CN116860095A - 一种服务器集中式散热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种服务器集中式散热系统及方法，包括散热装置、热水收集装置、流量监测装置、温度监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置和主控装置。首先通过散热装置实现服务器的散热，然后通过热水收集装置对热水进行收集，再通过流量监测装置和温度监测装置分别对热水进行流量监测和温度监测，当热水流量小于流量阈值，同时温度小于第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，再输送至散热器进行再利用。当热水流量大于等于该流量阈值，或者温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水回收装置，对热水进行能源回收和再利用，提高了能源利用效率。

Description

一种服务器集中式散热系统及方法

技术领域

本发明属于服务器散热技术领域，尤其涉及一种服务器集中式散热系统及方法。

背景技术

随着信息技术的快速发展，大规模数据中心和服务器的数量不断增加。这些服务器在正常运行过程中会产生大量的热量，而且由于服务器的高密度集中放置，散热问题日益突出。传统的服务器散热方法主要采用风冷或液冷技术，但这些方法存在一些问题，如能耗高、冷却效果不佳等。

服务器散热方案中，常见的有风冷散热系统通过风扇将空气引入服务器机箱，通过散热片或散热器将热量传导到周围空气中，实现散热，但是风冷散热的方式用于单台服务器，风冷系统中的热量也需要通过管道或通道进行传递和散发，存在能耗高，冷却效率低等技术问题。

液冷散热系统利用液体（通常是水或冷却剂）作为传热介质，通过散热器将服务器产生的热量传递到液体中，再通过循环泵将热液带到散热装置或冷却塔进行散热，通常用于单台服务器的散热，但液冷系统通常不将热液用于发电，造成了能源的浪费。

对于散热产生的热水，目前往往是通过降温系统或冷却设备进行处理，但这些方法并未有效利用热能资源，浪费了大量的能源。因此，需要提供一种新的服务器集中式散热系统及方法，能够将服务器散热和能源利用紧密结合，以高效地处理多台服务器散热产生的热水，并将其转化为可再利用的能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种服务器集中式散热系统及方法，用以解决目前的服务器散热系统中通过降温系统或冷却设备进行处理，未有效利用热能资源，浪费了大量的能源以及冷却效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供一种服务器集中式散热系统，包括散热装置、热水收集装置、流量监测装置、温度监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置和主控装置；所述散热装置、热水收集装置、流量监测装置、热水回收装置和热水冷却回路装置与所述主控装置连接；

所述散热装置设置于各个服务器内部，用于实现对服务器的散热；

所述热水收集装置用于对多台服务器散热过程中产生的热水进行收集和管理；

所述流量监测装置用于监测多台服务器散热过程形成的总的热水流量；

所述温度监测装置用于监测多台服务器散热过程形成的热水的温度；

所述热水回收装置用于将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用；

所述热水冷却回路装置用于将多台服务器散热过程中产生的热水进行冷却，并循环输送回服务器进行再次散热；

所述主控装置用于实现对散热装置、热水收集装置、流量监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置的开启和关闭的控制。

优选的，主控模块控制所述散热装置、热水收集装置、流量监测装置和温度监测装置启动，并控制热水回收装置和热水冷却回路装置常闭，主控装置内设有流量阈值和第一温度阈值；

当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值，主控装置控制所述热水冷却回路装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再散热；

当流量监测装置监测到热水流量大于等于该流量阈值或者温度监测装置监测到热水的温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制所述热水回收装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水回收装置，以将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用。

优选的，所述散热装置为水冷散热装置，包括散热器、散热管道和水量控制装置；

所述散热器安装于靠近服务器散热部件处，对散热部件进行散热处理；所述散热管道将水输送至散热器；

所述水量控制装置根据各个服务器的工作状态以及温度状态对不同服务器之间的散热水流量调节控制，确保整个散热系统的散热水量平衡以及稳定运行。

优选的，所述热水收集装置包括热水收集管道和热水暂存箱；

所述热水收集管道与各个服务器的散热装置连接，将各服务器散热后的热水进行收集至热水暂存箱；

所述热水暂存箱内设有输送泵，将热水暂存箱内的热水输送至热水回收装置或者热水冷却回路装置。

优选的，所述热水回收装置包括传热器、蒸汽发生装置和发电机；

所述传热器与所述蒸汽发生装置连接，将热水中的热量转移给工作介质，所述工作介质为水，使水蒸气化；

所述蒸汽发生装置与发电机连接，发电机通过蒸汽能量驱动发电机来产生电能，蒸汽能量通过发电机的转子传递给发电机，使转子旋转从而产生电能。

优选的，所述发电机为蒸汽涡轮机。

优选的，所述热水冷却回路装置与所述热水收集装置连接，包括冷却装置、温度控制装置和冷却水泵；

所述冷却装置用于将热水收集装置输送的热水进行冷却；

所述温度控制装置对冷却后的水的温度进行检测，主控装置内设有第二温度阈值，当温度控制装置检测到冷却后的水的温度小于第二温度阈值，主控装置控制冷却水泵将冷却水输送至散热装置进行再利用；当温度控制装置检测到冷却后的水的温度大于等于所述第二温度阈值，主控装置控制所述冷却水泵将冷却水输送至冷却装置再次进行冷却，直到冷却水的温度小于第二温度阈值。

第二方面，提供一种服务器集中式散热方法，采用上述任一项所述的一种服务器集中式散热系统，包括以下步骤：

S1：服务器启动，主控装置控制散热装置、热水收集装置流量监测装置和温度监测装置启动；

S2：主控装置将水流量监测装置和温度监测装置监测的流量和温度分别与内设的流量阈值和第一温度阈值进行比较，判断流量是否小于流量阈值以及温度是否小于第一温度阈值；判断结果均为是，执行步骤S3；若其中之一结果为否，执行步骤S4；

S3：热水冷却回路装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再利用；

S4：热水回收装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水回收装置将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用。

优选的，在步骤S4之后，还包括以下步骤：

S41：服务器关闭；

S42：主控装置控制流量监测装置和温度监测装置关闭，同时控制热水冷却回路装置和热水回收装置继续运行；

S43：当散热器产生的热水处理完成后，主控装置控制所述热水冷却回路装置和热水回收装置关闭。

本发明的有益效果包括：

本发明提供的一种服务器集中式散热系统及方法，包括散热装置、热水收集装置、流量监测装置、温度监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置和主控装置。首先通过设置于各个服务器中的散热装置实现服务器的散热，然后通过热水收集装置对各个散热器产生的热水进行收集，再通过流量监测装置和温度监测装置分别对散热过程中产生的热水进行流量监测和温度监测。

当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，然后再输送至散热器进行再利用。当流量监测装置监测到热水流量大于等于该流量阈值，或者温度监测装置监测到热水的温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水回收装置，对热水进行能源回收和再利用，提高了能源利用效率。

附图说明

图1为本发明的一种服务器集中式散热系统的结构示意图。

图2为本发明的一种服务器集中式散热方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请将围绕可包括多个设备、组件、模块等的系统来呈现各个方面、实施例或特征。应当理解和明白的是，各个系统可以包括另外的设备、组件、模块等，并且/或者可以并不包括结合附图讨论的所有设备、组件、模块等。此外，还可以使用这些方案的组合。

另外，在本申请实施例中，“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方法呈现概念。

本申请实施例中，“信息（information）”，“信号（signal）”，“消息（message）”，“信道（channel）”、“信令（singaling）”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。“的(of)”，“相应的（corresponding，relevant）”和“对应的(corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

下面结合附图1~图2对本发明作进一步的详细说明：

参见附图1，一种服务器集中式散热系统，包括散热装置、热水收集装置、流量监测装置、温度监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置和主控装置。散热装置设置于各个服务器内部，散热装置、热水收集装置、流量监测装置、热水回收装置和热水冷却回路装置与所述主控装置连接。

散热装置设置于各个服务器内部，用于实现对服务器的散热；热水收集装置用于对多台服务器散热过程中产生的热水进行收集和管理；流量监测装置用于监测多台服务器散热过程形成的总的热水流量；温度监测装置用于监测多台服务器散热过程形成的热水的温度。

热水回收装置用于将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用；热水冷却回路装置用于将多台服务器散热过程中产生的热水进行冷却，并循环输送回服务器进行再次散热；主控装置用于实现对散热装置、热水收集装置、流量监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置的开启和关闭的控制。

在服务器集中散热系统的工作过程中，首先通过设置于各个服务器中的散热装置实现各个服务器的散热，然后通过热水收集装置对各个散热器产生的热水进行收集，再通过流量监测装置和温度监测装置分别对散热过程中产生的热水进行流量监测和温度监测。

当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，然后再输送至散热器进行再利用。当流量监测装置监测到热水流量大于等于该流量阈值，或者温度监测装置监测到热水的温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水回收装置，对热水进行能源回收和再利用，提高了能源利用效率。

主控模块控制散热装置、热水收集装置、流量监测装置和温度监测装置启动，并控制热水回收装置和热水冷却回路装置常闭，主控装置内设有流量阈值和第一温度阈值。

当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值，主控装置控制所述热水冷却回路装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再散热。

由于当散热过程中产生的热水的流量比较小，同时热水的温度也比较低时，这时热水所含有的能量比较小，这个时候能量不足以通过热水回收装置进行回收利用，回收利用率低。

因此当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值时，主控装置通过控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再散热。实现了将产生的少量的低温热水经过冷却后输送回散热装置进行散热，保证及时比较少量的热水也能充分利用，提高了能源利用率。

当流量监测装置监测到热水流量大于等于该流量阈值或者温度监测装置监测到热水的温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制所述热水回收装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水回收装置将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用。

由于当散热过程中产生的热水的流量比较大，同时热水的温度也比较高时，说明散热过程中的热水中所含有的能量是比较大的，因此，这时可以通过热水回收装置对其中的能量进行回收，将热水中的热量转化为可再利用的能源比如电能，实现能源的回收和再利用。

散热装置为水冷散热装置，包括散热器、散热管道和水量控制装置，所述散热器安装于靠近服务器散热部件处，对散热部件进行散热处理；散热管道将水箱中的水输送至散热器；水量控制装置根据各个服务器的工作状态以及温度状态对不同服务器之间的散热水流量进行调节控制，确保整个散热系统的散热水量平衡以及稳定运行，一方面不会造成散热水的浪费，另一方面不会因为水流量不够导致服务器的散热效果不够，造成服务器的损坏的情况发生。

热水收集装置包括热水收集管道和热水暂存箱，热水收集管道与各个服务器的散热装置连接，将各服务器散热后的热水进行收集，然后将收集到的热水暂时存储于热水暂存箱。热水暂存箱内设有输送泵，实现将热水暂存箱内的热水输送至热水回收装置或者热水冷却回路装置。

热水暂存箱的底部设有两个开口，该两个开口通过管道分别连接到热水回收装置和热水冷却回路装置，两个开口分别设有控制阀，该控制阀与主控装置通信连接，主控装置通过控制该控制阀以及输送泵实现将热水暂存箱内的热水输送至热水回收装置或者热水冷却回路装置，通过热水回收装置和热水冷却回路装置进行不同的处理。

热水回收装置包括传热器、蒸汽发生装置和发电机，传热器与所述蒸汽发生装置连接，将热水中的热量转移给工作介质，该工作介质为水，使水蒸气化。蒸汽发生装置与发电机连接，发电机通过蒸汽能量驱动发电机来产生电能，蒸汽能量通过发电机的转子传递给发电机，使转子旋转从而产生电能。该发电机为蒸汽涡轮机。

热水冷却回路装置与热水收集装置连接，包括冷却装置、温度控制装置和冷却水泵，冷却装置用于将热水收集装置输送的热水进行冷却，温度控制装置对冷却后的水的温度进行检测。

主控装置内设有第二温度阈值，当温度控制装置检测到冷却后的水的温度小于第二温度阈值，主控装置控制冷却水泵将冷却水输送至散热装置进行再利用；当温度控制装置检测到冷却后的水的温度大于等于所述第二温度阈值，主控装置控制所述冷却水泵将冷却水输送至冷却装置再次进行冷却，直到冷却水的温度小于第二温度阈值。

参见附图2，本发明还提供一种服务器集中式散热方法，采用上述任一项所述的一种服务器集中式散热系统，包括以下步骤：

S1：服务器启动，主控装置控制散热装置、热水收集装置流量监测装置和温度监测装置启动；

S2：主控装置将水流量监测装置和温度监测装置监测的流量和温度分别与内设的流量阈值和第一温度阈值进行比较，判断流量是否小于流量阈值以及温度是否小于第一温度阈值；判断结果均为是，执行步骤S3；若其中之一结果为否，执行步骤S4；

S3：热水冷却回路装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再利用；

S4：热水回收装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水回收装置将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用。

在步骤S4之后，还包括以下步骤：

S41：服务器关闭；

S42：主控装置控制流量监测装置和温度监测装置关闭，同时控制热水冷却回路装置和热水回收装置继续运行；

S43：当散热器产生的热水处理完成后，主控装置控制所述热水冷却回路装置和热水回收装置关闭。

综上所述，本发明提供的服务器集中式散热系统及方法，首先通过设置于各个服务器中的散热装置实现服务器的散热，然后通过热水收集装置对各个散热器产生的热水进行收集，再通过流量监测装置和温度监测装置分别对散热过程中产生的热水进行流量监测和温度监测，当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，然后再输送至散热器进行再利用。当流量监测装置监测到热水流量大于等于该流量阈值，或者温度监测装置监测到热水的温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制热水收集装置将热水输送至热水回收装置，对热水进行能源回收和再利用，提高了能源利用效率。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方法，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种服务器集中式散热系统，其特征在于，包括散热装置、热水收集装置、流量监测装置、温度监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置和主控装置；所述散热装置、热水收集装置、流量监测装置、热水回收装置和热水冷却回路装置与所述主控装置连接；

所述散热装置设置于各个服务器内部，用于实现对服务器的散热；

所述热水收集装置用于对多台服务器散热过程中产生的热水进行收集和管理；

所述流量监测装置用于监测多台服务器散热过程形成的总的热水流量；

所述温度监测装置用于监测多台服务器散热过程形成的热水的温度；

所述热水回收装置用于将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用；

所述热水冷却回路装置用于将多台服务器散热过程中产生的热水进行冷却，并循环输送回服务器进行再次散热；

所述主控装置用于实现对散热装置、热水收集装置、流量监测装置、热水回收装置、热水冷却回路装置的开启和关闭的控制。

2.根据权利要求1所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，当服务器启动时，主控模块控制所述散热装置、热水收集装置、流量监测装置和温度监测装置启动，并控制热水回收装置和热水冷却回路装置常闭，主控装置内设有流量阈值和第一温度阈值；

当流量监测装置监测到热水流量小于该流量阈值，同时温度监测装置监测到热水的温度小于该第一温度阈值，主控装置控制所述热水冷却回路装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再散热；

当流量监测装置监测到热水流量大于等于该流量阈值或者温度监测装置监测到热水的温度大于等于该第一温度阈值，主控装置控制所述热水回收装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水回收装置，以将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用。

3.根据权利要求2所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，所述散热装置为水冷散热装置，包括散热器、散热管道和水量控制装置；

所述散热器安装于靠近服务器散热部件处，对散热部件进行散热处理；

所述散热管道将水输送至散热器；

所述水量控制装置根据各个服务器的工作状态以及温度状态对不同服务器之间的散热水流量调节控制，确保整个散热系统的散热水量平衡以及稳定运行。

4.根据权利要求2所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，所述热水收集装置包括热水收集管道和热水暂存箱；

所述热水收集管道与各个服务器的散热装置连接，将各服务器散热后的热水进行收集至热水暂存箱；

所述热水暂存箱内设有输送泵，将热水暂存箱内的热水输送至热水回收装置或者热水冷却回路装置。

5.根据权利要求2所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，所述热水回收装置包括传热器、蒸汽发生装置和发电机；

所述传热器与所述蒸汽发生装置连接，将热水中的热量转移给工作介质，所述工作介质为水，使水蒸气化；

所述蒸汽发生装置与发电机连接，发电机通过蒸汽能量驱动发电机来产生电能，蒸汽能量通过发电机的转子传递给发电机，使转子旋转从而产生电能。

6.根据权利要求5所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，所述发电机为蒸汽涡轮机。

7.根据权利要求2所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，所述热水冷却回路装置与所述热水收集装置连接，包括冷却装置、温度控制装置和冷却水泵；

所述冷却装置用于将热水收集装置输送的热水进行冷却；

所述温度控制装置对冷却后的水的温度进行检测，主控装置内设有第二温度阈值，当温度控制装置检测到冷却后的水的温度小于第二温度阈值，主控装置控制冷却水泵将冷却水输送至散热装置进行再利用；

当温度控制装置检测到冷却后的水的温度大于等于所述第二温度阈值，主控装置控制所述冷却水泵将冷却水输送至冷却装置再次进行冷却，直到冷却水的温度小于第二温度阈值。

8.一种服务器集中式散热方法，采用权利要求1-7任一项所述的一种服务器集中式散热系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：服务器启动，主控装置控制散热装置、热水收集装置流量监测装置和温度监测装置启动；

S2：主控装置将水流量监测装置和温度监测装置监测的流量和温度分别与内设的流量阈值和第一温度阈值进行比较，判断流量是否小于流量阈值以及温度是否小于第一温度阈值；判断结果均为是，执行步骤S3；若其中之一结果为否，执行步骤S4；

S3：热水冷却回路装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水冷却回路装置进行冷却，并将冷却后的水经热水冷却回路装置输送回散热装置进行再利用；

S4：热水回收装置开启，同时控制所述热水收集装置将收集到的热水输送至热水回收装置将热水中的热量转化为可再利用的能源来实现能源的回收和再利用。

9.根据权利要求8所述的一种服务器集中式散热方法，其特征在于，在步骤S4之后，还包括以下步骤：

S41：服务器关闭；

S42：主控装置控制流量监测装置和温度监测装置关闭，同时控制热水冷却回路装置和热水回收装置继续运行；

S43：当散热器产生的热水处理完成后，主控装置控制所述热水冷却回路装置和热水回收装置关闭。