CN113316348B - 冷却液应急分配设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种冷却液应急分配设备。冷却液应急分配设备包括：底座箱体，具有进液总口和回液总口，进液总口处设有进液控制阀，回液总口处设有回液控制阀；接头分配屏，设于底座箱体上，包括多个第一供液接头和多个第一回液接头；进液分配管路和回液分配管路，设于底座箱体和接头分配屏内，进液分配管路连接进液总口和各个第一供液接头，回液分配管路连接回液总口和各个第一回液接头；多根软管，软管用于连接第一供液接头和液冷机柜中功能设备的进液接头，或者用于连接第一回液接头与液冷机柜中功能设备的出液接头。

Description

冷却液应急分配设备

技术领域

本公开涉及液冷设备技术领域，特别涉及一种冷却液应急分配设备。

背景技术

随着互联网与云计算等技术的发展，数据中心和通信机房中应用高密度机柜的数量逐渐增加，机柜中功能设备的集成度越来越高。

传统机柜采用风冷散热方式，不但冷却能耗高、噪音大，而且难以取得良好的散热效果。随着机柜热密度的增加，传统风冷散热已无法满足数据中心和通信机房的散热需求，液冷机柜应运而生。

冷却液分配器是液冷机柜中的一个重要部分。目前，当冷却液分配器出现故障需要更换时，考虑到机柜内功能设备的散热安全，需要将这些功能设备也同时停机，这严重影响到业务的正常进行。

发明内容

本公开实施例提供一种冷却液应急分配设备，可以在不中断机柜内功能设备工作的情况下，实现冷却液分配器的在线更换。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种冷却液应急分配设备，包括：

底座箱体，具有进液总口和回液总口，进液总口处设有进液控制阀，回液总口处设有回液控制阀；

接头分配屏，设于底座箱体上，包括多个第一供液接头和多个第一回液接头；

进液分配管路和回液分配管路，设于底座箱体和接头分配屏内，进液分配管路连接进液总口和各个第一供液接头，回液分配管路连接回液总口和各个第一回液接头；

多根软管，软管用于连接第一供液接头和液冷机柜中功能设备的进液接头，或者用于连接第一回液接头与液冷机柜中功能设备的出液接头。

在一些实施例中，第一供液接头和第一回液接头为快速接头，软管的两端分别设有快速接头。

在一些实施例中，软管两端的快速接头为规格相同的公接头，或者，软管两端的快速接头为规格相同的母接头。

在一些实施例中，冷却液应急分配设备针对液冷机柜中冷却液分配器的每个分配支路，配置至少一个第一供液接头、至少一个第一回液接头，以及至少两根软管。

在一些实施例中，多个第一供液接头位于接头分配屏的其中一面，多个第一回液接头位于接头分配屏的另一面。

在一些实施例中，进液总口和回液总口位于底座箱体的同一个侧面。

在一些实施例中，软管为PVC透明钢丝软管。

在一些实施例中，冷却液应急分配设备，还包括：设于底座箱体底部的多个脚轮。

在一些实施例中，冷却液应急分配设备，还包括：用于连接进液总口和机房备用供液接口的进液总软管，以及用于连接回液总口和机房备用回液接口的回液总软管。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种冷却液应急分配设备，包括：

底座箱体，具有进液总口，进液总口处设有进液控制阀；

接头分配屏，设于底座箱体上，包括多个第一供液接头；

进液分配管路，设于底座箱体和接头分配屏内，进液分配管路连接进液总口和各个第一供液接头；

多根软管，软管用于连接第一供液接头和喷淋式液冷机柜中功能设备的进液接头。

在一些实施例中，第一供液接头为快速接头，软管的两端分别设有快速接头。

当冷却液分配器需要从液冷机柜中取出更换时，使用本公开实施例的冷却液应急分配设备可以为液冷机柜中的功能设备提供冷却液临时供给，这样，既保障了功能设备的业务连续，又保障了功能设备的散热安全，从而实现了冷却液分配器的在线更换。

通过以下参照附图对本公开的实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备的立体示意图；

图2为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备的主视图；

图3为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备的侧视图；

图4为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备为一种冷板式液冷机柜提供冷却液示意图；

图5为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备为另一种冷板式液冷机柜提供冷却液示意图；

图6为本公开另一些实施例的冷却液应急分配设备的主视图；

图7为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备为一种喷淋式液冷机柜提供冷却液示意图；

图8为本公开一些实施例的冷却液应急分配设备为另一种喷淋式液冷机柜提供冷却液示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种实施例。对实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置应被解释为仅仅是示意性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定元件位于第一元件和第二元件之间时，在该特定元件与第一元件或第二元件之间可以存在居间元件，也可以不存在居间元件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

液冷机柜的基本散热原理为：将冷却液通过冷却液分配器通入各个功能设备中，通过热交换将主要发热元件散发的热量带走。液冷机柜不但换热密度大，而且具有很好的节能效果，使用液冷机柜还能够减小噪音，也更容易实现热能的回收。

相关技术中，当液冷机柜的冷却液分配器出现接头泄露、管路破裂、穿孔或堵塞等故障时，需要将冷却液分配器整体进行更换。考虑到功能设备的散热安全，需要将这些功能设备也同时停机，这严重影响到业务的正常进行。

本公开实施例提供了一种冷却液应急分配设备，可以在不中断液冷机柜内功能设备工作的情况下，实现冷却液分配器的在线更换。

如图1至图3、图4所示，本公开一些实施例提供的冷却液应急分配设备5，包括：

底座箱体51，具有进液总口511a和回液总口511b，进液总口511a处设有进液控制阀512a，回液总口511b处设有回液控制阀512b；

接头分配屏52，设于底座箱体51上，包括多个第一供液接头521a和多个第一回液接头521b；

进液分配管路6a和回液分配管路6b，设于底座箱体51和接头分配屏52内，进液分配管路6a连接进液总口511a和各个第一供液接头521a，回液分配管路6b连接回液总口511b和各个第一回液接头521b；

多根软管7，软管7用于连接第一供液接头521a和液冷机柜1中功能设备11的进液接头111a，或者用于连接第一回液接头521b与液冷机柜1中功能设备11的出液接头111b。

在本公开实施例中，液冷机柜1可以为图4或图5中所示的冷板式液冷机柜，也可以为图7或图8中所示的喷淋式液冷机柜。其中，冷板式液冷机柜的功能设备11设有进液接头111a和出液接头111b，冷却液分配器12的供液分支管路设有第二供液接头121a，回液分支管路设有第二回液接头121b。第二供液接头121a通过软管段13连接功能设备11的进液接头111a，第二回液接头121b通过软管段13连接功能设备11的出液接头111b，冷却液在功能设备11内流过，从而将热量带走。喷淋式液冷机柜另外设有排液管路14，功能设备11设有进液接头111a，并且内部设有喷淋装置(图中未示出)，底部设有连通排液管路14的接液盘。冷却液分配器12的供液分支管路设有第二供液接头121a，第二供液接头121a通过软管段13连接功能设备11的进液接头111a。冷却液进入功能设备11后通过喷淋装置对发热元件进行喷淋降温，然后落在接液盘上，通过排液管路14排出。

当冷却液应急分配设备5用于冷板式液冷机柜时，进液控制阀512a和回液控制阀512b均需要开启。当冷却液应急分配设备5用于喷淋式液冷机柜时，可将回液控制阀512b关闭，只向喷淋式液冷机柜内供液，排液通过喷淋式液冷机柜的排液管路14排出。

液冷机柜1中功能设备的具体产品类型不限，例如，可以为设计有上述液冷结构的服务器、路由器、交换机或光传送网设备等。在液冷机柜1内，同一类型的功能设备11，例如服务器，可以根据需要设置一台或多台。

当冷却液分配器需要从液冷机柜中取出更换时，使用本公开实施例的冷却液应急分配设备可以为液冷机柜中的功能设备提供冷却液临时供给，这样，既保障了功能设备的业务连续，又保障了功能设备的散热安全，从而实现了冷却液分配器的在线更换。

如图2所示，在本公开的一些实施例中，第一供液接头521a和第一回液接头521b为快速接头，软管7的两端分别设有快速接头S。即：在冷却液应急分配设备5一侧，第一供液接头521a与软管7通过快速接头的公母配合插装连接，第一回液接头521b与软管7通过快速接头的公母配合插装连接。如图4所示，在液冷机柜1一侧，功能设备11的进液接头111a和出液接头111b也设计为快速接头，这样便可以与软管7通过快速接头的公母配合插装连接。快速接头是一种不需要工具就能实现管路连通或断开且任意插拔不漏液的接头，使用快速接头可以使冷却液应急分配设备与液冷机柜的功能设备快速建立连接，不但省时省力，而且可以大大减少对功能设备供给冷却液的中断时间，为功能设备的散热提供更加可靠的保障。

在本公开的一些实施例中，软管7两端的快速接头S为规格相同的公接头，或者，软管7两端的快速接头S为规格相同的母接头。这样，在连接软管时，无需对软管的两端进行区分，更有利于提高操作效率，减少对功能设备供给冷却液的中断时间。当然，在本公开的另一些实施例中，软管7两端的快速接头S也可以分别为公接头和母接头。

当不同功能设备11的散热需求不同时，所连接软管7的管径、所对应第一供液接头521a和第一回液接头521b的规格也会有一定差异。在本公开的一些实施例中，软管7、第一供液接头521a和第一回液接头521b上均设有规格标识，以便于维修人员识别区分，提高操作的效率。

在本公开的一些实施例中，冷却液应急分配设备5针对液冷机柜1中冷却液分配器12的每个供液分支管路配置至少一个第一供液接头521a和至少一根软管7；冷却液应急分配设备5针对液冷机柜1中冷却液分配器12的每个回液分支管路配置至少一个第一回液接头521b和至少一根软管7。例如，如图4所示，冷板式液冷机柜中的冷却液分配器12包括多个第二供液接头121a和多个第二回液接头121b。冷却液应急分配设备5为每个第二供液接头121a配置至少一个第一供液接头521a，以及至少一根软管7；冷却液应急分配设备5为每个第二回液接头121b配置至少一个第一回液接头521b，以及至少一根软管7。这样，在冷却液分配器12更换过程中，可以保证液冷机柜1中每个需要进行液冷散热的功能设备11均能得到冷却液的临时供给。此外，冷却液应急分配设备5可以针对某些功能设备(例如服务器)配置一些备用的第一供液接头、第一回液接头以及相应数量的软管，以应对不同液冷机柜中该功能设备数量上变化，或是同一液冷机柜中该功能设备日后在数量上做出的调整，冷却液应急分配设备5的适用范围更广。在一个实施例中，冷却液应急分配设备5的第一供液接头521a和第一回液接头521b的数量均不少于20个，软管7的数量不少于40根。

如图1至图3所示，冷却液应急分配设备5采用方便移动的轮式小车设计，在底座箱体51的底部设计了多个脚轮8。脚轮8例如为万向轮，其中，至少一个脚轮8具有轮刹。小车式的冷却液应急分配设备的外形尺寸应以方便在机房列间过道移动，并且便于维修人员进行接头连接操作为原则来设计。例如，在一个实施例中，机房列间过道宽度约为1米，小车式的冷却液应急分配设备的产品尺寸为70厘米(长)*55厘米(宽)*150厘米(高)。

如图2和图3所示，该实施例中，为便于维修人员进行接头的区分和连接操作，多个第一供液接头521a位于接头分配屏52的其中一面，多个第一回液接头521b位于接头分配屏52的另一面。接头分配屏52设置在底座箱体51宽度的中央位置，从而为维修人员在两侧的连接操作提供充分的操作空间。该实施例中，进液总口511a和回液总口511b位于底座箱体51的同一个侧面，方便维修人员连接进液总软管9a和回液总软管9b。

在本公开的一些实施例中，软管7为PVC透明钢丝软管，不但方便维修人员观察供液、回液情况，而且强度高、柔韧性好，使用寿命较长。软管7的长度可根据实际需要设计，例如在一个实施例中，软管的长度设计为3米。

如图3所示，在本公开的一些实施例中，冷却液应急分配设备5，还包括：用于连接进液总口511a和机房备用供液接口的进液总软管9a，以及用于连接回液总口511b和机房备用回液接口的回液总软管9b。进液总软管9a和回液总软管9b的长度可以结合机房液冷系统备用供液接口、备用回液接口的位置分布、前述软管7的长度等来设计，例如，在一个实施例中，进液总软管9a和回液总软管9b的长度均不小于10米。此外，冷却液应急分配设备5也可以不配备进液总软管9a和回液总软管9b，而是采用机房内规格、长度适用的备用软管。

参考图4和图5所示，以冷却液应急分配设备5应用于冷板式的液冷机柜1为例，在线更换冷却液分配器12的操作步骤如下：

步骤一、将冷却液应急分配设备5移至液冷机柜1旁边。

步骤二、将进液总软管(图中未示出)连接在进液总口511a和机房备用供液接口之间，将回液总软管(图中未示出)连接在回液总口511b和机房备用回液接口之间。

步骤三、将需要用到的多个第一供液接头521a和多个第一回液接头521b分别连接软管7，其中，第一供液接头521a和第一回液接头521b均采用快速接头，软管7的两端分别设有快速接头。

步骤四、开启进液控制阀512a和回液控制阀512b，使冷却液流入冷却液应急分配设备5中。

步骤五、如图4所示，若功能设备11的进液接头111a和出液接头111b为快速接头，则针对液冷机柜1中的各个功能设备11(如按照从高到低顺序排列的第一台服务器、第二台服务器、第三台服务器……)，依次执行以下操作：将功能设备11的进液接头111a与软管段13分离；将已连接第一供液接头521a的软管7迅速连接在进液接头111a上；将功能设备11的出液接头111b与软管段13分离；将已连接第一回液接头521b的软管7迅速连接在出液接头111b上。

值得一提的是，如图5所示，若功能设备11的进液接头111a和出液接头111b非快速接头，而其连接的两个软管段13在另一端设有快速接头时，在该步骤中，针对液冷机柜1中的各个功能设备11，则是依次执行以下操作：将功能设备11所连接的用于进液的软管段13与冷却液分配器12分离；将软管段13迅速接上已连接第一供液接头521a的软管7；将功能设备11的用于出液的软管段13与冷却液分配器12分离；将软管段13迅速接上已连接第一回液接头521b的软管7。

步骤六、进行冷却液分配器12的更换。

步骤七、针对液冷机柜1中的各个功能设备，若功能设备11的进液接头111a和出液接头111b为快速接头，则依次执行以下操作：将功能设备11的进液接头111a与软管7分离；将已连接冷却液分配器12的供液分支管路的软管段13迅速连接在进液接头111a上；将功能设备11的出液接头111b与软管7分离，将已连接冷却液分配器12的回液分支管路的软管段13迅速连接在出液接头111b上。

如果功能设备11的进液接头111a和出液接头111b非快速接头，而其连接的两个软管段13在另一端设有快速接头，在该步骤中，针对液冷机柜1中的各个功能设备11，则是依次执行以下操作：将功能设备11所连接的用于进液的软管段13与软管7分离；将软管段13迅速接在冷却液分配器12的供液分支管路的快速接头上；将功能设备11所连接的用于出液的软管段13与软管7分离；将软管段13迅速接在冷却液分配器12的回液分支管路的快速接头上。

步骤八、关闭进液控制阀512a和回液控制阀512b，拆卸各软管及进液总软管9a和回液总软管9b，将冷却液应急分配设备5收回存放。

以冷板式液冷机柜中的液冷服务器为例，断开冷却液输入后，冷却液由于没有了压力，会立即停止流动，此时只得依赖冷却液铜管、铜质冷板以及内储冷却液吸收热量，其温度会快速上升。

以功率为300W的一种冷板式液冷服务器为例，其CPU功率约为210W，冷却装置铜材约重2kg，铜的比热容为0.386×10³J/(kg·℃)，按油介质的冷却液在冷板中流动散热计算，冷却装置铜材的热容为：

2kg*0.386×10³J/(kg·℃)＝0.772KJ/℃＝0.772KW·s/℃

相当于冷却装置铜材每3s上升1℃。冷却装置铜材从正常工作温度40℃上升到上限温度60℃大约需要60s，即：在断开冷却液输入后，在60s内完成液冷服务器与两根软管的连接操作是液冷服务器可以承受的。实际操作中，液冷服务器与两根软管的连接操作在10s内即可完成，因此，在不中断液冷服务器工作的情况下，在线更换冷却液分配器是完全可行的。

如图6所示，本公开实施例还提供一种冷却液应急分配设备5，包括：

底座箱体51，具有进液总口511a，进液总口511a处设有进液控制阀512a；

接头分配屏52，设于底座箱体51上，包括多个第一供液接头521a；

进液分配管路6a，设于底座箱体51和接头分配屏52内，进液分配管路6a连接进液总口511a和各个第一供液接头521a；

多根软管7，软管7用于连接第一供液接头521a和液冷机柜1中功能设备11的进液接头111a。

该实施例冷却液应急分配设备针对喷淋式液冷机柜设计。喷淋式液冷机柜的内部另外设有排液系统，无需通过冷却液应急分配设备回液，因此，冷却液应急分配设备可以不必设计与回液有关的结构。

在线更换喷淋式液冷机柜的冷却液分配器的操作步骤如下：

步骤一、将冷却液应急分配设备5移至液冷机柜1的旁边。

步骤二、将进液总软管(图中未示出)连接在进液总口511a和机房备用供液接口之间。

步骤三、将需要用到的多个第一供液接头521a分别连接上软管7，其中，第一供液接头521a采用快速接头，软管7的两端分别设有快速接头。

步骤四、开启进液控制阀512a，使冷却液流入冷却液应急分配设备5中。

步骤五、如图7所示，若功能设备11的进液接头111a为快速接头，则针对液冷机柜1中的各个功能设备11(如按照从高到低顺序排列的第一台服务器、第二台服务器、第三台服务器……)，依次执行以下操作：将功能设备11的进液接头111a与软管段13分离；将已连接第一供液接头521a的软管7迅速连接在进液接头111a上。

如图8所示，若功能设备11的进液接头111a非快速接头，而其连接的软管段13在另一端设有快速接头，在该步骤中，针对液冷机柜1中的各个功能设备11，则是依次执行以下操作：将功能设备11所连接的软管段13与冷却液分配器12分离；将软管段13迅速接上已连接第一供液接头521a的软管7。

步骤六、进行冷却液分配器12的更换。

步骤七、针对液冷机柜1中的各个功能设备，若功能设备11的进液接头111a为快速接头，则依次执行以下操作：将功能设备11的进液接头111a与软管7分离；将已连接冷却液分配器12的供液分支管路的软管段13迅速连接在进液接头111a上。

如果功能设备11的进液接头111a非快速接头，而其连接的软管段13在另一端设有快速接头，在该步骤中，针对液冷机柜1中的各个功能设备11，则是依次执行以下操作：将功能设备11所连接的软管段13与软管7分离；将软管段13迅速接在冷却液分配器12的供液分支管路的快速接头上。

步骤八、关闭进液控制阀512a，拆卸各软管7及进液总软管9a，将冷却液应急分配设备5收回存放。

以功率为300W的一种喷淋式液冷服务器为例，其底部可暂存约3L的油介质冷却液，油介质冷却液的密度为0.895kg/L，比热容为2.09kJ/kg·℃，则油介质冷却液的热容为：

3L*0.895kg/L*2.09kJ/kg·℃＝5.61kJ/℃

由于液冷服务器的大部分发热元件只是管脚或底部才有冷却液浸泡，因此向冷却液传递热量受限，即使冷却液温度上升缓慢，发热元件的表面温度还是会快速上升，大约每10s上升1℃。以发热元件从正常工作温度40℃上升到上限温度50℃进行推算，在90s内完成液冷服务器与软管的连接操作是液冷服务器可以承受的。实际操作中，液冷服务器与单根软管的连接操作在5s内即可完成，因此，在不中断液冷服务器工作的情况下，在线更换冷却液分配器是完全可行的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种冷却液应急分配设备，用于液冷机柜，所述液冷机柜包括冷板式液冷机柜或喷淋式液冷机柜，所述冷却液应急分配设备包括：

底座箱体，具有进液总口和回液总口，进液总口处设有进液控制阀，回液总口处设有回液控制阀；

接头分配屏，设于底座箱体上，包括多个第一供液接头和多个第一回液接头，其中，所述多个第一供液接头位于接头分配屏的其中一面，所述多个第一回液接头位于接头分配屏的另一面，所述多个第一供液接头包括多行第一供液接头，所述多个第一回液接头包括多行第一回液接头，所述多行第一供液接头与所述多行第一回液接头逐行交错排列；

进液分配管路和回液分配管路，设于底座箱体和接头分配屏内，进液分配管路连接进液总口和各个第一供液接头，回液分配管路连接回液总口和各个第一回液接头；

多根软管，软管用于连接第一供液接头和液冷机柜中功能设备的进液接头，或者用于连接第一回液接头与液冷机柜中功能设备的出液接头。

2.根据权利要求1所述的冷却液应急分配设备，其中：第一供液接头和第一回液接头为快速接头，软管的两端分别设有快速接头。

3.根据权利要求2所述的冷却液应急分配设备，其中：软管两端的快速接头为规格相同的公接头，或者，软管两端的快速接头为规格相同的母接头。

4.根据权利要求1所述的冷却液应急分配设备，其中：

冷却液应急分配设备针对所述液冷机柜中冷却液分配器的每个供液分支管路配置至少一个第一供液接头和至少一根软管；

冷却液应急分配设备针对所述液冷机柜中冷却液分配器的每个回液分支管路配置至少一个第一回液接头和至少一根软管。

5.根据权利要求1所述的冷却液应急分配设备，其中：进液总口和回液总口位于底座箱体的同一个侧面。

6.根据权利要求1所述的冷却液应急分配设备，其中：软管为PVC透明钢丝软管。

7.根据权利要求1所述的冷却液应急分配设备，还包括：设于底座箱体底部的多个脚轮。

8.根据权利要求1所述的冷却液应急分配设备，还包括：用于连接进液总口和机房备用供液接口的进液总软管，以及用于连接回液总口和机房备用回液接口的回液总软管。

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