数据中心喷雾相变液冷系统及数据中心系统动态控制方法技术方案

本发明专利技术公开了数据中心喷雾相变液冷系统及数据中心系统动态控制方法，包括具有集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器、动态控制系统和机柜；集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器包括冷却液入口、冷却液出口、周期性变截面通道阵列喷雾组件、服务器箱体组件和冷却液出口；周期性变截面通道阵列喷雾组件用于高热流密度服务器散热；冷却液入口和冷却液出口设置在周期性变截面通道阵列喷雾组件的同侧或不同测；动态控制系统包括控制单元CU、动力单元、冷却单元、主流温度传感器、一级流量控制阀、进液主管路、回液主管路、进液支管路、回液支管路、支流一级温度传感器、支流二级温度传感器与二级流量控制阀。阀。阀。

【技术实现步骤摘要】
数据中心喷雾相变液冷系统及数据中心系统动态控制方法


[0001]本专利技术涉及数据中心散热冷却
，尤其涉及一种数据中心喷雾相变液冷系统及数据中心系统动态控制方法。

技术介绍

[0002]目前数据中心机房大多采用精密空调进行风冷散热，散热效果受限于空气的低导热率，逐渐满足不了数据中心服务器内核心元件不断提高的散热需求。更为致命的是，空调的不间断运行需要消耗大量的电能。据统计，精密空调的耗电量占到机房总用电量的40％～50％。长此以往，散热问题严重制约了数据中心的发展。在此背景下，液体冷却由于具有更高的散热效率和更低的能耗，近年来在数据中心冷却领域得到了长足发展和应用。
[0003]喷雾冷却技术是一种新型相变冷却技术,冷却介质在压力作用下通过旋流式喷孔或特定喷嘴雾化为微液滴喷射到冷却靶面，依靠冲击射流、液滴相变及单相对流带走换热面热量，具有较小的工质需求量以及与发热固体表面之间没有接触热阻等优点。为了适应高热流密度服务器的散热需求，将喷雾冷却技术用于服务器散热。研究表明，喷雾高度与喷头数量呈负相关关系，在有效的喷雾高度范围内，喷雾高度越高，喷雾覆盖的范围越广。故可采用顺排或错排的分布式喷雾结构来降低喷雾高度，从而提升服务器内部空间利用率。因此，提出了一种集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统。
[0004]另一方面，现有的数据中心液冷散热系统中，大多利用一组动力单元同时为多个服务器机柜输送冷却液进行散热，每个机柜及每台服务器液冷散热器分配得到的冷却液流量大致相同。然而，在实际应用中每台服务器的散热量并不相同，所需冷却液的流量也有所差异。当每台服务器以相同流量的冷却液进行散热时，对于运行负载较小的服务器而言，造成了资源的浪费；相应的，功耗较大的服务器则可能会存在工作温度过高，服务器元器件受损的情况。针对集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统提出相应的动态控制方法。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种数据中心液冷系统及其数据中心动态控制方法，该系统和方法适用于数据中心多台服务器发热量不同的特点。
[0006]本专利技术的目的通过以下的技术方案来实现：
[0007]一种数据中心液冷系统，包括：包括具有集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器、动态控制系统和机柜；
[0008]所述集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器包括冷却液入口、冷却液出口、周期性变截面通道阵列喷雾组件、服务器箱体组件和冷却液出口；所述周期性变截面通道阵列喷雾组件用于高热流密度服务器散热；所述冷却液入口和冷却液出口设置在周期性变截面通道阵列喷雾组件的同侧或不同测；
[0009]所述动态控制系统包括控制单元CU、动力单元、冷却单元、主流温度传感器、一级流量控制阀、进液主管路、回液主管路、进液支管路、回液支管路、支流一级温度传感器、支
流二级温度传感器与二级流量控制阀；所述控制单元CU分别与主流温度传感器、支流一级温度传感器、支流二级温度传感器、一级流量控制阀、二级流量控制阀电性连接。
[0010]一种数据中心动态控制方法，包括：
[0011]S1获取进液主管路冷却液的温度T1、回液支管路出口冷却液的温度T2、液冷散热器出口冷却液的温度T3，计算ΔT2‑1、ΔT3‑1；
[0012]S2判断ΔT2‑1、ΔT3‑1是否符合要求，是，返回S1，否则执行步骤S3；
[0013]S3统计ΔT2‑1超过最大允许值的机柜数量n1、低于最小允许值的机柜数量m1,统计每台机柜中ΔT2‑1超过最大允许值的服务器数量n2、低于最小允许值的服务器数量m2；
[0014]S4若n1＝0，且m1小于机柜3总数a的百分之十，则执行S6，否则执行S5；
[0015]S5在n1≥0.1a，0＜n1＜0.1a且n1≥0.5m1，0＜n1＜0.1a且n1＜0.5m1，n1＝0，m1≥0.1a，控制单元CU发出不同的行为指令；
[0016]S6若n2＝0，且m2小于机柜3总数b的百分之二十，则返回S1，否则执行S7；
[0017]S7在n2≥0.2b，0＜n2＜0.2b且n2≥0.5m2，0＜n2＜0.2b且n2＜0.5m2，n2＝0，m2≥0.2b时，控制单元CU发出不同的行为指令。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的一个或多个实施例可以具有如下优点：
[0019]本专利技术冷却介质直接喷雾冲击至服务器的发热电子器件，与传统的散热技术相比，消除了发热器件与散热热沉间的接触热阻，有效提高了散热性能；
[0020]采用可拆卸式压力雾化喷头，一方面，便于定期检查维护压力雾化喷头，对堵塞的压力雾化喷头进行替换，从而保证阵列喷雾相变液冷系统的散热效果，延长阵列喷雾相变液冷系统的使用寿命；另一方面，可选择不同孔径的压力雾化喷头进行安装替换，提升阵列喷雾相变液冷系统对服务器结构及应用场合的适用性。
[0021]在通道阵列内引入周期性凹穴结构可以有效增大传热面积，同时在凹穴进口处发生喷射效应，在出口处产生节流效应，两效应使得壁内侧产生无数小旋涡加强了流体的扰动，进而提高喷射效果。
[0022]具有喷雾相变液冷系统的数据中心及动态控制方法实现为多台机柜中不同功耗的服务器分配相应的冷却液流量，有效避免因流量分配不合理而导致服务器工作温度过高，元器件受损，同时减少了资源的浪费，提高能源的利用率。
附图说明
[0023]图1是具有喷雾相变液冷系统的数据中心液冷系统布局图；
[0024]图2是集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统结构示意图；
[0025]图3是集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统剖面结构示意图；
[0026]图4是上层盖板的结构示意图；
[0027]图5是下层盖板的结构示意图；
[0028]图6是压力雾化喷头的剖面结构示意图；
[0029]图7是压力雾化喷头的结构示意图；
[0030]图8是服务器箱体组件的结构示意图；
[0031]图9是具有喷雾相变液冷系统的数据中心动态控制方法的流程图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述。
[0033]如图1所示，为具有喷雾相变液冷系统的数据中心液冷系统包括集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器1、动态控制系统2和机柜3；所述的集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器1包括冷却液入口11和冷却液出口14；所述的动态控制系统2包括控制单元CU201、动力单元202、冷却单元203、主流温度传感器204、一级流量控制阀205、进液主管路206、回液主管路207、进液支管路208、回液支管路209、支流一级温度传感器210、支流二级温度传感器211、二级流量控制阀212；控制单元CU201分别与主流温度传感器204、支流一级温度传感器210、支流二级温度传感器211、一级流量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，包括具有集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器、动态控制系统和机柜；所述集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器包括冷却液入口、冷却液出口、周期性变截面通道阵列喷雾组件、服务器箱体组件和冷却液出口；所述周期性变截面通道阵列喷雾组件用于高热流密度服务器散热；所述冷却液入口和冷却液出口设置在周期性变截面通道阵列喷雾组件的同侧或不同测；所述动态控制系统包括控制单元CU、动力单元、冷却单元、主流温度传感器、一级流量控制阀、进液主管路、回液主管路、进液支管路、回液支管路、支流一级温度传感器、支流二级温度传感器与二级流量控制阀；所述控制单元CU分别与主流温度传感器、支流一级温度传感器、支流二级温度传感器、一级流量控制阀、二级流量控制阀电性连接。2.如权利要求1所述的数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，所述周期性变截面通道阵列喷雾组件设置在服务器箱体组件的上方，所述周期性变截面通道阵列喷雾组件包括从上至下依次叠加设置的服务器上层盖板、服务器下层盖板、压力雾化喷头。3.如权利要求2所述的数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，所述服务器上层盖板设有冷却介质入口流道、分流腔、可容纳周期性翅片阵列的腔体以及服务器外接口区所述冷却介质入口流道分别与分流腔、冷却液入口连通；所述分流腔与可容纳周期性翅片阵列的腔体相连通；所述服务器下层盖板上设有冷却介质入口流道、分流腔、周期性翅片阵列、服务器外接接口区、周期性变截面通道阵列、螺纹孔阵列；所述冷却介质入口流道分别与分流腔、冷却液入口连通；所述分流腔与周期性变截面通道阵列相连通；所述服务器上层盖板与服务器下层盖板之间形成腔体阵列即冷却介质存储腔，用于容纳高压液体冷却介质。4.如权利要求2所述的数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，所述压力雾化喷头设有喷头壳体、壳体外螺纹、压力雾化喷头入口、静止分流叶片、导流叶片、导流小孔、旋流腔及压力雾化喷头出口；所述压力雾化喷头通过壳体外螺纹安装在服务器下层盖板的螺纹孔阵列中。5.如权利要求1所述的数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，所述服务器箱体组件包括服务器箱体、喷雾腔以及安装在服务器箱体内的电子元器件；所述服务器箱体为密封结构，所述服务器下层盖板和服务器箱体之间形成腔体即喷雾腔，为细小液滴实现雾化。6.如权利要求2所述的数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，所述动力单元，用于为整个冷却系统提供循环动力；所述主流温度传感器、支流一级温度传感器、支流二级温度传感器，分别用于监测进液主管路冷却液的温度T1、回液支管路出口冷却液的温度T2、集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器出口冷却液的温度T3，并将相应的信号传递至控制单元CU；控制单元CU，根据来自温度传感器的信号，并根据信号处理结果发出相应控制指令；所述一级流量控制阀、二级流量控制阀，用于根据来自控制单元CU的控制指令调节进入各机柜及服务器液冷散热器的流量。7.如权利要求2所述的数据中心喷雾相变液冷系统，其特征在于，所述每一台集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器冷却液入口前均配置有一个二级流量控制
阀；每一台集成周期性变截面通道阵列喷雾相变液冷系统的服务器冷却液出口前端均配置有一个支流二级温度传感器。8.一种数据中心系统动态控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1获取进液主管路冷却液的温度T1、回液支管路出口冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳，潘敏强，邱贵乾，易丽，
申请(专利权)人：佛山市液冷时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：