CN205726836U - 液冷系统及其智能温控单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液冷系统及其智能温控单元，液冷系统的智能温控单元，包括控制器、内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管、外循环回液管及换热器，内循环供液管与内循环回液管通过所述换热器连通，外循环回液管与外循环供液管通过所述换热器连通，内循环回液管或者内循环供液管上设有内循环泵，外循环供液管或者外循环回液管上设有外循环泵，外循环泵通过第一变频器与所述控制器电性连接，内循环供液管上设有温度传感器，所述温度传感器、内循环泵分别与所述控制器电性连接。实时监测内循环供液管的供液温度，调节外循环泵的频率，使内循环的供液温度在预设温度值的偏差范围内，保证机房内液管及液冷模块等处不产生凝露。

Description

液冷系统及其智能温控单元

技术领域

本实用新型涉及液冷系统控制技术，特别涉及一种液冷系统及其智能温控单元。

背景技术

随着电子元器件集成度提高，其体积不断减少，性能不断提升，芯片的功能密度也越来越大，传统的风冷散热方式已经不能满足日益增长的散热需求。液体冷却技术以其高效的散热效率为高热流密度电子器件散热提供了新的解决方案，并已经在数据中心、服务器、个人PC等多个领域展开应用，但是传统的液体系统，容易在机房内的液管、液冷模块等处产生凝露。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的缺陷，提供一种液冷系统及其智能温控单元，能有效避免在机房内的液管、液冷模块等处产生凝露。

其技术方案如下：

一种液冷系统的智能温控单元，包括控制器、内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管、外循环回液管及换热器，所述内循环供液管的入口与内循环回液管的出口通过所述换热器的第一通道连通，所述内循环供液管的出口与内循环回液管的入口分别用于与液冷系统的分配单元连通，所述外循环回液管的入口与外循环供液管的出口通过所述换热器的第二通道连通，所述外循环供液管的入口与外循环回液管的出口分别用于与液冷系统的冷却单元连通，所述内循环回液管或者内循环供液管上设有内循环泵，所述外循环供液管或者外循环回液管上设有外循环泵，所述外循环泵通过第一变频器与所述控制器电性连接，所述内循环供液管上设有温度传感器，所述温度传感器、内循环泵分别与所述控制器电性连接。

其进一步技术方案如下：

所述外循环供液管与外循环回液管之间设有外循环旁通管路，所述外循环旁通管路上设有外循环旁通阀，所述外循环旁通阀与所述控制器电性连接。

所述内循环供液管上设有压力传感器，所述内循环回液管上设有压力传感器，两个所述压力传感器分别与所述控制器电性连接，所述内循环泵通过第二变频器与所述控制器电性连接。

所述内循环供液管与内循环回液管之间设有内循环旁通管路，所述内循环旁通管路上设有内循环旁通阀，所述内循环旁通阀与所述控制器电性连接。

所述的液冷系统的智能温控单元包括两个所述换热器、两个所述内循环泵及两个所述外循环泵，两个所述换热器的第一通道并联设置，两个所述换热器的第二通道并联设置，两个所述内循环泵并联在所述内循环回液管上，两个所述外循环泵并联在所述外循环供液管上。

所述的液冷系统的智能温控单元还包括定压装置与补液接口，所述补液接口、定压装置分别设置在所述内循环回液管上，且所述补液接口、定压装置位于所述内循环泵的进液侧。

所述内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管上均设有排气阀与排液阀，所述排气阀设置在内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管的最高点，所述排液阀设置在内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管的最低点。

所述内循环供液管或者内循环回液管、外循环回液管或者外循环供液管上设有流量传感器，所述内循环供液管或者内循环回液管、外循环供液管或者外循环回液管上均设有过滤器，所述内循环泵、外循环泵、过滤器及换热器的进液侧与出液侧均设有压力传感器，所述内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管上均设有温度传感器，所述流量传感器、压力传感器及温度传感器分别与所述控制器电性连接，所述控制器上设有通讯接口。

一种液冷系统，包括冷却单元、用于给服务器机柜提供液冷工质的分配单元及所述的液冷系统的智能温控单元，所述内循环供液管的出口与内循环回液管的入口分别与所述分配单元连接，所述分配单元与内循环供液管、内循环回液管及换热器的第一通道形成内循环回路，所述外循环供液管的入口与外循环回液管的出口分别与所述冷却单元连通，所述冷却单元与外循环供液管、外循环回液管及换热器的第二通道形成外循环回路。

其进一步技术方案如下：

所述的液冷系统包括维护单元、多个所述分配单元，所述维护单元用于将所述液冷系统的智能温控单元与每个所述分配单元连接，所述维护单元内具有检测单个分配单元的压力传感器、温度传感器和流量传感器，所述压力传感器、温度传感器和流量传感器分别与所述控制器电性连接。

下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：

上述液冷系统及其智能温控单元，分配单元内从服务器机柜吸热后的液冷工质进入内循环回液管，控制器控制内循环泵运行，内循环回液管内的液冷工质流到换热器第一通道内，经冷却单元冷却后的液冷工质进入外循环供液管，控制器控制外循环泵运行，外循环供液管内的液冷工质流到换热器第二通道内，换热器第一通道内的液冷工质与其第二通道内的液冷工质进行换热，换热器第一通道内的液冷工质冷却后流入内循环供液管，内循环供液管内的液冷工质经分配单元提供给服务器机柜，吸收服务器机柜发出的热量，换热器第二通道内的液冷工质吸热后流入外循环回液管，外循环回液管内的液冷工质回到冷却单元进行再次冷却，由于在内循环供液管上设置温度传感器，实时监测内循环供液管的供液温度，控制器根据内循环供液管的供液温度控制第一变频器，调节外循环泵的频率，从而调节外循环回路内液冷工质的流量，使内循环供液管的供液温度在预设温度值的偏差范围内，实现内循环供液温度的精确控制，保证机房内液管及液冷模块等处不产生凝露。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述液冷系统的示意图。

附图标记说明：

1、智能温控单元，2、冷却单元，3、分配单元，4、维护单元，10、控制器，20、内循环供液管，210、内循环泵，220、第二变频器，30、内循环回液管，40、外循环供液管，50、外循环回液管，510、外循环泵，520、第一变频器，60、换热器，70、温度传感器，80、外循环旁通管路，801、外循环旁通阀，90、压力传感器，100、内循环旁通管路，101、内循环旁通阀，110、定压装置，120、补液接口，130、排气阀，140、排液阀，150、流量传感器，160、过滤器。

具体实施方式

参照图1,，一种液冷系统的智能温控单元1，包括控制器10、内循环供液管20、内循环回液管30、外循环供液管40、外循环回液管50及换热器60，所述内循环供液管20的入口与内循环回液管30的出口通过所述换热器60的第一通道连通，所述内循环供液管20的出口与内循环回液管30的入口分别用于与液冷系统的分配单元3连通，所述外循环回液管50的入口与外循环供液管40的出口通过所述换热器60的第二通道连通，所述外循环供液管40的入口与外循环回液管50的出口分别用于与液冷系统的冷却单元2连通，本实施例所述内循环回液管30上设有内循环泵210，根据实际需求所述内循环泵210也可设置在内循环供液管20上，所述外循环供液管40上设有外循环泵510，根据实际需求所述外循环泵510也可设置在外循环回液管50上，所述外循环泵510通过第一变频器520与所述控制器10电性连接，所述内循环供液管20上设有温度传感器70，所述温度传感器70、内循环泵210分别与所述控制器10电性连接。

分配单元3内从服务器机柜吸热后的液冷工质进入内循环回液管30，控制器10控制内循环泵210运行，内循环回液管30内的液冷工质流到换热器60第一通道内，经冷却单元2冷却后的液冷工质进入外循环供液管40，控制器10控制外循环泵510运行，外循环供液管40内的液冷工质流到换热器60第二通道内，换热器60第一通道内的液冷工质与其第二通道内的液冷工质进行换热，换热器60第一通道内的液冷工质冷却后流入内循环供液管20，内循环供液管20内的液冷工质经分配单元3提供给服务器机柜，吸收服务器机柜发出的热量，换热器60第二通道内的液冷工质吸热后流入外循环回液管50，外循环回液管50内的液冷工质回到冷却单元2进行再次冷却，由于在内循环供液管20上设置温度传感器70，实时监测内循环供液管20的供液温度，控制器10根据内循环供液管20的供液温度控制第一变频器520，调节外循环泵510的频率，从而调节外循环回路内液冷工质的流量，使内循环供液管20的供液温度在预设温度值的偏差范围内，实现内循环供液温度的精确控制，保证机房内液管及液冷模块等处不产生凝露。

所述外循环供液管40与外循环回液管50之间设有外循环旁通管路80，所述外循环旁通管路80上设有外循环旁通阀801，所述外循环旁通阀801与所述控制器10电性连接。当所述外循环泵510频率达到最小值时，内循环供液管20的供液温度仍然低于预设温度值，外循环旁通阀801启动，控制器10控制外循环旁通阀801的开度使所述内循环供液管20的供液温度调整为预设温度值的偏差范围内。本实施例所述外循环旁通管路80设置在外循环泵510的出液侧，调节效果更好。

所述内循环供液管20上设有压力传感器90，所述内循环回液管30上设有压力传感器90，两个所述压力传感器90分别与所述控制器10电性连接，所述内循环泵210通过第二变频器220与所述控制器10电性连接。内循环供液管20上的压力传感器90检测内循环供液管20的供液压力，并将数据传给控制器10；所述内循环回液管30上的压力传感器90检测内循环回液管30的回液压力，并将数据传给控制器10；控制器10根据接收到的当前内循环供液管20的供液压力与内循环回液管30的回液压力的液压差及预设压差值，给所述第二变频器220发送控制指令，第二变频器220根据所述控制指令控制所述内循环泵210的频率快慢，使所述内循环供液管20的供液压力与内循环回液管30的回液压力的液压差调整为预设压差值的偏差范围内，内循环回路保持定压差运行，确保每个服务器液冷支路供液量均匀。

所述内循环供液管20与内循环回液管30之间设有内循环旁通管路100，所述内循环旁通管路100上设有内循环旁通阀101，所述内循环旁通阀101与所述控制器10电性连接。当所述内循环泵210频率达到最小值时，内循环供液管20的供液压力与内循环回液管30的回液压力的液压差仍然大于预设压差值时，内循环旁通阀101启动，控制器10控制内循环旁通阀101的开度使内循环供液管20的供液压力与内循环回液管30的回液压力的液压差保持在预设压差值的偏差范围之内。本实施例所述的内循环旁通管路100设置在内循环泵210的进液侧，调节效果更好。

本实施例所述的液冷系统的智能温控单元1包括两个所述换热器60、两个所述内循环泵210及两个所述外循环泵510，两个所述换热器60的第一通道并联设置，两个所述换热器60的第二通道并联设置，两个所述内循环泵210并联在所述内循环回液管30上，两个所述外循环泵510并联在所述外循环供液管40上。按一用一备配置换热器60、内循环泵210及外循环泵510，提高系统使用可靠性和冗余性，可采用电动或手动方式切换，实现热量从内循环回路向外循环回路的转移，根据实际需求，也可以只设置一个换热器60、内循环泵210及外循环泵510，其中一用一备的配件取消备件也可以运行，设置备件主要是为了提高系统可靠性和冗余性。所述换热器60采用板式换热器，其结构紧凑、体积小、重量轻，强化传热效果好，且便于清洗和维修，也可选配其他高效换热器。

所述的液冷系统的智能温控单元1还包括定压装置110与补液接口120，所述补液接口120、定压装置110分别设置在所述内循环回液管30上，且所述补液接口120、定压装置110位于所述内循环泵210的进液侧。所述定压装置110采用膨胀罐，确保内循环回路稳压运行，所述补液接口120用于给内循环回路补充液冷工质，所述补液接口120、定压装置110位于所述内循环泵210的进液侧，处于低压管路上，使补液操作与压力调节更易实现，避免液冷工质泄漏。

所述内循环供液管20、内循环回液管30、外循环供液管40及外循环回液管50上均设有排气阀130与排液阀140，所述排气阀130设置在内循环供液管20、内循环回液管30、外循环供液管40及外循环回液管50的最高点，所述排液阀140设置在内循环供液管20、内循环回液管30、外循环供液管40及外循环回液管50的最低点。通过排液阀140方便排出内循环回路与外循环回路内的液冷工质，通过排气阀130可排出所内循环回路与外循环回路内的不凝性气体。

所述内循环供液管20或者内循环回液管30、外循环回液管50或者外循环供液管40上设有流量传感器150，所述内循环供液管20或者内循环回液管30、外循环供液管40或者外循环回液管50上设有过滤器160，所述内循环泵210、外循环泵510、过滤器160及换热器60的进液侧与出液侧均设有压力传感器90，所述内循环回液管30、外循环供液管40及外循环回液管50上均设有温度传感器70，所述流量传感器150、压力传感器90及温度传感器70分别与所述控制器10电性连接，所述控制器10上设有通讯接口。通过设置过滤器160来过滤液冷工质中的杂质，通过设置流量传感器150、温度传感器70、压力传感器90分别进行内外循环回路的流量检测、供回液温度检测和压力检测，如果出现液冷工质流量异常；供回液温度过高或过低；内循环泵210、外循环泵510、过滤器160、换热器60的进出液侧压差异常等情况，控制器10发出警告提示，且可通过所述通讯接口如RS485标准通讯接口，与能耗监测系统联网通信。图1中包括两个流量传感器150、四个温度传感器70、八个压力传感器90、两个过滤器160，未一一标注出来。所述流量传感器150、温度传感器70、压力传感器90及过滤器160、排气阀130与排液阀140等的数量根据程实际需要可以增减，其所处的位置在不违背运行原理的前提下可局部调整，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种液冷系统，包括冷却单元2、用于给服务器机柜提供液冷工质的分配单元3及所述的液冷系统的智能温控单元1，所述内循环供液管20的出口与内循环回液管30的入口分别与所述分配单元3连接，所述分配单元3与内循环供液管20、内循环回液管30及换热器60的第一通道形成内循环回路，所述外循环供液管40的入口与外循环回液管50的出口分别与所述冷却单元2连通，所述冷却单元2与外循环供液管40、外循环回液管50及换热器60的第二通道形成外循环回路。所述液冷系统的智能温控单元1与分配单元3及冷却单元2分别连接，共同组成一套液冷系统，兼具精确的温度与压差控制、内循环泵210及外循环泵510变频流量调节、液冷系统定压、补液、初级液体分配、系统压力、温度和流量检测、智能联网监控等功能，保证机房内液管及液冷模块等处不产生凝露及服务器液冷支路供液量均匀。

进一步，所述的液冷系统包括维护单元4、多个所述分配单元3，所述维护单元4用于将所述液冷系统的智能温控单元1与每个所述分配单元3连接，所述维护单元4内具有检测单个分配单元3的压力传感器90、温度传感器70和流量传感器150，所述压力传感器90、温度传感器70和流量传感器150分别与所述控制器10电性连接。其中分配单元3负责给服务器机柜提供液冷工质，维护单元4负责连接每个服务器机柜的分配单元3和所述液冷系统的智能温控单元1的供回液管路，冷却单元2通过充分利用自然冷源，负责将液冷系统通过内、外循环回路从服务器机柜获取的热量排向外界大气。所述维护单元4内具有检测单个分配单元3的压力传感器90、温度传感器70和流量传感器150，可实现每个分配单元3的压力、供回液温度和流量检测，维护单元4中所有传感器的参数也通过所述液冷系统的智能温控单元1的控制器10进行管控。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液冷系统的智能温控单元，其特征在于，包括控制器、内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管、外循环回液管及换热器，所述内循环供液管的入口与内循环回液管的出口通过所述换热器的第一通道连通，所述内循环供液管的出口与内循环回液管的入口分别用于与液冷系统的分配单元连通，所述外循环回液管的入口与外循环供液管的出口通过所述换热器的第二通道连通，所述外循环供液管的入口与外循环回液管的出口分别用于与液冷系统的冷却单元连通，所述内循环回液管或者内循环供液管上设有内循环泵，所述外循环供液管或者外循环回液管上设有外循环泵，所述外循环泵通过第一变频器与所述控制器电性连接，所述内循环供液管上设有温度传感器，所述温度传感器、内循环泵分别与所述控制器电性连接。

2.如权利要求1所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，所述外循环供液管与外循环回液管之间设有外循环旁通管路，所述外循环旁通管路上设有外循环旁通阀，所述外循环旁通阀与所述控制器电性连接。

3.如权利要求1或2所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，所述内循环供液管上设有压力传感器，所述内循环回液管上设有压力传感器，两个所述压力传感器分别与所述控制器电性连接，所述内循环泵通过第二变频器与所述控制器电性连接。

4.如权利要求3所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，所述内循环供液管与内循环回液管之间设有内循环旁通管路，所述内循环旁通管路上设有内循环旁通阀，所述内循环旁通阀与所述控制器电性连接。

5.如权利要求4所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，其包括两个所述换热器、两个所述内循环泵及两个所述外循环泵，两个所述换热器的第一通道并联设置，两个所述换热器的第二通道并联设置，两个所述内循环泵并联在所述内循环回液管上，两个所述外循环泵并联在所述外循环供液管上。

6.如权利要求4所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，其还包括定压装置与补液接口，所述补液接口、定压装置分别设置在所述内循环回液管上，且所述补液接口、定压装置位于所述内循环泵的进液侧。

7.如权利要求4所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，所述内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管上均设有排气阀与排液阀，所述排气阀设置在内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管的最高点，所述排液阀设置在内循环供液管、内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管的最低点。

8.如权利要求4所述的液冷系统的智能温控单元，其特征在于，所述内循环供液管或者内循环回液管、外循环回液管或者外循环供液管上设有流量传感器，所述内循环供液管或者内循环回液管、外循环供液管或者外循环回液管上均设有过滤器，所述内循环泵、外循环泵、过滤器及换热器的进液侧与出液侧均设有压力传感器，所述内循环回液管、外循环供液管及外循环回液管上均设有温度传感器，所述流量传感器、压力传感器及温度传感器分别与所述控制器电性连接，所述控制器上设有通讯接口。

9.一种液冷系统，其特征在于，包括冷却单元、用于给服务器机柜提供液冷工质的分配单元及权利要求1-8任一项所述的液冷系统的智能温控单元，所述内循环供液管的出口与内循环回液管的入口分别与所述分配单元连接，所述分配单元与内循环供液管、内循环回液管及换热器的第一通道形成内循环回路，所述外循环供液管的入口与外循环回液管的出口分别与所述冷却单元连通，所述冷却单元与外循环供液管、外循环回液管及换热器的第二通道形成外循环回路。

10.如权利要求9所述的液冷系统，其特征在于，包括维护单元、多个所述分配单元，所述维护单元用于将所述液冷系统的智能温控单元与每个所述分配单元连接，所述维护单元内具有检测单个分配单元的压力传感器、温度传感器和流量传感器，所述压力传感器、温度传感器和流量传感器分别与所述控制器电性连接。