CN108513508A - 一种数据中心液冷同程供回水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据中心液冷同程供回水系统，包括液冷机架、供水总管、分水管、液冷支管、集水管、回水总管；所述供水总管上设有进水口，所述供水总管进水口通过软管与供水回路连接，所述供水总管上的出水口通过软管与分水管上端连接，所述分水管上的出水口通过软管与液冷支管连接，所述液冷支管通过软管与集水管上的进水口连接，所述分水管上的出水口从上到下依次与集水管上的进水口由上到下通过液冷支管顺序对应连接，所述集水管下端通过软管与回水总管上的进水口连接，所述回水总管上设有出水口，所述回水总管出水口通过软管与回水回路连接。本发明液冷机架同程供回水，每个支路长度相同，保持水力平衡，保障机架设备运行，方便维护。

Description

一种数据中心液冷同程供回水系统

技术领域

本发明属于液冷系统技术领域，特别涉及一种数据中心液冷同程供回水系统。

背景技术

数据中心冷却技术不断朝着更加节能、更加高效、更加更密度的方向发展。

一方面，日益膨胀的数据、业务催生了更多的大规模数据中心和ZB级的数据，大量的数据处理需要强大的计算能力和强劲的服务器来支撑，同时也对数据中心的支撑能力提出了更高的要求，中国电子节能技术协会调查预计到2024年，中国数据中心年用电量可达8万亿度，数据中心能耗巨大，而全球数据中心的PUE平均值高达1.9，相当于供配电系统和制冷系统等辅助设备消耗与服务器相同的电量来支撑数据中心的运行。

另一方面，服务器产品CPU、内存、GPU等核心部件的性能不断增强，而功耗也不断提高，一些支持AI计算的服务器也是耗能大户。传统数据中心单机柜功率才3～5kW,而现在一台3U的服务器就可能达到3kW，单机柜正在朝着数十千瓦的功率密度发展。

目前为了降低数据中心PUE，同时支撑更高的功率密度，许多数据中心采用液冷技术，最常见的一种就是将水等冷却液通入服务器中，流经发热元件时带走其热量，中间涉及到冷却液的输送和分配，数据中心内的液冷循环过程，一般是从换热器处流出的冷却液，在液冷机架处进行一次分流，从各台服务器流出后，在液冷机架处再进行合流，最后流回换热器再冷却。

液冷机架处的分集水器是一个关键结构。目前的液冷机架往往分别只有一根分水器和集水器。

这种简单结构的分集水器有许多缺点：

1.支路多、故障点多，一旦某个节点出现损坏或泄露等，整个机架都无法正常工作；

2.异程供回水(从机架顶部供水同时从顶部回水，或同时从底部供回水)，这样就机架内每台服务器的液冷管路长度不同，沿程阻力损失也不同，于是容易造成水力失衡，对流量的控制调配产生比较大的干扰；

3.维护不便，将整个机架的设备都停机才能进行维护，不能实现部分设备停机维护。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中不足，提供一种数据中心液冷同程供回水系统，液冷机架同程供回水，每个支路长度相同，保持水力平衡，保障机架设备运行，方便维护。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种数据中心液冷同程供回水系统，包括液冷机架、供水总管、分水管、液冷支管、集水管、回水总管；所述供水总管安装在液冷机架左侧上部，所述供水总管上设有进水口，所述供水总管进水口通过软管与供水回路连接，所述供水总管上设有若干出水口，所述供水总管上的出水口通过软管与分水管上端连接，所述分水管安装在液冷机架左侧中部、供水总管下方；所述分水管上设有若干出水口，所述分水管上的出水口通过软管与液冷支管连接，所述液冷支管安装于液冷机架中部，所述集水管安装在液冷机架右侧中部，所述集水管上设有若干进水口，所述液冷支管通过软管与集水管上的进水口连接，所述分水管上的出水口从上到下依次与集水管上的进水口由上到下通过液冷支管顺序对应连接，所述回水总管安装在液冷机架右侧底部、集水管下方；所述回水总管上设有若干进水口，所述集水管下端通过软管与回水总管上的进水口连接，所述回水总管上设有出水口，所述回水总管出水口通过软管与回水回路连接。

所述供水总管进水口和回水总管出水口处设有截止阀。

所述供水总管出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管进水口分别通过快接插头与软管连接，所述供水总管出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管进水口处设有快插母座，与其连接的软管上设有对应的快插公头。

所述回水总管上设有排液口，所述排液口上设有排液阀。

所述快插接头材质为316L不锈钢、铝合金或铜镀镍防腐蚀材质。

所述供水总管出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管进水口处的快插接头选取不同的管径参数，四个位置的快插接头流通直径大小顺序为：供水总管出水口处快插接头与回水总管进水口处快插接头尺寸相等，都大于分水管出水口处快插接头与集水管进水口处快插接头，分水管出水口处快插接头与集水管进水口处快插接头尺寸相等。

所述软管为防火阻燃的橡胶材质。

本发明与现有技术相比较有益效果表现在：

1)液冷机架同程供回水，每个支路长度相同，保持水力平衡，保障机架设备运行，方便维护。

2)快插接头方便安装使用。

3)截止阀为控制该同程供回水系统总开关的阀门，当二者关断，则将该系统的液冷管路从数据中心系统管路中切断、隔离，可以对该系统整体进行维护等操作。

4)打开排液阀将同程供回水系统管路内的液体排空。

5)耐腐蚀材质的快插接头大大增加系统寿命，延长系统使用时间。

6)选取不同的管径参数的快插接头保持系统快速高效运行。

7)软管为防火阻燃的橡胶材质，防火材质增加系统安全属性。

附图说明

附图1是本发明一种数据中心液冷同程供回水系统传统的异程供回水原理示意图。

附图2是本发明一种数据中心液冷同程供回水系统同程供回水原理示意图。

附图3是本发明一种数据中心液冷同程供回水系统上供下回示意图。

附图4是本发明一种数据中心液冷同程供回水系统上供上回示意图。

附图5是本发明一种数据中心液冷同程供回水系统下供下回示意图。

具体实施方式

为方便本技术领域人员的理解，下面结合附图1-5，对本发明的技术方案进一步具体说明。

本发明一种数据中心液冷同程供回水系统采用供水和回水同程的设计，从供回水系统的总进口到总出口，每台服务器的液冷循环管路长度都是相等的，不存在顶部服务器循环管路长、底部服务器循环管路短的问题，因而极大地消除了水力失衡对液冷机架循环系统的影响。

同程和异程供回水的对比如下所示。

如图1所示，传统的异程供回水，每个支路长度不同。

如图2所示，同程供回水的每个支路长度相同(分别为上供下回、上供上回、下供下回)。

同程供回水系统安装在液冷机架上，液冷机架采用与标准19英寸机架相同的结构和尺寸规格，只需在安装液冷相关部件的位置打孔、安装固定件，不做其他改动。

同程供回水系统供回水总管连接数据中心供回水管路。

快插接头，材质为316L不锈钢、铝合金或铜镀镍防腐蚀材质。

由于流量和阻力要求不同，供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管22进水口处的快插接头选取不同的管径参数，四个位置的快插接头流通直径大小顺序为：供水总管12出水口处快插接头与回水总管22进水口处快插接头尺寸相等，都大于分水管出水口处快插接头与集水管进水口处快插接头，分水管出水口处快插接头与集水管进水口处快插接头尺寸相等。

软管为防火阻燃的橡胶材质。

排液口应当开在整个同程供回水系统的最底部，当同程供回水系统采用上供水下回水或下供水下回水时，排液口可以设置在回水总管22上；当同程供回水系统采用下供水上回水时，排液口可以设置在供水总管12上；当同程供回水系统采用上供水上回水架构时，液冷机架供水/回水总管22都位于同程供回水系统顶部，此时排液口和排液阀则应选取在液冷机架管路的最底端。

所述液冷支管通过服务器或发热区，将热量交换带走。

实施例一：

如图3，当同程供回水系统采用上供水下回水，一种数据中心液冷同程供回水系统，包括液冷机架、供水总管12、分水管、液冷支管16、集水管、回水总管20；所述供水总管12安装在液冷机架左侧上部，所述供水总管12上设有进水口，所述供水总管12进水口通过软管与供水回路11连接，所述供水回路11位于液冷机架上部，所述供水总管12上设有三个出水口，所述供水总管12上的三个出水口通过软管分别与第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上端连接，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15安装在液冷机架左侧中部、供水总管下方由上到下依次排列；所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上设有若干出水口，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上的出水口分别通过软管与液冷支管16连接，所述液冷支管16安装于液冷机架中部，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19安装在液冷机架右侧中部由上到下依次排列，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上设有若干进水口，所述液冷支管16分别通过软管与第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上的进水口连接，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上的出水口从上到下依次与第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上的进水口由上到下通过液冷支管16顺序对应连接，所述回水总管20安装在液冷机架右侧底部、集水管下方；所述回水总管20上设有若干进水口，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19下端通过软管与回水总管20上的进水口连接，所述回水总管20上设有出水口，所述回水总管20出水口通过软管与回水回路22连接，所述回水回路22位于液冷机架下方。

所述供水总管12进水口和回水总管20出水口处设有截止阀。

所述供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管20进水口分别通过快接插头与软管连接，所述供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管20进水口处设有快插母座，与其连接的软管上设有对应的快插公头。

所述回水总管20上设有排液口21，所述排液口21上设有排液阀。

实施例二：

如图4，当同程供回水系统采用上供水上回水，一种数据中心液冷同程供回水系统，包括液冷机架、供水总管12、分水管、液冷支管16、集水管、回水总管20；所述供水总管12安装在液冷机架左侧上部，所述供水总管12上设有进水口，所述供水总管12进水口通过软管与供水回路11连接，所述供水回路11位于液冷机架上部，所述供水总管12上设有三个出水口，所述供水总管12上的三个出水口通过软管分别与第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上端连接，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15安装在液冷机架左侧中部、供水总管下方由上到下依次排列；所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上设有若干出水口，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上的出水口分别通过软管与液冷支管16连接，所述液冷支管16安装于液冷机架中部，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19安装在液冷机架右侧中部由上到下依次排列，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上设有若干进水口，所述液冷支管16分别通过软管与第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上的进水口连接，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上的出水口从上到下依次与第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上的进水口由上到下通过液冷支管16顺序对应连接，所述回水总管20安装在液冷机架右侧底部、集水管下方；所述回水总管20上设有若干进水口，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19下端通过软管与回水总管20上的进水口连接，所述回水总管20上设有出水口，所述回水总管20出水口通过软管与回水回路22连接，所述回水回路22位于液冷机架上方。

所述供水总管12进水口和回水总管20出水口处设有截止阀。

所述供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管20进水口分别通过快接插头与软管连接，所述供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管20进水口处设有快插母座，与其连接的软管上设有对应的快插公头。

所述回水总管20上设有排液口21，所述排液口21上设有排液阀。

实施例三：

如图5，当同程供回水系统采用下供水下回水，一种数据中心液冷同程供回水系统，包括液冷机架、供水总管12、分水管、液冷支管16、集水管、回水总管20；所述供水总管12安装在液冷机架左侧上部，所述供水总管12上设有进水口，所述供水总管12进水口通过软管与供水回路11连接，所述供水回路11位于液冷机架下部，所述供水总管12上设有三个出水口，所述供水总管12上的三个出水口通过软管分别与第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上端连接，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15安装在液冷机架左侧中部、供水总管下方由上到下依次排列；所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上设有若干出水口，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上的出水口分别通过软管与液冷支管16连接，所述液冷支管16安装于液冷机架中部，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19安装在液冷机架右侧中部由上到下依次排列，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上设有若干进水口，所述液冷支管16分别通过软管与第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上的进水口连接，所述第一分水管13、第二分水管14、第三分水管15上的出水口从上到下依次与第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19上的进水口由上到下通过液冷支管16顺序对应连接，所述回水总管20安装在液冷机架右侧底部、集水管下方；所述回水总管20上设有若干进水口，所述第一集水管17、第二集水管18、第三集水管19下端通过软管与回水总管20上的进水口连接，所述回水总管20上设有出水口，所述回水总管20出水口通过软管与回水回路22连接，所述回水回路22位于液冷机架下方。

所述供水总管12进水口和回水总管20出水口处设有截止阀。

所述供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管20进水口分别通过快接插头与软管连接，所述供水总管12出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管20进水口处设有快插母座，与其连接的软管上设有对应的快插公头。

所述回水总管20上设有排液口21，所述排液口21上设有排液阀。

以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，包括液冷机架、供水总管、分水管、液冷支管、集水管、回水总管；所述供水总管安装在液冷机架左侧上部，所述供水总管上设有进水口，所述供水总管进水口通过软管与供水回路连接，所述供水总管上设有若干出水口，所述供水总管上的出水口通过软管与分水管上端连接，所述分水管安装在液冷机架左侧中部、供水总管下方；所述分水管上设有若干出水口，所述分水管上的出水口通过软管与液冷支管连接，所述液冷支管安装于液冷机架中部，所述集水管安装在液冷机架右侧中部，所述集水管上设有若干进水口，所述液冷支管通过软管与集水管上的进水口连接，所述分水管上的出水口从上到下依次与集水管上的进水口由上到下通过液冷支管顺序对应连接，所述回水总管安装在液冷机架右侧底部、集水管下方；所述回水总管上设有若干进水口，所述集水管下端通过软管与回水总管上的进水口连接，所述回水总管上设有出水口，所述回水总管出水口通过软管与回水回路连接。

2.如权利要求1所述的一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，所述供水总管进水口和回水总管出水口处设有截止阀。

3.如权利要求1所述的一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，所述供水总管出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管进水口分别通过快接插头与软管连接，所述供水总管出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管进水口处设有快插母座，与其连接的软管上设有对应的快插公头。

4.如权利要求1所述的一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，所述回水总管上设有排液口，所述排液口上设有排液阀。

5.如权利要求3所述的一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，所述快插接头材质为316L不锈钢、铝合金或铜镀镍防腐蚀材质。

6.如权利要求3所述的一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，所述供水总管出水口、分水管出水口、集水管进水口、回水总管进水口处的快插接头选取不同的管径参数，四个位置的快插接头流通直径大小顺序为：供水总管出水口处快插接头与回水总管进水口处快插接头尺寸相等，都大于分水管出水口处快插接头与集水管进水口处快插接头，分水管出水口处快插接头与集水管进水口处快插接头尺寸相等。

7.如权利要求1所述的一种数据中心液冷同程供回水系统，其特征是，所述软管为防火阻燃的橡胶材质。