CN110831395B - 一种冷却系统与一种冷却方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种冷却系统，包括冷却机柜和冷却装置；所述冷却机柜用于承载设备，所述冷却机柜还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述冷却介质通过吸收所述设备散发的热量为所述设备降温；所述冷却装置用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，并将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。所述冷却系统通过所述冷却装置对所述冷却介质降温与将所述冷却介质因吸收设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质，能量消耗低，实现成本小，同时由于冷却介质损失较小，可以实现循环利用，可以提供相对持续的冷却能力。

Description

一种冷却系统与一种冷却方法

技术领域

本申请涉及冷却技术领域，具体涉及一种冷却系统和一种冷却方法。

背景技术

在信息时代，云计算的高速发展对计算性能的要求越来越高，对服务器性能的要求也不断提升。但是随着服务器性能的提高，也伴随着很多技术难题。例如，整个服务器的功耗问题越来越严重，据近年来的统计数据显示，服务器功耗呈现急速上升之势，机柜功耗成倍上升，尤其是近十年来，数据中心的机柜功率密度提高了约十倍以上且能耗也迅速增长。例如，过去一个机架的功耗一般为几千瓦左右，现在却出现局部高达几十千瓦的情况。

能耗剧增归其原因主要是功率密度快速增长，虽然功率密度快速增长会对云计算的发展有极大帮助，但是也会产生极大的不利影响。一方面，风冷能源成本高昂，并且没有足够的电力和冷却能力满足新一代高密度服务器的需要，对于数据中心运营商来说，运营总成本中的电力和冷却成本的比重在不断增加：在过去的几年中，电力和冷却的成本增加了四五倍，而这些成本预计继续上升。冷却能耗占整个数据中心能耗的将近一半，在最近的一个数据中心的调查中，数据中心的冷却能耗占电力总能耗的一半以上。另一方面，IT基础设施的容量增长受场地以及空间的制约，若冷耗比例继续增加会造成许多设备以比预期更快的速度达到容量极限，迫使企业对IT基础设施进行升级或重新建设。

因此，对于服务器等IT设备而言，降温成为目前急需解决的问题。传统的服务器降温采用的是风冷的方式，这种方式需要消耗大量的能源、空间和成本，而且消耗量日益剧增，特别是随着功率密度的持续攀升，目前针对服务器提供的冷却能力已趋向极限。

发明内容

本申请提供一种冷却系统与一种冷却方法，以相对较小的成本和相对持续的冷却能力为服务器等IT设备降温。

本申请提供一种冷却系统，包括冷却机柜和冷却装置；

所述冷却机柜用于承载设备，所述冷却机柜还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述冷却介质通过吸收所述设备散发的热量为所述设备降温；

所述冷却装置用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，并将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

可选的，所述冷却装置包括换热器与冷凝器；

所述换热器用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质；

在所述冷却机柜内设置有冷凝器，所述冷凝器用于将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

可选的，所述换热器设置于所述冷却机柜外部或所述冷却机柜内部。

可选的，在所述冷却机柜的所述冷却介质与所述换热器之间设置有第一管道和第二管道，所述冷却机柜通过所述第一管道向所述换热器输送因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，所述换热器通过所述第二管道向所述冷却机柜输送升温的所述冷却介质因被所述换热器冷却而形成的降温的所述冷却介质。

可选的，在所述第一管道上设置有用于输送升温的所述冷却介质的泵，和/或，在所述第二管道上设置有用于输送降温的所述冷却介质的泵。

可选的，在所述换热器上设置有第一进水口和第一出水口，所述换热器通过所述第一进水口获得所述冷却机柜外输送的冷水，所述换热器通过所述冷水冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述设备浸没的所述冷却介质，所述冷水吸收升温的所述设备浸没的所述冷却介质散发的热量后形成热水，所述换热器通过所述第一出水口将所述热水排出所述冷却机柜外。

可选的，在所述冷却机柜内的所述冷却介质液面以上的区域设置所述冷凝器。

可选的，在所述冷却机柜内的一侧内壁上设置所述冷凝器，和/或，在所述冷却机柜内的顶部设置所述冷凝器。

可选的，所述冷凝器从所述冷却机柜外获得冷水，通过所述冷水吸收所述发生相变的所述冷却介质的热量将所述发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

可选的，在所述冷凝器上设置有第二进水口和第二出水口，所述冷凝器通过所述第二进水口获得所述冷却机柜外输送的冷水，所述冷凝器通过所述冷水转换因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质，所述冷水吸收所述发生相变的所述冷却介质的热量后形成热水，所述冷凝器通过所述第二出水口将所述热水排出所述冷却机柜外。

可选的，所述冷却机柜为液冷机柜；

所述冷却介质为液体；

所述发生相变的所述冷却介质为所述液体因吸收所述设备散发的热量而挥发的气体；

所述将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质具体为：将所述液体因吸收所述设备散发的热量而所述挥发的气体冷凝为所述液体。

可选的，所述冷却介质为不导电冷却介质。

本申请提供另外一种冷却系统，包括机柜本体、换热器和冷凝器；

所述机柜本体用于承载设备，所述机柜本体还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述冷却介质通过吸收所述设备散发的热量为所述设备降温；

所述换热器用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质；

所述冷凝器用于将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

本申请还提供一种冷却方法，应用于用于承载设备的冷却机柜内，所述冷却机柜还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述方法包括如下步骤：

冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质；

将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

可选的，所述冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，包括：

从所述冷却机柜获得因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，并获得冷水；

通过所述冷水冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，获得降温的所述冷却介质；

向所述冷却机柜提供降温的所述冷却介质。

可选的，所述将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质，包括：

从所述冷却机柜获得因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质，并获得冷水；

通过所述冷水转换因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质，获得发生相变前的所述冷却介质。

可选的，所述冷却方法为液冷方法；

所述冷却介质为液体；

所述发生相变的所述冷却介质为所述液体因吸收所述设备散发的热量而挥发的气体；

所述将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质具体为：将所述液体因吸收所述设备散发的热量而所述挥发的气体冷凝为所述液体。

可选的，所述冷却介质为不导电冷却介质。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请公开了一种冷却系统，包括冷却机柜和冷却装置；所述冷却机柜用于承载设备，所述冷却机柜还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述冷却介质通过吸收所述设备散发的热量为所述设备降温；所述冷却装置用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，并将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。所述冷却系统通过所述冷却装置对所述冷却介质降温与将所述冷却介质因吸收设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质，能量消耗低，实现成本小，同时，由于冷却介质损失较小，可以实现循环利用，可以提供相对持续的冷却能力。

附图说明

图1是为实施例一提供的冷却系统A的结构示意图。

图2是为实施例二提供的冷却系统B的结构示意图。

图3是为实施例三提供的冷却系统C的结构示意图。

图4是为实施例四提供的一种冷却方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本申请的技术方案，先对本申请的一些技术术语作简要说明。

单相液冷技术：所谓单相是指自然界中的物质有3种形态，即固相、液相和气相；单相液冷技术在本申请中指的是在液体冷却换热过程中，没有发生物质形态转化的技术。

两相相变技术：指自然界中的物质3种形态(固相、液相和气相)发生物质两种形态转化的技术。在本申请中两相相变技术具体是指物质形态的气相与液相的相互转化过程。

本申请提供一种冷却系统与一种冷却方法，在实施例一至实施例三中对冷却系统进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请的冷却系统。但是本申请的冷却系统能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请的冷却系统不受下面公开的具体实施的限制。

实施例一

如图1所示，其示出了本实施例提供冷却系统A的结构示意图。该结构图反映后续实施例的基本思路。该结构图同时反映出此种冷却系统的工作流程。

以下通过具体的实施例对本申请提供的冷却系统进行详细的介绍和说明。

请参照图1所示的冷却系统A，冷却系统A包括冷却机柜101和冷却装置；冷却装置包括换热器102与冷凝器103；冷却机柜101用于承载设备104，冷却机柜101还用于存储冷却介质110，设备104的至少一部分浸没在所述冷却介质110中。换热器102用于冷却因吸收设备104散发的热量而升温的冷却介质110；在冷却机柜101内设置有冷凝器103，冷凝器103用于将冷却介质110因吸收设备104散发的热量而发生相变的冷却介质转换为发生相变前的冷却介质110。

本实施例中的冷却系统采用混合相变技术对设备进行降温，混合相变技术在本实施例中包括单相液冷技术和两相相变技术。为更好地对设备降温，在本实施例中，将设备104完全浸没在冷却介质110中，因而设备104能够以最大面积接触冷却介质110，从而使冷却介质110能够吸收更多的设备104散发的热量。

具体地，冷却介质110可以选择高沸点或者低沸点的液体以达到浸没液冷的目的，但是在实际应用中，由于设备104降温需要的液体量非常大，同时高沸点液体成本较高，采用大量的高沸点液体对设备降温无形之中会增加巨大的经济成本。因此在本实施例中选用沸点较低的液体，即使沸点较低的液体容易挥发，由于冷却系统中的冷凝器103能够对液体挥发的气体进行冷凝回流，也可以有效减少低沸点液体的挥发造成的损失。

在本实施例中，可以选择沸点较低的不导电的电子氟化液，电子氟化液为电子级涂布液，广泛应用于印刷电路版，是一种使用方便快捷的保护层，能有效的隔离潮湿及腐蚀性的化学环境，对于敏感的电子零件，达到最好的保护。常温之下快速干燥不需要烘烤。需要说明的是，电子氟化液通常用作上述设备104的冷却液，但是其应用领域并不局限于此，对于选择其他低沸点的液体，也可以用于本技术方案，取得同样的有益效果。

相应地，设备104散发的热量被电子氟化液吸收，电子氟化液吸收热量后温度变高，由于液体沸点较低很容易挥发，因此采用换热器102与冷凝器103分别吸收高温电子氟化液液体的热量和将电子氟化液液体挥发的电子氟化液气体进行液化，从而形成对电子氟化液的循环利用。

在冷却机柜101与换热器102之间设置有输送电子氟化液的第一管道105与第二管道106，在第二管道106上设置有用于输送高温的电子氟化液的泵107。可以理解的是，在其他实施方式中，泵107也可以设置在第一管道105或其它位置。只要安装方式合理并且能够使冷却机柜101、换热器102、泵107、第一管道105与第二管道106能够形成一个输送电子氟化液的循环体系并为之提供输送动力即可。

在本实施例中的第二管道106上设有能够提供输送液体动力的泵107，冷却机柜101、换热器102、泵107、第一管道105与第二管道106能够形成一个循环的输送电子氟化液并降温的体系。

更具体地，采用换热器102对高温的电子氟化液进行降温的过程如下描述：首先，当设备104浸没在电子氟化液中，高温的设备104与低温的电子氟化液由于存在温差会有热交换，电子氟化液会吸收设备的热量而升温，与此同时，设备因被电子氟化液吸收热量而降温。

上述因吸收设备104热量而升温的电子氟化液通过第一管道105从冷却机柜101被输送至换热器102，换热器102与外界机房冷却系统相连，换热器102中设置有流向自上而下的输送电子氟化液的管道以及流向自下而上的输送外界冷却水的管道，其中在换热器102内部输送电子氟化液的管道设置在冷水管道的内部(图中未示出)，外界冷水系统能够源源不断地提供冷水，当换热器102内部的输送电子氟化液与输送冷水的管道分别流经电子氟化液与冷水时，高温的电子氟化液与低温的冷水在流动过程中形成强对流，从而达到对电子氟化液降温的效果。

可以理解的是，在换热器102内部输送电子氟化液的管道与输送冷却水的管道的安装方式能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，只要安装方式合理并且能够对电子氟化液进行降温也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

通过上述过程降温后的电子氟化液通过第二管道106被输送回冷却机柜101，由于在第二管道106上安装有泵107系统，泵107系统能够将降温后的电子氟化液从换热器102中不断地输送回至冷却机柜101，从而达到对整个冷却机柜101的电子氟化液不断冷却的效果。同时泵107系统能够源源不断地为整个由冷却机柜101与换热器102形成的循环系统提供输送动力。

除此之外，在换热器102内，外界机房冷却系统的冷水通过吸收电子氟化液的热量温度不断升高形成热水，热水也不断被排出换热器102。经过此循环后，电子氟化液降温后可以继续对设备进行降温，以此达到循环利用的目的。

需要说明的是，在本实施例中与换热器102相连的外界机房冷却系统除了选择水，对于其他满足在换热器102内对电子氟化液进行降温的介质，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

为了更好地回收电子氟化液作为低沸点液体挥发的电子氟化液气体，本实施例中在冷却机柜101的内壁的一侧安装冷凝器103，需要注意的是，对于选择其他位置作为冷凝器103的安装位置的，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

冷凝器按其冷却形式可分为三大类型：水冷式、风冷式、蒸发式及淋水式。在本实施例中选用水冷式冷凝器，其中电子氟化液挥发的气体通过被冷却水带走热量而降温液化，冷却水可以一次流过，也可以循环使用。当使用循环水时，需要有冷却水塔或冷水池，在本实施例中采用外界机房提供循环水。需要说明的是，为了达到充分冷却的效果，在本实例中换热器102与冷凝器103通过外界机房冷却系统获得的冷水分别流经外界机房冷却系统的不同管道。

冷凝器103与外界机房冷却系统相连，冷却系统通过管道向冷凝器103提供冷水，冷水通过吸收挥发的电子氟化液气体的热量将挥发的电子氟化液气体冷凝为电子氟化液的液体。同时在冷凝器103上设置有用于获得冷水的进水口108和用于向冷却机柜101外排出热水的出水口109，冷水吸收挥发的电子氟化液气体的热量后形成热水。

电子氟化液因吸收设备104的热量而温度升高，会有一部分液体汽化，为减少挥发的电子氟化液气体的损失，采用冷凝器103对电子氟化液的气体冷凝回流，冷凝器103对电子氟化液挥发的气体冷凝回流的过程描述如下：如图1所示，冷凝器103与外界机房的冷却系统相连，冷却系统源源不断地提供冷水从而使冷凝器103内部保持低温的状态，当电子氟化液气体通过冷凝器103内部空间时，电子氟化液气体因遇冷而冷凝回流到冷却机柜101的电子氟化液液面上。为减少电子氟化液气体的挥发，在实际工作过程中将冷却机柜101密封操作，同时在冷却机柜101遇到故障或者需要正常维护时，可以打开柜体添加冷却介质或者排出冷却介质。

可以理解的是，在本实施例中外界机房冷却系统除了选择水，对于其他介质满足上述选择条件的，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

上述实施例采用单相液冷技术对设备进行降温，同时采用气液两相相变的技术对低沸点的冷却介质挥发的气体冷凝回流循环利用，从而达到减少冷却介质损失的效果，相比于现有的单相液冷降温技术而言，在实际使用中更为经济，应用更为广泛。

在实施例二中对冷却系统B进行详细说明，可以理解的是，冷却系统能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请的冷却系统同样不受下面公开的具体实施的限制。

实施例二

如图2所示，其示出了实施例二提供冷却系统B的结构示意图。该结构图反映后续实施例的基本思路。该结构图同时反映出此种冷却系统的工作流程。

参照图2，实施例二提供冷却系统B，包括机柜本体201、换热器202和冷凝器203；机柜本体用于承载设备204，机柜本体201还用于存储冷却介质211，设备204的至少一部分浸没在冷却介质211中，冷却介质211通过吸收设备204散发的热量为设备204降温；换热器202用于冷却因吸收设备204散发的热量而升温的冷却介质211；冷凝器203用于将冷却介质211因吸收设备204散发的热量而发生相变的冷却介质转换为发生相变前的冷却介质211。

同样的，本实施例中的冷却系统采用混合相变技术对设备进行降温，为更好对设备降温，在本实施例中，同样将设备204完全浸没在冷却介质211中，设备204能够以最大面积接触冷却介质211，从而使冷却介质211能够吸收更多的设备204散发的热量。

在本实施例中同样选择沸点较低的不导电的电子氟化液，需要说明的是，电子氟化液通常用作上述冷却系统的冷却液，但是其应用领域并不局限于此，对于选择其他低沸点的液体，也可以用于本技术方案，取得同样的有益效果。

同实施例一所述，设备204散发的热量被电子氟化液吸收，电子氟化液吸收热量后温度变高，由于液体沸点较低很容易挥发，因此采用换热器202与冷凝器203分别吸收高温电子氟化液液体的热量和将电子氟化液液体挥发的电子氟化液气体进行液化，从而形成对电子氟化液的循环利用。

与实施例一所提供的冷却系统不同的是，实施例二中的换热器202设于机柜本体201内部。

采用换热器202对高温的电子氟化液进行降温的过程如下：在换热器202与电子氟化液之间设置有第一管道205和第二管道206，因吸收设备204散发的热量而升温的电子氟化液通过第一管道205被输送到换热器202，换热器202冷却升温的电子氟化液，得到降温的电子氟化液，通过第二管道206将降温的电子氟化液输送到设备浸没的电子氟化液中。在第一管道205上设置有用于输送高温的电子氟化液的泵。

参照图2，在本实施例中将换热器202安装在冷却机柜内壁一侧电子氟化液液面上方，将泵系统(图中未示出)安装在第一管道205上，从而达到更容易地将高温的电子氟化液输送至换热器202内。

换热器202、泵、第一管道205、第二管道206与电子氟化液能够形成一个循环的输送电子氟化液并降温的体系。上述体系对电子氟化液的降温的过程如下具体描述：

当设备204浸没在电子氟化液中，高温的设备204与低温的电子氟化液由于存在温差会有热交换，电子氟化液会吸收设备204的热量而升温，与此同时，设备204因被电子氟化液吸收热量而降温。

类似于实施例1中换热器换热过程，因吸收设备204热量而升温的电子氟化液通过第一管道205被输送至换热器202，换热器202与外界机房冷却系统相连，换热器202中设置有流向自上而下的输送电子氟化液的管道以及流向自下而上的输送外界冷却水的管道，在换热器202内部输送电子氟化液的管道设置在冷水管道的内部，同时由于外界冷水系统能够源源不断地提供冷水，当换热器202内部的输送电子氟化液与输送冷水的管道分别流经电子氟化液与冷水时，高温的电子氟化液与低温的冷水形成强对流，从而达到对电子氟化液降温的效果。

上述降温后的电子氟化液通过第二管道206被输送回至电子氟化液的液体区域，由于第二管道206在实施例二中设置的方向为竖直向下，降温后的电子氟化液能自发从换热器202中不断地输送回至液体区域，从而对整个体系降温。

同样地，换热器202以及在换热器内部输送电子氟化液的管道与输送冷却水的管道的安装方式能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，只要安装方式合理并且能够对电子氟化液进行降温也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

在换热器上设置有第一进水口207和第一出水口208，换热器202通过第一进水口207获得机柜本体201外输送的冷水，换热器202通过冷水冷却换热器202内流经管道的电子氟化液，冷水吸收升温的电子氟化液散发的热量后形成热水，换热器202通过第一出水口208将热水排出机柜本体201。

为了更好地回收电子氟化液作为低沸点液体挥发的电子氟化液气体，本实施例中在冷却机柜的内壁的一侧安装冷凝器203，需要注意的是，对于选择其他位置作为冷凝器203的安装位置的，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

冷凝器203对电子氟化液挥发的电子氟化液气体冷凝回流的过程描述如下：电子氟化液因吸收设备204的热量温度升高，会有一部分液体汽化，为减少挥发的电子氟化液气体的损失，采用冷凝器203对电子氟化液的气体冷凝回流，如图2所示，冷凝器203与外界机房的冷却系统相连，冷却系统源源不断地提供冷水从而使冷凝器203内部保持低温的状态，当电子氟化液气体通过冷凝器203内部空间时，电子氟化液气体因遇冷而冷凝回流到电子氟化液液面上。为减少电子氟化液气体的挥发，在实际工作过程中将机柜本体201密封操作，同时在机柜本体201遇到故障问题或者需要正常维护时，可以打开机柜本体添加冷却介质或者排出冷却介质。

冷凝器203从机柜本体外获得冷水，冷水通过吸收电子氟化液气体的热量将电子氟化液气体液化。在冷凝器203上设置有第二进水口209和第二出水口210，冷凝器通过第二进水口209获得机柜本体201外输送的冷水，冷凝器203通过冷水冷凝因吸收设备散发的热量而挥发的电子氟化液气体，冷水吸收挥发的电子氟化液气体的热量后形成热水，冷凝器通过第二出水口210将热水排出机柜本体201。需要说明的是，为达到充分冷却的效果，在本实例中换热器202与冷凝器203通过外界机房冷却系统获得的冷水分别流经外界机房冷却系统的不同管道。

可以理解的是，在本实施例中外界机房冷却系统除了选择水，对于其他满足上述选择条件的介质，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

同样地，上述实施例采用单相液冷技术对设备进行降温，同时采用两相相变技术的技术对低沸点的冷却介质挥发的气体冷凝回流。相比于实施例一将换热器设置在所示机柜外部，实施例二将换热器设置在机柜本体内部。

实施例三

如图3所示，其示出了实施例三提供冷却机柜C的结构示意图。该结构图反映后续实施例的基本思路。该结构图同时反映出此种冷却系统的工作流程。

参照图3，实施例三提供冷却系统C，包括机柜本体301、换热器302和冷凝器303；机柜本体301用于承载有设备304，机柜本体301还用于存储冷却介质309，设备304的至少一部分浸没在冷却介质309中，冷却介质309通过吸收设备304散发的热量为设备304降温；换热器302用于冷却因吸收设备304散发的热量而升温的冷却介质309；冷凝器303用于将冷却介质309因吸收设备304散发的热量而发生相变的冷却介质转换为发生相变前的冷却介质309。

同样的，本实施例中的冷却系统采用混合相变技术对设备进行降温，为更好对设备降温，在本实施例中，同样将设备304完全浸没在冷却介质309中，设备304能够以最大面积接触冷却介质309，从而使冷却介质309吸收更多的设备304散发的热量。

在本实施例中同样选择沸点较低的不导电的电子氟化液，同实施例一与实施例二所述，设备304散发的热量被电子氟化液吸收，电子氟化液吸收热量后温度变高，同时由于电子氟化液液体沸点较低很容易挥发，采用换热器302与冷凝器303分别吸收高温电子氟化液液体的热量和将电子氟化液液体挥发的电子氟化液气体进行液化，从而形成对电子氟化液的循环利用。

采用换热器302对高温的电子氟化液进行降温的过程如下：在换热器302与电子氟化液之间设置有第一管道305和第二管道306，因吸收设备304散发的热量而升温的电子氟化液通过第一管道305被输送到换热器302，换热器302冷却升温的电子氟化液，得到降温的电子氟化液，降温的电子氟化液通过第二管道306被输送到设备浸没的电子氟化液中。在第一管道305上设置有用于输送高温的电子氟化液的泵。

参照图3，在本实施例中将换热器302与冷凝器303安装在机柜本体内壁一侧电子氟化液液面上方，将泵系统(图中未示出)安装在第一管道305上，从而更容易地将高温的电子氟化液输送至换热器302内。

换热器302、泵、第一管道305、第二管道306与电子氟化液能够形成一个循环的输送电子氟化液并降温的体系。上述体系对电子氟化液的降温的过程如下具体描述：

当设备304浸没在电子氟化液中，高温的设备304与低温的电子氟化液由于存在温差会有热交换，电子氟化液会吸收设备304的热量而升温，与此同时，设备304因被电子氟化液吸收热量而降温。

类似于实施例二中换热器换热过程，因吸收设备304热量而升温的电子氟化液通过第一管道305被输送至换热器302，换热器302与外界机房冷却系统相连，换热器302中设置有流向自上而下的输送电子氟化液的管道以及流向自下而上的输送外界冷却水的管道，在换热器302内部输送电子氟化液的管道设置在冷水管道的内部，同时外界冷水系统能够源源不断地提供冷水。当换热器302内部的输送电子氟化液与输送冷水的管道分别流经电子氟化液与冷水时，高温的电子氟化液与低温的冷水形成强对流，从而达到对电子氟化液降温的效果。

上述降温后的电子氟化液通过第二管道306被输送回至电子氟化液的液体区域，由于第二管道306在实施例三中设置的方向为竖直向下，降温后的电子氟化液能自发从换热器302中不断地输送回至液体区域，从而对整个体系降温。

同样地，换热器302以及在换热器内部输送电子氟化液的管道与输送冷却水的管道的安装方式能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，只要安装方式合理并且能够对电子氟化液进行降温也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

与实施例二所提供的冷却系统不同的是，实施例三中采用的外界机房冷却系统提供的冷水能同时满足换热器302与冷凝器303的冷却需求，因此实施例三中的换热器302与冷凝器303共用外界机房冷却系统。

在换热器上设置有第一进水口307和第一出水口308，换热器302通过第一进水口307获得机柜本体301外输送的冷水，冷水依次流经换热器302与冷凝器303，通过冷水冷却换热器302内流经管道的电子氟化液并在冷凝器303内将因吸收高温设备的热量而产生的电子氟化液气体冷凝为电子氟化液液体，冷水吸收升温的电子氟化液的热量和电子氟化液气体散发的热量后形成热水，热水依次流经冷凝器303与换热器302，通过第一出水口308被排出机柜本体301。需要说明的是，为减少电子氟化液气体的挥发，在实际工作过程中将机柜本体301密封操作，同时在机柜本体301遇到故障问题或者需要正常维护时，可以打开机柜本体添加冷却介质或者排出冷却介质。

可以理解的是，在本实施例中外界机房冷却系统除了选择水，对于其他满足上述选择条件的介质，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

同样地，上述实施例采用单相液冷技术对设备进行降温，同时采用两相相变技术的技术对低沸点的冷却介质挥发的气体冷凝回流循环利用。相比于实施例一将换热器设置在所示冷却机柜外部，实施例三也将换热器设置在冷却机柜本体内部，除此之外，换热器与冷凝器共用外界机房提供冷水的通道与排出因吸收热量的冷水所形成的热水的通道。

在上述三个实施例的冷却系统中，冷却机柜或机柜本体均为采用液冷技术的机柜，冷却介质为电子氟化液的液体，将冷却介质因吸收设备散发的热量而发生相变的冷却介质转换为发生相变前的冷却介质具体为：将电子氟化液因吸收设备散发的热量而挥发的电子氟化液气体冷凝为电子氟化液液体。可以理解的是，对于其他满足上述选择条件的冷却介质，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

实施例四

在上述的实施例中，提供了三种冷却系统，与之相对应的，本申请还提供一种冷却方法。请参看图4，其为本申请的一种冷却方法的流程图。由于方法实施例基本相似于系统实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。

本实施例的冷却方法应用于用于承载设备的冷却机柜内，冷却机柜还用于存储冷却介质，设备的至少一部分浸没在冷却介质中，方法包括如下步骤：

S401，冷却因吸收设备散发的热量而升温的冷却介质；

在冷却机柜中，电子氟化液因吸收设备散发的热量而升温，为了持续为设备降温，需要将高温的电子氟化液降温。此降温过程是通过机房的冷水系统实现的，即：通过冷水与电子氟化液的强制对流冷却高温的电子氟化液，最终获得低温的电子氟化液。

S402，将冷却介质因吸收设备散发的热量而发生相变的冷却介质转换为发生相变前的冷却介质。

在冷却机柜中，当电子氟化液因吸收设备散发的热量而升温过程中会有气体挥发。为了减少电子氟化液的损失，采用冷凝回流的方法减少气体挥发：此过程同样是通过机房的冷水系统实现的，即：通过冷水将电子氟化液的挥发的气体冷凝回流，最终获得冷凝的电子氟化液。

同样的，在实施例四的冷却方法中，冷却介质为电子氟化液的液体，将冷却介质因吸收设备散发的热量而发生相变的冷却介质转换为发生相变前的冷却介质具体为：将电子氟化液因吸收设备散发的热量而挥发的电子氟化液气体冷凝为电子氟化液液体。对于其他满足上述选择条件的冷却介质，只要选择合理也可以用于本技术方案，也属于本申请的保护范围。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括冷却机柜和冷却装置；

所述冷却机柜用于承载设备，所述冷却机柜还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述冷却介质通过吸收所述设备散发的热量为所述设备降温；

所述冷却装置用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，并将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质；

其中，所述冷却装置包括换热器；所述换热器中设置有流向自上而下的输送冷却介质的管道以及流向自下而上的输送外界冷却水的管道，当所述换热器内部的输送冷却介质与输送冷水的管道分别流经冷却介质与冷水时，冷却介质与冷水在流动过程中形成强对流。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却装置包括冷凝器；

在所述冷却机柜内设置有冷凝器，所述冷凝器用于将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述换热器设置于所述冷却机柜外部或所述冷却机柜内部。

4.根据权利要求2或3所述的冷却系统，其特征在于，在所述冷却机柜的所述冷却介质与所述换热器之间设置有第一管道和第二管道，所述冷却机柜通过所述第一管道向所述换热器输送因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，所述换热器通过所述第二管道向所述冷却机柜输送升温的所述冷却介质因被所述换热器冷却而形成的降温的所述冷却介质。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，在所述第一管道上设置有用于输送升温的所述冷却介质的泵，和/或，在所述第二管道上设置有用于输送降温的所述冷却介质的泵。

6.根据权利要求2或3所述的冷却系统，其特征在于，在所述换热器上设置有第一进水口和第一出水口，所述换热器通过所述第一进水口获得所述冷却机柜外输送的冷水，所述换热器通过所述冷水冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述设备浸没的所述冷却介质，所述冷水吸收升温的所述设备浸没的所述冷却介质散发的热量后形成热水，所述换热器通过所述第一出水口将所述热水排出所述冷却机柜外。

7.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，在所述冷却机柜内的所述冷却介质液面以上的区域设置所述冷凝器。

8.根据权利要求2或7所述的冷却系统，其特征在于，在所述冷却机柜内的一侧内壁上设置所述冷凝器，和/或，在所述冷却机柜内的顶部设置所述冷凝器。

9.根据权利要求2或7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷凝器从所述冷却机柜外获得冷水，通过所述冷水吸收所述发生相变的所述冷却介质的热量将所述发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

10.根据权利要求9所述的冷却系统，其特征在于，在所述冷凝器上设置有第二进水口和第二出水口，所述冷凝器通过所述第二进水口获得所述冷却机柜外输送的冷水，所述冷凝器通过所述冷水转换因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质，所述冷水吸收所述发生相变的所述冷却介质的热量后形成热水，所述冷凝器通过所述第二出水口将所述热水排出所述冷却机柜外。

11.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却机柜为液冷机柜；

所述冷却介质为液体；

所述发生相变的所述冷却介质为所述液体因吸收所述设备散发的热量而挥发的气体；

所述将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质具体为：将所述液体因吸收所述设备散发的热量而所述挥发的气体冷凝为所述液体。

12.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却介质为不导电冷却介质。

13.一种冷却系统，其特征在于，包括机柜本体、换热器和冷凝器；

所述机柜本体用于承载设备，所述机柜本体还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述冷却介质通过吸收所述设备散发的热量为所述设备降温；

所述换热器用于冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质；

所述冷凝器用于将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质；

其中，所述换热器中设置有流向自上而下的输送冷却介质的管道以及流向自下而上的输送外界冷却水的管道，当所述换热器内部的输送冷却介质与输送冷水的管道分别流经冷却介质与冷水时，冷却介质与冷水在流动过程中形成强对流，达到对冷却介质降温的效果。

14.一种冷却方法，其特征在于，应用于用于承载设备的冷却机柜内，所述冷却机柜还用于存储冷却介质，所述设备的至少一部分浸没在所述冷却介质中，所述方法包括如下步骤：

冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，其中，通过换热器中设置有流向自上而下的输送冷却介质的管道以及流向自下而上的输送外界冷却水的管道，当所述换热器内部的输送冷却介质与输送冷水的管道分别流经冷却介质与冷水时，冷却介质与冷水在流动过程中形成强对流，达到对冷却介质降温的效果；

将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，包括：

从所述冷却机柜获得因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，并获得冷水；

通过所述冷水冷却因吸收所述设备散发的热量而升温的所述冷却介质，获得降温的所述冷却介质；

向所述冷却机柜提供降温的所述冷却介质。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质，包括：

从所述冷却机柜获得因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质，并获得冷水；

通过所述冷水转换因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质，获得发生相变前的所述冷却介质。

17.根据权利要求14-16任意一项所述的方法，其特征在于，所述冷却方法为液冷方法；

所述冷却介质为液体；

所述发生相变的所述冷却介质为所述液体因吸收所述设备散发的热量而挥发的气体；

所述将所述冷却介质因吸收所述设备散发的热量而发生相变的所述冷却介质转换为发生相变前的所述冷却介质具体为：将所述液体因吸收所述设备散发的热量而所述挥发的气体冷凝为所述液体。

18.根据权利要求14-16任意一项所述的冷却方法，其特征在于，所述冷却介质为不导电冷却介质。

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