CN117687487A - 一种自配置冷热源液冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自配置冷热源液冷装置,涉及液冷技术领域,为解决冷板式液冷散热环境建设工程化建设难度大、周期长及资源投入大的问题,装置包括机身、冷源循环系统、第一换热器、供液循环系统、控制器;后四者均集成设置于机身上;冷源循环系统用于驱动制冷剂进行循环流动,并对制冷剂制冷;供液循环系统用于驱动冷却液进行循环流动,并使冷却液流经冷板以吸收负载的热量;第一换热器用于使制冷后的制冷剂与吸热后的冷却液进行热交换;控制器与冷源循环系统信号连接,用于根据负载的散热需求控制冷源循环系统的工作状态。本发明能够实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,方便、低成本地对服务器进行冷板式液冷散热,同时精确地控制冷量供给。
Description
技术领域
本发明涉及液冷技术领域,特别涉及一种自配置冷热源液冷装置。
背景技术
目前,常用的服务器液冷技术主要有浸没式液冷和冷板式液冷两种。浸没式液冷直接将服务器浸入专用冷却液中进行服务器散热处理。由于其综合使用成本高、维护困难等原因,其应用规模较小。冷板式液冷利用与服务器产热部件接触的冷板进行散热,其散热原理为水泵驱动冷却液持续不断地流过冷板内部通道,使冷却液在冷板内通过冷板板壁与服务器产热部件进行热交换,从而带走服务器产热部件运行产生的热量。
在相关技术中,常规的冷板式液冷系统主要由室外冷源、一次侧泵驱系统、一次侧管网系统、冷却液泵驱换热单元、二次侧管网系统及分水器等组成,系统不具备独立冷源,必须依靠室外冷水机或冷却塔等室外冷源及一次侧循环系统完成与液冷服务器的热交换。然而,常规的冷板式液冷系统的建设过程,不仅需要购置安装室外冷机、冷塔、一二次侧冷却液循环管路、电力等设施,还涉及大量基建施工及基础改造等工程化设计,建设难度大、建设周期长及资源投入大等缺点尤为明显,导致常规的风冷数据中心很难利用相关技术中的方案升级改造为液冷数据中心,无法方便、低成本地对服务器实现冷板式液冷散热;并且,室外冷源的散热状态跟外界环境息息相关,其散热状态往往不可控,可能会出现室外冷源提供的冷量不足或过多等问题。
因此,如何实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,方便、低成本地对服务器进行冷板式液冷散热,同时精确地控制冷量供给,是本领域技术人员面临的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自配置冷热源液冷装置,能够实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,方便、低成本地对服务器进行冷板式液冷散热,同时精确地控制冷量供给。
为解决上述技术问题,本发明提供一种自配置冷热源液冷装置,包括机身、冷源循环系统、第一换热器、供液循环系统、控制器;
所述冷源循环系统、所述第一换热器、所述供液循环系统及所述控制器均集成设置于所述机身上;
所述冷源循环系统用于驱动制冷剂沿预设路径进行循环流动,并对制冷剂进行制冷;
所述供液循环系统用于驱动冷却液沿预设路径进行循环流动,并使冷却液流经冷板以吸收负载的热量;
所述第一换热器连接于所述冷源循环系统与所述供液循环系统之间,用于使制冷后的制冷剂与吸热后的冷却液进行热交换;
所述控制器与所述冷源循环系统信号连接,用于根据所述负载的散热需求控制所述冷源循环系统的工作状态。
另一方面,所述冷源循环系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀;
所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口连通,所述冷凝器的出口与所述膨胀阀的入口连通,所述膨胀阀的出口与所述第一换热器的蒸发换热管道的入口连通,所述第一换热器的蒸发换热管道的出口与所述压缩机的入口连通。
另一方面,还包括用于检测所述蒸发换热管道的入口温度的第一温度传感器、用于检测所述蒸发换热管道的出口温度的第二温度传感器、用于检测所述蒸发换热管道的入口压力的第一压力传感器、用于检测所述蒸发换热管道的出口压力的第二压力传感器;
所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器信号连接,用于根据四者的检测值判断所述负载的当前散热需求并据此控制所述压缩机的工作状态。
另一方面,还包括连通于所述冷凝器的出口与所述膨胀阀的入口之间的过滤除湿器,所述过滤除湿器用于过滤制冷剂中的水和杂质。
另一方面,所述供液循环系统包括调温模组、冷板供液模组、冷板回液模组;
所述调温模组的入口与所述第一换热器的冷凝换热管道的出口连通,用于调节冷却液的温度,且所述调温模组与所述控制器信号连接,以根据所述负载的散热需求控制所述调温模组的工作状态;
所述冷板供液模组的入口与所述调温模组的出口连通,所述冷板供液模组的出口与所述负载的入口连通,用于对所述负载供液;
所述冷板回液模组的入口与所述负载的出口连通,所述冷板回液模组的出口与所述第一换热器的冷凝换热管道的入口连通,用于驱动冷却液进行循环流动。
另一方面,所述调温模组包括用于暂存冷却液的调温储水箱、设置于所述调温储水箱内的加热器、用于检测所述调温储水箱内的冷却液温度的水箱温度传感器;所述水箱温度传感器及所述加热器均与所述控制器信号连接,用于根据所述水箱温度传感器的检测值与所述负载的散热需求控制所述加热器的工作状态。
另一方面,所述调温模组还包括液位计、补液机构和排液机构;
所述液位计用于检测所述调温储水箱内暂存的冷却液的液位;所述补液机构与所述调温储水箱连通,用于对所述调温储水箱补充冷却液;所述排液机构与所述调温储水箱连通,用于排出所述调温储水箱内的冷却液;所述液位计与所述控制器信号连接,以使所述控制器根据所述液位计的检测值与预设阈值的差值控制所述补液机构和所述排液机构的工作状态。
另一方面,所述冷板供液模组包括远端进液管和近端进液管;
所述远端进液管的入口与所述第一换热器的冷凝换热管道的出口连通,所述远端进液管的出口与所述调温储水箱连通;所述近端进液管的入口与所述调温储水箱连通,所述近端进液管的出口与所述负载的入口连通。
另一方面,所述冷板供液模组还包括远端旁通进液管和远端旁通调节阀;
所述远端旁通进液管的入口与所述远端进液管连通,所述远端旁通进液管的出口与所述冷板回液模组连通;
所述远端旁通调节阀设置于所述远端旁通进液管上,用于在所述水箱温度传感器的检测值低于预设阈值时,使部分冷却液通过所述远端旁通进液管进入所述冷板回液模组。
另一方面,所述冷板供液模组还包括分水器;
所述分水器设置于所述调温储水箱内,所述分水器的入口与所述远端进液管的出口连通,且所述分水器上设置有多个沿所述调温储水箱的高度方向分布的出口,用于将冷却液均分至所述调温储水箱内的各层位置。
另一方面,所述冷板供液模组还包括近端旁通进液管和近端旁通调节阀;
所述近端旁通进液管的入口与所述近端进液管连通,所述近端旁通进液管的出口与所述冷板回液模组连通;
所述近端旁通调节阀设置于所述近端旁通进液管上,用于在所述负载的冷却液需求量低于所述冷板回液模组的最低回液流量时,使部分冷却液通过所述近端旁通进液管进入所述冷板回液模组。
另一方面,所述冷板供液模组还包括设置于所述近端进液管上的消杀部件,用于消杀冷却液中的有害微生物。
另一方面,所述冷板供液模组还包括设置于所述近端进液管上的监测部件,用于使冷却液的流动状态可视化。
另一方面,所述冷板供液模组还包括并联在所述近端进液管上的至少两个过滤器、分别设置于各所述过滤器的出入口两端的第一通断阀、与各所述过滤器的进口分别连通的水质取样阀;
所述第一通断阀用于在对应的所述过滤器进行滤芯维护时,将对应的所述过滤器所在的支路封闭。
另一方面,所述冷板供液模组还包括分别设置于各所述过滤器的出入口两端的监测压力传感器,各所述监测压力传感器均与所述控制器信号连接,用于在两端的所述监测压力传感器的检测值的差值超过预设阈值时,使所述控制器发出滤芯维护警报。
另一方面,所述冷板回液模组包括近端回液管、远端回液管、近端循环泵、远端循环泵;
所述近端回液管的入口与所述负载的出口连通,所述近端回液管的出口与所述调温储水箱连通;
所述远端回液管的入口与所述调温储水箱连通,所述远端回液管的出口与所述第一换热器的冷凝换热管道的入口连通;
所述近端循环泵设置于所述近端回液管上,用于驱动冷却液从所述负载的出口流动至所述调温储水箱内;
所述远端循环泵设置于所述远端回液管上,用于驱动冷却液从所述调温储水箱内流动至所述第一换热器的冷凝换热管道的入口中。
另一方面,所述近端循环泵的出入口两端以及所述远端循环泵的出入口两端均分别连通有减振管,所述减振管用于通过弹性形变消除所述近端循环泵或所述远端循环泵与管路对接时的安装误差、降低所述近端循环泵或所述远端循环泵运行时产生的振动。
另一方面,所述近端循环泵的出入口两端以及所述远端循环泵的出入口两端均分别连通有第二通断阀,所述第二通断阀用于在所述近端循环泵或所述远端循环泵进行检修时,将对应的所述近端回液管或所述远端回液管封闭。
另一方面,所述冷板回液模组还包括集水器;
所述集水器设置于所述调温储水箱内,且所述集水器的出口与所述远端回液管的入口连通,所述集水器上设置有多个沿所述调温储水箱的高度方向分布的入口,用于使所述调温储水箱内的各层位置的冷却液均被所述远端循环泵抽出。
另一方面,还包括隔离循环系统和第二换热器;
所述隔离循环系统和所述第二换热器均集成设置于所述机身上;
所述隔离循环系统设置于所述冷源循环系统与所述供液循环系统之间,用于驱动中间导热介质沿预设路径进行循环流动,并将所述供液循环系统中的冷却液的热量通过所述第一换热器传递至所述冷源循环系统中的制冷剂;
所述第二换热器连接于所述隔离循环系统与所述供液循环系统之间,用于使中间导热介质与吸热后的冷却液进行热交换。
另一方面,所述隔离循环系统包括隔离供液模组和隔离回液模组;
所述隔离供液模组的入口与所述第一换热器的冷凝换热管道的出口连通,所述隔离供液模组的出口与所述第二换热器的吸热管道的入口连通;
所述隔离回液模组的入口与所述第二换热器的吸热管道的出口连通,所述隔离回液模组的出口与所述第一换热器的冷凝换热管道的入口连通。
另一方面,隔离供液模组包括主供液管和支供液管;
所述主供液管的入口与所述第一换热器的冷凝换热管道的出口连通,所述主供液管的出口与所述第二换热器的吸热管道的入口连通;
所述支供液管的入口与所述主供液管连通,所述支供液管的出口与所述隔离回液模组连通;
所述支供液管上设置有支流调节阀,所述支流调节阀用于在所述主供液管对所述第二换热器的吸热管道供给的冷量大于所述第二换热器的放热管道释放的热量时,使部分中间导热介质通过所述支供液管进入所述隔离回液模组。
另一方面,所述隔离回液模组包括主回液管、隔离循环泵和稳压罐;
所述主回液管的入口与所述第二换热器的吸热管道的出口连通,所述主回液管的出口与所述第一换热器的冷凝换热管道的入口连通;
所述隔离循环泵设置于所述主回液管上,用于驱动中间导热介质在所述主供液管和所述主回液管中循环流动;
所述稳压罐串联在所述主回液管中,用于根据预设目标参数调控所述隔离循环系统中的中间导热介质的压力和/或流量。
另一方面,所述隔离循环泵至少设置有两个,且各所述隔离循环泵并联在所述主回液管上;各所述隔离循环泵的出入口两端均分别设置有第三通断阀,所述第三通断阀用于在对应的所述隔离循环泵进行维护作业时,将对应的所述隔离循环泵所在的支路封闭。
另一方面,所述隔离循环系统还包括补液箱,所述补液箱内储存有预设量中间导热介质,所述补液箱的出口与所述稳压罐连通,用于在所述稳压罐内的中间导热介质量减少时对其进行补充。
本发明所提供的自配置冷热源液冷装置,主要包括机身、冷源循环系统、第一换热器、供液循环系统和控制器。其中,机身为本装置的主体部件,主要用于安装和容纳其余本装置零部件,而冷源循环系统、第一换热器、供液循环系统、控制器等部件均集成设置在机身上,实现集成式安装,以在机身内搭建完成简易的冷板式液冷散热环境。冷源循环系统设置在机身上,主要用于驱动制冷剂沿着预设路径进行循环流动,并在制冷剂的循环流动过程中对制冷剂进行制冷作业,以将制冷剂降温,形成低温介质,主要用于为搭建形成的冷板式液冷散热环境提供冷源。供液循环系统设置在机身上,主要用于驱动冷却液沿着预设路径进行循环流动,并在冷却液的循环流动过程中使冷却液流经冷板,该冷板与负载(如服务器组件等发热元件)保持紧贴,使得冷却液能够通过冷板吸收负载的热量,对负载实现散热。第一换热器也设置在机身上,具体连接在冷源循环系统与供液循环系统之间,主要用于实现冷源循环系统与供液循环系统两者之间的热量交换,具体为使经过制冷后的制冷剂(低温介质)在循环流动过程中流经第一换热器时,吸收了负载热量的冷却液(高温介质)在循环流动过程中也同样流经第一换热器,从而使制冷剂与冷却液在第一换热器中进行热交换,使得吸收了负载热量的冷却液将吸收而来的热量传递给制冷剂,重新变冷后继续进行循环流动并再次吸收负载的热量,以此循环。控制器至少与冷源循环系统保持信号连接,主要用于根据负载的实际散热需求(即冷量需求)控制冷源循环系统的工作状态,以使冷源循环系统中的制冷剂的冷量在每次与供液循环系统中的冷却液进行热交换时,趋于与冷却液所吸收的热量相当,从而尽量确保冷源循环系统提供的冷量与负载的实际散热需求相匹配。
本发明的有益效果在于:通过冷源循环系统对制冷剂进行制冷并驱动制冷剂进行循环流动,能够实现冷源供给;通过供液循环系统驱动冷却液循环流动并流经冷板,能够对负载实现冷板式液冷散热;利用第一换热器提供换热场所,能够使供液循环系统中的冷却液将负载的热量交换给冷源循环系统中的制冷剂,从而连续不断地对负载实现冷板式液冷散热;并且,冷源循环系统、第一换热器、供液循环系统在机身上实现集成化设计,三者以机身为载体搭建形成简易的冷板式液冷环境,从而实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,无需在风冷数据中心等场景额外安装室外冷机、冷塔、一二次侧冷却液循环管路、电力等设施,无需对服务器的散热场景进行工程化设计和改造,配置成本、配置难度和配置周期均明显得到大幅降低,有利于在风冷数据中心等场景进行推广;同时,控制器根据负载的散热需求控制冷源循环系统的工作状态,还能够尽量确保冷源循环系统提供的冷量与负载的实际散热需求相匹配,避免出现冷量不足或过多等问题。
综上所述,本发明所提供的自配置冷热源液冷装置,能够实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,方便、低成本地对服务器进行冷板式液冷散热,同时精确地控制冷量供给。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式中的机身结构示意图。
图2为本发明所提供的第一种具体实施方式中的系统架构示意图。
图3为本发明所提供的第二种具体实施方式中的系统架构示意图。
图4为图2所示系统架构的具体系统模块示意图。
图5为图3所示系统架构的具体系统模块示意图。
图6为冷源循环系统的具体结构示意图。
图7为第一换热器的具体结构示意图。
图8为第二换热器的具体结构示意图。
图9为供液循环系统的具体结构示意图。
图10为调温模组的具体结构示意图。
图11为冷板供液模组的具体结构示意图。
图12为冷板回液模组的具体结构示意图。
图13为隔离循环系统的具体结构示意图。
图14为隔离供液模组的具体结构示意图。
图15为隔离回液模组的具体结构示意图。
图16为补液箱的具体结构示意图。
其中,图1—图16中:
机身—1,冷源循环系统—2,第一换热器—3,供液循环系统—4,隔离循环系统—5,第二换热器—6,负载—7;
压缩机—21,冷凝器—22,膨胀阀—23,第一温度传感器—24,第二温度传感器—25,第一压力传感器—26,第二压力传感器—27,过滤除湿器—28,第三温度传感器—29,第三压力传感器—210,第四温度传感器—211;
蒸发换热管道—31,冷凝换热管道—32;
调温模组—41,冷板供液模组—42,冷板回液模组—43;
调温储水箱—411,加热器—412,水箱温度传感器—413,液位计—414,补液机构—415,排液机构—416,溢流阀—417,稳压器—418;
远端进液管—421,近端进液管—422,远端旁通进液管—423,远端旁通调节阀—424,分水器—425,近端旁通进液管—426,近端旁通调节阀—427,消杀部件—428,监测部件—429,过滤器—4210,第一通断阀—4211,水质取样阀—4212,监测压力传感器—4213,第四压力传感器—4214,第五温度传感器—4215,第一流量计—4216,第五压力传感器—4217,第六温度传感器—4218;
近端回液管—431,远端回液管—432,近端循环泵—433,远端循环泵—434,减振管—435,第二通断阀—436,集水器—437,安全阀—438,第六压力传感器—439,第七压力传感器—4310,第七温度传感器—4311,第二流量计—4312,第八压力传感器—4313;
隔离供液模组—51,隔离回液模组—52,补液箱—53;
吸热管道—61,放热管道—62;
主供液管—511,支供液管—512,支流调节阀—513,第八温度传感器—514,第九温度传感器—515,自动排气阀—516;
主回液管—521,隔离循环泵—522,稳压罐—523,第三通断阀—524,第九压力传感器—525,第十温度传感器—526,第三流量计—527,稳压稳流部件—528,第十压力传感器—529,第十一温度传感器—5210;
自动补液泵—531;
自动补液组件—4151,手动补液组件—4152。
具体实施方式
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。
请参考图1、图2、图4,图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图,图2为本发明所提供的第一种具体实施方式中的系统架构示意图,图4为图2所示系统架构的具体系统模块示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中,自配置冷热源液冷装置主要包括机身1、冷源循环系统2、第一换热器3、供液循环系统4和控制器。
其中,机身1为本装置的主体部件,主要用于安装和容纳其余本装置零部件,而冷源循环系统2、第一换热器3、供液循环系统4、控制器等部件均集成设置在机身1上,实现集成式安装,以在机身1内搭建完成简易的冷板式液冷散热环境。
冷源循环系统2设置在机身1上,主要用于驱动制冷剂沿着预设路径进行循环流动,并在制冷剂的循环流动过程中对制冷剂进行制冷作业,以将制冷剂降温,形成低温介质,主要用于为搭建形成的冷板式液冷散热环境提供冷源。
供液循环系统4设置在机身1上,主要用于驱动冷却液沿着预设路径进行循环流动,并在冷却液的循环流动过程中使冷却液流经冷板,该冷板与负载7(如服务器组件等发热元件)保持紧贴,使得冷却液能够通过冷板吸收负载7的热量,对负载7实现散热。
第一换热器3也设置在机身1上,具体连接在冷源循环系统2与供液循环系统4之间,主要用于实现冷源循环系统2与供液循环系统4两者之间的热量交换,具体为使经过制冷后的制冷剂(低温介质)在循环流动过程中流经第一换热器3时,吸收了负载7热量的冷却液(高温介质)在循环流动过程中也同样流经第一换热器3,从而使制冷剂与冷却液在第一换热器3中进行热交换,使得吸收了负载7热量的冷却液将吸收而来的热量传递给制冷剂,重新变冷后继续进行循环流动并再次吸收负载7的热量,以此循环。
控制器至少与冷源循环系统2保持信号连接,主要用于根据负载7的实际散热需求(即冷量需求)控制冷源循环系统2的工作状态,比如控制冷源循环系统2的制冷剂的温度、流量、压力等参数,以使冷源循环系统2中的制冷剂的冷量在每次与供液循环系统4中的冷却液进行热交换时,趋于与冷却液所吸收的热量相当,从而尽量确保冷源循环系统2提供的冷量与负载7的实际散热需求相匹配。
如此,通过冷源循环系统2对制冷剂进行制冷并驱动制冷剂进行循环流动,能够实现冷源供给;通过供液循环系统4驱动冷却液循环流动并流经冷板,能够对负载7实现冷板式液冷散热;利用第一换热器3提供换热场所,能够使供液循环系统4中的冷却液将负载7的热量交换给冷源循环系统2中的制冷剂,从而连续不断地对负载7实现冷板式液冷散热;并且,冷源循环系统2、第一换热器3、供液循环系统4在机身1上实现集成化设计,三者以机身1为载体搭建形成简易的冷板式液冷环境,从而实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,无需在风冷数据中心等场景额外安装室外冷机、冷塔、一二次侧冷却液循环管路、电力等设施,无需对服务器的散热场景进行工程化设计和改造,配置成本、配置难度和配置周期均明显得到大幅降低,有利于在风冷数据中心等场景进行推广;同时,控制器根据负载7的散热需求控制冷源循环系统2的工作状态,还能够尽量确保冷源循环系统2提供的冷量与负载7的实际散热需求相匹配,避免出现冷量不足或过多等问题。
综上所述,本实施例所提供的自配置冷热源液冷装置,能够实现冷板式液冷环境建设的去工程化设计,方便、低成本地对服务器进行冷板式液冷散热,同时精确地控制冷量供给。
此外,本实施例所提供的自配置冷热源液冷装置,能够更好地适配目前风冷数据中心的液冷化升级改造,无需对现有机房进行大规模施工改造及停机,非常适配教科研、高校、实验室等需要小规模液冷测试散热的场景,并且还克服了目前冷板式液冷环境的不可异地移动、复用率低的弊端,自配置冷热源液冷装置的整机集成设计可以根据具体使用场景进行灵活移动、异地复用。
如图6所示,图6为冷源循环系统2的具体结构示意图。
在关于冷源循环系统2的一种具体实施例中,该冷源循环系统2主要包括压缩机21、冷凝器22、膨胀阀23以及蒸发器(第一换热器3的蒸发换热管道31),其主要工作原理是空调的制冷原理,即利用制冷剂气化过程吸热及液化过程放热的物理现象实现制冷功能,以将负载7产生的热量带走并排放至外界环境中。
其中,压缩机21的出口与冷凝器22的入口连通,冷凝器22的出口与膨胀阀23的入口连通,膨胀阀23的出口与第一换热器3的蒸发换热管道31的入口连通,第一换热器3的蒸发换热管道31的出口与压缩机21的入口连通。压缩机21主要用于将已通过换热的低温低压制冷剂压缩为高温高压气体并为制冷循环提供动力,从而依次实现压缩、冷凝、膨胀、蒸发的制冷循环,并且能够根据控制器自动进行运行状态调整以满足节能增效的目的。
冷凝器22的主要作用是将经过压缩机21处理过的高温高压制冷剂气体的热量通过空气、冷却水等介质排放至外界环境中,并将制冷剂由高温高压气化状态转变成中温高压液化状态进而完成制冷剂的散热降温操作。
膨胀阀23主要用于将中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽,然后制冷剂在第一换热器3的蒸发换热管道31中吸收热量达到制冷换热效果。同时,膨胀阀23能够控制制冷剂进入第一换热器3的流量,保证了进入压缩机21的制冷剂完全为气态制冷剂。膨胀阀23还能够通过第一换热器3末端的过热度变化来控制阀门流量,防止蒸发面积利用不足和敲缸现象的发生。
此外,本实施例中还增设有第一温度传感器24、第二温度传感器25、第一压力传感器26和第二压力传感器27。其中,第一温度传感器24主要用于检测蒸发换热管道31的入口温度,并将检测值反馈至控制器。第二温度传感器25主要用于检测蒸发换热管道31的出口温度,并将检测值反馈至控制器。第一压力传感器26主要用于检测蒸发换热管道31的入口压力,并将检测值反馈至控制器。第二压力传感器27主要用于蒸发换热管道31的出口压力,并将检测值反馈至控制器。控制器能够根据第一温度传感器24、第二温度传感器25、第一压力传感器26、第二压力传感器27四者的检测数据判断第一换热器3的换热量,进而判断负载7的当前散热需求,最终根据负载7的当前散热需求控制压缩机21的工作状态,确保负载7传递至冷却液的热量与冷却液释放给制冷剂的热量相当,避免冷却液过冷或过热,尽量趋于恒温循环模式。比如,当判断出换热量较大时,则相应提高压缩机21的功率等,反之亦然。
本实施例中还增设有过滤除湿器28。具体的,该过滤除湿器28连通于冷凝器22的出口与膨胀阀23的入口之间,主要用于过滤制冷剂中的水和杂质。具体的,过滤除湿器28的内部采用分子筛结构,起到净化系统的目的,进而防止因制冷剂含水量过高及杂物造成的管路堵塞等问题,有效降低系统故障、管路破损等问题的发生概率。
本实施例中还增设有第三温度传感器29、第三压力传感器210和第四温度传感器211。具体的,该第三温度传感器29用于对压缩机21的出口的制冷剂温度进行检测,第三压力传感器210用于对压缩机21的出口的制冷剂压力进行检测,且第一压力传感器26、第二压力传感器27和第三压力传感器210均采用通断阀门配合压力传感器组成,该配合能够实现不停机的情况下进行压力传感器的校准及更换操作。第四温度传感器211用于对冷凝器22出口的制冷剂的温度进行检测。同理,第三温度传感器29、第三压力传感器210和第四温度传感器211的检测值均反馈给控制器,以使控制器根据具体使用需求判定冷源循环系统2的运行状态是否正常,同时根据负载7的具体散热需求进行整个冷源循环系统2的运行状态的调节。
如图7所示,图7为第一换热器3的具体结构示意图。
在关于第一换热器3的一种具体实施例中,该第一换热器3内开设有两条通道,即蒸发换热管道31和冷凝换热管道32。其中,蒸发换热管道31主要用于供冷源循环系统2中的制冷剂流动,实现吸热蒸发。冷凝换热管道32主要用于供供液循环系统4中的冷却液或者隔离循环系统5中的中间导热介质流动,实现放热冷凝。一般的,该第一换热器3具体采用钎焊式一体化设计。
如图9所示,图9为供液循环系统4的具体结构示意图。
在关于供液循环系统4的一种具体实施例中,该供液循环系统4主要包括调温模组41、冷板供液模组42和冷板回液模组43。其中,调温模组41的入口与第一换热器3的冷凝换热管道32的出口连通,主要用于调节冷却液的温度(主要为加热),以对负载7实现恒温供液;且调温模组41与控制器信号连接,以根据负载7的散热需求控制调温模组41的工作状态。冷板供液模组42的入口与调温模组41的出口连通,且冷板供液模组42的出口与负载7的入口连通,主要用于引出调温模组41内的恒温冷却液对负载7供液、散热。冷板回液模组43的入口与负载7的出口连通,且冷板回液模组43的出口与第一换热器3的冷凝换热管道32的入口连通,用于驱动冷却液进行循环流动,以将负载7的热量通过冷却液传递至第一换热器3的冷凝换热管道32,再传递至冷源循环系统2中的制冷剂中,最后流回调温模组41,如此循环往复。
如图10所示,图10为调温模组41的具体结构示意图。
在关于调温模组41的一种具体实施例中,该调温模组41主要包括调温储水箱411、加热器412和水箱温度传感器413。
其中,调温储水箱411具体采用不锈钢一体化焊接成型工艺,能够有效保护冷却液水质,主要用于暂存一定量的冷却液。加热器412设置在调温储水箱411内,主要用于对调温储水箱411内的冷却液进行加热升温操作。当冷却液温度低于服务器所需温度时,自动对冷却液进行加热升温操作,避免冷却液温度过低造成服务器液冷管路冷凝、冷却液温度不符合要求等情况。当然,若要调低调温储水箱411内的冷却液的温度,则只需关闭加热器412,随着放热后的冷却液不断进入调温储水箱411,冷却液的温度会迅速降低。水箱温度传感器413设置在调温储水箱411内,主要用于检测调温储水箱411内的冷却液温度,且该水箱温度传感器413及加热器412均与控制器信号连接,以使控制器根据水箱温度传感器413的检测值与负载7的散热需求控制加热器412的工作状态,确保调温储水箱411内的冷却液的温度保持在与负载7的冷量需求相匹配的恒定范围内。
为实现对调温储水箱411内的冷却液暂存量的控制,本实施例中增设了液位计414、补液机构415和排液机构416。
其中,液位计414设置于调温储水箱411内,主要用于实时检测调温储水箱411内暂存的冷却液的液位,并与控制器保持信号连接。该液位计414能够通过机身1上的显示屏实时显示调温储水箱411内的冷却液容量,并在冷却液的液位超高或冷却液容量不足时发出报警信号且反馈给控制器,以使控制器自动控制补液机构415和排液机构416的工作状态,及时进行相关补液及排液处理。同时,在调温储水箱411还可配置液位可视化窗口,以便观察液位。
补液机构415与调温储水箱411连通,具体包括自动补液组件4151和手动补液组件4152。其中,手动补液组件4152主要包括手动补液通断阀门、补液过滤器4210及水箱补液泵,手动补液组件4152的一端连接在调温储水箱411的上端,另一端与外界无压服务器冷却液盛放容器连接,当调温储水箱411连需要进行手动补液时,工作人员手动打开手动补液通断阀门并启动水箱补液泵进行补液操作。同时,补液过滤器4210能够对补充的冷却液进行过滤清洁,防止冷却液中的杂质进入调温储水箱411内。自动补液组件4151的一端连接在调温储水箱411的上端,另一端与外界带压冷却液输送管路连接,其上装有开关电磁阀。当调温储水箱411输出补液需求时,开关电磁阀自动打开,冷却液将利用外界带压冷却液输送管路自动输送至调温储水箱411内部。当补液完成后,开关电磁阀自动关闭。
排液机构416的一端与调温储水箱411的下端连通,主要用于实现调温储水箱411的排液操作,其上设置有电动通断阀门,当调温储水箱411需要进行排液操作时,电动通断阀门在控制器的控制下自动打开,以自动进行冷却液排放作业。
为防止调温储水箱411内的冷却液量过多导致溢流,本实施例中增设了溢流阀417。具体的,该溢流阀417的入口与调温储水箱411的上端预设位置相连,即位于调温储水箱411的最高安全水位位置,出口直接与外界连接,主要用于实现安全溢流。当调温储水箱411内的冷却液达到最高安全水位位置时,多余的冷却液将通过溢流阀417自动排放至外界,避免因水量过多造成系统故障。
为保证调温储水箱411内的压力稳定,本实施例中增设了稳压器418。具体的,该稳压器418通过静压管路与调温储水箱411的顶部连通,主要用于实现调温储水箱411的稳压操作。具体的,当调温储水箱411内的压力发生变化,稳压器418能够根据压力变化自动利用外接大气压力进行稳压操作。同时,稳压器418的顶部设置有防尘端盖,避免外界颗粒进入调温储水箱411内部污染冷却液。
如图11所示,图11为冷板供液模组42的具体结构示意图。
在关于冷板供液模组42的一种具体实施例中,该冷板供液模组42主要包括远端进液管421和近端进液管422。其中,远端进液管421的入口与第一换热器3的冷凝换热管道32的出口连通,远端进液管421的出口与调温储水箱411(的上端)连通。具体的,远端进液管421主要用于将已在第一换热器3(或第二换热器6)中换热的冷却液输送至调温储水箱411中,以进行冷却液温度调控。近端进液管422的入口与调温储水箱411(的下端)连通,近端进液管422的出口与负载7的入口连通。具体的,近端进液管422主要用于将调温储水箱411内的趋于恒温的冷却液输送至负载7中,以对负载7进行冷板式液冷散热。
考虑到负载7的发热量较低时,冷却液的冷量容易过剩,此时通常需要启动调温储水箱411内的加热器412对冷却液进行加热,为减轻加热器412的负荷,同时降低能耗,本实施例中增设了远端旁通进液管423和远端旁通调节阀424。其中,远端旁通进液管423的入口与远端进液管421连通,远端旁通进液管423的出口与冷板回液模组43连通。远端旁通调节阀424设置于远端旁通进液管423上,其阀门开度可调,能够控制从远端进液管421中进入到远端旁通进液管423中的冷却液流量。同时,远端旁通调节阀424与控制器信号连接,在正常状态下,远端旁通调节阀424的阀门保持关闭状态,所有冷却液均通过远端进液管421进入到调温储水箱411内;当水箱温度传感器413的检测值低于预设阈值时,说明当前调温储水箱411内的冷量过多,此时,远端旁通调节阀424的阀门打开,使部分冷却液通过远端旁通进液管423直接进入冷板回液模组43,不再进入到调温储水箱411内,使得调温储水箱411内的冷却液温度能够在加热器412的加热作用下快速回升到预设温度。
考虑到通过远端进液管421进入调温储水箱411内的冷却液,主要从调温储水箱411的上方逐渐流下,可能导致调温储水箱411内的各层冷却液的温度不均,针对此,本实施例中增设了分水器425。具体的,该分水器425设置于调温储水箱411内,且分水器425的入口与远端进液管421的出口连通,而在分水器425上设置有多个出口,各个出口沿着调温储水箱411的高度方向分布。如此设置,冷却液进入分水器425后,将同时从分水器425的各个出口流出,而各个出口分别分布在调温储水箱411的不同高度位置处,因此冷却液能够均分为多股,同时流出至调温储水箱411的不同高度位置中,从而保证调温储水箱411内的各层冷却液的温度趋于均匀。
对于近端进液管422,与前述远端进液管421同理,当负载7的发热量较低时,冷却液的冷量容易过剩,若经过近端进液管422的冷却液全部进入到负载7中,则可能会造成负载7过冷、影响负载7正常运行的问题,针对此,本实施例中还增设了近端旁通进液管426和近端旁通调节阀427。
其中,近端旁通进液管426的入口与近端进液管422连通,近端旁通进液管426的出口与所述冷板回液模组43连通。近端旁通调节阀427设置于所述近端旁通进液管426上,其阀门开度可调,能够控制从近端进液管422中进入到近端旁通进液管426中的冷却液流量。同时,近端旁通调节阀427与控制器信号连接,在正常状态下,近端旁通调节阀427的阀门保持关闭状态,所有冷却液均通过近端进液管422进入到负载7中。当负载7的冷却液需求量低于冷板回液模组43的最低回液流量时,说明当前负载7的发热量很低,此时,近端旁通调节阀427的阀门打开,使部分冷却液通过近端旁通进液管426直接进入冷板回液模组43,不再进入到负载7中,避免负载7出现过冷情况。
为实现对冷却液的消杀作业,本实施例中增设了消杀部件428。具体的,该消杀部件428设置于近端进液管422上,具体可采用紫外杀菌装置等,主要利用紫外线杀菌技术实现冷却液中微生物(如细菌、病毒等)的主动消杀,防止因冷却液中微生物超标而引起冷却液水质污染,同时防止部件出现腐蚀损害问题。
为实现对冷却液循环状态的直观监控,本实施例中增设了监测部件429。具体的,该监测部件429设置于近端进液管422上,具体可采用透明玻璃等,主要用于供工作人员进行冷却液的循环状态监控查看使用,比如水质浑浊程度、水中杂质及气泡量等相关状态。
为实现对冷却液的水质过滤取样,本实施例中增设了过滤器4210、第一通断阀4211和水质取样阀4212。其中,过滤器4210至少设置有两个,本实施例中以两个为例进行说明,该两个过滤器4210并联在近端进液管422上,具体可采用不锈钢可冲洗滤芯设计,能够完成冷却液中颗粒物的去除操作,保证冷却液的水质状态符合冷却液使用需求。同时,两个过滤器4210在近端进液管422上的并联设计,实现了“一用一备”双过滤管路模式,以保证当其中一路过滤管路出现问题或滤芯需要进行清洗更换时不影响系统的正常运行。第一通断阀4211分别设置在各个过滤器4210的出入口两端位置,以分别控制各个过滤器4210的出入口两端的通断状态。水质取样阀4212与各过滤器4210的进口分别连通,以对冷却液的水质进行取样和排放。如此设置,当其中一个过滤器4210的滤芯需要进行维护时,只需将该过滤器4210对应的两个第一通断阀4211关闭,然后对该过滤器4210进行滤芯维护作业即可,而另一个过滤器4210不受影响,正常对冷却液进行过滤,从而在不停机状态下实现过滤器4210的滤芯清洗更换及管路维护保养作业。此外,工作人员还可以通过水质取样阀4212完成冷却液的便捷取样操作,进而在不停机状态下实现冷却液取样送检工作。
进一步的,为实现对各个过滤器4210的工作状态自动检测,本实施例中增设了监测压力传感器4213。具体的,监测压力传感器4213设置有两个,均设置在近端进液管422上,并分别位于各过滤器4210的出入口两端,两者共同组成过滤器4210的滤芯状态监控单元,主要通过对比过滤器4210的出入口的压力差值实现过滤器4210的滤芯状态判断和监控,当两端的监测压力传感器4213的检测值的差值超过预设阈值时,通过控制器发出滤芯维护警报,使工作人员及时进行排查和滤芯更换等操作。
此外,为实现对冷板供液模组42的整体运行状态的精确检测,本实施例中还增设了第四压力传感器4214、第五温度传感器4215、第一流量计4216、第五压力传感器4217和第六温度传感器4218。
其中,第四压力传感器4214、第五温度传感器4215和第一流量计4216共同组成了远端进液管421中的冷却液状态监控单元,能够对已完成换热降温的低温冷却液的压力、温度及流量数据进行读取输出操作,并同步上传至控制器,以使控制器根据反馈的相关数据信息结合工作状况及时进行设备相关运行参数的调整。
第五压力传感器4217和第六温度传感器4218分别用于检测负载7入口处的冷却液压力及冷却液温度的读取监控工作,以保证进入负载7的冷却液参数符合负载7当前的实际散热需求。同时,第五压力传感器4217还与第七压力传感器4310组成系统压差运行模式的关键部件。
如图12所示,图12为冷板回液模组43的具体结构示意图。
在关于冷板回液模组43的一种具体实施例中,该冷板回液模组43主要包括近端回液管431、远端回液管432、近端循环泵433、远端循环泵434。
其中,近端回液管431的入口与负载7的出口连通,且近端回液管431的出口与调温储水箱411连通,主要用于引出吸收了负载7热量的冷却液,并将该部分冷却液重新引入到调温储水箱411中,使得调温储水箱411能够利用该部分冷却液的热量对温度过低的冷却液进行加热,从而节约加热器412的能耗。
远端回液管432的入口与调温储水箱411连通,且远端回液管432的出口与第一换热器3的冷凝换热管道32(或第二换热器6的放热管道62)的入口连通,主要用于将吸收了负载7热量且经过调温储水箱411的冷却液引入到第一换热器3(或第二换热器6)中,将剩余热量全部传递至冷源循环系统2中的制冷剂,实现冷却液的重新冷却,再流回到远端进液管421中。
近端循环泵433设置于近端回液管431上,主要用于驱动冷却液从负载7的出口流动至调温储水箱411内。远端循环泵434设置于远端回液管432上,主要用于驱动冷却液从调温储水箱411内流动至第一换热器3的冷凝换热管道32(或第二换热器6的放热管道62)的入口中。
考虑到近端循环泵433在与近端回液管431进行连接时,可能会由于安装误差等因素导致难以准确对接,针对此,本实施例中增设了减振管435。具体的,该减振管435同时设置在近端循环泵433的出入口两端,且该减振管435具有弹性,能够产生弹性形变,主要用于消除近端循环泵433与近端回液管431对接时的安装误差,提高安装容错率,从而易于安装。同时,近端循环泵433运行时产生的振动,当传递到两端的减振管435上时,还能通过减振管435弹性形变吸收振动能量,从而减缓对近端回液管431整体的冲击振动,提高近端循环泵433的工作稳定性。
对于远端循环泵434同理,同样可在远端循环泵434的出入口两端分别设置减振管435,其工作原理和有益效果等内容参考上一段落,此处不再赘述。
进一步的,本实施例还在近端循环泵433的出入口两端分别设置了第二通断阀436。具体的,该第二通断阀436主要用于分别控制近端循环泵433的出入口两端位置的通断状态,当近端循环泵433需要进行检修维护作业时,能够使近端循环泵433与近端回液管431的连接断开。如此设置,只需将近端回液管431上位于近端循环泵433区域的冷却液进行排液处理,即可进行后续对于近端回液管431的检修维护操作,进而避免大规模排液造成的人力物力浪费,防止维修难度和成本增加。
对于远端循环泵434同理,同样还可在远端循环泵434的出入口两端分别设置第二通断阀436,其工作原理和有益效果等内容参考上一段落,此处不再赘述。
此外,考虑到在前述实施例中,调温储水箱411内可通过设置分水器425以实现冷却液的均匀出液和温度均匀性,同理,在本实施例中,调温储水箱411内还设置有集水器437。具体的,该集水器437设置于调温储水箱411内,通常远离分水器425的位置,比如两者分列调温储水箱411的两侧等。该集水器437的出口与远端回液管432的入口连通,且该集水器437上设置有多个入口,各个入口沿着集水器437的长度方向分布,也即沿着调温储水箱411的高度方向分布,主要用于使调温储水箱411内的各层位置的冷却液均能够被远端循环泵434抽出至远端回液管432,进而避免仅抽出调温储水箱411内的局部区域的冷却液,一方面加快调温储水箱411内的冷却液的流动效率,另一方面与分水器425配合,进一步加强了调温储水箱411内各层冷却液的温度均匀性。
为防止远端回液管432出现超压炸裂现象,本实施例中增设了安全阀438。具体的,该安全阀438设置在远端回液管432的出口区域,主要用于当远端回液管432出现堵塞等情况引起管路超压时自动进行泄压操作,防止因管路超压引起管路炸裂、泵驱装置损坏等情况。当然,安全阀438还可以设置在近端回液管431的出口区域,其工作原理和有益效果同理,此处不再赘述。
此外,为实现对冷板回液模组43的整体运行状态的精确检测,本实施例中还增设了第六压力传感器439、第七压力传感器4310、第七温度传感器4311、第二流量计4312、第八压力传感器4313。
其中,第六压力传感器439主要用于远端回液管432的出口处的压力读取输出工作,控制器利用该压力数值判断远端循环泵434是否能够正常工作,同时与第四压力传感器4214测得的数值进行对比分析,实现对第一换热器3(或第二换热器6)的工作状态的判断。
第七压力传感器4310主要用于负载7的出口端压力的读取输出工作,并将检测值反馈至控制器,控制器将此压力数值与第五压力传感器4217的检测值进行对比,以便判断当前系统状态是否能够满足负载7的实际使用需求,以及便于控制器实现系统压差控制模式运行。
第七温度传感器4311主要用于检测吸收了负载7热量的冷却液的温度,并将检测值反馈至控制器,控制器将此温度数值与第六温度传感器4218的检测数值进行对比,以便判断当前系统状态是否能够满足实际工作需要。
第二流量计4312主要用于检测近端回液管431中的冷却液流量,并将检测值反馈至控制器,以使控制器实时掌握冷却液流量信息并根据实际需要进行相关调整。
第八压力传感器4313主要用于检测近端回液管431的出口处的压力,并将检测值反馈至控制器,以使控制器根据该压力数值判定近端循环泵433是否能够正常工作,进而根据具体工况进行近端循环泵433的运行状态的调整。
如图3、图5所示,图3为本发明所提供的第二种具体实施方式中的系统架构示意图,图5为图3所示系统架构的具体系统模块示意图。
在本发明所提供的第二种具体方式中,考虑到由于冷源循环系统2与供液循环系统4集成在机身1上时的距离较近,而冷源与热源可能会互相影响,导致不良后果,同时,在服务器运行过程中,负载7的发热量可能会在短时间内产生频繁变化,进而使供液循环系统4需要的冷量也同步产生频繁变化,最终可能会导致冷源循环系统2的频率启停现象(类似空调频繁启停),进而导致能耗异常增高。针对此,在本实施例中,自配置冷热源液冷装置除了包括机身1、冷源循环系统2、第一换热器3、供液循环系统4、控制器之外,还包括隔离循环系统5和第二换热器6,同理,该隔离循环系统5和第二换热器6也集成设置在机身1上。
其中,隔离循环系统5的主要作用是作为热量传递的桥梁,利用自身的中间导热介质将冷却液吸收的热量传递至冷源循环系统2中的制冷剂,完成冷却液的降温操作,进而能够为负载7提供指定温度的冷却液。同时,隔离循环系统5还能够作为缓冲部件,将冷源循环系统2与供液循环系统4进行物理隔离,一方面避免冷源与热源互相影响,另一方面避免因供液循环系统4需要的冷量产生频繁变化引起冷源循环系统2的频繁启停。
具体的,隔离循环系统5设置于冷源循环系统2与供液循环系统4之间,用于驱动中间导热介质沿预设路径进行循环流动,并将供液循环系统4中的冷却液的热量通过第一换热器3传递至冷源循环系统2中的制冷剂。
如图8所示,图8为第二换热器6的具体结构示意图。
第二换热器6连接于隔离循环系统5与供液循环系统4之间,用于使中间导热介质与吸热后的冷却液进行热交换。具体的,该第二换热器6的结构类似前述第一换热器3,内部具有吸热管道61和放热管道62,其中,吸热管道61用于供隔离循环系统5中的中间导热介质流通,放热管道62用于供供液循环系统4中的冷却液流通,以实现中间导热介质的吸热和冷却液的放热。
如此设置,冷却液在吸收了负载7的热量后,即可在第二换热器6中首先与低温的中间导热介质进行换热,将热量传递给中间导热介质,再由中间导热介质继续循环流动,并将热量再次传递给制冷剂,实现负载7热量的两次搬运流程,相比于前述第一种具体实施方式,热量传递距离和流程略长,但实现了冷源与热源的物理隔离,并且实现了冷源循环系统2与供液循环系统4之间的缓冲。
如图13所示,图13为隔离循环系统5的具体结构示意图。
在关于隔离循环系统5的一种具体实施例中,该隔离循环系统5主要包括隔离供液模组51和隔离回液模组52。
其中,隔离供液模组51整体用于将在第一换热器3中放热后的中间导热介质输送至第二换热器6。具体的,隔离供液模组51的入口与第一换热器3的冷凝换热管道32的出口连通,而隔离供液模组51的出口与第二换热器6的吸热管道61的入口连通。
隔离回液模组52整体作为隔离循环系统5的动力中枢,主要用于为中间导热介质的循环流动提供动力,并具有动力输出、稳压、稳流及系统状态监控等多种功能。具体的,隔离回液模组52的入口与第二换热器6的吸热管道61的出口连通,而隔离回液模组52的出口与第一换热器3的冷凝换热管道32的入口连通。
如图14所示,图14为隔离供液模组51的具体结构示意图。
在关于隔离供液模组51的一种具体实施例中,该隔离供液模组51主要包括主供液管511和支供液管512。其中,主供液管511的入口与第一换热器3的冷凝换热管道32的出口连通,且主供液管511的出口与第二换热器6的吸热管道61的入口连通。支供液管512的入口与主供液管511连通,且支供液管512的出口与隔离回液模组52连通。同时,在支供液管512上设置有支流调节阀513,该支流调节阀513在正常状态下处于关闭状态,但当主供液管511对第二换热器6的吸热管道61供给的冷量大于第二换热器6的放热管道62释放的热量时,说明此时中间导热介质的冷量过大,此时该支流调节阀513在控制器的控制下自动打开,使部分中间导热介质通过支供液管512直接进入隔离回液模组52,不再经过第二换热器6,从而减小进入第二换热器6的吸热管道61中的中间导热介质量,进而避免供液循环系统4中的冷却液出现过冷现象,保证隔离循环系统5的吸热量与负载7的发热量趋于一致。
此外,为实现对隔离供液模组51的整体运行状态的精确检测,本实施例中还增设了第八温度传感器514和第九温度传感器515。
其中,第八温度传感器514主要用于检测在第一换热器3中完成换热后的中间导热介质的温度,并将检测值反馈至控制器,以使控制器根据具体使用需求调节隔离循环系统5的运行状态。
第九温度传感器515主要用于检测即将进入第二换热器6中的中间导热介质的温度,并将检测值反馈至控制器,以使控制器根据该检测值及系统具体工况调节隔离循环系统5的运行状态,保证进入第二换热器6的中间导热介质符合系统要求。
不仅如此,本实施例中还增设了自动排气阀516。具体的,该自动排气阀516设置在主供液管511的出口处,主要用于实现主供液管511内混入气体的自动排放,避免因管路中存在气体引起汽蚀损坏管路情况。
至于隔离供液模组51的其余附属部件,请参照前述冷板供液模组42,此处不再赘述。
如图15所示,图15为隔离回液模组52的具体结构示意图。
在关于隔离回液模组52的一种具体实施例中,该隔离回液模组52主要包括主回液管521、隔离循环泵522和稳压罐523。其中,主回液管521的入口与第二换热器6的吸热管道61的出口连通,且主回液管521的出口与第一换热器3的冷凝换热管道32的入口连通。隔离循环泵522设置于主回液管521上,主要用于驱动中间导热介质在主供液管511和主回液管521中进行循环流动。稳压罐523串联在主回液管521中,主要用于根据预设目标参数调控隔离循环系统5中的中间导热介质的压力和/或流量。如此设置,在隔离循环泵522的驱动下,中间导热介质能够通过主回液管521、稳压罐523和主供液管511中进行循环流动。
在关于隔离循环泵522的一种具体实施例中,该隔离循环泵522至少设置有两个,本实施例以隔离循环泵522设置有两个为例进行说明,该两个隔离循环泵522并联在主回液管521上。同时,在各隔离循环泵522的出入口两端均分别设置有第三通断阀524,该第三通断阀524主要用于分别控制各隔离循环泵522的出入口两端位置的通断状态,当隔离循环泵522需要进行检修维护作业时,能够使隔离循环泵522与其所在支路的连接断开。如此设置,各个第三通断阀524与各个隔离循环泵522共同组成了隔离循环系统5的泵驱组件,且泵驱组件采用“一用一备”双泵驱轮巡工作设计,一方面用于保证当其中一路出现问题需要停机维修时不影响系统的正常运行,另一方面能够避免单路因长时间工作而引起电机过热、热衰减、效率下降及使用寿命缩减等问题,有效提升泵驱组件使用寿命及工作效率。同时,两个第三通断阀524配合实现各个隔离循环泵522所在支路的通断控制,进而实现在不停机状态下对泵驱组件等相关零部件的维护保养,进而避免大规模排液造成的人力物力浪费,防止维修难度和成本增加。
此外,为实现对隔离回液模组52的整体运行状态的精确检测,本实施例中还增设了第九压力传感器525、第十温度传感器526、第三流量计527、第十压力传感器529和第十一温度传感器5210。
其中,第九压力传感器525主要用于检测第二换热器6的吸热管道61的出口端压力,并将检测值反馈给控制器,使控制器将此压力数值与第二换热器6的吸热管道61的入口压力进行对比,以便判断当前系统运行状态是否满足实际使用需求及便于实现系统压差控制模式。
第十温度传感器526主要用于检测吸收了冷却液热量的中间导热介质的温度,并将检测值反馈给控制器,使控制器将此温度数值与第九温度传感器515的检测值进行对比,以便判断隔离循环系统5目前的工作状态是否能够满足实际工作需要。
第三流量计527主要用于检测隔离循环系统5中循环流动的中间导热介质的流量,并将检测值反馈给控制器,以使控制器能够实时掌握中间导热介质的流量并根据实际需要进行相关调整。
第十压力传感器529主要用于检测主回液管521的出口处的压力,并将检测值反馈给控制器,以使控制器利用该压力数值判断液泵驱组件是否能够正常工作,同时与第一换热器3的冷凝换热管道32的出口压力进行对比,分析完成第一换热器3的工作状态的判定。
第十一温度传感器5210主要用于检测即将进入第一换热器3的中间导热介质的温度,并将检测值反馈给控制器,使得控制器根据该检测值与第八温度传感器514的检测值共同配合完成中间导热介质的放热降温效果的判定,进而完成第一换热器3的工作状态的判定。
为便于实现稳压罐523的稳压稳流效果,本实施例在稳压罐523上增设了稳压稳流部件528。具体的,该稳压稳流部件528主要包括囊式膨胀罐和自动排气阀516等,主要用于在中间导热介质进行循环流动时,借助囊式膨胀罐、自动排气阀516、大通径降低流速等方式实现稳压罐523内的中间导热介质压力和/流量等参数调节,进而实现中间导热介质的定压定流工作模式。
至于隔离回液模组52的其余附属部件,请参考前述冷板回液模组43,此处不再赘述。
如图16所示,图16为补液箱53的具体结构示意图。
此外,考虑到中间导热介质的损耗,本实施例中还增设了补液箱53。具体的,该补液箱53内储存有预设量中间导热介质,且该补液箱53的出口与稳压罐523连通,主要用于在稳压罐523内的中间导热介质量减少时对其进行补充,以确保循环流动中的中间导热介质的流量维持在目标范围内。同时,为便于实现稳压罐523内的中间导热介质对稳压罐523的自动补充,本实施例还在补液箱53的底部设置有自动补液泵531,该自动补液泵531与控制器信号连接,当稳压罐523内的水位低于预设阈值时,控制器自动控制该自动补液泵531运行,实现自动补液。至于补液箱53的其余附属部件,可参考前述调温储水箱411上的附属部件,此处不再赘述。
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。
Claims (25)
1.一种自配置冷热源液冷装置,其特征在于,包括机身(1)、冷源循环系统(2)、第一换热器(3)、供液循环系统(4)、控制器;
所述冷源循环系统(2)、所述第一换热器(3)、所述供液循环系统(4)及所述控制器均集成设置于所述机身(1)上;
所述冷源循环系统(2)用于驱动制冷剂沿预设路径进行循环流动,并对制冷剂进行制冷;
所述供液循环系统(4)用于驱动冷却液沿预设路径进行循环流动,并使冷却液流经冷板以吸收负载(7)的热量;
所述第一换热器(3)连接于所述冷源循环系统(2)与所述供液循环系统(4)之间,用于使制冷后的制冷剂与吸热后的冷却液进行热交换;
所述控制器与所述冷源循环系统(2)信号连接,用于根据所述负载(7)的散热需求控制所述冷源循环系统(2)的工作状态。
2.根据权利要求1所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷源循环系统(2)包括压缩机(21)、冷凝器(22)、膨胀阀(23);
所述压缩机(21)的出口与所述冷凝器(22)的入口连通,所述冷凝器(22)的出口与所述膨胀阀(23)的入口连通,所述膨胀阀(23)的出口与所述第一换热器(3)的蒸发换热管道(31)的入口连通,所述第一换热器(3)的蒸发换热管道(31)的出口与所述压缩机(21)的入口连通。
3.根据权利要求2所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,还包括用于检测所述蒸发换热管道(31)的入口温度的第一温度传感器(24)、用于检测所述蒸发换热管道(31)的出口温度的第二温度传感器(25)、用于检测所述蒸发换热管道(31)的入口压力的第一压力传感器(26)、用于检测所述蒸发换热管道(31)的出口压力的第二压力传感器(27);
所述控制器与所述第一温度传感器(24)、所述第二温度传感器(25)、所述第一压力传感器(26)、所述第二压力传感器(27)信号连接,用于根据四者的检测值判断所述负载(7)的当前散热需求并据此控制所述压缩机(21)的工作状态。
4.根据权利要求2所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,还包括连通于所述冷凝器(22)的出口与所述膨胀阀(23)的入口之间的过滤除湿器(28),所述过滤除湿器(28)用于过滤制冷剂中的水和杂质。
5.根据权利要求1所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述供液循环系统(4)包括调温模组(41)、冷板供液模组(42)、冷板回液模组(43);
所述调温模组(41)的入口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的出口连通,用于调节冷却液的温度,且所述调温模组(41)与所述控制器信号连接,以根据所述负载(7)的散热需求控制所述调温模组(41)的工作状态;
所述冷板供液模组(42)的入口与所述调温模组(41)的出口连通,所述冷板供液模组(42)的出口与所述负载(7)的入口连通,用于对所述负载(7)供液;
所述冷板回液模组(43)的入口与所述负载(7)的出口连通,所述冷板回液模组(43)的出口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的入口连通,用于驱动冷却液进行循环流动。
6.根据权利要求5所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述调温模组(41)包括用于暂存冷却液的调温储水箱(411)、设置于所述调温储水箱(411)内的加热器(412)、用于检测所述调温储水箱(411)内的冷却液温度的水箱温度传感器(413);所述水箱温度传感器(413)及所述加热器(412)均与所述控制器信号连接,用于根据所述水箱温度传感器(413)的检测值与所述负载(7)的散热需求控制所述加热器(412)的工作状态。
7.根据权利要求6所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述调温模组(41)还包括液位计(414)、补液机构(415)和排液机构(416);
所述液位计(414)用于检测所述调温储水箱(411)内暂存的冷却液的液位;所述补液机构(415)与所述调温储水箱(411)连通,用于对所述调温储水箱(411)补充冷却液;所述排液机构(416)与所述调温储水箱(411)连通,用于排出所述调温储水箱(411)内的冷却液;所述液位计(414)与所述控制器信号连接,以使所述控制器根据所述液位计(414)的检测值与预设阈值的差值控制所述补液机构(415)和所述排液机构(416)的工作状态。
8.根据权利要求6所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)包括远端进液管(421)和近端进液管(422);
所述远端进液管(421)的入口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的出口连通,所述远端进液管(421)的出口与所述调温储水箱(411)连通;所述近端进液管(422)的入口与所述调温储水箱(411)连通,所述近端进液管(422)的出口与所述负载(7)的入口连通。
9.根据权利要求8所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括远端旁通进液管(423)和远端旁通调节阀(424);
所述远端旁通进液管(423)的入口与所述远端进液管(421)连通,所述远端旁通进液管(423)的出口与所述冷板回液模组(43)连通;
所述远端旁通调节阀(424)设置于所述远端旁通进液管(423)上,用于在所述水箱温度传感器(413)的检测值低于预设阈值时,使部分冷却液通过所述远端旁通进液管(423)进入所述冷板回液模组(43)。
10.根据权利要求8所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括分水器(425);
所述分水器(425)设置于所述调温储水箱(411)内,所述分水器(425)的入口与所述远端进液管(421)的出口连通,且所述分水器(425)上设置有多个沿所述调温储水箱(411)的高度方向分布的出口,用于将冷却液均分至所述调温储水箱(411)内的各层位置。
11.根据权利要求8所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括近端旁通进液管(426)和近端旁通调节阀(427);
所述近端旁通进液管(426)的入口与所述近端进液管(422)连通,所述近端旁通进液管(426)的出口与所述冷板回液模组(43)连通;
所述近端旁通调节阀(427)设置于所述近端旁通进液管(426)上,用于在所述负载(7)的冷却液需求量低于所述冷板回液模组(43)的最低回液流量时,使部分冷却液通过所述近端旁通进液管(426)进入所述冷板回液模组(43)。
12.根据权利要求8所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括设置于所述近端进液管(422)上的消杀部件(428),用于消杀冷却液中的有害微生物。
13.根据权利要求8所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括设置于所述近端进液管(422)上的监测部件(429),用于使冷却液的流动状态可视化。
14.根据权利要求8所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括并联在所述近端进液管(422)上的至少两个过滤器(4210)、分别设置于各所述过滤器(4210)的出入口两端的第一通断阀(4211)、与各所述过滤器(4210)的进口分别连通的水质取样阀(4212);
所述第一通断阀(4211)用于在对应的所述过滤器(4210)进行滤芯维护时,将对应的所述过滤器(4210)所在的支路封闭。
15.根据权利要求14所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板供液模组(42)还包括分别设置于各所述过滤器(4210)的出入口两端的监测压力传感器(4213),各所述监测压力传感器(4213)均与所述控制器信号连接,用于在两端的所述监测压力传感器(4213)的检测值的差值超过预设阈值时,使所述控制器发出滤芯维护警报。
16.根据权利要求6所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板回液模组(43)包括近端回液管(431)、远端回液管(432)、近端循环泵(433)、远端循环泵(434);
所述近端回液管(431)的入口与所述负载(7)的出口连通,所述近端回液管(431)的出口与所述调温储水箱(411)连通;
所述远端回液管(432)的入口与所述调温储水箱(411)连通,所述远端回液管(432)的出口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的入口连通;
所述近端循环泵(433)设置于所述近端回液管(431)上,用于驱动冷却液从所述负载(7)的出口流动至所述调温储水箱(411)内;
所述远端循环泵(434)设置于所述远端回液管(432)上,用于驱动冷却液从所述调温储水箱(411)内流动至所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的入口中。
17.根据权利要求16所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述近端循环泵(433)的出入口两端以及所述远端循环泵(434)的出入口两端均分别连通有减振管(435),所述减振管(435)用于通过弹性形变消除所述近端循环泵(433)或所述远端循环泵(434)与管路对接时的安装误差、降低所述近端循环泵(433)或所述远端循环泵(434)运行时产生的振动。
18.根据权利要求16所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述近端循环泵(433)的出入口两端以及所述远端循环泵(434)的出入口两端均分别连通有第二通断阀(436),所述第二通断阀(436)用于在所述近端循环泵(433)或所述远端循环泵(434)进行检修时,将对应的所述近端回液管(431)或所述远端回液管(432)封闭。
19.根据权利要求16所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述冷板回液模组(43)还包括集水器(437);
所述集水器(437)设置于所述调温储水箱(411)内,且所述集水器(437)的出口与所述远端回液管(432)的入口连通,所述集水器(437)上设置有多个沿所述调温储水箱(411)的高度方向分布的入口,用于使所述调温储水箱(411)内的各层位置的冷却液均被所述远端循环泵(434)抽出。
20.根据权利要求1-19任一项所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,还包括隔离循环系统(5)和第二换热器(6);
所述隔离循环系统(5)和所述第二换热器(6)均集成设置于所述机身(1)上;
所述隔离循环系统(5)设置于所述冷源循环系统(2)与所述供液循环系统(4)之间,用于驱动中间导热介质沿预设路径进行循环流动,并将所述供液循环系统(4)中的冷却液的热量通过所述第一换热器(3)传递至所述冷源循环系统(2)中的制冷剂;
所述第二换热器(6)连接于所述隔离循环系统(5)与所述供液循环系统(4)之间,用于使中间导热介质与吸热后的冷却液进行热交换。
21.根据权利要求20所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述隔离循环系统(5)包括隔离供液模组(51)和隔离回液模组(52);
所述隔离供液模组(51)的入口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的出口连通,所述隔离供液模组(51)的出口与所述第二换热器(6)的吸热管道(61)的入口连通;
所述隔离回液模组(52)的入口与所述第二换热器(6)的吸热管道(61)的出口连通,所述隔离回液模组(52)的出口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的入口连通。
22.根据权利要求21所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,隔离供液模组(51)包括主供液管(511)和支供液管(512);
所述主供液管(511)的入口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的出口连通,所述主供液管(511)的出口与所述第二换热器(6)的吸热管道(61)的入口连通;
所述支供液管(512)的入口与所述主供液管(511)连通,所述支供液管(512)的出口与所述隔离回液模组(52)连通;
所述支供液管(512)上设置有支流调节阀(513),所述支流调节阀(513)用于在所述主供液管(511)对所述第二换热器(6)的吸热管道(61)供给的冷量大于所述第二换热器(6)的放热管道(62)释放的热量时,使部分中间导热介质通过所述支供液管(512)进入所述隔离回液模组(52)。
23.根据权利要求22所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述隔离回液模组(52)包括主回液管(521)、隔离循环泵(522)和稳压罐(523);
所述主回液管(521)的入口与所述第二换热器(6)的吸热管道(61)的出口连通,所述主回液管(521)的出口与所述第一换热器(3)的冷凝换热管道(32)的入口连通;
所述隔离循环泵(522)设置于所述主回液管(521)上,用于驱动中间导热介质在所述主供液管(511)和所述主回液管(521)中循环流动;
所述稳压罐(523)串联在所述主回液管(521)中,用于根据预设目标参数调控所述隔离循环系统(5)中的中间导热介质的压力和/或流量。
24.根据权利要求23所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述隔离循环泵(522)至少设置有两个,且各所述隔离循环泵(522)并联在所述主回液管(521)上;各所述隔离循环泵(522)的出入口两端均分别设置有第三通断阀(524),所述第三通断阀(524)用于在对应的所述隔离循环泵(522)进行维护作业时,将对应的所述隔离循环泵(522)所在的支路封闭。
25.根据权利要求23所述的自配置冷热源液冷装置,其特征在于,所述隔离循环系统(5)还包括补液箱(53),所述补液箱(53)内储存有预设量中间导热介质,所述补液箱(53)的出口与所述稳压罐(523)连通,用于在所述稳压罐(523)内的中间导热介质量减少时对其进行补充。
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