CN112105238B - 一种用于伺服器的液冷系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及伺服器设备设施技术领域，特别涉及一种用于伺服器的液冷系统及其控制方法，用以实现伺服器工作环境的微调整，保证伺服器处于最佳的工作温度环境的技术问题。具体包括：测压部件换热组件布置在伺服器机柜上，以伺服器机柜的隔板作为多个冷却位置，以使测压部件换热组件能够以自下而上在多个测压部件隔板的冷却位置用于冷却；联通组件构造在测压部件换热组件上，并设置多个联通控制阀，以在测压部件联通控制阀在关闭状态下时，测压部件换热组件作为换热主体进行冷却；温度控制单元基于测压部件温度检测模块的检测结果控制联通组件和换热组件流通冷却液的流量以使测压部件隔板的冷却位置的温度控制在一预设范围内。

Description

一种用于伺服器的液冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及伺服器设备设施技术领域，特别涉及一种用于伺服器的液冷系统及其控制方法。

背景技术

现行趋势下，随着5G网络的不断建设扩大，新兴行业和传统行业均围绕着网络通讯技术不断的革新，随之而来的则是建立数据中心，配置伺服器。现有的伺服器对于工作环境有具体要求，伺服器24小时不停的运行，需要保证整个数据中心能够提供最佳的工作环境，温度是一个重要的技术控制参数，现行共识认为伺服器设备的理想工作温度30-60摄氏度范围内。

现行方式中，伺服器设备的水冷方式依赖冷却结构的配置，结构偏向定制化，而再配置水冷冷源时，由于伺服器安装在伺服器机柜的配置问题，水冷冷源的问题是温度均化程度不够，更接近冷源的伺服器能够得到交佳的冷却效果，部分伺服器由于其位于相对位置的远端，其冷却液的是经过其他伺服器冷却而来的，初始冷源温度偏高，如此导致在数据中心中多组伺服器共用时，部分伺服器位于冷却的不利位置。而在配置更多水冷结构后，会对数据中心整体架设、管理存在难度，使得数据中心臃肿复杂，反而限制水冷冷源的应用。

因此，现有技术中缺少一种能够微调节伺服器冷源温度的系统，去解决均化各个伺服器由冷源降温的技术问题。

发明内容

本发明要解决现有技术中的缺少一种能够微调节伺服器冷源温度的系统，去解决均化各个伺服器由冷源降温的技术问题，提供一种用于伺服器的液冷系统及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

首先，本发明提供了一种用于伺服器的液冷系统，包括：

换热组件，用以流通冷却液；

所述换热组件布置在伺服器机柜上，且以伺服器机柜的隔板作为多个冷却位置，并自伺服器机柜的高度方向呈折流状布置，以使所述换热组件能够以自下而上在多个所述隔板的冷却位置用于冷却；

联通组件，其构造在所述换热组件上，与所述换热组件联通，并设置多个联通控制阀，以在所述联通控制阀在关闭状态下时，所述换热组件作为换热主体进行冷却；

联通组件，用以提供在冷却液流量恒定时到达伺服器机柜下端至上端的用时最短的通路状态，并在该通路状态下所述冷却液部分过流所述换热组件。

冷源组件，其用以提供冷却液或者接收回流的冷却液；

多个循环管路，用以构建与所述冷源组件的冷却循环；

其中，一组所述循环管路对应连通一组所述换热组件；

副线管路组件，用以连通两组循环管路，以使一组循环管路能够与另一伺服器机柜的换热组件构成连通状态，并由冷源组件在该连通状态下为两组所述换热组件提供冷却液和接收回流的冷却液；

温度控制单元，任意一个所述隔板上设置由温度检测模块；

所述温度控制单元基于所述温度检测模块的检测结果控制联通组件和换热组件流通冷却液的流量以使所述隔板的冷却位置的温度控制在一预设范围内。

具体地，所述换热组件包括：

多个冷却盘结构，每一组隔板的下方固定连接有一组所述冷却盘结构，以使所述冷却盘结构沿着隔板下表面的面积方向布置；

所述冷却盘结构由冷却管连续弯折构成，并在所述隔板的两个对角形成第一接口和第二接口。

具体地，还包括有：

冷却连接管，沿伺服器机柜的边梁方向布置；

所述冷却连接管在伺服器机柜的每一层设置一根，其用以连接相邻的布置的隔板上的两个位置的两个第一接口或者两个第二接口，以形成所述换热组件自伺服器机柜的高度方向呈折流状布置；

任意一个所述冷却连接管设置有冷却管控制阀。

具体地，所述联通组件包括：

多个联通管，沿机柜梁架的高度方向布置；

所述联通管在所述伺服器机柜同一层上与相邻的所述冷却连接管平行；

所述联通管的第一端和第二端连接在相邻的两组所述所述冷却盘结构上，且布置在所述隔板未布置有所述第一接口或者所述第二接口的另一对角位置，以使多个所述联通管能够沿同一竖直直线方向布置；

所述联通控制阀安装在所述联通管上。

具体地，所述冷源组件包括：

冷源箱，其用以容纳所述冷却液；

多个冷却泵，其设置在所述冷源箱上，用以输送所述冷却液；

冷却设备，用以使回流的所述冷却液降温，以由所述冷却泵再次输送。

具体地，所述温度

检测模块包括：

温度检测器，其布置在所述隔板上；

所述隔板构造出安装位，该安装位由机柜梁架首尾相接构成；

所述温度检测器，安装在所述机柜梁架上，以使所述温度检测器的检测端朝向所述安装位；

所述安装位用以安装伺服器机本体。

具体地，所述温度控制单元包括：

温度数值接收模块，其电连接多个所述温度检测器，以接收由温度检测器检测获得的检测数值；

数据对比模块，其将任意一组所述检测数值与一预设数值进行对比，并获得由全部检测数值与预设数值的一组差值；

所述预设差值基于一判断模块判断，其判断过程为：

将一组差值与所述隔板的位置对应，并识别出最大差值，将该最大差值与一预设差值比对；

当最大差值超出所述预设差值时，所述判断模块输出一执行信号，该执行信号由一执行模块接收；

所述执行模块将驱动获得该最大差值的隔板以下位置至服务器机柜方向的联通控制阀开启以及冷却管控制阀关闭。

具体地，当最大差值低于所述预设差值时，所述判断模块输出一另一执行信号，所述执行模块控制所述联通控制阀关闭及冷却管控制阀开启。

具体地，所述联通组件包括：

多个进入管，分别连接所述冷却泵的出口，并分别连接一组服务器机柜下端的冷却盘结构；

多个回流管，连接服务器机柜上端的冷却盘结构；

所述进入管设置有进口阀，所述回流管上设置有测压部件；

所述副线管路组件连通相邻的进入管，所述副线管路组件上设置有副线阀。

再次，本发明提出了一种用于伺服器的液冷系统的控制方法，包括：

步骤一、获取隔板的冷却位置的温度参数；

步骤二、将伺服器机柜每一层隔板的冷却位置的温度参数，按照顺序排列，并通过预设的温度数值对比得到最大的温差；

步骤三、基于该最大的温差与预设温差数值的对比获得调整的方式为：

通过控制联通控制阀开启程度和冷却管控制阀的开启程度或者关闭程度，使得具有最大的温差的伺服器机柜该层的隔板位置的冷却盘结构获得温度相对更低的冷却液的换热降温；

步骤四、基于最大的温差与预设温差数值是否在预设差值范围内控制控制联通控制阀开启和冷却管控制阀开启。。

本发明具有以下的有益效果：

本申请通过设置换热组件、联通组件、联通控制阀配置了可实现相对直接冷却效果的换热部件，并利用温度控制单元实现对不利冷却位置换热的控制过程，最终能够均化各个伺服器冷却位置由冷源实现有效的降温控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的温度控制单元过程示意图；

图2为本发明的换热组件和联通组件的示意图；

图3为本发明的冷源配置系统示意图；

图4为本发明的隔板的结构示意图；

图5为现有技术中伺服机机柜基本配置的示意图；

图中的附图标记表示为：

换热组件100、联通组件200、联通控制阀20、冷源组件300、循环管路400、副线管路组件500、温度控制单元600、温度检测模块601；

冷却盘结构10、隔板1、第一接口101、第二接口102、冷却连接管103、冷却管控制阀104、联通管21；

冷源箱51、冷却泵52、冷却设备53、温度检测器602、机柜梁架2；

温度数值接收模块610、数据对比模块620、判断模块630、执行模块640；

进入管210、回流管220、副线阀501。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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；需要说明的是，本申请中为了便于描述，以当前视图中“左侧”为“第一端”，“右侧”为“第二端”，“上侧”为“第一端”，“下侧”为“第二端”，如此描述的目的在于清楚的表达该技术方案，不应当理解为对本申请技术方案的不当限定。

本申请的主要目的在于提供一种能够微调节伺服器冷源温度的系统，去解决均化各个伺服器由冷源降温的技术问题，从而使得冷源与伺服器获得更加高效、安全的运行方式，具体至能够对任意的安装在隔板1上的伺服器进行有效的温控，实现微调节。附图5为现有技术中伺服机机柜基本配置的示意图，具体地，请参阅图1-4所示，本申请提供用于伺服器的液冷系统，用于多个伺服器机柜组，还包括：

换热组件100，用以流通冷却液；换热组件100布置在伺服器机柜上，且以伺服器机柜的隔板作为多个冷却位置，并自伺服器机柜的高度方向呈折流状布置，以使换热组件100能够以自下而上在多个隔板的冷却位置用于冷却；本申请换热组件100设置借鉴了化工领域折流塔的塔板布置方式，然而为了能够更好的应用与通讯设备领域，换热组件100不仅提供折流以获得冷却液通过折流的行程距离获得自然温度降低的效果，还能够直接作用于冷却位置；显然，数据中心机房的环境温度影响下，折流的行程距离并不能有效地自然降温，而是趋近于环境温度；为了加强冷却效果的直接作用，设计了联通组件200，联通组件200构造在换热组件100上，与换热组件100联通，并设置多个联通控制阀20，以在联通控制阀20在关闭状态下时，换热组件100作为换热主体进行冷却；联通组件200，用以提供在冷却液流量恒定时到达伺服器机柜下端至上端的用时最短的通路状态，并在该通路状态下冷却液部分过流换热组件100。显然，上述配置的直接效果是联通组件200可以将冷源与冷却位置的相对距离拉近，既不通过换热组件100，降低折流效果，在基于流量不变的情况下，更多的冷却液则是直接通过联通组件200以相对更端的距离到达冷却位置。

可进一步实施的方案中，配置冷源组件300，冷源组件300用以提供冷却液或者接收回流的冷却液；多个循环管路400，用以构建与冷源组件300的冷却循环；其中，一组循环管路400对应连通一组换热组件100；副线管路组件500，用以连通两组循环管路400，以使一组循环管路能够与另一伺服器机柜的换热组件100构成连通状态，并由冷源组件300在该连通状态下为两组换热组件100提供冷却液和接收回流的冷却液；如此，可适应数据中心多个伺服器机柜，更多伺服器的应用。

进一步地，通过温度控制单元600实现冷却位置的温度微调节的原理，任意一个隔板上设置由温度检测模块601；温度控制单元600基于温度检测模块601的检测结果控制联通组件200和换热组件100流通冷却液的流量以使隔板的冷却位置的温度控制在一预设范围内。

显然，上述技术方案，可以有效地为伺服器配置较为可靠的冷源，特点是首先保证了冷却位置能够实现的微调节，效果迅速，自动控制程度高；另外，对于换热组件100的故障，如堵塞能够有较好的适应性，不必采用压力元件设备，可以理解的是，压力元件需要接触流动的冷却液，如此在配置在伺服器机柜上时，将会占用更多的安装体积。而故障的表现形式以温度升高的表现为主，可通过本申请的技术方案，对于该故障进行一个类似于延迟处置的时间。

在一个具体地实施方式中，请参阅图1-4所示，换热组件100包括：多个冷却盘结构10，每一组隔板1的下方固定连接有一组冷却盘结构10，以使冷却盘结构10沿着隔板1下表面的面积方向布置；冷却盘结构10由冷却管连续弯折构成，并在隔板1的两个对角形成第一接口101和第二接口102；如此更有利于系统的配置、安装，使得安装程序简易化。

在一个具体地实施方式中，请参阅图1-4所示，还包括有：冷却连接管103，沿伺服器机柜的边梁方向布置；冷却连接管103在伺服器机柜的每一层设置一根，其用以连接相邻的布置的隔板1上的两个位置的两个第一接口101或者两个第二接口102，以形成换热组件100自伺服器机柜的高度方向呈折流状布置；任意一个冷却连接管103设置有冷却管控制阀104。

请参阅图1-4所示，联通组件200包括：多个联通管21，沿机柜梁架2的高度方向布置；联通管21在伺服器机柜同一层上与相邻的冷却连接管103平行；联通管21的第一端和第二端连接在相邻的两组冷却盘结构10上，且布置在隔板1未布置有第一接口101或者第二接口102的另一对角位置，以使多个联通管21能够沿同一竖直直线方向布置；联通控制阀20安装在联通管21上。

请参阅图1-4所示，冷源组件300包括：冷源箱51，其用以容纳冷却液；多个冷却泵52，其设置在冷源箱51上，用以输送冷却液；冷却设备53，用以使回流的冷却液降温，以由冷却泵52再次输送。

请参阅图1-4所示，温度检测模块601包括：温度检测器602，其布置在隔板1上；隔板1构造出安装位，该安装位由机柜梁架2首尾相接构成；

温度检测器602，安装在机柜梁架2上，以使温度检测器602的检测端朝向安装位；

安装位用以安装伺服器机本体。

具体地控制原理详细参阅附图1，温度控制单元600包括：温度数值接收模块610，其电连接多个温度检测器602，以接收由温度检测器602检测获得的检测数值；数据对比模块620，其将任意一组检测数值与一预设数值进行对比，并获得由全部检测数值与预设数值的一组差值；预设差值基于一判断模块630判断，其判断过程为：将一组差值与隔板1的位置对应，并识别出顺位的最大差值，将该顺位的最大差值与一预设差值比对；当最大差值超出预设差值时，判断模块630输出一执行信号，该执行信号由一执行模块640接收；执行模块640将驱动获得该最大差值的隔板以下位置至服务器机柜方向的联通控制阀20开启以及冷却管控制阀104关闭。当最大差值低于预设差值时，判断模块630输出一另一执行信号，执行模块640控制联通控制阀20关闭及冷却管控制阀104开启。在此，以单组伺服器机柜的4组数据为一个具体的实施例，获得的检测参数，自服务器的下端至顶端以此为：23℃、27℃、33℃、37℃；以预设数为30℃，预设差值为2.5℃，此时对比预设数结果为-7℃、-3℃、3℃、7℃，其中顺位最大结果为3，超出了预设差值2.5，则驱动温度为23℃、27℃冷却位置的冷却管控制阀104和联通控制阀20动作，以改变位置为33℃、37℃的冷却位置的换热效果。

请参阅图1-4所示，联通组件200包括：多个进入管210，分别连接冷却泵52的出口，并分别连接一组服务器机柜下端的冷却盘结构10；多个回流管220，连接服务器机柜上端的冷却盘结构10；进入管210设置有进口阀，回流管220上设置有测压部件；副线管路组件500连通相邻的进入管210，副线管路组件500上设置有副线阀501。

一种用于伺服器的液冷系统的控制方法，包括：

步骤一、获取隔板1的冷却位置的温度参数；

步骤二、将伺服器机柜每一层隔板1的冷却位置的温度参数，按照顺序排列，并通过预设的温度数值对比得到最大的温差；

步骤三、基于该最大的温差与预设温差数值的对比获得调整的方式为：

通过控制联通控制阀开启程度和冷却管控制阀104的开启程度或者关闭程度，使得具有最大的温差的伺服器机柜该层的隔板位置的冷却盘结构10获得温度相对更低的冷却液的换热降温；

步骤四、基于最大的温差与预设温差数值是否在预设差值范围内控制控制联通控制阀开启和冷却管控制阀104开启。

综上所述，本申请通过设置换热组件100、联通组件200、联通控制阀20配置了可实现相对直接冷却效果的换热部件，并利用温度控制单元600实现对不利冷却位置换热的控制过程，最终能够均化各个伺服器冷却位置由冷源实现有效的降温控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于伺服器的液冷系统，其特征在于，包括：

换热组件(100)，用以流通冷却液；

所述换热组件(100)布置在伺服器机柜上，且以伺服器机柜的隔板(1)作为多个冷却位置，并自伺服器机柜的高度方向呈折流状布置，以使所述换热组件(100)能够以自下而上在多个所述隔板的冷却位置用于冷却；

联通组件(200)，其构造在所述换热组件(100)上，与所述换热组件(100)联通，并设置多个联通控制阀(20)，以在所述联通控制阀(20)在关闭状态下时，所述换热组件(100)作为换热主体进行冷却；

联通组件(200)，用以提供在冷却液流量恒定时到达伺服器机柜下端至上端的用时最短的通路状态，并在该通路状态下所述冷却液部分过流所述换热组件(100)；

冷源组件(300)，其用以提供冷却液或者接收回流的冷却液；

多个循环管路(400)，用以构建与所述冷源组件(300)的冷却循环；

其中，一组所述循环管路(400)对应连通一组所述换热组件(100)；

副线管路组件(500)，用以连通两组循环管路(400)，以使一组循环管路能够与另一伺服器机柜的换热组件(100)构成连通状态，并由冷源组件(300)在该连通状态下为两组所述换热组件(100)提供冷却液和接收回流的冷却液；

温度控制单元(600)，任意一个所述隔板(1)上设置有温度检测模块(601)；

所述温度控制单元(600)基于所述温度检测模块(601)的检测结果控制联通组件(200)和换热组件(100)流通冷却液的流量以使所述隔板(1)的冷却位置的温度控制在一预设范围内。

2.如权利要求1所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述换热组件(100)包括：

多个冷却盘结构(10)，每一组隔板(1)的下方固定连接有一组所述冷却盘结构(10)，以使所述冷却盘结构(10)沿着隔板(1)下表面的面积方向布置；

所述冷却盘结构(10)由冷却管连续弯折构成，并在所述隔板(1)的两个对角形成第一接口(101)和第二接口(102)。

3.如权利要求2所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述换热组件(100)还包括有：

冷却连接管(103)，沿伺服器机柜的边梁方向布置；

所述冷却连接管(103)在伺服器机柜的每一层设置一根，其用以连接相邻的布置的隔板(1)上的两个位置的两个第一接口(101)或者两个第二接口(102)，以形成所述换热组件(100)自伺服器机柜的高度方向呈折流状布置；

任意一个所述冷却连接管(103)设置有冷却管控制阀(104)。

4.如权利要求3所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述联通组件(200)包括：

多个联通管(21)，沿机柜梁架(2)的高度方向布置；

所述联通管(21)在所述伺服器机柜同一层上与相邻的所述冷却连接管(103)平行；

所述联通管(21)的第一端和第二端连接在相邻的两组所述所述冷却盘结构(10)上，且布置在所述隔板(1)未布置有所述第一接口(101)或者所述第二接口(102)的另一对角位置，以使多个所述联通管(21)能够沿同一竖直直线方向布置；

所述联通控制阀(20)安装在所述联通管(21)上。

5.如权利要求4所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述冷源组件(300)包括：

冷源箱(51)，其用以容纳所述冷却液；

多个冷却泵(52)，其设置在所述冷源箱(51)上，用以输送所述冷却液；

冷却设备(53)，用以使回流的所述冷却液降温，以由所述冷却泵(52)再次输送。

6.如权利要求3所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述温度检测模块(601)包括：

温度检测器(602)，其布置在所述隔板(1)上；

所述隔板(1)构造出安装位，该安装位由机柜梁架(2)首尾相接构成；

所述温度检测器(602)，安装在所述机柜梁架(2)上，以使所述温度检测器(602)的检测端朝向所述安装位；

所述安装位用以安装伺服器机本体。

7.如权利要求6所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述温度控制单元(600)包括：

温度数值接收模块(610)，其电连接多个所述温度检测器(602)，以接收由温度检测器(602)检测获得的检测数值；

数据对比模块(620)，其将任意一组所述检测数值与一预设数值进行对比，并获得由全部检测数值与预设数值的一组差值；

所述预设差值基于一判断模块(630)判断，其判断过程为：

将一组差值与所述隔板(1)的位置对应，并识别出顺位的最大差值，将该最大差值与一预设差值比对；

当最大差值超出所述预设差值时，所述判断模块(630)输出一执行信号，该执行信号由一执行模块(640)接收；

所述执行模块(640)将驱动获得该最大差值的隔板以下位置至服务器机柜方向的联通控制阀(20)开启以及冷却管控制阀(104)关闭。

8.如权利要求7所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，当最大差值低于所述预设差值时，所述判断模块(630)输出一另一执行信号，所述执行模块(640)控制所述联通控制阀(20)关闭及冷却管控制阀(104)开启。

9.如权利要求5所述的用于伺服器的液冷系统，其特征在于，所述联通组件(200)包括：

多个进入管(210)，分别连接所述冷却泵(52)的出口，并分别连接一组服务器机柜下端的冷却盘结构(10)；

多个回流管(220)，连接服务器机柜上端的冷却盘结构(10)；

所述进入管(210)设置有进口阀，所述回流管(220)上设置有测压部件；

所述副线管路组件(500)连通相邻的进入管(210)，所述副线管路组件(500)上设置有副线阀(501)。

10.一种对权利要求1-9任一项的用于伺服器的液冷系统的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、获取隔板(1)的冷却位置的温度参数；

步骤二、将伺服器机柜每一层隔板(1)的冷却位置的温度参数，按照顺序排列，并通过预设的温度数值对比得到最大的温差；

步骤三、基于该最大的温差与预设温差数值的对比获得调整的方式为：

通过控制联通控制阀开启程度和冷却管控制阀(104)的开启程度或者关闭程度，使得具有最大的温差的伺服器机柜该层的隔板位置的冷却盘结构(10)获得温度相对更低的冷却液的换热降温；

步骤四、基于最大的温差与预设温差数值是否在预设差值范围内控制控制联通控制阀开启和冷却管控制阀(104)开启。

Images