CN115484800B - 一种数据中心的液冷散热系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种数据中心的液冷散热系统及其控制方法，系统包括：服务器、液冷架构，服务器位于液冷架构上方；液冷架构包括液冷隔层、供液管网；液冷隔层包括冷液腔、换液口及屏蔽执行件，屏蔽执行件设置于冷液腔之间；换液口，用于将冷液引入或排出冷液腔；冷液腔，用于容纳冷液流动，以利用冷液对服务器进行散热；屏蔽执行件，用于截止或连通冷液腔，形成不同流道；供液管网包括供液管道、冷液制冷设备、冷液驱动设备及冷液执行件；冷液制冷设备，用于调节冷液制冷效率；冷液驱动设备，用于调节冷液流速；冷液执行件，用于将冷液通过换液口引入或排出冷液腔。本发明对数据中心改动小，且能根据实际产热，合理制定制冷策略，实现最佳散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心散热领域，更具体地，涉及一种数据中心的液冷散热系统及其控制方法。
背景技术
目前传统数据中心一般采用风冷的方式进行制冷，而随着数据中心制冷技术的发展，原有的风冷因制冷效率较低，效果不明显，能耗较大的问题，被逐渐普及的液冷技术给替代，但是老式数据中心由于其原有的风冷系统的设计，一般液冷的替代方式需要对服务器进行更换，同时对整个数据中心进行程度较大的改动，而进一步需要停止服务器的运行以及需要较长的改造时间，甚至对服务器的软件模块也要进行更换，成本较高。此外，数据中心的服务器在实际使用过程中，产热情况随时都在变化，且各个服务器由于使用情况不同导致产热不同，若不进行加以合理控制，对数据中心的服务器进行统一散热，将导致服务器不能得到合理散热，从而无法正常工作，以及造成能源浪费。
发明内容
在本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷（不足），提供一种数据中心的液冷散热系统及其控制方法，用于解决现有数据中心替换散热系统时，改动程度大、时间长、成本高的问题，以及无法根据服务器实际产热情况合理控制散热的问题。
本发明采取的技术方案是，一种数据中心的液冷散热系统，包括：若干服务器、液冷架构，所述服务器设置于所述液冷架构上方；
所述液冷架构包括液冷隔层、供液管网，所述液冷隔层与所述供液管网相连；
所述液冷隔层包括若干冷液腔、换液口以及屏蔽执行件，所述换液口围绕所述冷液腔外侧设置，每一所述换液口均与所述供液管网相连；每个冷液腔至少与一个换液口相连；所述屏蔽执行件设置于所述冷液腔之间，与所述冷液腔活动连接；
所述换液口，用于将冷液从所述供液管网引入所述冷液腔，或将冷液从所述冷液腔排出至所述供液管网；
所述冷液腔，用于容纳冷液在其内部流动，以利用冷液对所述服务器进行散热；
所述屏蔽执行件，用于截止或连通相邻的冷液腔，以使冷液在冷液腔之间形成不同流道对服务器进行散热；
所述供液管网包括供液管道、冷液制冷设备、冷液驱动设备以及冷液执行件，所述冷液制冷设备、冷液驱动设备以及冷液执行件均与所述供液管道相连；
所述供液管道，用于输入及输出冷液；
所述冷液制冷设备，用于调节冷液的制冷效率；
所述冷液驱动设备，用于调节冷液的流速；
所述冷液执行件，用于将冷液从所述供液管道通过所述换液口引入至所述冷液腔，或将冷液从所述冷液腔通过所述换液口排出至所述供液管道。
进一步的，所述服务器包括服务器主体、安装底板，所述安装底板可拆卸连接于所述服务器主体底部；
所述安装底板包括安装槽孔、导热板以及导热桥；所述导热板安装于所述安装槽孔内部，所述导热桥的一端连接于所述服务器主体内部的产热区，另一端连接于所述导热板；
所述导热板与所述冷液腔位置一一对应，且所述导热板贯穿所述安装槽孔，以使所述导热板的两端分别位于所述服务器主体的内部以及所述冷液腔内部。
每一冷液腔和对应的导热板之间设置有换热密封件，所述换热密封件将所述导热板的一部分密封至冷液腔内。
此外，进一步的，所述供液管网包括有冷液进液口、冷液出液口，每一所述换液口配置有一液冷执行件，所述液冷执行件配置为液冷切换阀，所述换液口通过冷液切换阀与冷液进液口导连通或者冷液出液口连通。
或者，所述供液管网包括有冷液进液口、冷液出液口，定义两个换液口为一换液组，每一换液组对应设置有一冷液执行件，所述冷液执行件配置为换液分选阀，当同一换液组的一换液口通过冷液分选阀与进液口连通时，另一换液口与冷液出液口连通。
另一方面，本发明采取的另一种技术方案是，一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，应用于上述的液冷散热系统，包括：
监测服务器的产热温度，并根据服务器的位置分布生成产热分布模型；
从所述产热分布模型中提取产热分布特征，并根据产热分布特征确定流道执行策略、冷量执行策略以及流速执行策略；
按照流道执行策略，控制屏蔽执行件和冷液执行件动作，以使冷液在冷液腔之间形成对应的流道；
按照所述冷量执行策略，控制冷液制冷设备，调节冷液的制冷效率；
按照所述流速执行策略，控制冷液驱动设备，调节冷液的流速。
进一步的，根据产热分布特征确定流道执行策略、冷量执行策略以及流速执行策略，具体包括：
预先配置流道执行策略表、冷量执行策略表以及流速执行策略表，所述流道执行策略表存储若干流道执行策略，每一流道执行策略以产热特征向量为索引；所述冷量执行策略表存储若干冷量执行策略，每一冷量执行策略以热量产热范围为索引；所述流速执行策略表存储若干流速执行策略，每一流速执行策略以热密度范围为索引；
根据产热分布特征，计算产热特征向量、热量集合值以及模型热密度；
根据所述产热特征向量，从所述流道执行策略表中调取对应的流道执行策略；
根据所述热量集合值落入的热量产热范围，从所述冷量执行策略表中调取对应的冷量执行策略；
根据所述模型热密度落入的热密度范围，从所述流速执行策略表中调取对应的流速执行策略。
具体的，根据产热分布特征，计算产热特征向量、热量集合值以及模型热密度，包括步骤：
A1、从所述产热分布模型中计算所有具有相邻关系的节点之间的热差向量，所述热差向量的方向为节点相邻关系方向，所述热差向量的模长为节点之间产热温度的差值；
A2、利用以下公式，求和所述热差向量以获得产热特征向量：
其中，
为产热特征向量，
为第i个的热差向量；
A3、利用以下公式，通过产热特征向量和每一热差向量计算向量偏差：
其中，
为向量偏差；
A4、根据产热温度计算每一节点的有效热量值：
其中，
为有效热量值，
为预设的基准质量值，
为预设的基准比热值，
对应的产
热温度，
为预设的基准温度；
A5、配置一基准热量，利用以下公式，筛选并求和高于基准热量的有效热量值：
其中，其中
为热量集合值，
为基准热量，
为第i个高于基准热量的有效热量
值；
A6、利用以下公式，计算模型热密度：
其中，
为模型热密度，
为预设的转换系数。
进一步的，所述流道执行策略包括：与所述产热特征向量的向量模长对应的基准换液数、以及与所述产热特征向量的向量角对应的基准流道轨迹；
按照流道执行策略，控制屏蔽执行件和冷液执行件动作，以使冷液在冷液腔之间形成对应的流道，具体包括：
根据所述基准流道轨迹，控制对应的屏蔽执行件动作；
根据所述基准换液数，确定对应的换液口数量；
配置换液匹配子策略，根据换液口数量生成目标切换指令；
根据所述目标切换指令控制对应的冷液执行件动作；
配置流量触发条件以及流道触发条件，并实时监控所述产热分布模型，当产热分布模型满足所述流量触发条件时，执行流量调节子策略以增加基准换液数，当产热分布模型满足所述流道触发条件时，执行流道调节子策略以增加冷液腔连通的数量。
进一步的，配置换液匹配子策略，根据换液口数量生成目标切换指令，具体包括：
根据所述基准流道轨迹和所述基准换液数，确定若干换液口组合，所述换液口组合为满足所述基准流道轨迹以及所述基准换液数的换液口的使用方式组合；
根据冷量衰减算法，计算每一换液口组合的冷量有效值，根据冷量有效值最高的换液口组合生成目标切换指令。
具体的，利用以下公式，根据冷量衰减算法，计算每一换液口组合的冷量有效值：
其中，
为所述冷量有效值，
为第i个高于基准热量的有效热量值，
为该换液口
组合中第j个进水口在基准流道轨迹下与第i个节点之间的行程距离。
进一步的，所述的流量触发条件为所述产热分布模型对应基准流道轨迹起始位置的节点对应的有效热量值的增加量超过第一安全阈值；
当产热分布模型满足所述流量触发条件时，执行流量调节子策略以增加基准换液数，具体包括：
当产热分布模型满足所述流量触发条件时，流量调节子策略配置节点进水数据表，所述节点进水数据表存储每一对应基准流道轨迹起始位置的节点和换热口的影响关联等级，根据所述影响关联等级排序确定新增的换热口作为进水口，以更新所述目标切换指令。
进一步的，所述流道触发条件为产热分布模型的向量偏差的增加量超过第二安全阈值；
当产热分布模型满足所述流道触发条件时，执行流道调节子策略以增加冷液腔连通的数量，具体包括：
当产热分布模型满足所述流道触发条件时，所述的流道执行策略中还包括变形流道轨迹队列，所述变形流道轨迹队列包括若干变形流道轨迹，且所述变形流道轨迹队列以所述基准流道轨迹为起始，所述流道调节子策略根据所述变形流道轨迹队列依次选取对应的变形流道轨迹以控制对应的屏蔽执行件动作。
进一步的，按照所述冷量执行策略，控制冷液制冷设备，调节冷液的制冷效率，具体包括：
根据所述热量集合值落入的热量产热范围，确定对应的基准制冷功率并控制对应的冷液制冷设备工作；
实时监控所述产热分布模型，调取环境散热值，并根据所述热量集合值以及环境散热值调节冷液对应的基准制冷功率。
具体的，利用以下公式，根据所述热量集合值以及环境散热值调节冷液对应的基准制冷功率：
其中，
为调节后的基准制冷功率，
为调节前的基准制冷功率，
为预设的制冷
调节参数，
为当前时刻的热量集合值，
为初始的热量集合值，
为环境散热值，反映环境
的散热能力。
进一步的，按照所述流速执行策略，控制冷液驱动设备，调节冷液的流速，具体包括：
根据所述模型热密度落入的热密度范围，确定基准流速功率并控制对应的冷液驱动设备；
实时监控所述产热分布模型，并根据所述模型热密度调节冷液对应的基准流速功率。
具体的，利用以下公式，根据所述模型热密度调节冷液对应的基准流速功率：
其中，
为调节后的基准流速功率，
为调节前的基准流速功率，
为预设的第一
流速调节参数，
为预设的第二流速调节参数，有
，
为当前时刻的模型热密度，
为初始的模型热密度，
为当前时刻的使用的换液口的数量，
为初始的使用的换液口的
数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明在服务器下方设置液冷架构，使得其内部可以通过冷液流动对服务器进行散热，对传统数据中心的底部支架进行保留，减小对传统数据中心结构的改动程度，节省改造时间，节约成本；
2、本发明监测服务器实际产热情况，根据实际产热情况，对冷液的流道、制冷效率、流速进行控制，合理制定制冷策略，实现最佳散热效果。
附图说明
图1为本发明系统的立体结构图。
图2为本发明系统的侧视图。
图3为本发明系统的立体剖视图。
图4为本发明系统的侧视剖视图。
图5为本发明系统的仰视图。
图6为本发明方法的流程图。
附图标记说明：服务器100，安装底板110，安装槽孔111，导热板112，导热桥113，液冷架构200，液冷隔层210，冷液腔211，换液口212，屏蔽执行件213，供液管网220，冷液执行件221，冷液驱动设备222，冷液制冷设备223，冷液进液口231，冷液出液口232。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
参照图1至图5所示，本实施例提供一种数据中心的液冷散热系统，包括若干服务器100、液冷架构200，服务器100设置于液冷架构200上方；由于老式数据中心的主要改造的难点在于底部的风冷通道构建的空间，为了设置风冷通道，所以一般的老式数据中心会在底部先打起一层支架并镂空，然后通过风冷管道通入底部空间，实现风冷循环，而如果要对老式数据中心进行液冷散热系统的改造，这部分空间其实可以省去，起到节约空间的目的，因为液冷管道一般直接外接在使用层，而这样就需要对底部进行拆除，对原数据中心改动的程度大、改造时间长、成本高，而本实施例的关键部分则是保留了数据中心的底部空间，仅对服务器100以及液冷架构200进行以下方面的改进。
参照图1至图5所示，本实施例中，所述服务器100包括服务器主体、安装底板110，所述安装底板110可拆卸连接于所述服务器主体底部；
所述安装底板110包括安装槽孔111、导热板112以及导热桥113；所述导热板112安装于所述安装槽孔111内部，所述导热桥113的一端连接于所述服务器主体内部的产热区，另一端连接于所述导热板112；所述导热板112贯穿所述安装槽孔111，以使所述导热板112的两端分别位于所述服务器主体的内部以及液冷架构内部。
本实施例中，对原先服务器的改进较为简单，将其底部进行拆除，然后安装上本实施例的安装底板110，安装底板110和液冷架构200可以通过密封连接的方式进行固定，而安装底板110上有导热板112，导热板112上也设置若干安装的位置用来安装导热桥113，导热桥113连接导热板112和服务器的CPU产热区，用于将CPU的热量转移到导热板112上，而导热桥113的形状和安装方式根据CPU产热区的不同以及服务器类型不同可以设置不同，而只用将导热桥113固定在对应的产热区进行导热即可，优选通过导热硅胶固定，而导热桥113和导热板112的材料可以设置相同，优选为导热性能好的材料，导热板112预先安装在安装槽孔111上，以实现导热，而导热板112通过安装在安装底板110上，就可以通过浸没的方式进行导热，提高导热效果。
参照图1至图5所示，所述液冷架构200包括液冷隔层210、供液管网220，所述液冷隔层210与所述供液管网220相连；
所述液冷隔层210包括若干冷液腔211、换液口212，本实施例中，液冷架构200首先是在底部的支架空间中再隔出液冷隔层210，并做密封处理，并形成若干个换液口212，换液口212和冷液腔211的分布优选如图5所示的阵列方式，因为每一个服务器可能对应的产热不同，而如果对应每个服务器设置独立的液冷系统，成本较高，管路敷设较为困难同时维修不便，所以为了应对产热不一致的问题，本方案划分成多个冷液腔211，每一冷液腔211和对应的导热板112之间设置有换热密封件，所述换热密封件将所述导热板112的一部分密封至冷液腔211内，具体的密封件可以设置为在安装底板110和冷液腔211之间的密封圈以及导热板112的密封圈，这样一个冷液腔211就和一个服务器100对应，每一换液口212分别连接至供液管网220，这样就完成了底部的液冷隔层210的架构设计。
进一步的，为实现有针对性的对服务器进行散热制冷的技术效果，本实施例在所述冷液腔211之间还设置有屏蔽执行件213，所述屏蔽执行件213与所述冷液腔211活动连接，用于截止或连通相邻的冷液腔211，这样就能使所有冷液腔211都可以和相邻冷液腔211屏蔽或连通，就可以通过控制对应的屏蔽执行件213动作实现形成任意轨迹的液体流道。
而为了配合液体流道的形成，所述供液管网220包括供液管道、冷液执行件221、冷液驱动设备222、冷液制冷设备223，所述冷液制冷设备223、冷液驱动设备222以及冷液执行件221均与所述供液管道相连；所述冷液执行件221用于将冷液从所述供液管道通过所述换液口212引入至所述冷液腔211，或将冷液从所述冷液腔211通过所述换液口212排出至所述供液管道，所述换液口212围绕所述冷液腔211所在的区域外侧设置，这样就使得换液口212可以选择作为供液管网的冷液进液口231还是冷液出液口232。
具体的，本实施例中，换液口212具体可以包括以下两种设置方式：
1、所述供液管网220包括有冷液进液口231、冷液出液口232，每一所述换液口212配置有一冷液执行件221，所述液冷执行件221配置为液冷切换阀，所述换液口212通过冷液切换阀与冷液进液口231导连通或者冷液出液口232连通。这样设置的优势是每个换液口212可以独立选择被配置为冷液进液口231还是冷液出液口232，灵活性高；
2、所述供液管网220包括有冷液进液口231、冷液出液口232，定义两个换液口212为一换液组，每一换液组对应设置有一冷液执行件221，所述冷液执行件221配置为换液分选阀，当同一换液组的一换液口212通过冷液分选阀与冷液进液口231连通时，另一换液口212与冷液出液口232连通。这样设置管路简单，因为当一个换液口212作为冷液进液口231时，一定需要一个换液口212作为冷液出液口232，举例来说，冷液分选阀有4个接口，分别为A\B\C\D，两个换液口212作为A\B接口，另外两个作为C\D分别作为冷液进液口231和冷液出液口232，冷液分选阀的功能在于，选择A和C连接时，B和D连接，选择A和D连接时，B和C连接，使得所需整个系统所需冷液分选阀的数量少，管路简单。
所述冷液制冷设备223用于调节冷液制冷效率，所述冷液驱动设备222用于调节冷液的流速；
而供液管网220的冷液驱动设备222和冷液制冷设备223分别用于驱动冷液流动调节冷液的流速，以及给冷液提供冷量调节冷液制冷效率，其中，本实施例中所述的冷液，可以是水以及其他的形态为液体的制冷公质。
另一方面，如图6所示，本实施例还提供了一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，应用于上述的液冷散热系统，包括：
S1、监测服务器的产热温度，并根据服务器100的位置分布生成产热分布模型；
S2、从所述产热分布模型中提取产热分布特征，并根据产热分布特征确定流道执行策略、冷量执行策略以及流速执行策略；
S3、按照流道执行策略，控制屏蔽执行件213和冷液执行件221动作，以使冷液在冷液腔之间形成对应的流道；
S3、按照所述冷量执行策略，控制冷液制冷设备223，调节冷液的制冷效率；
S3、按照所述流速执行策略，控制冷液驱动设备222，调节冷液的流速。
本实施例中，控制方法控制冷液的三个部分：流道轨迹、流速、制冷功率，以控制冷液对服务器的散热制冷效果，流道轨迹决定了冷液经过服务器的先后顺序，提高冷液在单次循环中的制冷效率，流速决定了冷液的换热速度，而制冷功率决定了总的冷却量。其中，流速和制冷功率越高，冷液的散热制冷效果越好，但是耗电量也越大，所以需要一个最优的综合制冷策略。本实施例中，将制冷策略分为三个独立的部分：流道执行策略、冷量执行策略、流速执行策略，以确定最优制冷策略，获得最佳散热制冷效果。
进一步的，根据产热分布特征确定流道执行策略、冷量执行策略以及流速执行策略，具体包括：
预先配置流道执行策略表、冷量执行策略表以及流速执行策略表，所述流道执行策略表存储若干流道执行策略，每一流道执行策略以产热特征向量为索引；所述冷量执行策略表存储若干冷量执行策略，每一冷量执行策略以热量产热范围为索引；所述流速执行策略表存储若干流速执行策略，每一流速执行策略以热密度范围为索引；
根据产热分布特征，计算产热特征向量、热量集合值以及模型热密度；
根据所述产热特征向量，从所述流道执行策略表中调取对应的流道执行策略；
根据所述热量集合值落入的热量产热范围，从所述冷量执行策略表中调取对应的冷量执行策略；
根据所述模型热密度落入的热密度范围，从所述流速执行策略表中调取对应的流速执行策略。
具体的，根据产热分布特征，计算产热特征向量、热量集合值以及模型热密度，包括步骤：
A1、从所述产热分布模型中计算所有具有相邻关系的节点之间的热差向量，所述热差向量的方向为节点相邻关系方向，所述热差向量的模长为节点之间产热温度的差值；
以5*6的服务器阵列为例，每个服务器对应有不同的值，首先确定一个正方向，例如以左上角的服务器为初始方向，则得到方向关系，并根据方向关系得到对应编号，服务器11到服务器56一共30个服务器，就可以得到热差向量数量为（行数-1）*列数+（列数-1）*行数，共有49个热差向量，由于确定了正方向，只会有服务器11减去服务器12的热差向量，确定该方向为X方向，和服务器11减去服务器21的热差向量方向为Y方向，就不会存在服务器21减去服务器11的热差向量，就避免了重复统计；
A2、利用以下公式，求和所述热差向量以获得产热特征向量：
其中，
为产热特征向量，
为第i个的热差向量；
由于需要获知最佳的流动方向分布，则需要对所有热差向量求和，这样就可以就可以获得热量分布在方向上的关系，根据方向关系可以确定流道的具体流动方向，而根据热差的差值大小可以确定总的流量，虽然热差向量只有4个方向X正、X负、Y正、Y负，但是其求向量和后，产热特征向量可能是任意方向；
A3、利用以下公式，通过产热特征向量和每一热差向量计算向量偏差：
其中，
为向量偏差；
而除了计算产热特征向量外，还需要计算偏差，偏差代表向量偏差的分布，向量偏差越大，则说明分布关系越离散，相当于存在多个产热点的热量较高，此时就需要进行控制；
A4、根据产热温度计算每一节点的有效热量值：
其中，
为有效热量值，
为预设的基准质量值，
为预设的基准比热值，
对应的产
热温度，
为预设的基准温度；
这样就可以计算有效热量值，此公式是参照热量计算公式变体获得，根据导电桥、导电板的比热、对应的产热源的质量，换算出等效的热量值，就可以为每个服务器节点的降温需求提供依据；
A5、配置一基准热量，利用以下公式，筛选并求和高于基准热量的有效热量值：
其中，其中
为热量集合值，
为基准热量，
为第i个高于基准热量的有效热量
值；
首先通过基准热量的设置，保证有效热量值较低的节点无需要考虑，因为轨迹势必经过所有的节点，会起到一定的降温效果，且该热量不影响CPU运行和使用寿命以及安全性，所以只用考虑有效热量值较高的节点，将其进行集合运算；
A6、利用以下公式，计算模型热密度：
其中，
为模型热密度，
为预设的转换系数；
最后一步是计算对应的模型热密度，模型热密度反映了对应区域的热量分布情况，这样就可以生成关于实际的热量分布的集中程度。
进一步的，所述流道执行策略包括：与所述产热特征向量的向量模长对应的基准换液数、以及与所述产热特征向量的向量角对应的基准流道轨迹；
因此，所述流道执行策略表存储若干流道执行策略，每一流道执行策略以产热特征向量为索引，根据所述产热特征向量，从所述流道执行策略表中调取对应的流道执行策略，具体操作过程为：
首先将对应的流道执行策略的基准流道轨迹存储到数据库中，因为数据中心在配置时服务器的位置关系和数量已知，所以可以根据模拟的产热量预设在不同情况时最佳的基准流道轨迹，然后以实际的检测结果为索引找到对应的策略。
而流道执行策略控制的部分包括两个，第一个是冷液腔211之间的连通关系，第二个是换液口212的使用以及配置。
故进一步的，按照流道执行策略，控制屏蔽执行件和冷液执行件动作，以使冷液在冷液腔之间形成对应的流道，具体包括：
B1、根据所述基准流道轨迹，控制对应的屏蔽执行件动作；
因为基准流道轨迹说明了冷液腔211的连接关系，所以根据已知的流道轨迹就可以获知哪些屏蔽执行件213对应挡板升起，哪些屏蔽执行件213对应的挡板隐藏，而实现控制。而屏蔽件的驱动部分设置在冷液腔211之下，因为比起传统数据中心的通风管道而言，冷液腔211无需较大的厚度，只需要厚度多余导热板112裸露的部分即可，所以原有的架空层仍然有足够的空间容纳屏蔽执行件213，以及完成布线。
B2、根据所述基准换液数，确定对应的换液口数量；配置换液匹配子策略，根据换液口数量生成目标切换指令；根据所述目标切换指令控制对应的冷液执行件动作；
不同于流道关系的设置，换液口212的使用还有具体连通进液还是出液需要进行配置，具体步骤如下：
根据所述基准流道轨迹和所述基准换液数，确定若干换液口组合，所述换液口组合为满足所述基准流道轨迹以及所述基准换液数的换液口的使用方式组合；
根据冷量衰减算法，计算每一换液口组合的冷量有效值，根据冷量有效值最高的换液口组合生成目标切换指令。
具体的，利用以下公式，根据冷量衰减算法，计算每一换液口组合的冷量有效值：
其中，
为所述冷量有效值，
为第i个高于基准热量的有效热量值，
为该换液口
组合中第j个进水口在基准流道轨迹下与第i个节点之间的行程距离。
根据换液口的使用数量以及轨迹，可以确定所有换液口的使用可行组合，例如假设换液口212如果仅为两个，基准轨迹确定的情况下，那么仅存在一种组合，一个换液口212作为起点，另一个换液口212作为终点，而如果换液口212多于两个，可以分为多个进水口和多个出水口，那么符合基准流道轨迹的组合就不只有一个，然后就可以根据冷量衰减算法计算最优的组合，作为换液口212的使用。
而为了能够满足实时调节的目的，本实施例中，还配置有实时响应的条件，具体步骤为：
B3、配置有流量触发条件以及流道触发条件，并实时监控所述产热分布模型，当产热分布模型满足所述流量触发条件时，执行流量调节子策略以增加基准换液数，所述的流量触发条件为产热分布模型对应基准流道轨迹起始位置的节点对应的有效热量值的增加量超过第一安全阈值；所述流量调节子策略为配置有节点进水数据表，节点进水数据表存储每一对应基准流道轨迹起始位置的节点和换热口的影响关联等级，根据影响关联等级排序确定新增的换热口作为进水口以更新所述目标切换指令。通过监控有效热量值的变化进行实时的调整，如果一个节点对应的有效热量值的增加量突然升高，则将对应节点影响较大的换热口作为进水口，冷量较高的水从该换热口流入，可以优先对该节点的服务器进行降温，而节点和换热口的影响关联等级需要排序，因为可能最高优先级的换热口已经作为进水口使用，那就按顺序选择下一个换热口进行使用；
当产热分布模型满足所述流道触发条件时，执行流道调节子策略以增加冷液腔211连通的数量。所述流道触发条件为产热分布模型的向量偏差的增加量超过第二安全阈值，所述的流道执行策略中还包括变形流道轨迹队列，所述变形流道轨迹队列包括若干变形流道轨迹，且所述变形流道轨迹队列以所述基准流道轨迹为起始，所述流道调节子策略为根据变形流道轨迹队列依次选取对应的变形流道轨迹以控制对应的屏蔽执行件213动作。当向量偏差增加量较大时，说明离散程度变高，那么需要增加对应的流道数量，或调整轨迹，而所有的调整顺序以数据队列的方式预先已经做好配置，只用根据队列顺序进行形变即可。
进一步的，按照所述冷量执行策略，控制冷液制冷设备，调节冷液的制冷效率，具体包括：
C1、根据所述热量集合值落入的热量产热范围，确定对应的基准制冷功率并控制对应的冷液制冷设备工作；
C2、实时监控所述产热分布模型，调取环境散热值，并根据所述热量集合值以及环境散热值调节冷液对应的基准制冷功率。
具体的，利用以下公式，根据所述热量集合值以及环境散热值调节冷液对应的基准制冷功率：
其中，
为调节后的基准制冷功率，
为调节前的基准制冷功率，
为预设的制冷
调节参数，
为当前时刻的热量集合值，
为初始的热量集合值，
为环境散热值，反映环境
的散热能力。
先配置基准制冷功率，然后根据实时的热量集合值变化以及环境的散热能力监控，例如环境温度和环境湿度，从而得到调整后的基准制冷功率。
进一步的，按照所述流速执行策略，控制冷液驱动设备，调节冷液的流速，具体包括：
D1、根据所述模型热密度落入的热密度范围，确定基准流速功率并控制对应的冷液驱动设备；
D2、实时监控所述产热分布模型，并根据所述模型热密度调节冷液对应的基准流速功率。
具体的，利用以下公式，根据所述模型热密度调节冷液对应的基准流速功率：
其中，
为调节后的基准流速功率，
为调节前的基准流速功率，
为预设的第一
流速调节参数，
为预设的第二流速调节参数，有
，
为当前时刻的模型热密度，
为初始的模型热密度，
为当前时刻的使用的换液口的数量，
为初始的使用的换液口的
数量。
流速控制原理也是基于基准的流速功率，然后根据换液口的数量变化以及模型热密度进行调节，保证流速能够满足换热效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数据中心的液冷散热系统，其特征在于，包括：若干服务器、液冷架构，所述服务器设置于所述液冷架构上方；
所述液冷架构包括液冷隔层、供液管网，所述液冷隔层与所述供液管网相连；
所述液冷隔层包括若干冷液腔、换液口以及屏蔽执行件，所述换液口围绕所述冷液腔外侧设置，每一所述换液口均与所述供液管网相连；每个冷液腔至少与一个换液口相连；所述屏蔽执行件设置于所述冷液腔之间，与所述冷液腔活动连接；
所述换液口，用于将冷液从所述供液管网引入所述冷液腔，或将冷液从所述冷液腔排出至所述供液管网；
所述冷液腔，用于容纳冷液在其内部流动，以利用冷液对所述服务器进行散热；
所述屏蔽执行件，用于截止或连通相邻的冷液腔，以使冷液在冷液腔之间形成不同流道对服务器进行散热；
所述供液管网包括至少两个供液管道、冷液制冷设备、冷液驱动设备以及冷液执行件，所述冷液制冷设备、冷液驱动设备以及冷液执行件均与所述供液管道相连；
所述供液管道至少一个用于输入冷液，至少一个用于输出冷液；
所述冷液制冷设备，用于调节冷液的制冷效率；
所述冷液驱动设备，用于调节冷液的流速；
所述冷液执行件，用于将冷液从所述供液管道通过所述换液口引入至所述冷液腔，或将冷液从所述冷液腔通过所述换液口排出至所述供液管道。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心的液冷散热系统，其特征在于，所述服务器包括服务器主体、安装底板，所述安装底板可拆卸连接于所述服务器主体底部；
所述安装底板包括安装槽孔、导热板以及导热桥；所述导热板安装于所述安装槽孔内部，所述导热桥的一端连接于所述服务器主体内部的产热区，另一端连接于所述导热板；
所述导热板与所述冷液腔位置一一对应，且所述导热板贯穿所述安装槽孔，以使所述导热板的两端分别位于所述服务器主体的内部以及所述冷液腔内部。
3.一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1或2所述的液冷散热系统，包括：
监测服务器的产热温度，并根据服务器的位置分布生成产热分布模型；
从所述产热分布模型中提取产热分布特征，并根据产热分布特征确定流道执行策略、冷量执行策略以及流速执行策略；
按照流道执行策略，控制屏蔽执行件和冷液执行件动作，以使冷液在冷液腔之间形成对应的流道；
按照所述冷量执行策略，控制冷液制冷设备，调节冷液的制冷效率；
按照所述流速执行策略，控制冷液驱动设备，调节冷液的流速。
4.根据权利要求3所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
根据产热分布特征确定流道执行策略、冷量执行策略以及流速执行策略，具体包括：
预先配置流道执行策略表、冷量执行策略表以及流速执行策略表，所述流道执行策略表存储若干流道执行策略，每一流道执行策略以产热特征向量为索引；所述冷量执行策略表存储若干冷量执行策略，每一冷量执行策略以热量产热范围为索引；所述流速执行策略表存储若干流速执行策略，每一流速执行策略以热密度范围为索引；
根据产热分布特征，计算产热特征向量、热量集合值以及模型热密度；
根据所述产热特征向量，从所述流道执行策略表中调取对应的流道执行策略；
根据所述热量集合值落入的热量产热范围，从所述冷量执行策略表中调取对应的冷量执行策略；
根据所述模型热密度落入的热密度范围，从所述流速执行策略表中调取对应的流速执行策略。
5.根据权利要求4所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
所述流道执行策略包括：与所述产热特征向量的向量模长对应的基准换液数、以及与所述产热特征向量的向量角对应的基准流道轨迹；
按照流道执行策略，控制屏蔽执行件和冷液执行件动作，以使冷液在冷液腔之间形成对应的流道，具体包括：
根据所述基准流道轨迹，控制对应的屏蔽执行件动作；
根据所述基准换液数，确定对应的换液口数量；
配置换液匹配子策略，根据换液口数量生成目标切换指令；
根据所述目标切换指令控制对应的冷液执行件动作；
配置流量触发条件以及流道触发条件，并实时监控所述产热分布模型，当产热分布模型满足所述流量触发条件时，执行流量调节子策略以增加基准换液数，当产热分布模型满足所述流道触发条件时，执行流道调节子策略以增加冷液腔连通的数量。
6.根据权利要求5所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
配置换液匹配子策略，根据换液口数量生成目标切换指令，具体包括：
根据所述基准流道轨迹和所述基准换液数，确定若干换液口组合，所述换液口组合为满足所述基准流道轨迹以及所述基准换液数的换液口的使用方式组合；
根据冷量衰减算法，计算每一换液口组合的冷量有效值，根据冷量有效值最高的换液口组合生成目标切换指令。
7.根据权利要求5所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
所述的流量触发条件为所述产热分布模型对应基准流道轨迹起始位置的节点对应的有效热量值的增加量超过第一安全阈值；
当产热分布模型满足所述流量触发条件时，执行流量调节子策略以增加基准换液数，具体包括：
当产热分布模型满足所述流量触发条件时，流量调节子策略配置节点进水数据表，所述节点进水数据表存储每一对应基准流道轨迹起始位置的节点和换热口的影响关联等级，根据所述影响关联等级排序确定新增的换热口作为进水口，以更新所述目标切换指令。
8.根据权利要求5所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
所述流道触发条件为产热分布模型的向量偏差的增加量超过第二安全阈值；
当产热分布模型满足所述流道触发条件时，执行流道调节子策略以增加冷液腔连通的数量，具体包括：
当产热分布模型满足所述流道触发条件时，所述的流道执行策略中还包括变形流道轨迹队列，所述变形流道轨迹队列包括若干变形流道轨迹，且所述变形流道轨迹队列以所述基准流道轨迹为起始，所述流道调节子策略根据所述变形流道轨迹队列依次选取对应的变形流道轨迹以控制对应的屏蔽执行件动作。
9.根据权利要求4所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
按照所述冷量执行策略，控制冷液制冷设备，调节冷液的制冷效率，具体包括：
根据所述热量集合值落入的热量产热范围，确定对应的基准制冷功率并控制对应的冷液制冷设备工作；
实时监控所述产热分布模型，调取环境散热值，并根据所述热量集合值以及环境散热值调节冷液对应的基准制冷功率。
10.根据权利要求4所述的一种数据中心的液冷散热系统的控制方法，其特征在于，
按照所述流速执行策略，控制冷液驱动设备，调节冷液的流速，具体包括：
根据所述模型热密度落入的热密度范围，确定基准流速功率并控制对应的冷液驱动设备；
实时监控所述产热分布模型，并根据所述模型热密度调节冷液对应的基准流速功率。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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