CN116940073A - 一种数据中心散热系统及数据中心散热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机房服务器冷却技术领域，公开一种数据中心散热系统及数据中心散热控制方法。数据中心散热系统包括散热终端模块、流量分配模块、密封箱和冷凝器，密封箱内设置有液相区和汽相区，密封箱内设置有气压检测计，冷凝器设置在汽相区；散热终端模块、流量分配模块和冷凝器串联连通形成冷却回路，冷却回路中流通有冷却剂，流量分配模块包括冷却剂循环罐和流量阀，流量阀与气压检测计通讯连接，流量阀的开度可调。数据中心散热控制方法包括：当汽相区的压力超过预设高位值时，控制流量阀以预设时间增加开度，当汽相区的压力低于预设低位值时，控制流量阀以预设时间减少开度。散热稳定性较佳，散热效率和使用安全性较高。

Description

一种数据中心散热系统及数据中心散热控制方法

技术领域

本发明涉及机房服务器冷却技术领域，尤其涉及一种数据中心散热系统及数据中心散热控制方法。

背景技术

数据中心系统中，对能源使用效率影响最大的部分就是冷却系统。对相同功率的IT设备散热，冷却系统的能耗越高，表明该冷却系统的能耗效率越低。现在的机房数据中心依然大都采用传统的空调风冷，能耗效率较低，而且无法满足高功率密度服务器的散热需求。其它冷却技术，如精密空调、冷板式液冷、浸没式单相液冷等也各有不足，其中，精密空调无法满足超高功率密度服务器的散热需求；冷板式液冷普适性较低、需定制冷板、成本偏高且需定期维护，同时冷却水泄露危害较大；浸没式单相液冷需定期清洁更换冷却液，维护不便，能耗效率也难以达到1.1以下。为提高冷却效率，相变冷却被应用至该领域，目前规模化应用的浸没式相变液冷数据中心系统多用于超大型数据中心，施工周期长，建设成本高，且对选址有较高要求。且在现有采用相变液冷的冷却系统中，通过将汽相的相变介质导出浸没空间，然后进行散热冷凝后再导入浸没空间，散热效率较低，设备整体性较差，且在输送过程中相变介质存在一定的损耗；也有部分系统中的汽相的相变介质直接在浸没空间上方冷凝回落，但是直接在浸没空间上方冷凝，若对汽相的相变介质换热量不匹配则会影响整体的散热效率和使用安全性。

因此，亟需一种数据中心散热系统及数据中心散热控制方法来解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种数据中心散热系统及数据中心散热控制方法，模块化设置便于运用至中小型数据中心，建设成本较低，施工周期较短；且散热稳定性较佳，相变介质损耗较少，散热效率和使用安全性较高。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种数据中心散热系统，包括散热终端模块、流量分配模块、密封箱和冷凝器；

所述密封箱内沿其高度方向从下至上设置有连通的液相区和汽相区，所述液相区用于容纳制冷剂和待冷却设备，所述待冷却设备的至少部分浸于所述制冷剂中，其中，所述液相区内的制冷剂能吸收所述待冷却设备释放的热量并汽化后上升至所述汽相区；

所述密封箱内设置有气压检测计，所述气压检测计用于检测所述汽相区的压力；

所述冷凝器设置在所述汽相区，所述散热终端模块、所述流量分配模块和所述冷凝器串联连通形成冷却回路，所述冷却回路中流通有冷却剂，所述冷却剂能吸收所述汽相区中所述制冷剂的热量，并经由所述散热终端模块散热降温后进入所述流量分配模块，所述汽相区中所述制冷剂传热给所述冷凝器中的所述冷却剂后冷凝液化回落至所述液相区；

所述流量分配模块包括冷却剂循环罐和流量阀，所述冷却剂循环罐连通在所述散热终端模块和所述冷凝器之间，所述流量阀连通在所述冷却剂循环罐和所述冷凝器之间，并与所述气压检测计通讯连接，所述流量阀的开度可调。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述数据中心散热系统还包括：

比较器，所述比较器和所述气压检测计通讯连接，所述比较器设置有预设低位值和预设高位值，所述比较器用于比较所述汽相区的压力分别与所述预设低位值和所述预设高位值的大小；

控制器，所述控制器与所述比较器和流量阀通讯连接，所述控制器能获取所述比较器的比较值并控制所述流量阀的开度。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述数据中心散热系统还包括制冷剂模块，所述制冷剂模块包括制冷剂储罐，所述制冷剂储罐内盛放有制冷剂，所述制冷剂储罐上设置有供液口和回液口，所述密封箱上设置有与所述液相区连通的进液口和出液口，所述供液口与所述进液口连通，所述回液口与所述出液口连通。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述制冷剂模块还包括制冷剂泵、第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀的第一端连通于所述供液口，所述第一换向阀的第二端连通于所述出液口，所述第二换向阀的第一端连通于所述回液口，所述第二换向阀的第二端连通于所述进液口，所述制冷剂泵的进口和出口分别与所述第一换向阀的第三端和所述第二换向阀的第三端连通。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述密封箱、所述气压检测计、所述冷凝器和所述流量阀分别设置有多个，每个所述密封箱内设置有至少一个所述冷凝器和至少一个所述气压检测计，多个所述冷凝器并联连通在所述散热终端模块和所述冷却剂循环罐之间，每个所述冷凝器通过一个分配支管与所述冷却剂循环罐连通，且每个所述分配支管中设置一个所述流量阀，每个所述流量阀与每个所述分配支管连通的所述密封箱内的所述气压检测计通讯连接。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述流量分配模块还包括循环泵和分配总管，所述分配总管的一端与所述循环泵连通，多个所述分配支管与所述分配总管的另一端连通，所述循环泵连通在所述分配总管上。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述流量分配模块还包括第一液位检测计，所述第一液位检测计设置在所述冷却剂循环罐中，用于检测所述冷却剂循环罐中的所述冷却剂的液位高度。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述密封箱内还设置有第二液位检测计和压力调节阀，所述第二液位检测计用于检测所述密封箱内的所述制冷剂的液位高度，所述压力调节阀设置在所述汽相区，用于平衡所述密封箱内压力。

作为一种数据中心散热系统的优选方案，所述散热终端模块包括冷却塔和换热器，所述换热器设置在所述冷却塔中，并连通在所述冷凝器和所述冷却剂循环罐之间，所述冷却塔内设置有喷淋件和风扇，所述喷淋件用于向所述换热器喷淋降温水。

一种数据中心散热控制方法，基于上述任一技术方案所述的数据中心散热系统，包括以下步骤：

开启所述气压检测计和所述流量阀，所述气压检测计实时检测所述汽相区的压力；

控制所述流量阀处于初始开度；

当所述汽相区的压力超过预设高位值时，控制所述流量阀以预设时间增加开度，且每次增加开度以预设开度增加，直至所述汽相区的压力低于所述预设高位值；

当所述汽相区的压力低于预设低位值时，控制所述流量阀以预设时间减少开度，且每次减少开度以预设开度减少，直至所述汽相区的压力高于所述预设低位值。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种数据中心散热系统，该数据中心散热系统包括散热终端模块、流量分配模块、密封箱和冷凝器，通过模块化设置，便于应用至中小型机房，在布置时，只需将各个模块之间连接起来即可，便于根据所需冷量的大小合理地布置各个模块。待冷却设备工作发热时，液相区的制冷剂吸收热量，并汽化上升至汽相区，汽化的制冷剂与冷凝器接触并换热，汽化的制冷剂放热冷凝后在重力作用下回落到液相区，如此循环往复，不断对待冷却设备吸热冷却，制冷剂行程较短，对待冷却设备的散热效率较高，且相变循环在密封箱内进行，使得制冷剂在使用过程中损耗较低，有利于节省成本以及减少维护。冷凝器中的冷却剂吸收热量，以带走汽相区的制冷剂的热量使得制冷剂冷凝，吸热后的冷却剂经由散热终端模块降温以能再次进入冷凝器吸热；且冷却剂进入冷凝器的流量关系到对汽相区制冷剂的散热量和散热率，通过气压检测计检测汽相区的压力，流量阀根据气压检测计的检测压力控制其开度，即实现通往冷凝器的冷却剂流量的控制，继而控制换热率和换热量，保证待冷却设备的散热稳定性和散热效率。同时，通过设置冷却剂循环罐，使得经过散热终端模块冷却后的冷却剂存储于冷却剂循环罐中，以保证流量阀出口的冷却剂流量的稳定性，避免出现对汽相区的制冷剂冷却不足或不及时导致密封箱内压过大以及液相区制冷剂不足的情况，也能避免出现对汽相区的制冷剂冷却量多大造成能源浪费的情况，即使得该数据中心散热系统节能的同时散热稳定性较佳以及散热效率和使用安全性较高。

本发明还提供一种数据中心散热控制方法，通过气压检测计检测汽相区的压力，当检测到的压力超过预设高位值时，说明汽相区的制冷剂量过多，即所需散热量较大，通过控制流量阀增加开度，使得流入冷凝器的冷却剂的流量增加，以提高单位时间内对汽相区热量的吸热量和吸热效率，同时能避免汽相区的压力过大造成安全风险；当检测到的压力低于预设低位值时，说明汽相区的制冷剂量过少，即对待冷却设备的散热富余，通过控制流量阀减少开度，使得流入冷凝器的冷却剂的流量减少，以在保证对待冷却设备散热效果的同时节省能源。且流量阀每次调节开度以预设开度调节，以适用于多范围散热量的调节，避免冷却剂流量变化过大造成散热量调整跨度较大，使得汽相区的压力在流量阀的调节下逐渐恢复到正常区间，保证散热稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的数据中心散热系统的原理图；

图2是本发明实施例提供的数据中心散热系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的密封箱的内部结构示意图；

图4是本发明实施例提供的散热终端模块的原理图；

图5是本发明实施例提供的流量分配模块的原理图；

图6是本发明实施例提供的制冷剂模块的原理图；

图7是本发明实施例提供的数据中心散热控制方法的流程图。

图中：

1、散热终端模块；11、冷却塔；12、补水箱；13、第四液位检测计；14、喷淋件；15、风扇；

2、流量分配模块；21、冷却剂循环罐；22、流量阀；23、循环泵；24、分配总管；25、分配支管；26、温度检测计；27、流量计；28、第一液位检测计；

3、密封箱；301、液相区；302、汽相区；31、气压检测计；32、第二液位检测计；33、压力调节阀；34、安全阀；35、真空破坏阀；

4、冷凝器；

5、制冷剂模块；51、制冷剂储罐；52、制冷剂泵；53、第一换向阀；54、第二换向阀；55、第三液位检测计；56、呼吸阀；57、切断阀；

10、待冷却设备；

100、制冷剂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

数据中心系统中，对能源使用效率影响最大的部分就是冷却系统。对相同功率的IT设备散热，冷却系统的能耗越高，表明该冷却系统的能耗效率越低。现在的机房数据中心依然大都采用传统的空调风冷，能耗效率较低，而且无法满足高功率密度服务器的散热需求。为提高冷却效率，相变冷却被应用至该领域，目前规模化应用的浸没式相变液冷数据中心系统多用于超大型数据中心，施工周期长，建设成本高，且对选址有较高要求。且在现有采用相变液冷的冷却系统中，通过将汽相的相变介质导出浸没空间，然后进行散热冷凝后再导入浸没空间，散热效率较低，设备整体性较差，且在输送过程中相变介质存在一定的损耗；也有部分系统中的汽相的相变介质直接在浸没空间上方冷凝回落，但是直接在浸没空间上方冷凝，若对汽相的相变介质换热量不匹配则会影响整体的散热效率和使用安全性。

基于上述问题，本实施例提供一种数据中心散热系统，如图1至图6所示，该数据中心散热系统包括散热终端模块1、流量分配模块2、密封箱3和冷凝器4，密封箱3内放置能相变的制冷剂100和待冷却设备10，例如制冷剂100为电子氟化液、待冷却设备10为IT设备，待冷却设备10至少部分浸没在制冷剂100中，冷凝器4设置在密封箱3内对汽化后的制冷剂100吸热使其冷凝，散热终端模块1设置在密封箱3外部，用于冷却冷凝器4中的冷却剂，流量分配模块2用于将冷却剂分配给冷凝器4。其中，密封箱3可以设置多个，每个密封箱3中均设置至少一个冷凝器4，流量分配模块2为多个冷凝器4分配冷却剂。示例性地，密封箱3设置有两个、三个或四个等，具体根据实际需求设置。通过模块化设置，便于应用至中小型机房，在布置时，只需将各个模块之间连接起来即可，便于根据所需冷量的大小合理地布置各个模块。且通过制冷剂100相变吸热，相较于单相吸热，散热效率较高，且待冷却设备10直接浸没在制冷剂100中，散热效果较佳。

具体地，如图3和图3所示，密封箱3内沿其高度方向从下至上设置有连通的液相区301和汽相区302，液相区301用于容纳制冷剂100和待冷却设备10，待冷却设备10的至少部分浸于制冷剂100中，其中，液相区301内的制冷剂100能吸收待冷却设备10释放的热量并汽化后上升至汽相区302。待冷却设备10工作发热时，液相区301的制冷剂100吸收热量，并汽化上升至汽相区302，汽化的制冷剂100与冷凝器4接触并换热，汽化的制冷剂100放热冷凝后在重力作用下回落到液相区301，如此循环往复，不断对待冷却设备10吸热冷却，制冷剂100行程较短，对待冷却设备10的散热效率较高，且相变循环在密封箱3内进行，使得制冷剂100在使用过程中损耗较低，有利于节省成本以及减少维护。

在本实施例中，如图2和图6所示，数据中心散热系统还包括制冷剂模块5，制冷剂模块5包括制冷剂储罐51，制冷剂储罐51内盛放有制冷剂100，制冷剂储罐51上设置有供液口和回液口，密封箱3上设置有与液相区301连通的进液口和出液口，供液口与进液口连通，回液口与出液口连通。通过制冷剂储罐51为密封箱3供应制冷剂100，且在需要维修或检查密封箱3内部或待冷却设备10时，密封箱3内的制冷剂100能被回送至制冷剂100罐内，避免打开密封箱3时造成制冷剂100大量挥发，提高检修便利性，同时节省成本。

优选地，制冷剂储罐51中设置有呼吸阀56和第三液位检测计55，呼吸阀56用于平衡制冷剂储罐51内部压力，尤其在对制冷剂储罐51中加注制冷剂100时，通过呼吸阀56控制制冷剂储罐51内的压力保持在正常水平；第三液位检测计55用于检测制冷剂储罐51内的液位高度，以使得工作人员实时了解制冷剂储罐51内的制冷剂量，从而能及时补充或停止补充。其中，第三液位检测计55可选但不限于是有机玻璃管式液位计，结构简单,使用方便，也可以是磁性浮子液位计。

优选地，密封箱3内设置有第二液位检测计32和压力调节阀33，第二液位检测计32用于检测密封箱3内的制冷剂100的液位高度，压力调节阀33设置在汽相区302，用于平衡密封箱3内压力。通过第二液位检测计32检测密封箱3内的液相的制冷剂100的液位高度，便于在向密封箱3加注制冷剂100时控制加注量，提高加注精度。其中，第二液位检测计32可选但不限于是磁翻板液位计；压力调节阀33可选但不限于是电动两通球阀，用于调节密封箱3体气相区的压力，避免加注失败，以及提高加注和使用安全性。更为优选地，密封箱3内还设置有安全阀34和真空破坏阀35，安全阀34可选但不限于是机械自启式压力调节阀33，用于密封箱3体超压时安全泄压。真空破坏阀35在密封箱3体产生低负压时从外界吸入空气，保证密封箱3体内部压力平衡，在压力调节阀33失效时发挥作用。其中，安全阀34的启动压力和真空破坏阀35的启动压力分别比压力调节阀34的启动压力稍大和稍小，当压力调节阀33失效时，安全阀34和真空破坏阀35在压力作用下自动启动。通过设置压力调节阀33、安全阀34和真空破坏阀35，为密封箱3的压力平衡提供了双重保障，能有效地提高该数据中心散热系统在使用过程中的安全性。

为了简化管路布置，制冷剂模块5还包括制冷剂泵52、第一换向阀53和第二换向阀54，第一换向阀53的第一端a连通于供液口，第一换向阀53的第二端b连通于出液口，第二换向阀54的第一端d连通于回液口，第二换向阀54的第二端e连通于进液口，制冷剂泵52的进口和出口分别与第一换向阀53的第三端c和第二换向阀54的第三端f连通。其中，第一换向阀53和第二换向阀54可选但不限于是电动三通球阀。当需要向密封箱3供应制冷剂100时，开启制冷剂泵52，第一换向阀53的第一端a和第二端b连通、第三端c关闭，第二换向阀54的第一端d关闭、第二端e和第三端f连通，制冷剂储罐51中的制冷剂100依次经过第一换向阀53的第一端a和第三端c、制冷剂泵52、第二换向阀54的第三端f和第二端e以及进液口进入密封箱3；当需要排空或减少密封箱3内的制冷剂100时，开启制冷剂泵52，且该制冷剂泵52采用单向泵即可，第一换向阀53的第一端a关闭、第二端b和第三端c开启，第二换向阀54的第二端e关闭、第一端d和第三端f开启，密封箱3内的制冷剂100依次经过储液口、第一换向阀53的第二端b和第三端c、制冷剂泵52、第二换向阀54的第三端f和第一端d以及回液口进入制冷剂储罐51。本实施例提供的制冷剂100模块

5以较少的管路布置以及单个单向制冷剂泵52即实现了制冷剂100的供应和回收，能有效节省布置时间和成本。其中，制冷剂泵52可选但不限于是管道屏蔽泵，环保安全，非常适合输送易燃、易爆、易挥发、有毒、有腐蚀以及贵重液体。当然，在其它实施例中，制冷剂泵52也可以为双向泵，制冷剂储罐51和密封箱3之间通过一根管道连通，通过控制制冷剂泵52的流向控制供液或回液；或者进液口和供液口之间的管道设置一个制冷剂泵52，回液口和储液口之间的管道设置一个制冷剂泵52。

优选地，当密封箱3设置有多个时，在第一换向阀53的第二端b和第二换向阀54的第二端e分别连通一根制冷剂100主管，一根主管与进液口之间通过多条制冷剂100支管连通，另一根主管与储液口之间也通过多个制冷剂100支管连通。优选地，每根制冷剂100支管上设置一个切断阀57，用于控制制冷剂100支管的通断，以使得每个密封箱3之间的进液和出液相互独立。其中，切断阀57可选但不限于是电动两通球阀。

进一步地，如图1、图2和图5所示，冷凝器4设置在汽相区302，散热终端模块1、流量分配模块2和冷凝器4串联连通形成冷却回路，冷却回路中流通冷却剂，冷却剂能吸收汽相区302中制冷剂100的热量，并经由散热终端模块1散热降温后进入流量分配模块2，汽相区302中制冷剂100传热给冷凝器4中的冷却剂后冷凝液化回落至液相区301；其中，冷却剂为去离子水，去离子水能有效避免杂质影响冷却回路的正常工作，例如冷却回路中的管道或其它结构内部生锈等。密封箱3内设置有气压检测计31，气压检测计31用于检测汽相区302的压力，气压检测计31可选但不限于是带赫斯曼接头的扩散硅压力变送器；流量分配模块2包括冷却剂循环罐21和流量阀22，冷却剂循环罐21连通在散热终端模块1和冷凝器4之间，流量阀22连通在冷却剂循环罐21和冷凝器4之间，并与气压检测计31通讯连接，流量阀22的开度可调。其中，流量阀22可选但不限于是电动蝶阀。冷凝器4中的冷却剂吸收热量，以带走汽相区302的制冷剂100的热量使得制冷剂100冷凝，吸热后的冷却剂经由散热终端模块1降温以能再次进入冷凝器4吸热；且冷却剂进入冷凝器4的流量关系到对汽相区302制冷剂100的散热量和散热率，通过气压检测计31检测汽相区302的压力，流量阀22根据气压检测计31的检测压力控制其开度，即实现通往冷凝器4的冷却剂流量的控制，继而控制换热率和换热量，保证待冷却设备10的散热稳定性和散热效率。同时，通过设置冷却剂循环罐21，使得经过散热终端模块1冷却后的冷却剂存储于冷却剂循环罐21中，以保证流量阀22出口的冷却剂流量的稳定性，避免出现对汽相区302的制冷剂100冷却不足或不及时导致密封箱3内压过大以及液相区301制冷剂100不足的情况，也能避免出现对汽相区302的制冷剂100冷却量多大造成能源浪费的情况，即使得该数据中心散热系统节能的同时散热稳定性较佳以及散热效率和使用安全性较高。

优选地，冷凝器4包括铜质换热盘管，换热盘管呈S形盘设在密封箱3中，增加换热面积，提高换热效率。当然，在其它实施例中，冷凝器4也可以是其它形状和材质，例如竖排形等。

具体地，冷却剂循环罐21的进口端通过管道与散热终端模块1的出口端连通，冷却剂循环罐21的出口端通过管道与冷凝器4连通，当密封箱3设置有多个时，每个密封箱3内设置有至少一个冷凝器4和至少一个气压检测计31，多个冷凝器4并联连通在散热终端模块1和冷却剂循环罐21之间，冷却剂循环罐21的出口端连通一根分配总管24，分配总管24中设置循环泵23，每个冷凝器4通过一个分配支管25与分配总管24连通，且每个分配支管25中设置一个流量阀22，每个流量阀22与每个分配支管25连通的密封箱3内的气压检测计31通讯连接。保证每个密封箱3独立工作，从而保证每个待冷却设备10的散热效果。其中，循环泵23可选但不限于是管道离心泵，电机为变频电机，用于冷却剂的输送。

优选地，分配总管24中还设置有温度检测计26、每根分配支管25中设置有流量计27，温度检测计26实时检测即将进入冷凝器4中的冷却剂的温度，流量计27实时检测即将进入冷凝器4中的冷却剂的流量，便于进行数据记录和统计。其中，温度检测计26采用带赫斯曼接头的PT100温度变送器，流量计27可选但不限于是电磁流量计27。

优选地，冷却剂循环罐21中设置有第一液位检测计28，第一液位检测计28用于检测冷却剂循环罐21中的冷却剂的液位高度，以及时提醒工作人员冷却剂循环罐21中冷却剂是否缺液或过量。其中，第一液位检测计28可选但不限于是投入式液位变送器，用于远程液位报警。

在本实施例中，流量阀22根据气压检测计31检测到的压力进行开度的调节，数据中心散热系统具体还包括比较器和控制器，比较器和气压检测计31通讯连接，比较器设置有预设低位值和预设高位值，比较器用于比较汽相区302的压力分别与预设低位值和预设高位值的大小；控制器与比较器和流量阀22通讯连接，控制器能获取比较器的比较值并控制流量阀22的开度。示例性地，气压检测计31检测到的压力为x，预设低位值和预设高位值分别为y和z，气压检测计31检测到的压力值输出至比较器，比较器比较x和y的大小，若y＜x＜z时，表示汽相区302的压力正常，比较器输出第一信号至控制器，控制器控制流量阀22维持在初始开度，例如初始开度为流量阀22的最大开度的45％-55％；若x＞z，表示汽相区302压力过大，需要增加散热量，比较器输出第二信号至控制器，控制器控制流量阀22以预设时间和预设开度增加开度，例如每次增加流量阀22的最大开度的20％-30％；若x＜y，表示汽相区302压力过小，需要降低散热量，比较器输出第三信号至控制器，控制器控制流量阀22以预设时间和预设开度减少开度，例如每次减少流量阀22的最大开度的20％-30％。通过气压检测计31、比较器、控制器和流量阀22，实现对冷凝器4内冷却剂流量的及时有效以及精确的控制，保证对待冷却设备10的散热稳定性和散热效果。

优选地，控制器还与压力调节阀33通讯连接，当气压检测计31检测到的压力超过安全阈值时，控制器控制压力调节阀33泄压，以保证密封箱3内压力保持在安全范围内，避免发生爆炸等；当气压检测计31检测到的压力低于压力下限时，控制器控制压力调节阀33吸入空气，以平衡密封箱3内部压力，保证各部件能正常工作。

更进一步地，如图1、图2和图4所示，散热终端模块1包括冷却塔11和换热器，换热器设置在冷却塔11中，并连通在冷凝器4和冷却剂循环罐21之间，冷却塔11内设置有喷淋件14和风扇15，喷淋件14用于向换热器喷淋降温水。冷却剂在冷凝器4中吸收热量后升温，然后进入冷却塔11中的换热器中，经过喷淋件14喷淋降温水，带走冷却剂的热量，同时还通过风扇15吹风，释放热量至大气环境，进一步对冷却剂降温，降温后的冷却剂进入冷却剂循环罐21中，以便再次进入冷凝器4中吸热，如此循环往复。通过冷却剂吸热使得制冷剂100能一直在密封箱3内相变循环，达到对待冷却设备10降温的目的。

优选地，散热终端模块1还包括补水箱12，补水箱12与冷却塔11连通，当冷却塔11的底部集水槽液位过低时，可以通过浮球阀实现自动补水。更为优选地，补水箱12上设置了第四液位检测计13，用于远程液位报警，可选但不限于是投入式液位变送器。

如图7所示，本实施例还提供一种数据中心散热控制方法，该数据中心散热控制方法基于上述的数据中心散热系统，具体包括以下步骤：

开启气压检测计31和流量阀22，气压检测计31实时检测汽相区302的压力；

控制流量阀22处于初始开度。启动待冷却设备10后，制冷剂100吸热后温度升高，当制冷剂100达到沸点并沸腾气化时，压力检测件可检测到密封箱3内汽相区302压力增压速率显著提高，此时依次启动循环泵23、流量阀22和冷却塔11，其中流量阀22开度调节为初始开度。示例性地，流量阀22的初始开度为流量阀22最大开度的45％-55％，例如控制流量阀22初始时开度为45％、50％或55％。

当汽相区302的压力超过预设高位值时，控制流量阀22以预设时间增加开度，且每次增加开度以预设开度增加，直至汽相区302的压力低于预设高位值。即当汽相区302的压力多大时，表示密封箱3内散热量不足，需要增加散热量，示例性地，每次增加流量阀22的最大开度的20％-30％，例如每次增加流量阀22的最大开度的20％、25％或30％。通过控制流量阀22逐步增大开度，能使得密封箱3内的散热量逐步达标，实现微步调节，避免调节跨度过大导致能源浪费。

当汽相区302的压力低于预设低位值时，控制流量阀22以预设时间减少开度，且每次减少开度以预设开度减少，直至汽相区302的压力高于预设低位值。即当汽相区302的压力多小时，表示密封箱3内需要降低散热量，示例性地，每次减少流量阀22的最大开度的20％-30％，例如每次减少流量阀22的最大开度的20％、25％或30％。通过控制流量阀22逐步减少开度，能使得密封箱3内的散热量逐步达标，实现微步调节，避免调节跨度过大导致散热量不足。

通过气压检测计31检测汽相区302的压力，流量阀22根据气压检测计31的检测压力控制其开度，即实现通往冷凝器4的冷却剂流量的控制，继而控制换热率和换热量，保证待冷却设备10的散热稳定性和散热效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例。

Claims (10)

1.一种数据中心散热系统，其特征在于，包括散热终端模块(1)、流量分配模块(2)、密封箱(3)和冷凝器(4)；

所述密封箱(3)内沿其高度方向从下至上设置有连通的液相区(301)和汽相区(302)，所述液相区(301)用于容纳制冷剂(100)和待冷却设备(10)，所述待冷却设备(10)的至少部分浸于所述制冷剂(100)中，其中，所述液相区(301)内的制冷剂(100)能吸收所述待冷却设备(10)释放的热量并汽化后上升至所述汽相区(302)；

所述密封箱(3)内设置有气压检测计(31)，所述气压检测计(31)用于检测所述汽相区(302)的压力；

所述冷凝器(4)设置在所述汽相区(302)，所述散热终端模块(1)、所述流量分配模块(2)和所述冷凝器(4)串联连通形成冷却回路，所述冷却回路中流通有冷却剂，所述冷却剂能吸收所述汽相区(302)中所述制冷剂(100)的热量，并经由所述散热终端模块(1)散热降温后进入所述流量分配模块(2)，所述汽相区(302)中所述制冷剂(100)传热给所述冷凝器(4)中的所述冷却剂后冷凝液化回落至所述液相区(301)；

所述流量分配模块(2)包括冷却剂循环罐(21)和流量阀(22)，所述冷却剂循环罐(21)连通在所述散热终端模块(1)和所述冷凝器(4)之间，所述流量阀(22)连通在所述冷却剂循环罐(21)和所述冷凝器(4)之间，并与所述气压检测计(31)通讯连接，所述流量阀(22)的开度可调。

2.根据权利要求1所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述数据中心散热系统还包括：

比较器，所述比较器和所述气压检测计(31)通讯连接，所述比较器设置有预设低位值和预设高位值，所述比较器用于比较所述汽相区(302)的压力分别与所述预设低位值和所述预设高位值的大小；

控制器，所述控制器与所述比较器和流量阀(22)通讯连接，所述控制器能获取所述比较器的比较值并控制所述流量阀(22)的开度。

3.根据权利要求1所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述数据中心散热系统还包括制冷剂模块(5)，所述制冷剂模块(5)包括制冷剂储罐(51)，所述制冷剂储罐(51)内盛放有制冷剂(100)，所述制冷剂储罐(51)上设置有供液口和回液口，所述密封箱(3)上设置有与所述液相区(301)连通的进液口和出液口，所述供液口与所述进液口连通，所述回液口与所述出液口连通。

4.根据权利要求3所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述制冷剂模块(5)还包括制冷剂泵(52)、第一换向阀(53)和第二换向阀(54)，所述第一换向阀(53)的第一端连通于所述供液口，所述第一换向阀(53)的第二端连通于所述出液口，所述第二换向阀(54)的第一端连通于所述回液口，所述第二换向阀(54)的第二端连通于所述进液口，所述制冷剂泵(52)的进口和出口分别与所述第一换向阀(53)的第三端和所述第二换向阀(54)的第三端连通。

5.根据权利要求1所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述密封箱(3)、所述气压检测计(31)、所述冷凝器(4)和所述流量阀(22)分别设置有多个，每个所述密封箱(3)内设置有至少一个所述冷凝器(4)和至少一个所述气压检测计(31)，多个所述冷凝器(4)并联连通在所述散热终端模块(1)和所述冷却剂循环罐(21)之间，每个所述冷凝器(4)通过一个分配支管(25)与所述冷却剂循环罐(21)连通，且每个所述分配支管(25)中设置一个所述流量阀(22)，每个所述流量阀(22)与每个所述分配支管(25)连通的所述密封箱(3)内的所述气压检测计(31)通讯连接。

6.根据权利要求5所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述流量分配模块(2)还包括循环泵(23)和分配总管(24)，所述分配总管(24)的一端与所述循环泵(23)连通，多个所述分配支管(25)与所述分配总管(24)的另一端连通，所述循环泵(23)连通在所述分配总管(24)上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述流量分配模块(2)还包括第一液位检测计(28)，所述第一液位检测计(28)设置在所述冷却剂循环罐(21)中，用于检测所述冷却剂循环罐(21)中的所述冷却剂的液位高度。

8.根据权利要求1-6所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述密封箱(3)内还设置有第二液位检测计(32)和压力调节阀(33)，所述第二液位检测计(32)用于检测所述密封箱(3)内的所述制冷剂(100)的液位高度，所述压力调节阀(33)设置在所述汽相区(302)，用于平衡所述密封箱(3)内压力。

9.根据权利要求1-6任一项所述的数据中心散热系统，其特征在于，所述散热终端模块(1)包括冷却塔(11)和换热器，所述换热器设置在所述冷却塔(11)中，并连通在所述冷凝器(4)和所述冷却剂循环罐(21)之间，所述冷却塔(11)内设置有喷淋件(14)和风扇(15)，所述喷淋件(14)用于向所述换热器喷淋降温水。

10.一种数据中心散热控制方法，基于权利要求1-9任一项所述的数据中心散热系统，其特征在于，包括以下步骤：

开启所述气压检测计(31)和所述流量阀(22)，所述气压检测计(31)实时检测所述汽相区(302)的压力；

控制所述流量阀(22)处于初始开度；

当所述汽相区(302)的压力超过预设高位值时，控制所述流量阀(22)以预设时间增加开度，且每次增加开度以预设开度增加，直至所述汽相区(302)的压力低于所述预设高位值；

当所述汽相区(302)的压力低于预设低位值时，控制所述流量阀(22)以预设时间减少开度，且每次减少开度以预设开度减少，直至所述汽相区(302)的压力高于所述预设低位值。