CN213877263U

CN213877263U - 一种混合冷却数据中心模拟试验装置

Info

Publication number: CN213877263U
Application number: CN202023021728.2U
Authority: CN
Inventors: 黄登峰
Original assignee: Wuhan Yikong Automation Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Yikong Automation Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2030-12-15

Abstract

本实用新型涉及一种混合冷却数据中心模拟试验装置，包括液源、风冷却塔、冷水机组、一次管路和模拟机柜，通过一次管路冷却模拟机柜；一次管路包括一次供液管和一次回液管；液源的出液口通过一次冷水泵和第一阀门连通风冷却塔的进液口，并且风冷却塔的出液口通过第二阀门连通一次供液管；冷水机组的出液口通过第三阀门连通一次供液管；一次回液管连通液源的进液口，还通过第四阀门连通冷水机组的进液口；本实用新型通过控制第一阀门、第二阀门。第三阀门和第四阀门，可以模拟空冷和液冷两种方式在不同情境下的冷却效果，也可以模拟采用空冷液冷混合冷却的冷却效果，用于对冷却系统进行优化。

Description

一种混合冷却数据中心模拟试验装置

技术领域

本实用新型涉及数据中心的技术领域，尤其涉及一种混合冷却数据中心模拟试验装置。

背景技术

随着电子信息系统机房IT设备高密度的集成化，解决设备散热及机房散热量日渐趋高的现象开始受到了各界强烈关注。而根据研究显示，IT/电信相关的碳排放已经成为最大的温室气体排放源之一，由此一年产生的碳排放为8.6亿吨，且该领域的排放势头还在随着全球对计算、数据存储和通信技术需求的增长快速上升。即使人们大力提高设备、机房结构等装置和数据中心的能效，到2020年，全球IT相关碳排放也将达到15.4亿吨。所以越来越多的人开始关注绿色机房的建设。

PUE(PowerUsageEffectiveness，电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。PUE值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。通过减少数据中心的制冷系统消耗的能源，即可减少数据中心的PUE值。

因此，需要建立一种模拟实验装置，通过模拟计算机数据中心的发热状态，确定采用何种方式制冷能够在保证计算机数据中心正常工作的情况下，尽量减少计算机数据中心制冷系统消耗的能源。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种混合冷却数据中心模拟试验装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种混合冷却数据中心模拟试验装置，包括液源、风冷却塔、冷水机组、一次管路和模拟机柜，通过所述一次管路冷却所述模拟机柜；所述一次管路包括一次供液管和一次回液管；

所述液源的出液口通过一次冷水泵和第一阀门连通所述风冷却塔的进液口，并且所述风冷却塔的出液口通过第二阀门连通所述一次供液管；所述冷水机组的出液口通过第三阀门连通所述一次供液管；

所述一次回液管连通所述液源的进液口，还通过第四阀门连通所述冷水机组的进液口。

本实用新型的有益效果是：通过控制第一阀门、第二阀门。第三阀门和第四阀门，可以模拟空冷和液冷两种方式在不同情境下的冷却效果，也可以模拟采用空冷液冷混合冷却的冷却效果，用于对冷却系统进行优化。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述液源的出液口还通过第五阀门连通所述一次供液管。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过开启第五阀门，还可以模拟采用液冷时的冷却效果。

进一步，所述模拟实验装置还包括热交换器和二次管路；所述一次供液管还连通所述热交换器的吸热端进液口；所述热交换器的吸热端出液口连通所述一次回液管；

所述二次管路包括二次供液管和二次回液管，所述二次供液管上设置有二次冷水泵；所述热交换器的放热端出液口通过所述二次供液管连通所述模拟机柜的进液口，所述模拟机柜的出液口通过所述二次回液管连通所述热交换器的放热端进液口。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置热交换器，可将不同压力的液冷区域隔开，增加冷却水或冷却液循环所需的动力，来减少液冷管道内的压力。

进一步，所述二次回液管上、所述一次回液管上、所述冷水机组内均设置有流量计。

进一步，所述模拟机柜内、所述二次回液管上、所述二次供液管上、所述一次回液管上、所述液源内、所述液源的出液口处、所述风冷却塔的出液口处、所述冷水机组的出液口处均设置有温度传感器。

进一步，所述模拟机柜内设置有至少一个模拟基板，每个模拟基板上各设置有至少一个模拟CPU组件；每个模拟CPU组件均包括一热源和用于冷却所述热源的冷却件；所述冷却件的进液口均连通所述模拟机柜的进液口，出液口均连通所述模拟机柜的出液口。

进一步，所述模拟机柜内还设置有至少一个空冷风扇，用于对所述模拟 CPU组件进行散热。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过空冷风扇进行机柜内冷却，可以对机柜内/外混合冷却方式进行分析。

进一步，每个所述模拟基板上均设置有连通所述模拟机柜的进液口的内部供液管、及连通所述模拟机柜的出液口的内部回液管；所述冷却件的进液口均连通所述内部供液管，出液口均连通所述内部回液管。

附图说明

图1为本实用新型一种混合冷却数据中心模拟试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种混合冷却数据中心模拟试验装置的模拟基板的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、液源，2、风冷却塔，3、冷水机组，4、热交换器，5、模拟机柜，51、模拟基板，52、模拟CPU组件，53、空冷风扇，54、内部供液管，55、内部回液管，6、一次供液管，7、一次回液管，8、二次供液管，9、二次回液管，101、第一阀门，102、第二阀门，103、第三阀门，104、第四阀门， 105、第五阀门，201、一次冷水泵，202、二次冷水泵，301、第一流量计， 302、第二流量计，303、第三流量计，401、第一温度传感器，402、第二温度传感器，403、第三温度传感器，404、第四温度传感器，405、第五温度传感器，406、第六温度传感器，407、第七温度传感器，408、第八温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

一种混合冷却数据中心模拟试验装置，如图1所示，包括液源1、风冷却塔2、冷水机组3、热交换器4、模拟机柜5、一次管路和二次管路。一次管路包括一次供液管6和一次回液管7。并且，在本实施例中，热交换器4 是板式热交换器。

液源1的出液口通过第五阀门105连通一次供液管6。并且液源1的出液口通过第一阀门101和一次冷水泵201连通风冷却塔2的进液口，液源1 用于补充风冷却塔2内损耗的冷切水或冷却剂，风冷却塔2的出液口通过第二阀门连通102连通一次供液管6。冷水机组3的出液口通过第三阀门103 连通一次供液管6。一次供液管6连通热交换器4的吸热端进液口，向热交换器4提供冷切水或冷却剂，对热交换器4的放热端进行冷却。

热交换器4的吸热端出液口连通一次回液管7，并且一次回液管7连通液源1的进液口，一次回液管7还通过第四阀门104连通冷水机组3的进液口，完成一次管路内冷切水或冷却剂的循环。

热交换器4的放热端出液口连通二次供液管8，二次供液管8上设置有二次冷水泵202，二次供液管8连通模拟机柜5的进液口，向模拟机柜5提供冷切水或冷却剂，对模拟机柜5制冷。模拟机柜5的出液口连通二次回液管9，二次回液管9连通热交换器4的吸热端进液口，完成二次管路内的冷切水或冷却剂循环。

模拟机柜5内设置有多个模拟基板51和多个空冷风扇53，并且在本实施例中，如图2所示，空冷风扇53均安装在各个模拟基板51上。每个模拟基板51上均设置有多个模拟CPU组件52。每个模拟基板51上还设置有内部供液管54和内部回液管55，内部供液管54连通模拟机柜5的进液口，内部回液管55连通模拟机柜5的出液口。每个模拟CPU组件均包括热源和冷却件，冷却件对热源进行冷却，模拟数据中心的发热和制冷状态。DC电源对每个热源单独供电，对每个热源的发热状态进行单独控制，从而模拟计算机数据中心的发热状态。

冷却件的进液口连通内部供液管54，出液口连通内部回液管55。进入模拟机柜5的进液口的冷切水或冷却剂通过内部供液管54、冷却件、内部回液管55后，从模拟机柜5的出液口流出，完成模拟数据中心制冷状态的模拟。通过开启空冷风扇53对模拟CPU组件52进行散热，还可以模拟数据中心的机柜内风冷。

通过模拟数据中心的发热和制冷状态，能够确定采用何种方式制冷能够在保证数据中心正常工作的情况下，尽量减少数据中心制冷系统消耗的能源。

如图1所示，二次回液管8上设置有第一流量计301，一次回液管6上设置有第二流量计302，冷水机组3内设置有第三流量计303。模拟机柜5 内设置有第一温度传感器401，二次回液管9上设置有第二温度传感器402，二次供液管8上设置有第三温度传感器403，一次回液管7上设置有第四温度传感器404，液源1内设置有第五温度传感器405，液源1的出液口处设置有第六温度传感器406，风冷却塔2的出液口处设置有第七温度传感器 407，冷水机组3的出液口处设置有第八温度传感器408。并且温度传感器均为热电偶。通过各处的流量计和温度传感器，即可对模拟实验装置各处的冷切水或冷却剂流量和温度进行检测，便于分析冷却效果。

通过控制第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103、第四阀门104 和第五阀门105，即可分别对外部数据中心机柜外液冷、机柜外风冷或者机柜外液冷的冷却效果分别进行模拟，也可以对使用各种冷却方式混合冷却数据中心的混合冷却方式进行模拟。通过开启空冷风扇53，还可模拟数据中心机柜内风冷进行模拟，也可以对机柜内/外混合冷却方式进行模拟。通过模拟不同冷却方式在不同情境下的冷却效果，可以对数据中心的冷却系统进行优化，使其在保证数据中心正常工作的前提下，尽可能地减少冷却系统的能量消耗，从而减小PUE值，提高数据中心的电力使用效率。

本实用新型可以用如下场景：

(1)数据中心/服务器基板的液冷+空冷/混合冷却方式的机理研究及实验。

(2)机柜内/外混合冷却方式的原理分析，空气和冷切水或冷却剂的动态热流动实验研究。

(3)混合冷却系统的优化与实验验证，高效节能与芯片封装设计的效果分析。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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

1.一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，包括液源、风冷却塔、冷水机组、一次管路和模拟机柜，通过所述一次管路冷却所述模拟机柜；所述一次管路包括一次供液管和一次回液管；

2.根据权利要求1所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，所述液源的出液口还通过第五阀门连通所述一次供液管。

3.根据权利要求1所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，还包括热交换器和二次管路；所述一次供液管还连通所述热交换器的吸热端进液口；所述热交换器的吸热端出液口连通所述一次回液管；

4.根据权利要求3所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，所述二次回液管上、所述一次回液管上、所述冷水机组内均设置有流量计。

5.根据权利要求3所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，所述模拟机柜内、所述二次回液管上、所述二次供液管上、所述一次回液管上、所述液源内、所述液源的出液口处、所述风冷却塔的出液口处、所述冷水机组的出液口处均设置有温度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，所述模拟机柜内设置有至少一个模拟基板，每个模拟基板上各设置有至少一个模拟CPU组件；每个模拟CPU组件均包括一热源和用于冷却所述热源的冷却件；所述冷却件的进液口均连通所述模拟机柜的进液口，出液口均连通所述模拟机柜的出液口。

7.根据权利要求6所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，所述模拟机柜内还设置有至少一个空冷风扇，用于对所述模拟CPU组件进行散热。

8.根据权利要求6所述的一种混合冷却数据中心模拟试验装置，其特征在于，每个所述模拟基板上均设置有连通所述模拟机柜的进液口的内部供液管、及连通所述模拟机柜的出液口的内部回液管；所述冷却件的进液口均连通所述内部供液管，出液口均连通所述内部回液管。