CN214413341U - 一种数据中心的散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据中心的散热技术领域，公开了一种数据中心的散热系统。该散热系统中，制冷系统用于向数据中心的用冷末端提供冷量；余热回收系统包括至少一个余热回收装置，余热回收装置通过供液支管与供液总管在第一节点连通，并通过回液支管与回液总管在第二节点连通；回液总管在第二节点的下游设有温度传感器；控制装置用于根据温度传感器检测的温度调节至少一个余热回收装置的热回收量，和/或制冷系统的制冷量，使温度传感器测得的温度保持在设定范围内。上述实施例中，余热回收装置可以对一部分冷却介质中的余热进行回收利用，减少了能源的浪费，同时，缓解了制冷系统的制冷压力，降低了数据中心的能耗。

Description

一种数据中心的散热系统

技术领域

本实用新型涉及数据中心的散热技术领域，尤其涉及一种数据中心的散热系统。

背景技术

随着计算机技术的快速发展，数据中心服务器正在向高密度方向部署，以满足高性能计算服务。而服务器运行过程中会产生大量的热量，为了保证服务器的正常运行，数据中心要求常年供冷，以不断对服务器进行冷却。

数据中心配备有制冷系统，制冷系统用于为服务器等用冷末端提供冷量，而服务器等用冷末端产生的热量则通过制冷系统被释放到外部环境中，造成能源的浪费；同时，仅通过制冷系统来为数据中心的用冷末端提供冷量也需要耗费大量的电能，这也使得数据中心的运行耗电量增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种数据中心的散热系统，用以解决现有技术中存在的数据中心的用冷末端产生的热量被直接释放到外部环境中而引起能源浪费，且数据中心的运行耗电量较高的问题。

本实用新型实施例提供了一种数据中心的散热系统，包括制冷系统、余热回收系统、控制装置，其中：

所述制冷系统用于向所述数据中心的用冷末端提供冷量；

所述余热回收系统包括至少一个余热回收装置，所述余热回收装置用于为所述数据中心的用热末端提供热量；所述余热回收装置通过供液支管与所述制冷系统中的供液总管在第一节点连通，并通过回液支管与所述制冷系统中的回液总管在第二节点连通；

所述回液总管在所述第二节点的下游设有温度传感器；

所述控制装置用于根据所述温度传感器检测的温度调节所述至少一个余热回收装置的热回收量，和/或所述制冷系统的制冷量，使所述温度传感器测得的温度保持在设定范围内。

上述实施例中，分别在制冷系统的供液总管、回液总管中引出相应的支管，并与一个或多个余热回收装置连通，使得余热回收装置可以对一部分冷却介质中的余热进行回收，并用于给数据中心的用热末端提供热量，如此，减少了能源的浪费，提高了数据中心的余热利用效率；同时，从余热回收装置流出的冷却介质温度降低，并沿回液支管流入回液总管内，这样，缓解了制冷系统的制冷压力，进而减少了数据中心的能耗；另外，在使用过程中，通过控制装置调节余热回收装置的热回收量，和/或制冷系统的制冷量，使得整个系统可以满足数据中心的用冷末端的散热需求。

可选的，第二节点处设置有混合容器。

上述可选的实施方式中，回液支管内的冷却介质与回液总管内从第二节点上游流下的冷却介质在混合容器内进行混合，混合后的冷却介质温度较为均匀，并从混合容器内向第二节点的下游流出，如此，使得温度传感器测得的温度更加准确、稳定。

可选的，所述供液支管上设置有第一阀门，所述回液支管上设有第二阀门；

所述供液总管上设有第三阀门，且所述第三阀门位于所述第一节点的下游；

所述回液总管上设有第四阀门，且所述第四阀门位于所述第二节点的上游。

上述可选的实施方式中，通过阀门的开闭可以调整散热系统的工作模式。

可选的，所述控制装置具体用于当所述温度传感器测得的温度超出所述设定范围，且至少一个所述余热回收装置的热回收量不满足对应的用热末端的热负荷时，调节所述余热回收装置的热回收量，使所述温度传感器测得的温度保持在所述设定范围内；

所述控制装置还具体用于当所述温度传感器测得的温度超出所述设定范围，且每个所述余热回收装置的热回收量均满足对应的用热末端的热负荷时，调节所述制冷系统的制冷量，使所述温度传感器测得的温度保持在所述设定范围内。

可选的，所述余热回收装置为热泵机组，所述热泵机组的蒸发器侧分别与所述供液支管、所述回液支管连通；

所述热泵机组的冷凝器侧分别通过第一连接管路、第二连接管路与所述数据中心的用热末端连通。

上述可选的实施方式中，热泵机组可以消耗少量的电能把存储于冷却介质中的低品位的热能“提取”出来，用于为用热末端供热。

可选的，所述制冷系统包括一次侧制冷循环系统与二次侧制冷循环系统，其中：

所述供液总管与所述回液总管为所述一次侧制冷循环系统中的输液管路；

或者，所述供液总管与所述回液总管为所述二次侧制冷循环系统中的输液管路。

可选的，所述一次侧制冷循环系统中包括板式换热器或压缩制冷机组。

可选的，所述二次侧制冷循环系统中包括冷却塔。

可选的，所述数据中心的用热末端为空调机组，所述空调机组的风机盘管与所述余热回收装置连通。

可选的，所述数据中心的用热末端为采暖翅片，所述采暖翅片与所述余热回收装置连通。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种散热系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种散热系统的结构示意图。

附图标记：

10-制冷系统 11-冷却装置 12-供液总管 13-回液总管

20-余热回收系统 21-余热回收装置 22-供液支管 23-回液支管

30-用冷末端 40-用热末端

50a-第一阀门 50b-第二阀门

50c-第三阀门 50d-第四阀门

60a-第一连接管路 60b-第二连接管路

70-混合容器 80-温度传感器

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种数据中心的散热系统，用以解决现有技术中存在的数据中心的用冷末端产生的热量被直接释放到外部环境中而引起能源浪费，且数据中心的运行耗电量较高的问题。

具体的，如图1、图2所示，该数据中心的散热系统包括制冷系统10、余热回收系统20、控制系统，其中：

制冷系统10用于向数据中心的用冷末端30提供冷量；

余热回收系统20包括至少一个余热回收装置21，余热回收装置21用于为数据中心的用热末端40提供热量；余热回收装置21通过供液支管22与制冷系统10中的供液总管12在第一节点A连通，并通过回液支管23与制冷系统10中的回液总管13在第二节点B连通；

回液总管13在第二节点B的下游设有温度传感器80；

控制装置用于根据温度传感器80检测的温度调节该至少一个余热回收装置21的热回收量，和/或制冷系统10的制冷量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

该数据中心的散热系统中，制冷系统10用于为数据中心的用冷末端30提供冷量，用冷末端30具体可以为服务器。制冷系统10包括冷却装置11、供液总管12与回液总管13，其中，供液总管12与回液总管13位于冷却装置11的同侧，且与冷却装置11连通，供液总管12用于流通高温的冷却介质，回液总管13用于流通低温的冷却介质。

余热回收装置21可以单独使用，也可以与市政供暖、锅炉供暖配合使用。余热回收装置21的数量可以为一个，也可以为二个、三个、四个等，具体数量不限，在使用过程中，可以根据需要进行设置。

以一个余热回收装置21为例，从管路连接角度看，该余热回收装置21通过供液支管22与供液总管12在第一节点A连通，并通过回液支管23与回液总管13在第二节点B连通。

从冷却介质的流动角度看，冷却介质沿供液总管12流动至第一节点A后，一部分冷却介质可以沿供液支管22流入余热回收装置21内，这部分冷却介质在余热回收装置21内放热后温度降低，并沿回液支管23流出，最后在第二节点B汇入回液总管13内；而另一部分冷却介质可以沿管路继续流动，并通过冷却装置11进行冷却，温度降低后沿回液总管13流出，并在第二节点B与回液支管23内的冷却介质汇合。

从能源角度看，余热回收装置21可以对一部分冷却介质中的余热进行回收，并用于给数据中心的用热末端40提供热量，如此，减少了能源的浪费，提高了数据中心的余热利用效率；同时，从余热回收装置21流出的冷却介质温度降低，并沿回液支管23流入回液总管13内，这样，缓解了制冷系统10的制冷压力，进而减少了数据中心的能耗。

针对多个余热回收装置21的情况，每个余热回收装置21都可在供液总管12上分流一部分冷却介质，并吸收这部分冷却介质存储的部分余热用于给数据中心的用热末端40提供热量。

余热回收装置21的热回收量决定了回液支路内的冷却介质的温度，由于不同回液支路内的冷却介质的温度可能不同，冷却介质在第二节点B不断汇入回液总管13后，对回液总管13在第二节点B下游段的温度产生影响，从而影响数据中心的用冷末端30的制冷效果。

本实施例中，回液总管13在第二节点B的下游设有温度传感器80，该温度传感器80用于检测回液支管23内的冷却介质汇入回液总管13后冷却介质的总体温度，当该温度在设定范围内时，冷却介质所存储的冷量可以与数据中心的用冷末端30的散热需求相匹配；当该温度不在设定范围内时，例如，该温度较高，则冷却介质所存储的冷量不能满足数据中心的用冷末端30的散热需求，又例如，该温度较低，则冷却介质所存储的冷量能满足数据中心的用冷末端30的散热需求，但也会产生一部分冷量的浪费。

控制装置可以根据温度传感器80测得的温度调节上述至少一个余热回收装置21的热回收量，和/或制冷系统10的制冷量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

具体的，当温度传感器80测得的温度偏高时，控制装置可以增大制冷系统10中的冷却装置11的制冷量，使得回液总管13内的冷却介质的温度降低。

例如，如图2所示的散热系统，若该冷却装置11为冷却塔，则可以提高冷却塔中风机的转速，进而提高冷却塔对冷却介质的冷却效果。

又例如，如图1所示的散热系统，若该冷却装置11为板式换热器，则可以通过提高冷却塔的频率，降低二次侧的水温，再通过板式换热器换热到一次侧，将一次侧的水温降低；或者，可以通过调节二次侧和一次侧循环水泵的频率，增大介质流量，从而提高制冷量，使得回液总管13内的冷却介质的温度降低，以使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

又例如，如图1所示的散热系统，若该冷却装置11为压缩制冷机组，则可以由制冷机组设备自身调节增大负载率，从而增大制冷量，使得回液总管13内的冷却介质的温度降低，从而保持恒定的水温，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内；

或者，控制装置可以增大余热回收系统的余热回收量，使得回液总管13内的冷却介质的温度降低。

例如，开启第二台余热回收装置，可以负担一部分余热回收量，以使得回液总管13内的冷却介质的温度降低，以保持使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

或者，控制装置可以同时调节制冷系统10的制冷量以及余热回收系统的热回收量。

同理，当温度传感器80测得的温度偏低时，也可以仿照上述三种方法进行调节，使得温度传感器80测得的温度保持在设定范围内，进而使得冷却介质所存储的冷量与数据中心的用冷末端30的散热需求相匹配，实现节能的效果。

具体设置时，第二节点B处设有混合容器。回液支管23内的冷却介质与回液总管13内从第二节点B上游流下的冷却介质在混合容器内进行混合，混合后的冷却介质温度较为均匀，并从混合容器内向第二节点B的下游流出，如此，使得设于回液总管13下游处的温度传感器80测得的温度更加准确、稳定。

具体的，混合容器的进液口位于侧壁的上端，混合容器的出液口位于侧壁的下端。

如图1、图2所示，供液支管上设置有第一阀门50a，回液支管上设有第二阀门50b；

供液总管上设有第三阀门50c，第三阀门50c位于第一节点A的下游；

回液总管上设有第四阀门50d，第四阀门50d位于第二节点B的上游。

其中，第一节点A的上游、下游均以供液总管12内冷却介质的流动方向为参考；同理，第二节点B的上游、下游均以回液总管13内冷却介质的流动方向为参考。

该散热系统根据阀门的开启情况包括以下三种工作模式：

工作模式一：第一阀门50a、第二阀门50b开启，第三阀门50c、第四阀门50d开启；

此时，余热回收系统20、制冷系统10同时工作，供液总管12内的冷却介质在流动至第一节点A后，一部分沿供液支管22流入余热回收装置21内，这部分冷却介质在余热回收装置21内放热后温度降低，并沿回液支管23流出，最后在第二节点B汇入回液总管13；

而供液总管12内的另一部分冷却介质沿管路继续流动，并通过冷却装置11进行冷却，温度降低后沿回液总管13流出，并在第二节点B与回液支管23内的冷却介质汇合。

在这种工作模式下，当温度传感器80测得的温度不满足设定范围时，控制装置可以根据温度传感器80测得的温度调节上述至少一个余热回收装置21的热回收量，和/或制冷系统10的制冷量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

优选的，通过控制装置的调节，既使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内，以满足数据中心的用冷末端30的散热需求，又使余热回收系统20回收的余热可以满足数据中心的用热末端40的用热需求。

工作模式二：第一阀门50a、第二阀门50b开启，第三阀门50c、第四阀门50d关闭；

此时，只有余热回收系统20工作，具体的，供液总管12内的冷却介质全部流入供液支管22内，冷却介质在余热回收装置21内放热后温度降低，并沿回液支管23流入回液总管13内，低温的冷却介质用于为数据中心的用冷末端30提供冷量，而余热回收装置21从冷却介质中吸收的余热则用于为数据中心的用热末端40提供热量。

其中，余热回收装置21的使用数量以及单台余热回收装置21的制冷量可以进行适应性的调节，以使得温度传感器80测得的温度保持在设定范围内，即，余热回收系统20的制冷量能够与数据中心的用冷末端30的散热需求相匹配。

工作模式三：第一阀门50a、第二阀门50b关闭，第三阀门50c、第四阀门50d开启；

此时，只有制冷系统10工作，具体的，供液总管12内的冷却介质全部流入冷却装置11内，冷却介质在冷却装置11内放热后温度降低，并沿回液总管13流出，低温的冷却介质用于为数据中心的用冷末端30提供冷量。

其中，通过调节制冷系统10的制冷量可以使得温度传感器80测得的温度保持在设定范围内，即，制冷系统10的制冷量能够与数据中心的用冷末端30的散热需求相匹配。

以上第一阀门50a、第二阀门50b、第三阀门50c、第四阀门50d均为电动阀；或者，还可以将第一阀门50a、第三阀门50c设置为电动阀，第二阀门50b、第四阀门50d设置为单向阀，如此，在每种工作模式下，只需要调节第一阀门50a、第三阀门50c的开闭状态即可。

该散热系统中，控制装置具体用于当温度传感器80测得的温度超出设定范围，且至少一个余热回收装置21的热回收量不满足数据中心的用热末端40的热负荷时，调节余热回收装置21的热回收量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内；

控制装置还具体用于当温度传感器80测得的温度超出设定范围，且每个余热回收装置21的热回收量均满足数据中心的用热末端40的热负荷时，调节制冷系统10的制冷量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

换而言之，当温度传感器80测得的温度超出设定范围时，则首先查看余热回收系统20的热回收量是否满足对应的用热末端40的热负荷，若至少一个余热回收系统20的热回收量还未满足数据中心的用热末端40的热负荷，则调节相应的余热回收装置21的热回收量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内；

若每个余热回收系统20的热回收量均满足对应的用热末端40的热负荷，则调节制冷系统10的制冷量，使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内。

优选的，通过控制装置的调节，既使温度传感器80测得的温度保持在设定范围内，以满足数据中心的用冷末端30的散热需求，又使余热回收系统20回收的余热可以满足数据中心的用热末端40的用热需求。

可选的，余热回收装置21为热泵机组，热泵机组的蒸发器侧分别与供液支管22、回液支管23连通；热泵机组的冷凝器侧分别通过第一连接管路60a、第二连接管路60b与数据中心的用热末端40连通。

具体的，热泵机组包括蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀等部件，热泵机组可以消耗少量的电能把存储于冷却介质中的低品位的热能“提取”出来，用于为用热末端40供热。

可选的，制冷系统10包括一次侧制冷循环系统与二次侧制冷循环系统，

其中：

供液总管12与回液总管13为一次侧制冷循环系统中的输液管路；

或者，供液总管12与回液总管13为二次侧制冷循环系统中的输液管路。

例如，如图1所示，余热回收装置21通过供液支管22、回液支管23分别与一次侧制冷循环系统中的供液总管12、回液总管13连通，一次侧制冷循环系统中流通的冷却介质为冷冻水。

又例如，如图2所示，余热回收装置21通过供液支管22、回液支管23分别与二次侧制冷循环系统中的供液总管12、回液总管13连通，二次侧制冷循环系统中流通的冷却介质为冷却水。

具体设置时，一次侧制冷循环系统中包括板式换热器或压缩制冷机组，即，冷却装置11为板式换热器或压缩制冷机组。其中，当外部环境温度较高时，可采用压缩制冷机组；当外部环境温度较低时，可采用板式换热器。

二次侧制冷循环系统中包括冷却塔，即，冷却装置11为冷却塔；冷却塔内可以设置风机，以加快空气的流动，提高对冷却介质的冷却效果。

该散热系统中，数据中心的用热末端40可以为空调机组，空调机组的风机盘管与余热回收装置21连通。

或者，数据中心的用热末端40也可以为采暖翅片，采暖翅片与余热回收装置21连通。

通过以上描述可以看出，本实用新型实施例中，通过余热回收装置可以对一部分冷却介质存储的余热进行回收，并用于给数据中心的用热末端提供热量，如此，减少了能源的浪费，提高了数据中心的余热利用效率；同时，也缓解了制冷系统的制冷压力，进而减少了数据中心的能耗；另外，在使用过程中，通过控制装置调节余热回收装置的热回收量，和/或制冷系统的制冷量，使得整个系统可以满足数据中心的用冷末端的散热需求。

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 (10)

1.一种数据中心的散热系统，其特征在于，包括制冷系统、余热回收系统、控制装置，其中：

所述制冷系统用于向所述数据中心的用冷末端提供冷量；

所述余热回收系统包括至少一个余热回收装置，所述余热回收装置用于为所述数据中心的用热末端提供热量；所述余热回收装置通过供液支管与所述制冷系统中的供液总管在第一节点连通，并通过回液支管与所述制冷系统中的回液总管在第二节点连通；

所述回液总管在所述第二节点的下游设有温度传感器；

所述控制装置用于根据所述温度传感器检测的温度调节所述至少一个余热回收装置的热回收量，和/或所述制冷系统的制冷量，使所述温度传感器测得的温度保持在设定范围内。

2.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述第二节点处设有混合容器。

3.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述供液支管上设置有第一阀门，所述回液支管上设有第二阀门；

所述供液总管上设有第三阀门，且所述第三阀门位于所述第一节点的下游；

所述回液总管上设有第四阀门，且所述第四阀门位于所述第二节点的上游。

4.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述控制装置具体用于当所述温度传感器测得的温度超出所述设定范围，且至少一个所述余热回收装置的热回收量不满足对应的用热末端的热负荷时，调节所述余热回收装置的热回收量，使所述温度传感器测得的温度保持在所述设定范围内；

所述控制装置还具体用于当所述温度传感器测得的温度超出所述设定范围，且每个所述余热回收装置的热回收量均满足对应的用热末端的热负荷时，调节所述制冷系统的制冷量，使所述温度传感器测得的温度保持在所述设定范围内。

5.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述余热回收装置为热泵机组，所述热泵机组的蒸发器侧分别与所述供液支管、所述回液支管连通；

所述热泵机组的冷凝器侧分别通过第一连接管路、第二连接管路与所述数据中心的用热末端连通。

6.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述制冷系统包括一次侧制冷循环系统与二次侧制冷循环系统，其中：

所述供液总管与所述回液总管为所述一次侧制冷循环系统中的输液管路；

或者，所述供液总管与所述回液总管为所述二次侧制冷循环系统中的输液管路。

7.如权利要求6所述的散热系统，其特征在于，所述一次侧制冷循环系统中包括板式换热器或压缩制冷机组。

8.如权利要求6所述的散热系统，其特征在于，所述二次侧制冷循环系统中包括冷却塔。

9.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述数据中心的用热末端为空调机组，所述空调机组的风机盘管与所述余热回收装置连通。

10.如权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述数据中心的用热末端为采暖翅片，所述采暖翅片与所述余热回收装置连通。

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