一种组合式数据中心冷却系统及方法技术方案

一种组合式数据中心冷却系统，包括液冷单元和辅助液冷单元的机械制冷单元；所述液冷单元包括干冷器模块，干冷器模块通过冷却液循环泵与冷板液冷机柜内的分液器连通输送冷却液，分液器连通多组液冷服务器进行分液，液冷服务器的另一端通过集液器连通冷却液循环泵进行循坏回流；所述机械制冷单元包括设置于冷板液冷机柜内的蒸发式冷却装置，蒸发式冷却装置循环连通冷凝器模块实现对冷板液冷机柜的辅助冷却

【技术实现步骤摘要】
一种组合式数据中心冷却系统及方法


[0001]本专利技术属于分布式控制系统
，尤其是涉及一种组合式数据中心冷却系统及方法
。

技术介绍

[0002]数字经济蓬勃发展，
AI、
智算需求高速增长，新型数智化应用日新月异，高密
、
高算力等多样性算力基础设施持续发展
。
液冷技术利用液体较高的比热容和换热能力可支撑更高功率冷却及超低
PUE
等
。
液冷数据中心中针对冷板式液冷方式，主要解决发热量大的器件的冷却，其他发热量小的器件还需要辅助制冷
。
现有技术中，冷板式液冷数据中心冷却单元既要配置干冷器系统又要配置压缩冷凝系统，独立的冷却单元占地面积大且无法形成联合运行控制，不仅需要更多的安装和工作的空间，多个冷却系统的各行其事缺少工作时彼此之间的配合，造成了不必要的能源浪费
。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的旨在提供一种集成度高，节能性好组合式数据中心冷却系统，本专利技术的另一目的旨在提供一种组合式数据中心冷却方法
。
[0004]技术方案：本专利技术所述的一种组合式数据中心冷却系统，包括液冷单元和辅助液冷单元的机械制冷单元；所述液冷单元包括干冷器模块，干冷器模块通过冷却液循环泵与冷板液冷机柜内的分液器连通输送冷却液，分液器连通多组液冷服务器进行分液，液冷服务器的另一端通过集液器连通冷却液循环泵进行循坏回流；所述机械制冷单元包括设置于冷板液冷机柜内的蒸发式冷却装置，蒸发式冷却装置循环连通冷凝器模块实现对冷板液冷机柜的辅助冷却
。
[0005]其中，所述冷凝器模块通过连接蒸发式冷却装置中的蒸发器对其进行循环冷却，冷凝器模块输出端通过压缩机与蒸发器的输入端连接，蒸发器的输出端通过氟泵与冷凝器模块输入端连通，冷凝器模块输出端还通过第一单向阀与蒸发器的输入端连通，蒸发器的输出端还通过第二单向阀与冷凝器模块的输入端连通
。
[0006]其中，所述干冷器模块一侧设有用于干冷器模块常态化运转的干冷器风机模块，另一侧设有对干冷器模块进行喷淋降温的干冷器用水喷淋模块
。
[0007]其中，所述干冷凝器模块一侧设有应用于冷凝器模块常态化运行的冷器风机模块，冷凝器模块的另一侧设有起辅助冷却作用的干冷器用水喷淋模块
。
[0008]其中，所述液冷服务器内设有液冷换热板
。
[0009]一种组合式数据中心冷却系统的冷却方法，根据不同的工作环境，所述组合式数据中心冷却系统包括以下工作模式，正常工作模式
、
高温工作模式
、
低温工作模式以及应急工作模式；所述正常工作模式包括干冷器模块为液冷服务器进行供液循环，干冷器模块通过冷却液循环泵
、
分水器
、
集液器及附属管路为液冷服务器供液散热；冷凝器模块为冷板液冷机柜提供辅助制冷，冷凝器模块通过制冷压缩机及蒸发式冷却装置为液冷机柜提供辅助
散热，根据系统设定温度及环境温度控制变频压缩机转速调节辅助制冷量
。
[0010]其中，所述高温工作模式为当时外温度超过阈值
35℃
以上时，系统在正常工作模式基础上开启干冷器风机模块及干冷器风机模块对干冷器模块及冷凝器模块主动降温提高冷却效率；所述机械制冷单元为压缩机制冷系统模式，通过关闭第一单向阀打开第二单向阀由压缩机制冷，冷凝器模块通过压缩机为冷板液冷机柜提供辅助冷却；冷凝器用水喷淋模块主动运行
。
[0011]其中，所述低温工作模式当外温度低于设定阈值
15℃
以下时，干冷器模块根据系统控制冷却液循环泵转速调节进出液流量，冷凝器模块切换至混合模式；当时外温度低于设定阈值
5℃
以下时，室外一侧冷凝器模块切换至节能模式
。
[0012]其中，所述应急工作模式包括当室外一侧干冷器模块发生故障时，冷凝器模块提高
100
％机械制冷量；当室外一侧冷凝器模块发生故障时，强制切换至自然冷却模式由氟泵开启提供冷量
。
[0013]其中，所述机械制冷单元的节能模式为当室外温度低于
5℃
时，冷凝器模块切换至节能模式，通过打开第一单向阀关闭第二单向阀，控制压缩机制冷切换至氟泵自然冷却，冷凝器模块通过氟泵为液冷机柜提供辅助冷却
。
所述机械制冷单元的混合模式：当室外环境温度
5℃
～
15℃
时，系统处于混合模式关闭第一单向阀打开第二单向阀，压缩机和氟泵同时工作，压缩机变频运行
。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著的进步：本专利技术通过设置液冷单元对冷板液冷机柜进行冷却降温，同时还设置了机械制冷单元对冷板液冷机柜进行辅助降温，这种集成式的设置减小了整个系统的体积，省去了多余配件，节约了设备的安装空间；本专利技术根据不同工作环境的温度和设备的负载，设置了不同的工作模式，既保证了不同工作条件下系统的正常运行，还节约能源的消耗；采用液冷
、
氟冷
、
自然冷却结合的方式或单独冷却运行方式，通过优化结构
、
系统架构设计实现多冷源分配及冗余备份，达到实现数据中心高密度
、
高可靠
、
高节能的效果
。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的结构示意图；
[0016]图2为液冷换热装置的结构示意图；
[0017]图3为蒸发式冷却装置的结构示意图；
[0018]图4为机械制冷模式的系统工作示意图；
[0019]图5为节能模式的系统工作示意图；
[0020]图6为混合模式的系统工作示意图；
[0021]图7为多联柜成排的结构示意图
。
具体实施方式
[0022]如图1所示，本专利技术中的组合式数据中心冷却系统，包括起主要冷却作用的液冷单元和辅助冷却的机械制冷单元；如图2所示，液冷单元包括冷板液冷机柜
1、
干冷器风机模块
3、
干冷器模块
5、
干冷器用水喷淋模块
7、
冷却液循环泵
9、
分液器
51、
集液器
52
以及液冷服务器
101
，液冷服务器
101
内设有液冷换热板；干冷器风机模块3设置于干冷器模块5的一侧，对
应干冷器模块5的常态化运行，干冷器用水喷淋模块7设置在干冷器模块5的另一侧，应用于在特定工况下主动运行，对干冷器模块5进行喷淋降温，干冷器模块5与冷却液循环泵9相连通，液循环泵9的输出端通过管道与冷板液冷机柜1中的分液器
51
连接，分液器
51
与若干组液冷服务器
101
连接进行冷却液的分流，液冷服务器
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种组合式数据中心冷却系统，其特征在于，包括液冷单元和辅助液冷单元的机械制冷单元；所述液冷单元包括干冷器模块
(5)
，干冷器模块
(5)
通过冷却液循环泵
(9)
与冷板液冷机柜
(1)
内的分液器
(51)
连通输送冷却液，分液器
(51)
连通液冷服务器
(101)
进行分液，液冷服务器
(101)
的另一端通过集液器
(52)
连通冷却液循环泵
(9)
进行循坏回流；所述机械制冷单元包括设置于冷板液冷机柜
(1)
内的蒸发式冷却装置
(2)
，蒸发式冷却装置
(2)
循环连通冷凝器模块
(6)
实现对冷板液冷机柜
(1)
的辅助冷却
。2.
根据权利要求1所述的组合式数据中心冷却系统，其特征在于，所述冷凝器模块
(6)
通过连接蒸发式冷却装置
(2)
中的蒸发器
(21)
对其进行循环冷却，冷凝器模块
(6)
输出端通过压缩机
(10)
与蒸发器
(21)
的输入端连接，蒸发器
(21)
的输出端通过氟泵
(11)
与冷凝器模块
(6)
输入端连通，冷凝器模块
(6)
输出端还通过第一单向阀
(110)
与蒸发器
(21)
的输入端连通，蒸发器
(21)
的输出端还通过第二单向阀
(111)
与冷凝器模块
(6)
的输入端连通
。3.
根据权利要求1所述的组合式数据中心冷却系统，其特征在于，所述干冷器模块
(5)
一侧设有用于干冷器模块
(5)
常态化运转的干冷器风机模块
(3)
，另一侧设有对干冷器模块
(5)
进行喷淋降温的干冷器用水喷淋模块
(7)。4.
根据权利要求1所述的组合式数据中心冷却系统，其特征在于，所述干冷凝器模块
(6)
一侧设有应用于冷凝器模块
(6)
常态化运行的冷器风机模块
(4)
，冷凝器模块
(6)
的另一侧设有起辅助冷却作用的干冷器用水喷淋模块
(8)。5.
根据权利要求1所述的组合式数据中心冷却系统，其特征在于，所述液冷服务器
(101)
内设有液冷换热板
。6.
一种应用于权利要求1所述的组合式数据中心冷却系统的冷却方法，其特征在于，根据不同的工作环境，所述组合式数据中心冷却系统包括以下工作模式，正常工作模式
、
高温工作模式
、
低温工作模式以及应急工作模式；所述正常工作模式包括干冷器模块
(5)
为液冷服务器
(101)
进行供液循环，干冷器模块
(5)
通过冷却液循环泵
(9)、
分水器
(51)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，杨华飞，杨文清，牧军，宋文，秦培兆，毛林晖，吴禹，李强，席文超，汤洪杰，
申请(专利权)人：国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：