CN118804536A - 一种液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心，涉及通信设备制备领域，以解决现有技术中液冷数据中心无法实现系统冗余容错备份，可靠性较差的问题。该液冷机柜系统包括：多个机柜和冷却模组，冷却模组包括多个热管散热系统、多个制冷系统以及多个换热器，每个机柜均具有液冷电子设备和风冷电子设备，各个热管散热系统与每个液冷电子设备具有的换热组件连通，每个热管散热系统通过对应的换热器与对应的制冷系统连通，每个制冷系统用于通过风冷方式对多个机柜所处的空间环境进行制冷。该控制方法应用于该液冷机柜系统。该模块化数据中心包括该液冷机柜系统。本发明提供的用于实现了冷却模组的备份，满足多种工况下模块化数据中心的散热需求。

Description

一种液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心。

背景技术

目前，随着数据中心功率密度逐渐增加，以及对数据中心PUE指标要求越来越严格，液冷技术在数据中心中的应用也日渐普遍。目前主流的液冷技术分为冷板式液冷和浸没式液冷。冷板式液冷系统简单、可靠、高效，通过高温载冷剂接触式换热可高效利用自然冷源，节约数据中心整体能耗，已逐步在数据中心广泛应用。

现有技术中，液冷数据中心冷源体积大，无法实现系统冗余容错备份，可靠性较差。另外，现有的液冷集装箱数据中心一般是在项目现场单独安装，无法实现工程预置、整体运输、一体交付，集约性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心，集成了多个热管散热系统和多个制冷系统，实现了冷却模组的备份，满足了多种工况下电子设备的散热需求。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供如下技术方案：

一种液冷机柜系统，包括：多个机柜和冷却模组，所述冷却模组包括多个热管散热系统、多个制冷系统以及多个换热器，每个所述机柜均具有液冷电子设备和风冷电子设备，各个所述热管散热系统与每个所述液冷电子设备具有的换热组件连通，每个所述热管散热系统通过对应的所述换热器与对应的所述制冷系统连通，每个所述制冷系统用于通过风冷方式对多个所述机柜所处的空间环境进行制冷。

与现有技术相比，本发明实施例提供的液冷机柜系统包括：多个机柜和冷却模组，冷却模组可以对机柜内的电子设备进行散热。其中，冷却模组包括多个热管散热系统、多个制冷系统以及多个换热器，每个机柜均具有液冷电子设备和风冷电子设备，每个机柜的液冷电子设备具有换热组件，可以利用换热组件吸收液冷电子设备所散发的热量。同时，各个热管散热系统与液冷电子设备具有的换热组件连通，从而可以利用热管散热系统将所述换热组件吸收的热量进行换热，实现机柜内液冷电子设备的散热。而且，由于热管散热系统的数量为多个，在实际使用时，可以根据实际需要选择其中一个热管散热系统或多个热管散热系统对液冷电子设备进行散热，当检测到其中一个热管散热系统出现故障，可以控制另外一个热管散热系统通过液冷方式吸收各个机柜包括的液冷电子设备所散发的热量，从而实现了热管散热系统的备份。

在此基础上，本发明实施例的每个热管散热系统通过对应的换热器与对应的制冷系统连通，每个制冷系统用于通过风冷方式对多个机柜所处的空间环境进行制冷。也就是说，当热管散热系统的散热能力不足时，可以利用对应的制冷系统通过对应的换热器对热管散热系统补充冷量，而每个热管散热系统均通过对应的换热器与对应的制冷系统连通，从而进一步实现了制冷系统补冷的备份。

由上可见，本发明实施例的液冷机柜系统，集成了多个热管散热系统和多个制冷系统，实现了冷却模组的备份，满足了多种工况下电子设备的散热需求。

第二方面，本发明实施例还提供一种液冷机柜系统的控制方法，包括：

控制目标热管散热系统通过液冷方式吸收所述机柜包括的液冷电子设备所散发的热量；

控制每个所述制冷系统通过风冷方式对多个所述机柜所处的空间环境进行制冷；

若检测到所述目标热管散热系统出现故障，控制非目标热管散热系统通过液冷方式吸收各个所述机柜包括的液冷电子设备所散发的热量。

与现有技术相比，本发明实施例提供的液冷机柜系统的控制方法的有益效果与第一方面液冷机柜系统的有益效果相同，此处不做赘述。

第三方面，本发明实施例还提供一种模块化数据中心，包括集装箱系统以及集成在所述集装箱系统内的电气系统、消防系统、通风系统和液冷机柜系统。

与现有技术相比，本发明实施例提供的模块化数据中心有益效果与第一方面液冷机柜系统的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

图1示出了本发明实施例提供的液冷机柜系统的流程框图；

图2示出了本发明实施例的液冷机柜系统的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的液冷机柜系统的控制方法的流程图；

图4示出了本发明实施例的模块化数据中心的平面示意图。

附图标记：

100-机柜，110-第一机柜，120-第二机柜，130-第三机柜，200-冷却模组，210-热管散热系统，2101-相变载冷剂泵，2102-第一冷凝器，211-第一热管散热系统，212-第二热管散热系统，220-制冷系统，2202-制冷剂泵，2203-第三可控阀门，2204-第二冷凝器，2205-压缩机，2206-第四可控阀门，2207-膨胀阀，221-第一制冷系统，222-第二制冷系统，230-换热器，231-第一换热器，232-第二换热器，300-切换开关组件，310-第一可控阀门，320-第二可控阀门，400列间空调，500-活动天窗，600-可拆卸天窗。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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和简化描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以时是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有液冷集装箱数据中心多选用冷却塔、冷水机组等设备作为冷源，一次侧使用水或水溶液作为载冷剂，在严寒低温下有冻结风险，安全性较差，即使采用乙二醇水溶液作为防冻液，也会造成系统换热能力下降，流动阻力增加，进一步会影响节能效果，且乙二醇易挥发，维持制冷系统内乙二醇浓度不变也会带来较大的维护工作量。同时，现有液冷集装箱数据中心冷却塔、冷水机组需在项目现场单独安装，无法实现工程预置、整体运输、一体交付，集约性较差。

另外，目前数据中心的冷却系统未考虑制冷系统的冗余/容错备份，一旦系统出现单点故障，则整个制冷系统均将受影响瘫痪，不利于微模块安全稳定运行。

针对上述问题，本发明实施例提供一种液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心，以集成多个热管散热系统和多个制冷系统，实现了冷却模组的备份，满足了多种工况下电子设备的散热需求，解决了现有技术中液冷数据中心无法实现系统冗余容错备份，可靠性较差的问题。

图1示出了本发明实施例提供的液冷机柜系统的流程框图。如图1所示，本发明实施例的液冷机柜系统包括：机柜100和冷却模组200，机柜具有液冷电子设备，冷却模组200包括多个热管散热系统210、多个制冷系统220以及多个换热器230，图1中以一个热管散热系统210、一个制冷系统220和一个换热器230为例进行说明。应理解，机柜100的数量可以为多个。各个热管散热系统210与每个机柜100的液冷电子设备具有的换热组件连通，每个热管散热系统210通过对应的换热器230与对应的制冷系统220连通，每个制冷系统220用于通过风冷方式对多个机柜100所处的空间环境进行制冷。

具体实施时，当机柜100内的液冷电子设备散发热量时，可以利用液冷电子设备具有的换热组件吸收电子设备散发的热量，然后利用热管散热系统210对换热组件吸收的热量进行换热，同时利用制冷系统220通过风冷方式对多个机柜100所处的空间环境进行制冷。另外，由于每个热管散热系统210通过对应的换热器230与对应的制冷系统220连通，当热管散热系统210不满足机柜100包括的液冷电子设备的制冷需求时，可以控制热管散热系统210对应的制冷系统220通过对应的换热器230向热管散热系统210补充冷量，从而可以实现在高温工况下对液冷电子设备进行补冷。

示例性的，上述液冷机柜系统中，机柜100的数量可以为多个，具体可以根据实际需要设定，此处不做限定。热管散热系统210、制冷系统220以及换热器230的数量可以为至少两个，具体可以根据实际需要设定，此处不做限定。应理解，当热管散热系统210的数量为两个时，则制冷系统220以及换热器230的数量也为两个。其中，机柜100内的液冷电子设备具有的换热组件可以为双换热系统CDU换热器。

可以理解的是，上述机柜100可以为冷板式液冷机柜，冷板式液冷机柜是高功率密度服务器承载设备，当上述机柜100的数量为多个时，每个机柜100内的换热组件均可以为双换热系统CDU换热器，换热CDU机柜侧连接液体分配单元Manifold，将冷量传递至高功率密度服务器内CPU\GPU等需液冷散热设备。由于双换热系统CDU换热器具有两组换热通道，此时，多个机柜100内的双换热系统CDU换热器具有的其中一组换热通道并联，而且各个热管散热系统210与液冷电子设备具有的换热组件连通，从而可以利用各个热管散热系统210对每个机柜100内的液冷电子设备同时进行散热，从而可以减小液冷机柜系统的整体体积，提高了系统的空间利用率。

在此基础上，由于热管散热系统的数量为多个，在实际使用时，可以根据实际需要选择其中一个热管散热系统或多个热管散热系统对液冷电子设备进行散热，当检测到其中一个热管散热系统出现故障，可以控制另外一个热管散热系统通过液冷方式吸收各个机柜包括的液冷电子设备所散发的热量，从而实现了热管散热系统的备份。两套热管散热系统互为备份组成了2N系统，可有效保证系统级可靠性。当其中一套系统故障后，另一套系统也可支持冷板式液冷机柜的散热需求。

本发明实施例的每个热管散热系统通过对应的换热器与对应的制冷系统连通，当热管散热系统的散热能力不足时，可以利用对应的制冷系统通过对应的换热器对热管散热系统补充冷量，而每个热管散热系统均通过对应的换热器与对应的制冷系统连通，从而进一步实现了制冷系统补冷的备份。

在一种示例中，本发明实施例以机柜100的数量为三个，热管散热系统210、制冷系统220以及换热器230的数量为两个进行举例说明。图2示出了本发明实施例的液冷机柜系统的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的液冷机柜系统包括第一机柜110、第二机柜120、第三机柜130、第一热管散热系统211、第二热管散热系统212，第一制冷系统221、第二制冷系统222、第一换热器231和第二换热器232。其中，第一机柜110具有第一换热组件，第一换热组件具有第一换热通道和第二换热通道，第二机柜120具有第二换热组件，第二换热组件具有第三换热通道和第四换热通道，第三机柜130具有第三换热组件，第三换热组件具有第五换热通道和第六换热通道。

示例性的，如图2所示，上述第一热管散热系统211、第一换热通道、第三换热通道以及第五换热通道并联，第二热管散热系统212、第二换热通道、第四换热通道以及第六换热通道并联。第一热管散热系统211还通过第一换热器231与第一制冷系统221连通，第二热管散热系统212还通过第二换热器232与第二制冷系统222连通。

具体实施时，在一种示例中，当第一机柜110、第二机柜120和第三机柜130中的液冷电子设备散发热量时，可以利用第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件吸收第一机柜110、第二机柜120和第三机柜130中液冷电子设备散发的热量，然后利用第一热管散热系统211将第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件吸收的热量进行散热。此时，若第一热管散热系统211的散热能力不足时，可以利用第一制冷系统221通过第一换热器231对第一热管散热系统211补充冷量，从而提高了液冷机柜系统的散热效果。

在另一种示例中，当检测到第一热管散热系统211出现故障，则可以控制第二热管散热系统212通过液冷方式将第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件吸收的热量进行散热。此时，若第二热管散热系统211的散热能力不足时，可以利用第二制冷系统222通过第二换热器232对第二热管散热系统212补充冷量，从而提高了液冷机柜系统的散热效果。

在第三种示例中，若第一机柜110、第二机柜120和第三机柜130内的液冷电子设备的热量较高时，可以根据实际需要将第一热管散热系统211和第二热管散热系统212同时对第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件吸收的热量进行散热。此时，若第一热管散热系统211和第二热管散热系统211的散热能力不足时，可以利用第一制冷系统221通过第一换热器231对第一热管散热系统211补充冷量，或利用第二制冷系统222通过第二换热器232对第二热管散热系统212补充冷量，或在第一制冷系统221通过第一换热器231对第一热管散热系统211补充冷量的同时利用第二制冷系统222通过第二换热器232对第二热管散热系统212补充冷量，从而增强了液冷机柜系统的散热效果。

在一种可实现的方式中，如图1所示，本发明实施例的液冷机柜系统还包括多个切换开关组件300，每个切换开关组件300与对应的换热器230连接，每个切换开关组件300用于控制制冷系统220与对应的换热器230关断或导通。

具体实施时，当上述热管散热系统210的散热能力不足需要进行补冷时，则利用切换开关组件300控制制冷系统220与换热器230导通。当上述热管散热系统210的散热能力可以满足需求不需要补冷时，则利用切换开关组件300控制制冷系统220与换热器230关断。

如图2所示，当上述液冷机柜系统包括两个切换开关组件300，可以将两个切换开关组件300定义为第一切换开关组件310和第二切换开关组件320，第一切换开关组件310用于控制第一制冷系统221与第一换热器231关断或导通。第二切换开关组件320用于控制第二制冷系统222与第二换热器232关断或导通。

具体实施时，当上述第一热管散热系统211的散热能力不足需要进行补冷时，则利用第一切换开关组件310控制第一制冷系统221与第一换热器231导通。当上述第一热管散热系统211的散热能力可以满足需求不需要补冷时，则利用第一切换开关组件310控制第一制冷系统221与第一换热器231关断。同时，当上述第二热管散热系统212的散热能力不足需要进行补冷时，则利用第二切换开关组件320控制第二制冷系统222与第二换热器232导通。当上述第二热管散热系统212的散热能力可以满足需求不需要补冷时，则利用第二切换开关组件320控制第二制冷系统222与第二换热器232关断。

在一种可选的方式中，如图1所示，本发明实施例的每个切换开关组件300包括第一可控阀门310以及第二可控阀门320，第一可控阀门310串接在换热器230上，第二可控阀门320设在对应制冷系统220的管路上，换热器230的入口和出口通过对应第二可控阀门320连通。

具体实施时，当不需要对热管散热系统210进行补冷时，则可以打开第一可控阀门310，关闭第二可控阀门320，此时，制冷系统220仅用于通过风冷方式对多个机柜所处的空间环境进行制冷。当热管散热系统210的散热能力不足时，则可以打开第二可控阀门320，关闭第一可控阀门310，从而可以利用制冷系统对热管散热系统210进行补冷。

在一种可实现的方式中，本发明实施例的热管散热系统210为自然冷却系统，热管散热系统210的制冷剂为氟利昂相变制冷剂，氟利昂相变制冷剂可以可避免水或水溶液带来的安全、节能、维护等问题，其安全性好，节能性佳，易于维护。可根据室外温度条件调整制冷模式以最大限度利用自然冷源，提升制冷效率。

示例性的，如图2所示，以第一热管散热系统211为例进行举例说明，第二热管散热系统212不再进行赘述，上述第一热管散热系统211包括相变载冷剂泵2101以及第一冷凝器2102，每个第一热管散热系统211包括的第一冷凝器2102的入口和出口通过液冷电子设备具有的换热组件连通。

具体实施时，当机柜100内的液冷电子设备散热时，可以利用相变载冷剂泵2101向换热组件提供相变载冷剂，然后利用换热组件中的相变载冷剂吸收液冷电子设备散发的热量，得到吸热后的相变载冷剂，再利用第一冷凝器2102将换热组件中吸热后的相变载冷剂进行冷凝，得到冷却后的相变载冷剂，最后将冷却后的相变载冷剂继续利用相变载冷剂泵2101泵入液冷电子设备具有的换热组件内继续进行换热。

在一种可选的方式中，下文中本发明实施例以第一制冷系统221为例进行举例说明，第二制冷系统的工作原理与第一制冷系统相同，下文不做赘述。如图2所示，本发明实施例的每个制冷系统均包括室内机和室外机，室内机的出口室外机的入口连接；其中，对于至少一个制冷系统，室外机的出口与室内机的入口连通，室内机的入口和出口通过对应换热器连通；或，室外机的出口通过对应换热器与室内机的入口连通。

具体实施时，每个制冷系统包括的室内机组成列间空调，可以对模块化数据中心的风冷电子设备进行散热，例如：当模块化数据中心具有冷板式液冷服务器和电气辅助设备，冷板式液冷服务器内的CPU\GPU的热量可通过热管散热系统散掉，但冷板式液冷服务器内的存储设备还需风冷散热，电气辅助设备也需风冷散热，因此，可以利用每个制冷系统包括的室内机组成的列间空调对需要风冷的电子设备进行散热。

示例性的，如图2所示，上述第一制冷系统221的室内机均包括蒸发器2201，第一制冷系统221的室外机均包括制冷剂泵2202、第三可控阀门2203和第二冷凝器2204，第二冷凝器2204的出口与制冷剂泵2202的入口和第三可控阀门2203的入口连通，制冷剂泵2202的出口和第三可控阀门2203的出口通过对应换热器230均与第二冷凝器2204的入口连通，蒸发器2201与对应换热器230串联或并联。其中，制冷剂泵2202可以为液泵。

如图2所示，上述室外机还包括压缩机2205和第四可控阀门2206，第四可控阀门2206与压缩机2205并联，压缩机2205的出口与第二冷凝器2204的入口连通，第二冷凝器2204的出口还通过对应换热器230与对应压缩机2205的入口连通。其中，压缩机2205可以为气泵。应理解，制冷系统的管路上还连通有膨胀阀2207。

具体实施时，当室外温度较低时，热管散热系统210无需补冷，制冷系统220仅需制冷剂泵2202循环即可为需风冷冷却的服务器内存储设备及外部电气辅助设备制冷，从而利用蒸发器2201进行蒸发散热。此时，打开第四可控阀门2206，压缩机2205被旁通、关闭第三可控阀门2203，制冷剂泵2202运行，打开第一可控阀门310，关阀第二可控阀门320、将膨胀阀2207打开至最大开度，制冷剂则可以在制冷剂泵2202的驱动下进入蒸发器2201中吸热，为需风冷散热设备制冷。然后再进入第二冷凝器2204散热冷凝后流回到制冷剂泵2202内完成一个循环。可见，本发明实施例的液冷机柜系统可直接利用室外冷源，能效比较高。

当室外温度处于过度季节时，热管散热系统210无需补冷，制冷系统220需开启压缩机循环为需风冷冷却的服务器内存储设备及外部电气辅助设备制冷，从而利用蒸发器2201进行蒸发散热。此时，关闭第四可控阀门2206，打开第三可控阀门2203，制冷剂泵2202被旁通、压缩机2205运行，打开第一可控阀门310，关阀第二可控阀门320、将膨胀阀2207打开至最大开度，制冷剂则可以在压缩机2205的驱动下进入蒸发器2201中吸热，为需风冷散热设备制冷，此时仍可直接利用室外自然冷源且气泵功耗与液泵功耗也相当，系统仍处于较低能效比运行。

当室外温度较高时，热管散热系统210需补冷，制冷系统220需开启压缩机2205高压缩比模式同时为热管散热系统210补冷，并为需风冷冷却的服务器内存储设备及外部电气辅助设备制冷。此时，关闭第四可控阀门2206，打开第三可控阀门2203，制冷剂泵2202被旁通、压缩机2205运行，关闭第一可控阀门310，打开第二可控阀门320、将膨胀阀2207打开至合适开度，制冷剂则可以在压缩机2205的驱动下增压增温后在第二冷凝器2204内冷凝为液体，流经膨胀阀2207后节流为气液混合物后，在蒸发器2201和换热器230内吸热，为需风冷冷却的服务器内存储设备及外部电气辅助设备制冷的同时也为冷板式液冷热管散热系统补冷。

示例性的，如图2所示，上述多个制冷系统220具有的蒸发器的组合形成一个列间空调400，可以对模块化数据中心的风冷电子设备进行散热。当风冷电子设备需要散热时，可以利用每个制冷系统220具有的蒸发器对风冷电子设备进行散热。

在一种可实现的方式中，本发明实施例的至少一个热管散热系统与对应制冷系统包括的室外机集成在一起。应理解，上述热管散热系统、制冷系统室外机均集成于双系统空调室外机内，并布置于集装箱微模块一侧，在工厂内接管、预置、调试，整体运输至现场后直接开机运行即可。

在一种可实现的方式中，本发明实施例还提供一种液冷机柜系统的控制方法，图3示出了本发明实施例提供的液冷机柜系统的控制方法的流程图。其中，液冷机柜系统中的热管散热系统包括目标热管散热系统和非目标热管散热系统，如图3所示，本发明实施例的液冷机柜系统的控制方法包括：

步骤301：控制目标热管散热系统通过液冷方式吸收机柜包括的液冷电子设备所散发的热量。

示例性的，当机柜100内的液冷电子设备散发热量时，可以利用液冷电子设备具有的换热组件吸收电子设备散发的热量，然后利用热管散热系统210对换热组件吸收的热量进行换热。

步骤302：控制每个所述制冷系统通过风冷方式对多个机柜所处的空间环境进行制冷。

示例性的，当上述热管散热系统不需要进行补冷时，制冷系统单独为一路风冷系统，可以通过风冷方式对多个机柜所处的空间环境进行制冷。

步骤303：若检测到目标热管散热系统出现故障，控制非目标热管散热系统通过液冷方式吸收各个机柜包括的液冷电子设备所散发的热量。

示例性的，由于热管散热系统的数量为多个，在实际使用时，可以根据实际需要选择其中一个热管散热系统或多个热管散热系统对液冷电子设备进行散热，当检测到其中一个热管散热系统出现故障，可以控制另外一个热管散热系统通过液冷方式吸收各个机柜包括的液冷电子设备所散发的热量，从而实现了热管散热系统的备份。两套热管散热系统互为备份组成了2N系统，可有效保证系统级可靠性。当其中一套系统故障后，另一套系统也可支持冷板式液冷机柜的散热需求。

在一种可选的方式中，本发明实施例的液冷机柜系统的控制方法还包括：当目标热管散热系统不满足至少一个机柜包括的液冷电子设备的制冷需求，控制目标热管散热系统对应的制冷系统通过换热器向目标热管散热系统补充冷量。

示例性的，由于每个热管散热系统210通过对应的换热器230与对应的制冷系统220连通，当热管散热系统210不满足机柜100包括的液冷电子设备的制冷需求时，可以控制热管散热系统210对应的制冷系统220通过对应的换热器230向热管散热系统210补充冷量，从而可以实现在高温工况下对液冷电子设备进行补冷。

在一种可实现的方式中，本发明实施例还提供一种模块化数据中心，图4示出了本发明实施例的模块化数据中心的平面示意图，如图4所示，该模块化数据中心包括：集装箱系统以及集成在集装箱系统内的电气系统、电源系统、消防系统、通风系统和本发明实施例的液冷机柜系统，可实现工厂预制集成、现场快速部署。

可以理解的是，集装箱系统是该模块化数据中心的围护结构，由标准集装箱形成，集装箱的尺寸可以根据需要确定，共设置一个外开门。在集装箱外壳上还分散设置有新风口、排风口、泄压阀、油机接口等装置，在集装箱底部设置有电源和工艺设备的进线口。

示例性的，如图4所示，上述集装箱数据中心内包含冷板式液冷机柜、列间空调、配电柜、管控柜，以及配套的封闭通道组件、新排风风机、气灭钢瓶、工艺入口等设备，同时，在集装箱数据中心一侧布置一体化双系统空调室外机。

上述列间空调是为解决高功率密度服务器内需风冷散热的存储设备及集装箱内配电、管控柜的制冷末端设备，同时列间空调还承担集装箱内环境温度控制需求。列间空调作为制冷末端，内部包含上文中本发明实施例的蒸发器、风机等制冷设备，通过本发明实施例的制冷系统与双系统空调外机内集成的两路氟泵制冷系统相连，两路制冷系统共同集成在室内机、室外机内，互为备份、增加了模块化数据中心的安全性。

在一种可实现的方式中，如图4所示，本发明实施例的热管散热系统、制冷系统室外侧均集成于双系统空调室外机内，并布置于集装箱微模块一侧，在工厂内接管、预置、调试，整体运输至现场后即可直接开机运行。室外机设置在集装箱箱体的一端，并通过隔墙与机房环境分隔，与室内侧(蒸发器端)及列间空调通过冷媒管连接，并分别具备2N容错备份，无需外部冷源即可独立运行。

如图4所示，本发明实施例的封闭通道系统包括热通道顶部的活动天窗500和可拆卸天窗600，以及热通道端部的通道封闭门，其作用在于既可在正常工作情况下封闭热通道，保障风冷设备气流组织合理，提高能效，又可在气体消防作用时自动打开，便于灭火气体均匀快速的布满整个集装箱微模块空间，安全快速扑灭火情。通风系统主要由在集装箱一侧布置的排风机和相应阀门组件，以及在相对一侧布置的新风机、相应阀门和过滤装置构成，为集装箱微模块内环境排出污浊空气提供新鲜空气。

上述电气系统包括电源系统、配电系统和监控管理系统，电源系统主要包括主设备机柜并列布置的管控柜和电池柜组成，电源系统还具备油机接口引入的能力，可进行多重配置。配电系统主要由照明系统、制冷动力配电系统和接地及安全措施组成。

本发明实施例的模块化数据中心还包括监控管理系统，监控管理系统主要包括动力与环境监控系统、制冷监控系统、配电设备数据采集、安全防范系统(门禁、视频监控)、环境温湿度。其中配电系统和监控管理系统的主要设备可以布置在和机柜并列布置的管控柜和对应的至少一个电池柜中。其中该电池柜中的电池满足的是空调系统的后备电源时间，实现与IT设备的后备电源系统的物理隔离。

示例性的，上述消防系统主要包括无管网式七氟丙烷气灭系统及相应的火灾自动报警控制系统，其所需的柜式七氟丙烷气体灭火装置可根据体量选择布置在该集装箱微模块的端头或悬吊于天花板以节省空间。

由上可见，本发明实施例的液冷机柜系统及控制方法和模块化数据中心，可以根据不同设备制冷散热特征，满足液冷、风冷两种散热需求，同时，散热系统分别包括热管散热系统和制冷系统，具备多种运行模式，可以根据不同工况选择不同的运行模式，从而实现了绿色节能的目的。既可在高温工况下对冷板式液冷系统补冷，还可兼顾对需风冷散热的设备制冷的功能。另外，本发明实施例利用相变载冷剂进行室内外循环制冷，在严寒温度条件下也无冻结风险，消除了传统液冷所用水系统的维护难点。同时，利用集装箱系统和通道封闭构建实现了冷热通道双封闭，将内外部冷热环境隔绝，进一步优化了风冷气流组织和热量分布，提升了节能效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明的意图包括这些改动和变型在内。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种液冷机柜系统，其特征在于，包括：多个机柜和冷却模组，所述冷却模组包括多个热管散热系统、多个制冷系统以及多个换热器，每个所述机柜均具有液冷电子设备和风冷电子设备，各个所述热管散热系统与每个所述液冷电子设备具有的换热组件连通，每个所述热管散热系统通过对应的所述换热器与对应的所述制冷系统连通，每个所述制冷系统用于通过风冷方式对多个所述机柜所处的空间环境进行制冷。

2.根据权利要求1所述的液冷机柜系统，其特征在于，所述液冷机柜系统还包括多个切换开关组件，每个所述切换开关组件与对应的所述换热器连接，每个所述切换开关组件用于控制所述制冷系统与对应的所述换热器关断或导通。

3.根据权利要求2所述的液冷机柜系统，其特征在于，每个所述切换开关组件包括第一可控阀门以及第二可控阀门，所述第一可控阀门串接在所述换热器上，所述第二可控阀门设在对应所述制冷系统的管路上，所述换热器的入口和出口通过对应所述第二可控阀门连通。

4.根据权利要求1所述的液冷机柜系统，其特征在于，所述热管散热系统为自然冷却系统，所述热管散热系统的制冷剂为相变制冷剂。

5.根据权利要求1所述的液冷机柜系统，其特征在于，每个所述热管散热系统包括第一冷凝器，每个所述热管散热系统包括的所述第一冷凝器的入口和出口通过所述液冷电子设备具有的换热组件连通。

6.根据权利要求1～5任一项所述的液冷机柜系统，其特征在于，每个所述制冷系统包括室内机和室外机，所述室内机的出口与所述室外机的入口连接；其中，

对于至少一个所述制冷系统，所述室外机的出口与所述室内机的入口连通，所述室内机的入口和出口通过对应所述换热器连通；或，所述室外机的出口通过对应所述换热器与所述室内机的入口连通。

7.根据权利要求6所述的液冷机柜系统，其特征在于，每个所述室内机包括蒸发器，每个所述室外机包括制冷剂泵、第三可控阀门和第二冷凝器，

所述第二冷凝器的出口与所述制冷剂泵的入口和所述第三可控阀门的入口连通，所述制冷剂泵的出口和所述第三可控阀门的出口通过对应所述换热器均与所述第二冷凝器的入口连通，所述蒸发器与对应所述换热器串联或并联。

8.根据权利要求7所述的液冷机柜系统，其特征在于，所述室外机还包括压缩机和第四可控阀门，所述第四可控阀门与所述压缩机并联；

所述压缩机的出口与所述第二冷凝器的入口连通，所述第二冷凝器的出口还通过对应所述换热器与对应所述压缩机的入口连通。

9.根据权利要求6所述的液冷机柜系统，其特征在于，至少一个所述热管散热系统与对应所述制冷系统包括的室外机集成在一起。

10.一种液冷机柜系统的控制方法，其特征在于，应用权利要求1～9任一项所述的液冷机柜系统，所述热管散热系统包括目标热管散热系统和非目标热管散热系统，所述方法包括：

控制目标热管散热系统通过液冷方式吸收所述机柜包括的液冷电子设备所散发的热量；

控制每个所述制冷系统通过风冷方式对多个所述机柜所处的空间环境进行制冷；

若检测到所述目标热管散热系统出现故障，控制非目标热管散热系统通过液冷方式吸收各个所述机柜包括的液冷电子设备所散发的热量。

11.根据权利要求10所述液冷机柜系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述目标热管散热系统不满足至少一个所述机柜包括的液冷电子设备的制冷需求，控制所述目标热管散热系统对应的所述制冷系统通过所述换热器向所述目标热管散热系统补充冷量。

12.一种模块化数据中心，其特征在于，包括集装箱系统以及集成在所述集装箱系统内的电气系统、电源系统、消防系统、通风系统和权利要求1～9任一项所述的液冷机柜系统。