一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法，功能模块、电源模块、半导体防凝露装置设置于机架式液冷服务器的服务器机箱内部；服务器机箱为长方体结构，内部设置有液冷框架，服务器机箱底部设置有底板，服务器机箱侧面设置有前面板；半导体防凝露装置用于对服务器机箱内部湿空气凝露情况进行监测，判断是否有冷凝风险；当出现预设情况时，半导体防凝露装置进行除湿工作并发送报警信息，提请操作人员采取必要除湿措施或关闭液冷服务器电源开关。本申请能够避免湿空气在服务器机箱侧壁、功能模块等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全；环境适应性强，配置方便，可满足机架式液冷服务器环境适应性需求。可满足机架式液冷服务器环境适应性需求。可满足机架式液冷服务器环境适应性需求。

【技术实现步骤摘要】
一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于间接式液冷加固计算机
，特别是涉及一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着大数据、云计算及人工智能的兴起，数据中心及计算服务器的算力需求越来越高，高性能器件功耗也不断升高，单芯片可达400W以上，传统数据中心的精密空调冷却技术已经无法满足新型高密度计算服务器的散热需求，如何提高数据中心的能源利用效率，降低PUE，已成为数据中心基础设施追求的目标之一。液体散热技术可以实现更高换热效率和更低PUE，随着液冷散热技术的不断发展，机架式液冷服务器应用需求不断提升。
[0003]现有机架式液冷服务器多为开放式结构，冷板式间接散热方式，虽然散热效率高，PUE值低，但在夏季尤其在高温、高湿的梅雨季节，内部液冷板或液冷管路表面可能出现凝露情况，危害液冷服务器电气安全。为减小凝露风险一般采用高于环境温度的冷却介质或精密空调控制环境湿度方式，限制了液冷服务器散热性能进一步提高或PUE值进一步降低；商用服务器架构，仅提高了服务器散热性能，环境适应性低，限制了机架式液冷服务器应用领域。
[0004]随着VITIA48液冷计算机相关标准发布，模块化机架式液冷服务器应用越来越广泛。模块化机架式液冷服务器，密封式结构，内部模块与现有模块标准兼容，在模块冷板或机箱实现热交换。液冷服务器机柜的液冷源多采用不间断、统一供液方式，当冷却介质温度变化范围较大，或在高温、高湿环境下打开液冷服务器前面板维护过程中或维护恢复后，机箱内湿空气或维护时进入机箱的湿空气在框架壁板或模块等位置可能出现凝露情况，易造成电气短路，危害液冷服务器正常运行，降低模块化机架式液冷服务器的可靠性，限制了模块化机架式液冷服务器进一步推广。
[0005]防凝露装置及方法有多种，但一般体积较大，设备工作工况相对简单，缺少必要报警装置和远程监控系统，防凝露效果不理想。传统加热型除湿器通过加热空气使可能凝成露珠水分保留在空气中，避免在设备表面凝露，但是湿气还在服务器机柜内，当遇到温度变化较大时，湿空气中的水分还可能在设备表面结露，对设备正常运行造成影响；服务器工作时器件发热量较大，加热方式除湿影响服务器可靠性和性能提高。半导体制装置具有结构简单、体积小、无噪声、无磨损、寿命长、可靠性高、无污染、控制简单等优点，目前已广泛应用到了汽车、化工、医疗制冷以及配电、开关机柜除湿防凝露等领域，其用于液冷服务器等设备制冷除湿前景广大。
[0006]由此可见，模块化机架式液冷服务器环境适应性强，维护性好，但现有模块化机架式液冷服务器仍存在可靠性不高、机架健康管理水平低等缺陷而亟待进一步改进。因此，本领域的技术人员一直致力于开发新型的液冷服务器防凝露装置及控制方法，以提高模块化机架式液冷服务器可靠性和机架健康管理水平，扩大模块化机架式液冷服务器应用范围。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于解决
技术介绍
中提出的问题，提供一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及控制方法，对液冷源为不间断、统一供液的模块化机架式液冷服务器，利用半导体防凝露装置对机架式液冷服务器内部湿空气凝露情况在线监测，当冷却介质温度变化较大或工作状态过程中或变化后，机箱内湿空气或维护时进入机箱的湿空气在机箱侧壁有冷凝情况或内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，半导体防凝露装置向液冷机柜机架健康管理插箱发送相应报警信息，状态指示灯相应变化，蜂鸣器报警，通过半导体制冷片、制冷片制冷除湿，避免湿空气在机箱侧壁、功能模块等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，提高液冷服务器的可靠性和机架健康管理水平。
[0008]为了实现本专利技术目的，本专利技术公开了一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，包括服务器机箱、功能模块、电源模块、半导体防凝露装置；功能模块、电源模块、半导体防凝露装置设置于机架式液冷服务器的服务器机箱内部；服务器机箱为长方体结构，内部设置有液冷框架，服务器机箱底部设置有底板，服务器机箱侧面设置有前面板；功能模块、半导体防凝露装置通过模块连接器与服务器机箱的底板连接，液冷框架分别与功能模块、半导体防凝露装置的冷板接触实现导热，电源模块用于为装置供电；进液口流体连接器、回液口流体连接器分别设置于液冷框架上，冷却介质在外部不间断液冷源驱动下通过液冷机柜供液管路、进液口流体连接器进入液冷框架，与液冷框架液冷通路强制对流换热，温度升高后的冷却介质经回液口流体连接器、液冷机柜回液管路回流至外部液冷源循环使用；半导体防凝露装置用于对服务器机箱内部湿空气凝露情况进行在线监测，判断机架式液冷服务器工况值及服务器机箱内部湿空气的冷凝情况及是否有冷凝风险；当冷却介质温度变化超过预设阈值，或服务器机箱内湿空气在机箱侧壁有冷凝情况，或服务器机箱内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，半导体防凝露装置进行除湿工作并向液冷机柜机架健康管理插箱发送报警信息，同时前面板上的状态指示灯发出灯光，前面板上的蜂鸣器报警，提请操作人员采取必要除湿措施或关闭液冷服务器电源开关。
[0009]进一步地，前面板上设置有电源状态指示灯、网络状态指示灯、冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯、蜂鸣器。
[0010]进一步地，半导体防凝露装置为U模块结构，由依次层叠的PCB版、导流集水器、冷凝器、导流风机、半导体制冷片组成；半导体制冷片的热端连接于冷板，冷端连接于冷凝器；导流集水器设置于半导体制冷片的下方，用于集聚冷凝水，铺设有多孔吸水材料，防止导流集水器内冷凝水在振动工况下飞溅；导流集水器的尾部设置有加热片，能够减小液冷服务器机箱内部湿空气温度与理想冷凝温度阀值温差值，减小凝露风险；半导体制冷片电性连接有TCM控制单元，当需要进行除湿时，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况为除湿工况，服务器机箱内湿空气在导流风机、导流集水器导引下流经冷凝器表面制冷除湿，当内部湿空气温度高于凝露温度阈值时停止，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况为待机工况，调整前面板上的除湿状态指示灯和蜂鸣器状态。
[0011]进一步地，PCB板上设置有凝露控制单元和状态控制单元；凝露控制单元用于检测液冷服务器冷却介质温度、内部湿空气温湿度值、液冷服务器状态值、冷凝传感器状态值，计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；状态控制单元用于控制前面板上的冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯和蜂鸣器状态，通过不同状态组合显示半导体防凝露
装置不同工况，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认。
[0012]进一步地，凝露控制单元包括信息采集单元、信息处理单元；信息采集单元用于检测TCM控制单元状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温度值、内腔湿空气温湿度、冷凝传感器状态值，信息处理单元判断液冷服务器工况值、冷凝传感器状态值和计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；冷却介质预设温度阈值、导流风机转速阈值、半导体制冷片工作电压阈值、起停除湿工况温度与理想冷凝温度阀值的温度差值的工作参数均能够在半导体防凝露装置中根据需要设定，包括能表明液冷服务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，包括服务器机箱(1)、功能模块(2)、电源模块(3)、半导体防凝露装置(4)；所述功能模块(2)、电源模块(3)、半导体防凝露装置(4)设置于机架式液冷服务器的服务器机箱(1)内部；所述服务器机箱(1)为长方体结构，内部设置有液冷框架(5)，服务器机箱(1)底部设置有底板，服务器机箱(1)侧面设置有前面板；所述功能模块(2)、半导体防凝露装置(4)通过模块连接器与服务器机箱的底板连接，液冷框架(5)分别与功能模块(2)、半导体防凝露装置(4)的冷板接触实现导热，所述电源模块(3)用于为装置供电；进液口流体连接器(6)、回液口流体连接器(7)分别设置于液冷框架(5)上，冷却介质在外部不间断液冷源驱动下通过液冷机柜供液管路、进液口流体连接器(6)进入液冷框架(5)，与液冷框架(5)液冷通路强制对流换热，温度升高后的冷却介质经回液口流体连接器(7)、液冷机柜回液管路回流至外部液冷源循环使用；所述半导体防凝露装置(4)用于对服务器机箱(1)内部湿空气凝露情况进行在线监测，判断机架式液冷服务器工况值及服务器机箱(1)内部湿空气的冷凝情况及是否有冷凝风险；当冷却介质温度变化超过预设阈值，或服务器机箱(1)内湿空气在机箱侧壁有冷凝情况，或服务器机箱(1)内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，半导体防凝露装置(4)进行除湿工作并向液冷机柜机架健康管理插箱发送报警信息，同时前面板上的状态指示灯发出灯光，前面板上的蜂鸣器报警，提请操作人员采取必要除湿措施或关闭液冷服务器电源开关。2.根据权利要求1所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述前面板上设置有电源状态指示灯、网络状态指示灯、冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯、蜂鸣器。3.根据权利要求1所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述半导体防凝露装置(4)为6U模块结构，由依次层叠的PCB版、导流集水器(14)、冷凝器(13)、导流风机(12)、半导体制冷片(11)组成；所述半导体制冷片(11)的热端连接于冷板(16)，冷端连接于冷凝器(13)；所述导流集水器(14)设置于所述半导体制冷片(11)的下方，用于集聚冷凝水，铺设有多孔吸水材料，防止导流集水器(14)内冷凝水在振动工况下飞溅；所述导流集水器(14)的尾部设置有加热片(15)，能够减小液冷服务器机箱(1)内部湿空气温度与理想冷凝温度阀值温差值，减小凝露风险；半导体制冷片(11)电性连接有TCM控制单元(10)，当需要进行除湿时，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况为除湿工况，服务器机箱(1)内湿空气在导流风机(12)、导流集水器(14)导引下流经冷凝器(13)表面制冷除湿，当内部湿空气温度高于凝露温度阈值时停止，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况为待机工况，调整前面板上的除湿状态指示灯和蜂鸣器状态。4.根据权利要求3所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述PCB板上设置有凝露控制单元(8)和状态控制单元(9)；所述凝露控制单元(8)用于检测液冷服务器冷却介质温度、内部湿空气温湿度值、液冷服务器状态值、冷凝传感器状态值，计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；所述状态控制单元(9)用于控制前面板上的冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯和蜂鸣器状态，通过不同状态组合显示半导体防凝露装置(4)不同工况，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认。5.根据权利要求4所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述凝露控制单元(8)包括信息采集单元、信息处理单元；信息采集单元用于检测TCM控制单元
(10)状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温度值、内腔湿空气温湿度、冷凝传感器状态值，信息处理单元判断液冷服务器工况值、冷凝传感器状态值和计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；冷却介质预设温度阈值、导流风机(12)转速阈值、半导体制冷片(11)工作电压阈值、起停除湿工况温度与理想冷凝温度阀值的温度差值的工作参数均能够在半导体防凝露装置(4)中根据需要设定，包括能表明液冷服务器进液口冷却介质温度、冷凝传感器、湿空气温湿度传感器在正常工作工况下所能检测到的温度值、湿度值上限和下限。6.一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置控制方法，所述方法基于权利要求1
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5任意一项所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、机架式液冷服务器开机，半导体防凝露装置(4)初始化，凝露控制单元(8)检测TCM控制单元(10)状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温湿度值、冷凝传感器状态值；步骤2、当半导体防凝露装置(4)监测到服务器机箱(1)侧壁有冷凝情况时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若此时机架式液冷服务器为维护工况时，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若此时机架式液冷服务器为工作工况时，通过半导体防凝露装置(4)对服务器机箱(1)进行除湿。7.根据权利要求6所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置控制方法，其特征在于，步骤1具体流程为：步骤1
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1、液冷服务器半导体防凝露装置(4)的凝露控制单元(8)、状态控制单元(9)、TCM控制单元(10)初始化；凝露控制单元(8)采集TCM控制单元(10)、导流风机(12)状态值及各组传感器状态值，若无故障情况或不超过设定阈值时，转至步骤1
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2；若各组传感器或导流风机(12)故障或超过设定阈值时，向液冷机柜机架健康管理插箱发送相应报警信息，前面板上的除湿状态指示灯变为红色故障状态，蜂鸣器长鸣报警，液冷服务器初始化结束；步骤1
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2、凝露控制单元(8)采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值、进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值和凝露传感器状态值；步骤1
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3、凝露控制单元(8)判断进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锡铭，杨卫超，曹存显，姜峰，张苗，顾皓，王绪翔，蔡涛，邓超，夏川，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：