CN205961661U - 数据处理系统和冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据处理系统和冷却系统。其中，该数据处理系统包括：机柜，所述机柜内盛放有液体；电子设备，放置在所述机柜中且至少部分浸没在所述液体中，所述液体在对所述电子设备冷却的过程中能够气化；所述机柜内还设置有冷却盘管，所述冷却盘管用于冷却所述液体气化后形成的气体，其中，至少部分所述冷却盘管位于所述液体的上方。本申请解决了数据中心散热效率低、能耗大的技术问题。

Description

数据处理系统和冷却系统

技术领域

本申请涉及数据服务领域，具体而言，涉及一种数据处理系统和冷却系统。

背景技术

现有技术中，集装箱式数据中心，可以在保障可靠供电、制冷和安全的前提下，降低数据中心能效。集装箱数据中心采用工厂预安装制冷、供电等基础设备，现场面调试，上电即用；可以在需要的地方快捷部署，建设成本显著降低，部署建设周期也大幅缩短。

目前的集装箱数据中心多采用冷热通道隔离的技术，如图1所示，在箱内架空安装地板11’，在地板下约40-60cm高的空间里，安装冷水盘管12’和风机13’，风机将机柜内服务器产生热量后形成的热风从热通道14’的地板抽下来，经过冷水盘管制冷后，从冷通道15’的地板送出，再进入服务器16’。

采用冷热通道隔离的技术的冷却系统中，通常包括空气-冷源热交换器，该热交换器中的液体通常由冷水系统(如图2所示)提供，冷水系统通常由冷水机组21’、泵22’、冷却塔(图中未示出)、供水管23’、回水管24’和控制系统(图中未示出)组成，控制系统控制水从冷却塔的出口经冷水机组得到冷却水，冷却水通过供水管输出，以提供冷源；使用冷源的设备使冷却水变成温度较高的水之后，控制系统控制泵将该温度较高的水通过回水管抽回冷水机组进行冷却，在冷却之后进入冷却塔。

如图3所示，现有集装箱数据中心冷却方式架构，整体冷却架构为：设备采用冷却塔31’、冷水机组32’、冷却盘管33’、风扇34’的方式进行散热。具体地，将冷却系统分成制冷系统箱301’和IT设备箱302’两个部分，在IT设备箱302’内的地板下的一定空间里，安装冷水盘管33’和风扇34’，风扇将机柜内服务器35’产生热量后形成的热风从热通道抽下来，经过冷水盘管制冷后，从冷通道送出。冷水盘管33’中流动的冷却水经过制冷系统提供，制冷系统将水从冷却塔31’的出口经冷水机组32’得到冷却水，冷却水通过供水管输出至冷水盘管的入口；冷水盘管中的水通过回水管抽回冷水机组进行冷却，在冷却之后进入冷却塔。在该冷冷却架构中，由于服务器采用空气冷却的方式，存在三级以上热交换，每一级交换都要消耗大量的能源。造成散热的效率低下，从而数据中心的制冷消耗的能耗越来越大。进一步地，在现有的集装箱数据中心中，空气冷却的热密度低，换热效果差，而且为了驱动热空气而安装的风扇，风扇的能耗随着服务器性能提升不断增高，且不可避免带来噪音等一系列问题，另外现有的集装箱数据中心需要冷水系统或者空调系统提供冷源，冷源系统中的冷水机或者空调需要消耗大量的电能。

针对上述数据中心散热效率低、能耗大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种数据处理系统和冷却系统，以至少解决数据中心散热效率低、能耗大的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电子设备的冷却系统，包括：机柜11，所述机柜内盛放有液体；电子设备13，放置在所述机柜11中且至少部分浸没在所述液体中，所述液体在对所述电子设备13冷却的过程中能够气化；所述机柜11内还设置有冷却盘管15，所述冷却盘管用于冷却所述液体气化后形成的气体，其中，至少部分所述冷却盘管15位于所述液体的上方。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种数据处理系统，该系统数据处理系统，包括：上述任意一种的冷却系统。

在本实用新型实施例中，该服务器至少部分的浸没在液体中，这样服务器在运转时产生的热量可以将液体气化，从而达到冷却服务器的目的。该数据处理系统使用的部件(如容器)简单，而且这个数据处理系统对服务器进行冷却使用的是液体的固有属性，不需要额外的能量输入，通过能量转换和相变达到了冷却服务器的目的，冷却速度快且耗能小，解决了现有技术中数据中心散热效率低、能耗大的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种送风方式气流循环的示意图；

图2是根据现有技术中的一种冷水系统的示意图；

图3是根据现有技术中的一种冷却系统的示意图；

图4是根据本申请实施例的一种可选的冷却系统的示意图；

图5是根据本申请实施例的一种可选的冷却系统的架构示意图；

图6是根据本申请实施例的一种可选的冷却系统的能量交换示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以便这里描述的本申请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，例如，包含了一系列部件的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些部件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

首先，对本申请涉及的术语解释如下：

相变潜热：指单位质量的物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相之间相互转变时具有的特点之一。固、液之间的潜热称为熔解热(或凝固热),液、气之间的称为汽化热(或凝结热),而固、气之间的称为升华热(或凝华热)。

集装箱式数据中心Container data center：集装箱式数据中心是指将机架、制冷、配电柜、消防、安防、监控、UPS以及发电机等数据中心的基础设施部分或全部地集成安装到一个标准货运集装箱内，从而构建一个高度集成、灵活扩建、多功能用途的数据中心。

PUE：Power Usage Effectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心能耗的所有能源与I T负载使用的能源之比。

根据本申请实施例，提供了一种数据处理系统的系统实施例。

本申请实施例所提供的系统实施例可以应用在移动终端、计算机终端(如服务器端)或者类似的运算装置中。以应用在计算机终端上为例，该系统可以应用在计算机终端所在的机房中，如图4所示，该数据处理系统可以包括：

机柜11，所述机柜内盛放有液体；

电子设备13，放置在所述机柜11中且至少部分浸没在所述液体中，所述液体111在对所述电子设备13冷却的过程中能够气化；

所述机柜11内还设置有冷却盘管15，所述冷却盘管用于冷却所述液体气化后形成的气体，其中，至少部分所述冷却盘管15位于所述液体的上方。

如图4所示，该电子设备至少部分的浸没在机柜内盛放的液体中，这样电子设备在运转时产生的热量可以将液体气化，从而达到冷却服务器的目的；并且在机柜中海设置有冷却盘管，液体气化产生的气体遇到冷却盘管可以冷却，重新凝结成液体并回落下来，该数据处理系统使用的部件(如机柜和冷却盘管)简单，而且这个数据处理系统对服务器进行冷却使用的是液体的固有属性，不需要额外的能量输入，通过能量转换和相变达到了冷却服务器的目的，冷却速度快且耗能小，解决了现有技术中数据中心散热效率低、能耗大的问题。

上述实施例中的电子设备可以为服务器，机柜可以为集成数据中心的机柜。在数据中心系统中可以包括一个或多个上述的电子设备，一个或多个电子设备均可以浸没在液体中。

其中，机柜为能够盛放液体的容器，该容器可不被该液体所腐蚀。

根据本发明的上述实施例中，冷却系统还包括：制冷设备17，与冷却盘管连接，用于为冷却盘管提供冷源。在该实施例中，可以利用制冷设备为冷却盘管提供冷源，冷源可以为液体冷源，该液体冷源进入冷却盘管，从而气化后的液体遇到冷却盘管可以重新凝结成液体并回落到机柜中盛放的液体中。

其中，上述实施例中的冷源为温度低于预定温度的液体，如温度低于5摄氏度的水。

在一个可选的实施例中，可以将制冷设备安装在制冷系统箱中，将上述的机柜安装在IT设备箱中，其中，IT为Information Technology，即互联网信息技术，IT设备箱即互联网信息技术设备箱。这样制冷设备和机柜的工作不发生干涉。

根据上述实施例，制冷设备包括：第一通道171、第二通道173和干冷器175，其中，冷却盘管15的入口通过第一通道171与干冷器的出口连接，冷却盘管15的出口通过第二通道173与干冷器175的入口连接。

在该系统中，去掉了现有技术中采用的冷水机组和风扇设备，达到节省能源的目的。

上述实施例中的液体为不导电液体。

如图5所示，干冷器的出口位于干冷器的下方，制冷设备还包括泵177，泵177设置在干冷器175的出口，泵177用于驱动冷源通过第一通道进入冷却盘管15。

可选地，干冷器175的出口高于冷却盘管15的入口。

如图5所示，该冷却系统包括：制冷系统箱B和IT设备箱A，制冷系统箱B内安装干冷器175，用于为IT设备箱A提供冷源；IT设备箱用于安装机柜11，IT设备箱A中的机柜内部包含冷却盘管15，不导电液体111以及浸没于不导电液体中的电子设备13。

机柜的上方安装有盖，该盖可以打开，以拆卸电子设备。在一个可选的实施例中，冷却盘管设置在机柜的内壁上。这样，机柜设备的盖子被打开后，电子设备可以直接从下往上被拔出来。

为了操作方便，机柜的上部预留一定的操作空间，机柜的尺寸和形式可以多种多样，维护时电子设备从机柜内取出或者放入的形式也可以多种多样。

在图5示出的实施例中，电子设备全部浸没于机柜内的液体中，由机柜内的不导电液体对电子设备进行散热。在不导电液体吸收电子设备散发的热量的过程中，能够变成气体，气体上升与安装在机柜上方的冷却盘管接触，热的气体遇到冷的冷却盘管可以从气体变成液体，由于重力作用，液体向下滴落返回机柜底部，这样可以减少能量的消耗。

在本实施例中，制冷系统箱中设置的干冷器175、供水管道(即上述实施例中的第一通道171)和回水通道(即上述实施例中的第二通道173)，冷却盘管的冷源为制冷系统箱中提供的冷却水，冷却水流经冷却盘管变热后通过回水管道回到干冷器，外界冷空气经干冷器的热交换器与热水热交换后成为热空气，热空气被全部排到大气中。

通过上述实施例，减少了现有系统中通过使用气体冷却设备的设备柜中放置的风扇，取消了冷源的冷水机组，从而降低了数据中心冷却系统的冷却能耗，同时采用不导电工质两相冷却电子设备，提高了冷却系统的冷却能力，消除设备运行噪声。

下面结合图6对本申请的上述实施例，作进一步地解释说明：

如图6所示的冷却系统中包括两个循环，其中一个是气液相变的循环：电子设备13浸没于机柜11中的不导电液体111中，电子设备13使用不导电液体吸收电子设备13的热量，不导电液体受热后发生相变沸腾变成气体，带走热量，如图6中箭头1表示液体气化上升。热的气体遇到机柜内的冷却盘管15释放热量给冷却盘管15发生相变变成液体，发生相变的液体由于重力作用滴落回机柜底部，如图6所示的箭头2表示气体液化回落。

第二个循环是，由泵驱动冷水由制冷系统箱B通过供水通道(即上述实施例中的第一通道171)进入冷却盘管15，如图6所示的箭头3表示供水；机柜内的冷却盘管变热后通过回水通道(即上述实施例中的第二通道173)返回制冷系统箱，如图6所示的箭头4表示回水。需要说明的是，返回的热水通过制冷系统箱B中的干冷器175将热量交换给外界空气。

根据本申请的另一方面，还提供了一种数据处理系统，该数据处理系统包括上述任意一种冷却系统。

该电子设备至少部分的浸没在机柜内盛放的液体中，这样电子设备在运转时产生的热量可以将液体气化，从而达到冷却服务器的目的；并且在机柜中海设置有冷却盘管，液体气化产生的气体遇到冷却盘管可以冷却，重新凝结成液体并回落下来，该数据处理系统使用的部件(如机柜和冷却盘管)简单，而且这个数据处理系统对服务器进行冷却使用的是液体的固有属性，不需要额外的能量输入，通过能量转换和相变达到了冷却服务器的目的，冷却速度快且耗能小，解决了现有技术中数据中心散热效率低、能耗大的问题。

需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为的部件或部件组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的部件名称的限制，因为依据本申请，某些部件可以实现上述对应部件的功能的也在本申请的保护范围之内。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的部件并不一定是本申请所必须的。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种系统中的全部或部分部件可以通过硬件来完成。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，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。另一点，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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种电子设备的冷却系统，其特征在于，包括：

机柜(11)，所述机柜内盛放有液体；

电子设备(13)，放置在所述机柜(11)中且至少部分浸没在所述液体中，所述液体在对所述电子设备(13)冷却的过程中能够气化；

所述机柜(11)内还设置有冷却盘管(15)，所述冷却盘管用于冷却所述液体气化后形成的气体，其中，至少部分所述冷却盘管(15)位于所述液体的上方。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：

制冷设备(17)，与所述冷却盘管连接，用于为所述冷却盘管提供冷源。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述制冷设备包括：第一通道(171)、第二通道(173)和干冷器(175)，其中，所述冷却盘管(15)的入口通过所述第一通道(171)与所述干冷器的出口连接，所述冷却盘管(15)的出口通过第二通道(173)与所述干冷器(175)的入口连接。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述干冷器的出口位于所述干冷器的下方，所述制冷设备还包括泵(177)，所述泵(177)设置在所述干冷器(175)的出口，所述泵(177)用于驱动所述冷源通过所述第一通道进入所述冷却盘管(15)。

5.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述冷源为温度低于预定温度的液体。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却盘管设置在所述机柜的内壁上。

7.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述液体为不导电液体。

8.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述电子设备(13)全部浸没在所述液体中。

9.一种数据处理系统，其特征在于，包括：权利要求1至8中任意一项所述的冷却系统。