单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，包括液冷模块、风冷装置和自然散热装置，所述液冷模块的出口连通自然散热装置的进口，自然散热装置的出口连通风冷装置的进口，风冷装置的出口连通液冷模块的进口。本发明专利技术中的风冷装置和液冷模块共同利用自然散热装置进行散热，充分利用了自然冷源，减少了机械制冷中压缩机等部件的运行和维护成本，极大地降低了能耗，节省了能源。

【技术实现步骤摘要】
单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统
本专利涉及数据中心自然冷却领域，具体涉及一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统。
技术介绍
常用的数据中心服务器散热系统中，服务器CPU等高密度热源采用液冷通道散热，即液态流体通过与服务器主要发热芯片隔离接触吸热，带走了服务器总发热量70%～80%，而剩下的20%～30%的服务器热量则通过风冷通道带走。由于液冷通道散热效率高，因此采用自然冷却即可满足散热需求，无需压缩机参与制备冷源，整体能耗低，而风冷通道还是有压缩机参与制冷，所以风冷通道的压缩机能耗成为最新散热系统主要能耗设备。传统的机房冷冻水空调系统末端送风温度约为15℃~16℃，在新版GB50174《数据中心设计规范》中，服务器允许进风温度提高到32℃，即表明提高后的服务器允许进风温度也可满足服务器散热要求，同时服务器主要发热量已经通过高效的液冷通道散发出去，只剩下小部分分散式发热量，这使得风冷通道去除压缩机，利用自然冷源进行散热成为可能。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利提供一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，能够充分利用自然冷源实现数据中心自然冷却，节约能源。针对本专利来说，上述技术问题是这样加以解决的：一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，包括液冷模块、风冷装置和自然散热装置，所述液冷模块的出口连通自然散热装置的进口，自然散热装置的出口连通风冷装置的进口，风冷装置的出口连通液冷模块的进口。所述液冷模块用于吸收服务器中主要发热元件的集中式热量，风冷装置用于吸收服务器中其他元件的分散式热量。液冷模块利用液体换热介质比热容大、对流换热快、蒸发潜热大等特点，所以才能够结合自然散热装置对服务器主要发热元件进行自然冷却，满足散热需求，其次因为服务器中70%~80%的热量已被液冷模块带走，服务器中其余的分布式热量允许进一步提高送风温度到32℃，这使得风冷装置能够结合自然散热装置对服务器中的其他发热元件进行自然冷却。综上，本专利充分利用自然冷源进行散热，减少了机械制冷中压缩机等部件的运行和维护成本，极大地降低了能耗，节省了能源。进一步地，还包括三通阀，所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口；所述液冷模块的出口通过第一接口和第二接口连通自然散热装置的进口，第三接口连通自然散热装置的出口。所述第三接口连通自然散热装置的出口，意味着从液冷模块的出口输出的高温换热介质可以不经自然散热装置进行换热，并重新回到风冷装置中进行换热，所以当制冷量过剩时可以适当打开第三接口，减少制冷量，节省自然散热装置的能耗，还能够在一定程度上保护液冷模块和风冷装置不会温度过低，可靠性高，因为当服务器温度过低时元件、电路板和线路等受冷收缩，有可能导致三者间接触不良等现象发生，同时也有可能因过冷而产生凝露现象，避免凝露导致的电路短路、霉菌滋生和材料腐蚀等安全隐患，进一步保证系统安全稳定运行。进一步地，还包括第一二通阀，所述第一二通阀的两个接口分别连通风冷装置的出口和进口。当风冷装置的制冷量过剩或液冷模块的制冷量过少时，可适当扩大第一二通阀的开度，使自然散热装置出口的一部分低温换热介质不经风冷装置，直接流到液冷模块中；当风冷装置的制冷量过少或液冷模块的制冷量过剩时，可适当缩减第一二通阀的开度，使自然散热装置出口的大部分低温换热介质先经风冷装置，再流到液冷模块中，因此，该第一二通阀的开度便于根据实际情况进行调整，灵活性好，提高了系统适应性。进一步地，还包括设在自然散热装置出口或进口的水泵，水泵上设有第一变频器。当制冷量不能满足风冷装置或液冷模块的需求时，可适当升高第一变频器的工作频率，使水泵加快运转，提高回路中换热介质的换热效率，提高制冷量，稳定性好；当制冷量有盈余时，可适当降低第一变频器的工作频率，使水泵减慢运转速度，降低回路中换热介质的换热效率，从而降低制冷量，节约能耗，避免服务器过冷而收缩或产生凝露，造成损害。进一步地，所述自然散热装置上设有第二变频器。当制冷量不能满足风冷装置或液冷模块的需求时，可适当升高第二变频器的工作频率，使自然散热装置加快运转，提高换热介质与自然环境的换热效率，进而加大制冷量，保证系统正常运行；当制冷量有盈余时，可适当降低第二变频器的工作频率，降低换热介质与自然环境的换热效率，从而降低制冷量，节约能耗，避免服务器过冷而收缩或产生凝露，造成损害。进一步地，还包括并联在自然散热装置进口和出口，或并联在风冷装置进口和液冷模块出口的制冷补偿装置。当自然散热装置不能提供足够的制冷量供冷或出现故障停止运行时，制冷补偿装置就可以对自然散热装置进行制冷补偿，保障系统正常散热。进一步地，所述制冷补偿装置的所在支路上串联有第二二通阀。当制冷补偿装置停止运行时，为避免一部分换热介质经过制冷补偿装置的所在支路，降低换热效率，可关闭第二二通阀保证换热介质在正确的回路中循环，保证系统正常运行，可靠性好。进一步地，所述风冷装置的进口设有第一温度传感器，液冷模块的进口设有第二温度传感器。当第一温度传感器检测到风冷装置进口的换热介质温度低于设定值时，可适当降低第一变频器或第二变频器的频率，或加大第三接口来减少流经自然散热装置的换热介质，增加换热介质的换热效率，提高制冷量，提高风冷装置进口的换热介质温度至预定值以上，保障系统稳定运行；当第二温度传感器检测到液冷模块进口的换热介质温度高于设定值时，可适当升高第一变频器、开启第一二通阀增大换热介质流经液冷模块的比例或者加大第二变频器的频率，增加换热介质的换热效率，提高制冷量，使液冷模块进口的换热介质温度下降到预设值内，保障系统稳定散热；当第二温度传感器检测到液冷装置进口的换热介质温度低于设定值时，可适当降低第一变频器或第二变频器的频率，或加大第三接口来减少流经自然散热装置的换热介质，缩减第一二通阀的开度减小换热介质流经液冷模块的比例，提高液冷模块进口的换热介质温度至预定值以上，保障系统稳定运行。进一步地，所述风冷装置的出口设有第三温度传感器，液冷模块的出口设有第四温度传感器。当所述第三温度传感器检测到风冷装置出口的换热介质温度高于设定值时，可适当升高第一变频器的频率；当所述第四温度传感器检测到液冷模块出口的换热介质温度高于设定值时，可适当升高第一变频器的频率，开启第一二通阀增大换热介质流经液冷模块的比例；当所述第三温度传感器和所述第四温度传感器同时检测到温度高于设定值时，可适当升高第一变频器或第二变频器的频率，或者关小第三接口增大流经自然散热装置的换热介质，通过上述手段提高换热介质的换热效率，提高制冷量，保证系统稳定散热。相比于现有技术，本专利的有益效果为：1、所述液冷模块和风冷装置通过自然散热装置进行自然冷却，极大地降低了能耗。2、通过检测机构：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器对系统状态的检测，以及调节机构：第一变频器、第二变频器、三通阀、制冷补偿装置、第一二通阀和第二二通阀对系统工作的调控，使系统在满足散热需求的同时避免过冷而导致服务器中部件收缩和产生凝露，保证服务器在安全温度范围内稳定运行。附图说明图1是本专利的系统结构图。具体实施方式如图1所示的一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，包括液冷模块10、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，包括液冷模块、风冷装置和自然散热装置，所述液冷模块的出口连通自然散热装置的进口，自然散热装置的出口连通风冷装置的进口，风冷装置的出口连通液冷模块的进口。

【技术特征摘要】
1.一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，包括液冷模块、风冷装置和自然散热装置，所述液冷模块的出口连通自然散热装置的进口，自然散热装置的出口连通风冷装置的进口，风冷装置的出口连通液冷模块的进口。2.根据权利要求1所述的一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，还包括三通阀，所述三通阀包括第一接口、第二接口和第三接口；所述液冷模块的出口通过第一接口和第二接口连通自然散热装置的进口，第三接口连通自然散热装置的出口。3.根据权利要求1所述的一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，还包括第一二通阀，所述第一二通阀的两个接口分别连通风冷装置的出口和进口。4.根据权利要求1所述的一种单级串联式液气双通道自然冷却数据中心散热系统，其特征在于，还包括设在自然散热装置出口或进口的水泵，水泵上设有第一变频器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学伟，林涌双，顾剑彬，陈华，谢春辉，陈前，叶向阳，梁洁平，
申请(专利权)人：广东申菱环境系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44