一种机柜服务器用液冷热管散热系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机柜服务器用液冷热管散热系统及其控制方法，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元；室内散热单元包括若干个室内散热模块，每个室内散热模块包括1根气管集管、1根液管集管、多台服务器机柜及多个热管散热单元；热管散热单元包括一级热管、二级热管吸热端；中间换热单元包括多台中间换热器；室外冷却单元包括至少一冷却模块；一级热管吸热端伸入服务器机箱内且与主要发热元件紧密贴合，放热端置于服务器机箱外且与二级热管吸热端压紧贴合在一起；二级热管吸热端吸收的热量，经过中间换热器传递给室外冷却单元从而排出服务器。本发明专利技术采用服务器级冷却方式，减少传热热阻的同时，提高了传热效率。

Liquid heat pipe cooling system for cabinet server and control method thereof

The invention discloses a cooling system and control method for liquid cooling and heating pipe is a cabinet server, including indoor heat radiating unit, intermediate heat unit, outdoor cooling unit; indoor heat radiating unit comprises a plurality of indoor cooling modules, each module includes 1 indoor heat dissipation pipe manifold, 1 liquid pipe header, multiple server cabinet and a plurality of heat pipe cooling unit; heat pipe cooling unit comprises a heat pipe, the heat absorbing end of grade two; the middle heat unit comprises a plurality of intermediate heat exchanger; outdoor cooling unit comprises at least one cooling module; a heat absorbing end extends into the server chassis and the main heating element tightly, outside of the chassis and the heat release end at the server and the two levels of the heat absorbing end pressed together; two stage heat absorbing end of the heat absorbed by the intermediate heat exchanger transfers to the outdoor unit and cooling Drain server. The invention adopts a server level cooling mode to reduce the heat transfer resistance and improve the heat transfer efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种机柜服务器用液冷热管散热系统及其控制方法
本专利技术涉及机柜服务器的散热领域，尤其是涉及一种机柜服务器用液冷热管散热系统及其控制方法。
技术介绍
近年来全球范围数据机房的数量和规模均急剧增长，数据机房节能已成为当前节能工作的重要关注点。同时，机房内机柜服务器集成密度越来越高，服务器的发热量越来越大，数据中心冷却系统的散热能力也受到了挑战。现有的服务器机柜中，CPU的产热占到总体机柜产热的60％，在常用的机柜冷却系统中，都是先把CPU产生的热排到空气中，和空气掺混后由空气带走，CPU的工作温度一般为60℃，而制冷空气一般在20℃左右，大温差传热造成比较大的能源浪费。而服务器级液冷技术因其散热、节能效果显著，需求也越来越大。现有的服务器级液冷技术主要方式是由冷却设备提供冷冻水经管路输送至服务器内部直接带走服务器内发热元件的热量，该方式虽散热、节能效果显著，但水管进入服务器，存在水泄漏的潜在危险。因此，需考虑一种新型的服务器与冷却系统的连接方式，避免上述存在的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺点和不足，本专利技术旨在提供一种机柜服务器用液冷热管散热系统及其控制方法，采用服务器级冷却方式，服务器主要发热元件发出的热量直接由一级热管贴合吸收并传递给二级热管吸热端，再由与二级热管吸热端构成系统回路的中间换热器将热量排出至室外，减少传热热阻的同时，提高了传热效率；一级热管采用氟利昂作为传热介质，二级热管吸热端与中间换热器构成的系统回路中采用氟利昂作为传热介质且利用重力驱动，无水进入服务器、无动力驱动，节能、可靠；中间换热器冷却介质由自然冷却模块或机械制冷模块提供，优先利用自然冷源，节能环保；由于二级热管吸热端蒸发温度高达40℃左右，对冷却介质温度要求降低，故可最大限度利用自然冷源，全年节能效果好。本专利技术为实现其技术目的所采取的技术方案为：一种机柜服务器用液冷热管散热系统，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元，其特征在于，--所述室内散热单元包括若干个室内散热模块，每个所述室内散热模块包括一气管集管、一液管集管、多台服务器机柜及多个热管散热单元，其中，每台所述服务器机柜内设置有若干台服务器，每一所述热管散热单元均包括若干个一级热管及至少一个二级热管吸热端，其中，所述一级热管的吸热端伸入服务器的机箱内并与其中的主要发热元件紧密贴合，所述一级热管的放热端置于服务器的机箱外并与置于服务器机箱外的所述二级热管吸热端压紧贴合在一起；每一所述二级热管吸热端均包括1个二级热管进管及1个二级热管出管，各所述二级热管进管与所述液管集管连通，各所述二级热管出管与所述气管集管连通；--所述中间换热单元包括多台中间换热器，每一中间换热器对应一室内散热模块，所述室内散热模块中的气管集管与所述中间换热器的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管与所述中间换热器的热侧出口连通；--所述室外冷却单元包括至少一冷却模块、一室外回管总管和一室外出管总管，各所述中间换热器的冷侧通过所述室外回管总管和室外出管总管与所述冷却模块构成循环回路。优选地，所述室外冷却单元中的冷却模块包括一自然冷却模块和一机械制冷模块，所述室外回管总管的末端设置三通阀门Ⅰ，且所述三通阀门Ⅰ的进口与所述室外回管总管连通，所述三通阀门Ⅰ的第一出口与所述自然冷却模块的入口连通，所述三通阀门Ⅰ的第二出口与所述机械制冷模块的入口连通；所述自然冷却模块的出口设置三通阀门Ⅱ，且所述三通阀门Ⅱ的入口与所述自然冷却模块的出口连通，所述三通阀门Ⅱ的第一出口与所述机械制冷模块的入口连通，所述三通阀门Ⅱ的第二出口与所述室外出管总管连通。优选地，各所述中间换热器的冷侧出口通过一室外出管支管与所述室外回管总管连通，各所述中间换热器的冷侧入口通过一室外出管支管与所述室外出管总管连通。优选地，各所述二级热管进管分别通过一液管支管与所述液管集管连通，各所述二级热管出管分别通过一气管支管与所述气管集管连通；且各所述液管支管及气管支管上均设置有阀门组件。优选地，各所述服务器均包括至少一主要发热元件。优选地，各所述服务器的数量与所述热管散热单元的数量一一对应。优选地，所述一级热管的吸热端与所述服务器的主要发热元件之间的接触端面、所述一级热管的放热端与所述二级热管吸热端之间的接触端面，均涂有导热介质。优选地，所述中间换热器设置在高于所述二级热管吸热端的位置，所述二级热管吸热端与所述中间换热器连接的管路中的传热介质利用重力驱动。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种上述机柜服务器用液冷热管散热系统的控制方法，其特征在于，所述机柜服务器用液冷热管散热系统包括自然冷却控制模式、机械制冷控制模式、及自然冷却与机械制冷混合控制模式，其中，--当所述自然冷却模块能将冷却工质完全冷却至所需温度时，启动自然冷却控制模式，此时所述三通阀门Ⅰ的进口与其第一出口连通、与其第二出口断开，所述三通阀门Ⅱ的进口与其第一出口断开、与其第二出口连通，所述三通阀门Ⅱ第二出口与所述室外出管总管连通，启动所述自然冷却模块，关闭所述机械制冷模块，从而仅依靠所述自然冷却模块完成冷却过程；--当所述自然冷却模块只能对冷却工质进行预冷却时，启动自然冷却与机械制冷混合控制模式，此时所述三通阀门Ⅰ的进口与其第一出口连通、与其第二出口断开，所述三通阀门Ⅱ的进口与其第一出口连通、与其第二出口断开，所述三通阀门Ⅱ第一出口和所述机械制冷模块入口连通，冷却工质首先经过所述自然冷却模块进行预冷却，再经过所述机械制冷模块进一步冷却至所需温度后，再通过所述机械制冷模块出口流入所述室外出管总管，从而完成冷却过程；--当所述自然冷却模块不具备冷却条件时，启动机械制冷混合控制模式，此时所述三通阀门Ⅰ的进口与其第一出口断开、与其第二出口连通，所述三通阀门Ⅰ第二出口与所述机械制冷模块入口连通，冷却工质仅利用所述机械制冷模块进行冷却。同现有技术相比，本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统及其控制方法，采用服务器级冷却方式，服务器主要发热元件发出的热量直接由一级热管贴合吸收并传递给二级热管吸热端，再由与二级热管吸热端构成系统回路的中间换热器将热量排出至室外，减少传热热阻的同时，提高了传热效率；一级热管采用氟利昂作为传热介质，二级热管吸热端与中间换热器构成的系统回路中采用氟利昂作为传热介质且利用重力驱动，无水进入服务器、无动力驱动，节能、可靠；中间换热器冷却介质由自然冷却模块或机械制冷模块提供，优先利用自然冷源，节能环保；由于二级热管吸热端蒸发温度高达40℃左右，对冷却介质温度要求降低，故可最大限度利用自然冷源，全年节能效果好。附图说明图1是本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统的结构示意图。图2是本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统冷源仅通过自然冷却模块提供时的结构示意图。图3是本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统冷源先由自然冷却模块预冷再通过机械制冷模块完全冷却提供的结构示意图。图4是本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统冷源仅通过机械制冷模块提供的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。图1是本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统的结构示意图。本专利技术的机柜服务器用液冷热管散热系统，包括室内散热单元1、中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机柜服务器用液冷热管散热系统，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元，其特征在于，‑‑所述室内散热单元包括若干个室内散热模块，每个所述室内散热模块包括一气管集管、一液管集管、多台服务器机柜及多个热管散热单元，其中，每台所述服务器机柜内设置有若干台服务器，每一所述热管散热单元均包括若干个一级热管及至少一个二级热管吸热端，其中，所述一级热管的吸热端伸入服务器的机箱内并与其中的主要发热元件紧密贴合，所述一级热管的放热端置于服务器的机箱外并与置于服务器机箱外的所述二级热管吸热端压紧贴合在一起；每一所述二级热管吸热端均包括1个二级热管进管及1个二级热管出管，各所述二级热管进管与所述液管集管连通，各所述二级热管出管与所述气管集管连通；‑‑所述中间换热单元包括多台中间换热器，每一中间换热器对应一室内散热模块，所述室内散热模块中的气管集管与所述中间换热器的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管与所述中间换热器的热侧出口连通；‑‑所述室外冷却单元包括一自然冷却模块、一机械制冷模块、一室外回管总管和一室外出管总管，所述室外回管总管的末端设置三通阀门Ⅰ，且所述三通阀门Ⅰ的进口与所述室外回管总管连通，所述三通阀门Ⅰ的第一出口与所述自然冷却模块的入口连通，所述三通阀门Ⅰ的第二出口与所述机械制冷模块的入口连通；所述自然冷却模块的出口设置三通阀门Ⅱ，且所述三通阀门Ⅱ的入口与所述自然冷却模块的出口连通，所述三通阀门Ⅱ的第一出口与所述机械制冷模块的入口连通，所述三通阀门Ⅱ的第二出口与所述室外出管总管连通。...

【技术特征摘要】
1.一种机柜服务器用液冷热管散热系统，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元，其特征在于，--所述室内散热单元包括若干个室内散热模块，每个所述室内散热模块包括一气管集管、一液管集管、多台服务器机柜及多个热管散热单元，其中，每台所述服务器机柜内设置有若干台服务器，每一所述热管散热单元均包括若干个一级热管及至少一个二级热管吸热端，其中，所述一级热管的吸热端伸入服务器的机箱内并与其中的主要发热元件紧密贴合，所述一级热管的放热端置于服务器的机箱外并与置于服务器机箱外的所述二级热管吸热端压紧贴合在一起；每一所述二级热管吸热端均包括1个二级热管进管及1个二级热管出管，各所述二级热管进管与所述液管集管连通，各所述二级热管出管与所述气管集管连通；--所述中间换热单元包括多台中间换热器，每一中间换热器对应一室内散热模块，所述室内散热模块中的气管集管与所述中间换热器的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管与所述中间换热器的热侧出口连通；--所述室外冷却单元包括一自然冷却模块、一机械制冷模块、一室外回管总管和一室外出管总管，所述室外回管总管的末端设置三通阀门Ⅰ，且所述三通阀门Ⅰ的进口与所述室外回管总管连通，所述三通阀门Ⅰ的第一出口与所述自然冷却模块的入口连通，所述三通阀门Ⅰ的第二出口与所述机械制冷模块的入口连通；所述自然冷却模块的出口设置三通阀门Ⅱ，且所述三通阀门Ⅱ的入口与所述自然冷却模块的出口连通，所述三通阀门Ⅱ的第一出口与所述机械制冷模块的入口连通，所述三通阀门Ⅱ的第二出口与所述室外出管总管连通。2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，各所述中间换热器的冷侧出口通过一室外出管支管与所述室外回管总管连通，各所述中间换热器的冷侧入口通过一室外出管支管与所述室外出管总管连通。3.根据上述权利要求所述的散热系统，其特征在于，各所述二级热管进管分别通过一液管支管与所述液管集管连通，各所述二级热管出管分别通过一气管支管与所述气管集管连通；且各所述液管支管及气管支管上均设置有阀门组件。4.根据上述权利要求所述的散热系统，其特征在于，各所述服务器均包括至少一主要发热元件。5.根据上述权利要求所述的散热系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志辉，冯剑超，庞晓风，任聪颖，李宾，陈莉，
申请(专利权)人：北京纳源丰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11