CN220629889U - 一种冷板式液冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冷板液冷技术领域，公开了一种冷板式液冷系统。该冷板式液冷系统包括机柜、换热装置、补液箱和压力传感器；其中，机柜和换热装置通过循环管路连通，且循环管路中设置有循环泵；补液箱通过补液管路和循环管路连通，且补液管路设置有补液泵；压力传感器设置于循环管路中，用于检测循环管路中对应位置的压力；补液泵用于在压力传感器检测到的压力值低于第一阈值时运转，还用于在压力传感器检测到的压力值高于第二阈值时停止运转。

Description

一种冷板式液冷系统

技术领域

本实用新型涉及冷板液冷技术领域，尤其涉及一种冷板式液冷系统。

背景技术

冷板式液冷是指采用液体作为传热介质在冷板内部流道流动，通过热传递对热源实现冷却的非接触液体冷却技术。在冷板式液冷系统中，服务器等发热器件不直接接触液体，而是通过装配在冷板表面进行散热。

服务器在日常运维过程中，会涉及到拆装服务器的场景，由于服务器安装于冷板，这就需要对冷板进行拆装。通常情况下，冷板采用自锁快速接头与循环管路连接，在对冷板进行拆卸过程中，理论上不会发生液体的泄漏，但实际操作过程中，仍会有少量液体发生泄漏。此外，在对冷板进行安装时，冷板内部及相连的管道也需要补液。因此，每次运维时，都需要对液冷系统进行少量补液，目前的方式是使用外置的补液装置，比如补液车，每次进行补液时，需要将补液车推到机架旁边进行补液，使得运维非常麻烦，增加了运维的时间和成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种冷板式液冷系统，用以解决现有技术中存在的冷板式液冷系统在运维时，需要外置的补液装置对系统进行补液，操作不便、花费时间较长的问题。

本实用新型实施例提供一种冷板式液冷系统，该冷板式液冷系统包括机柜、换热装置、补液箱和压力传感器；

所述机柜和所述换热装置通过循环管路连通，且所述循环管路中设置有循环泵；

所述补液箱通过补液管路和所述循环管路连通，且所述补液管路设置有补液泵；

所述压力传感器设置于所述循环管路中，用于检测所述循环管路中对应位置的压力；

所述补液泵用于在所述压力传感器检测到的压力值低于第一阈值时运转，还用于在所述压力传感器检测到的压力值高于第二阈值时停止运转。

上述冷板式液冷系统中，补液箱通过补液管路可以向循环管路中补充液体，当压力传感器检测到的压力值低于第一阈值时，说明循环管路中循环流动的液体量减小，需要进行补液。补液泵可以在压力传感器检测到的压力值低于第一阈值时运转，从而将补液箱中的液体泵入循环管路中。当压力传感器检测到的压力值高于第二阈值时，说明循环管路中循环流动的液体量达到使用要求，则补液泵停止运转，从而停止补液。即，补液泵可以根据设定位置的压力变化自动向循环管路中补液或停止补液，使得冷板式液冷系统可以自动进行补液，无需人工进行补液，降低了运维时间和成本。在缺液的情况下，补液箱可以及时向循环管路中补液，并且，也不影响机柜的运行。

在将补液管路连入循环管路时，在一种可选的实施方式中，所述循环管路包括第一管路，所述第一管路连通所述循环泵的进液口和所述机柜的出液口，且所述第一管路和所述补液管路连通；

在另一种可选的实施方式中，所述循环管路包括第二管路，所述第二管路连通所述循环泵的进液口和所述换热装置的出液口，且所述第二管路和所述补液管路连通。

上述实施方式中，利用冷却液的泵前压力低于泵后压力的特点，使得循环管路和上述第一管路或第二管路连通，从而降低补液泵将补液箱中的冷却液泵入循环管路时所需的动力，节约了能源。

在具体安装压力传感器时，所述压力传感器设置于所述第一管路，或者，所述压力传感器设置于所述第二管路。

为了避免冷却液通过补液管路倒灌进入补液箱，所述补液管路还设置有电磁阀，所述电磁阀位于所述补液泵远离所述补液箱的一侧。

上述电磁阀在需要补液时才打开，而在无需补液时，电磁阀处于关闭状态。当电磁阀处于关闭状态时，补液管路被封堵，如此，避免了在机柜和换热装置之间循环流动的冷却液通过补液管路倒灌进入补液箱。

在冷板式液冷系统中，机柜和换热装置在循环管路的连接下形成冷却液的散热回路，在散热过程中冷却液可能会因吸热而发生膨胀，从而导致散热回路内的压力变大。为了缓解散热回路内的压力，所述补液箱通过泄压管路和所述循环管路连通，且所述泄压管路设置有泄压阀。

上述实施方式中，当散热回路中冷却液的压力较大时，泄压阀会自动打开，使得散热回路中的冷却液排进补液箱。

可选的，所述补液箱设置有压力调节管路，且所述压力调节管路设置有双向压力阀。双向压力阀可以连通补液箱和外界环境，起到平衡压力的作用。

为了在补液箱内存储的冷却液不足时，向补液箱输送冷却液，所述补液箱还设置有送液管路，且所述送液管路远离所述补液箱的一端设置有自锁快速接头。上述自锁快速接头可以在需要向补液箱内输送冷却液时快速和外接管路对接，并可以在外接管路拔出后完成自锁，使得补液箱内的冷却液不会流出。

可选的，所述补液箱内设置有液位开关，所述液位开关用于在所述补液箱内的液面低于第三阈值时发出警报。液位开关发出警报后，可以提示工作人员向补液箱内补液。

可选的，所述循环管路包括进液总管和出液总管，所述进液总管和所述出液总管沿所述机柜的高度方向设置，且所述进液总管和所述出液总管分别和所述机柜连通；

所述进液总管和/或所述出液总管的顶端设置有液位传感器和电动排气阀，所述电动排气阀用于在所述液位传感器检测的液面高度低于第四阈值时开启。

上述实施方式中，在液位传感器和电动排气阀的配合下，可以将系统内部滞留的空气排出，从而降低系统内部的压力。

可选的，所述冷板式液冷系统还包括漏液检测装置，所述漏液检测装置用于检测所述冷板式液冷系统是否发生漏液；

所述补液泵具体用于在所述压力传感器检测到的压力值低于所述第一阈值，且所述漏液检测装置未检测到所述冷板式液冷系统发生漏液时运转。

具体来说，当由于漏液导致压力传感器检测到的压力值低于第一阈值时，补液泵不会运转，以避免在补液的过程中冷却液继续泄漏，从而造成冷却液的浪费。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的冷板式液冷系统的一种示意图。

附图标记：

10-机柜；20-换热装置；30-循环管路；31-第一管路；32-进液总管；33-出液总管；40-循环泵；50-液位传感器；60-电动排气阀；70-补液箱；80-补液管路；90-补液泵；100-压力传感器；110-电磁阀；120-压力调节管路；130-双向压力阀；140-送液管路；150-泄压管路；160-泄压阀；170-液位开关；180-冷却装置。

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。

图1为本申请实施例提供的冷板式液冷系统的一种示意图，如图1所示的实施例中，该冷板式液冷系统包括机柜10和换热装置20。其中，机柜10和换热装置20通过循环管路30连通，从而形成冷却液的散热回路。低温的冷却液在机柜10内部和服务器发生热交换，换热后，服务器的温度降低，冷却液的温度升高。高温的冷却液从机柜10流出，并进入换热装置20。在换热装置20内，冷却液放热后温度降低，低温的冷却液沿循环管路30继续流动并再次进入机柜10，完成一次散热循环。

循环管路30中设置有循环泵40，循环泵40为冷却液的流动提供了动力，在循环泵40的驱动下，冷却液在机柜10以及换热装置20之间循环流动，不断吸收服务器产生的热量，从而实现为服务器散热的效果。

上述机柜10包括柜体和设置在柜体内部的冷板，冷板和服务器相接触。冷板的数量一般为多个，且这些冷板沿机柜10的高度方向层叠设置。每个冷板内设置有流道，流道和循环管路30连通。低温的冷却液进入冷板后沿流道流动，并且，在流动过程中，低温的冷却液通过冷板和服务器发生热交换，使得服务器的温度降低，实现非接触式冷却效果。

冷板式液冷系统运行过程中，在换热装置20和机柜10之间循环流动的冷却液的流量会影响服务器的散热效果。当冷却液的流量减小时，服务器的散热效果也将降低。而导致冷却液的流量减小的原因也有多种，例如，在拆卸冷板的过程中使得冷却液发生泄漏，或者，在管路之间的接口处，由于连接不紧密而使得冷却液发生泄漏。

为了能够对参与散热循环的冷却液进行补充，以保证服务器的散热效果，本申请实施例提供的冷板式液冷系统还包括补液箱70，补液箱70内存储有冷却液，且补液箱70通过补液管路80和循环管路30连通。补液箱70内的冷却液可以经补液管路80流动至循环管路30中，从而使得参与散热循环的冷却液增多。

补液管路80设置有补液泵90，补液泵90可以在补液过程中为沿补液管路80流动的冷却液提供动力，使得补液箱70内的冷却液可以顺利进入循环管路30内。

另外，上述冷板式液冷系统还包括压力传感器100，压力传感器100设置在循环管路30中，压力传感器100用于检测循环管路30中对应位置处的压力。当参与散热循环的冷却液减少时，循环管路30内的压力也将降低，压力传感器100检测出的压力值也将降低。当压力传感器100检测到的压力值低于第一阈值时，补液泵90开始运转，在补液泵90的驱动下，补液箱70内的冷却液可以进入循环管路30，以对参与散热循环的冷却液进行补充。当压力传感器100检测到的压力值高于第二阈值时，补液泵90停止运转，补液结束，参与散热循环的冷却液已能够满足散热要求。

上述冷板式液冷系统在运行过程中，补液泵90可以根据压力传感器100检测出的压力变化自动向循环管路30中补液或停止补液，无需人工操作，降低了运维时间和成本。并且，一旦发生缺液，补液箱70可以及时进行补液，补液效率较高。

应理解，循环管路30包括多段管路，这些管路将机柜10、换热装置20、循环泵40等连通，从而形成冷却液的散热回路。在将补液管路80和上述循环管路30连通时，补液管路80和上述循环管路30的交汇位置可以有多种选择。

如图1所示的实施例中，循环管路30包括第一管路31，第一管路31连通换热装置20的出液口和循环泵40的进液口，且第一管路31和补液管路80连通。由于冷却液在流经第一管路31时还未受到循环泵40的驱动，因此，在第一管路31内，冷却液的压力较低。而通过使补液管路80和第一管路31连通，可以减小补液泵90两侧的压差，降低补液泵90将补液箱70中的冷却液泵入循环管路30时所需的动力，节约了能源。

在另外一些实施例中，循环管路30还可以包括第二管路，第二管路连通循环泵40的进液口和机柜10的出液口，且第二管路和补液管路80连通。同理，利用第二管路中冷却液的压力较低的特点，通过使补液管路80和第二管路连通，可以减小补液泵90两侧的压差，降低补液泵90将补液箱70中的冷却液泵入循环管路30时所需的动力，节约了能源。

上述实施例中，循环泵40的位置不同，而补液管路80和循环管路30的交汇位置均位于循环泵40的进液口之前，利用冷却液的泵前压力低于泵后压力的特点，来降低补液泵90将补液箱70中的冷却液泵入循环管路30时所需的动力。

在安装压力传感器100时，压力传感器100的安装位置也具有多种选择。具体的，当补液管路80和第一管路31连通时，压力传感器100可以设置于第一管路31。当补液管路80和第二管路连通时，压力传感器100可以设置于第二管路。

上述压力传感器100检测到的压力值为泵前压力，泵前压力较为平稳。冷板式液冷系统在运行过程中，可以采用泵前压力的变化为参考，控制补液泵90的开启和关闭。

冷板式液冷系统在运行过程中，机柜10、换热装置20以及循环管路30形成的散热回路为闭式回路，在闭式回路中流动的冷却液具有一定压力，为了防止冷却液倒灌进入补液箱70，补液管路80还设置有电磁阀110，且电磁阀110位于补液泵90远离补液箱70的一侧。电磁阀110在需要补液时才打开，无需补液时，电磁阀110处于关闭状态。电磁阀110在关闭状态下能够封堵补液管路80，从而避免了散热回路中的冷却液倒灌进入补液箱70。

继续参考如图1所示的实施例，补液箱70设置有压力调节管路120，压力调节管路120和外部环境连通，且压力调节管路120设置有双向压力阀130。双向压力阀130可以连通补液箱70和外界环境，起到平衡压力的作用。

具体的，当补液箱70内的压力较高时，补液箱70可以通过双向压力阀130向外排出一部分冷却液，实现泄压效果。当补液箱70内的压力较低时，可以通过双向压力阀130向补液箱70内补入空气，使得补液箱70内的压力升高，进而在补液过程中，使得补液泵90可以克服散热回路中的液体压力，将补液箱70内的冷却液泵入散热回路中。另外，在向补液箱70内补充冷却液的过程中，还可以通过上述双向压力阀130排出补液箱70内的空气。

冷板式液冷系统在运行过程中，参与散热循环的冷却液可能会因吸热而发生膨胀，从而导致散热回路内的压力变大。为了缓解散热回路内的压力，补液箱70还通过泄压管路150和循环管路30连通，且泄压管路150设置有泄压阀160。当散热回路内的压力较大时，泄压阀160会自动打开，使得一部分冷却液沿泄压管路150进入补液箱70，起到泄压的效果。当散热回路内的压力较小，且低于第一阈值时，可以通过补液泵90和补液管路80使得补液箱70中的冷却液进入散热回路中。

泄压阀160为单向阀，且为机械阀，泄压阀160只允许冷却液由循环管路30进入补液箱70中，而不允许冷却液反向流动。

补液箱70内设置有液位开关170，液位开关170用于在补液箱70内的液面低于第三阈值时发出警报。液位开关170发出警报后，可以提示工作人员向补液箱70内补液。

补液箱70外部设置有送液管路140，送液管路140远离补液箱70的一端设置有自锁快速接头。在向补液箱70输送冷却液时，自锁快速接头能够和外接管路对接，从而使得冷却液经送液管路140进入补液箱70。补液完成后，拔出外接管路，自锁快速接头自动锁闭。

如图1所示的实施例中，循环管路30还包括进液总管32和出液总管33，进液总管32和出液总管33沿机柜10的高度方向设置，且进液总管32和出液总管33分别和机柜10连通。当散热回路内有滞留的空气时，这些空气将向进液总管32和/或出液总管33的顶部聚集。为了将滞留的空气排出，进液总管32和/或出液总管33的顶部设置有液位传感器50和电动排气阀60，电动排气阀60用于在液位传感器50检测的液面高度低于第四阈值时开启，从而将滞留在管路内的空气排出。

如图1所示的实施例中，液位传感器50和电动排气阀60设置在出液总管33的顶部。其中，出液总管33高出机柜10中位于顶层的冷板，并且，出液总管33的顶端封闭。液位传感器50可以检测出液总管33内的液面高度，当液位传感器50检测的液面高度低于第四阈值时，则说明出液总管33的顶部已积聚了较多的空气，这部分空气占据了出液总管33顶部的一部分空间，使得出液总管33内的液面较低。电动排气阀60开启后，可以将积聚在出液总管33顶部的空气排出，从而降低了系统内的压力。

由于液位的检测较为灵敏，因此，可以在气体产生高压之前将其排出，从而使得排气过程中不易携带液体喷出。而传统的排气阀根据压力控制，在较大的压力条件下，排气阀开启，排气的同时容易喷出液体，而从管路顶端喷出液体后容易溅射到服务器上，导致设备损坏。

在其他实施例中，进液总管32的顶部也可以参考出液总管33设置液位传感器50和电动排气阀60，本申请不再详细介绍。

另外，冷板式液冷系统还包括漏液检测装置，漏液检测装置用于检测冷板式液冷系统是否发生漏液。漏液发生后，会导致系统内的压力降低。若在发生漏液的情况下，压力传感器100检测到的压力值低于第一阈值，则不启动补液泵90，以避免在补液的过程中冷却液继续泄漏，从而造成冷却液的浪费。因此，补液泵90具体用于在压力传感器100检测到的压力值低于第一阈值，且漏液检测装置未检测到冷板式液冷系统发生漏液时运转。

除漏液检测装置外，如图1所述的实施例中，该冷板式液冷系统还包括冷却装置180，冷却装置180和换热装置20通过另一循环管路连通，从而形成冷却液的散热回路。以换热装置20为参考，换热装置20和冷却装置180形成的散热回路为一次侧散热回路，换热装置20和机柜10形成散热回路为二次侧散热回路。一次侧散热回路中的冷却液和二次侧散热回路中的冷却液在换热装置20内实现热交换。冷却装置180可以干冷器，冷水机组，或者其他的冷源，本申请不进行一一列举。

上述冷板式液冷系统在运行过程，包括以下情景：

(1)当液位传感器50检测到的液位低于设定液位M₁时，电动排气阀60开始排气。当液位高于设定值M₂后，电动排气阀60停止排气。在液位传感器50和电动排气阀60的配合下，可以将系统内部滞留的空气排出，从而降低系统内部的压力。

(2)当压力传感器100检测到的压力值低于第一阈值P₁，同时漏液检测装置没有检测到系统发现漏液时，则启动补液泵90。在补液泵90的驱动下，补液箱70内的冷却液进入循环管路30内。当压力传感器100检测到系统内的压力低于第一阈值P₁，同时漏液检测装置检测到系统发现漏液时，则不启动补液泵90。启动补液泵90进行补液后，当压力传感器100检测到的压力值高于设定压力P₂时，关闭补液泵90，停止补液。

(3)当冷却液由于热胀冷缩，或是过量补液导致散热回路内的压力较高时，泄压阀160自动打开，一部分冷却液通过泄压管路150流向补液箱70，从而降低了散热回路内的压力。

(4)当补液泵90启动时，冷却液由补液箱70进入循环管路30内，此时，补液箱70内压力会降低，而通过双向压力阀130可以向补液箱70补进去空气，以平衡压力。当补液箱70压力高的时候，也可以通过双向压力阀130向外泄压。

应理解，上述电动排气阀60的开启和关闭、补液泵90的开启和关闭、电磁阀110的开启和关闭等均可以在满足开启和关闭的条件时，在控制装置的控制下进行。同时，电动排气阀60和压力传感器100分别与上述控制装置连接，并向控制装置传输检测结果，以使得控制装置控制对应部件的开启和关闭。

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)

1.一种冷板式液冷系统，其特征在于，包括机柜、换热装置、补液箱和压力传感器；

所述机柜和所述换热装置通过循环管路连通，且所述循环管路中设置有循环泵；

所述补液箱通过补液管路和所述循环管路连通，且所述补液管路设置有补液泵；

所述压力传感器设置于所述循环管路中，用于检测所述循环管路中对应位置的压力；

所述补液泵用于在所述压力传感器检测到的压力值低于第一阈值时运转，还用于在所述压力传感器检测到的压力值高于第二阈值时停止运转。

2.如权利要求1所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述循环管路包括第一管路，所述第一管路连通所述循环泵的进液口和所述机柜的出液口，且所述第一管路和所述补液管路连通；

或者，所述循环管路包括第二管路，所述第二管路连通所述循环泵的进液口和所述换热装置的出液口，且所述第二管路和所述补液管路连通。

3.如权利要求2所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述压力传感器设置于所述第一管路，或者，所述压力传感器设置于所述第二管路。

4.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述补液管路还设置有电磁阀，所述电磁阀位于所述补液泵远离所述补液箱的一侧。

5.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述补液箱通过泄压管路和所述循环管路连通，且所述泄压管路设置有泄压阀。

6.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述补液箱设置有压力调节管路，且所述压力调节管路设置有双向压力阀。

7.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述补液箱还设置有送液管路，所述送液管路远离所述补液箱的一端设置有自锁快速接头。

8.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述补液箱内设置有液位开关，所述液位开关用于在所述补液箱内的液面低于第三阈值时发出警报。

9.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述循环管路还包括进液总管和出液总管，所述进液总管和所述出液总管沿所述机柜的高度方向设置，且所述进液总管和所述出液总管分别和所述机柜连通；

所述进液总管和/或所述出液总管的顶端设置有液位传感器和电动排气阀，所述电动排气阀用于在所述液位传感器检测的液面高度低于第四阈值时开启。

10.如权利要求1～3任一项所述的冷板式液冷系统，其特征在于，所述冷板式液冷系统还包括漏液检测装置，所述漏液检测装置用于检测所述冷板式液冷系统是否发生漏液；

所述补液泵具体用于在所述压力传感器检测到的压力值低于所述第一阈值，且所述漏液检测装置未检测到所述冷板式液冷系统发生漏液时运转。