CN117707308A - 一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统，涉及服务器技术领域，为解决兼顾气压与液位的协调控制问题，包括浸没箱体、冷凝通道、压力传感器、液位计、控制器和调控模组；服务器阵列浸没在冷却液中；冷凝通道设置于浸没箱体的上侧区域，用于对浸没箱体内的冷却液蒸汽进行冷凝；压力传感器用于检测浸没箱体内的气压；液位计用于检测浸没箱体内的液位；控制器与压力传感器及液位计信号连接，用于根据浸没箱体的气压偏差比例与液位偏差比例中的较大者，使调控模组对应执行预设的气压调节动作或液位调节动作。本发明能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。

Description

一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统。

背景技术

目前，根据冷却液在系统工作温度范围内是否发生相变，浸没式冷却系统可分为单相浸没式冷却系统和相变浸没式冷却系统。其中，单相浸没式冷却系统的冷却液主要通过循环对流传热带走发热设备的热量，后通过泵驱通过换热器将热量传递到冷却装置。相变浸没式冷却系统主要依靠沸点较低的冷却液沸腾汽化产生蒸汽，蒸汽运动到箱体上侧与通有低温冷凝介质的冷凝通道接触遇冷凝结落回。与单相浸没式冷却系统相比，相变浸没式冷却系统传热系数和散热极限更高，具有更为广阔的应用前景。

在相变浸没式液冷系统中，相变冷却液的饱和温度受浸没箱体上方的气相区压力控制，而气相区压力（即气压）和冷却液的液位高度又由冷却液的蒸发和冷凝速率决定。同时，液位过低或过高也会导致气压发生变化，且气压和液位参数两者相互制约，共同影响系统的散热效率。然而，在相关技术中，相变浸没式液冷系统通常只针对气压和液位中的其中一者进行单一调控，忽视了该两参数之间的相互影响，而对单一参数进行调控时，另一参数会随之变化，比如进行气压控制时，为了将气压维持在目标范围内，可能导致液位过高或过低；或者为了将液位维持在目标范围内，可能导致气压超压或欠压；气压和液位参数任意一者出现长时间异常时，都可能引起系统偏离正常的工作状态，导致服务器散热异常、运行异常等问题。

因此，如何在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常，是本领域技术人员面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统，能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。

为解决上述技术问题，本发明提供一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统，包括浸没箱体、冷凝通道、压力传感器、液位计、控制器和调控模组；

所述浸没箱体内盛装有预设量能够产生气液相变的冷却液；

所述冷凝通道设置于所述浸没箱体的上侧区域，用于供冷凝介质流通，以对所述浸没箱体内的冷却液蒸汽进行冷凝；

所述压力传感器用于检测所述浸没箱体内的气压；

所述液位计用于检测所述浸没箱体内的液位；

所述控制器与所述压力传感器及所述液位计信号连接，用于根据所述压力传感器的检测值与预设阈值的差值计算所述浸没箱体的当前气压偏差比例，同时根据所述液位计的检测值与预设阈值的差值计算所述浸没箱体的当前液位偏差比例，再判断当前气压偏差比例与当前液位偏差比例的大小，若当前气压偏差比例为较大者，则使所述调控模组执行预设的气压调节动作；若当前液位偏差比例为较大者，则使所述调控模组执行预设的液位调节动作。

另一方面，所述浸没箱体内立设有若干块沿垂向延伸的安装隔板，各所述安装隔板用于沿竖直方向安装服务器阵列。

另一方面，各块所述安装隔板上均设置有导向滑轨，所述服务器阵列可滑动地安装于各所述导向滑轨上。

另一方面，所述冷凝通道的两端分别贯穿所述浸没箱体的两侧侧壁，且所述冷凝通道沿所述浸没箱体的周向内壁延伸；所述冷凝通道的进口与冷凝介质源连通。

另一方面，所述冷凝通道的进口高度大于所述冷凝通道的出口高度，且冷凝介质在所述冷凝通道内的流动方向为从所述冷凝通道进口流动至所述冷凝通道的出口。

另一方面，所述冷凝通道在所述浸没箱体内的延伸方向与水平方向呈预设倾角，以使冷凝后的冷却液在重力作用下于所述冷凝通道的外壁上汇聚成液滴并掉落。

另一方面，所述冷凝通道包括多段依次连通的冷凝管路，各段所述冷凝管路沿高度方向层叠分布，且各段所述冷凝管路上均设置有沿竖直方向布置的均温板。

另一方面，所述调控模组包括流量调节阀；

所述流量调节阀设置于所述冷凝通道上并与所述控制器信号连接，用于调节所述冷凝通道内的冷凝介质的流速。

另一方面，所述调控模组还包括弹性气囊；

所述弹性气囊设置于所述浸没箱体内的上侧区域中，所述弹性气囊的进气口与蓄能气罐连通，且所述弹性气囊的进气口设置有增压阀，所述弹性气囊的出气口设置有泄压阀；

所述增压阀及所述泄压阀均与所述控制器信号连接，用于调节所述弹性气囊的体积。

另一方面，所述调控模组还包括工质气罐；

所述工质气罐的罐口与所述浸没箱体内的上侧区域连通，且所述工质气罐的罐口设置有工质阀门；

所述工质阀门与所述控制器信号连接，用于使所述浸没箱体内的冷却液蒸汽进入所述工质气罐内，或所述工质气罐内的冷却液蒸汽进入所述浸没箱体内；

所述工质气罐的初始压力与所述浸没箱体的初始压力相等。

另一方面，所述弹性气囊设置有多个，且各所述弹性气囊在所述浸没箱体内均匀分布；各所述弹性气囊的进气口汇合为总进气口，所述总进气口与所述蓄能气罐连通，且所述增压阀设置于所述总进气口上；所述泄压阀设置有多个，并分别设置于各所述弹性气囊的出气口上。

另一方面，所述控制器包括第一执行单元；

当所述浸没箱体的当前液位偏差比例大于当前气压偏差比例且所述液位计的检测值低于预设阈值时，所述第一执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调高、将弹性气囊的增压阀打开并将所述弹性气囊的泄压阀关闭、将工质气罐的工质阀门打开。

另一方面，所述控制器包括第二执行单元；

当所述浸没箱体的当前液位偏差比例大于当前气压偏差比例且所述液位计的检测值高于预设阈值时，所述第二执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调低、将弹性气囊的增压阀关闭并将所述弹性气囊的泄压阀打开、将工质气罐的工质阀门打开。

另一方面，所述控制器包括第三执行单元；

当所述浸没箱体的当前气压偏差比例大于当前液位偏差比例且所述压力传感器的检测值高于预设阈值时，所述第三执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调高、将弹性气囊的增压阀关闭并将所述弹性气囊的泄压阀打开、将工质气罐的工质阀门打开。

另一方面，所述控制器包括第四执行单元；

当所述浸没箱体的当前气压偏差比例大于当前液位偏差比例且所述压力传感器的检测值低于预设阈值时，所述第四执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调低、将弹性气囊的增压阀打开并将所述弹性气囊的泄压阀关闭、将工质气罐的工质阀门打开。

本发明所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，主要包括浸没箱体、冷凝通道、压力传感器、液位计、控制器和调控模组。其中，浸没箱体为本系统的主体部件，在浸没箱体内盛装有一定量的两相冷却液，主要用于安装服务器阵列，以通过两相冷却液完全浸没服务器阵列，对服务器阵列实现浸没式液冷散热。并且，两相冷却液的沸点较低，能够比较容易地通过吸热的方式相变形成冷却液蒸汽，或者通过放热的方式相变形成液态冷却液。冷凝通道设置在浸没箱体的上侧区域，主要用于供冷凝介质进行流通，以使冷凝介质从浸没箱体的内部流过，而冷却液蒸汽均集中在浸没箱体内部的上侧区域，因此冷却液蒸汽在上升过程中将与冷凝通道接触，进而被冷凝介质冷凝，相变形成液态冷却液后重新落回浸没箱体内，实现冷却液的循环利用。压力传感器主要用于检测浸没箱体内的气压，该气压主要由冷却液蒸汽产生。液位计主要用于检测浸没箱体内的液位，即冷却液的高度或剩余冷却液量。调控模组主要用于执行预设的气压调节动作或液位调节动作。控制器与压力传感器及液位计信号连接，主要用于根据压力传感器的检测值与预设阈值之间的差值计算出浸没箱体的当前气压偏差比例，同时根据液位计的检测值与预设阈值之间的差值计算出浸没箱体的当前液位偏差比例，再判断当前气压偏差比例与当前液位偏差比例的大小，两者中的较大者的调控优先级更高，需要立即调控；具体的，若当前气压偏差比例更大，则当前应该优先调控气压参数，此时控制器控制调控模组执行预设的气压调节动作；若当前液位偏差比例更大，则当前应该优先调控液位参数，此时控制器控制调控模组执行预设的液位调节动作。

本发明的有益效果在于：通过压力传感器实时检测浸没箱体内的气压参数，并通过液位计实时检测浸没箱体内的液位参数，考虑到气压与液位两参数之间的相互影响，控制器同时与压力传感器和液位计保持信号连接，并根据两者的当前检测值与各自的预设阈值之间的差值分别计算出浸没箱体的当前气压偏差比例与当前液位偏差比例，再根据出两者中的较大者使调控模组对应执行预设的气压调节动作或液位调节动作，以在当前气压偏差过大时执行气压调节动作、当前液位偏差过大时执行液位调节动作，而在执行任意调节动作时，气压与参数互相影响，使得当前气压偏差比例与当前液位偏差比例随时产生变化，在当前调节动作过程中，若两者中的较大者发生变化，则控制器立即切换至另一调节动作，以此实现气压调节动作与液位调节动作的交替进行，进而实现气压与液位的动态调节，达到气压与液位的动态平衡，确保系统状态正常。

综上所述，本发明所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为控制器的功能模块结构示意图。

其中，图1—图2中：

浸没箱体—1，服务器阵列—2，冷凝通道—3，压力传感器—4，液位计—5，控制器—6，流量调节阀—7，弹性气囊—8，工质气罐—9；

安装隔板—11；

冷凝管路—31，均温板—32；

第一执行单元—61，第二执行单元—62，第三执行单元—63，第四执行单元—64；

蓄能气罐—81，增压阀—82，泄压阀—83；

工质阀门—91。

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。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，服务器相变浸没式液冷动态调控系统，主要包括浸没箱体1、冷凝通道3、压力传感器4、液位计5、控制器6和调控模组。

其中，浸没箱体1为本系统的主体部件，在浸没箱体1内盛装有一定量的两相冷却液，主要用于安装服务器阵列2，以通过两相冷却液完全浸没服务器阵列2，对服务器阵列2实现浸没式液冷散热。并且，两相冷却液的沸点较低，能够比较容易地通过吸热的方式相变形成冷却液蒸汽，或者通过放热的方式相变形成液态冷却液。服务器阵列2通常包括多个服务器节点，各个服务器节点均安装在浸没箱体1内并浸没在冷却液中，实现浸没式液冷散热。

冷凝通道3设置在浸没箱体1的上侧区域，主要用于供冷凝介质进行流通，以使冷凝介质从浸没箱体1的内部流过，而冷却液蒸汽均集中在浸没箱体1内部的上侧区域，因此冷却液蒸汽在上升过程中将与冷凝通道3接触，进而被冷凝介质冷凝，相变形成液态冷却液后重新落回浸没箱体1内，实现冷却液的循环利用。

压力传感器4主要用于检测浸没箱体1内的气压，该气压主要由冷却液蒸汽产生。液位计5主要用于检测浸没箱体1内的液位，即冷却液的高度或剩余冷却液量。调控模组主要用于执行预设的气压调节动作或液位调节动作。

控制器6与压力传感器4及液位计5信号连接，主要用于根据压力传感器4的检测值与预设阈值之间的差值计算出浸没箱体1的当前气压偏差比例，同时根据液位计5的检测值与预设阈值之间的差值计算出浸没箱体1的当前液位偏差比例，再判断当前气压偏差比例与当前液位偏差比例的大小，两者中的较大者的调控优先级更高，需要立即调控；具体的，若当前气压偏差比例更大，则当前应该优先调控气压参数，此时控制器6控制调控模组执行预设的气压调节动作；若当前液位偏差比例更大，则当前应该优先调控液位参数，此时控制器6控制调控模组执行预设的液位调节动作。

如此，本实施例所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，通过压力传感器4实时检测浸没箱体1内的气压参数，并通过液位计5实时检测浸没箱体1内的液位参数，考虑到气压与液位两参数之间的相互影响，控制器6同时与压力传感器4和液位计5保持信号连接，并根据两者的当前检测值与各自的预设阈值之间的差值分别计算出浸没箱体1的当前气压偏差比例与当前液位偏差比例，再根据出两者中的较大者使调控模组对应执行预设的气压调节动作或液位调节动作，以在当前气压偏差过大时执行气压调节动作、当前液位偏差过大时执行液位调节动作，而在执行任意调节动作时，气压与参数互相影响，使得当前气压偏差比例与当前液位偏差比例随时产生变化，在当前调节动作过程中，若两者中的较大者发生变化，则控制器6立即切换至另一调节动作，以此实现气压调节动作与液位调节动作的交替进行，进而实现气压与液位的动态调节，达到气压与液位的动态平衡，确保系统状态正常。

综上所述，本实施例所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。

在关于浸没箱体1的一种具体实施例中，考虑到服务器阵列2包括多个服务器节点，各个服务器节点协同作业，为方便实现多个服务器节点在浸没箱体1内的安装，本实施例中，在浸没箱体1内设置有多个安装隔板11，以将各个服务器节点分别安装在对应的各个安装隔板11上。具体的，各个安装隔板11在浸没箱体1内呈竖直姿态立设安装，一般可同时安装4~8个或更多等，且各个安装隔板11均沿垂向方向延伸。如此设置，各个服务器节点即可呈竖直姿态分别安装在各个安装隔板11上，从而将各个服务器节点在浸没箱体1内实现竖向安装。一般的，相邻两个安装隔板11之间可互相间隔相同的预设距离，以便留出足够的空间供服务器节点进行安装。

进一步的，为便于实现服务器节点在浸没箱体1内的拆装作业，本实施例中，在各块安装隔板11上均设置有导向滑轨。具体的，该导向滑轨沿着安装隔板11的长度方向延伸，而各个服务器节点均可滑动地安装在该导向滑轨上，以通过导向滑轨实现服务器节点与安装隔板11之间的滑动安装，并且，服务器节点通过在导向滑轨上的垂向升降运动即可方便地实现在浸没箱体1内的安装与拆卸作业。在实际作业时，通常使用吊机等设备将服务器节点的顶端从浸没箱体1内吊起。

当然，各个服务器节点也可以在浸没箱体1内呈垂向层次分布，类似传统的浸没箱体1式安装方式。

考虑到服务器节点通常呈矩形，为便于安装服务器节点，在本实施例中，浸没箱体1整体也呈矩形结构，即矩形箱体，以便规整地安装服务器节点，避免存在安装盲区。当然，浸没箱体1的具体形状结构并不固定，其余比如柱状、多边形状箱体等也均可以采用。

在关于冷凝通道3的一种具体实施例中，该冷凝通道3的两端分别贯穿浸没箱体1的两侧侧壁，且冷凝通道3沿浸没箱体1的周向内壁延伸，冷凝通道3的进口与冷凝介质源连通。可以理解的是，冷凝通道3沿浸没箱体1的周向内壁延伸，是指将冷凝通道3安装在浸没箱体1周向内壁，该安装方式可以避免影响服务器阵列2的安装和拆卸，同时也不影响调控模组的安装。如：若浸没箱体1为四边形的箱体，则可将冷凝通道3沿浸没箱体1内的四个内壁安装，可见，这种将冷凝通道3安装在浸没箱体1四个内壁的方式，可减少冷凝通道3在浸没箱体1所占用的空间，从而留出更多的空间以方便其他设备的安装和拆卸。

并且，本实施例为了强化气相工质的冷凝传热，设置冷凝通道3的进口高度大于冷凝通道3的出口高度，且冷凝介质在冷凝通道3内的流动方向为从冷凝通道3进口流动至冷凝通道3的出口。具体来说，这种设置方式会使冷凝通道3内冷凝介质的流向为从上至下，而浸没箱体1工质蒸汽内的蒸汽流向为从下至上，因此，该设置方式会使得冷凝通道3内的冷凝介质的流向与工质蒸汽逆流，从而强化气相工质的冷凝传热，提高冷凝效率。

在关于冷凝通道3的另一种具体实施例中，为了便于冷凝通道3及时排出冷却液，本实施例中的冷凝通道3在浸没箱体1内的延伸方向与水平方向呈预设倾角，通过该方式，可使冷凝后的冷却液在重力作用下于冷凝通道3的外壁上汇聚成液滴并掉落，进一步减小由管外冷凝液膜产生的换热热阻。其中，该预设倾角可根据实际情况自定义设置，可设置为十度或者二十度，使冷凝通道3可轻微向下倾斜安装，还可设置为九十度，使冷凝通道3垂直于浸没腔体的底面进行安装，从而最大程度的提高冷凝通道3排出冷却液的效率。并且，本实施例中，该冷凝通道3具体可以包括多段依次连通的冷凝管路31，各段冷凝管路31沿高度方向层叠分布，且各段冷凝管路31上均设置有沿竖直方向布置的均温板32，也即：本实施例可通过增加冷凝管路31以及在各段冷凝管路31上设置均温板32的方式，增加冷凝通道3的传热面积，进而提高冷凝通道3的冷凝效率。

在关于调控模组的一种具体实施例中，为了调节冷凝通道3的冷凝速率，该调控模组包括流量调节阀7，该流量调节阀7设置于冷凝通道3上并与控制器6信号连接，用于调节冷凝通道3内的冷凝介质的流速，以便根据冷凝介质的流速实现对冷凝速率的调节。具体来说，该流量调节阀7的开度由控制器6信号进行控制，以便通过控制流量调节阀7的不同开度获得对应的冷凝介质流速，进而改变冷凝速率。并且，这种通过控制冷凝介质流速来改变冷凝速率的方式，不仅能提高能源利用效率，且能节约外部冷凝介质的用量。

在关于调控模组的另一种具体实施例中，为了调节浸没箱体1的气相区的压力，该调控模组还包括弹性气囊8，该弹性气囊8设置于调控模组浸没箱体1内的上侧区域中，弹性气囊8的进气口与蓄能气罐81连通，且弹性气囊8的进气口设置有增压阀82，弹性气囊8的出气口设置有泄压阀83；增压阀82及泄压阀83均与控制器6信号连接，用于调节弹性气囊8的体积。可见，当控制器6向增压阀82发出增压信号后，此时增压阀82打开，蓄能气罐81会向弹性气囊8注入气体，使得弹性气囊8内部压力较高进而发生膨胀，进而导致气相区的压力增大，气相工质的饱和温度变高，工质冷凝速率增加；当控制器6向泄压阀83发出泄压信号后，泄压阀83打开，通过泄压阀83向外界环境排气，减小弹性气囊8内部压力，此时弹性气囊8发生收缩，进而导致气相区的压力也随之减小，此时气相工质的饱和温度变低，工质冷凝速率降低。

需要说明的是，为了实现压力的快速调节，本实施例中的弹性气囊8可设置有多个，且各弹性气囊8在浸没箱体1内均匀分布；各弹性气囊8的进气口汇合为总进气口，总进气口与蓄能气罐81连通，且增压阀82设置于总进气口上；泄压阀83设置有多个，并分别设置于各弹性气囊8的出气口上。其中，该弹性气囊8的数量可根据浸没箱体1的尺寸和压力调控需要进行密集部署，具体的数量并不具体限定，只要满足压力调控设计即可；在设置多个弹性气囊8时，各弹性气囊8可共用或独立使用同一个泄压阀83和增压阀82，如：增压阀82设置在总进气口上或者设置在每个进气口上，泄压阀83设置在总出气口上或者设置在每个出气口上，在此并不具体限定。并且，若本实施例中的弹性气囊8只有一个，可将其安装在浸没箱体1上部内壁的中心处；该蓄能气罐81为高压气库，且气库内具体可以为高压空气或氮气，成本较为便宜，且对环境友好。

在关于调控模组的另一种具体实施例中，为了调节浸没箱体1的气相区的压力，该调控模组还包括工质气罐9，该工质气罐9的罐口与浸没箱体1内的上侧区域连通，且工质气罐9的罐口设置有工质阀门91；工质阀门91与控制器6信号连接，用于使浸没箱体1内的冷却液蒸汽进入工质气罐9内，或工质气罐9内的冷却液蒸汽进入浸没箱体1内；工质气罐9的初始压力与浸没箱体1的初始压力相等。

具体来说，工质气罐9的初始压力与浸没箱体1的初始压力相等，如果浸没箱体1的气压过大，此时控制器6向工质阀门91发送信号控制工质阀门91打开后，浸没箱体1内的冷却液蒸汽会进入工质气罐9内，进而减小浸没箱体1的气压；如果浸没箱体1的气压过小，此时控制器6向工质阀门91发送信号控制工质阀门91打开后，工质气罐9内的冷却液蒸汽会进入浸没箱体1内，进而增大浸没箱体1的气压，可见，由于气相区排出和充注的气体均由工质气罐9接收和提供，因此可实现相变工质的回收与再利用，系统的运行和维护成本更低。

总体而言，冷却液蒸汽的冷凝速率受气相区的压力、冷凝通道3内的冷凝介质流体温度和流速共同控制，一般来说，冷凝介质的温度为定值，因此冷却液蒸汽的冷凝速率仅受气相压力和冷凝介质的流速影响。而气相区压力越大，冷却液蒸汽的饱和温度更高，在冷凝介质的温度不变的条件下冷凝通道3的壁面的过冷度更大，进而导致管外冷凝速率提升；另一方面，冷凝介质的流速越大，管外冷凝速率越快，但同时也会导致气相区压力降低。因此，冷却液的蒸发和冷凝速率会影响气相区的气压和液位高度。

请参考图2，图2为本发明所提供的一种控制器6的功能模块结构示意图。可以看出，本实施例中的控制器6具体包括第一执行单元61、第二执行单元62、第三执行单元63和第四执行单元64。

其中：当浸没箱体1的液位偏差比例大于气压偏差比例且液位计5的检测值低于预设阈值时，第一执行单元61具体用于择一或组合执行：将流量调节阀7的开度调高、将增压阀82打开并将泄压阀83关闭、将工质阀门91打开。

具体来说，浸没箱体1的液位偏差比例大于气压偏差比例且液位计5的检测值低于预设阈值时，代表冷却液的液位高度较低，此时可以执行一种或者多种调节动作，具体执行调节动作的数量可预先设定，也可根据液位计5的检测值低于预设阈值的程度进行相适应设置，如：检测值低于预设阈值的程度越高，则执行调节动作的数量越多。其中：将流量调节阀7的开度调高可提高冷凝介质流速，将增压阀82打开并将泄压阀83关闭、将工质阀门91打开可以提高气相区压力，提高冷凝介质流速及气相区压力可提升气相区冷凝速率，促进相变冷却液的积累。需要说明的是，本实施例可在控制策略中增加反馈调控，即随着液位高度不断上升，逐渐减小各项调控直至液位高度稳定在设定值。

其中：当浸没箱体1的液位偏差比例大于气压偏差比例且液位计5的检测值高于预设阈值时，第二执行单元62具体用于择一或组合执行：将流量调节阀7的开度调低、将增压阀82关闭并将泄压阀83打开、将工质阀门91打开。

具体来说，浸没箱体1的液位偏差比例大于气压偏差比例且液位计5的检测值高于预设阈值时，代表冷却液的液位高度较高，此时同样可以执行一种或者多种调节动作，具体执行调节动作的数量可预先设定，也可根据液位计5的检测值高于预设阈值的程度进行相适应设置，如：检测值高于预设阈值的程度越高，则执行调节动作的数量越多。其中：将流量调节阀7的开度调低可降低冷凝介质流速，将增压阀82关闭并将泄压阀83打开、将工质阀门91打开可降低气相区压力，降低冷凝介质流速及气相区压力可降低气相区冷凝速率，促进相变冷却液的沸腾；需要说明的是，本实施例可在控制策略中增加反馈调控，即随着液位高度不断降低，逐渐减小各项调控直至液位高度稳定在设定值。

其中：当浸没箱体1的气压偏差比例大于液位偏差比例且压力传感器4的检测值高于预设阈值时，第三执行单元63具体用于择一或组合执行：将流量调节阀7的开度提高、将增压阀82关闭并将泄压阀83打开、将工质阀门91打开。

具体来说，浸没箱体1的气压偏差比例大于液位偏差比例且压力传感器4的检测值高于预设阈值时，代表气相区压力较高，此时同样可以执行一种或者多种调节动作，具体执行调节动作的数量可预先设定，也可根据压力传感器4的检测值高于预设阈值的程度进行相适应设置，如：检测值高于预设阈值的程度越高，则执行调节动作的数量越多。其中：将流量调节阀7的开度提高可提高冷凝介质流速，将增压阀82关闭并将泄压阀83打开、将工质阀门91打开可降低气相区压力，提高冷凝介质流速可提高气相区冷凝速率，进而降低气相区压力；需要说明的是，本实施例可在控制策略中增加反馈调控，即随着气相区压力不断降低，逐渐减小各项调控直至气相压力稳定在设定值。

其中：当浸没箱体1的气压偏差比例大于液位偏差比例且压力传感器4的检测值低于预设阈值时，第四执行单元64具体用于择一或组合执行：将流量调节阀7的开度调低、将增压阀82打开并将泄压阀83关闭、将工质阀门91打开。

具体来说，浸没箱体1的气压偏差比例大于液位偏差比例且压力传感器4的检测值低于预设阈值时，代表气相区压力较低，此时同样可以执行一种或者多种调节动作，具体执行调节动作的数量可预先设定，也可根据压力传感器4的检测值低于预设阈值的程度进行相适应设置，如：检测值低于预设阈值的程度低于预设阈值的程度越大，则执行调节动作的数量越多。其中：将流量调节阀7的开度调低可降低冷凝介质流速，将增压阀82打开并将泄压阀83关闭、将工质阀门91打开可提高气相区压力，降低冷凝介质流速可降低气相区冷凝速率，提高气相区压力。需要说明的是，本实施例可在控制策略中增加反馈调控，即随着气相区压力不断提高，逐渐减小各项调控直至气相压力稳定在设定值。

可以理解的是，为了提高能源利用效率，本方案在执行上述调节动作时，可优先使用打开工质阀门91的策略，如：当冷却液的液位较高时，压力控制策略优先使用工质阀门91向工质气罐9中排气，在调控压力的同时回收相变工质，该方式还能避免浸没箱体1因为内部压力过高出现泄漏现象，整个浸没腔所需的气密性结构更简单，更方便维护；当系统内部压力和液位低于设计值时，优先采用工质气罐9向浸没箱体1内补气。

需要说明的是，本实施例考虑到压力和液位调控存在相互影响行为，因此本实施例在每次执行具体的控制动作前，均需比较液位计5和压力测量装置输出的测量信号，判断二者距对应设定值的偏差情况，偏差较大者优先控制。在执行调控动作时，可通过可变容积的弹性气囊8的收缩和膨胀、气相区的排气与充注以及冷凝介质流量调节阀7的开度调节来实现的。在整个压力和液位高度的调控过程中，不会在气相区引入其他杂质气体，所使用的高压气源成本低、易获取，整个系统的结构简单且实用性好。并且，本方案还可实现对调控系统工作状态的监控，如：当调控模组执行增压或减压动作后，且压力传感器4检测到压力发生增加（或减小），但冷却液液位长时间未出现对应的液位增加（或减小）行为，则提示系统可能出现气密性或其他故障。

综上所述，本实施例所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，包括浸没箱体（1）、冷凝通道（3）、压力传感器（4）、液位计（5）、控制器（6）和调控模组；

所述浸没箱体（1）内盛装有预设量能够产生气液相变的冷却液；

所述冷凝通道（3）设置于所述浸没箱体（1）的上侧区域，用于供冷凝介质流通，以对所述浸没箱体（1）内的冷却液蒸汽进行冷凝；

所述压力传感器（4）用于检测所述浸没箱体（1）内的气压；

所述液位计（5）用于检测所述浸没箱体（1）内的液位；

所述控制器（6）与所述压力传感器（4）及所述液位计（5）信号连接，用于根据所述压力传感器（4）的检测值与预设阈值的差值计算所述浸没箱体（1）的当前气压偏差比例，同时根据所述液位计（5）的检测值与预设阈值的差值计算所述浸没箱体（1）的当前液位偏差比例，再判断当前气压偏差比例与当前液位偏差比例的大小，若当前气压偏差比例为较大者，则使所述调控模组执行预设的气压调节动作；若当前液位偏差比例为较大者，则使所述调控模组执行预设的液位调节动作。

2.根据权利要求1所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述浸没箱体（1）内立设有若干块沿垂向延伸的安装隔板（11），各所述安装隔板（11）用于沿竖直方向安装服务器阵列（2）。

3.根据权利要求2所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，各块所述安装隔板（11）上均设置有导向滑轨，所述服务器阵列（2）可滑动地安装于各所述导向滑轨上。

4.根据权利要求1所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述冷凝通道（3）的两端分别贯穿所述浸没箱体（1）的两侧侧壁，且所述冷凝通道（3）沿所述浸没箱体（1）的周向内壁延伸；所述冷凝通道（3）的进口与冷凝介质源连通。

5.根据权利要求4所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述冷凝通道（3）的进口高度大于所述冷凝通道（3）的出口高度，且冷凝介质在所述冷凝通道（3）内的流动方向为从所述冷凝通道（3）进口流动至所述冷凝通道（3）的出口。

6.根据权利要求5所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述冷凝通道（3）在所述浸没箱体（1）内的延伸方向与水平方向呈预设倾角，以使冷凝后的冷却液在重力作用下于所述冷凝通道（3）的外壁上汇聚成液滴并掉落。

7.根据权利要求5所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述冷凝通道（3）包括多段依次连通的冷凝管路（31），各段所述冷凝管路（31）沿高度方向层叠分布，且各段所述冷凝管路（31）上均设置有沿竖直方向布置的均温板（32）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述调控模组包括流量调节阀（7）；

所述流量调节阀（7）设置于所述冷凝通道（3）上并与所述控制器（6）信号连接，用于调节所述冷凝通道（3）内的冷凝介质的流量。

9.根据权利要求8所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述调控模组还包括弹性气囊（8）；

所述弹性气囊（8）设置于所述浸没箱体（1）内的上侧区域中，所述弹性气囊（8）的进气口与蓄能气罐（81）连通，且所述弹性气囊（8）的进气口设置有增压阀（82），所述弹性气囊（8）的出气口设置有泄压阀（83）；

所述增压阀（82）及所述泄压阀（83）均与所述控制器（6）信号连接，用于调节所述弹性气囊（8）的体积。

10.根据权利要求9所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述调控模组还包括工质气罐（9）；

所述工质气罐（9）的罐口与所述浸没箱体（1）内的上侧区域连通，且所述工质气罐（9）的罐口设置有工质阀门（91）；

所述工质阀门（91）与所述控制器（6）信号连接，用于使所述浸没箱体（1）内的冷却液蒸汽进入所述工质气罐（9）内，或所述工质气罐（9）内的冷却液蒸汽进入所述浸没箱体（1）内；

所述工质气罐（9）的初始压力与所述浸没箱体（1）的初始压力相等。

11.根据权利要求9所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述弹性气囊（8）设置有多个，且各所述弹性气囊（8）在所述浸没箱体（1）内均匀分布；各所述弹性气囊（8）的进气口汇合为总进气口，所述总进气口与所述蓄能气罐（81）连通，且所述增压阀（82）设置于所述总进气口上；所述泄压阀（83）设置有多个，并分别设置于各所述弹性气囊（8）的出气口上。

12.根据权利要求1所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述控制器（6）包括第一执行单元（61）；

当所述浸没箱体（1）的当前液位偏差比例大于当前气压偏差比例且所述液位计（5）的检测值低于预设阈值时，所述第一执行单元（61）具体用于择一或组合执行：将流量调节阀（7）的开度调高、将弹性气囊（8）的增压阀（82）打开并将所述弹性气囊（8）的泄压阀（83）关闭、将工质气罐（9）的工质阀门（91）打开。

13.根据权利要求1所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述控制器（6）包括第二执行单元（62）；

当所述浸没箱体（1）的当前液位偏差比例大于当前气压偏差比例且所述液位计（5）的检测值高于预设阈值时，所述第二执行单元（62）具体用于择一或组合执行：将流量调节阀（7）的开度调低、将弹性气囊（8）的增压阀（82）关闭并将所述弹性气囊（8）的泄压阀（83）打开、将工质气罐（9）的工质阀门（91）打开。

14.根据权利要求1所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述控制器（6）包括第三执行单元（63）；

当所述浸没箱体（1）的当前气压偏差比例大于当前液位偏差比例且所述压力传感器（4）的检测值高于预设阈值时，所述第三执行单元（63）具体用于择一或组合执行：将流量调节阀（7）的开度调高、将弹性气囊（8）的增压阀（82）关闭并将所述弹性气囊（8）的泄压阀（83）打开、将工质气罐（9）的工质阀门（91）打开。

15.根据权利要求1所述的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，其特征在于，所述控制器（6）包括第四执行单元（64）；

当所述浸没箱体（1）的当前气压偏差比例大于当前液位偏差比例且所述压力传感器（4）的检测值低于预设阈值时，所述第四执行单元（64）具体用于择一或组合执行：将流量调节阀（7）的开度调低、将弹性气囊（8）的增压阀（82）打开并将所述弹性气囊（8）的泄压阀（83）关闭、将工质气罐（9）的工质阀门（91）打开。