CN110933914A - 一种服务器液冷系统 - Google Patents

一种服务器液冷系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110933914A
CN110933914A CN201911257659.4A CN201911257659A CN110933914A CN 110933914 A CN110933914 A CN 110933914A CN 201911257659 A CN201911257659 A CN 201911257659A CN 110933914 A CN110933914 A CN 110933914A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling system
liquid
refrigeration cycle
temperature
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911257659.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110933914B (zh
Inventor
周智勇
李棒
林�智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Eco Atlas Tech Co Ltd
Shenzhen Eco-Atlas Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Eco Atlas Tech Co Ltd
Shenzhen Eco-Atlas Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Eco Atlas Tech Co Ltd, Shenzhen Eco-Atlas Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Eco Atlas Tech Co Ltd
Priority to CN201911257659.4A priority Critical patent/CN110933914B/zh
Publication of CN110933914A publication Critical patent/CN110933914A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110933914B publication Critical patent/CN110933914B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/208Liquid cooling with phase change
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20236Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures by immersion
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20354Refrigerating circuit comprising a compressor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763Liquid cooling without phase change
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20836Thermal management, e.g. server temperature control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及服务器的散热技术领域,公开了一种服务器液冷系统,该液冷系统包括一次侧冷却系统以及二次侧冷却系统,一次侧冷却系统与二次侧冷却系统之间通过换热器进行热交换;一次侧冷却系统包括压缩机制冷循环及自然冷源制冷循环;二次侧冷却系统包括由机柜、换热器的热侧形成的散热循环,服务器浸没在机柜内的冷却液中,且机柜与换热器的热侧之间的管路上设有冷却液泵;还包括:控制装置,用于根据冷却液的温度调节冷却液泵转速的变化量,并根据外部环境的温度控制一次侧冷却系统工作于压缩机制冷循环和/或自然冷源制冷循环。

Description

一种服务器液冷系统
技术领域
本发明涉及服务器的散热技术领域,尤其涉及一种服务器液冷系统。
背景技术
随着各行各业上云需求的暴增,以及近些年来边缘计算和5G等新概念的逐步落地,数据量呈几何般增长,在这种背景下,人们对于服务器的性能要求也越来越高,一般来说,高性能的服务器有着较高的发热量,这使得传统的空气冷却方式不得不采取更低的控制温度以及更大的空气流量来满足服务器的散热要求,从而导致现有的空气冷却方式变得困难且复杂,同时冷却设备成本和冷却设备运行所需的电费也将成倍增加。
除空气冷却方式外,液冷板也是一种常见的冷却形式,液冷板内设有冷却液流道,并与供液管路以及回液管路连通,液冷板置于服务器的主要发热元件表面,当冷却液流经液冷板时达到冷却主要发热元件的效果,而其他电子元件仍采用空气冷却的方式。
机柜内的冷却液吸收热量后温度升高,在机柜外还需要设置相应的冷源将冷却液吸收的热量及时散发出去,使温度降低后的冷却液再次与服务器进行热交换;现有技术中,可以采用自然冷源制冷,但是,当外部环境的温度较高时,外部环境中的空气不足以冷却冷凝器中的制冷剂,冷却效果较差;或者,还可以采用压缩机制冷,但是,由于压缩机的持续运行,冷却系统在制冷过程中的能耗较大。
发明内容
本发明提供一种服务器液冷系统,能够根据外部环境温度的变化选择适当的制冷形式,提高了适用性,并增强了服务器的冷却效果。
本发明实施例提供了一种服务器液冷系统,该液冷系统包括一次侧冷却系统以及二次侧冷却系统,所述一次侧冷却系统与所述二次侧冷却系统之间通过换热器进行热交换;
所述一次侧冷却系统包括压缩机制冷循环及自然冷源制冷循环;
所述二次侧冷却系统包括由机柜、所述换热器的热侧形成的散热循环,所述服务器浸没在所述机柜内的冷却液中,且所述机柜与所述换热器的热侧之间的管路上设有冷却液泵;还包括:
控制装置,用于根据所述冷却液的温度调节所述冷却液泵转速的变化量,并根据外部环境的温度控制所述一次侧冷却系统工作于所述压缩机制冷循环和/或自然冷源制冷循环。
上述实施例中,该液冷系统可以根据外部环境的温度变化控制一次侧冷却系统在压缩机制冷循环、自然冷源制冷循环以及压缩机、自然冷源混合制冷循环这三种模式下以一种适当的模式运行,充分利用了自然冷源和压缩机制冷,提高系统效能及适用性;并且,该液冷系统为浸没式液冷系统,可以根据冷却液的温度感知液冷机柜负载的变化,动态调节冷却液泵的流量,从而使冷量与服务器的发热量相匹配,精确控制冷却液的温度,增强了服务器的冷却效果。
可选的,所述压缩机制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、压缩机、冷凝器、膨胀阀;所述自然冷源制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、所述冷凝器、制冷剂泵,其中,所述制冷剂泵与所述膨胀阀并联后与所述冷凝器、所述换热器的冷侧串联;
所述冷却系统还包括与所述压缩机并联的电磁阀,所述电磁阀与所述压缩机并联后再与所述冷凝器以及所述换热器的冷侧串联。
可选的,还包括:
设置在所述冷凝器与所述膨胀阀之间的主管路上的储液罐;
所述控制装置,用于当由所述自然冷源制冷循环切换到所述压缩机制冷循环时,控制所述制冷剂泵关闭,并保持所述冷凝器运行,将经所述冷凝器后的制冷剂存入所述储液罐内;待所述冷凝器运行设定时间后,关闭所述电磁阀,并打开所述压缩机以及所述膨胀阀。
或者,所述压缩机制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、压缩机、第一冷凝器、膨胀阀;
所述自然冷源制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、第二冷凝器、制冷剂泵;
所述压缩机制冷循环与所述自然冷源制冷循环分别采用不同的制冷循环管路。
可选的,所述换热器的冷侧与所述压缩机之间设有气液分离器,保证进入压缩机的制冷剂均为气态的制冷剂,防止液击现象。
可选的,所述第二冷凝器与所述制冷剂泵之间设有储液罐,使得制冷剂泵吸入的全部为液态制冷剂,从而避免了气态制冷剂对制冷剂泵造成损坏。
可选的,还包括:
第一温度传感器,用于检测所述冷却液的温度;
所述控制装置,与所述第一温度传感器信号连接以及所述冷却液泵信号连接,还用于当所述第一温度传感器检测到的温度大于第一设定值时,控制所述冷却液泵运行,并具体通过以下公式调节所述冷却液泵转速的变化量:
ΔR(t)=RKP*e(t)+RKi*{e(t)-e(t-1)}+RKd*{e(t)-e(t-1)}
R(t)=R(t-1)+ΔR(t)
e(t)=T(t)-T(t)set
e(t-1)=T(t-1)-T(t)set
其中,ΔR——冷却液泵转速变化量;
R((t)——当前时刻的转速;
R((t-1)——前一时刻的转速;
T(t)——当前时刻的温度;
T(t-1)——前一时刻的温度;
T(t)set——设定的温度;
e(t)——当前时刻的温度与设定温度的差值;
e(t-1)——前一时刻的温度与设定温度的差值;
RKP——比例系数;
RKi——积分系数;
RKd——微分系数。
可选的,所述机柜上设有进液口、出液口以及与所述进液口连通的进液管路、与所述出液口连通的出液管路,所述进液管路以及所述出液管路分别与所述换热器的热侧连通;
所述第一温度传感器设置在所述出液管路上。
可选的,所述电磁阀为单向阀。
可选的,还包括:
第二温度传感器,用于检测外部环境温度;
所述控制装置,与所述第二温度传感器信号连接;还用于:
当所述第二温度传感器检测到的温度大于第二设定值时,控制所述压缩机制冷循环运行;
当所述第二温度传感器检测到的温度小于第三设定值时,控制所述自然冷源制冷循环运行;
当所述第二温度传感器检测到的温度大于第三设定值且小于第二设定值时,控制所述压缩机制冷循环与所述自然冷源制冷循环同时运行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的服务器液冷系统的示意图;
图2为本发明实施例提供的服务器液冷系统的控制流程图;
图3为本发明实施例提供的服务器液冷系统的另一种示意图;
图4为本发明实施例提供的服务器液冷系统的另一种示意图。
附图标记:
10-一次侧冷却系统
11-压缩机 12-冷凝器 12a-第一冷凝器 12b-第二冷凝器
13-膨胀阀 14-制冷剂泵 15-储液罐 16-第一电磁阀
17-第二电磁阀 18-第三电磁阀 19-气液分离器
20-二次侧冷却系统
21-机柜 22-冷却液泵
30-换热器
40-第一温度传感器
50-第二温度传感器
60-盘管
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一步详细地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种服务器液冷系统,能够根据外部环境的温度变化选择适当的制冷形式,并提高服务器的冷却效果。
该液冷系统包括一次侧冷却系统以及二次侧冷却系统,一次侧冷却系统与二次侧冷却系统之间通过换热器进行热交换;
一次侧冷却系统包括压缩机制冷循环及自然冷源制冷循环;
二次侧冷却系统包括由机柜、换热器的热侧形成的散热循环,服务器浸没在机柜内的冷却液中,且机柜与换热器的热侧之间的管路上设有冷却液泵;还包括:
控制装置,用于根据冷却液的温度调节冷却液泵转速的变化量,并根据外部环境的温度控制一次侧冷却系统工作于压缩机制冷循环和/或自然冷源制冷循环。
上述实施例中,当外部环境温度较低时,则冷热源温差足以满足热交换需传递的热量,则可以控制一次侧冷却系统在自然冷源制冷循环模式下运行,以节约能耗;当外部环境较高时,冷热源温差不足以满足热交换需传递的热量,则可以控制一次侧冷却系统在压缩机制冷循环模式下运行,以保证良好的冷却效果;或者,还可以控制一次侧冷却系统在压缩机、自然冷源混合制冷模式下运行;这样,该液冷系统可以根据外部环境的温度变化控制一次侧冷却系统在压缩机制冷循环、自然冷源制冷循环以及压缩机、自然冷源混合制冷循环这三种模式下以一种适当的模式运行,提高了系统效能及适用性;并且,该液冷系统为浸没式液冷系统,还可以根据冷却液的温度对冷却液泵的流量进行PID调节,从而精准控制冷却液温度,提高系统稳定性。
为了更加清楚的了解本发明实施例提供的服务器液冷系统的组成以及原理,现结合附图进行详细的描述。
如图1所示,该液冷系统包括一次侧冷却系统10以及二次侧冷却系统20,一次侧冷却系统10与二次侧冷却系统20之间通过换热器30进行热交换。其中,二次侧冷却系统20包括由机柜21、换热器30的热侧形成的散热循环,服务器浸没在机柜21内的冷却液中,与冷却液直接进行热交换,吸收热量后的冷却液温度升高,流出机柜21后沿管路进入换热器30进行放热。机柜21与换热器30之间的管路上设有冷却液泵22,通过调节冷却液泵22的转速可以调节冷却液在机柜21与换热器30之间的循环量,使冷却液的冷量与服务器的发热量相匹配。一次侧冷却系统10包括压缩机制冷循环以及自然冷源制冷循环,一次侧冷却系统10采用哪种模式工作与外部环境的温度有关,当外部环境较高时,冷热源温差不足以满足热交换需传递的热量,则可以控制一次侧冷却系统10在压缩机制冷循环模式下运行,制冷剂经压缩、冷凝、膨胀、蒸发完成一个制冷循环,不断从冷却液中吸收热量,并排放到外部环境中,保证良好的冷却效果;当外部环境温度较低时,则冷热源温差足以满足热交换需传递的热量,则可以控制一次侧冷却系统10在自然冷源制冷循环模式下运行,制冷剂在换热器30中吸热后进入冷凝器12中,并在冷凝器12中放热变为温度较低的液态制冷剂,重新回到换热器30中完成一次制冷循环;或者,还可以控制一次侧冷却系统10在压缩机、自然冷源混合制冷模式下运行。该液冷系统还包括控制装置,控制装置用于根据冷却液的温度调节冷却液泵22转速的变化量,使冷却液的冷量与服务器的发热量相匹配;还用于根据外部环境的温度控制一次侧冷却系统10工作于压缩机制冷循环和/或自然冷源制冷循环。
具体的,该液冷系统包括第一温度传感器40,第一温度传感器40用于检测冷却液的温度,控制装置与第一温度传感器40以及冷却液泵22信号连接,用于当第一温度传感器40检测到的温度大于第一设定值时,控制冷却液泵22运行,并具体通过以下公式调节冷却液泵22转速的变化量:
ΔR(t)=RKP*e(t)+RKi*{e(t)-e(t-1)}+RKd*{e(t)-e(t-1)}
R(t)=R(t-1)+ΔR(t)
e(t)=T(t)-T(t)set
e(t-1)=T(t-1)-T(t)set
其中,ΔR——冷却液泵转速的变化量;
R((t)——当前时刻的转速;
R((t-1)——前一时刻的转速;
T(t)——当前时刻的温度;
T(t-1)——前一时刻的温度;
T(t)set——设定的温度;
e(t)——当前时刻的温度与设定温度的差值;
e(t-1)——前一时刻的温度与设定温度的差值;
RKP——比例系数;
RKi——积分系数;
RKd——微分系数。
具体的,机柜21本体上设有进液口、出液口以及与进液口连通的进液管路、与出液口连通的出液管路,进液管路以及出液管路分别与换热器30的热侧连通,第一温度传感器40设置在出液管路上。
以上调节方式属于PID调节,包括比例调节、微分调节以及积分调节,通过机柜21出管感温包感知液冷机柜21内负载的变化,动态调节冷却液泵22的转速,从而可以精准控制冷却液温度,提高系统稳定性。
该液冷系统还包括第二温度传感器50,第二温度传感器50用于检测外部环境温度;控制装置与第二温度传感器50信号连接,还用于当第二温度传感器50检测到的温度大于第二设定值时,控制压缩机制冷循环运行,关闭自然冷源制冷循环;当第二温度传感器50检测到的温度小于第三设定值时,控制自然冷源制冷循环运行,关闭压缩机制冷循环;当第二温度传感器50检测到的温度大于第三设定值且小于第二设定值时,控制压缩机制冷循环与自然冷源制冷循环同时运行。
具体设置时,压缩机制冷循环包括依次连接的换热器30的冷侧、压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13,制冷剂与机柜21内的冷却液在换热器30中发生热交换,吸热后的制冷剂由液态变为气态,气态制冷剂沿管路进入压缩机11中,经压缩机11的压缩后变成高压高温的气态制冷剂,高压高温的气态制冷剂在冷凝器12中放热,由气态变为液态,形成高压低温的液态制冷剂,高压低温的液态制冷剂经膨胀阀13的节流后变成低温低压的液态制冷剂再次回到换热器30中,完成一次制冷循环。自然冷源制冷循环包括依次连接的换热器30的冷侧、冷凝器12、制冷剂泵14,制冷剂与冷却液在换热器30中发生热交换,吸热后的制冷剂由液态变为气态,气态制冷剂沿管路进入冷凝器12中,并在冷凝器12中与室外低温空气进行热交换变为液态制冷剂,液态制冷剂在制冷剂泵14的作用下再次进入换热器30中完成一次制冷循环。
如图1、图3所示,制冷剂泵14与膨胀阀13并联,制冷剂泵14与膨胀阀13并联后再与冷凝器12、换热器30的冷侧串联,且该一次侧冷却系统10还包括与压缩机11并联的电磁阀,电磁阀与压缩机11并联后再与冷凝器12以及换热器30的冷侧串联。控制装置分别与压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、制冷剂泵14、电磁阀信号连接,通过控制相关组件的开闭可以实现压缩机制冷循环以及自然冷源制冷循环之间的切换,其中,压缩机制冷循环与自然冷源制冷循环共用一个冷凝器12以及主干管路。继续参考图1、图3,该一次侧冷却系统还包括设置在冷凝器12与膨胀阀13之间的主管路上的储液罐15,控制装置具体用于当控制一次侧冷却系统10由自然冷源制冷循环切换到压缩机制冷循环时,首先控制制冷剂泵14关闭,并保持冷凝器12运行,将经冷凝器12后的制冷剂存入储液罐15内;待冷凝器12运行设定时间后,关闭电磁阀,并打开压缩机11以及膨胀阀13。这是因为当一次侧冷却系统10在自然冷源制冷循环模式下运行时,管路内制冷剂的流量相较于压缩机制冷循环多,因此在由自然冷源制冷循环模式切换到压缩机制冷循环模式时,通过将管路内多余的制冷剂存储到储液罐15中,以保证压缩机11的正常运行。
在一个具体的实施例中,如图1所示,与压缩机11并联的电磁阀(记为第一电磁阀16)为单向阀,单向阀只允许制冷剂沿管路从换热器30向冷凝器12流动,而不允许制冷剂反向流动,从而可以防止停机状态下制冷剂迁移到换热器30内。除第一电磁阀16外,该冷却系统还包括串联在压缩机11支路的第二电磁阀17以及串联在制冷剂泵14支路的第三电磁阀18,第二电磁阀17以及第三电磁阀18在管路上起到截止的作用,且分别与控制装置信号连接。当第一温度传感器40检测到的冷却液的温度大于第一设定值,且第二温度传感器50检测到的外部环境的温度小于第三设定值时,控制装置控制第一电磁阀16、冷凝器12、制冷剂泵14、第三电磁阀18打开,控制第二电磁阀17、压缩机11、膨胀阀13关闭,此时,外部环境足以冷却冷凝器12中的制冷剂,控制装置控制一次侧冷却系统在自然冷源制冷循环模式下运行;当第一温度传感器40检测到的温度大于第一设定值,且第二温度传感器50检测到的温度大于第二设定值时,控制装置控制第三电磁阀18、制冷剂泵14关闭,并保持冷凝器12运行,将经冷凝器12后的制冷剂存入储液罐15内,待冷凝器12运行设定时间后,控制第一电磁阀16关闭,控制第二电磁阀17、压缩机11、膨胀阀13打开,此时,由于外部环境温度较高,外部环境不足以冷却冷凝器12中的制冷剂,采用自然冷源冷却效果差,控制装置将一次侧冷却系统切换到压缩机制冷循环模式下运行,以保证良好的冷却效果,相应的控制流程如图2所示。
上述实施例中,储液罐15包括罐体以及与罐体连通的第一管路以及第二管路,第一管路位于液面上方,并与冷凝器12的出口连通,第二管路位于液面下方,并与制冷剂泵14以及膨胀阀13连通。当一次侧冷却系统在自然冷源制冷循环模式下运行时,储液罐15可以起到气液分离的作用,使得制冷剂泵14吸入的全部为液态制冷剂,从而避免了气态制冷剂对制冷剂泵14造成损坏;当一次侧冷却系统由自然冷源制冷循环模式切换到压缩机制冷循环模式下运行时,储液罐15可以存储管路内多余的制冷剂,以保证压缩机11的正常运行,具体原理为:冷却系统在压缩机制冷模式下运行时,制冷剂可以达到更低的温度,根据Q=cmΔT(Q为制冷量,c为比热,m为质量流量,ΔT为冷热源温差),且这两种制冷模式下Q与c基本不变,当温差ΔT增大时,则m减小,因此,当一次侧冷却系统由自然冷源制冷循环模式切换到压缩机制冷循环模式运行时,管路内会富余过多的制冷剂,针对管路内过多的制冷剂,压缩机11容易造成高压保护而不能正常运行,更严重者,可能会因为液体制冷剂在换热器30中无法完全蒸发而进入压缩机11,从而产生压缩机11液击损坏,这就要求在由自然冷源制冷循环模式切换到压缩机制冷循环模式时,需要减少管路内流动的制冷剂的量,而所设置的储液罐15可以对这部分制冷剂进行存储,即,当冷却系统由自然冷源制冷循环模式切换到压缩机制冷循环模式时,先关闭制冷剂泵14、第三电磁阀18,并保持冷凝器12运行,制冷剂在换热器30中继续吸热,并由液态变为气态,气态制冷剂沿管路流动至冷凝器12,在冷凝器12中放热后由气态制冷剂变为液态制冷剂,并存储到储液罐15中,在冷凝器12运行一段时间后,此时,一部分制冷剂已存储在储液罐15内,则关闭第一电磁阀16,打开第二电磁阀17、压缩机11、膨胀阀13,将一次侧冷却系统切换到压缩机制冷循环模式下运行,其中,在这两种模式之间切换时所保持冷凝器12运行的时间可以根据实际情况进行设定。
在另一种具体的实施例中,如图4所示,压缩机制冷循环与自然冷源制冷循环分别采用不同的制冷循环管路,压缩机制冷循环中的冷凝器12记为第一冷凝器12a,自然冷源制冷循环中的冷凝器12为第二冷凝器12b,第一冷凝器12a与第二冷凝器12b为不同的冷凝器。进一步的,换热器30的冷侧与压缩机11之间设有气液分离器19,保证进入压缩机11的制冷剂均为气态的制冷剂;第二冷凝器12b与制冷剂泵14之间设有储液罐15,从而保证制冷剂泵14抽出的均为液态的制冷剂。
该实施例能满足压缩机制冷循环模式、自然冷源制冷循环模式单独运行,还能满足混合模式运行。
该方案全年能利用自然冷源的时间更长,能效可以进一步提高,具体的实施方式为:
当T1>第二设定值时(第二设定值的取值范围在25~35℃),内外冷热源温差不足以满足热交换需传递的热量,此时,开启压缩机11制冷模式,制冷剂泵14关闭;
当第三设定值<T1≤第二设定值时,混合模式下同时开启压缩机11、制冷剂泵14,以制冷剂泵14循环为主,压缩机11制冷为辅;
当T1≤第三设定值时,室外环境温度低,冷热源温差足以满足热交换需传递的热量,此时,关闭压缩机11制冷,开启冷却液泵22模式。
图1、图4所示的系统中,一次侧冷却系统10与二次侧冷却系统20之间通过换热器30进行热交换,换热器30可以为间壁式换热器,在其他实施例中,如图3所示,可以在机柜21内设置盘管60,盘管60的两端伸出机柜,并分别与一次侧冷却系统10中的制冷循环管路连通,制冷剂流经盘管60时,与机柜21内的冷却液直接进行热交换,带走冷却液的热量,起到冷却的效果。
通过以上描述可以看出,本发明实施例提供的一次侧冷却系统可以在自然冷源制冷循环模式以及压缩机制冷循环模式之间进行切换,当外部环境温度较低时,采用自然冷源制冷循环模式运行,以降低能耗,当外部环境较高时,采用压缩机制冷循环模式运行,以保证冷却效果;同时,在二次侧冷却系统中,通过对冷却液泵的转速进行PID调节,可以精准控制冷却液温度,提高系统稳定性。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种服务器液冷系统,其特征在于,包括:一次侧冷却系统以及二次侧冷却系统,所述一次侧冷却系统与所述二次侧冷却系统之间通过换热器进行热交换;
所述一次侧冷却系统包括压缩机制冷循环及自然冷源制冷循环;
所述二次侧冷却系统包括由机柜、所述换热器的热侧形成的散热循环,所述服务器浸没在所述机柜内的冷却液中,且所述机柜与所述换热器的热侧之间的管路上设有冷却液泵;还包括:
控制装置,用于根据所述冷却液的温度调节所述冷却液泵转速的变化量,并根据外部环境的温度控制所述一次侧冷却系统工作于所述压缩机制冷循环和/或自然冷源制冷循环。
2.如权利要求1所述的服务器液冷系统,其特征在于,所述压缩机制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、压缩机、冷凝器、膨胀阀;所述自然冷源制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、所述冷凝器、制冷剂泵,其中,所述制冷剂泵与所述膨胀阀并联后与所述冷凝器、所述换热器的冷侧串联;
所述冷却系统还包括与所述压缩机并联的电磁阀,所述电磁阀与所述压缩机并联后再与所述冷凝器以及所述换热器的冷侧串联。
3.如权利要求2所述的服务器液冷系统,其特征在于,还包括:
设置在所述冷凝器与所述膨胀阀之间的主管路上的储液罐;
所述控制装置,用于当由所述自然冷源制冷循环切换到所述压缩机制冷循环时,控制所述制冷剂泵关闭,并保持所述冷凝器运行,将经所述冷凝器后的制冷剂存入所述储液罐内;待所述冷凝器运行设定时间后,关闭所述电磁阀,并打开所述压缩机以及所述膨胀阀。
4.如权利要求1所述的服务器液冷系统,其特征在于,所述压缩机制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、压缩机、第一冷凝器、膨胀阀;
所述自然冷源制冷循环包括依次连接的所述换热器的冷侧、第二冷凝器、制冷剂泵;
所述压缩机制冷循环与所述自然冷源制冷循环分别采用不同的制冷循环管路。
5.如权利要求4所述的服务器液冷系统,其特征在于,所述换热器的冷侧与所述压缩机之间设有气液分离器。
6.如权利要求4所述的服务器液冷系统,其特征在于,所述第二冷凝器与所述制冷剂泵之间设有储液罐。
7.如权利要求1所述的服务器液冷系统,其特征在于,还包括:
第一温度传感器,用于检测所述冷却液的温度;
所述控制装置,与所述第一温度传感器信号连接以及所述冷却液泵信号连接,还用于当所述第一温度传感器检测到的温度大于第一设定值时,控制所述冷却液泵运行,并具体通过以下公式调节所述冷却液泵转速的变化量:
ΔR(t)=RKP*e(t)+RKi*{e(t)-e(t-1)}+RKd*{e(t)-e(t-1)}
R(t)=R(t-1)+ΔR(t)
e(t)=T(t)-T(t)set
e(t-1)=T(t-1)-T(t)set
其中,ΔR——冷却液泵转速变化量;
R((t)——当前时刻的转速;
R((t-1)——前一时刻的转速;
T(t)——当前时刻的温度;
T(t-1)——前一时刻的温度;
T(t)set——设定的温度;
e(t)——当前时刻的温度与设定温度的差值;
e(t-1)——前一时刻的温度与设定温度的差值;
RKP——比例系数;
RKi——积分系数;
RKd——微分系数。
8.如权利要求7所述的服务器液冷系统,其特征在于,所述机柜上设有进液口、出液口以及与所述进液口连通的进液管路、与所述出液口连通的出液管路,所述进液管路以及所述出液管路分别与所述换热器的热侧连通;
所述第一温度传感器设置在所述出液管路上。
9.如权利要求1所述的服务器液冷系统,其特征在于,所述电磁阀为单向阀。
10.如权利要求1~9任一项所述的服务器液冷系统,其特征在于,还包括:
第二温度传感器,用于检测外部环境温度;
所述控制装置,与所述第二温度传感器信号连接;还用于:
当所述第二温度传感器检测到的温度大于第二设定值时,控制所述压缩机制冷循环运行;
当所述第二温度传感器检测到的温度小于第三设定值时,控制所述自然冷源制冷循环运行;
当所述第二温度传感器检测到的温度大于第三设定值且小于第二设定值时,控制所述压缩机制冷循环与所述自然冷源制冷循环同时运行。
CN201911257659.4A 2019-12-10 2019-12-10 一种服务器液冷系统 Active CN110933914B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911257659.4A CN110933914B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种服务器液冷系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911257659.4A CN110933914B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种服务器液冷系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110933914A true CN110933914A (zh) 2020-03-27
CN110933914B CN110933914B (zh) 2021-06-04

Family

ID=69859465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911257659.4A Active CN110933914B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 一种服务器液冷系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110933914B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113038807A (zh) * 2021-03-31 2021-06-25 上海鹄恩信息科技有限公司 一种液冷电能系统的控制方法、液冷电能系统及存储介质
CN113093890A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 大连理工大学 一种用于数据中心刀片式服务器两相浸没式液冷系统
CN113157069A (zh) * 2021-02-26 2021-07-23 山东英信计算机技术有限公司 一种服务器液冷散热系统的耦合散热控制方法及系统
CN113597211A (zh) * 2021-07-26 2021-11-02 Oppo广东移动通信有限公司 泵柜、制冷系统及制冷方法
CN113677167A (zh) * 2021-09-07 2021-11-19 北京百度网讯科技有限公司 一种服务器机柜、服务器机柜系统及服务器系统
CN115023096A (zh) * 2021-03-05 2022-09-06 维谛技术有限公司 一种液冷系统及一种液冷系统的控制系统、方法及装置
CN115494891A (zh) * 2022-08-17 2022-12-20 中国第一汽车股份有限公司 一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法
WO2024149390A1 (zh) * 2023-01-12 2024-07-18 杭州阿里云飞天信息技术有限公司 浸没式液冷系统及其控制方法和数据中心

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207652877U (zh) * 2017-11-23 2018-07-24 维谛技术有限公司 液冷服务器的散热系统
CN108738279A (zh) * 2018-05-04 2018-11-02 英业达科技有限公司 用于机柜服务器的液冷系统
CN109508083A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 广东合新材料研究院有限公司 一种接触式冷却的服务器散热系统及其使用方法
CN109831891A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 维谛技术有限公司 液冷服务器的散热系统、散热控制方法和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207652877U (zh) * 2017-11-23 2018-07-24 维谛技术有限公司 液冷服务器的散热系统
CN109831891A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 维谛技术有限公司 液冷服务器的散热系统、散热控制方法和装置
CN108738279A (zh) * 2018-05-04 2018-11-02 英业达科技有限公司 用于机柜服务器的液冷系统
CN109508083A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 广东合新材料研究院有限公司 一种接触式冷却的服务器散热系统及其使用方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113157069A (zh) * 2021-02-26 2021-07-23 山东英信计算机技术有限公司 一种服务器液冷散热系统的耦合散热控制方法及系统
CN115023096A (zh) * 2021-03-05 2022-09-06 维谛技术有限公司 一种液冷系统及一种液冷系统的控制系统、方法及装置
CN113038807A (zh) * 2021-03-31 2021-06-25 上海鹄恩信息科技有限公司 一种液冷电能系统的控制方法、液冷电能系统及存储介质
CN113093890A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 大连理工大学 一种用于数据中心刀片式服务器两相浸没式液冷系统
CN113597211A (zh) * 2021-07-26 2021-11-02 Oppo广东移动通信有限公司 泵柜、制冷系统及制冷方法
CN113677167A (zh) * 2021-09-07 2021-11-19 北京百度网讯科技有限公司 一种服务器机柜、服务器机柜系统及服务器系统
CN115494891A (zh) * 2022-08-17 2022-12-20 中国第一汽车股份有限公司 一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法
CN115494891B (zh) * 2022-08-17 2024-02-06 中国第一汽车股份有限公司 一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法
WO2024149390A1 (zh) * 2023-01-12 2024-07-18 杭州阿里云飞天信息技术有限公司 浸没式液冷系统及其控制方法和数据中心

Also Published As

Publication number Publication date
CN110933914B (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110933914B (zh) 一种服务器液冷系统
JP4799347B2 (ja) 給湯、冷温水空気調和装置
CN105910315B (zh) 一种复合型机房空调系统的控制方法
CN111043781A (zh) 压缩机和氟泵复合空调系统
JP4885481B2 (ja) 冷却装置の運転方法
CN103388905A (zh) 一种蒸发器流量可调节的热泵热水器系统
CN105805825B (zh) 一种空调及其控制方法
CN106152840B (zh) 热管系统、制冷系统及其控制方法
JP2003279079A (ja) 氷蓄熱システムおよび氷蓄熱システムによる暖房方法
CN107289653A (zh) 冷凝压力调节装置、压缩冷凝机组、制冷系统及控制方法
CN112325494A (zh) 一种制冷剂循环系统及其控制方法
JP2013130357A (ja) 二元冷凍装置
CN206514574U (zh) 一种数据中心制冷系统
KR200246301Y1 (ko) 냉온수 공급 냉동기
CN205690576U (zh) 一种光伏驱动复合式机房空调系统
US11892216B2 (en) Refrigeration system with direct expansion refrigeration mode and refrigerant pumping energy-efficiency mode and control method of refrigeration system
CN216384419U (zh) 四管制风冷冷热水机组
CN210512224U (zh) 一种制冷剂循环系统
CN108507237A (zh) 一种数据中心制冷系统
CN211011723U (zh) 一种空调冷液一体系统
RU148544U1 (ru) Энергосберегающая холодильная установка
CN113137710A (zh) 蒸发式冷凝器机组的控制方法
CN221464044U (zh) 一种房间量热计的供冷系统及房间量热计
CN221005534U (zh) 一种无油氟泵供冷系统及房间量热计
JP3503583B2 (ja) 冷凍装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant