀(7
‑
1)第二出口通过管道和第一截止阀(13
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁琳慧，王瑜，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：