CN113778205A - 一种多联强制两相浸没式液冷系统及其控制方法 - Google Patents

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CN113778205A CN202110861795.5A CN202110861795A CN113778205A CN 113778205 A CN113778205 A CN 113778205A CN 202110861795 A CN202110861795 A CN 202110861795A CN 113778205 A CN113778205 A CN 113778205A
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范玉斐
王峰
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Abstract

本发明公开了一种多联强制两相浸没式液冷系统，包括：强制两相浸没式液冷装置、重力热管换热装置、自然冷却装置和阀门控制系统；所述强制两相浸没式液冷装置、所述重力热管换热装置、阀门控制系统和所述自然冷却装置依次连接；所述自然冷却装置包括间接冷却设备和蒸发冷却设备；所述间接冷却设备和蒸发冷却设备分别与所述阀门控制系统连接。本发明采用自然冷的方式，可以较好的节能。

Description

一种多联强制两相浸没式液冷系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及服务器制冷技术领域，具体而言，涉及一种多联强制两相浸没式液冷系统及其控制方法。
背景技术
随着5G、人工智能、大数据的快速推进，数据中心产业规模迅速扩大。并且国内外新建和老旧改造的数据中心逐渐变多，机组的单面积的功耗越来愈大，制冷的需求愈加重要；需要通过新型的技术来解决上述的问题。
液冷服务器的散热原理是利用工作流体作为中间热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热大很多，散热速度也远远大于空气，因此制冷效率远高于风冷散热。
传统的两相浸没式液冷服务器通过将服务器主板浸没在装有液态冷媒的服务器刀壳中，在服务器进行数据处理的过程中，主板上的发热元件发热升温，当发热元件的温度高于氟化液的沸点时，液态氟化液沸腾，发生相变汽化，产生大量的气泡，吸收发热元件产生的热量，当气泡脱离发热元件的表面时将热量带走，从而进行散热降低发热元件的温度，然后气态的氟化液在遇冷之后靠重力作用回到服务器中；而上述存在的问题是氟化液的相变是自发的相变，而这样会产生的问题是氟化液在相变的过程中存在相变不完全，并且会导致服务器的温度不是非常稳定，对服务器的性能有一定的影响；并且传统的系统对氟化液冷却的方式并不是采用自然冷的方式，所以对服务器整体机组的能耗产生比较大的浪费。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：传统的对氟化液进行冷却采用的是非自然冷的方式，对服务器整机组的能耗产生较大的浪费，目的在于提供一种多联强制两相浸没式液冷系统及其控制方法，能够实现氟化液自然冷却，减小服务器整机组的能耗。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多联强制两相浸没式液冷系统，包括：强制两相浸没式液冷装置、重力热管换热装置、自然冷却装置和阀门控制系统；所述强制两相浸没式液冷装置、所述重力热管换热装置、阀门控制系统和所述自然冷却装置依次连接；所述自然冷却装置包括间接冷却设备和蒸发冷却设备；所述间接冷却设备和蒸发冷却设备分别与所述阀门控制系统连接。
本发明针对现有的两相浸没式液冷系统存在的氟化液自发相变不完全，导致服务器的温度不稳定而影响服务器性能，以及现有的两相浸没式液冷系统对氟化液采用非自然冷却方式，导致整体机组的能耗浪费大的问题，采用多联强制两相浸没式液冷的方式给IT服务器进行散热，即依次采用强制两相浸没式液冷系统、重力热管换热方式和自然冷却方式给IT服务器散热。首先，强制两相浸没式液冷系统利用温度传感器检测氟化液的温度，并根据检测结果控制强制风机转动，通过强制对流的方式增加氟化液底部的扰动，从而提升对IT服务器的散热效果；并且，根据不同的温度检测结果控制强制风机的不同转速，不仅避免了现有技术中氟化液自发相变不完全的缺陷，也可进一步减小机组的整体能耗；然后，重力热管换热方式通过制冷剂将气体氟化液中携带的热量进行吸收，并将气体氟化液进行液化后依靠重力使冷凝后的氟化液返回至强制两相浸没式液冷系统，同时利用水冷板换给吸热后气化的制冷剂降温；最后，本发明采用自然冷方式给吸热后的冷却水降温，以此解决现有的两相浸没式液冷系统对氟化液采用非自然冷却方式，导致整体机组的能耗浪费大的问题；并且非自然冷却根据室外温度的不同，提供了间接冷却和蒸发冷却两种冷却方式，以此应对不同的外部温度情况，从而更好地为冷却水降温，为重力热管换热方式降温环节提供30℃/35℃的稳定温度的冷却水，进而为采用强制两相浸没式液冷系统为氟化液降温环节提供良好的条件。
作为对本发明的进一步描述，多联强制两相浸没式液冷系统包括多个所述强制两相浸没式液冷装置，可同时对多个服务器进行散热，提升系统的整体散热效果。每一个所述强制两相浸没式液冷装置包括密封箱、强制风机和温度传感器；所述密封箱内装有氟化液，服务器浸没在所述氟化液内；所述强制风机安装在所述密封箱的内侧底部，用于对底部的氟化液通过强制对流的方式进行扰动；所述温度传感器设置在所述密封箱的侧壁上并浸没在所述氟化液中，用于检测氟化液的温度。
作为对本发明的进一步描述，所述强制风机为多个，增强对氟化液的强制对流扰动。
作为对本发明的进一步描述，所述重力热管换热装置包括：多个冷却盘管、水冷板换、排气管和冷凝管；多个所述冷却盘管与多个所述强制两相浸没式液冷装置一一对应，所述冷却盘管设置在所述密封箱的内部，所述冷却盘管位于氟化液的上方；所述排气管的一端与多个所述冷却盘管的排气端连接，所述排气管的另一端与所述水冷板换的进气口连接；所述冷凝管的一端与多个所述冷却盘管的进水端连接，所述冷凝管的另一端与所述水冷板换的第一出水口连接。
作为对本发明的进一步描述，多联强制两相浸没式液冷装置包括电子膨胀阀和第一电磁阀；所述电子膨胀阀为多个，多个所述电子膨胀阀与多个所述冷却盘管一一对应，所述电子膨胀阀设置在所述排气管上靠近所述冷却盘管的排气端位置，所述第一电磁阀设置在所述排气管上靠近所述水冷板换的位置。
作为对本发明的进一步描述，所述水冷板换设置在多个所述冷却盘管的上方，所述水冷板换与多个所述冷却盘管的高度差为0.8m～1.2m。
作为对本发明的进一步描述，多联强制两相浸没式液冷系统包括阀门控制系统，所述阀门控制系统包括第一连通管、第二连通管、第一单向阀、第一球阀、冷却水泵、第二球阀、第二单向阀和电动二通阀；所述第一连通管的一端与所述水冷板换的第二出水口连接，所述第一连通管的另一端通过第二电磁阀与所述蒸发冷却设备的进水端连接；在所述第一连通管上，沿所述水冷板换的第二出水口向所述第二电磁阀方向依次设置有所述第一单向阀、所述第一球阀、所述冷却水泵、所述第二球阀和所述第二单向阀；所述第二连通管的一端与所述水冷板换的进水口连接，所述第二连通管的另一端通过第三电磁阀与所述蒸发冷却设备的出水端连接；在所述第二连通管上位于所述水冷板换的进水口与所述第三电磁阀之间设置有所述电动二通阀。
作为对本发明的进一步描述，所述蒸发冷却设备包括冷却塔、室外温度传感器、冷却塔风机、第一进水管和第一供回水管；所述冷却塔的顶部开设有出风口，所述冷却塔风机设置在所述出风口的上方；所述冷却塔的侧壁上开设有进风口；所述室外温度传感器设置在所述冷却塔的外侧壁上；所述第一进水管的进水端通过所述第二电磁阀与所述第一连通管连接，所述第一进水管包括喷淋部，所述喷淋部安装有喷淋系统，所述喷淋系统设置在所述冷却塔之内，所述喷淋系统位于所述冷却塔的上部；在所述第一进水管上，靠近所述第二电磁阀的位置设置有第一水温传感器；在所述第一进水管上，沿所述第一水温传感器向所述喷淋系统的方向依次设置有第一水过滤器、第三单向阀、第三球阀、蒸发冷水泵、第四球阀、第四单向阀和水压传感器；所述第一供回水管的进水端设置在所述冷却塔的内部液面以下，所述第一供回水管的出水端通过所述第三电磁阀与所述第二连通管连接；在所述第一供回水管上，靠近所述第三电磁阀的位置设置有第二水温传感器。
作为对本发明的进一步描述，所述间接冷却设备包括干冷器、干冷器风机、第二进水管和第二供回水管；所干冷器风机设置在所述干冷器的上方；所述第二进水管的一端连接在所述第二单向阀与所述第二电磁阀之间的所述第一连通管上，所述第二进水管的另一端与所述干冷器的进水口连接；所述第二进水管上设置有第四电磁阀；所述第二供回水管的一端连接在所述电动二通阀与所述第三电磁阀之间的所述第二连通管上，所述第二供回水管的另一端与所述干冷器的出水口连接；在所述第二供回水管上，沿供回水方向依次设置有第五单向阀、第二水过滤器和第五电磁阀。
一种多联强制两相浸没式液冷系统控制方法，包括以下步骤：
步骤1：利用所述强制两相浸没式液冷装置中的氟化液对服务器进行散热，使氟化液由液态变为气态带走热量；同时利用所述温度传感器检测氟化液的实时温度，当所述实时温度≥40℃时，控制所述强制风机对氟化液进行扰动；
步骤2：利用所述冷却盘管中的制冷剂对气态氟化液进行冷却，使制冷剂由液态变为气态带走热量，利用所述水冷板换中的冷却水吸收气态制冷剂的热量并使气态制冷剂液化，液化后的制冷剂在重力作用下回流至所述冷却盘管中；
步骤3：利用所述室外温度传感器检测系统外部的大气温度，当所述大气温度＞20℃时，选择所述自然冷却装置中的蒸发冷却设备对吸热后的冷却水进行散热，并将散热后的冷却水回供至所述水冷板换中；当时所述大气温度≤20℃时，选择所述自然冷却装置中的间接冷却设备对吸热后的冷却水进行散热，并将散热后的冷却水回供至所述水冷板换中。
作为对本发明的进一步描述，所述强制风机的控制方法为：
当氟化液的温度T＝40℃时，启动所述强制风机以0.3N的转速转动，其中，N为强制风机的额定转速；
当氟化液的温度T为40℃＜T＜50℃时，控制所述强制风机以初始转速N0持续转动60秒，60秒后对所述强制风机进行实时调速，使所述强制风机以当前转速N1转动；所述初始转速N0＝0.5N，所述当前转速N1＝0.05NT1-1.5N，其中，T1为氟化液的当前温度；
当氟化液的温度T＝50℃时，控制所述强制风机以额定转速N转动；
当氟化液的温度T＞50℃时，控制所述强制风机以最大转速Nmax转动。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统，采用多联强制两相浸没式液冷的方式给IT服务器进行散热，可以更好的应用相变的优势，发挥潜热的功能；
2、本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统，采用自然冷却的方式，可以大大提高整体系统的能效比；
3、本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统，通过不同的室外环境参数，可以切换不同的室外冷却的方式；
4、本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统，根据IT服务器的温度来控制氟化液强制扰动的频率，满足不同的运行工况；
5、本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统，整体采用多联的方式，根据IT机柜末端不同的运行需求来控制不同的氟化液相变的量，可以达到对每个IT机柜末端需求的供给。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的强制两相浸没式液冷装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的重力热管换热装置结构示意图。
图4为本发明实施例提供的阀门控制系统结构示意图。
图5为本发明实施例提供的自然冷却装置的整体结构示意图。
图6为本发明实施例提供的间接冷却设备结构示意图。
图7为本发明实施例提供的蒸发冷却设备结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-强制两相浸没式液冷装置，2-重力热管换热装置，3-自然冷却装置，11-密封箱，12-强制风机，13-温度传感器，21-冷却盘管，22-水冷板换，23-排气管，24-冷凝管，25-电子膨胀阀，26-第一电磁阀，31-间接冷却设备，32-蒸发冷却设备，41-第一连通管，42-第二连通管，43-第一单向阀，44-第一球阀，45-冷却水泵，46-第二球阀，47-第二单向阀，48-电动二通阀，49-第二电磁阀，50-第三电磁阀，211-排气端，221-进气口，222-第一出水口，223-第二出水口，224-进水口，311-干冷器，312-干冷器风机，313-第二进水管，314-第二供回水管，321-冷却塔，322-室外温度传感器，323-冷却塔风机，324-第一进水管，325-第一供回水管，326-喷淋系统，3131-第四电磁阀，3141-第五单向阀，3142-第二水过滤器，3143-第五电磁阀，3241-第一水温传感器，3242-第一水过滤器，3243-第三单向阀，3244-第三球阀，3245-蒸发冷水泵，3246-第四球阀，3247-第四单向阀，3248-水压传感器，3249-第二水温传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1：
如图1-图5所示，本发明实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统，针对现有的两相浸没式液冷系统存在的氟化液自发相变不完全，导致服务器的温度不稳定而影响服务器性能，以及现有的两相浸没式液冷系统对氟化液采用非自然冷却方式，导致整体机组的能耗浪费大的问题，采用多联强制两相浸没式液冷的方式给IT服务器进行散热。
图1为实施例提供的一种多联强制两相浸没式液冷系统整体结构示意图。如图所述，该多联强制两相浸没式液冷系统整体结构示意图包括：强制两相浸没式液冷装置1、重力热管换热装置2、自然冷却装置3；所述强制两相浸没式液冷装置1、所述重力热管换热装置2和所述自然冷却装置3依次连接；所述自然冷却装置3包括间接冷却设备31和蒸发冷却设备32；所述强制两相浸没式液冷装置1中装有氟化液，用于通过氟化液的液-气两相变化吸热，带走服务器的热量；所述重力换热装置中装有制冷剂和冷却水，所述制冷剂用于将氟化液从气态变为液态并吸收热量，同时制冷剂气化，气态制冷剂遇冷却水液化后通过重力回流；当室外温度＜20℃时，通过所述间接冷却设备31给冷却水降温，当室外温度＞20℃时，通过所述蒸发冷却设备32给冷却水降温。
如图2所示，本实施例提供的多联强制两相浸没式液冷系统包括3个所述强制两相浸没式液冷装置1，可同时对6个服务器进行散热，提升系统的整体散热效果。每一个所述强制两相浸没式液冷装置1包括密封箱11、2个强制风机12和1个温度传感器13；所述密封箱11内装有氟化液，服务器浸没在所述氟化液内；2个所述强制风机12安装在所述密封箱11的内侧底部，用于对底部的氟化液通过强制对流的方式进行扰动；所述温度传感器13设置在所述密封箱11的侧壁上并浸没在所述氟化液中，用于检测氟化液的温度。此外，该多联强制两相浸没式液冷装置1还包括3个电子膨胀阀25和第一电磁阀26；3个所述电子膨胀阀25与3个所述冷却盘管21一一对应，所述电子膨胀阀25设置在所述排气管23上靠近所述冷却盘管21的排气端211位置，所述第一电磁阀26设置在所述排气管23上靠近所述水冷板换22的位置。
一般情况下两相氟化液由于液相和气相氟化液都存在一个密封箱11中，容易造成蒸发和液化不完全的现象，导致氟化液液-气相态的吸热不完全，导致服务器的内部的温度较高，对整体IT机柜的使用寿命和运行的速度都有很大的影响。所以本实施例通过温度传感器13检测氟化液的温度，根据不同的温度检测结果控制强制风机12的工作状态，通过强制对流的方式增加氟化液底部的扰动，增加氟化液的在封闭箱的运行，从而更好地杜绝IT服务器局部的热点，降低IT服务器的温度，节约整体的能耗和提高IT服务器的运行速度。通常，当温度传感器13检测出的氟化物的温度T1<40℃时，2个强制风机12不工作，因为此时氟化液具备的液体冷却能力足够克服IT服务器的热量；当温度检测器检测出氟化液的温度T1为40℃≤T1≤50℃时，2个强制风机12均启动，且强制风机12的初始转速N＝50％N0，其中N0为强制风机12的额定转速，当强制风机12保持运行60S后进行调速，当T1＝40℃时，其运行转速为30％N0，当T1＝50℃时，运行转速为N0；当40℃<T1<50℃时，强制风机12的转速为N＝0.05N0T-1.5N0，其中N为强制风机12的当前转速，T为当前氟化液的温度；当T1>50℃时，因为此时氟化液的温度较高，所以此次必须通过强制的对流使氟化液进行散热，此时强制风机12的转速为最大转速Nmax，一般情况下最大转速和额定转速的关系是N0＝0.8Nmax。
图3为本实施例提供的重力热管换热装置2结构示意图。如图所示，重力热管换热装置2包括：3个冷却盘管21、水冷板换22、排气管23和冷凝管24；3个所述冷却盘管21与3个所述强制两相浸没式液冷装置1一一对应，所述冷却盘管21设置在所述密封箱11的内部，所述冷却盘管21位于氟化液的上方；所述排气管23的一端与多个所述冷却盘管21的排气端211连接，所述排气管23的另一端与所述水冷板换22的进气口221连接；所述冷凝管24的一端与多个所述冷却盘管21的进水端连接，所述冷凝管24的另一端与所述水冷板换22的第一出水口222连接。
重力热管换热装置2的整体运行原理是：冷却盘管21中的制冷剂通过吸收氟化液的热量由液体变成气态，然后气态制冷剂由于密度轻而上浮到电子膨胀阀25处，然后通过电磁阀到打水冷板换22，被水冷板换22中的冷却水冷却成液态制冷剂，最后液态制冷剂由于重力的作用回到冷却盘管21中完成循环。需说明的是，如果末端的制冷需求较小，可以通过电子膨胀阀25进行调节制冷剂气态的流量，完成制冷需求的调节。为使制冷机得到明显的回流效果，水冷板换22与冷却盘管21需要0.8m～1.2m的高差。
图4为本实施例提供的阀门控制系统结构示意图。如图所示，阀门控制系统包括第一连通管41、第二连通管42、第一单向阀43、第一球阀44、冷却水泵45、第二球阀46、第二单向阀47和电动二通阀48；所述第一连通管41的一端与所述水冷板换22的第二出水口223连接，所述第一连通管41的另一端通过第二电磁阀49与所述蒸发冷却设备32的进水端连接；在所述第一连通管41上，沿所述水冷板换22的第二出水口223向所述第二电磁阀49方向依次设置有所述第一单向阀43、所述第一球阀44、所述冷却水泵45、所述第二球阀46和所述第二单向阀47；所述第二连通管42的一端与所述水冷板换22的进水口224连接，所述第二连通管42的另一端通过第三电磁阀50与所述蒸发冷却设备32的出水端连接；在所述第二连通管42上位于所述水冷板换22的进水口224与所述第三电磁阀50之间设置有所述电动二通阀48。
图5为本实施例提供的自然冷却装置3的整体结构示意图。如图所示，自然冷却装置3由间接冷却设备31和蒸发冷却设备32组成。其中，间接冷却设备31的结构参考图7，蒸发冷却设备32的结构参考图6。
如图6所述，蒸发冷却设备32包括冷却塔321、室外温度传感器322、冷却塔风机323、第一进水管324和第一供回水管325；所述冷却塔321的顶部开设有出风口，所述冷却塔风机323设置在所述出风口的上方；所述冷却塔321的侧壁上开设有进风口；所述室外温度传感器322设置在所述冷却塔321的外侧壁上；所述第一进水管324的进水端通过所述第二电磁阀49与所述第一连通管41连接，所述第一进水管324包括喷淋部，所述喷淋部安装有喷淋系统326，所述喷淋系统326设置在所述冷却塔321之内，所述喷淋系统326位于所述冷却塔321的上部；在所述第一进水管324上，靠近所述第二电磁阀49的位置设置有第一水温传感器3241；在所述第一进水管324上，沿所述第一水温传感器3241向所述喷淋系统326的方向依次设置有第一水过滤器3242、第三单向阀3243、第三球阀3244、蒸发冷水泵3245、第四球阀3246、第四单向阀3247和水压传感器3248；所述第一供回水管325的进水端设置在所述冷却塔321的内部液面以下，所述第一供回水管325的出水端通过所述第三电磁阀50与所述第二连通管42连接；在所述第一供回水管325上，靠近所述第三电磁阀50的位置设置有第二水温传感器3249。
如图7所示，间接冷却设备31包括干冷器311、干冷器风机312、第二进水管313和第二供回水管314；所干冷器风机312设置在所述干冷器311的上方；所述第二进水管313的一端连接在所述第二单向阀47与所述第二电磁阀49之间的所述第一连通管41上，所述第二进水管313的另一端与所述干冷器311的进水口连接；所述第二进水管313上设置有第四电磁阀3131；所述第二供回水管314的一端连接在所述电动二通阀48与所述第三电磁阀50之间的所述第二连通管42上，所述第二供回水管314的另一端与所述干冷器311的出水口连接；在所述第二供回水管314上，沿供回水方向依次设置有第五单向阀3141、第二水过滤器3142和第五电磁阀3143。
当室外温度小于20℃，此时冷却水泵45、第四电磁阀3131和第五电磁阀3143开启，第二电磁阀49和第三电磁阀50关闭。此时，携带热量的冷却水通过干冷器311、干冷器风机312和室外的低温空气做间接冷却，然后通过第二供回水管314回流至水冷板换22，为水冷板换22提供30℃/35℃稳定的供回水。当室外温度大于20℃，此时，第四电磁阀3131和第五电磁阀3143关闭，第二电磁阀49、第三电磁阀50、蒸发冷水泵3245和冷却塔风机323开启，此时，携带热量的冷却水通过冷却塔321中喷淋系统326、冷却塔风机323和室外的空气做蒸发冷却，控制冷却塔风机323的转速给冷却水降温，经降温后的冷却水通过第一供回水管325回流至水冷板换22，为水冷板换22提供30℃/35℃稳定的供回水。
实施例2：
一种多联强制两相浸没式液冷系统控制方法，包括以下步骤：
步骤1：利用所述强制两相浸没式液冷装置中的氟化液对服务器进行散热，使氟化液由液态变为气态带走热量；同时利用所述温度传感器检测氟化液的实时温度，当所述实时温度≥40℃时，控制所述强制风机对氟化液进行扰动；
步骤2：利用所述冷却盘管中的制冷剂对气态氟化液进行冷却，使制冷剂由液态变为气态带走热量，利用所述水冷板换中的冷却水吸收气态制冷剂的热量并使气态制冷剂液化，液化后的制冷剂在重力作用下回流至所述冷却盘管中；
步骤3：利用所述室外温度传感器检测系统外部的大气温度，当所述大气温度＞20℃时，选择所述自然冷却装置中的蒸发冷却设备对吸热后的冷却水进行散热，并将散热后的冷却水回供至所述水冷板换中；当时所述大气温度≤20℃时，选择所述自然冷却装置中的间接冷却设备对吸热后的冷却水进行散热，并将散热后的冷却水回供至所述水冷板换中。
上强制风机的控制方法为：
当氟化液的温度T＝40℃时，启动所述强制风机以0.3N的转速转动，其中，N为强制风机的额定转速；
当氟化液的温度T为40℃＜T＜50℃时，控制所述强制风机以初始转速N0持续转动60秒，60秒后对所述强制风机进行实时调速，使所述强制风机以当前转速N1转动；所述初始转速N0＝0.5N，所述当前转速N1＝0.05NT1-1.5N，其中，T1为氟化液的当前温度；
当氟化液的温度T＝50℃时，控制所述强制风机以额定转速N转动；
当氟化液的温度T＞50℃时，控制所述强制风机以最大转速Nmax转动。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，包括：强制两相浸没式液冷装置(1)、重力热管换热装置(2)、自然冷却装置(3)和阀门控制系统(4)；所述强制两相浸没式液冷装置(1)、所述重力热管换热装置(2)、阀门控制系统(4)和所述自然冷却装置(3)依次连接；所述自然冷却装置(3)包括间接冷却设备(31)和蒸发冷却设备(32)；所述间接冷却设备(31)和蒸发冷却设备(32)分别与所述阀门控制系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，包括多个所述强制两相浸没式液冷装置(1)，每一个所述强制两相浸没式液冷装置(1)包括密封箱(11)、多个强制风机(12)和温度传感器(13)；所述密封箱(11)内装有氟化液，服务器浸没在所述氟化液内；所述强制风机(12)安装在所述密封箱(11)的内侧底部，用于对底部的氟化液通过强制对流的方式进行扰动；所述温度传感器(13)设置在所述密封箱(11)的侧壁上并浸没在所述氟化液中，用于检测氟化液的温度。
3.根据权利要求1所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，所述重力热管换热装置(2)包括：多个冷却盘管(21)、水冷板换(22)、排气管(23)和冷凝管(24)；多个所述冷却盘管(21)与多个所述强制两相浸没式液冷装置(1)一一对应，所述冷却盘管(21)设置在所述密封箱(11)的内部，所述冷却盘管(21)位于氟化液的上方；所述排气管(23)的一端与多个所述冷却盘管(21)的排气端(211)连接，所述排气管(23)的另一端与所述水冷板换(22)的进气口(221)连接；所述冷凝管(24)的一端与多个所述冷却盘管(21)的进水端(212)连接，所述冷凝管(24)的另一端与所述水冷板换(22)的第一出水口(222)连接。
4.根据权利要求3所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，包括电子膨胀阀(25)和第一电磁阀(26)；所述电子膨胀阀(25)为多个，多个所述电子膨胀阀(25)与多个所述冷却盘管(21)一一对应，所述电子膨胀阀(25)设置在所述排气管(23)上靠近所述冷却盘管(21)的排气端(211)位置，所述第一电磁阀(26)设置在所述排气管(23)上靠近所述水冷板换(22)的位置。
5.根据权利要求3所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，所述水冷板换(22)设置在多个所述冷却盘管(21)的上方，所述水冷板换(22)与多个所述冷却盘管(21)的高度差为0.8m～1.2m。
6.根据权利要求1所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，所述阀门控制系统(4)包括第一连通管(41)、第二连通管(42)、第一单向阀(43)、第一球阀(44)、冷却水泵(45)、第二球阀(46)、第二单向阀(47)和电动二通阀(48)；
所述第一连通管(41)的一端与所述水冷板换(22)的第二出水口(223)连接，所述第一连通管(41)的另一端通过第二电磁阀(49)与所述蒸发冷却设备(32)的进水端连接；在所述第一连通管(41)上，沿所述水冷板换(22)的第二出水口(223)向所述第二电磁阀(48)方向依次设置有所述第一单向阀(43)、所述第一球阀(44)、所述冷却水泵(45)、所述第二球阀(46)和所述第二单向阀(47)；
所述第二连通管(42)的一端与所述水冷板换(22)的进水口(224)连接，所述第二连通管(42)的另一端通过第三电磁阀(50)与所述蒸发冷却设备(32)的出水端连接；在所述第二连通管(42)上位于所述水冷板换(22)的进水口(224)与所述第三电磁阀(50)之间设置有所述电动二通阀(48)。
7.根据权利要求6所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，所述蒸发冷却设备(32)包括冷却塔(321)、室外温度传感器(322)、冷却塔风机(323)、第一进水管(324)和第一供回水管(325)；
所述冷却塔(321)的顶部开设有出风口，所述冷却塔风机(323)设置在所述出风口的上方；所述冷却塔(321)的侧壁上开设有进风口；所述室外温度传感器(322)设置在所述冷却塔(321)的外侧壁上；
所述第一进水管(324)的进水端通过所述第二电磁阀(49)与所述第一连通管(41)连接，所述第一进水管(324)包括喷淋部，所述喷淋部安装有喷淋系统(326)，所述喷淋系统(326)设置在所述冷却塔(321)之内，所述喷淋系统(326)位于所述冷却塔(321)的上部；在所述第一进水管(324)上，靠近所述第二电磁阀(49)的位置设置有第一水温传感器(3241)；在所述第一进水管(324)上，沿所述第一水温传感器(3241)向所述喷淋系统(326)的方向依次设置有第一水过滤器(3242)、第三单向阀(3243)、第三球阀(3244)、蒸发冷水泵(3245)、第四球阀(3246)、第四单向阀(3247)和水压传感器(3248)；
所述第一供回水管(325)的进水端设置在所述冷却塔(321)的内部液面以下，所述第一供回水管(325)的出水端通过所述第三电磁阀(50)与所述第二连通管(42)连接；在所述第一供回水管(325)上，靠近所述第三电磁阀(50)的位置设置有第二水温传感器(3249)。
8.根据权利要求7所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统，其特征在于，所述间接冷却设备(31)包括干冷器(311)、干冷器风机(312)、第二进水管(313)和第二供回水管(314)；
所干冷器风机(312)设置在所述干冷器(311)的上方；
所述第二进水管(313)的一端连接在所述第二单向阀(47)与所述第二电磁阀(49)之间的所述第一连通管(41)上，所述第二进水管(313)的另一端与所述干冷器(311)的进水口连接；所述第二进水管(313)上设置有第四电磁阀(3131)；
所述第二供回水管(314)的一端连接在所述电动二通阀(48)与所述第三电磁阀(50)之间的所述第二连通管(48)上，所述第二供回水管(314)的另一端与所述干冷器(311)的出水口连接；在所述第二供回水管(314)上，沿供回水方向依次设置有第五单向阀(3141)、第二水过滤器(3142)和第五电磁阀(3143)。
9.一种如权利要求8所述的多联强制两相浸没式液冷系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：利用所述强制两相浸没式液冷装置中的氟化液对服务器进行散热，使氟化液由液态变为气态带走热量；同时利用所述温度传感器检测氟化液的实时温度，当所述实时温度≥40℃时，控制所述强制风机对氟化液进行扰动；
步骤2：利用所述冷却盘管中的制冷剂对气态氟化液进行冷却，使制冷剂由液态变为气态带走热量，利用所述水冷板换中的冷却水吸收气态制冷剂的热量并使气态制冷剂液化，液化后的制冷剂在重力作用下回流至所述冷却盘管中；
步骤3：利用所述室外温度传感器检测系统外部的大气温度，当所述大气温度＞20℃时，选择所述自然冷却装置中的蒸发冷却设备对吸热后的冷却水进行散热，并将散热后的冷却水回供至所述水冷板换中；当时所述大气温度≤20℃时，选择所述自然冷却装置中的间接冷却设备对吸热后的冷却水进行散热，并将散热后的冷却水回供至所述水冷板换中。
10.根据权利要求9所述的一种多联强制两相浸没式液冷系统的控制方法，其特征在于，所述强制风机的控制方法为：
当氟化液的温度T＝40℃时，启动所述强制风机以0.3N的转速转动，其中，N为强制风机的额定转速；
当氟化液的温度T为40℃＜T＜50℃时，控制所述强制风机以初始转速N0持续转动60秒，60秒后对所述强制风机进行实时调速，使所述强制风机以当前转速N1转动；所述初始转速N0＝0.5N，所述当前转速N1＝0.05NT1-1.5N，其中，T1为氟化液的当前温度；
当氟化液的温度T＝50℃时，控制所述强制风机以额定转速N转动；
当氟化液的温度T＞50℃时，控制所述强制风机以最大转速Nmax转动。
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