CN207947995U - 数据中心冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据中心冷却系统，其中，该系统包括：第二级油冷系统，用于通过载冷油对数据中心冷却系统的服务器设备进行降温；第一级风冷系统，与第二级油冷系统连接，用于对第二级油冷系统的载冷油进行换热。本实用新型解决了现有技术中数据中心因单位冷柜热密度太大，出现局部热点造成服务器故障的问题，提高了数据中心的安全性和稳定性。

Description

数据中心冷却系统

技术领域

本实用新型涉及冷却技术领域，具体而言，涉及一种数据中心冷却系统。

背景技术

随着大数据时代的来临，高密数据中心将逐步取代低密数据中心。然而，现阶段数据中心散热系统主要是使用风冷技术，通过机房专用精密空调降低机房温度，机柜内外热风与冷风进行交换，通过空气循环，来降低精密电子设备的温度。使用现阶段数据中心散热方式需要消耗大量电能，且容易出现局部过热点，造成电子设备故障，这些问题都对数据中心散热系统生产企业与产品提出了更高的要求。

针对相关技术中数据中心因单位冷柜热密度太大，出现局部热点造成服务器故障的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种数据中心冷却系统，以至少解决现有技术中数据中心因单位冷柜热密度太大，出现局部热点造成服务器故障的问题。

为解决上述技术问题，根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种数据中心冷却系统，包括：第二级油冷系统，用于通过载冷油对数据中心冷却系统的服务器设备进行降温；第一级风冷系统，与第二级油冷系统连接，用于对第二级油冷系统的载冷油进行换热。

进一步地，第一级风冷系统包括：蒸发器24，与第二级油冷系统连接；压缩机21，第一端与蒸发器24的第一出口连接，第二端依次通过冷凝器22、电子膨胀阀23与蒸发器24的第一入口连接。

进一步地，第二级油冷系统包括：一个或多个机柜，机柜内设置有密封容器，密封容器内盛有载冷油，服务器设备浸没在载冷油中；其中，一个或多个机柜的第一端与蒸发器24的第二入口连接，一个或多个机柜的第二端与蒸发器24的第二出口连接。

进一步地，第二级油冷系统包括：主供油支路，其中，主供油支路包括：第一油泵14，第一端与机柜的第二端连接；第一电磁阀15，第一端与第一油泵14的第二端连接，第二端与蒸发器24的第二出口连接。

进一步地，第二级油冷系统还包括：备用供油支路，其中，备用供油支路包括：第二油泵16，第一端与机柜的第二端连接；第二电磁阀17，第一端与第二油泵的第二端连接，第二端与蒸发器24的第二出口连接。

进一步地，第二级油冷系统还包括：储油罐18，主供油支路和备用供油支路分别通过储油罐18与蒸发器24的第二出口连接。

进一步地，第二级油冷系统还包括：第一温度传感器，设置于机柜内，用于检测密封容器的温度。

进一步地，第二级油冷系统还包括：单向阀13，单向阀13的数量与机柜对应，其中，单向阀13的第一端与机柜的第二端连接，单向阀 13的第二端分别与第一油泵14的第一端、第二油泵16的第一端连接。

进一步地，第二级油冷系统还包括：流量计19，设置于机柜的第一端与蒸发器24的第二入口之间。

进一步地，第一级风冷系统还包括：第二温度传感器，设置于蒸发器24的第一入口，用于检测第一入口位置的温度；第三温度传感器，设置于蒸发器24的第一出口，用于检测第一出口位置的温度。

在本实用新型中，提供了一种新的数据中心冷却系统，包括第二级油冷系统和第一级风冷系统两个子系统，其中，通过第二级油冷系统的载冷油对数据中心冷却系统的服务器设备进行降温，并通过第一级风冷系统对第二级油冷系统的载冷油进行换热，可以有效地解决现有技术中数据中心因单位冷柜热密度太大，出现局部热点造成服务器故障的问题，提高了数据中心的安全性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的数据中心冷却系统的一种可选的结构框图；

图2是本实用新型实施例的数据中心冷却系统的一种可选的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的数据中心冷却系统中机柜的一种可选的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的数据中心冷却系统的控制方法的一种可选的结构框图；以及

图5是本实用新型实施例的数据中心冷却系统的控制方法的另一种可选的结构框图。

具体实施方式

实施例1

在本实施例中提供了一种数据中心冷却系统，具体地，图1示出该数据中心冷却系统的一种结构框图，如图1所示，数据中心冷却系统包括：第二级油冷系统10，用于通过载冷油对数据中心冷却系统的服务器设备进行降温；第一级风冷系统20，与第二级油冷系统10连接，用于对第二级油冷系统的载冷油进行换热。在本冷却系统中，油冷系统属于二级(次级)系统，风冷系统属于一级(冷源)系统。

在上述优选地实施方式中，提供了一种新的数据中心冷却系统，包括第二级油冷系统和第一级风冷系统两个子系统，其中，通过第二级油冷系统的载冷油对数据中心冷却系统的服务器设备进行降温，并通过第一级风冷系统对第二级油冷系统的载冷油进行换热，可以有效地解决现有技术中数据中心因单位冷柜热密度太大，出现局部热点造成服务器故障的问题，提高了数据中心的安全性和稳定性。

在本实施例中的一个优选的实施方式中，还提供一种上述第一级风冷系统的具体实现方案，具体来说，图2示出一种数据中心冷却系统的可选的结构图，如图2所示，第一级风冷系统包括：蒸发器24，与第二级油冷系统连接；压缩机21，第一端与蒸发器24的第一出口连接，第二端依次通过冷凝器22、电子膨胀阀23与蒸发器24的第一入口连接。

上述的第一级风冷系统采用压缩式直接膨胀机械制冷系统，实施简单，效果良好。同时，作为一种可选的替代方案，还可以将第一级风冷系统替换为利用自然冷源冷却塔循环，可具有同样的效果，但是此种制冷方式在北方气温低于零度时不能使用，容易造成系统结冰。

优选地，上述第一级风冷系统还包括：第二温度传感器，设置于蒸发器24的第一入口，用于检测第一入口位置的温度；第三温度传感器，设置于蒸发器24的第一出口，用于检测第一出口位置的温度。通过设置第二温度传感器和第三温度传感器，可以获取对应位置温度计算出蒸发器出口过热度，进而通过蒸发器出口过热度来判断是否需要调节冷源温度，进行更精准的调整。

在本实施例中的另一个优选的实施方式中，还提供一种上述第二级油冷系统的具体实现方案，具体来说，图2示出一种数据中心冷却系统的可选的结构图，如图2所示，第二级油冷系统包括：一个或多个机柜，机柜内设置有密封容器，密封容器内盛有载冷油，服务器设备浸没在载冷油中；其中，一个或多个机柜的第一端与蒸发器24的第二入口连接，一个或多个机柜的第二端与蒸发器24的第二出口连接。图3示出机柜的一种可选的结构示意图，在图3中，101为温度传感器，用于检测密封容器温度，102为密封容器，103为服务器设备。

此外，第二级油冷系统还包括：储油罐18、主供油支路以及备用供油支路，其中，主供油支路包括：第一油泵14，第一端与机柜的第二端连接；第一电磁阀15，第一端与第一油泵14的第二端连接，第二端与蒸发器24的第二出口连接。备用供油支路包括：第二油泵16，第一端与机柜的第二端连接；第二电磁阀17，第一端与第二油泵的第二端连接，第二端与蒸发器24的第二出口连接。主供油支路和备用供油支路分别通过储油罐18与蒸发器24的第二出口连接。

其中，优选地，上述的第二级油冷系统还可以设置为通过储油罐重力循环继续供油控制的方式，也具有同样的效果，但是重力循环势必要增加油罐的位能，不利于整机尺寸小型化。

上述优选方案中，在第二级油冷系统中配置了大型蓄冷油罐，从蓄冷油罐流出的载冷油分两路，一路为主供油支路，通过对应电磁阀与油泵相连，另一路为备用供油支路，采用与主供油路相同的布置形式。当主供油支路出现故障时，主供油支路的电磁阀关闭，备用供油支路的电磁阀开启。大型蓄冷油罐在系统故障及系统流量波动时起到缓冲作用，同时第一级风冷系统故障时，第二级油冷系统因为有蓄油罐的存在而不至于温度立刻上升。

为了实现上述数据中心冷却系统的优化控制，在一个实施方式中个，还对上述系统进行了优化，具体来说，第二级油冷系统还包括：第一温度传感器，设置于机柜内，用于检测密封容器的温度。通过设置第一温度传感器，可以获取第二级油冷系统中密封容器的温度，在进行控制时，可以根据获取的密封容器的温度调整第二级油冷系统中主供油支路或备用供油支路的油泵的转速，以实现数据中心冷却系统冷却温度的精准控制。

为了实现上述数据中心冷却系统的优化控制，在一个实施方式中个，还对上述系统进行了进一步地优化，具体来说，第二级油冷系统还包括：流量计19，设置于机柜的第一端与蒸发器24的第二入口之间。通过设置流量计19，可以检测第二级油冷系统中的流量计的流量信息，作为主供油支路是否出现故障的判断依据之一，在判断结果为主供油支路发生故障时，关闭主供油支路，并切换至备用供油支路以进行供油，提高系统的安全性和稳定性。

优选地，第二级油冷系统还包括：单向阀13，单向阀13的数量与机柜对应，其中，单向阀13的第一端与机柜的第二端连接，单向阀13 的第二端分别与第一油泵14的第一端、第二油泵16的第一端连接。通过设置单向阀，可以按照系统的实际需求控制油路的单向流动，防止回流，保证系统的正常稳定的工作。

实施例2

基于上述实施例1中提供的数据中心冷却系统，在本实施例2中提供了一种数据中心冷却系统的控制方法，具体地，图3示出该方法的一种可选的流程图，如图4所示，该方法可以包括以下步骤 S402-S406：

S402，在机组处于第一运行状态下，检测数据中心冷却系统中位于第二级油冷系统中的流量计的流量信息；

S404，根据检测的流量信息，判断数据中心冷却系统的第二级油冷系统的主供油支路是否发生故障，其中，数据中心冷却系统的第二级油冷系统包括用于控制供油的主供油支路和备用供油支路；

S406，在判断结果为主供油支路发生故障时，关闭主供油支路，并切换至备用供油支路以进行供油。

其中，优选地，上述方法还包括：获取第二级油冷系统中密封容器的温度，其中，第二级油冷系统包括一个或多个机柜，机柜内设置有密封容器，密封容器内盛有载冷油，服务器设备浸没在载冷油中；根据获取的密封容器的温度调整第二级油冷系统中主供油支路或备用供油支路的油泵的转速。

进一步地，根据获取的密封容器的温度调整第二级油冷系统中主供油支路或备用供油支路的油泵的转速，包括：判断获取的密封容器的温度是否小于第一温度阈值，若是，降低主供油支路或备用供油支路的油泵的转速；判断获取的密封容器的温度是否大于第二温度阈值，若是，增加主供油支路或备用供油支路的油泵的转速；其中，第一温度阈值小于第二温度阈值。

进一步地，该方法还包括：检测第一级风冷系统中蒸发器出口过热度；根据检测的蒸发器出口过热度，调整第一级风冷系统中电子膨胀阀的开度。

进一步地，根据检测的蒸发器出口过热度，调整第一级风冷系统中电子膨胀阀的开度，包括：获取第一级风冷系统中蒸发器入口温度和出口温度；计算蒸发器出口过热度，其中蒸发器出口过热度等于蒸发器入口温度减出口温度；在计算的蒸发器出口过热度大于第一预设阈值时，增大电子膨胀阀的开度，在计算的蒸发器出口过热度小于第二预设阈值时，减小电子膨胀阀的开度。

下面结合图2和图5对上述方法进行进一步描述，以便更好的理解本方法：

图2示出的系统中，将系统分为两部分，一部分为风冷系统，气体冷媒吸入制冷压缩机21压缩为高温高压气体、流经冷凝器22冷凝为高温常压液体、液体经过电子膨胀阀23后流入蒸发器24，在24蒸发器中吸收热量然后回到压缩机21，完成制冷循环。另一部分为油冷系统，储油罐18中的载冷油通过油泵送入机柜10-13中，载冷油与吸收服务器的高品位油进行热质交换后转化成高温油，高温油流出机柜进入蒸发器24，在24中与制冷剂换热之后完成载冷循环。

在进行智能控制时，可以采用如下的控制策略：包含主模块和油温调节子模块的控制主体。主模块对电磁阀15、17、电子膨胀阀14、 16，流量计19，感温包25-26进行信号感测，并发出信号，使得各智能元件动作。其中变频油泵14与电磁阀15串联形成主供油支路，变频油泵16与电磁阀17串联形成备用供油支路，主供油支路与备用供油支路平行并联在流路系统当中。流量计19串联在油冷系统中，用来采集系统中的流量数据。蒸发器进出口分别设置感温包25、26，采集到的温差(过热度)作为冷源能力是否足够的依据。油温调节子模块通过温度传感器检测机柜内油温，并发出信号控制油泵变频器来调节油泵16 转速，使得油冷系统的循环量变化来调节进油温度，其中油温传感器 13浸没在液体内，该液体可以为矿物绝缘液体。

具体控制方式如图5所示：机组进入稳定运行状态，若主模块通过流量计检测到油载冷系统流量为零，则判定油泵14出现故障，并发出故障通知，关闭电磁阀15，同时，主模块发出信号，电磁阀17打开，油泵16上电运行，载冷油通过备用供油系统来维持油路循环。若流量计不为零，主模块通过温度传感器感测密封容器液体温度T1，假设a≤ T1≤b，则机组正常运行；假设T1＞b，说明油温过高，主模块发出信号给子模块板，增加变频油泵的转速；假设T1＜a，说明油温过低，主模块发出信号，降低变频油泵的转速。

为避免子模块调节油温变化太大，主模块板通过感测设置在蒸发器进口感温包温度T3，出口感温包的温度T4差值ΔT(蒸发器出口过热度)来判断是否需要调节冷源温度。

假设ΔT＞d，则说明过热度太大，主模块板发出信号增大电子膨胀阀步数，即增加膨胀阀的开度，制冷剂循环量变大，进而提高蒸发器的换热量；假设ΔT＜c，则说明过热度过小，主模块板发出信号减小电子膨胀阀步数，即缩小阀的开度，制冷剂循环量变小，进而降低蒸发器的换热量。

电子膨胀阀动作完成之后，主模块板再次感测密封容器油温，这一循环控制过程称之为智能控制过程。密封容器中油温的变化过程为动态平衡过程。

实施例3

基于上述实施例2中提供的数据中心冷却系统的控制方法，在本实施例3中提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述实施例2中的数据中心冷却系统的控制方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种数据中心冷却系统，其特征在于，包括：

第二级油冷系统，用于通过载冷油对数据中心冷却系统的服务器设备进行降温；

第一级风冷系统，与所述第二级油冷系统连接，用于对所述第二级油冷系统的所述载冷油进行换热。

2.根据权利要求1所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第一级风冷系统包括：

蒸发器(24)，与所述第二级油冷系统连接；

压缩机(21)，第一端与所述蒸发器(24)的第一出口连接，第二端依次通过冷凝器(22)、电子膨胀阀(23)与所述蒸发器(24)的第一入口连接。

3.根据权利要求2所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统包括：

一个或多个机柜，所述机柜内设置有密封容器，所述密封容器内盛有所述载冷油，所述服务器设备浸没在所述载冷油中；

其中，所述一个或多个机柜的第一端与所述蒸发器(24)的第二入口连接，所述一个或多个机柜的第二端与所述蒸发器(24)的第二出口连接。

4.根据权利要求3所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统包括：主供油支路，其中，所述主供油支路包括：

第一油泵(14)，第一端与所述机柜的第二端连接；

第一电磁阀(15)，第一端与所述第一油泵(14)的第二端连接，第二端与所述蒸发器(24)的第二出口连接。

5.根据权利要求4所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统还包括：备用供油支路，其中，所述备用供油支路包括：

第二油泵(16)，第一端与所述机柜的第二端连接；

第二电磁阀(17)，第一端与所述第二油泵的第二端连接，第二端与所述蒸发器(24)的第二出口连接。

6.根据权利要求5所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统还包括：

储油罐(18)，所述主供油支路和所述备用供油支路分别通过所述储油罐(18)与所述蒸发器(24)的第二出口连接。

7.根据权利要求3所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统还包括：

第一温度传感器，设置于所述机柜内，用于检测所述密封容器的温度。

8.根据权利要求5所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统还包括：

单向阀(13)，所述单向阀(13)的数量与所述机柜对应，其中，所述单向阀(13)的第一端与所述机柜的第二端连接，所述单向阀(13)的第二端分别与所述第一油泵(14)的第一端、第二油泵(16)的第一端连接。

9.根据权利要求3所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第二级油冷系统还包括：

流量计(19)，设置于所述机柜的第一端与所述蒸发器(24)的第二入口之间。

10.根据权利要求2所述的数据中心冷却系统，其特征在于，所述第一级风冷系统还包括：

第二温度传感器，设置于所述蒸发器(24)的第一入口，用于检测所述第一入口位置的温度；

第三温度传感器，设置于所述蒸发器(24)的第一出口，用于检测所述第一出口位置的温度。