CN209314196U - 一种液浸机柜的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液浸机柜的冷却系统，包括液浸机柜、服务器、冷却油、第一换热器、第二换热器、第一冷却介质、第二冷却介质、自然冷却器、第一冷却介质管道、第二冷却介质管道。该系统有三种运行模式，当室外环境温度较高时，运行机械制冷模式；室外环境温度较低时，运行自然冷却制冷模式；当室外环境温度介于两者之间时，运行预冷却+机械制冷模式。这种系统的优点是：对第二换热器采用双冷源，通过自然冷源和机械制冷联合模式，充分利用自然冷源，达到节能目的。本系统可广泛用于基站、机房及大型数据中心等领域的散热控温。

Description

一种液浸机柜的冷却系统

技术领域

本实用新型涉及服务器散热领域，具体的说，涉及一种液浸机柜的冷却系统。

背景技术

随着数据中心服务器密度越来越高，电力消耗越来越大，服务器的散热永远是业界的关注点。传统的外部风冷散热效率较低，难以完全解决问题，经常造成服务器内部局部过热，无法达到服务器的散热要求，于是开始在服务器的内部安装散热片从内部散热。但这种内部散热依然靠外部风扇通过空气流动带走热量，对服务器的散热效率没有本质的提高，还占用了服务器的空间，减少了服务器的放置数量。

液冷冷却技术是将服务器放置在冷却液中换热冷却，直接接触传热，散热效率较高，且无需额外占用服务器的空间。液冷冷却技术通常将冷却油从液冷机柜中输送到换热器冷却降温，然后再对换热器进行机械制冷。为了进一步的节能降耗，需要对换热器的制冷过程实行进一步的优化。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种液浸机柜的冷却系统，对第二换热器采用双冷源，机械制冷的同时增加自然冷却技术，从本质上解决了服务器冷却系统散热效率低、耗能高的问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种液浸机柜的冷却系统，包括液浸机柜、服务器、冷却油、第一换热器、第二换热器、第一冷却介质、第二冷却介质、自然冷却器、第一冷却介质管道、第二冷却介质管道。所述自然冷却器的输入端通过第一冷却介质管道与第二换热器输出口a相连，输出端通过第一冷却介质管道与第二换热器输入口b相连；所述第二换热器输入口d通过第二冷却介质管道输入低温或液态的第二冷却介质；所述第二换热器输出口c通过第二冷却介质管道输出高温或气态的第二冷却介质；所述第一换热器的输入端通过第一冷却介质管道与第二换热器的输出口e相连，输出端通过第一冷却介质管道与第二换热器的输入口f相连；所述冷却油盛在液浸机柜内；所述冷却油在液浸机柜内部循环；所述服务器浸没在冷却油中；所述第一换热器浸没在冷却油中。

进一步的，第一换热器水平放置在液浸机柜的底部或竖直放置在液浸机柜至少一侧的侧面。

进一步的，液浸机柜是底部和四周密封的容器，顶部设有盖子。

进一步的，冷却油为绝缘、无挥发、不易燃、无腐蚀性的非相变液体。

进一步的，第一冷却介质为氟利昂。

进一步的，第二冷却介质为水或氟利昂。

进一步的，第二换热器为容积式换热器。

进一步的，第二换热器输出口e的第一冷却介质管道上串联有第一液泵。

进一步的，自然冷却器输出端的第一冷却介质管道上串联有第二液泵。

本冷却系统有三种运行模式，分别为机械制冷模式、自然冷却模式和预冷却+机械制冷模式。当室外温度较高时，系统运行机械制冷模式；当室外温度较低时，系统运行自然冷却模式；当室外温度在上述两个温度之间时，系统运行预冷却+机械制冷模式。上述三种模式可根据室外环境温度和需求自动切换。

本实用新型的液浸机柜的冷却系统，对第二换热器采用双冷源，通过自然冷源和机械制冷联合模式，充分利用自然冷源，达到节能目的。本系统可广泛用于基站、机房及大型数据中心等领域的散热控温。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为液浸机柜的冷却系统的第一实施例。

图2为液浸机柜的冷却系统的第二实施例。

图3为液浸机柜的冷却系统的第三实施例。

图中：（1）液浸机柜；（2）服务器；（3）冷却油；（4）第一换热器；（5）第二换热器；（6）自然冷却器；（7）第一冷却介质管道；（8）第二冷却介质管道；（9）第一液泵；（10）第二液泵。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种液浸机柜的冷却系统，包括液浸机柜1、服务器2、冷却油3、第一换热器4、第二换热器5、第一冷却介质、第二冷却介质、自然冷却器6、第一冷却介质管道7、第二冷却介质管道8。所述自然冷却器6的输入端通过第一冷却介质管道7与第二换热器5输出口a相连，输出端通过第一冷却介质管道7与第二换热器5输入口b相连；所述第二换热器5输入口d通过第二冷却介质管道8输入低温或液态的第二冷却介质；所述第二换热器5输出口c通过第二冷却介质管道8输出高温或气态的第二冷却介质；所述第一换热器4的输入端通过第一冷却介质管道7与第二换热器5的输出口e相连，输出端通过第一冷却介质管道7与第二换热器5的输入口f相连；所述冷却油3盛在液浸机柜1内；所述冷却油3在液浸机柜1内部循环；所述服务器2浸没在冷却油3中；所述第一换热器4浸没在冷却油3中。

当室外环境温度较高时，自然冷却器6内温度和压力也较高，系统运行机械制冷模式。在机械动力的作用下，通过输入口d向第二换热器5内输入低温或液态的第二冷却介质，与第二换热器5中第一冷却介质换热，升温后的高温或气态的第二冷却介质通过输出口c输出并进行下一次制冷循环。第二换热器5内冷却后的液态第一冷却介质从输出口e输出进入到第一换热器4中，与高温的冷却油3换热后升温的气态第一冷却介质从输入口f进入第二换热器5进行下一次冷却循环。如此循环往复，就完成了机械制冷工作模式的热量传递过程。

由于冷却油3价格较贵，为了减少冷却油3的使用，将换热器放置在液浸机柜1的内部直接与冷却油3换热，冷却油3只需要在机柜内部循环即可，减少冷却油3的使用量。

液浸机柜1中的服务器2通过与冷却油3直接接触散热，第一换热器4内的液态第一冷却介质为冷却油3散热降温。第一换热器4可以水平放置在液浸机柜1的底部，也可以竖直放置在液浸机柜1至少一侧的侧面。根据不同温度的冷却油3密度不同的原理，冷却油3在液浸机柜1内部形成特定的闭合流动场，完成上下侧或者左右侧冷却油3的温度传递，使液浸机柜1的冷却油3保持在40℃~55℃之间，可以持续的为服务器2散热降温。

当室外环境温度较低时，自然冷却器6内温度和压力也较低，系统运行自然冷却模式。第二换热器5内的高温的气态第一冷却介质5根据自身特性，会通过输出口a进入低温低压的自然冷却器6内与室外的自然冷源换热，冷却后的低温的液态第一冷却介质利用重力从输入口b回流到第二换热器5。第二换热器5内冷却后的液态第一冷却介质从输出口e输出进入到第一换热器4中，与高温的冷却油3换热后升温的气态第一冷却介质从输入口f进入第二换热器5进行下一次冷却循环。如此循环往复，就完成了自然冷却工作模式的热量传递过程。此时自然冷却器6所提供的制冷量满足液浸机柜1所需制冷量，因此无需开启机械动力制冷。

当室外温度在上述两个温度之间时，自然冷却器6内温度和压力略低于第二换热器5，第二换热器5内一部分高温的气态第一冷却介质5进入自然冷却器6进行自然冷却，另一部分高温的气态第一冷却介质5通过机械动力制冷，系统运行预冷却+机械制冷模式。此时，由于自然冷却器6所提供的制冷量无法达到液浸机柜1需求的制冷量，因此系统同时启动自然冷却器6和机械动力制冷，通过机械制冷补足制冷量。

本实用新型的第二实施例如图2所述，在第一实施例的基础上，在第二换热器5输出口e的第一冷却介质管道7上串联有第一液泵9，改为动力循环系统，解决第二换热器5与液浸机柜1的高度差不具备重力循环安装条件的问题。

本实用新型的第三实施例如图3所述，在第二实施例的基础上，在自然冷却器6输出端的第一冷却介质管道7上串联有第二液泵10，改为动力循环系统，解决自然冷却器6与第二换热器5的高度差不具备重力循环安装条件的问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用以限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液浸机柜的冷却系统，其特征在于，包括液浸机柜、服务器、冷却油、第一换热器、第二换热器、第一冷却介质、第二冷却介质、自然冷却器、第一冷却介质管道、第二冷却介质管道；所述自然冷却器的输入端通过第一冷却介质管道与第二换热器输出口a相连，输出端通过第一冷却介质管道与第二换热器输入口b相连；所述第二换热器输入口d通过第二冷却介质管道输入低温或液态的第二冷却介质；所述第二换热器输出口c通过第二冷却介质管道输出高温或气态的第二冷却介质；所述第一换热器的输入端通过第一冷却介质管道与第二换热器的输出口e相连，输出端通过第一冷却介质管道与第二换热器的输入口f相连；所述冷却油盛在液浸机柜内；所述冷却油在液浸机柜内部循环；所述服务器浸没在冷却油中；所述第一换热器浸没在冷却油中；当室外温度较高时，系统运行机械制冷模式；当室外温度较低时，系统运行自然冷却模式；当室外温度在上述两个温度之间时，系统运行预冷却+机械制冷模式。

2.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述第一换热器水平放置在液浸机柜的底部或竖直放置在液浸机柜至少一侧的侧面。

3.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述液浸机柜是底部和四周密封的容器，顶部设有盖子。

4.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述冷却油为绝缘、无挥发、不易燃、无腐蚀性的非相变液体。

5.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述第一冷却介质为氟利昂。

6.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述第二冷却介质为水或氟利昂。

7.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述第二换热器为容积式换热器。

8.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述第二换热器输出口e的第一冷却介质管道上串联有第一液泵。

9.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述自然冷却器输出端的第一冷却介质管道上串联有第二液泵。

10.根据权利要求1所述的一种液浸机柜的冷却系统，其特征还在于：所述三种运行模式的切换是根据室外环境温度和需求自动进行。