CN219802907U - 液冷换热设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种液冷换热设备，至少包括箱体，所述箱体内设置有温控部件、第一管道和第二管道；所述温控部件具有第一流道和第二流道，并且所述第一流道和所述第二流道分别与所述第一管道和所述第二管道连通，以形成第一环路和第二环路，所述第一环路和所述第二环路通过接触进行热量交换；其中，所述箱体内还设置有降温部件，所述第一环路与第二环路交换热量后，所述箱体内的温度随所述降温部件改变，以调节所述第一环路和所述第二环路的温度。本申请通过设置降温部件，改变液冷换热设备内部的空气温度，进而影响换热部件的温度，使其温度调节至室温或预设温度，以解决现有技术中因液冷换热设备内部温度无法合理调节导致影响换热效果的技术问题。

Description

液冷换热设备

技术领域

本申请涉及电子设备散热技术领域，特别涉及一种液冷换热设备。

背景技术

随着国家信息化和数字化的高速发展，数据中心机房已成为国民经济发展中的重要组成部分。随着数据中心规模的扩大，高功率密度服务器大规模使用，单机柜产热量急剧增加。一方面，高功率密度服务器的热量需及时带走，不然会导致设备损坏宕机，造成经济损失；另一方面，高散热所需制冷设备功率成倍提高，增加了数据中心的能源消耗。

现有的数据中心机房主要采用工业空调等成熟风冷技术，但空调设备自身具有的高能耗特点，导致数据中心机房的PUE值普遍较高。为解决高功耗IT设备散热难题，数据中心开始采用液冷技术，液冷技术冷却效率显著高于风冷散热，可以有效解决高功耗IT设备的散热问题，降低冷却系统能耗。

在目前采用液冷技术的数据中心机房里，常用的液冷换热设备在经过一次循环换热后无法快速回温，易导致后续的换热效果不佳。

发明内容

本申请的目的在于提供一种液冷换热设备，通过设置降温部件，改变液冷换热设备内部的空气温度，进而影响换热部件的温度，使其温度调节至室温或预设温度，以解决现有技术中因液冷换热设备内部温度无法合理调节导致影响换热效果的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种液冷换热设备，至少包括箱体，所述箱体内设置有温控部件、第一管道和第二管道；所述温控部件具有第一流道和第二流道，并且所述第一流道和所述第二流道分别与所述第一管道和所述第二管道连通，以形成第一环路和第二环路，所述第一环路和所述第二环路通过接触进行热量交换；其中，所述箱体内还设置有降温部件，所述第一环路与第二环路交换热量后，所述箱体内的温度随所述降温部件改变，以调节所述第一环路的温度。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一管道包括容器回液管和容器供液管，所述容器回液管和所述容器供液管分别与所述第一流道两端连接；所述容器回液管和所述容器供液管远离所述第一流道一端均与容器连接，以使得所述容器内的液体流经所述第一环路，与所述第二环路进行热量交换。

作为上述技术方案的进一步改进：所述容器回液管上设置有泵体，所述容器内的液体通过所述泵体沿所述第一环路循环流动。

作为上述技术方案的进一步改进：所述容器回液管和所述容器供液管均具有过滤部件，以使得流向所述第一流道和流向所述容器内的液体均能流经所述过滤部件。

作为上述技术方案的进一步改进：所述容器供液管为直角结构，以使得所述容器供液管被配置于所述箱体的左侧或右侧。

作为上述技术方案的进一步改进：所述容器供液管上设置有电导率仪，以检测流入所述容器内液体的电导率。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第二管道包括外循环回液管和外循环供液管，所述外循环回液管和所述外循环供液管分别与所述第二流道两端连接；所述外循环回液管和所述外循环供液管远离所述第二流道一端均贯穿所述箱体与外循环系统连接，以使得经所述外循环系统流出的液体流入第二环路中，与所述第一环路进行热量交换。

作为上述技术方案的进一步改进：所述降温部件至少包括叶片和电机，所述电机设置于所述箱体上，并且与所述叶片连接，以驱动叶片使其产生气流，从而改变所述箱体内的温度。

由此可见，本申请一个或者多个实施方式提供的技术方案，通过设置温控部件，对液冷服务器容器内部液体进行换热，以保证冷却液能长期处于预设的温度区间内，实现对设备的冷却。

同时通过设置降温部件，改变液冷换热设备内部的空气温度，进而影响换热部件的温度，使其温度调节至室温或预设温度，以解决现有技术中因液冷换热设备内部温度无法合理调节导致影响换热效果的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种实施方式中液冷换热设备的结构示意图；

图2是本申请提供的另一种实施方式中液冷换热设备的结构示意图。

附图标记：

10-箱体；

20-温控部件；

30-降温部件；301-叶片；302-电机；

40-第一管道；401-容器进液管；4011-泵体；402-容器回液管；

50-第二管道；501-外循环进液管；502-外循环回液管；

60-电导率仪；

70-控制器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。本申请使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”、“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“滑动连接”、“固定”、“套接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供一种液冷换热设备，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

随着数据中心计算能力的增长，数据中心的热流密度不断增大，传统数据中心所采用的风冷系统，逐渐无法满足高算力服务器带来的高热量，而液冷系统由于散热效率高，逐渐成为新一代数据中心的必要选择。

为了保证液冷服务器容器内冷却液的持续冷却作用，现有的数据中心机房多采用液冷换热设备与液冷服务器容器连接进行换热，以将液冷服务器容器内的冷却液温度控制在一个合理的范围内，进而保证液冷服务器的正常运行。

然而现有的液冷换热设备在将液冷服务器容器内的冷却液经过一轮循环换热后，其换热部件因热量交换带来的温度变化将会持续一定时间，若此时需要进行下一轮的换热，则会影响换热效果。

有鉴于此，本申请实施例提供一种液冷换热设备，通过设置降温部件，改变液冷换热设备内部的空气温度，进而影响换热部件的温度，使其温度调节至室温或预设温度，以解决现有技术中因液冷换热设备内部温度无法合理调节导致影响换热效果的技术问题，以下分别进行详细说明。

下面将结合附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本申请所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1、图2，一种液冷换热设备，至少包括箱体10，箱体10内设置有温控部件20、第一管道40和第二管道50，温控部件20具有第一流道和第二流道，并且第一流道和第二流道分别与第一管道40和第二管道50连通，以形成第一环路和第二环路，第一环路和第二环路通过接触进行热量交换。如此，则可以使液冷服务器容器内的冷却液及外部供水分别流经第一环路和第二环路，从而完成两种液体之间的热量交换，以此达到调节冷却液温度的目的。其中，箱体10内还设置有降温部件30，第一环路与第二环路交换热量后，箱体10内的温度随降温部件30改变，以调节第一环路和第二环路的温度。通过上述方式，使得第一环路和第二环路在进行换热后能够通过降温部件30实现温度的调节，保证温度处于预设范围内，避免对后续的液体换热产生影响。

进一步地，第一管道40包括容器进液管401和容器回液管402，容器进液管401和容器回液管402分别与第一流道两端连接，容器进液管401和容器回液管402远离第一流道一端均与容器连接，以使得容器内的液体流经第一环路，与第二环路进行热量交换。更进一步地，容器进液管401上设置有泵体4011，容器内的液体通过泵体4011沿第一环路循环流动，从而改变液冷服务器容器内的液体温度。

更进一步地，第二管道50包括外循环进液管501和外循环回液管502，外循环进液管501和外循环回液管502分别与第二流道两端连接，外循环进液管501和外循环回液管502远离第二流道一端均贯穿箱体10与外循环系统连接，以使得经外循环系统流出的液体流入第二环路中，与第一环路进行热量交换降温部件30。

其中，容器进液管401、容器回液管402、外循环进液管501和外循环回液管502可以均分别由硬管路和软管路构成，软管路可以补偿尺寸和装配误差，方便整体管路的布局安装，硬管路则可以用于连接传感器、阀体等部件。

并且，容器进液管401、容器回液管402、外循环进液管501和外循环回液管502上分别串联有若干开关阀，若干开关阀沿对应管路依次间隔设置，从而在后续维修中，无需将全部液体放出后进行维修，只需关闭对应维修点两端的开关阀即可，维修更加便捷。

由于第一环路内的冷却液在长期运行后，会出现挥发等情形导致冷却液缺少的问题，为了便于补充冷却液，容器进液管401和/或容器回液管402内上设置有容器支路，容器支路上连接有充放液接口。

具体的，充放液接口包括充放液截止阀和快接接口，充放液截止阀一端与容器支路连通，充放液截止阀的另一端与快接接口连通。如此，当需要补液时，可将外部补液设备接口连接在快接接口上，然后打开充放液截止阀进行补液，待补充完成后，先关闭充放液截止阀，然后将外部补液设备接口从快接接口上取下即可。

在实际应用中，上述方案采用板式换热器进行液体的热量交换。具体地，液冷服务器容器内的液体经容器进液管401进入板式换热器的第一流道内，外循环系统中的液体经外循环进液管501进入板式换热器的第二流道内，并且通过两个液体存在的温度差进行热量的传递，交换热量后的两个液体再分别进入容器回液管402和外循环回液管502内。

例如，当服务器运行一定时间后，持续发热导致温度上升，为了使服务器的温度处于预设范围内，通过泵体4011使液冷服务器容器内的液体进入第一流道中，此时，第一流道中的液体温度高于第二流道中的液体温度，经换热后进入容器回液管402中的液体温度降低，以使得重新流入液冷服务器容器内的液体温度低于流出液冷服务器容器内的液体温度。

在一种可实现的实施方式中，容器回液管402上设置有电导率仪60，以检测流入容器内液体的电导率。当电导率仪60上显示此时的液体电导率过高时，即当前液体中杂质成分过多，会触发警报，此时运维人员可根据上述情况更换液冷服务器容器内的液体，以防止后续产生杂质堵塞管道的情况。

在一种可实现的实施方式中，容器回液管402采用直角结构，以使得容器回液管402可以根据液冷换热设备内部结构布局的需求，被配置于箱体10的左侧或右侧。如此，通过合理的结构设计，相比同类设备可以更好更快的完成日常维护维修工作。相应的，容器进液管401也可采用直角结构，以与容器回液管402达到相互配合布设的目的。

在一种可实现的实施方式中，外循环进液管501上设置有调节阀，以调节经外循环系统流入第二流道内的液体流量。如此，可配合调整换热所需的流量，若当前的降温需求过高，则可将液体流量增大，反之则可将液体流量减小。

进一步地，外循环进液管501上还设置有压力传感器，以检测经外循环系统流入第二流道内的液体压力，从而判断当前流经外循环进液管501的流量是否与调节阀开度一致。

更进一步地，压力传感器安装于球阀上，当液体压力处于预设区间范围内时，球阀为常开状态，当压力传感器需要维护或其他情况时，运维人员可以手动将球阀关闭。

在一种可实现的实施方式中，容器进液管401上设置有流量计，以监测经液冷服务器容器流出的冷却液流量，流量计和控制器70之间电连接，控制器70可以接收流量计发送的信号，进而获取流量计内的液体实时流量数据，并基于流量数据判断液体换热设备的运行情况。

在一种可实现的实施方式中，降温部件30至少包括叶片301和电机302，电机302设置于箱体10上，并且与叶片301连接，以驱动叶片301使其产生气流，从而改变箱体10内的温度。其中，电机302与控制器70电连接，以实现控制器70对叶片301及箱体10内温度的控制。进一步地，第一流道上设置有第二温度传感器，第二温度传感器和控制器70之间电连接，控制器70可以接收第二温度传感器发送的信号，进而获取第一流道的实时温度。当液冷服务器容器内的液体经过循环换热后，第一流道因受液体的影响产生温度的变化，此时第二温度传感器能将检测到的温度数值发送至控制器70，并判断该数值与预设温度数值之间的差值，当差值超过设置阈值范围时，控制器70控制电机302转动，以启动叶片301调节箱体10内的温度，直至控制器70接收到的温度数值处于上述阈值范围内。

不同于上述采用叶片301产生气流降温的方式，在另一种可实现的实施方式中，降温部件30至少包括设置于箱体10上的通风管道及设置于数据中心机房内的空调，控制器70与空调以及通风管道上的开关阀电连接，通过控制箱体10内部与数据中心机房内部的连通，使得箱体10能通过空调的制冷改变其内部温度，进而影响第一流道的温度。

在一种可实现的实施方式中，容器回液管402内设有第一温度传感器，以获取流出第一流道的液体温度。液冷换热设备具有控制器70，第一温度传感器和控制器70之间存在通信线路(有线或者无线通信线路)，控制器70可以接收第一温度传感器发送的信号，进而获取容器回液管402内的液体实时温度。当容器回液管402内液体的温度超过设定区间范围时，第一温度传感器检测到的温度可以经由上述通信线路反馈至控制器70，然后由控制器70以声光电的形式发出提醒，泵体4011能根据上述检测数据相应的调整液体的流量。

具体地，容器回液管402内的液体温度可以表征第一环路中的冷却液对于液冷服务器容器内设备的散热情况，当控制器70判断第一温度传感器与系统中预设温度存在差值时，可以通过PID算法，计算泵体4011的转速调节量，调节泵体4011的转速，从而调节泵体4011的流量，进而调节对液冷服务器容器的制冷效果。

例如，设定换热后的液体(即冷却液)最佳温度区间为P1，若第一温度传感器在第一环路开始循环后检测出容器回液管402内的温度数值为P2，则将该数值发送至控制器70，控制器70获取该数值后将其与所设定的最佳液压范围P1进行比对，当P2＞P1时，容器回液管402内的冷却液温度过高，难以达到对服务器降温的效果，此时，控制器70则调节外循环系统供应的液体温度，从而改变第二流道内液体温度，以使得第一流道内的冷却液与改变温度后的液体进行热量交换，同时，控制器70还可以调整泵体4011的开度，根据当前P2数值，将流经第一流道的液体流量增大或减小。

由此可见，本申请一个或者多个实施方式提供的技术方案，通过设置温控部件20，对液冷服务器容器内部液体进行换热，以保证冷却液能长期处于预设的温度区间内，实现对设备的冷却。

同时通过设置降温部件30，改变液冷换热设备内部的空气温度，进而影响换热部件的温度，使其温度调节至室温或预设温度，以解决现有技术中因液冷换热设备内部温度无法合理调节导致影响换热效果的技术问题。

以上仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液冷换热设备，其特征在于，至少包括箱体，所述箱体内设置有温控部件、第一管道和第二管道；

所述温控部件具有第一流道和第二流道，并且所述第一流道和所述第二流道分别与所述第一管道和所述第二管道连通，以形成第一环路和第二环路，所述第一环路和所述第二环路通过接触进行热量交换；

其中，所述箱体内还设置有降温部件，所述第一环路与第二环路交换热量后，所述箱体内的温度随所述降温部件改变，以调节所述第一环路的温度。

2.根据权利要求1所述的液冷换热设备，其特征在于，所述第一管道包括容器回液管和容器供液管，所述容器回液管和所述容器供液管分别与所述第一流道两端连接；

所述容器回液管和所述容器供液管远离所述第一流道一端均与容器连接，以使得所述容器内的液体流经所述第一环路，与所述第二环路进行热量交换。

3.根据权利要求2所述的液冷换热设备，其特征在于，所述容器回液管上设置有泵体，所述容器内的液体通过所述泵体沿所述第一环路循环流动。

4.根据权利要求3所述的液冷换热设备，其特征在于，所述容器回液管和所述容器供液管均具有过滤部件，以使得流向所述第一流道和流向所述容器内的液体均能流经所述过滤部件。

5.根据权利要求4所述的液冷换热设备，其特征在于，所述容器供液管为直角结构，以使得所述容器供液管被配置于所述箱体的左侧或右侧。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的液冷换热设备，其特征在于，所述容器供液管上设置有电导率仪，以检测流入所述容器内液体的电导率。

7.根据权利要求1所述的液冷换热设备，其特征在于，所述第二管道包括外循环回液管和外循环供液管，所述外循环回液管和所述外循环供液管分别与所述第二流道两端连接；

所述外循环回液管和所述外循环供液管远离所述第二流道一端均贯穿所述箱体与外循环系统连接，以使得经所述外循环系统流出的液体流入第二环路中，与所述第一环路进行热量交换。

8.根据权利要求7所述的液冷换热设备，其特征在于，所述降温部件至少包括叶片和电机，所述电机设置于所述箱体上，并且与所述叶片连接，以驱动叶片使其产生气流，从而改变所述箱体内的温度。