一种基于相变流体的数据中心液冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相变流体的数据中心液冷系统，包括一次侧水冷循环子系统、二次侧相变流体循环子系统和换热装置；所述二次侧相变流体循环子系统与服务器进行换热；所述一次侧水冷循环子系统与所述二次侧相变流体循环子系统通过所述换热装置进行换热；二次侧相变流体循环子系统内设置有分散器，用于对相变流体进行分散；本发明专利技术能够在不增加冷却工质用量的基础上，利用相变流体中的相变材料的相变潜热增加冷却介质的有效热容，提高单位体积冷却介质所能携带的热量，从而提升液冷系统的冷却能力，降低液冷系统功耗，更快更高效地移走高功率服务器散发的热量，保障服务器的长时间稳定运行。稳定运行。稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相变流体的数据中心液冷系统


[0001]本专利技术涉及数据中心液冷系统
，更具体的说是涉及一种基于相变流体的数据中心液冷系统。

技术介绍

[0002]随着现在人工智能、云计算、大数据技术的高速发展，数据中心、5G基站成为支撑未来经济社会发展的战略资源和公共基础设施。为贯彻落实碳达峰、碳中和的目标要求，针对大型数据中心和5G基站的基础设施建设，提出了平均电能利用效率的要求，即PUE(Power Usage Effectiveness)值必须控制在1.3以下。传统的风冷系统已无法达到现在能耗要求。
[0003]目前数据中心的液冷系统主要分为冷板式和浸没式两种，且以冷板式液冷系统为主。“一种换热管路及数据中心液冷系统”(申请号：201810284518.0)专利中公开了一种以去离子水为换热工质的数据中心液冷系统，冷却塔的回水可从38℃冷却至32℃，但需要辅助空调系统为数据中心环境进行冷却。在“一种数据中心液冷系统”(申请号：201910289286.2)专利中公开了一种间接接触式液冷与单相直接浸没式液冷以及自然冷却的结合数据中心液冷系统，采用高沸点矿物油或氟化液作为冷却工质，但是该类冷却工质粘度系数高、流动性差，增大了泵的损耗，降低了数据中心的绿色化程度。
[0004]由此可见，在液冷系统中液冷工质是提高液冷效率的关键，常用的液冷工质主要是去离子水、冷冻水、乙二醇和氟化液等，但由于受热物理性能的限制，液冷系统的换热效率提升空间非常有限。
[0005]因此，如何提供一种基于相变流体的数据中心液冷系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提供了一种基于相变流体的数据中心液冷系统，能够通过相变流体实现对数据中心的冷却，提升换热效率降低输送功耗，并且能够实现对相变流体的再分散，防止相变流体中的固体颗粒团聚，提高系统持续性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于相变流体的数据中心液冷系统，包括一次侧水冷循环子系统、二次侧相变流体循环子系统和换热装置；
[0009]所述二次侧相变流体循环子系统与服务器进行换热；
[0010]所述一次侧水冷循环子系统与所述二次侧相变流体循环子系统通过所述换热装置进行换热；
[0011]二次侧相变流体循环子系统内设置有分散器，用于对相变流体进行分散。
[0012]进一步的，所述二次侧相变流体循环子系统包括二次侧供液管路、冷板和二次侧回液管路；所述分散器设置在所述二次侧供液管路中；
[0013]所述二次侧供液管路、所述冷板和所述二次侧回液管路依次连接；
[0014]所述二次侧供液管路的流入端与所述换热装置的二次侧供液口连接；
[0015]所述冷板安装在所述数据中心的柜体内部，经由所述二次侧供液管路进入所述冷板的相变流体与数据中心进行换热后通过所述二次侧回液管路流回所述换热装置的二次侧进液口。
[0016]进一步的，还包括多个数据采集子系统和控制子系统，
[0017]所述数据采集子系统包括温度传感器、压力传感器和流量传感器；
[0018]多个所述数据采集子系统分别设置在二次侧供液管路和二次侧回液管路的首尾两端；
[0019]多个所述数据采集子系统与所述控制子系统电连接。
[0020]进一步的，所述二次侧供液管路包括依次连接的第一软管、第一电磁流量阀、第一流体输送泵和安全阀；所述分散器设置在所述换热装置的二次侧供液口和所述第一软管之间；
[0021]所述二次侧回液管路包括依次连接的第二电磁流量阀、第二流体输送泵、膨胀罐、排气阀和第一过滤器；
[0022]其中，所述第一电磁流量阀、所述第一流体输送泵、所述第二电磁流量阀和所述流体输送泵均与所述控制子系统电连接。
[0023]进一步的，所在所述二次侧供液管路上安装有离子交换树脂固定床，用于消除相变流体中的离子杂质；其中，所述离子交换树脂固定床可安装于二次侧供液管路中靠近冷板的一侧，避免服务器冷板换热这边位置流体导电。
[0024]进一步的，所述离子交换树脂固定床安装于所述第一流体输送泵和所述安全阀之间。
[0025]进一步的，所述一次侧水冷循环子系统包括一次侧供水管路和一次侧回水管路；
[0026]所述一次侧供水管路包括依次连接的冷却塔、第二过滤器、第三电磁流量阀和第三流体输送泵；通过第三流体输送泵的冷流体去离子水在所述换热装置内与来自服务器机柜的热流体相变流体进行热交换；
[0027]所述一次侧回水管路包括依次连接的第四流体输送泵和第四电磁流量阀；
[0028]其中，所述第三电磁流量阀、所述第三流体输送泵、所述第四电磁流量阀和所述第四流体输送泵均与所述控制子系统电连接。
[0029]进一步的，所述数据采集子系统还设置在所述冷却塔的回水端和所述换热装置的一次侧供水端；
[0030]所述冷却塔的出水端设置有独立温度传感器；所述冷却塔内部设置有液位传感器；
[0031]所述独立温度传感器和所述液位传感器与所述控制子系统电连接。
[0032]进一步的，所述二次侧相变流体循环子系统还包括供液系统，所述供液系统包括储液容器和原液输送泵；
[0033]所述储液容器用于储存相变流体原液；
[0034]所述原液输送泵用于将所述相变流体原液泵送至所述分散器。
[0035]进一步的，在所述原液输送泵和所述分散器之间依次设置有第二软管和止回阀。
[0036]进一步的，在所述换热装置的二次侧出水口与所述分散器之间设置有废液处理装
置，所述废液处理装置包括颗粒检测器和排出装置；
[0037]所述颗粒检测器与所述出装置电连接，
[0038]所述颗粒检测器用于对相变流体内相变材料的粒径大小进行检测；
[0039]所述排出装置用于根据粒径检测结果进行杂质的判断并对杂质进行集中排放。
[0040]进一步的，所述相变流体为由基液以及分散在基液中的相变材料颗粒、乳化剂、助乳化剂和表面活性剂组成的相变乳状液。
[0041]本专利技术的有益效果：
[0042]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于相变流体的数据中心液冷系统，通过分散器实现对相变流体的再分散能够防止相变流体中的固体颗粒团聚，提高了相变流体的使用效率以及系统的运行周期；通过离子交换树脂固定床可以消除相变流体长期运行中产生的杂质离子，避免液冷系统发生导电，阻止安全风险；由于相变流体储热容量高或粘度低、流动性好，进而提升了数据中心中服务器柜体散热效率；并且，由于相变流体在相变完成前温度几乎维持不变，能够形成一个宽的温度平台，吸收或释放的潜热大，因此，可以在不增加冷却介质用量的基础上，提高单位体积冷却介质所能携带的热量，从而提升系统的冷却能力，相变流体的用量小，其自身的泵输压降小，能够减少的输送功耗；通过数据采集子系统能够对一次侧水冷循环子系统和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相变流体的数据中心液冷系统，其特征在于，包括一次侧水冷循环子系统、二次侧相变流体循环子系统和换热装置；所述二次侧相变流体循环子系统与服务器进行换热；所述一次侧水冷循环子系统与所述二次侧相变流体循环子系统通过所述换热装置进行换热；二次侧相变流体循环子系统内设置有分散器，用于对相变流体进行分散。2.根据权利要求1所述的一种基于相变流体的数据中心液冷系统，其特征在于，所述二次侧相变流体循环子系统包括二次侧供液管路、冷板和二次侧回液管路；所述分散器设置在所述二次侧供液管路中；所述二次侧供液管路、所述冷板和所述二次侧回液管路依次连接；所述二次侧供液管路的流入端与所述换热装置的二次侧供液口连接；所述冷板安装在所述数据中心的柜体内部，经由所述二次侧供液管路进入所述冷板的相变流体与数据中心进行换热后通过所述二次侧回液管路流回所述换热装置的二次侧进液口。3.根据权利要求2所述的一种基于相变流体的数据中心液冷系统，其特征在于，还包括多个数据采集子系统和控制子系统，所述数据采集子系统包括温度传感器、压力传感器和流量传感器；多个所述数据采集子系统分别设置在二次侧供液管路和二次侧回液管路的首尾两端；多个所述数据采集子系统与所述控制子系统电连接。4.根据权利要求3所述的一种基于相变流体的数据中心液冷系统，其特征在于，所述二次侧供液管路包括依次连接的第一软管、第一电磁流量阀、第一流体输送泵和安全阀；所述分散器设置在所述换热装置的二次侧供液口和所述第一软管之间；所述二次侧回液管路包括依次连接的第二电磁流量阀、第二流体输送泵、膨胀罐、排气阀和第一过滤器；其中，所述第一电磁流量阀、所述第一流体输送泵、所述第二电磁流量阀和所述流体输送泵均与所述控制子系统电连接。5.根据权利要求2所述的一种基于相变流体的数据中心液冷系统，其特征在于，在所述二次侧供液管路上安装有离子交换树脂固定床，用于消除相变流体中的离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱蓉，雷宪章，王梓宇，丁文武，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：