一种冷板式服务器的散热系统及控制方法与流程

1.本发明属于服务器制冷技术领域，特别涉及一种冷板式服务器的散热系统及控制方法。


背景技术：

2.随着信息技术的发展，服务器散热量和机房散热密度的增长，依靠电力的精密空调散热方式，将逐渐被新型的制冷方式所取代，随着移动数据、云计算和大数据业务的迅猛发展，数据中心建设规模越来越大，单机柜密度增加，服务器设备芯片的发热量也不断增大，传统的风冷模式不但耗电量大而且已越来越不能满足it设备的散热需求，对数据中心节能的诉求，也逐渐突显出来，因此冷板式散热的服务器技术应运而生，但是传统的冷板式散热对于室外温度较高的情况下，散热效果不好，基于此，设计了一种高可靠冷板式服务器散热系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种冷板式服务器的散热系统及控制方法，该装置采用蓄冷喷淋冷却、中间冷却技术，即使在高温环境下也能够起到很好的散热效果，大大提高冷板式服务器的散热效率，压缩机制冷循环、氟泵制冷循环在不同温度下单独使用，能够以最小的能耗达到最大的散热目的，起到了节能降耗的目的，应急制冷循环的设置能够在压缩机出现故障时，继续为冷板式服务器进行散热，保证服务器的正常运行，大大提高了该装置的可靠性。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种冷板式服务器的散热系统，包括压缩机制冷循环、氟泵制冷循环，还包括应急制冷循环，所述压缩机制冷循环、氟泵制冷循环以及应急制冷循环之间互相连通，根据外界温度选择使用三种制冷循环模式中的一种制冷模式。
6.优选的，还包括回液环网、供液环网、机柜，所述回液环网的输入端与机柜相连接，回液环网的输出端与压缩机制冷循环输入端相连接，所述供液环网的输入端与压缩机制冷循环的输出端相连接，其中、压缩制冷循环、氟泵制冷循环、应急制冷循环的输出端和输入端相同，供液环网的输出端与机柜相连接，且在回液环网与机柜之间的管道上安装有动力泵，机柜中填充氟化液，回液环网方便将机柜内的热量收集并输送到制冷循环中，对氟化液冷凝，保证氟化液再次对服务器散热，供液环网保证冷却后的氟化液能够均匀的输入到机柜中，提高了服务器散热的效率。
7.优选的，所述压缩机制冷循环包括压缩机、蓄冷水箱、冷凝器、中间换热器、第一电磁阀、第五电磁阀、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第一储液罐、第二氟泵、第一单向阀、第二储液罐、第三膨胀阀以及管道，所述中间换热器的输入端与回液环管的输出端相连接，中间换热器的输出端分别与冷凝器的输入端、第一储液罐相连接，在中间换热器的中部安装有冷却盘管，所述冷却盘管的一端与回液环网的输出端相连接，另一端与第一储液罐相连接，所述
冷凝器、压缩机以及中间换热器两两相连形成一个封闭的圆环，所述第一储液罐通过第二氟泵与第二储液罐相连，所述第二储液罐通过第三膨胀阀与供液环网相连，所述第一电磁阀和第二膨胀阀依次安装在压缩机与中间换热器之间的管道上，所述第一单向阀安装在压缩机与冷凝器之间的管道上，所述第一膨胀阀安装在泠凝器与中间换热器之间的管道上，所述第五电磁阀安装在中间换热器与回液环网之间的管道上，所述压缩机为变频压缩机，压缩机制冷循环能够在机柜中温度达到35℃以上时，对氟化液冷却，保证机柜内服务器的散热质量，大大提高了散热效率，从而保证了服务器的正常工作。
8.优选的，所述冷凝器包括箱体、冷凝换热器、蓄冷水箱、喷淋装置、辅助管道、风机，所述冷凝换热器安装在箱体的顶部，所述风机安装在冷凝换热器的上方，所述喷淋装置安装在箱体的侧壁上，且不低于冷凝换热器的高度，所述蓄冷水箱安装在冷凝换热器的底部，在蓄冷水箱的内部安装有增压泵以及液位检测装置，所述增压泵安装在蓄冷水箱的底部并与喷淋装置相配合，所述辅助管道的一端安装在蓄冷水箱上，另一端安装在喷淋装置上，在辅助管道上依次安装有补水电动阀以及直喷电动阀，且在辅助管道上补水电动阀与直喷电动阀之间安装有自来水管道接口，所述喷淋装置上安装有冷喷雾电动阀，所述电动喷雾阀安装在辅助管道与增压泵之间，冷凝器能够对冷媒进行冷却，保证冷媒进入中部换热器时能够起到吸收冷却盘管中氟化液温度的目的，从而实现对氟化液冷却的目的，大大提高了冷却效果，保证了服务器的正常工作。
9.优选的，所述冷凝器还包括出水管、进水管、蓄冷水泵以及冷水换热器，所述进水管的一端安装在蓄冷水箱的一侧，另一端通过蓄冷水泵安装在冷水换热器的输出端，所述出水管的一端安装在蓄冷水箱的一侧进水管的上方，出水管的另一端安装在冷水换热器的输入端，所述蓄冷水泵安装在出水管上，冷凝器用于对冷媒进行冷却，保证冷媒在于冷却盘管接触时，能够吸收掉冷却盘管内氟化液的热量，从而实现冷却氟化液的目的，保证了氟化液能够继续对机柜中的服务器散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。
10.优选的，所述氟泵制冷循环包括第一氟泵、冷凝器、第二膨胀阀、中间换热器，所述第一氟泵、冷凝器、中间换热器两两相连形成一个闭环，所述第一氟泵的一端与冷凝器相连，另一端通过第二膨胀阀与中间换热器相连，还包括第一储液罐、第二氟泵、第二单向阀、第二储液罐以及第三膨胀阀，氟泵制冷循环能够起到冷却氟化液的目的，保证氟化液能够再次吸收机柜中服务器散发出来的热量。
11.优选的，在第一氟泵上并联有第三氟泵，且第一氟泵与第三氟泵采用一备一用设置，在第二氟泵上并联有第四氟泵，且第四氟泵采用一备一用设置，第一氟泵、第二氟泵、第三氟泵、第四氟泵均为变频氟泵，保证在第一氟泵和第二氟泵出现问题时，氟泵制冷循环能够继续进行，从而保证了正常的散热，保证了服务器的正常运行。
12.优选的，所述应急制冷循环包括冷凝器、第二电磁阀、第一氟泵、第三电磁阀、第二储液罐以及第三膨胀阀，所述冷凝器输入端通过第二电磁阀与回液环网相连接，冷凝器的输出端与第一氟泵的输入端相连接，所述第一氟泵的输出端通过第三电磁阀与第二储液罐相连接，所述第二储液罐通过第三膨胀阀与供液环网相连接，应急冷却循环能够保证在压缩机出现故障后，能够继续为机柜中服务器进行散热，防止服务器因温度过高出现宕机的现象，保证了服务器的正常运行，提高了散热效果。
13.优选的，还包括连接管，所述连接管的一端安装在回液环网的输出端，另一端安装
在供液环网的输入端，在连接管上安装有第四电磁阀，连接管的设置能够旁通供回两侧的氟化液流量，从而平衡供回两侧压力，保证氟化液的正常流通，第四电磁阀的设置便于根据需要控制供回两侧氟化液的旁通。
14.一种冷板式服务器的散热系统的控制方法，包括如下步骤：
15.当室外温度＞35℃，采用压缩机制冷循环模式对机柜内的冷板式服务器散热。
16.当25≤室外温度≤35℃时候，同样采用压缩机冷却模式，不同点是，冷凝器喷淋采用自来水直接喷雾冷却模式，此时蓄冷水箱、蓄冷水泵、增压泵、冷喷雾电动阀均关闭，直喷电动阀开启，采用自来水压力直接喷雾冷凝来实现冷凝器的高效冷却。
17.当室外温度≤25℃，关闭压缩机制冷循环，采用氟泵制冷循环为机柜内的冷板式服务器散热。
18.当中间换热器出现故障时，采用应急制冷循环为机柜内的冷板式服务器散热。
19.本发明的有益效果是：
20.1)本装置采用蓄冷喷淋冷却、中间冷却技术，即使在高温环境下也能够起到很好的散热效果，大大提高冷板式服务器的散热效率，压缩机制冷循环、氟泵制冷循环在不同温度下单独使用，能够以最小的能耗达到最大的散热目的，起到了节能降耗的目的，应急制冷循环的设置能够在压缩机出现故障时，继续为冷板式服务器进行散热，保证服务器的正常运行，大大提高了该装置的可靠性。
21.2)本装置回液环网方便将机柜内的热量收集并输送到制冷循环中，对氟化液冷凝，保证氟化液再次对服务器散热，供液环网保证冷却后的氟化液能够均匀的输入到机柜中，提高了服务器散热的效率。
22.3)本装置压缩机制冷循环能够在机柜中温度达到35℃以上时，对氟化液冷却，保证机柜内服务器的散热质量，大大提高了散热效率，从而保证了服务器的正常工作。
23.4)本装置冷凝器能够对冷媒进行冷却，保证冷媒进入中部换热器时能够起到吸收冷却盘管中氟化液温度的目的，从而实现对氟化液冷却的目的，大大提高了冷却效果，保证了服务器的正常工作；冷凝器用于对冷媒进行冷却，保证冷媒在于冷却盘管接触时，能够吸收掉冷却盘管内氟化液的热量，从而实现冷却氟化液的目的，保证了氟化液能够继续对机柜中的服务器散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。
24.5)本装置氟泵制冷循环能够起到冷却氟化液的目的，保证氟化液能够再次吸收机柜中服务器散发出来的热量。
25.6)本装置第三氟泵、第四氟泵的设置，保证在第一氟泵和第二氟泵出现问题时，氟泵制冷循环能够继续进行，从而保证了正常的散热，保证了服务器的正常运行。
26.7)本装置应急冷却循环能够保证在压缩机出现故障后，能够继续为机柜中服务器进行散热，防止服务器因温度过高出现宕机的现象，保证了服务器的正常运行，提高了散热效果。
27.8)本装置连接管的设置能够旁通供回两侧的氟化液流量，从而平衡供回两侧压力，保证氟化液的正常流通，第四电磁阀的设置便于根据需要控制供回两侧氟化液的旁通。
附图说明
28.附图1是本发明的结构示意图。
29.附图2是本发明图1中a处放大图。
30.图中：1、冷凝换热器；2、喷淋装置；3、冷喷雾电动阀；4、直喷电动阀；5、补水电动阀；6、自来水管道接口；7、增压泵；8、蓄冷水箱；9、第一单向阀；10、压缩机；11、第一电磁阀；12、第一氟泵；13、第三氟泵；14、第三电磁阀；15、第二单向阀；16、第二膨胀阀；17、第二氟泵；18、第二储液罐；19、第三膨胀阀；20、第四电磁阀；21、第一储液罐；22、机柜；23、动力泵；24、供液环网；25、回液环网；26、连接管；27、第四氟泵；28、第五电磁阀；29、冷却盘管；30、第二电磁阀；31、第一膨胀阀；32、液位检测装置；33、风机；34、进水管；35、冷水换热器；36、蓄冷水泵；37、出水管。
具体实施方式
31.下面结合附图1
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2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
33.一种冷板式服务器的散热系统及控制方法，一种冷板式服务器的散热系统及控制方法，包括压缩机制冷循环、氟泵制冷循环，还包括应急制冷循环，所述压缩机制冷循环、氟泵制冷循环以及应急制冷循环之间互相连通，根据外界温度选择使用三种制冷循环模式中的一种制冷模式。
34.还包括回液环网25、供液环网24、机柜22，所述回液环网25的输入端与机柜22相连接，回液环网25的输出端与压缩机制冷循环输入端相连接，所述供液环网24的输入端与压缩机制冷循环的输出端相连接，其中、压缩制冷循环、氟泵制冷循环、应急制冷循环的输出端和输入端相同，供液环网24的输出端与机柜22相连接，且在回液环网25与机柜22之间的管道上安装有动力泵23，机柜22中填充氟化液，回液环网25方便将机柜22内的热量收集并输送到制冷循环中，对氟化液冷凝，保证氟化液再次对服务器散热，供液环网24保证冷却后的氟化液能够均匀的输入到机柜22中，提高了服务器散热的效率。
35.其中，动力泵23用于为氟化液提供动力，使得冷却后的氟化液能够喷洒在机柜内，保证氟化液喷洒的均匀，且提高了冷却效果，供液环网24方便将冷却后的氟化液均匀洒在机柜中，保证机柜中的每一台服务器都能得到冷却，回液环网25能够将机柜中吸收热量后的氟化液集中起来进行冷却，保证了氟化液的冷却效率以及冷却质量。
36.所述压缩机制冷循环包括压缩机10、蓄冷水箱8、冷凝器、中间换热器、第一电磁阀11、第五电磁阀28、第一膨胀阀31、第二膨胀阀16、第一储液罐21、第二氟泵17、第一单向阀9、第二储液罐18、第三膨胀阀19以及管道，所述中间换热器的输入端与回液环管的输出端相连接，中间换热器的输出端分别与冷凝器的输入端、第一储液罐21相连接，在中间换热器的中部安装有冷却盘管29，所述冷却盘管29的一端与回液环网25的输出端相连接，另一端与第一储液罐21相连接，所述冷凝器、压缩机10以及中间换热器两两相连形成一个封闭的
圆环，所述第一储液罐21通过第二氟泵17与第二储液罐18相连，所述第二储液罐18通过第三膨胀阀19与供液环网24相连，所述第一电磁阀11和第二膨胀阀16依次安装在压缩机10与中间换热器之间的管道上，所述第一单向阀9安装在压缩机10与冷凝器之间的管道上，所述第一膨胀阀31安装在泠凝器与中间换热器之间的管道上，所述第五电磁阀28安装在中间换热器与回液环网25之间的管道上，所述压缩机10为变频压缩机10，压缩机制冷循环能够在机柜22中温度达到35℃以上时，对氟化液冷却，保证机柜22内服务器的散热质量，大大提高了散热效率，从而保证了服务器的正常工作。
37.所述冷凝器包括箱体、冷凝换热器1、蓄冷水箱8、喷淋装置2、辅助管道、风机33，所述冷凝换热器1安装在箱体的顶部，所述风机33安装在冷凝换热器1的上方，所述喷淋装置2安装在箱体的侧壁上，且不低于冷凝换热器1的高度，所述蓄冷水箱8安装在冷凝换热器1的底部，在蓄冷水箱8的内部安装有增压泵7以及液位检测装置32，所述增压泵7安装在蓄冷水箱8的底部并与喷淋装置2相配合，所述辅助管道的一端安装在蓄冷水箱8上，另一端安装在喷淋装置2上，在辅助管道上依次安装有补水电动阀5以及直喷电动阀4，且在辅助管道上补水电动阀5与直喷电动阀4之间安装有自来水管道接口6，所述喷淋装置2上安装有冷喷雾电动阀3，所述电动喷雾阀安装在辅助管道与增压泵7之间，冷凝器能够对冷媒进行冷却，保证冷媒进入中部换热器时能够起到吸收冷却盘管29中氟化液温度的目的，从而实现对氟化液冷却的目的，大大提高了冷却效果，保证了服务器的正常工作。
38.其中，液位检测装置32能够检测蓄冷水箱8内冷却水的液位，工作人员根绝需要向蓄冷水箱8内添加冷却水。
39.其中，自来水管道接口5用于连接自来水水管，方便将自来水喷洒在冷凝换热器1上，为冷媒散热，提高了散热效果，保证了散热质量。
40.所述冷凝器还包括出水管37、进水管34、蓄冷水泵36以及冷水换热器35，所述进水管34的一端安装在蓄冷水箱8的一侧，另一端通过蓄冷水泵36安装在冷水换热器35的输出端，所述出水管37的一端安装在蓄冷水箱8的一侧进水管34的上方，出水管37的另一端安装在冷水换热器35的输入端，所述蓄冷水泵36安装在出水管37上，冷凝器用于对冷媒进行冷却，保证冷媒在于冷却盘管29接触时，能够吸收掉冷却盘管29内氟化液的热量，从而实现冷却氟化液的目的，保证了氟化液能够继续对机柜22中的服务器散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。
41.所述氟泵制冷循环包括第一氟泵12、冷凝器、第二膨胀阀16、中间换热器，所述第一氟泵12、冷凝器、中间换热器两两相连形成一个闭环，所述第一氟泵的一端与冷凝器相连，另一端通过第二膨胀阀16与中间换热器相连，还包括第一储液罐21、第二氟泵17、第二单向阀15、第二储液罐18以及第三膨胀阀19，氟泵制冷循环能够起到冷却氟化液的目的，保证氟化液能够再次吸收机柜22中服务器散发出来的热量，第一储液罐21和第二储液罐18用于平衡管道内的压力，保证冷却后的氟化液能够顺利回到机柜中，为机柜中服务器散热，第二单向阀15的设置防止冷却后的氟化液回流到中间换热器中，保证了冷却后的氟化液再次回到机柜中，为服务器散热，大大提高了散热效率，保证了散热质量。
42.在第一氟泵12上并联有第三氟泵13，且第一氟泵12与第三氟泵13采用一备一用设置，在第二氟泵17上并联有第四氟泵27，且第四氟泵27采用一备一用设置，第一氟泵12、第二氟泵17、第三氟泵13、第四氟泵27均为变频氟泵，第三氟泵13和第四氟泵27的设置，保证
在第一氟泵12和第二氟泵17出现问题时，氟泵制冷循环能够继续进行，从而保证了正常的散热，保证了服务器的正常运行。
43.所述应急制冷循环包括冷凝器、第二电磁阀30、第一氟泵12、第三电磁阀14、第二储液罐18以及第三膨胀阀19，所述冷凝器输入端通过第二电磁阀30与回液环网25相连接，冷凝器的输出端与第一氟泵12的输入端相连接，所述第一氟泵12的输出端通过第三电磁阀14与第二储液罐18相连接，所述第二储液罐18通过第三膨胀阀19与供液环网24相连接，应急冷却循环能够保证在压缩机10出现故障后，能够继续为机柜22中服务器进行散热，防止服务器因温度过高出现宕机的现象，保证了服务器的正常运行，提高了散热效果。
44.还包括连接管26，所述连接管26的一端安装在回液环网25的输出端，另一端安装在供液环网24的输入端，在连接管26上安装有第四电磁阀20，连接管26的设置能够旁通供回两侧的氟化液流量，从而平衡供回两侧压力，保证氟化液的正常流通，第四电磁阀20的设置便于根据需要控制供回两侧氟化液的旁通。
45.一种冷板式服务器的散热系统的控制方法，包括如下步骤：
46.当室外温度＞35℃，采用压缩机制冷循环模式对机柜22内的冷板式服务器散热。
47.当25≤室外温度≤35℃时候，同样采用压缩机制冷循环模式，不同点是，冷凝器喷淋采用自来水直接喷雾冷却模式，此时蓄冷水箱8、蓄冷水泵36、增压泵7、冷喷雾电动阀3均关闭，直喷电动阀4开启，采用自来水压力直接喷雾冷凝来实现冷凝器的高效冷却。
48.当室外温度≤25℃，关闭压缩机制冷循环，采用氟泵制冷循环为机柜22内的冷板式服务器散热。
49.当中间换热器出现故障时，采用应急制冷循环为机柜22内的冷板式服务器散热。
50.本装置采用蓄冷喷淋冷却、中间冷却技术，大大提高冷板式服务器的散热效果，达到节能降耗目的，压缩机制冷循环、氟泵制冷循环在不同温度下单独使用，能够最小的能耗达到最大的散热目的，起到了节能降耗的目的，应急制冷循环的设置能够在压缩机10出现故障时，继续为冷板式服务器进行散热，保证服务器的正常运行，大大提高了该装置的可靠性。
51.以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。