CN111365893B - 一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法，包括系统初始化步骤和系统工作步骤，本发明的方法可对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，防止液冷服务器内部湿空气在CPU液冷板、液冷管路等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，同时通过控制导流风机带动内部空气循环，完成对电源模块、PCIE插件、内存条、阵列磁盘等发热部件风冷换热，本发明的方法适用于冷却介质温度低于环境温度或高湿热环境的机架式液冷服务器,可扩大液冷服务器的应用范围。

Description

一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法

技术领域

本发明涉及一种半导体除湿装置控制方法，特别是一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法。

背景技术

随着大数据、云计算及人工智能的兴起，数据中心及服务器的计算需求越来越高，功率密度也不断升高，单块芯片可达300W甚至500W以上。传统的数据中心一般采用精密空调冷却技术，通过冷风与服务器芯片的散热器换热。由于空气本身的换热特性差，换热系数低，已经无法满足数据中心新型高密度计算服务器的散热需求；制冷机组能耗占数据中心能耗的比例在40％左右，能源成本的不断攀升以及人们对绿色环保的重视。在保证设备安全、高性能运行的前提下，如何提高数据中心的能源利用效率，降低PUE，已成为数据中心基础设施追求的目标之一。随着液冷散热技术的不断发展，液冷服务器应用范围不断扩大。

现有液冷服务器多采用浸没式直接液冷方案，具体是将服务器芯片及其它器件直接浸没在不导电的液体直接进行换热，单相浸没冷却由于其换热采用对流方式，存在流场不均、换热效率低问题，维护时完全干燥需要较长时间，影响服务器正常维护；两相浸没液冷却系统高效均匀，但一般体积较大，价格较高，维护冷却液蒸发耗散较大，环境适应性低，使得两相浸没液冷服务器无法规模化应用。

冷板式间接液冷服务器方案结构简单，维护方便，但在夏季尤其在潮湿、高热的梅雨季节，内部液冷板可能出现凝露现象，为减小凝露风险一般采用高于环境温度的冷却介质，限制了液冷服务器散热性能进一步提高；凝露对于服务器危害性很大，容易造成电气短路，从而影响液冷服务器正常运行，甚至引起事故发生，导致冷板式间接液冷服务器可靠性、安全性降低，限制了冷板式液冷服务器进一步推广。

传统加热型除湿器的原理是温度较高时，湿空气中能容纳较多水分，加热空气就能使可能凝成露珠水分保留在空气中，而不在设备表面凝露，但是湿气还在服务器内，当遇到温差大时，湿空气中的水分就会在设备表面结露，仍然会对设备正常运行造成影响；服务器工作时CPU发热量较大，加热方式除湿影响服务器可靠性和性能提高。

近年来，国内外对半导体制冷的理论和实验研究越来越多，由于半导体具有结构简单、体积小、无噪声、无磨损、寿命长、可靠性高、无污染等优点，目前广泛应用到了汽车工业、化工、医疗以及家用的日常生活等方面，其用于液冷服务器等设施冷凝除湿前景广大。

由此可见，虽然液冷服务器应用范围不断扩大，但现有的液冷服务器仍存在结构复杂、不便维护、安全性低、环境适应性差等缺陷而亟待进一步改进；并且缺少配套的控制方法。因此，目前急需一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法，其特征在于，包括系统初始化步骤和系统工作步骤，所述系统初始化步骤具体为：

检测半导体制冷除湿装置、液冷散热装置状态及液冷服务器工况值、冷却介质压力值、温度值及内部湿空气冷凝情况及冷凝温度阀值，有冷凝现象或低于冷凝阀值时除湿；

所述系统工作步骤为：检测服务器内PCIE插件、电源插件这些发热部件温度，半导体制冷除湿装置开始制冷控温。

初始化阶段A：

步骤A1：确定半导体制冷除湿装置、液冷散热装置、导流风机、各组传感器状态及半导体制冷除湿装置的工况值；

步骤A2：TCM控制模块信息采集单元采集环境温度值及液冷散热装置进液口冷却介质压力、温度值和液冷服务器的工作状态值；

步骤A3：TCM控制模块信息处理单元判断液冷散热装置进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时TCM控制模块显示控制单元发送状态正常信息，状态指示单元冷却介质状态指示灯变为绿色正常状态；进液口冷却介质温度值或压力值超出预设阈值范围时，进一步的，TCM控制模块信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15％，不超过预设阈值范围15％时，状态指示单元冷却介质指示灯保持闪烁报警状态；超过预设阈值范围15％时，状态指示单元冷却介质指示灯变为红色故障状态，初始化失败，液冷服务器初始化结束。

步骤A4：TCM控制模块信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内湿空气温湿度值、散热器表面温度值；

步骤A5：TCM控制模块信息处理单元判断液冷服务器是否有冷凝现象，有冷凝现象时，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元除湿指示灯变为闪烁报警状态，切换半导体制冷除湿装置工况至最大制冷系数工况，导流风机(12)95％转速工作，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，一定周期后转至步骤A4；无冷凝现象时，转至步骤A6；

步骤A6：TCM控制模块信息处理单元判断液冷服务器工作状态值，若处于开盖维护状态，半导体制冷除湿装置工况维持最大制冷系数工况，导流风机(12)35％转速工作；若处于正常工作状态，TCM控制模块信息处理单元计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值；

步骤A7：TCM控制模块信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，半导体制冷除湿装置工况维持最大制冷量工况，导流风机调整至35％转速工作，初始化结束，转至步骤A8；超过理想露点阀值范围时，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元除湿指示灯变为闪烁报警状态，半导体制冷除湿装置工况切换为最大制冷量工况，导流风机调整至95％转速工作，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿一定周期后，转至步骤A4。

步骤A8：TCM控制模块信息处理单元对相应报警、故障信息进行处理，启动液冷服务器开始工作。

工作阶段B：

步骤B1：TCM控制模块信息采集单元采集环境温度值及液冷散热装置进液口冷却介质压力、温度值和和液冷服务器工作状态值；

步骤B2：TCM控制模块信息处理单元判断液冷散热装置进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时，TCM控制模块显示控制单元发送状态正常信息，状态指示单元冷却介质状态指示灯变为绿色正常状态；超出预设阈值范围时，进一步的，TCM控制模块信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15％，不超过预设阈值范围15％时，状态指示单元冷却介质指示灯保持闪烁报警状态；超过预设阈值范围15％时，TCM控制模块显示操控单元发送报警信息，状态指示单元冷却介质指示灯变为闪烁报警状态；

步骤B3：TCM控制模块信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内湿空气温湿度值、散热器表面温度值，信息处理单元计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值；

步骤B4：TCM控制模块信息处理单元判断液冷服务器工作状态是否在开盖维护状态，若处于开盖维护状态，半导体制冷除湿装置工况切换至最大制冷量工况，导流风机(12)35％转速工作，一定周期后转至步骤B1；若处于正常工作状态，转至步骤B4；

步骤B4：TCM控制模块信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，半导体制冷除湿装置工况维持最大制冷量工况，导流风机35％转速工作，转至步骤B5；超过理想露点阀值范围时，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元除湿指示灯变为闪烁报警状态，半导体制冷除湿装置工况切换为最大制冷量工况，导流风机95％转速工作，经TCM控制模块PID控制算法计算后增大半导体制冷片工作电压对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，一定周期后转至步骤B1。

步骤B5：TCM控制模块信息采集单元采集电源插件、PCIE插件温度值、导流风机转速值和半导体制冷片工作电压值。

步骤B6：TCM控制模块信息处理单元判断电源插件、PCIE插件温度值是否达到设定温度阀值，不超过设定温度阀值范围时保持最大制冷系数工况，保持半导体制冷片工作电压不变，导流风机转速不变，一定周期后转至步骤B1；超过设定温度阀值时，转至步骤B7；

步骤B7：TCM控制模块信息处理单元判断半导体制冷片工作电压值是否超过最大制冷系数工况设定电压阀值，不超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，经TCM控制模块PID控制算法计算后增大半导体制冷片工作电压值和导流风机转速值，一定周期后转至步骤B5；超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，半导体制冷片切换至最大制冷系数工况，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元半导体制冷指示灯变为闪烁报警状态，一定周期后转至步骤B1；

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的方法可对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，防止液冷服务器内部湿空气在CPU液冷板、液冷管路等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，同时通过控制导流风机带动内部空气循环，完成对电源模块、PCIE插件、内存条、阵列磁盘等发热部件风冷换热，本发明的方法适用于冷却介质温度低于环境温度或高湿热环境的机架式液冷服务器,可扩大液冷服务器的应用范围。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的液冷服务器除湿温控流程图。

图2为本发明的模块化液冷服务器示意图。

图3为本发明的半导体制冷除湿装置示意图。

图4为本发明的液冷散热装置示意图。

图5为本发明的半导体除湿装置控制方法初始化步骤流程图。

图6为本发明的半导体除湿装置控制方法工作过程步骤流程图。

图中标号所代表的含义：

1-服务器机箱、2-主板模块、3-PCIE插件、4-半导体制冷除湿装置、5-液冷散热装置、6-内存条、7-TCM控制器模块、8-导流板、9-前面板、10-阵列磁盘、11-电源模块、12-导流风机、13-框架、14-转接板、15-进液口流体连接器、16-分集流器、17-液流管路、18-CPU液冷板、19-TCM液冷板、20-回液口流体连接器、21-半导体制冷片、22-散热器、23-导流罩、24-集水器。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法，包括系统初始化步骤和系统工作步骤，所述系统初始化步骤具体为：

检测半导体制冷除湿装置4、液冷散热装置5状态及液冷服务器工况值、冷却介质压力值、温度值及内部湿空气冷凝情况及冷凝温度阀值，有冷凝现象或低于冷凝阀值时除湿；

所述系统工作步骤为：检测服务器内PCIE插件3、电源插件11这些发热部件温度，半导体制冷除湿装置4开始制冷控温。

系统初始化步骤具体为：

步骤A1、确定半导体制冷除湿装置4、液冷散热装置5、导流风机12、各组传感器状态及半导体制冷除湿装置4工况值；

步骤A2、TCM控制模块7信息采集单元采集环境温度值及液冷散热装置5进液口冷却介质压力、温度值和液冷服务器工作状态值；

步骤A3、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷散热装置5进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时TCM控制模块7显示控制单元发送状态正常信息；进液口冷却介质温度值或压力值超出预设阈值范围时，TCM控制模块7信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15％，不超过预设阈值范围15％时，状态指示单元发出报警提示；超过预设阈值范围15％时，状态指示单元发出故障提示，初始化失败，液冷服务器初始化结束；

步骤A4、TCM控制模块7信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内湿空气温湿度值、散热器22表面温度值；

步骤A5、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器是否有冷凝现象，有冷凝现象时，输出报警信号至状态指示单元，切换半导体制冷除湿装置4工况至最大制冷系数工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，之后转至步骤A4；无冷凝现象时，转至步骤A6；

步骤A6、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器工作状态值，若处于开盖维护状态，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷系数工况；若处于正常工作状态，TCM控制模块7信息处理单元确定液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值；

步骤A7、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷量工况，初始化结束，转至步骤A8；超过理想露点阀值范围时，输出报警信号至状态指示单元，半导体制冷除湿装置4工况切换为最大制冷量工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿后，转至步骤A4；

步骤A8、TCM控制模块7信息处理单元对相应报警、故障信息进行处理，启动液冷服务器开始工作。

所述系统工作步骤为：

步骤B1、TCM控制模块7信息采集单元采集环境温度值及液冷散热装置5进液口冷却介质压力、温度值和和液冷服务器工作状态值；

步骤B2、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷散热装置5进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时，TCM控制模块7显示控制单元发送状态正常信息；超出预设阈值范围时，TCM控制模块7信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15％，不超过预设阈值范围15％时，状态指示单元发出报警信息；超过预设阈值范围15％时，TCM控制模块7显示操控单元发送故障信息；

步骤B3、TCM控制模块7信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内湿空气温湿度值、散热器22表面温度值，信息处理单元计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值；

步骤B4、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器工作状态是否在开盖维护状态，若处于开盖维护状态，半导体制冷除湿装置4工况切换至最大制冷量工况，之后转至步骤B1；若处于正常工作状态，转至步骤B4；

步骤B4、TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷量工况，转至步骤B5；超过理想露点阀值范围时，输出报警信号至状态指示单元，半导体制冷除湿装置4工况切换为最大制冷量工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，之后转至步骤B1；

步骤B5、TCM控制模块7信息采集单元采集电源插件11、PCIE插件3温度值、导流风机12转速值和半导体制冷片21工作电压值；

步骤B6、TCM控制模块7信息处理单元判断电源插件11、PCIE插件3温度值是否达到设定温度阀值，不超过设定温度阀值范围时保持最大制冷系数工况，保持半导体制冷片21工作电压不变，导流风机12转速不变，之后转至步骤B1；超过设定温度阀值时，转至步骤B7；

步骤B7、TCM控制模块7信息处理单元判断半导体制冷片21工作电压值是否超过最大制冷系数工况设定电压阀值，不超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，增大半导体制冷片21工作电压值和导流风机12转速值，之后转至步骤B5；超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，半导体制冷片21切换至最大制冷系数工况，输出报警信号至状态指示单元之后转至步骤B1。

一种执行上述方法的装置，包括服务器机箱1、主板模块2、电源插件11、PCIE插件3、内存条6、阵列磁盘10、半导体制冷除湿装置、液冷散热装置；所述主板模块2、电源插件11、PCIE插件3、内存条6、阵列磁盘10、半导体制冷除湿装置和液冷散热装置均位于服务器机箱1中；

液冷服务器密闭腔内空气流经半导体制冷除湿装置，在散热器表面降温、冷凝除湿后循环进入液冷服务器对PCIE插件3、内存条6、阵列磁盘10、电源插件11这些发热部件进行风冷散热。

所述服务器机箱1包括前面板9、框架13、转接板14、上盖板，前面板9、框架13、转接板14、上盖板均采用高强度6061铝合金，导电氧化处理后外表面涂镀油漆，接触面均采用导电橡胶条密封；液冷散热装置中的CPU液冷板与主板模块CPU座浮动安装；

所述液冷服务器内设置固体干燥剂，对密闭腔内湿空气进行吸湿干燥；

所述液冷散热系统中的冷却介质，为去离子水、65#冷冻液或氟化液。

所述液冷散热装置包括分集流器、液流管路、CPU液冷板和TCM液冷板，所述分集流器、CPU液冷板和TCM液冷板通过液流管路串联；TCM液冷板与半导体制冷片21相接触；所述CPU液冷板18采用射流方式强化换热，流道内布置错列扰流柱。

所述分集流器的进液口流体连接器与回液口流体连接器为自卸压式自锁流体连接器，与液冷源断开时内部液流管路压力大于0.4MPa时自动卸压。

所述半导体制冷除湿装置包括半导体制冷片21、散热器22和TCM液冷板19，所述半导体制冷片21位于散热器22和TCM液冷板19之间；所述半导体制冷片21热端连接于TCM液冷板19，冷端连接于散热器22；该装置还包括集水器24，所述集水器24设置于所述散热器22下方，用于集聚冷凝水；半导体制冷片21的外部罩有导流罩23，导流罩23的侧面设置导流风机。

半导体制冷片21的温度由与其相连的TCM控制器模块7控制；所述TCM控制器模块7包括信息采集单元、信息处理单元和控制单元，用于检测湿空气温湿度和/或散热器22表面的实时温度,并对半导体制冷片21制冷温度进行控制。

所述散热器22包含间距分布的散热翅片，相邻散热翅片之间具有通流栅道，所述通流栅道与集水器24连通。

所述半导体制冷除湿装置4以最大制冷量工况或最大制冷系数工况工作，可通过TCM控制模块7在线调整。

本发明利用半导体制冷除湿装置4对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿、降温，避免湿空气在CPU液冷板18、液冷管路17等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，并对电源插件11、PCIE插件3、阵列磁盘10、内存条6等小发热部件散热；利用射流技术提高冷却介质与CPU液冷板18换热系数，解决现有风冷散热服务器散热效率低、能耗高、噪音高、占用空间大等问题，扩大均液冷服务器的应用范围，并具有体积紧凑、环境适应性强等特点。

本发明的方法可对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，防止液冷服务器内部湿空气在CPU液冷板、液冷管路等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，同时通过控制导流风机带动内部空气循环，完成对电源模块、PCIE插件、内存条、阵列磁盘等发热部件风冷换热，本发明的方法适用于冷却介质温度低于环境温度或高湿热环境的机架式液冷服务器,可扩大液冷服务器的应用范围。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例

如图1所示，液冷服务器开机时液冷除湿系统初始化，TCM控制模块7检测半导体制冷除湿装置4、液冷散热装置5状态及液冷服务器工况值、冷却介质压力值、温度值及内部湿空气冷凝情况及冷凝温度阀值，有冷凝现象或湿空气低于当前工况理想露点阀值时，TCM控制模块7调整半导体制冷片21输入电压，直至散热器22表面温度达到冷凝除湿温度范围并保持，对内部湿空气制冷除湿；液冷除湿系统初始化后初始化电气系统，TCM控制模块7检测服务器内PCIE插件3、电源插件11等温度及内部湿空气冷凝温度阀值，当冷却介质温度变化使湿空气低于当前工况理想露点阀值时，TCM控制模块7调整半导体制冷片21输入电压，直至散热器22表面温度达到冷凝除湿温度范围并保持，完成除湿后调整半导体制冷片21制冷工况，仅对电源插件11、PCIE插件3、阵列磁盘10、内存条6小发热部件进行散热。

如图2所示，液冷服务器由服务器机箱1、主板模块2、电源插件11、PCIE插件3、阵列磁盘10、内存条6、半导体制冷除湿装置4、液冷散热装置5、等组成，半导体制冷除湿装置4对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿并对电源插件11、PCIE插件3、阵列磁盘10、内存条6等发热量较小部件进行散热，液冷散热装置5对主板模块2CPU、半导体制冷片21等发热量较大部件散热，适用于高性能CPU或噪声指标要求较高场合的服务器，解决现有液冷服务器结构复杂、可靠性低等问题，扩大液冷服务器的应用范围，并具有结构紧凑、环境适应性强等特点。

服务器机箱1由前面板9、框架13、转接板14、上盖板等组成，前面板9、框架13、转接板14、上盖板均采用高强度的6061铝合金，框架13、前面板9、转接板14等铝合金零部件导电氧化处理后外表面涂镀油漆，接触面均采用导电橡胶条密封，可有效实现防水、防潮、防尘和电磁屏蔽，可实现湿热环境中长时间可靠工作。

进一步的，所述导流风扇12有多个，设置于所述液冷服务器不同位置，形成内部空气环流。

如图3所示，液冷散热装置5由进液口流体连接器15、分集流器16、液流管路17、CPU液冷板18、TCM液冷板19、回液口流体连接器20串并联组成，冷却介质在外部液冷源驱动下由进液口流体连接器15进入液冷散热装置5液冷通路，与CPU液冷板18、TCM液冷板19强制对流换热，温度升高后经回液口流体连接器20回流至外部液冷源循环使用。

进一步的，TCM液冷板19位于液冷散热装置5的下游，不影响液冷散热装置5对主板模块2CPU散热性能。

液冷散热装置5的进液口流体连接器15与回液口流体连接器20为TSAX-8Z05自卸压式自锁流体连接器，实现液冷服务器与外部液冷源液流管路的快速锁定和解锁。当自锁液流连接器安装到位时，液冷连接器自动锁紧并导通液流通道；当拔出流体连接器时，沿轴线方向推动接头并旋转，液冷连接器断开瞬间液流通道自动密封，方便系统维修和现场更换；液冷服务器运输、储存过程中或与外部液冷源断开时，环境温度升高后导致内部液流管路压力大于0.4MPa时，TSAX-8Z05自卸压式自锁流体连接器自动卸压，保护液冷服务器内部液流管路、液冷板不破坏，提高液冷服务器可维修性、安全性。

如图4所示，半导体制冷除湿装置4由依次层叠的半导体制冷片21、散热器22、导流风机12与TCM控制模块7、集水器24等组成，半导体制冷片21的热端连接于TCM液冷板19，冷端连接于所述散热器22，集水器24设置于所述半导体制冷片21的下方，用于集聚冷凝水。液冷服务器密闭腔内湿空气在导流板8、导流风机12、导流罩23导引下进入半导体制冷除湿装置4，在散热器22的表面制冷除湿、降温后循环进入液冷服务器，对电源插件11、PCIE插件3、内存条6、阵列磁盘10等发热量较小部件进行散热。半导体制冷除湿装置4散热器22具有间距分布的散热翅片，相邻散热翅片之间具有通流栅道，所述通流栅道与半导体制冷片21的下方的集水器24连通。

半导体制冷除湿装置4TCM控制模块7包括信息采集单元、信息处理单元和控制单元，用于检测液冷服务器半导体制冷除湿装置4、液冷散热装置5状态及液冷服务器工况值、冷却介质压力值、温度值及内腔湿空气温湿度、散热器22表面的实时温度，TCM控制模块7信息处理单元判断进液口冷却介质压力、温度值和半导体制冷片21电压值是否超出设定阀值；预设温度值、压力值、电压值阈值范围可在液冷服务器中根据需要设定，可包括能表明液冷服务器进液口冷却介质温度、压力传感器、环境温度传感器、湿空气温度、湿度传感器在正常工作状态下所能检测到的温度值、压力值、湿度值上限和下限，以及最大制冷量工况或最大制冷系数工况工作电压上限和下限。

液冷服务器正常工作或湿热环境下开盖维护后半导体制冷除湿装置4独立除湿模式工作时，半导体制冷除湿装置4温湿度传感单元、冷凝端温度传感器单元获取液冷服务器内腔不同位置湿空气温湿度、冷却介质温度、散热器22表面温度并传输给TCM控制模块7确定当前工况的理想露点温度、制冷除湿温度范围并调整半导体制冷片21输入功率，直至散热器22表面温度达到冷凝除湿温度范围并保持；冷凝除湿一定时间或液冷服务器内腔湿空气露点温度低于冷却介质温度一定值后，调整半导体制冷片21制冷工况或输入功率，仅对电源插件11、PCIE插件3、内存条6、阵列磁盘10进行散热。

冷却介质温度压力、传感器位于进液口流体连接器15后端，有利于保证采集压力、温度数据精度；液冷服务器内湿空气湿度、温度传感器有多组，分别位于CPU液冷板18、主板模块2上部液冷管路17、进液口流体连接器15后端管路等易形成凝露、液滴结构件表面和空气中，实现有无凝露现象判断准确性和半导体制冷片21工作电压和风机组件转速更加精确的控制；

液冷服务器包括多个不同规格或不同位置的环境温度、湿度传感器，可防止同一规格温度、湿度探头造成的同时失效，也能有效避免相同规格温度、湿度探头测量造成的误差放大现象，使得对环境温度、湿度的测量更加精确，从而实现更加精确的温度、湿度控制。

在以上半导体制冷除湿装置4的基础上，本发明还提供了一种半导体制冷除湿装置4控制方法，包括一种半导体制冷除湿装置4的初始化方法，其详细流程图请参见图5。图5中所示的方法开始于步骤S101。

在步骤S102中，TCM控制模块7信息采集单元通过读取半导体制冷除湿装置4中半导体制冷片21电压值、导流风机12转速值和液冷散热装置5中进液口冷却介质压力值、各组传感器状态值、半导体制冷除湿装置4工况值和环境温度值，经信息处理单元判断后，确定半导体制冷除湿装置4、液冷散热装置5、导流风机12、各组传感器状态是否正常及半导体制冷除湿装置4工况。

在步骤S103中，TCM控制模块7信息采集单元采集环境温度值、液冷散热装置5进液口冷却介质压力值、温度值和液冷服务器工作状态值。

在步骤S104中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷散热装置5进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时，在步骤S105中，TCM控制模块7显示控制单元发送状态正常信息，状态指示单元冷却介质状态指示灯变为绿色正常状态；进液口冷却介质温度值或压力值超出预设阈值范围时，在步骤S106中，TCM控制模块7显示操控单元发送报警信息，状态指示单元冷却介质指示灯变为红色闪烁报警状态；步骤S104中进液口冷却介质压力值、温度值预设阈值范围、半导体制冷除湿装置4不同工况电压阀值范围、电源插件11、PCIE插件温度阀值，可通过半导体制冷除湿装置4TCM控制模块7根据需要设定，可包括能表明温度、压力传感器在正常工作状态下所能检测到的上限和下限。

在步骤S107中，进一步的，TCM控制模块7信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15％，不超过预设阈值范围15％时，状态指示单元冷却介质指示灯保持闪烁报警状态，转至步骤S108；超过预设阈值范围15％时，状态指示单元冷却介质指示灯变为红色故障状态，初始化失败，液冷服务器初始化结束。

在步骤S108中，TCM控制模块7信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内不同位置传感器温度值、湿度值和散热器22表面温度值。

在步骤S109中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器不同位置是否有冷凝现象，任一位置有冷凝现象时，在步骤S110中，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元除湿指示灯变为闪烁报警状态，切换半导体制冷除湿装置4工况为最大制冷量工况，导流风机12调整至95％转速工作，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，20s周期后转至步骤S108；任一位置均无冷凝现象时，在步骤S111中，切换半导体制冷除湿装置4工况至最大制冷系数工况，TCM控制模块7信息处理单元对相应报警、故障信息及除湿指示灯信息进行处理后，转至步骤S112。

在步骤S112中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器工作状态值，若处于开盖维护状态，在步骤S113中，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷系数工况，导流风机12调整至35％转速工作，除湿30s后，转至步骤S117；若处于正常工作状态，在步骤S114中，TCM控制模块7信息处理单元计算温度低于液冷服务器密进液口冷却介质温度5℃、湿度相同湿空气理想露点温度值。

在步骤S115中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，在步骤S117中，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷系数工况，导流风机1235％转速工作；超过理想露点阀值范围时，在步骤S116中，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元除湿指示灯变为闪烁报警状态，半导体制冷除湿装置4工况切换至最大制冷量工况，导流风机12调整至95％转速工作，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿20s后，转至步骤S114。

在步骤S117中，TCM控制模块7信息处理单元对相应报警、故障信息进行处理，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷系数工况，液冷服务器液冷、除湿系统初始化成功，启动液冷服务器电气初始化工作。

在以上半导体制冷除湿装置4的基础上，本发明还提供了一种半导体制冷除湿装置4的制冷除湿控制方法，包括一种半导体制冷除湿装置4的正常工作方法，其详细流程图请参见图6。图6中所示的方法开始于步骤S201。

在步骤S201中，TCM控制模块7信息采集单元通过读取半导体制冷除湿装置4中半导体制冷片21电压值、液冷散热装置5中进液口冷却介质压力值、导流风机12转速值、半导体制冷除湿装置4工况值、液冷服务器工作状态值和环境温度值。

在步骤S202中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷散热装置5进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时TCM控制模块7显示控制单元发送状态正常信息，在步骤S204中，状态指示单元冷却介质状态指示灯保持绿色正常状态；进液口冷却介质温度值或压力值超出预设阈值范围时，在步骤S205中，TCM控制模块7显示操控单元发送报警信息，状态指示单元冷却介质指示灯变为红色闪烁报警状态；步骤S202中进液口冷却介质压力值、温度值预设阈值范围，可通过半导体制冷除湿装置4TCM控制模块7根据需要设定，可包括能表明温度、压力传感器在正常工作状态下所能检测到的上限和下限。

在步骤S206中，进一步的，TCM控制模块7信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15％，不超过预设阈值范围15％时，状态指示单元冷却介质指示灯保持闪烁报警状态，转至步骤S207；超过预设阈值范围15％时，转至步骤S207，状态指示单元冷却介质指示灯变为红色故障状态，通过液冷服务器管理平台显示报警信息。

在步骤S207中，TCM控制模块7信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内不同位置传感器温度值、湿度值和散热器22表面温度值和液冷服务器工作状态值。

在步骤S208中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器工作状态是否在开盖维护状态，若处于开盖维护状态，在步骤S209中，半导体制冷除湿装置4工况切换至最大制冷量工况，导流风机1235％转速工作，一定周期后转至步骤S202；若处于正常工作状态，在步骤S211中，TCM控制模块7信息处理单元计算温度低于液冷服务器密进液口冷却介质温度5℃、湿度相同湿空气理想露点温度值，转至步骤S212；

在步骤S212中，TCM控制模块7信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，在步骤S214中，半导体制冷除湿装置4工况维持最大制冷系数工况，导流风机1235％转速工作，转至步骤S215；超过理想露点阀值范围时，在步骤S213中，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元除湿指示灯变为闪烁报警状态，半导体制冷除湿装置4工况切换至最大制冷量工况，导流风机12调整至95％转速工作，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿20s周期后，转至步骤S201；

在步骤S215中，TCM控制模块7信息采集单元采集电源插件11、PCIE插件3温度值、导流风机12转速值和半导体制冷片21工作电压值。

在步骤S216中，TCM控制模块7信息处理单元判断电源插件11、PCIE插件3温度值是否超过设定温度阀值，不超过设定温度阀值范围时，在步骤S217中，半导体制冷除湿装置4保持最大制冷系数工况，保持半导体制冷片21工作电压不变，导流风机12转速不变，一定周期后转至步骤S201；超过设定温度阀值时，转至步骤S218；

在步骤S218中，进一步的，TCM控制模块7信息处理单元判断半导体制冷片21工作电压值是否超过最大制冷系数工况设定电压阀值，不超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，在步骤S220中，经TCM控制模块7PID控制算法计算后增大半导体制冷片21工作电压值和导流风机12转速值，60s后转至步骤S214；超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，在步骤S219中，半导体制冷片21切换至最大制冷量工况，导流风机12调整至95％转速工作，输出报警信号至状态指示单元，状态指示单元半导体制冷指示灯变为闪烁报警状态，30s后转至步骤S201；

本发明适用于冷却介质温度低于环境温度或高湿高热环境的密闭液冷服务器或液冷机柜除湿。

应当理解的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本方面的技术实质对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本方面技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种液冷服务器的半导体除湿装置控制方法，其特征在于，包括系统初始化步骤和系统工作步骤，所述系统初始化步骤具体为：

检测半导体制冷除湿装置（4）、液冷散热装置（5）状态及液冷服务器工况值、冷却介质压力值、温度值及内部湿空气冷凝情况及冷凝温度阀值，有冷凝现象或低于冷凝阀值时除湿；

所述系统工作步骤为：检测服务器内PCIE插件（3）、电源插件（11）这些发热部件温度，半导体制冷除湿装置（4）开始制冷控温；

所述系统初始化步骤具体为：

步骤A1、确定半导体制冷除湿装置（4）、液冷散热装置（5）、导流风机（12）、各组传感器状态及半导体制冷除湿装置（4）工况值；

步骤A2、TCM控制模块（7）信息采集单元采集环境温度值及液冷散热装置（5）进液口冷却介质压力、温度值和液冷服务器工作状态值；

步骤A3、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷散热装置（5）进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时TCM控制模块（7）显示控制单元发送状态正常信息；进液口冷却介质温度值或压力值超出预设阈值范围时，TCM控制模块（7）信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15%，不超过预设阈值范围15%时，状态指示单元发出报警提示；超过预设阈值范围15%时，状态指示单元发出故障提示，初始化失败，液冷服务器初始化结束；

步骤A4、TCM控制模块（7）信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内湿空气温湿度值、散热器（22）表面温度值；

步骤A5、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷服务器是否有冷凝现象，有冷凝现象时，输出报警信号至状态指示单元，切换半导体制冷除湿装置（4）工况至最大制冷系数工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，之后转至步骤A4；无冷凝现象时，转至步骤A6；

步骤A6、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷服务器工作状态值，若处于开盖维护状态，半导体制冷除湿装置（4）工况维持最大制冷系数工况；若处于正常工作状态，TCM控制模块（7）信息处理单元确定液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值；

步骤A7、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，半导体制冷除湿装置（4）工况维持最大制冷系数工况，初始化结束，转至步骤A8；超过理想露点阀值范围时，输出报警信号至状态指示单元，半导体制冷除湿装置（4）工况切换为最大制冷量工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿后，转至步骤A4；

步骤A8、TCM控制模块（7）信息处理单元对相应报警、故障信息进行处理，启动液冷服务器开始工作；

所述系统工作步骤为：

步骤B1、TCM控制模块（7）信息采集单元采集环境温度值及液冷散热装置（5）进液口冷却介质压力、温度值和和液冷服务器工作状态值；

步骤B2、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷散热装置（5）进液口冷却介质温度值、压力值是否超出预设阈值范围，均不超出预设阈值范围时，TCM控制模块（7）显示控制单元发送状态正常信息；超出预设阈值范围时，TCM控制模块（7）信息处理单元判断进液口冷却介质温度值、压力值是否超过预设阈值范围15%，不超过预设阈值范围15%时，状态指示单元发出报警信息；超过预设阈值范围15%时，TCM控制模块（7）显示操控单元发送故障信息；

步骤B3、TCM控制模块（7）信息采集单元采集液冷服务器密闭腔内湿空气温湿度值、散热器（22）表面温度值，信息处理单元计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值；

步骤B4、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷服务器工作状态是否在开盖维护状态，若处于开盖维护状态，半导体制冷除湿装置（4）工况切换至最大制冷量工况，之后转至步骤B1；若处于正常工作状态，转至步骤B4；

步骤B4、TCM控制模块（7）信息处理单元判断液冷服务器密闭腔内湿空气是否达到理想露点温度阀值，不超过理想露点阀值时，半导体制冷除湿装置（4）工况维持最大制冷系数工况，转至步骤B5；超过理想露点阀值范围时，输出报警信号至状态指示单元，半导体制冷除湿装置（4）工况切换为最大制冷量工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，之后转至步骤B1；

步骤B5、TCM控制模块（7）信息采集单元采集电源插件（11）、PCIE插件（3）温度值、导流风机（12）转速值和半导体制冷片（21）工作电压值；

步骤B6、TCM控制模块（7）信息处理单元判断电源插件（11）、PCIE插件（3）温度值是否达到设定温度阀值，不超过设定温度阀值范围时保持最大制冷系数工况，保持半导体制冷片（21）工作电压不变，导流风机（12）转速不变，之后转至步骤B1；超过设定温度阀值时，转至步骤B7；

步骤B7、TCM控制模块（7）信息处理单元判断半导体制冷片（21）工作电压值是否超过最大制冷系数工况设定电压阀值，不超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，增大半导体制冷片（21）工作电压值和导流风机（12）转速值，之后转至步骤B5；超过最大制冷系数工况设定电压阀值时，半导体制冷片（21）切换至最大制冷工况，输出报警信号至状态指示单元之后转至步骤B1。

2.一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括服务器机箱（1）、主板模块（2）、电源插件（11）、PCIE插件（3）、内存条（6）、阵列磁盘（10）、半导体制冷除湿装置、液冷散热装置；所述主板模块（2）、电源插件（11）、PCIE插件（3）、内存条（6）、阵列磁盘（10）、半导体制冷除湿装置和液冷散热装置均位于服务器机箱（1）中；

液冷服务器密闭腔内空气流经半导体制冷除湿装置，在散热器表面降温、冷凝除湿后循环进入液冷服务器对PCIE插件（3）、内存条（6）、阵列磁盘（10）、电源插件（11）这些发热部件进行风冷散热。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述服务器机箱（1）包括前面板（9）、框架（13）、转接板（14）、上盖板，前面板（9）、框架（13）、转接板（14）、上盖板均采用高强度6061铝合金，导电氧化处理后外表面涂镀油漆，接触面均采用导电橡胶条密封；液冷散热装置中的CPU液冷板与主板模块CPU座浮动安装；

所述液冷服务器内设置固体干燥剂，对密闭腔内湿空气进行吸湿干燥；

所述液冷散热系统中的冷却介质，为去离子水、65#冷冻液或氟化液。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述液冷散热装置包括分集流器、液流管路、CPU液冷板和TCM液冷板，所述分集流器、CPU液冷板和TCM液冷板通过液流管路串联；TCM液冷板与半导体制冷片（21）相接触；所述CPU液冷板（18）采用射流方式强化换热，流道内布置错列扰流柱。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分集流器的进液口流体连接器与回液口流体连接器为自卸压式自锁流体连接器，与液冷源断开时内部液流管路压力大于0.4MPa时自动卸压。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述半导体制冷除湿装置包括半导体制冷片（21）、散热器（22）和TCM液冷板（19），所述半导体制冷片（21）位于散热器（22）和TCM液冷板（19）之间；所述半导体制冷片（21）热端连接于TCM液冷板（19），冷端连接于散热器（22）；该装置还包括集水器（24），所述集水器（24）设置于所述散热器（22）下方，用于集聚冷凝水；半导体制冷片（21）的外部罩有导流罩（23），导流罩（23）的侧面设置导流风机。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，半导体制冷片（21）的温度由与其相连的TCM控制器模块（7）控制；所述TCM控制器模块（7）包括信息采集单元、信息处理单元和控制单元，用于检测湿空气温湿度和/或散热器（22）表面的实时温度,并对半导体制冷片（21）制冷温度进行控制。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述散热器（22）包含间距分布的散热翅片，相邻散热翅片之间具有通流栅道，所述通流栅道与集水器（24）连通。

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