CN209845599U - 一种冷却装置及服务器机柜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种冷却装置及服务器机柜系统，涉及制冷技术领域，以解决现有技术中的冷却设备可靠性不足、维护不便、容错率低的技术问题；本实用新型的冷却装置包括：供冷干路、回流干路、至少两个冷源，相同数量个供冷支路、回流支路及换热单元；其中，所述冷源并联对接于所述供冷干路及所述回流干路；所述供冷干路上并联设有多个所述供冷支路，且多个所述供冷支路分别与多个所述换热单元对接；所述回流干路上并联设有多个所述回流支路，且多个所述回流支路分别与多个所述换热单元一一对接。本实用新型实施例的冷却装置可避免当整个装置中的某一部分出现故障时，而导致整个装置无法正常工作的情况，从而具有良好的可靠性、容错率高。

Description

一种冷却装置及服务器机柜系统

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种冷却装置及服务器机柜系统。

背景技术

随着IT行业的发展，服务器机柜的散热密度越来越大，传统的机柜散热密度大多在5kW左右，且一般通过风冷的方式对服务器机柜进行散热。

然而，现有技术中的高热密度的机柜已经达到20kW，甚至于已达到30kW；因此，传统的散热方式已不能满足高热密度机柜的散热需求，为了提升散热效果，现有技术开始使用制冷的方式对高热密度机柜进行散热；例如，采用制冷设备通过热管的形式将冷源输送至服务器机柜处，以对服务器机柜进行散热；现有技术中，一般通过一个制冷设备为多个服务器机柜进行散热，但是由于整个散热管路过于庞大，当散热管路中的某个点出现故障时，例如堵塞；会造成整个散热管路无法正常使用，从而无法对服务器机柜进行散热，甚至造成服务器的瘫痪。

另外，当散热管路中出现泄漏等情况时，并不能被工作人员及时得知，同时也就不能及时采取相应的补救措施来维持制冷设备的正常运转。

因此，现有技术中的散热设备仍存在可靠性不足、维护不便、容错率低的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可靠性高、便于维护、容错率高的冷却装置及服务器机柜系统。

一种冷却装置，包括：供冷干路、回流干路、至少两个冷源，相同数量个供冷支路、回流支路及换热单元；

其中，所述冷源并联对接于所述供冷干路及所述回流干路；

所述供冷干路上并联设有多个所述供冷支路，且多个所述供冷支路分别与多个所述换热单元一一对接；

所述回流干路上并联设有多个所述回流支路，且多个所述回流支路分别与多个所述换热单元一一对接；

所述冷却装置还包括监测系统和控制系统；

所述监测系统包括：多个检测器，用于监测供冷干路、回流干路、供冷支路、回流支路中的至少一个管路中是否存在泄漏点；

所述控制系统包括：多个控制阀，用于根据多个所述检测器的检测信号控制多个所述控制阀的开闭。

作为示例，多个所述控制阀分别位于管路中的连接处的两侧。

作为示例，所述冷却装置具有两个所述冷源；

所述供冷干路和所述回流干路的第一端与其中一个所述冷源对接；

所述供冷干路和所述回流干路的第二端与另一个所述冷源对接。

作为示例，多个所述供冷支路均匀分布在所述供冷干路的第一端和第二端之间；

多个所述回流支路均匀分布在所述回流干路的第一端和第二端之间。

作为示例，所述换热单元包括并联设置的多个热交换管。

作为示例，所述冷却装置还包括与所述冷源相同数量的第一阀体；

所述第一阀体设置在所述供冷干路上并分别靠近所述冷源设置，用于调节所述冷源的输出流量。

作为示例，所述冷却装置还包括第二阀体，所述第二阀体设置在所述供冷干路上，且相邻设置的两供冷支路之间均设有所述第二阀体。

作为示例，所述冷却装置还包括与所述供冷支路相同数量的第三阀体，每个所述供冷支路上均设有一个所述第三阀体。

作为示例，所述冷源为冷水机组、冷却塔、干冷器、氟泵中的任意一种。

一种服务器机柜系统，包括服务器机柜，其还包括上述任意一种所述的冷却装置；

其中，所述换热单元用于对所述服务器机柜进行冷却。

作为示例，所述服务器机柜的背板上设有一个所述换热单元。

本实用新型实施例的有益效果在于：

本实用新型实施例的冷却装置可避免当整个装置中的某一部分出现故障时，而导致整个装置无法正常工作的情况，从而具有良好的可靠性、容错率高。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的冷却装置的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例的冷却装置中出现故障点时的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例的冷却装置中的冷源出现故障时的结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例的冷却装置的结构示意图；

图5为本实用新型第三实施例的冷却装置的结构示意图；

图6为本实用新型第四实施例的冷却装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的服务器机柜系统的结构示意图；

图8为本实用新型实施例的故障处理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图对本实用新型实施例进行详细的描述。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种冷却装置，包括：供冷干路、回流干路、至少两个冷源，相同数量个供冷支路、回流支路及换热单元；其中，冷源并联对接于供冷干路及回流干路；供冷干路上并联设有多个供冷支路，且多个供冷支路分别与多个换热单元一一对接；回流干路上并联设有多个回流支路，且多个回流支路分别与多个换热单元一一对接；进一步的，冷却装置还包括监测系统和控制系统；其中，监测系统包括：多个检测器，用于监测供冷干路、回流干路、供冷支路、回流支路中的至少一个管路中是否存在泄漏点；控制系统包括：多个控制阀，用于根据所述检测器的检测信号控制多个控制阀的开闭。

具体的，至少两个冷源用于(通过冷却介质，如水、氟利昂等)向供冷干路供冷，并分流至每个供冷支路；冷却介质流经换热单元后升温，并分别通过对应的回流支路汇入回流干路，然后回流至冷源对冷却介质进行降温，完成整个循环过程。

其中，至少两个冷源并联设置于供冷干路，用于对供冷干路换热单元供冷，以当其中一个或多个冷源出现故障时，剩余的冷源仍能对供冷干路(换热单元)实现全面的供冷；进一步的，供冷支路与相对应的换热单元的入口对接，回流支路与相对应的换热单元的出口对接，使得换热单元通过供冷支路和回流支路并联设置于供冷干路和回流干路中(即冷却装置整体上采用环网布局的形式)，以当其中一个或者换热单元出现故障时，其他的换热单元仍能正常工作，避免换热单元之间相互影响。

需要说明的是，图中的细实线表示供冷干路和供冷支路，虚线表示回流干路和回流支路。

具体的，如图1所示，在本实用新型提供的第一实施中，冷却装置具有两个冷源(冷源1和冷源2)；供冷干路和回流干路的第一端(图中所示的左端)与其中一个冷源(冷源1)对接；供冷干路和回流干路的第二端(图中所示的右端)与另一个冷源(冷源2)对接。

其中，在本实施例中，一共具有八个换热单元，每个换热单元由距离较近的冷源供冷，即，左侧的四个换热单元由冷源1进行供冷，右侧的四个换热单元由冷源2进行供冷。

进一步的，请参阅图2，图2中示出了供冷干路上出现了故障点X，阻碍了供冷干路中冷却介质的流通；在该情况下，左侧的两个换热单元仍能继续由冷源1进行供冷，右侧的六个换热单元则由冷源2进行供冷。从而保证了各个换热单元仍能正常工作。

进一步的，为了便于对流量进行调节，可在冷凝干路上设置两个第一阀体(图中未示出)，用于分别控制冷源1和冷源2的输出流量。

具体的，如图1所示，当冷却装置中无故障点时，可通过调节两个第一阀体，使得冷源1与冷源2的输出流量相同，以保证流入每个换热单元的冷却介质的流量是相同的。

如图2所示，当冷却装置中出现故障点时，可通过调节两个第一阀体，使得冷源1的输出流量低于冷源2的输出流量，以保证流入每个换热单元的冷却介质的流量是相同的。

进一步的，请参阅图3，图3中示出了冷源1出现故障的情况；在该情况下，所有的换热单元由冷源1和冷源2共同供冷改为仅由冷源2进行供冷。从而保证了各换热单元仍能正常工作。

进一步的，为了便于对流量进行调节，可在冷凝干路上设置两个第一阀体，用于分别控制冷源1和冷源2的输出流量。

具体的，如图1所示，当冷却装置中无故障点时，可通过调节两个第一阀体，使得冷源1与冷源2的输出流量相同，以保证流入每个换热单元的冷却介质的流量是相同的。

其中，在上述的实施例中，示出了故障点X阻碍了冷却介质流通的情况；然而实际情况下，故障点X也可能是泄漏点，而导致冷却介质从管路中泄漏。

为了应对故障点X为泄漏点的情况，本申请提供的实施例中，可依靠监测系统和控制系统来维持冷却装置的正常运行。

具体的，多个检测器至少设置在供冷干路、回流干路、供冷支路、回流支路中，以此来监测管路中是否存在泄漏点。其中，检测器可以是用于冷却液的浓度进行检测的传感器；例如，当冷却液为氟利昂时，检测器可以是催化燃烧式、电化学式、红外线式的传感器，当对应的检测器检测到氟利昂的浓度超过预定值后则向控制器发送电信号；控制器接收到该电信号后则控制对应的控制阀关闭，以关闭具有泄漏点的管路。其中，为了降低泄漏点对整个冷却装置的不良影响，控制阀可以尽量设置多个，以当出现泄漏点时，只需关闭位于泄漏点两侧的控制阀即可。当然，由于考虑到泄漏点通常出现在管路的连接处，因此，为了降低控制阀的使用成本，在实际应用时可尽量在管路的连接处的两侧布置控制阀。当连接处出现泄漏时，只需关闭位于该连接处两侧的控制阀即可。

进一步的，如图3所示，当冷却装置中的冷源1出现故障时，可通过调节用于控制冷源2输出流量的第一阀体，来增大冷源2的输出流量，以满足所有换热单元的供冷需求。同时可完全关闭用于控制冷源1输出流量的第一阀体，以对冷源1进行检修。

进一步的，为了提高换热单元的可靠性，如图4所示，在本实用新型提供的第二实施例中，每个换热单元包括并联设置的两个热交换管(图中每个换热单元分为上、下两个小单元)，以当一个热交换管出现故障时，换热单元整体仍能通过另一个热交换管实现换热(冷却)功能；

具体的，热交换管可以为S状、回状、螺旋状结构，以具有较大的换热面积；其具体可以为不锈钢管、铜管等，本实用新型对热交换管的材质和具体形状不作具体限定，本领域技术人员可根据实际需求对热交换管的材质和形状作适应性选择和调整。

需要说明的是，考虑到工程上安装的便利性，上述第一实施例和第二实施(中的换热单元)均采用上进上出的方式，即每个换热单元的入口和出口均设置在(同侧)上端；当然在其他实施例中，每个换热单元的入口和出口的位置可以为多样的。

例如，如图5所示，在本实用新型提供的第三实施例中，采用下进上出的方式，即每个换热单元的入口设置在其下端，出口设置在其上端。

另外，在具体实施时，冷源的结构类型可以是多样的，其中，冷源可以为冷水机组、冷却塔、干冷器、氟泵中的任意一种；当然冷却装置中的多个冷源的结构类型可以是相同的，也可以是不同的。

例如，如图6所示，在本实用新型提供的第四实施例中，两个冷源均为冷却塔和中间换热器的组合；当然，为了增加冷却效果还可以设置相应的泵体来加速冷却介质的流通，同时，冷源的结构类型也并不仅限于本实用新型所示出的具体结构类型，本领域技术人员可根据实际情况作相应选择及调整，由于冷源较为多样，且已经成为本领域较为熟知的技术，因此，在本实用新型中不再赘述。

需要说明的是，上述实施例中的冷却装置还可以包括第二阀体(图中未示出)，第二阀体设置在供冷干路上，且相邻设置的两供冷支路之间均设有第二阀体，以实现对冷却介质流量的多样化调整，另外，还能够提高检修及维护时的工作效率。例如，当位于相邻两个第二阀体之间的换热单元出现故障时，可关闭该两个阀体，以实现对该换热单元的检修及拆卸。

另外，上述实施例中的冷却装置还可以包括第三阀体(图中未示出)，其中，第三阀体的数量与供冷支路的数量相同，且每个供冷支路上均设有一个第三阀体，以实现对冷却介质流量的多样化调整，另外，还能提高检修及维护时的工作效率及冷却装置的工作可靠性；例如，当其中一个换热单元出现泄漏等问题时，可及时关闭相对应的第三阀体，避免该泄漏对冷却装置整体造成不良影响。

另外，上述冷却装置中的冷源的数量并不仅限于本实用新型实施例中所示出的两个，在其他实施例中，冷源也可以为三个、四个或者更多，当然，每个冷源之间应是并联设置的，以避免冷源之间相互影响。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种用于上述冷却装置的故障处理方法；如图8所示，该方法包括：S1：监测管路中是否存在泄漏点；若存在泄漏点，则执行步骤S2：控制位于泄漏点两侧的控制阀关闭。通过上述的故障处理方法可实现，当冷却装置的管路中存在泄漏点时，可及时的发现，并采取相应的措施对泄漏点进行隔离，以防止管路中的冷却介质不断泄漏，进而能够保证冷却装置的正常运行，同时也避免了因冷却液泄漏而造成的环境及人身伤害。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种服务器机柜系统，包括服务器机柜及上述的冷却装置；其中，换热单元用于对服务器机柜进行冷却。由于服务器机柜的散热密度较大，若散热性能不良或出现冷却故障时，很容易导致服务器的瘫痪；然而通过本实施例的冷却装置，可极大的避免冷却装置中的管路、冷源或换热单元出现故障时出现冷却效果不良的问题，从而具有较高的稳定性。

具体的，如图7所示，在本实用新型提供的实施例中，为了便于安装每个换热单元可以与每个服务器机柜的背板集成化设计，即每个背板上设有一个换热单元；当然，换热单元中可以只具有一个热交换管，也可以具有两个或者更多个并联设置的热交换管。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：供冷干路、回流干路、至少两个冷源，相同数量个供冷支路、回流支路及换热单元；

其中，所述冷源并联对接于所述供冷干路及所述回流干路；

所述供冷干路上并联设有多个所述供冷支路，且多个所述供冷支路分别与多个所述换热单元一一对接；

所述回流干路上并联设有多个所述回流支路，且多个所述回流支路分别与多个所述换热单元一一对接；

所述冷却装置还包括监测系统和控制系统；

所述监测系统包括：多个检测器，用于监测供冷干路、回流干路、供冷支路、回流支路中的至少一个管路中是否存在泄漏点；

所述控制系统包括：多个控制阀，用于根据多个所述检测器的检测信号控制多个所述控制阀的开闭。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述管路中的连接处的两侧均设有所述控制阀。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置具有两个所述冷源；

所述供冷干路和所述回流干路的第一端与其中一个所述冷源对接；

所述供冷干路和所述回流干路的第二端与另一个所述冷源对接。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，多个所述供冷支路均匀分布在所述供冷干路的第一端和第二端之间；

多个所述回流支路均匀分布在所述回流干路的第一端和第二端之间。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述换热单元包括并联设置的多个热交换管。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括与所述冷源相同数量的第一阀体；

所述第一阀体设置在所述供冷干路上并分别靠近所述冷源设置，用于调节所述冷源的输出流量。

7.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括第二阀体，所述第二阀体设置在所述供冷干路上，且相邻设置的两供冷支路之间均设有所述第二阀体。

8.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括与所述供冷支路相同数量的第三阀体，每个所述供冷支路上均设有一个所述第三阀体。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷源为冷水机组、冷却塔、干冷器、氟泵中的任意一种。

10.一种服务器机柜系统，包括服务器机柜，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任意一项所述的冷却装置；

其中，所述换热单元用于对所述服务器机柜进行冷却。

11.根据权利要求10所述的服务器机柜系统，其特征在于，所述服务器机柜的背板上设有一个所述换热单元。