CN215269314U - 一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，包括密封箱，密封箱内底部装有高沸点冷却液，服务器密封浸没在高沸点冷却液中；还包括高沸点冷却液冷却系统，所述高沸点冷却液冷却系统为蒸发冷凝换热系统；所述蒸发冷凝换热系统包括高沸点冷却液循环管路以及水冷板换热系统；浸没在高沸点冷却液中服务器工作时产生热量，高沸点高沸点冷却液吸收热量，温度升高，当温度升到一定程度时，由高沸点冷却液循环管路将高沸点高沸点冷却液送入水冷板换热系统中，经过水冷板换热系统换热后，将经过冷却的低温高沸点高沸点冷却重新送入密封箱内，实现循环冷却。

Description

一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统

技术领域

本实用新型涉及空调设备技术领域，具体是一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统。

背景技术

随着国家对新建数据中心的节能减排的要求越来越高，数据中心主要的耗能是空调的耗能；所以对于数据中心绿色节能提出了更高的诉求。而传统的风冷冷却的方式因为换热效果比液冷要差2个数量级，导致风冷的方式换热性能要差，所以采用液冷的方式成为了数据中心新型的冷却方式。

与传统冷却方式相比，在浸没冷却应用中，热量完全由液体从发热源传递出去，因与发热源直接接触，液体的流向更容易控制，其效率远高于风冷，单位体积可以支持的计算密度也更高。另一方面，相比自然风冷对环境温度、湿度和空气腐蚀性的苛刻要求，浸没技术对外界环境的要求非常宽泛，可部署的弹性非常大。同时浸没系统可重复使用的特性也节省了系统升级中制冷方案的重新设计，缩短了系统布置时间。

因此，高效节能的数据中心是未来数据中心行业发展的一大必然趋势，持续且有效地降低数据中心的运营成本已经成为当务之急。所以对于液冷的直接利用对IT机房系统的整个的能耗会显得非常重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：普通的风冷系统难以带走数据中心的热量；

本实用新型提供如下技术方案：

一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，包括密封箱，密封箱内底部装有高沸点冷却液，服务器密封浸没在高沸点冷却液中；

还包括高沸点冷却液冷却系统，所述高沸点冷却液冷却系统为蒸发冷凝换热系统；

所述蒸发冷凝换热系统包括高沸点冷却液循环管路以及水冷板换热系统。

浸没在高沸点冷却液中服务器工作时产生热量，高沸点高沸点冷却液吸收热量，温度升高，当温度升到一定程度时，由高沸点冷却液循环管路将高沸点高沸点冷却液送入水冷板换热系统中，经过水冷板换热系统换热后，将经过冷却的低温高沸点高沸点冷却重新送入密封箱内，实现循环冷却。

作为本实用新型进一步技术方案：还包括温度传感器和控制器，温度传感器设置于密封箱内，温度传感器浸没于高沸点冷却液中。

作为本实用新型再进一步技术方案：还包括液位传感器，液位传感器设置于密封箱内顶部。

作为本实用新型再进一步技术方案：所述水冷板换热系统包括水冷板换热器、循环水箱，电动二通阀一、水泵、风机、喷淋段、填料层、室外进风口、高水位开关、低水位开关、进水电磁阀、排水电磁阀以及除垢装置；

风机设置在循环水箱顶部外侧，循环水箱顶部固定设有填料层，填料层上设有喷淋段，喷淋段通过电动二通阀连接水冷板换热器的吸热通道；水冷板换热器通过水泵与循环水箱连通；

作为本实用新型再进一步技术方案：所述循环水箱内中部左右对称设置有室外进风口。

作为本实用新型再进一步技术方案：所述循环水箱内底部上下分别设置有高水位开关和低水位开关，循环水箱底部分别设有进水电磁阀和排水电磁阀；

作为本实用新型再进一步技术方案：所述循环水箱内底部固定设有除垢装置。

作为本实用新型再进一步技术方案：所述高沸点冷却液循环管路包括液泵和电动二通阀二，密封箱底部通过液泵和电动二通阀二与水冷板换热器的放热通道连通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型浸没在高沸点冷却液中服务器工作时产生热量，高沸点高沸点冷却液吸收热量，温度升高，当温度升到一定程度时，由高沸点冷却液循环管路将高沸点高沸点冷却液送入水冷板换热系统中，经过水冷板换热系统换热后，将经过冷却的低温高沸点高沸点冷却重新送入密封箱内，实现循环冷却，本实用新型创造性地采用单相浸没式液冷的方式给服务器或者IT机组散热，采用接触式散热的方式可以更好的带走热量，避免了采用直接风冷的方式导致机组产生局部热点；

本实用新型在室外冷凝侧采用蒸发冷却的方式充分利用水的相变带走室外侧的热量，更加节能；

本实用新型实时监测密封箱的液位高度，保持液位始终侵没服务器，可以更好为IT机组散热。

附图说明

图1为一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，包括密封箱4，密封箱4内底部装有高沸点冷却液，服务器密封浸没在高沸点冷却液中；本实施例中高沸点冷却液采用高沸点的氟化液沸点可到110℃以上；还包括高沸点冷却液冷却系统，所述高沸点冷却液冷却系统为蒸发冷凝换热系统；所述蒸发冷凝换热系统包括高沸点冷却液循环管路以及水冷板换热系统；还包括温度传感器2和控制器，温度传感器2设置于密封箱4内，温度传感器2浸没于高沸点冷却液中；还包括液位传感器3，液位传感器3设置于密封箱4内顶部；所述水冷板换热系统包括水冷板换热器7、循环水箱，电动二通阀一8、水泵9、风机10、喷淋段11、填料层12、室外进风口13、高水位开关14、低水位开关15、进水电磁阀16、排水电磁阀17以及除垢装置18；风机10设置在循环水箱顶部外侧，循环水箱顶部固定设有填料层12，填料层12上设有喷淋段11，喷淋段11通过电动二通阀一8连接水冷板换热器7的吸热通道；水冷板换热器7通过水泵9与循环水箱连通；所述循环水箱内中部左右对称设置有室外进风口13；所述循环水箱内底部上下分别设置有高水位开关14和低水位开关15，循环水箱底部分别设有进水电磁阀16和排水电磁阀17；所述循环水箱4内底部固定设有除垢装置18；所述高沸点冷却液循环管路包括液泵6和电动二通阀二5，密封箱4底部通过液泵6和电动二通阀二5与水冷板换热器7的放热通道连通。

本实用新型的工作原理是：氟化液在吸取服务器CPU的热量时，一直处于液态的状态，整体的可靠性较高；检测到温度到达T1时(T1可取35℃-45℃)，开启液泵和水泵开始工作，此时电动二通阀二和电动二通阀一的开度开到额定的开度，并且使风机的转速到额定转速，此时的换热状态是密封箱的氟化液吸收CPU服务器的热量，然后通过液泵提供动力，把吸热后的氟化液打倒水冷板换热器，通过在蒸发冷凝式外机给提供的冷却水给氟化液降温，然后再循环；其中水冷板换热器中的冷却水是通过蒸发式冷凝给冷却水降温，具体的实施措施是：开启水泵，开启电动二通阀一，开启风机，通过把冷却水喷淋到填料层上，然后室外的空气从室外进风口进入之后再填料层中与水进行逆流换热，带走冷却水的热量；上述过程中还包括：在室外温度较低、湿度较低时，可以降低风机的转速，可以充分利用室外的自然冷源给冷却水降温(风机转速通过室外温湿度来控制，室外温湿度越高，风机转速越大；室外温湿度越低，风机转速越低)，其次当服务器工作的数量不多时，可以根据所检测的温度传感器的温度来控制液泵的频率和电动二通阀的开度给密封箱提供合适的液量，避免过度给密封箱提供液量，造成液泵的功耗较高(因为单相氟化液浸没换热的过程中，系统所循环的质量流量一般比较大，液泵的流程和流量较大)；其次当服务器工作的数量不多时，可以根据所检测的温度传感器的温度来控制水泵和电动二通阀的开度开控制冷却水的水量，避免水泵的功耗较大；节约能耗。

上述装置还包括：在冷却水系统运行过程中，对通过除垢装置对冷却水的水垢进行处理和过滤，主要是避免冷却水过脏在水冷板换中的水侧结垢造成水冷板换的换热效率较低，造成部分冷量的损耗。其次上述的室外进风口采用两侧进风的形式，可以避免冷凝装置进风不均匀的状态或者换热不均匀的状态，能更好的进行换热。上述还包括要对高水位开关、低水位开关对冷凝侧进行冷却水水位的检测，避免冷却水水位过低导致水泵出现故障；其次可以对进水电磁阀，排水电磁阀可以通过对冷却水水位的高低进行实时的进水和排水(比如冷却水在蒸发的过程中会逐渐变少，需要实时补水；当下雨雨季时，会导致冷却水量逐渐增大需要实时排水)；上述还包括通过液位传感器开检测系统的安全运行可靠性，因为氟化液循环系统是一个闭式循环系统，所以氟化液在密封箱的液位高度应该不会有太大的变化，如果液位高度出现下降的状态，系统会自动告警，这时需要处理氟化液的泄漏情况，避免密封箱由于氟化液不够导致氟化物不能完全侵没服务器造成服务器局部出现热点，早点服务器损坏。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，包括密封箱，密封箱内底部装有高沸点冷却液，服务器密封浸没在高沸点冷却液中；还包括高沸点冷却液冷却系统，所述高沸点冷却液冷却系统为蒸发冷凝换热系统；所述蒸发冷凝换热系统包括高沸点冷却液循环管路以及水冷板换热系统。

2.根据权利要求1所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，还包括温度传感器和控制器，温度传感器设置于密封箱内，温度传感器浸没于高沸点冷却液中。

3.根据权利要求2所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，还包括液位传感器，液位传感器设置于密封箱内顶部。

4.根据权利要求3所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，所述水冷板换热系统包括水冷板换热器、循环水箱，电动二通阀一、水泵、风机、喷淋段、填料层、室外进风口、高水位开关、低水位开关、进水电磁阀、排水电磁阀以及除垢装置；风机设置在循环水箱顶部外侧，循环水箱顶部固定设有填料层，填料层上设有喷淋段，喷淋段通过电动二通阀连接水冷板换热器的吸热通道；水冷板换热器通过水泵与循环水箱连通。

5.根据权利要求4所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，所述循环水箱内中部左右对称设置有室外进风口。

6.根据权利要求5所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，所述循环水箱内底部上下分别设置有高水位开关和低水位开关，循环水箱底部分别设有进水电磁阀和排水电磁阀。

7.根据权利要求6所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，所述循环水箱内底部固定设有除垢装置。

8.根据权利要求7所述的蒸发冷凝式单相浸没式液冷系统，其特征在于，所述高沸点冷却液循环管路包括液泵和电动二通阀二，密封箱底部通过液泵和电动二通阀二与水冷板换热器的放热通道连通。

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