【技术实现步骤摘要】
本技术涉及冷却，尤其是一种浸没式液冷系统。
技术介绍
1、近年来，随着国家对新建数据中心的节能减排的要求越来越高，数据中心主要的耗能是空调的耗能，所以对于数据中心绿色节能提出了更高的诉求。传统的风冷冷却虽然凭借其低成本、易维护等特性成为当前主要冷却方式，但存在空气换热系数过低、换热性能低下、冷却能耗过高的缺陷，而且需要设置大量的空间来放置空调、机架和送风通道，导致占用空间大、部署密度低，不利于节能环保，所以采用液冷的方式成为了数据中心新型的冷却方式。
2、与风冷冷却方式相比，浸没式冷却的热量完全由冷却液从发热源传递出去，因与发热源直接接触，液体的流向更容易控制，其效率远高于风冷，单位体积可以支持的计算密度也更高。另一方面，相比自然风冷对环境温度、湿度和空气腐蚀性的苛刻要求，浸没冷却技术对外界环境的要求非常宽泛，可部署的弹性非常大。同时浸没冷却系统可重复使用的特性也节省了系统升级中制冷方案的重新设计，缩短了系统布置时间。
3、当前浸没式冷却的缺点在于无法有效解决发热部件局部高热流密度区域的快速散热，容易导致局部过热发生热失控。同时，在浸没式冷却中，冷却液如果选用氟化液体对发热部件进行浸没式冷却，如专利us20210395213a1、us20200178414a1与cn113717698a等公开的氢氟醚、氟代烃与含氟烯烃齐聚物，存在冷却液价格昂贵、冷却液具有臭氧破坏能力导致温室效应以及冷却系统维护困难等缺陷。
4、在浸没式冷却中选用烃类化合物作为冷却液，如专利wo2022076207a1、cn11
5、cn102760920b提出车用动力电池组液氮冷却方法及其装置，利用液氮在气化过程中需要吸收大量热量，将液氮气化后对动力电池组进行冷却，从而实现较好的冷却效果，延长了动力电池组的使用寿命，避免因电池组温度过高带来的安全隐患，但氮气的比热容不如氟化液体与烃类化合物高，通过持续不断地通入液氮利用其相变吸热实现对电池组的冷却，该方案对于数据中心、计算机服务器等需长时间工作的发热部件进行冷却消耗的液氮更多，需要频繁更换液氮储罐，同样增加了冷却系统的运行成本。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本技术提出在浸没式液冷系统的冷却槽中通入气体，通过气液两相流动起到强化换热效果，由此提高冷却液对发热部件的冷却作用，同时气体为阻燃气体或者惰性气体，可以避免冷却液因闪点过低发生燃烧，或者发热部件出现短路、腐蚀等后果，即使发热部件出现热失控，也能避免失火爆炸等严重事故发生，从而保证浸没式液冷系统的使用安全性、可靠性，尤其适用于数据中心、计算机服务器等大型、多组并列的浸没式液冷系统。
2、第一方面，本技术提出一种浸没式液冷系统，包括：冷却槽和冷却槽内设置的冷却液及发热部件；冷却槽上连接设置有冷却液循环系统，冷却槽上连接设置有充气系统，充气系统连接至冷却槽往冷却液中泵入无腐蚀性、不溶或难溶于冷却液且与冷却液之间不发生化学反应的气体，并在冷却槽上部设置有气体的排气管。
3、进一步的，在冷却槽中的冷却液温度不超过临界温度的低温工况下，保持充气系统与冷却槽相连的气体流量为10~50 ml/min，控制冷却槽中的压力为1~5bar；在冷却槽中的冷却液温度超过临界温度的高温工况下，保持充气系统与冷却槽相连的气体流量为50~1000 ml/min，控制冷却槽中的压力为1~5bar；优选，所述临界温度为30~45℃，再优选的，所述临界温度为30~40℃。
4、进一步的，冷却液循环系统包括换热器和冷却液管路，所述冷却液管路的两端设置在冷却槽上形成循环的回路，冷却液管路上设有从冷却槽中抽取冷却液的单向泵，所述冷却液管路中的其中一段管路设置于换热器内，换热器设置有截止阀，用于调节循环管路中冷却液的流量大小。优选，所述换热器内设有冷却水，所述冷却水为流动循环的水，冷却水能完全浸没这一段冷却液管路，冷却水的温度保持在20摄氏度以下。
5、进一步，所述充气系统包括用于储存气体的储气罐，所述储气罐连接设置有气体通道，气体通道与冷却槽相连接的部位被冷却液覆盖。气体通道上还设置有气体调压装置与流量检测装置，排气管与冷却槽连接，排气管上还设有排气阀，优选的，气体通道在连接冷却槽之前还可以使用多通道阀门将其分成2条或者更多条支路，通过多支路连接冷却槽。
6、其中，储气瓶中的气体为无腐蚀性、不溶或难溶于冷却液且与冷却液之间不发生化学反应的气体，优选的，气体为阻燃气体或者惰性气体，再优选，气体为氮气或者二氧化碳，进一步的，储气瓶中的气体为经过压缩得到的压缩气体，压缩气体的压力为50~500bar。
7、进一步的，所述储气瓶可以被对应气体的发生装置替换，如变压吸附psa氮气发生器可以替换氮气储气瓶。
8、进一步的，所述气体通道为不锈钢毛细管，优选的，所述不锈钢毛细管的材质为201、304或316l，外径为1.0~18.0 mm，壁厚为0.1~2 mm；
9、其中，所述气体调压装置为气体减压阀、气体比例阀或两者串联，优选的，气体调压装置为气体减压阀和气体比例阀串联；
10、其中，所述流量检测装置为流量计或流速计，优选的，所述流量检测装置为流量计，进一步优选的，所述流量计为玻璃转子流量计。
11、在一个或多个实施例中，浸没式液冷系统有至少两组冷却槽并列，气体通道经过多通道阀门形成至少2至多个个分支分别与储气瓶与冷却槽的侧面和/或底面进行连接。
12、进一步的，冷却槽为具有内部空间的全封闭壳体，顶部设有可以打开或关闭的冷却槽盖，发热部件与冷却液设置在上述冷却槽的内部空间内，发热部件与冷却液接触。优选的，冷却槽的内部空间内还设置有支架，用于对冷却槽中的发热部件起到支持、固定的作用，支架材料优选为铝。
13、进一步的，冷却槽还设有温度传感器与压力传感器，用于检测冷却液的温度以及冷却槽内部空间的压力。温度传感器与压力传感器分别将收集的温度与压力信号传输至控制单元，控制单元首先将传输过来的温度与压力信号转化为数字，再通过自身的显示器进行显示，显示器可以与控制单元一体化设计，也可以通过无线或者有线的方式进行设计。
14、优选的，使用数据采集卡分别与温度传感器、压力传感器电性连接，数据采集卡再与计算机电性连接，由数据采集卡将温度传感器、压力传感器的感应电阻分别转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种浸没式液冷系统，包括：冷却槽（1）和冷却槽（1）内设置的冷却液（2）及发热部件（3）；冷却槽（1）上连接设置有冷却液循环系统，其特征在于，冷却槽（1）上连接设置有充气系统，充气系统连接至冷却槽（1）往冷却液（2）中泵入无腐蚀性、不溶或难溶于冷却液且与冷却液之间不发生化学反应的气体，并在冷却槽（1）上部设置有气体的排气管（10）。
2.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：在冷却槽（1）中的冷却液温度不超过临界温度的低温工况下，保持充气系统与冷却槽（1）相连的气体流量为10~50mL/min，控制冷却槽（1）中的压力为1~5bar；在冷却槽（1）中的冷却液温度超过临界温度的高温工况下，保持充气系统与冷却槽（1）相连的气体流量为50~1000 mL/min，控制冷却槽（1）中的压力为1~5bar。
3.根据权利要求2所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述临界温度为30~45℃。
4.根据权利要求2所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述临界温度为30~40℃。
5.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特
6.根据权利要求5所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述换热器（4）内设有冷却水，所述冷却水为流动循环的水，冷却水能完全浸没这一段冷却液管路（5），冷却水的温度保持在20摄氏度以下。
7.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：充气系统包括用于储存气体的储气罐（7），所述储气罐（7）连接设置有气体通道（8），所述气体通道（8）连接至冷却槽（1）的底面或侧面，气体通道（8）与冷却槽相连接的部位被冷却液覆盖。
8.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体通道（8）上还设置有气体调压装置（9）与流量检测装置（11），排气管（10）与冷却槽（1）连接，排气管（10）上还设有排气阀（131）。
9.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体通道（8）在连接冷却槽（1）之前使用多通道阀门将其分成2条或者更多条支路，通过多支路连接冷却槽（1）。
10.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体为阻燃气体或者惰性气体。
11.根据权利要求10所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体为氮气或者二氧化碳。
12.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述储气罐（7）中的气体为经过压缩得到的压缩气体，压缩气体的压力为50~500 bar。
13.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述储气罐（7）被对应气体的发生装置替换。
14.根据权利要求13所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：采用变压吸附PSA氮气发生器替换氮气储气罐（7）。
15.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述气体通道为不锈钢毛细管。
16.根据权利要求15所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述不锈钢毛细管的材质为201、304或316L，外径为1.0~18.0 mm，壁厚为0.1~2 mm。
17.根据权利要求8所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述气体调压装置为气体减压阀、气体比例阀或两者串联。
18.根据权利要求17所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体调压装置为气体减压阀和气体比例阀串联。
19.根据权利要求8所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述流量检测装置为流量计或流速计。
20.根据权利要求19所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述流量检测装置为流量计。
21.根据权利要求19所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述流量计为玻璃转子流量计。
22.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：浸没式液冷系统有至少两组冷却槽并列，所述气体通道（8）的末端设有多条分支，多条分支通过多通道阀门与主气体通道（8）连接，所述气体通道（8）分支分别设置在发热严重的部件底部或侧面。
23.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：冷却槽（1）的内部空间内还设置有支架，用于对冷却槽中的发热部件起到支持、固定的作用。
24.根据权利要求23所述的一种浸没式...
【技术特征摘要】
1.一种浸没式液冷系统，包括：冷却槽（1）和冷却槽（1）内设置的冷却液（2）及发热部件（3）；冷却槽（1）上连接设置有冷却液循环系统，其特征在于，冷却槽（1）上连接设置有充气系统，充气系统连接至冷却槽（1）往冷却液（2）中泵入无腐蚀性、不溶或难溶于冷却液且与冷却液之间不发生化学反应的气体，并在冷却槽（1）上部设置有气体的排气管（10）。
2.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：在冷却槽（1）中的冷却液温度不超过临界温度的低温工况下，保持充气系统与冷却槽（1）相连的气体流量为10~50ml/min，控制冷却槽（1）中的压力为1~5bar；在冷却槽（1）中的冷却液温度超过临界温度的高温工况下，保持充气系统与冷却槽（1）相连的气体流量为50~1000 ml/min，控制冷却槽（1）中的压力为1~5bar。
3.根据权利要求2所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述临界温度为30~45℃。
4.根据权利要求2所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述临界温度为30~40℃。
5.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：冷却液循环系统包括换热器（4）和冷却液管路（5），所述冷却液管路（5）的两端设置在冷却槽（1）上形成循环的回路，冷却液管路（5）上设有从冷却槽（1）中抽取冷却液（2）的单向泵（6），所述冷却液管路（5）中的其中一段管路设置于换热器（4）内，换热器（4）设置有截止阀（132）。
6.根据权利要求5所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述换热器（4）内设有冷却水，所述冷却水为流动循环的水，冷却水能完全浸没这一段冷却液管路（5），冷却水的温度保持在20摄氏度以下。
7.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：充气系统包括用于储存气体的储气罐（7），所述储气罐（7）连接设置有气体通道（8），所述气体通道（8）连接至冷却槽（1）的底面或侧面，气体通道（8）与冷却槽相连接的部位被冷却液覆盖。
8.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体通道（8）上还设置有气体调压装置（9）与流量检测装置（11），排气管（10）与冷却槽（1）连接，排气管（10）上还设有排气阀（131）。
9.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体通道（8）在连接冷却槽（1）之前使用多通道阀门将其分成2条或者更多条支路，通过多支路连接冷却槽（1）。
10.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体为阻燃气体或者惰性气体。
11.根据权利要求10所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体为氮气或者二氧化碳。
12.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述储气罐（7）中的气体为经过压缩得到的压缩气体，压缩气体的压力为50~500 bar。
13.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述储气罐（7）被对应气体的发生装置替换。
14.根据权利要求13所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：采用变压吸附psa氮气发生器替换氮气储气罐（7）。
15.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述气体通道为不锈钢毛细管。
16.根据权利要求15所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述不锈钢毛细管的材质为201、304或316l，外径为1.0~18.0 mm，壁厚为0.1~2 mm。
17.根据权利要求8所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述气体调压装置为气体减压阀、气体比例阀或两者串联。
18.根据权利要求17所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：气体调压装置为气体减压阀和气体比例阀串联。
19.根据权利要求8所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述流量检测装置为流量计或流速计。
20.根据权利要求19所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述流量检测装置为流量计。
21.根据权利要求19所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：所述流量计为玻璃转子流量计。
22.根据权利要求7所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：浸没式液冷系统有至少两组冷却槽并列，所述气体通道（8）的末端设有多条分支，多条分支通过多通道阀门与主气体通道（8）连接，所述气体通道（8）分支分别设置在发热严重的部件底部或侧面。
23.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：冷却槽（1）的内部空间内还设置有支架，用于对冷却槽中的发热部件起到支持、固定的作用。
24.根据权利要求23所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：支架材料为铝。
25.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：冷却槽（1）还设有温度传感器（121）与压力传感器（122），用于检测冷却液（2）的温度以及冷却槽（1）内部空间的压力；温度传感器（121）与压力传感器（122）分别将收集的温度与压力信号传输至控制单元，控制单元首先将传输过来的温度与压力信号转化为数字，再通过自身的显示器进行显示，显示器与控制单元一体化设计，或者，通过无线或者有线的方式进行设计。
26.根据权利要求25所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：使用数据采集卡分别与温度传感器、压力传感器电性连接，数据采集卡再与计算机电性连接，由数据采集卡将温度传感器、压力传感器的感应电阻分别转化为温度、压力数据输出到计算机。
27.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷系统，其特征在于：冷却液为...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜大昌，魏东初，郝汉，陆晓晶，
申请(专利权)人：亚培烯科技上海有限公司，
类型：新型
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