CN116096035A - 一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法，功能模块、电源模块、半导体防凝露装置设置于机架式液冷服务器的服务器机箱内部；服务器机箱为长方体结构，内部设置有液冷框架，服务器机箱底部设置有底板，服务器机箱侧面设置有前面板；半导体防凝露装置用于对服务器机箱内部湿空气凝露情况进行监测，判断是否有冷凝风险；当出现预设情况时，半导体防凝露装置进行除湿工作并发送报警信息，提请操作人员采取必要除湿措施或关闭液冷服务器电源开关。本申请能够避免湿空气在服务器机箱侧壁、功能模块等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全；环境适应性强，配置方便，可满足机架式液冷服务器环境适应性需求。

Description

一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法

技术领域

本发明属于间接式液冷加固计算机技术领域，特别是涉及一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及其控制方法。

背景技术

随着大数据、云计算及人工智能的兴起，数据中心及计算服务器的算力需求越来越高，高性能器件功耗也不断升高，单芯片可达400W以上，传统数据中心的精密空调冷却技术已经无法满足新型高密度计算服务器的散热需求，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。液体散热技术可以实现更高换热效率和更低PUE，随着液冷散热技术的不断发展，机架式液冷服务器应用需求不断提升。

现有机架式液冷服务器多为开放式结构，冷板式间接散热方式，虽然散热效率高，PUE值低，但在夏季尤其在高温、高湿的梅雨季节，内部液冷板或液冷管路表面可能出现凝露情况，危害液冷服务器电气安全。为减小凝露风险一般采用高于环境温度的冷却介质或精密空调控制环境湿度方式，限制了液冷服务器散热性能进一步提高或PUE值进一步降低；商用服务器架构，仅提高了服务器散热性能，环境适应性低，限制了机架式液冷服务器应用领域。

随着VITIA48液冷计算机相关标准发布，模块化机架式液冷服务器应用越来越广泛。模块化机架式液冷服务器，密封式结构，内部模块与现有模块标准兼容，在模块冷板或机箱实现热交换。液冷服务器机柜的液冷源多采用不间断、统一供液方式，当冷却介质温度变化范围较大，或在高温、高湿环境下打开液冷服务器前面板维护过程中或维护恢复后，机箱内湿空气或维护时进入机箱的湿空气在框架壁板或模块等位置可能出现凝露情况，易造成电气短路，危害液冷服务器正常运行，降低模块化机架式液冷服务器的可靠性，限制了模块化机架式液冷服务器进一步推广。

防凝露装置及方法有多种，但一般体积较大，设备工作工况相对简单，缺少必要报警装置和远程监控系统，防凝露效果不理想。传统加热型除湿器通过加热空气使可能凝成露珠水分保留在空气中，避免在设备表面凝露，但是湿气还在服务器机柜内，当遇到温度变化较大时，湿空气中的水分还可能在设备表面结露，对设备正常运行造成影响；服务器工作时器件发热量较大，加热方式除湿影响服务器可靠性和性能提高。半导体制装置具有结构简单、体积小、无噪声、无磨损、寿命长、可靠性高、无污染、控制简单等优点，目前已广泛应用到了汽车、化工、医疗制冷以及配电、开关机柜除湿防凝露等领域，其用于液冷服务器等设备制冷除湿前景广大。

由此可见，模块化机架式液冷服务器环境适应性强，维护性好，但现有模块化机架式液冷服务器仍存在可靠性不高、机架健康管理水平低等缺陷而亟待进一步改进。因此，本领域的技术人员一直致力于开发新型的液冷服务器防凝露装置及控制方法，以提高模块化机架式液冷服务器可靠性和机架健康管理水平，扩大模块化机架式液冷服务器应用范围。

发明内容

本发明目的在于解决背景技术中提出的问题，提供一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置及控制方法，对液冷源为不间断、统一供液的模块化机架式液冷服务器，利用半导体防凝露装置对机架式液冷服务器内部湿空气凝露情况在线监测，当冷却介质温度变化较大或工作状态过程中或变化后，机箱内湿空气或维护时进入机箱的湿空气在机箱侧壁有冷凝情况或内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，半导体防凝露装置向液冷机柜机架健康管理插箱发送相应报警信息，状态指示灯相应变化，蜂鸣器报警，通过半导体制冷片、制冷片制冷除湿，避免湿空气在机箱侧壁、功能模块等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，提高液冷服务器的可靠性和机架健康管理水平。

为了实现本发明目的，本发明公开了一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，包括服务器机箱、功能模块、电源模块、半导体防凝露装置；功能模块、电源模块、半导体防凝露装置设置于机架式液冷服务器的服务器机箱内部；服务器机箱为长方体结构，内部设置有液冷框架，服务器机箱底部设置有底板，服务器机箱侧面设置有前面板；功能模块、半导体防凝露装置通过模块连接器与服务器机箱的底板连接，液冷框架分别与功能模块、半导体防凝露装置的冷板接触实现导热，电源模块用于为装置供电；进液口流体连接器、回液口流体连接器分别设置于液冷框架上，冷却介质在外部不间断液冷源驱动下通过液冷机柜供液管路、进液口流体连接器进入液冷框架，与液冷框架液冷通路强制对流换热，温度升高后的冷却介质经回液口流体连接器、液冷机柜回液管路回流至外部液冷源循环使用；半导体防凝露装置用于对服务器机箱内部湿空气凝露情况进行在线监测，判断机架式液冷服务器工况值及服务器机箱内部湿空气的冷凝情况及是否有冷凝风险；当冷却介质温度变化超过预设阈值，或服务器机箱内湿空气在机箱侧壁有冷凝情况，或服务器机箱内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，半导体防凝露装置进行除湿工作并向液冷机柜机架健康管理插箱发送报警信息，同时前面板上的状态指示灯发出灯光，前面板上的蜂鸣器报警，提请操作人员采取必要除湿措施或关闭液冷服务器电源开关。

进一步地，前面板上设置有电源状态指示灯、网络状态指示灯、冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯、蜂鸣器。

进一步地，半导体防凝露装置为U模块结构，由依次层叠的PCB版、导流集水器、冷凝器、导流风机、半导体制冷片组成；半导体制冷片的热端连接于冷板，冷端连接于冷凝器；导流集水器设置于半导体制冷片的下方，用于集聚冷凝水，铺设有多孔吸水材料，防止导流集水器内冷凝水在振动工况下飞溅；导流集水器的尾部设置有加热片，能够减小液冷服务器机箱内部湿空气温度与理想冷凝温度阀值温差值，减小凝露风险；半导体制冷片电性连接有TCM控制单元，当需要进行除湿时，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况为除湿工况，服务器机箱内湿空气在导流风机、导流集水器导引下流经冷凝器表面制冷除湿，当内部湿空气温度高于凝露温度阈值时停止，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况为待机工况，调整前面板上的除湿状态指示灯和蜂鸣器状态。

进一步地，PCB板上设置有凝露控制单元和状态控制单元；凝露控制单元用于检测液冷服务器冷却介质温度、内部湿空气温湿度值、液冷服务器状态值、冷凝传感器状态值，计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；状态控制单元用于控制前面板上的冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯和蜂鸣器状态，通过不同状态组合显示半导体防凝露装置不同工况，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认。

进一步地，凝露控制单元包括信息采集单元、信息处理单元；信息采集单元用于检测TCM控制单元状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温度值、内腔湿空气温湿度、冷凝传感器状态值，信息处理单元判断液冷服务器工况值、冷凝传感器状态值和计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；冷却介质预设温度阈值、导流风机转速阈值、半导体制冷片工作电压阈值、起停除湿工况温度与理想冷凝温度阀值的温度差值的工作参数均能够在半导体防凝露装置中根据需要设定，包括能表明液冷服务器进液口冷却介质温度、冷凝传感器、湿空气温湿度传感器在正常工作工况下所能检测到的温度值、湿度值上限和下限。

为了实现本发明的目的，本发明还公开了一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置控制方法，包括以下步骤：

步骤1、机架式液冷服务器开机，半导体防凝露装置初始化，凝露控制单元检测TCM控制单元状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温湿度值、冷凝传感器状态值；

步骤2、当半导体防凝露装置监测到服务器机箱侧壁有冷凝情况时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若此时机架式液冷服务器为维护工况时，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若此时机架式液冷服务器为工作工况时，通过半导体防凝露装置对服务器机箱进行除湿。

进一步地，步骤1具体流程为：

步骤1-1、液冷服务器半导体防凝露装置的凝露控制单元、状态控制单元、TCM控制单元初始化；凝露控制单元采集TCM控制单元、导流风机状态值及各组传感器状态值，若无故障情况或不超过设定阈值时，转至步骤1-2；若各组传感器或导流风机故障或超过设定阈值时，向液冷机柜机架健康管理插箱发送相应报警信息，前面板上的除湿状态指示灯变为红色故障状态，蜂鸣器长鸣报警，液冷服务器初始化结束；

步骤1-2、凝露控制单元采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值、进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值和凝露传感器状态值；

步骤1-3、凝露控制单元判断进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，前面板上的冷却介质状态指示灯维持绿色正常状态；超出预设阈值范围时，凝露控制单元向液冷机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警；

步骤1-4、凝露控制单元判断液冷服务器机箱内壁各测试点是否有冷凝情况，有冷凝情况时，向液冷机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警，转至步骤1-5；无冷凝情况时，转至步骤1-9；

步骤1-5、凝露控制单元判断液冷服务器工况值，若处于维护工况，TCM控制单元维持半导体制冷片、导流风机待机工况不变，转至步骤1-6；若处于正常工作工况，转至步骤1-7；

步骤1-6、提请液冷服务器操作者恢复服务器机箱或采取必要除湿措施，在机柜健康管理插箱对报警信息确认，暂停初始化进程，若选择继续，转至步骤1-9；若选择中断，转至步骤1-2；

步骤1-7、向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为闪烁报警状态，蜂鸣器不间断报警，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况为除湿工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿一定周期后，至凝露传感器状态值变化，转至步骤1-8；

步骤1-8、凝露控制单元采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值，依据露点温度标准模型计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值，若高于理想露点阀值时，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况切换至待机工况，转至步骤1-9；若低于理想露点阀值范围时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯维持闪烁报警状态，半导体制冷片、导流风机工况不变，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，加热片启动，一定周期后，转至步骤1-8；

步骤1-9、凝露控制单元对各状态指示灯状态、蜂鸣器状态及报警、故障信息进行处理，启动液冷服务器初始化工作。

进一步地，步骤2具体流程为：

步骤2-1、凝露控制单元采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值、进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值和凝露传感器值；

步骤2-2、凝露控制单元判断液冷服务器进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，状态控制单元控制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，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态；进一步的，凝露控制单元判断进液口冷却介质温度值是否超过预设阈值范围30％，不超过预设阈值范围30％时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯保持黄色闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警；超过预设阈值范围30％时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯变为红色报警状态，蜂鸣器不间断报警，转至步骤2-3；

步骤2-3、凝露控制单元判断液冷服务器机箱内壁各测试点冷凝传感器状态值，若有冷凝情况时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为红色闪烁报警状态，蜂鸣器不间断报警，转至步骤2-4；若无冷凝情况时，进一步的，凝露控制单元依据露点温度标准模型计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度阀值，若内腔湿空气温度高于理想露点阀值时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，调整各状态指示灯、蜂鸣器状态，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机至待机工况，关闭加热片，转至步骤2-1；若低于理想露点阀值范围时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警，转至步骤2-4；

步骤2-4、凝露控制单元判断液冷服务器工况值，若处于维护工况，TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机至待机工况，转至步骤2-5；若处于正常工作工况，有凝露情况或低于理想露点阀值范围时转至步骤2-6，无凝露情况或低于理想露点阀值范围时转至步骤2-1；

步骤2-5、向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，提请液冷服务器操作者恢复服务器机箱或采取必要除湿措施，在机柜健康管理插箱确认液冷服务器状态，转至步骤2-7；

步骤2-6、TCM控制单元切换半导体制冷片、导流风机工况至除湿工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，启动加热片，一定周期后，转至步骤2-3；

步骤2-7、凝露控制单元采集液冷服务器进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值，判断液冷服务器进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，冷却介质状态指示灯维持绿色正常状态；超出预设阈值范围时，冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，转至步骤2-8；

步骤2-8、凝露控制单元判断液冷服务器工况值，若处于维护工况，转至步骤2-5；若处于正常工作工况，有凝露情况转至步骤2-1。

与现有技术相比，本发明的显著进步在于：1)本发明提出的半导体防凝露装置及其控制方法，通过在线监测液冷服务器工况值、冷凝传感器状态值和内部湿空气参数，需要时利用半导体制冷除湿降低液冷服务器机箱内湿空气相对湿度，尤其是液冷源为不间断、统一供液的模块化机架式液冷服务器，可避免湿空气在服务器机箱侧壁、功能模块等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，提升了液冷服务器可靠性和机架健康管理水平；2)本发明提出半导体防凝露装置为标准模块结构，环境适应性强，配置方便，可满足机架式液冷服务器环境适应性需求；尾部带加热装置，可更快速减小液冷服务器机箱内部湿空气温度与理想冷凝温度阀值温差值，减小凝露风险。

为更清楚说明本发明的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一步说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的液冷服务器防凝露流程图；

图2为本发明的模块化机架式液冷服务器组成示意图；

图3为本发明的半导体防凝露装置组成示意图；

图4为本发明的半导体防凝露装置控制方法初始化步骤流程图；

图5为本发明的半导体防凝露装置控制方法工作过程步骤流程图；

图中附图标记为：1-服务器机箱、2-功能模块、3-电源模块、4-半导体防凝露装置、5-液冷框架、6-进液口流体连接器、7-回液口流体连接器、8-凝露控制单元、9-状态控制单元、10-TCM控制单元、11-半导体制冷片、12-导流风机、13-冷凝器、14-导流集水器、15-加热片、16-冷板。

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。

如图1所示，模块化机架式液冷服务器开机时，半导体防凝露装置4初始化，凝露控制单元8检测TCM控制单元10状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温湿度值、冷凝传感器状态值。机箱侧壁有冷凝情况时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯相应变化，蜂鸣器报警，若液冷服务器为维护工况时，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若为工作工况时，TCM控制单元10切换半导体制冷片11、导流风机12工况值至制冷除湿工况，对内部湿空气制冷除湿；机架式液冷服务器正常工作时，凝露控制单元8检测液冷服务器冷却介质温度、内部湿空气温湿度值、液冷服务器状态值、冷凝传感器状态值，计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值，当冷却介质温度变化较大或工作状态过程中或变化后，机箱内湿空气或维护时进入机箱的湿空气在机箱侧壁有冷凝情况或内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，各状态指示灯相应变化，蜂鸣器报警，若液冷服务器为维护工况时，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若为工作工况时，通过半导体制冷片11制冷除湿，避免湿空气在机箱侧壁、功能模块2等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全。

如图2所示，液冷服务器由服务器机箱1、功能模块2、电源模块3、半导体防凝露装置4等组成，半导体防凝露装置4通过模块连接器与液冷服务器底板连接，为标准6U模块结构，由凝露控制单元8、状态控制单元9、TCM控制单元10、半导体制冷片11、导流风机12、冷凝器13、导流集水器14、加热片15、模块连接器等组成。其中凝露控制单元8检测TCM控制单元10状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温湿度值和冷凝传感器值，计算液冷服务器密闭腔内湿空气冷凝理想温度阈值，机箱壁板有冷凝情况或湿空气低于理想露点阀值时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，各状态指示灯相应变化，蜂鸣器报警，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认，TCM控制单元10切换半导体制冷片11、导流风机12工况对内部湿空气制冷除湿，避免湿空气在功能模块2、机箱侧壁等位置冷凝成液滴危害液冷服务器电气安全，适用于液冷源为不间断、统一供液的液冷服务器机柜，冷却介质温度变化范围较大或需要在高温、高湿环境下维护的模块式机架式液冷服务器，解决现有除湿装置体积大、缺少必要报警装置和远程监控系统、防凝露效果不理想等问题，提高液冷服务器的可靠性和机架健康管理水平，并具有结构紧凑、环境适应性强等特点。

液冷服务器机箱1由前面板、液冷框架5、进液口流体连接器6、转接板、回液口流体连接器7、底板等组成，冷却介质在外部不间断液冷源驱动下通过液冷机柜供液管路、进液口流体连接器6进入液冷框架5，与液冷框架5液冷通路强制对流换热，温度升高后的冷却介质经回液口流体连接器7、液冷机柜回液管路回流至外部液冷源循环使用；前面板、液冷框架13、转接板均采用高强度铝合金材质，液冷框架5、前面板、转接板等接触面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。

如图3所示，半导体防凝露装置4结构部分由依次层叠的半导体制冷片11、冷凝器13、导流集水器14、导流集水器14、加热片15等组成，半导体制冷片11的热端连接于冷板16，冷端连接于冷凝器13，导流集水器14设置于半导体制冷片11的下方，用于集聚冷凝水，铺设有多孔吸水材料，防止导流集水器14内冷凝水在振动工况下飞溅；尾部带加热片15，可更快速减小液冷服务器机箱内部湿空气温度与理想冷凝温度阀值温差值，减小凝露风险。

半导体防凝露装置4的凝露控制单元8包括信息采集单元、信息处理单元和控制单元，信息采集单元用于检测TCM控制单元10状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温度值、内腔湿空气温湿度、冷凝传感器状态值，信息处理单元判断液冷服务器工况值、冷凝传感器状态值和计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；冷却介质预设温度阈值、导流风机12转速阈值、半导体制冷片11工作电压阈值、起停除湿工况温度与理想冷凝温度阀值的温度差值等工作参数均可在半导体防凝露装置4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、冷凝传感器、湿空气温湿度传感器在正常工作工况下所能检测到的温度值、湿度值上限和下限。

优选地，液冷服务器可包括多个不同规格或不同位置的环境温度、湿度传感器和凝露传感器，可防止同一规格温度、湿度、凝露传感器造成的同时失效，也能有效避免相同规格温度、湿度、凝露传感器测量造成的误差放大情况，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、湿度测量和防凝露控制。

在以上半导体防凝露装置4的基础上，本发明还提供了一种机架式液冷服务器的半导体防凝露装置4控制方法，包括一种半导体防凝露装置4的初始化方法，其详细流程图请参见图4。图4中所示的方法开始于步骤S101。

在步骤S102中，半导体防凝露装置4的凝露控制单元8、TCM控制单元10、半导体制冷片11、导流风机12初始化，凝露控制单元8采集TCM控制单元10、导流风机12工况值和各组传感器状态值，经凝露控制单元8判断后，确定TCM控制单元10、导流风机12、各组传感器状态是否正常，故障时报警并停止初始化进程；

在步骤S103中，凝露控制单元8采集冷却介质温度值、液冷服务器工况值和冷凝传感器状态值；

在步骤S104中，凝露控制单元8信息处理单元判断进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，在步骤S105中，状态指示单元冷却介质状态指示灯维持绿色正常状态；进液口冷却介质温度值超出预设阈值范围时，在步骤S106中，凝露控制单元8向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，状态指示单元控制灯，报警器冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态；步骤S104中冷却介质温度值预设阈值、TCM控制单元10不同工况电压阀值，可通过凝露控制单元8根据需要设定，可包括能表明温度传感器在正常工况下所能检测到的上限和下限；

在步骤S107中，凝露控制单元8信息处理单元判断液冷服务器机箱侧壁不同位置是否有冷凝情况，任一位置有冷凝情况时，转至步骤S108，状态指示单元除湿状态指示灯变为闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，转至步骤S109；无冷凝情况时，状态指示单元除湿状态指示灯不亮，转至步骤S122，初始化成功，转至液冷服务器电气初始化；

在步骤S109中，凝露控制单元8信息处理单元判断液冷服务器状态值，维护工况时，转至步骤S110，提请液冷服务器操作者恢复服务器机箱或采取必要除湿措施，如暖风机鼓风除湿，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息,转至步骤S111；工作工况时，转至步骤S114，导流风机12、半导体制冷片11工况切换至除湿工况,转至步骤S115；

在步骤S111中，提请液冷服务器操作者确认液冷服务器是否继续初始化，暂停初始化，转至步骤S112，向机柜健康管理插箱发送相应初始化不成功信息，暂定初始化进程；不暂停初始化进程，转至步骤S121，维持除湿状态指示灯状态，停止蜂鸣器报警，清除相应报警信息，转至步骤S122，初始化成功，向机柜健康管理插箱发送初始化成功信息，转至液冷服务器电气初始化；

在步骤S115中，半导体防凝露装置4对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，40s周期后，转至步骤S116，凝露控制单元8采集冷凝传感器状态值，判断液冷服务器机箱侧壁不同位置是否有冷凝情况，任一位置有冷凝情况时，转至步骤S115，继续制冷除湿；无冷凝情况时，转至步骤S118；

在步骤S118中，凝露控制单元8依据露点温度标准模型计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度阀值，闭腔内湿空气温度低于理想露点阀值1.5℃时，转至步骤S119，半导体防凝露装置4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S118；高于理想露点阀值4.5℃时，转至步骤S120，切换导流风机12、半导体制冷片11工况至待机工况，转至步骤S121，维持除湿状态指示灯状态，停止蜂鸣器报警，清除相应报警信息，转至步骤S122，初始化成功，向机柜健康管理插箱发送初始化成功信息，转至液冷服务器电气初始化。

在以上半导体防凝露装置4的基础上，本发明还提供了一种半导体防凝露装置4的防凝露控制方法，包括一种半导体防凝露装置4的正常工作方法，其详细流程图请参见图5。图5中所示的方法开始于步骤S201。

在步骤S202中，凝露控制单元8采集TCM控制单元10、导流风机12工况值、冷却介质温度值、液冷服务器工况值和冷凝传感器状态值；

在步骤S203中，凝露控制单元8信息处理单元判断进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，在步骤S205中，状态指示单元冷却介质状态指示灯维持绿色正常状态，转至步骤S206；进液口冷却介质温度值超出预设阈值范围时，在步骤S204中，凝露控制单元8向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，状态指示单元冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，转至步骤S206；步骤S203中冷却介质温度值预设阈值、TCM控制单元10不同工况电压阀值，可通过凝露控制单元8根据需要设定，可包括能表明温度传感器在正常工况下所能检测到的上限和下限

在步骤S206中，进一步的，凝露控制单元8信息处理单元判断进液口冷却介质温度值是否超过预设阈值范围30％，不超过预设阈值范围30％时，转至步骤S208，状态指示单元冷却介质状态指示灯状态不变，通过液冷服务器管理平台显示报警信息，蜂鸣器间断报警，转至步骤S209；超过预设阈值范围30％时，转至步骤S207，状态指示单元冷却介质状态指示灯变为红色闪烁报警状态，蜂鸣器不间断报警，转至步骤S209；

在步骤S209中，凝露控制单元8信息处理单元判断液冷服务器机箱侧壁不同位置是否有冷凝情况，任一位置有冷凝情况时，转至步骤S210，状态指示单元除湿状态指示灯变为闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，转至步骤S211；无冷凝情况时，状态指示单元除湿状态指示灯不亮，转至步骤S219；

在步骤S211中，凝露控制单元8信息处理单元判断液冷服务器状态值，维护工况时，转至步骤S212，切换导流风机12、半导体制冷片11工况至待机工况，在步骤213中提请液冷服务器操作者恢复服务器机箱或采取必要除湿措施，如暖风机鼓风除湿，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息,转至步骤S214，除湿状态指示灯黄色闪烁，提请液冷服务器操作者对报警信息确认，必要时清楚蜂鸣器报警；工作工况时，转至步骤S215；

在步骤S215中，切换导流风机12、半导体制冷片11工况至除湿工况,转至步骤S216，半导体防凝露装置4对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，40s周期后，转至步骤S217，凝露控制单元8采集冷凝传感器状态值，凝露控制单元8信息处理单元判断液冷服务器机箱侧壁不同位置是否有冷凝情况，任一位置有冷凝情况时，转至步骤S216，继续制冷除湿；无冷凝情况时，转至步骤S219，；

在步骤S219中，凝露控制单元8依据露点温度标准模型计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度阀值，闭腔内湿空气温度低于理想露点阀值1.5℃时，转至步骤S220，切换导流风机12、半导体制冷片11工况至除湿工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，25s周期后，转至步骤S219；高于理想露点阀值4.5℃时，转至步骤S222，切换导流风机12、半导体制冷片11工况至待机工况，调整除湿状态指示灯状态，停止蜂鸣器报警，清楚报警信息，转至步骤S202。

本发明适用于冷却介质温度变化加大或高湿高热环境的密闭液冷服务器、液冷机柜防凝露。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，包括服务器机箱(1)、功能模块(2)、电源模块(3)、半导体防凝露装置(4)；所述功能模块(2)、电源模块(3)、半导体防凝露装置(4)设置于机架式液冷服务器的服务器机箱(1)内部；所述服务器机箱(1)为长方体结构，内部设置有液冷框架(5)，服务器机箱(1)底部设置有底板，服务器机箱(1)侧面设置有前面板；所述功能模块(2)、半导体防凝露装置(4)通过模块连接器与服务器机箱的底板连接，液冷框架(5)分别与功能模块(2)、半导体防凝露装置(4)的冷板接触实现导热，所述电源模块(3)用于为装置供电；进液口流体连接器(6)、回液口流体连接器(7)分别设置于液冷框架(5)上，冷却介质在外部不间断液冷源驱动下通过液冷机柜供液管路、进液口流体连接器(6)进入液冷框架(5)，与液冷框架(5)液冷通路强制对流换热，温度升高后的冷却介质经回液口流体连接器(7)、液冷机柜回液管路回流至外部液冷源循环使用；所述半导体防凝露装置(4)用于对服务器机箱(1)内部湿空气凝露情况进行在线监测，判断机架式液冷服务器工况值及服务器机箱(1)内部湿空气的冷凝情况及是否有冷凝风险；当冷却介质温度变化超过预设阈值，或服务器机箱(1)内湿空气在机箱侧壁有冷凝情况，或服务器机箱(1)内部湿空气露点温度低于露点温度阈值时，半导体防凝露装置(4)进行除湿工作并向液冷机柜机架健康管理插箱发送报警信息，同时前面板上的状态指示灯发出灯光，前面板上的蜂鸣器报警，提请操作人员采取必要除湿措施或关闭液冷服务器电源开关。

2.根据权利要求1所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述前面板上设置有电源状态指示灯、网络状态指示灯、冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯、蜂鸣器。

3.根据权利要求1所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述半导体防凝露装置(4)为6U模块结构，由依次层叠的PCB版、导流集水器(14)、冷凝器(13)、导流风机(12)、半导体制冷片(11)组成；所述半导体制冷片(11)的热端连接于冷板(16)，冷端连接于冷凝器(13)；所述导流集水器(14)设置于所述半导体制冷片(11)的下方，用于集聚冷凝水，铺设有多孔吸水材料，防止导流集水器(14)内冷凝水在振动工况下飞溅；所述导流集水器(14)的尾部设置有加热片(15)，能够减小液冷服务器机箱(1)内部湿空气温度与理想冷凝温度阀值温差值，减小凝露风险；半导体制冷片(11)电性连接有TCM控制单元(10)，当需要进行除湿时，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况为除湿工况，服务器机箱(1)内湿空气在导流风机(12)、导流集水器(14)导引下流经冷凝器(13)表面制冷除湿，当内部湿空气温度高于凝露温度阈值时停止，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况为待机工况，调整前面板上的除湿状态指示灯和蜂鸣器状态。

4.根据权利要求3所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述PCB板上设置有凝露控制单元(8)和状态控制单元(9)；所述凝露控制单元(8)用于检测液冷服务器冷却介质温度、内部湿空气温湿度值、液冷服务器状态值、冷凝传感器状态值，计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；所述状态控制单元(9)用于控制前面板上的冷却介质状态指示灯、除湿状态指示灯和蜂鸣器状态，通过不同状态组合显示半导体防凝露装置(4)不同工况，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认。

5.根据权利要求4所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，所述凝露控制单元(8)包括信息采集单元、信息处理单元；信息采集单元用于检测TCM控制单元(10)状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温度值、内腔湿空气温湿度、冷凝传感器状态值，信息处理单元判断液冷服务器工况值、冷凝传感器状态值和计算液冷服务器机箱内腔湿空气理想冷凝温度阀值；冷却介质预设温度阈值、导流风机(12)转速阈值、半导体制冷片(11)工作电压阈值、起停除湿工况温度与理想冷凝温度阀值的温度差值的工作参数均能够在半导体防凝露装置(4)中根据需要设定，包括能表明液冷服务器进液口冷却介质温度、冷凝传感器、湿空气温湿度传感器在正常工作工况下所能检测到的温度值、湿度值上限和下限。

6.一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置控制方法，所述方法基于权利要求1-5任意一项所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、机架式液冷服务器开机，半导体防凝露装置(4)初始化，凝露控制单元(8)检测TCM控制单元(10)状态值、液冷服务器工况值、冷却介质温湿度值、冷凝传感器状态值；

步骤2、当半导体防凝露装置(4)监测到服务器机箱(1)侧壁有冷凝情况时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若此时机架式液冷服务器为维护工况时，提请液冷服务器操作者采取相应措施或对信息确认；若此时机架式液冷服务器为工作工况时，通过半导体防凝露装置(4)对服务器机箱(1)进行除湿。

7.根据权利要求6所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置控制方法，其特征在于，步骤1具体流程为：

步骤1-1、液冷服务器半导体防凝露装置(4)的凝露控制单元(8)、状态控制单元(9)、TCM控制单元(10)初始化；凝露控制单元(8)采集TCM控制单元(10)、导流风机(12)状态值及各组传感器状态值，若无故障情况或不超过设定阈值时，转至步骤1-2；若各组传感器或导流风机(12)故障或超过设定阈值时，向液冷机柜机架健康管理插箱发送相应报警信息，前面板上的除湿状态指示灯变为红色故障状态，蜂鸣器长鸣报警，液冷服务器初始化结束；

步骤1-2、凝露控制单元(8)采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值、进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值和凝露传感器状态值；

步骤1-3、凝露控制单元(8)判断进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，前面板上的冷却介质状态指示灯维持绿色正常状态；超出预设阈值范围时，凝露控制单元(8)向液冷机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警；

步骤1-4、凝露控制单元(8)判断液冷服务器机箱内壁各测试点是否有冷凝情况，有冷凝情况时，向液冷机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警，转至步骤1-5；无冷凝情况时，转至步骤1-9；

步骤1-5、凝露控制单元(8)判断液冷服务器工况值，若处于维护工况，TCM控制单元(10)维持半导体制冷片(11)、导流风机(12)待机工况不变，转至步骤1-6；若处于正常工作工况，转至步骤1-7；

步骤1-6、提请液冷服务器操作者恢复服务器机箱或采取必要除湿措施，在机柜健康管理插箱对报警信息确认，暂停初始化进程，若选择继续，转至步骤1-9；若选择中断，转至步骤1-2；

步骤1-7、向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为闪烁报警状态，蜂鸣器不间断报警，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况为除湿工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿一定周期后，至凝露传感器状态值变化，转至步骤1-8；

步骤1-8、凝露控制单元(8)采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值，依据露点温度标准模型计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度值，若高于理想露点阀值时，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况切换至待机工况，转至步骤1-9；若低于理想露点阀值范围时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯维持闪烁报警状态，半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况不变，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷除湿，加热片(15)启动，一定周期后，转至步骤1-8；

步骤1-9、凝露控制单元(8)对各状态指示灯状态、蜂鸣器状态及报警、故障信息进行处理，启动液冷服务器初始化工作。

8.根据权利要求6所述的一种机架式液冷服务器半导体防凝露装置控制方法，其特征在于，步骤2具体流程为：

步骤2-1、凝露控制单元(8)采集液冷服务器内腔湿空气温湿度值、进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值和凝露传感器值；

步骤2-2、凝露控制单元(8)判断液冷服务器进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，状态控制单元(9)控制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，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态；进一步的，凝露控制单元(8)判断进液口冷却介质温度值是否超过预设阈值范围30％，不超过预设阈值范围30％时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯保持黄色闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警；超过预设阈值范围30％时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，冷却介质状态指示灯变为红色报警状态，蜂鸣器不间断报警，转至步骤2-3；

步骤2-3、凝露控制单元(8)判断液冷服务器机箱内壁各测试点冷凝传感器状态值，若有冷凝情况时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为红色闪烁报警状态，蜂鸣器不间断报警，转至步骤2-4；若无冷凝情况时，进一步的，凝露控制单元(8)依据露点温度标准模型计算液冷服务器密闭腔内湿空气理想露点温度阀值，若内腔湿空气温度高于理想露点阀值时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，调整各状态指示灯、蜂鸣器状态，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)至待机工况，关闭加热片(15)，转至步骤2-1；若低于理想露点阀值范围时，向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，除湿状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，蜂鸣器间断报警，转至步骤2-4；

步骤2-4、凝露控制单元(8)判断液冷服务器工况值，若处于维护工况，TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)至待机工况，转至步骤2-5；若处于正常工作工况，有凝露情况或低于理想露点阀值范围时转至步骤2-6，无凝露情况或低于理想露点阀值范围时转至步骤2-1；

步骤2-5、向机柜健康管理插箱发送相应报警信息，提请液冷服务器操作者恢复服务器机箱或采取必要除湿措施，在机柜健康管理插箱确认液冷服务器状态，转至步骤2-7；

步骤2-6、TCM控制单元(10)切换半导体制冷片(11)、导流风机(12)工况至除湿工况，对液冷服务器密闭腔内湿空气制冷、除湿，启动加热片(15)，一定周期后，转至步骤2-3；

步骤2-7、凝露控制单元(8)采集液冷服务器进液口冷却介质温度值、液冷服务器工况值，判断液冷服务器进液口冷却介质温度值是否超出预设阈值范围，不超出预设阈值范围时，冷却介质状态指示灯维持绿色正常状态；超出预设阈值范围时，冷却介质状态指示灯变为黄色闪烁报警状态，转至步骤2-8；

步骤2-8、凝露控制单元(8)判断液冷服务器工况值，若处于维护工况，转至步骤2-5；若处于正常工作工况，有凝露情况转至步骤2-1。

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