一种具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统及液冷方法与流程

1.本发明涉及服务器制冷技术领域，尤其涉及一种具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统及液冷方法。


背景技术：

2.随着科技的进步，电子设备得到的广泛的发展。电子设备的数据处理功能，储存功能以及通信功能得到了很大的进步。电子设备在得到发展的同时，在运行过程中，会产生较高的热量，如果不能及时散热的话，将导致电子设备无法正常运行，严重的还会损坏电子设备。
3.目前，对电子设备的散热方式有的通过风扇散热，有的将电子设备直接浸没在具有散热介质的容器中。电子设备在具有散热介质的容器内，热量从电子设备传递到液体中，并引起液体沸腾产生蒸汽。蒸汽在容器内的热交换器上冷凝，将热量传递给在数据中心中循环流动冷却水进行冷却，实现冷却过程。
4.蒸汽在冷凝管上冷凝成液态，此时靠重力将液体滴回浸没机柜，因靠重力方式将水滴下，所以管上依旧会粘附着冷凝水，造成无法有效的带走热量，降低冷凝效果，造成电子设备热量无法得到有效的降温，使电子设备无法正常运行，严重的还会损坏电子设备。


技术实现要素：

5.本发明提供一种具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统，系统可以有效的对电子设备进行降温。
6.具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统包括：冷凝盘管和控制组件；
7.控制组件包括：bmc模块、转速传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器以及pwm控制器；
8.冷凝盘管一侧安装有振动马达；
9.bmc模块分别通过转速传感器、电压传感器以及电流传感器与振动马达连接，在振动马达运行过程中，bmc模块获取振动马达的转速信息，运行电压信息以及运行电流信息，并计算出振动马达的输出功率；
10.温度传感器设置在冷却水槽内部，感应冷却水槽内部的温度信息；
11.bmc模块与温度传感器连接，获取冷却水槽的温度信息；
12.bmc模块通过pwm控制器与振动马达连接，bmc模块根据温度信息控制振动马达的输出功率。
13.进一步需要说明的是，bmc模块还用于获取当前振动马达的输出功率，并将当前振动马达的输出功率除以振动马达的预设最大输出功率，得到功率负载百分比；
14.根据的得到的功率负载百分比，计算出振动马达的输出功率，并通过pwm控制器控制振动马达以计算后的输出功能运行。
15.进一步需要说明的是，功率负载百分比p
pct
的计算方式为：当前振动马达的输出功
率p/预设最大输出功率p
max
；
16.振动马达输出功率pwm的计算方式为：
17.pwm＝0.028*(p
pct
^2)-1.33*p
pct
t；
18.t为温度传感器感应的冷却水槽内部温度信息。
19.进一步需要说明的是，转速传感器、电压传感器以及电流传感器分别通过i2c总线与bmc模块连接。
20.进一步需要说明的是，冷凝盘管设有第一冷凝管和第二冷凝管；
21.第一冷凝管和第二冷凝管平行设置，在第一冷凝管和第二冷凝管之间连接有多根冷凝支管；
22.第一冷凝管设有入口，第二冷凝管设有出口。
23.进一步需要说明的是，bmc模块通过温度传感器获取冷却水槽的温度信息，当获取的温度信息低于预设温度值时，bmc模块通过pwm控制器控制振动马达停止运行。
24.本发明还提供一种具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷方法，方法包括：
25.bmc模块通过温度传感器获取冷却水槽的温度信息；
26.当冷却水槽的温度高于预设温度值时，bmc模块通过pwm控制器控制振动马达运行；
27.bmc模块分别通过转速传感器、电压传感器以及电流传感器采集振动马达运行过程中的转速信息，运行电压信息以及运行电流信息；
28.bmc模块通过运行电压信息以及运行电流信息计算得到振动马达当前的输出功率；
29.bmc模块实时获取冷却水槽的温度信息，在冷却水槽的温度信息达到运行温度阈值时，bmc模块通过pwm控制器控制振动马达以当前输出功率运行。
30.进一步需要说明的是，bmc模块获取当前振动马达的输出功率，并将当前振动马达的输出功率除以振动马达的预设最大输出功率，得到功率负载百分比；
31.当前振动马达的输出功率为预设最大输出功率时，且冷却水槽的温度信息超过运行温度阈值的上限时，发出报警提示。
32.进一步需要说明的是，bmc模块获取当前振动马达的输出功率，并将当前振动马达的输出功率除以振动马达的预设最大输出功率，得到功率负载百分比；
33.根据的得到的功率负载百分比，计算出振动马达的输出功率，并通过pwm控制器控制振动马达以计算后的输出功能运行。
34.进一步需要说明的是，功率负载百分比p
pct
的计算方式为：当前振动马达的输出功率p/预设最大输出功率p
max
；
35.振动马达输出功率pwm的计算方式为：
36.pwm＝0.028*(p
pct
^2)-1.33*p
pct
t；
37.t为温度传感器感应的冷却水槽内部温度信息。
38.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
39.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统中，bmc模块通过温度传感器获取冷却水槽的温度信息；当冷却水槽的温度高于预设温度值时，bmc模块通过pwm控制器控制振动马达运行；bmc模块分别通过转速传感器、电压传感器以及电流传感器采集振
动马达运行过程中的转速信息，运行电压信息以及运行电流信息；bmc模块通过运行电压信息以及运行电流信息计算得到振动马达当前的输出功率；bmc模块实时获取冷却水槽的温度信息，在冷却水槽的温度信息达到运行温度阈值时，bmc模块通过pwm控制器控制振动马达以当前输出功率运行。这样，本发明在浸没式液冷内冷凝盘管一端安装振动马达，振动马达出力大小依照系统总功耗及水槽温度来做调节，如此做法可在系统处于高功耗状态或水温高时增加振动马达出力，将其冷凝水快速震落滴回浸没式液冷机柜内，使其冷却效果大幅提升；然而在系统处于低功耗状态或水温低时也可关闭振动马达，使系统更加智能省电。
40.进一步的讲，本发明在浸没式液冷内冷凝盘管一端安装振动马达，振动马达出力大小依照系统总功耗及水槽温度来做调节，如此做法可在系统处于高功耗状态或水温高时增加振动马达出力，将其冷凝水快速震落滴回浸没式液冷机柜内，提高系统的冷却效果，还可以起到节能降耗的作用。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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发明的一些实施例，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。
42.图1为具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统示意图；
43.图2为具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统实施例示意图；
44.图3为具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷方法流程图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
46.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
47.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统的附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
48.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或
不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
49.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统是基于在两相浸没式液冷中，通过液体的沸腾及冷凝过程，进行冷却，冷却效果具有指数级地提高液体的传热效率。
50.其中本发明的涉及的系统是将电子设备直接浸没在容器中的电介质液体中，也就是本发明中涉及的冷却水槽内部。其中冷却水槽内部为密封状态。在冷却水槽内，热量从电子设备传递到液体中，并引起液体沸腾产生蒸汽。蒸汽在容器内的热交换器(冷凝器)上冷凝，将热量传递给在数据中心中循环流动冷却水进行冷却，实现冷却过程。
51.本发明要解决的是蒸汽在冷凝管上冷凝成液态，此时靠重力将液体滴回浸没机柜，因靠重力方式将水滴下，所以管上依旧会粘附着冷凝水，会降低冷凝效果。本发明通过振动马达14可以将管上粘附的冷凝水振掉，避免影响冷凝效果。
52.如图1和2所示，本发明中浸没式液冷系统包括：冷凝盘管1和控制组件2；
53.示例性的讲，冷凝盘管1设有第一冷凝管3和第二冷凝管4；第一冷凝管3和第二冷凝管4平行设置，在第一冷凝管3和第二冷凝管4之间连接有多根冷凝支管5；第一冷凝管3设有入口6，第二冷凝管4设有出口7。第一冷凝管3和第二冷凝管4的长度根据实际需要来进行设置，第一冷凝管3和第二冷凝管4的直径可以根据需要降温的冷却水槽面积大小来进行确定。
54.第一冷凝管3和第二冷凝管4可以布局多根冷凝支管5，冷凝支管5之间间隔设置，可以对冷凝支管5之间的区域进行冷却。根据冷却水槽面积以及需要冷却的区域来设置冷凝盘管1整体的大小。满足冷却需要。
55.控制组件包括：bmc模块8、转速传感器9、电压传感器10、电流传感器11、温度传感器12以及pwm控制器13；
56.温度传感器12设置在冷却水槽内部，感应冷却水槽内部的温度信息；bmc模块8与温度传感器12连接，获取冷却水槽的温度信息；
57.bmc模块8可以是服务器中的系统管理控制器，英文全称为baseboard management controller.为服务器的管理控制器。服务器开启后，bmc模块8运行可以实时获取到振动马达14的状态信息以及通过温度传感器12获取冷却水槽的温度信息。
58.冷凝盘管1一侧安装有振动马达14；bmc模块8分别通过转速传感器9、电压传感器10以及电流传感器11与振动马达14连接，在振动马达14运行过程中，bmc模块8获取振动马达14的转速信息，运行电压信息以及运行电流信息，并计算出振动马达14的输出功率；bmc模块8通过pwm控制器13与振动马达14连接，bmc模块8根据温度信息控制振动马达14的输出功率。
59.为了提高对振动马达14的控制效率，保证有效的通过振动马达14可以将管上粘附的冷凝水振掉，避免影响冷凝效果。
60.bmc模块8还用于获取当前振动马达14的输出功率，并将当前振动马达14的输出功率除以振动马达14的预设最大输出功率，得到功率负载百分比；根据的得到的功率负载百分比，计算出振动马达14的输出功率，并通过pwm控制器13控制振动马达14以计算后的输出功能运行。振动马达14的预设最大输出功率是根据振动马达14自身的状态来进行设置，也
就是振动马达14能够输出的最大功率。
61.进一步的讲，功率负载百分比p
pct
的计算方式为：当前振动马达14的输出功率p/预设最大输出功率p
max
；
62.振动马达14输出功率pwm的计算方式为：
63.pwm＝0.028*(p
pct
^2)-1.33*p
pct
t；
64.t为温度传感器12感应的冷却水槽内部温度信息。
65.也就是说，bmc模块8在控制振动马达14运行时，不仅仅是直接发出控制指令控制振动马达14运行，而是先根据冷却水槽的温度信息，再结合当前振动马达14的输出功率p/预设最大输出功率p
max
之间的功率负载百分比p
pct
进行控制振动马达14运行。
66.本发明是在冷却水槽内部的浸没式液冷中在冷凝管上加装振动马达14，使系统可利用振动原理将粘附在冷凝管上的液体加速震落至机柜中，增加其冷凝效率，并依照系统功耗不同调整其马达出力大小，达到智能化。
67.对于本发明涉及的控制方式中，bmc模块8先获取到振动马达14的功率负载百分比p
pct
。再结合功率负载百分比计算得到振动马达14输出功率pwm，以计算的到的振动马达14输出功率pwm以控制指令的方式发给pwm控制器13控制振动马达14运行。
68.在公式pwm＝0.028*(p
pct
^2)-1.33*p
pct
t中，不仅需要实时获取到振动马达14的功率负载百分比，还结合了冷却水槽内部温度信息进行动态调节，满足将粘附在冷凝管上的液体加速震落至机柜中，增加其冷凝效率的效果。
69.如果当前振动马达14的输出功率为预设最大输出功率时，且冷却水槽的温度信息超过运行温度阈值的上限时，发出报警提示。这时振动马达14的输出功率无法再提升，而当前冷却水槽的温度信息超过阈值，会影响服务器稳定运行，这种情况需要及时报警，以提示监控人员及时处理。
70.基于上述系统，本发明在浸没式液冷内冷凝盘管1一端安装振动马达14，振动马达14出力大小依照系统总功耗及水槽温度来做调节，如此做法可在系统处于高功耗状态或水温高时增加振动马达14出力，将其冷凝水快速震落滴回浸没式液冷机柜内，使其冷却效果大幅提升；然而在系统处于低功耗状态或水温低时也可关闭振动马达14，使系统更加智能省电。
71.基于上述具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统，本发明还提供一种具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷方法，方法包括：
72.s101、bmc模块8通过温度传感器12获取冷却水槽的温度信息；其中，转速传感器9、电压传感器10以及电流传感器11分别通过i2c总线与bmc模块8连接。
73.s102、当冷却水槽的温度高于预设温度值时，bmc模块8通过pwm控制器13控制振动马达14运行；
74.s103、bmc模块8分别通过转速传感器9、电压传感器10以及电流传感器11采集振动马达14运行过程中的转速信息，运行电压信息以及运行电流信息；
75.s104、bmc模块8通过运行电压信息以及运行电流信息计算得到振动马达14当前的输出功率；
76.s105、bmc模块8实时获取冷却水槽的温度信息，在冷却水槽的温度信息达到运行温度阈值时，bmc模块8通过pwm控制器13控制振动马达14以当前输出功率运行。
77.具体来讲，bmc模块8获取当前振动马达14的输出功率，并将当前振动马达14的输出功率除以振动马达14的预设最大输出功率，得到功率负载百分比；根据的得到的功率负载百分比，计算出振动马达14的输出功率，并通过pwm控制器13控制振动马达14以计算后的输出功能运行。
78.进一步的讲，功率负载百分比p
pct
的计算方式为：当前振动马达14的输出功率p/预设最大输出功率p
max
；振动马达14输出功率pwm的计算方式为：
79.pwm＝0.028*(p
pct
^2)-1.33*p
pct
t；t为温度传感器12感应的冷却水槽内部温度信息。
80.作为一种情况，bmc模块8获取当前振动马达14的输出功率，并将当前振动马达14的输出功率除以振动马达14的预设最大输出功率，得到功率负载百分比；当前振动马达14的输出功率为预设最大输出功率时，且冷却水槽的温度信息超过运行温度阈值的上限时，发出报警提示。
81.基于上述方法，本发明在浸没式液冷内冷凝盘管1一端安装振动马达14，振动马达14出力大小依照系统总功耗及水槽温度来做调节，如此做法可在系统处于高功耗状态或水温高时增加振动马达14出力，将其冷凝水快速震落滴回浸没式液冷机柜内，提高系统的冷却效果，还可以起到节能降耗的作用。
82.应当理解，在本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统中，称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。
83.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统可能会使用便于描述的空间相对性术语，例如“在
…
下”、“下方”、“下部”、“以上”、“上方”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间相对性术语意在包括图中所示取向之外的使用或工作中的器件不同取向。例如，如果将图中的器件翻转过来，被描述为在其他元件或特征“下”或“下方”的元件将会朝向其他元件或特征的“上方”。于是，示范性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。可以使器件采取其他取向(旋转90度或其他取向)，这里所用的空间相对术语作相应解释。
84.本文所采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
85.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描
述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
86.所属技术领域的技术人员能够理解，本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
87.本发明提供的具有智能振动冷凝装置的浸没式液冷系统可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
88.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
89.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。