CN110275594A - 用于液冷服务器的双冷源散热系统及散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于液冷服务器的双冷源散热系统及散热方法，包括带有冷却模块的液冷服务器，还包括冷板散热系统和蒸发器散热系统，冷板散热系统包括冷板和用于转移冷板热量的冷冻水系统；蒸发器散热系统包括蒸发器和用于转移蒸发器热量的压缩制冷系统；在冷却模块内设置用于冷却气态冷冻液的冷板和蒸发器。采用冷板和蒸发器双冷源，改变了现有散热系统中单一冷源的情况，利用双冷源为服务器进行散热，保证服务器安全运行。

Description

用于液冷服务器的双冷源散热系统及散热方法

技术领域

本发明涉及服务器领域，尤其是用于液冷服务器的双冷源散热系统及散热方法。

背景技术

数据时代，越来越多的大型企业开始拥有自己的数据中心，随着业务量的增加，数据中心服务器开始增加，对服务器的冷却问题也日益凸显。

液冷服务器是指冷却液注入服务器，通过冷热交换带走服务器的散热，在工作时，液冷服务器完全浸没于冷冻液中，采用冷冻液蒸发冷却的方式对服务器进行散热；利用液体沸腾时的汽化潜热来带走热量的，而由于液体的汽化潜热要比它的比热大很多，因此，蒸发冷却这种高效的降温方式逐渐被人们应用到计算机中，在此过程中，如何能保证吸热后的冷冻液能够得到快速冷却，显得至关重要，基于此，需要一种用于服务器的高可靠性散热系统。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种用于液冷服务器的双冷源散热系统及散热方法，改变了现有散热系统中单一冷源的情况，利用双冷源为服务器进行散热，保证服务器安全运行。

为达此目的，本发明提供了一种用于液冷服务器的双冷源散热系统，包括带有冷却模块的液冷服务器，还包括冷板散热系统和蒸发器散热系统；其中的冷板散热系统包括冷板和用于转移冷板热量的冷冻水系统；蒸发器散热系统包括蒸发器和用于转移蒸发器热量的压缩制冷系统；在冷却模块内设置用于冷却气态冷冻液的冷板和蒸发器，蒸发器设置在冷板下方，这样节省安装空间。通过冷板和蒸发器就可以与冷却模块内的汽化冷冻液进行换热，带走热量，冷却后的冷冻液回到服务器中继续为服务器散热。

冷却水系统包括循环泵、板换、冷冻水泵；冷板通过循环泵与板换连通，板换与冷冻水泵连通。循环泵用于冷板与板换之间的冷冻水流通换热，冷冻水泵用于带走板换的热量，这样就形成一套循环，实现冷板热量的释放输出。

蒸发器散热系统中的蒸发器与压缩制冷系统连通，蒸发器吸收的气态冷冻液的热量，然后通过制冷剂带到压缩制冷系统将热量释放输出。

一种用于液冷服务器的双冷源散热方法，包括如下步骤：

1)启动服务器，启动散热系统中的冷板散热系统或蒸发器散热系统；

2)如果服务器温度超过设定最高值，则进入步骤3)，如果未超过，则继续使用启动的散热系统进行散热工作；

3)启动冷板散热系统或蒸发器散热系统中未启动的散热系统进行散热。

步骤1)中对冷板散热系统和蒸发器散热系统设置优先级，启动优先级高的散热系统；其中，冷板散热系统的优先级高于蒸发器散热系统的优先级。由于冷板散热系统效率高，散热系统启动慢，蒸发器散热系统效率低，散热系统启动快的特点，所以先启动冷板散热系统，以蒸发器散热系统作为补充备用。

在步骤3)中启动未启动的散热系统时，监测已启动散热系统是否故障，如无故障，则在服务器温度降低到设定低值时，关闭此步骤中启动的散热系统，如有故障，则继续使用本步骤中启动的散热系统进行散热。在无故障时，设定低值和设定高值之间的温度差为缓冲区，这样在服务器工作时，温度超过设定高值时，蒸发器散热系统启动介入进行散热，这样采用两种散热系统进行散热。

启动服务器时，启动冷板散热系统，用于冷却服务器的冷冻液蒸发吸收服务器散发的热量，冷板与蒸发掉冷冻液进行换热，冷板内冷冻水带走冷板的热量，冷却降温后的冷冻液再次对服务器进行冷却。启动蒸发器散热系统后，蒸发器与汽化的冷却液进行换热，蒸发器内制冷剂带走蒸发器的热量，冷却降温后的冷冻液再次对服务器进行冷却。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：冷板散热系统和蒸发器散热系统具有互为备份的作用，当其中某一系统出现故障时，另一系统做为补充，可保证液冷服务器仍能安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式的流程图。

图中，1为服务器，2为冷却模块，3为冷板，4为循环泵，5为板换，6为蒸发器，7为压缩制冷系统，8为冷冻水泵。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

应当理解，在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。

这里可能会使用便于描述的空间相对性术语，例如“在…下”、“下方”、“下部”、“以上”、“上方”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间相对性术语意在包括图中所示取向之外的使用或工作中的器件不同取向。例如，如果将图中的器件翻转过来，被描述为在其他元件或特征“下”或“下方”的元件将会朝向其他元件或特征的“上方”。于是，示范性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。可以使器件采取其他取向(旋转90度或其他取向)，这里所用的空间相对术语作相应解释。

本文所采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。

一种用于液冷服务器的双冷源散热系统，包括带有冷却模块2的液冷服务器1，还包括冷板散热系统和蒸发器散热系统，在服务器机柜内充满了液态的绝缘冷却液，绝缘冷却液吸收服务器散发的热量不断的蒸发为气态，通过在冷却液蒸汽转移的过程就对服务器设备进行实时的冷却降温，冷板散热系统包括冷板3和用于转移冷板热量的冷冻水系统；冷却水系统包括循环泵4、板换5、冷冻水泵8；冷板3通过循环泵4与板换5连通，板换5与冷冻水泵8连通，蒸发器散热系统包括蒸发器6和用于转移蒸发器热量的压缩制冷系统7；冷板3和蒸发器6设置在冷却模块2内，蒸发器6设置在冷板3下方，气态的绝缘冷冻液在服务器1顶端的冷却模块内被蒸发器6和/或冷板3冷却，蒸发器6和冷板3冷却的切换或者同时工作可以根据实际使用需要进行控制；

进行冷却时，如果采用蒸发器6进行冷却时，气态的绝缘冷冻液与蒸发器6进行强化换热，利用蒸发器6内制冷剂的相变带走服务器散发的热量，冷却降温后的冷冻液再次进入服务器机柜内对冷却液进行冷却；如果采用冷板3进行冷却时，气态的绝缘冷冻液与冷板3进行强化换热，利用冷板3内冷冻水带走服务器散发的热量，冷却降温后的冷冻液再次进入服务器机柜内对服务器进行冷却，如果同时使用蒸发器6和冷板3进行冷却，则同时进行上述两个过程。在使用过程中，以冷板3散热为第一优先级，蒸发器6散热为第二优先级进行散热；因为冷板3散热效率高，但冷板散热系统启动慢，蒸发器6散热效率低，但散热系统启动快的特点，在启动后一定时间内对服务器系统散热需求进行统计最高值，最低值。根据统计结果以最优化比例调配设定某一散热需求值为冷板散热，设置缓冲区间值在服务器，即将出现超过设定散热需求值前，蒸发器散热开始启动介入，利用两者特点，实现节能的目标，蒸发器散热适用于机房内所有服务器共用，冷冻板散热适用于部分服务器共用，实现减少蒸发器设备投入过剩。

一种基于上述系统的用于液冷服务器的双冷源散热方法，包括步骤如下：

S1、启动服务器，启动优先级高的冷板散热系统；其中冷板散热为第一优先级，蒸发器散热为第二优先级进行散热；

S2、判断服务器温度是否超过设定最高值，

S3、如果服务器温度超过设定最高值，启动蒸发器散热系统进行散热，

并进入S5；

S4、如果服务器温度未超过设定最高值，则继续使用冷板散热系统进行

散热工作；

S5、监测已启动散热系统是否故障，如无故障，则在服务器温度降低到设定低值时，S6关闭蒸发器散热系统；此时，还有冷板散热系统继续进行散热，如有故障，S7则继续使用蒸发器散热系统进行散热。

在进行散热过程中，冷板散热系统散热时，用于冷却服务器的冷冻液蒸发吸收服务器散发的热量，冷板与蒸发掉冷冻液进行换热，冷板内冷冻水带走冷板的热量，冷却降温后的冷冻液再次对服务器进行冷却。蒸发器散热系统散热时，蒸发器与汽化的冷却液进行换热，蒸发器内制冷剂带走蒸发器的热量，冷却降温后的冷冻液再次对服务器进行冷却。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于液冷服务器的双冷源散热系统，包括带有冷却模块的液冷服务器，其特征是：

还包括冷板散热系统和蒸发器散热系统，

冷板散热系统包括冷板和用于转移冷板热量的冷冻水系统；

蒸发器散热系统包括蒸发器和用于转移蒸发器热量的压缩制冷系统；

在冷却模块内设置用于冷却气态冷冻液的冷板和蒸发器。

2.根据权利要求1所述用于液冷服务器的双冷源散热系统，其特征是：

所述的冷却水系统包括循环泵、板换、冷冻水泵；

冷板通过循环泵与板换连通，板换与冷冻水泵连通。

3.根据权利要求1或2所述用于液冷服务器的双冷源散热系统，其特征是：

所述蒸发器设置在冷板下方。

4.一种用于液冷服务器的双冷源散热方法，其特征在于包括如下步骤：

1)启动服务器，启动散热系统中的冷板散热系统或蒸发器散热系统；

2)如果服务器温度超过设定最高值，则进入步骤3)，如果未超过，则继续使用启动的散热系统进行散热工作；

3)启动冷板散热系统或蒸发器散热系统中未启动的散热系统进行散热。

5.根据权利要求4所述用于液冷服务器的双冷源散热系统，其特征是：

步骤3)中启动未启动的散热系统时，监测已启动散热系统是否故障，如无故障，则在服务器温度降低到设定低值时，关闭此步骤中启动的散热系统，如有故障，则继续使用本步骤中启动的散热系统进行散热。

6.根据权利要求4或5所述用于液冷服务器的双冷源散热系统，其特征是：

步骤1)中对冷板散热系统和蒸发器散热系统设置优先级，启动优先级高的散热系统；

其中，冷板散热系统的优先级高于蒸发器散热系统的优先级。

7.根据权利要求6所述用于液冷服务器的双冷源散热系统，其特征是：

启动服务器时，启动冷板散热系统，用于冷却服务器的冷冻液蒸发吸收服务器散发的热量，冷板与蒸发掉冷冻液进行换热，冷板内冷冻水带走冷板的热量，冷却降温后的冷冻液再次对服务器进行冷却。

8.根据权利要求7所述用于液冷服务器的双冷源散热系统，其特征是：

启动蒸发器散热系统后，蒸发器与汽化的冷却液进行换热，蒸发器内制冷剂带走蒸发器的热量，冷却降温后的冷冻液再次对服务器进行冷却。