CN221178223U - 一种数据机房液冷换热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据机房液冷换热设备，完成数据液冷服务器容器内冷却液温度的精准调节，对送入液冷服务器容器的冷却液进行降温和过滤处理，满足液冷服务器散热的要求，保证服务器可以长时间正常运行；本实用新型通过合理的结构设计，相比同类设备可以更好更快的完成日常维护维修工作。从而解决了数据中心的空气调节自然冷源利用率低，送风温度不均匀，导致局部出现热点的服务器不能正常工作，维护维修不方便且成本高的问题。

Description

一种数据机房液冷换热设备

技术领域

本实用新型涉及数据中心液冷技术领域，具体地说，特别涉及一种数据机房液冷换热设备。

背景技术

根据诸多企业和学者的调查研究，制冷系统能耗在数据中心总能耗中排序第二，约占35％。因此，降低制冷耗能是提高数据中心能源利用效率直接且高效的途径。目前，数据中心的主要制冷方式分为风冷和液冷两大类，随着能耗要求的提高，传统的风冷方式难以满足日益增长的算力要求，数据中心制冷行业将迎来一次洗牌，液冷逐渐得到更广泛的应用。目前,很多数据中心的服务器散热采用风冷技术,即用空气来冷却。空气并不是很好的冷媒。若采用液冷,其冷却效果比空气强1000～3000倍。风冷所不能解决的高能耗、低性能的问题,用液冷技术却可以得到显著的改善。服务器也因此实现了高密度、低噪音、低传热温差、全年自然冷却的效果。

然而，尽管液冷技术在某些方面比风冷技术有优势，但也存在一些问题和挑战。例如，自然冷源利用低，不能合理调节控制数据机房服务器温度。同时，传统空冷耗能高，水资源消耗过多。现有的液冷换热设备体积较大且温度调节能力相对较差，并且后期维护不方便。因此，需要研发新的液冷换热设备，以解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种数据机房液冷换热设备。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种数据机房液冷换热设备，包括服务器容器、外循环系统、管路系统、传感器、控制系统以及结构件；

所述服务器容器包括服务器容器出液接口对接口、服务器容器进液接口对接口；所述服务器容器出液接口对接口与服务器容器内的冷却液出口连接，所述服务器容器进液接口对接口与服务器容器内的冷却液进口连接；

所述外循环系统包括外循环冷却液和散热系统，所述外循环冷却液经过所述散热系统在室外散热后进入板式换热器参与热交换，所述外循环系统通过所述板式换热器对服务器容器内的冷却液进行冷却；

所述管路系统采用不锈钢管路，所述管路系统将所述服务器容器内的冷却液导入所述板式换热器，并将经过板式换热器冷却后的冷却液再导回所述服务器容器；

所述传感器安装在关键管路位置，实时监测管路内液体的参数；

所述控制系统连接所述传感器和执行机构，根据传感器采集的数据计算出控制指令，对所述执行机构进行控制，以调节所述服务器容器内冷却液的流量和温度，从而对服务器进行精确控温。

进一步地，所述管路系统中还包括直角过滤器，所述直角过滤器设置在所述服务器容器进液接口对接口的管路上。

进一步地，所述传感器包括流量计、温度传感器、压力传感器；所述流量计设置在所述服务器容器出液接口对接口的管路上，所述温度传感器设置在所述服务器容器进、出液接口对接口的管路上，所述压力传感器设置在所述外循环系统的管路上。

进一步地，所述控制系统为PLC控制系统或DCS控制系统。

进一步地，所述执行机构包括泵和电动调节阀；所述泵设置在所述服务器容器出液接口对接口的管路上，所述电动调节阀设置在所述外循环系统的管路上。

进一步地，所述管路系统中还设置有手动阀门，所述手动阀门包括球阀、蝶阀、截止阀中的一种或多种。

进一步地，所述管路系统中还设置有充放液接口，所述充放液接口设置在所述泵的管路上。

进一步地，所述管路系统中还设置有柔性管段，所述柔性管段设置在所述泵的管路上。

进一步地，所述结构件采用不锈钢材质，所述结构件将所述服务器容器接口对接口、板式换热器、管路系统、传感器、执行机构等装置固定在一起。

进一步地，所述板式换热器通过所述外循环冷却液冷却所述服务器容器内的冷却液，并通过所述传感器和控制系统精确调节冷却液的参数，对服务器进行精确控温。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供的一种数据机房液冷换热设备，完成数据液冷服务器容器内冷却液温度的精准调节，对送入液冷服务器容器的冷却液进行降温和过滤处理，满足液冷服务器散热的要求，保证服务器可以长时间正常运行；本实用新型通过合理的结构设计，相比同类设备可以更好更快的完成日常维护维修工作。从而解决了数据中心的空气调节自然冷源利用率低，送风温度不均匀，导致局部出现热点的服务器不能正常工作，维护维修不方便且成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型实施例的一种数据机房液冷换热设备的主视图；

图2是本实用新型实施例的一种数据机房液冷换热设备的左视图；

图3是本实用新型实施例的一种数据机房液冷换热设备的右视图；

图4是本实用新型实施例的一种数据机房液冷换热设备的俯视图；

图5是本实用新型实施例的一种数据机房液冷换热设备的仰视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型的一种数据机房液冷换热设备，参见图1-5，包括：流量计1，直角过滤器前焊接管道2、服务器容器出液接口对接口3、电动调节阀4；接外循环进液管路放液截止阀5；服务器容器进液接口对接口6、接外循环系统进液法兰盘7、接外循环系统回液法兰盘8、泵进口充放液接口9、泵入口焊接管10；接外循环系统进液管路焊接管11、泵出口焊接管12、接外循环回液管路焊接管13、电导率仪及控制器14、温度传感器15、压力传感器16、球阀17、卡式蝶阀18、泵19、电器及控制系统20，触摸显示屏21、结构件22、直角过滤器及焊接管路23、板式换热器24和自动排气阀25组成。

该设备通过不锈钢管路与液冷服务器容器和外部散热系统连接，以实现对服务器容器内的冷却液进行温度调节和过滤处理。该设备的工作原理是：当服务器容器内的冷却液温度升高时，冷却液通过服务器容器出液接口对接口3进入该设备的管路系统，经过流量计1测量流量后，进入泵19。泵19为冷却液提供循环动力，并将冷却液推送到板式换热器24。板式换热器24是一种高效的热交换设备，它由多个薄金属板组成，两两之间形成通道。板式换热器24的两侧分别连接着服务器容器内的冷却液和外部散热系统的冷却液。当两种冷却液在板式换热器24内流动时，它们在相邻通道之间进行热交换。由于板式换热器24的金属板具有较高的导热性能和较大的传热面积，因此可以实现高效的热交换。通过板式换热器24，服务器容器内的冷却液将其多余的热量传递给外部散热系统的冷却液，从而降低自身的温度。经过板式换热器24后，服务器容器内的冷却液经过直角过滤器23进行过滤处理，去除杂质和颗粒，保护服务器的安全。然后，服务器容器内的冷却液通过服务器容器进液接口对接口6回流到服务器容器内，继续对服务器进行冷却。

外部散热系统是一种利用自然能源进行散热的系统，它包括外循环冷却液和散热系统。外循环冷却液可以是水或其他低温低压的流体。散热系统可以是空气冷却塔、水冷塔、地埋管等任何一种能够利用自然环境进行散热的装置。外部散热系统通过不锈钢管路与该设备连接，并与板式换热器24形成一个闭合循环。当外部散热系统的冷却液温度低于服务器容器内的冷却液温度时，外部散热系统的冷却液通过接外循环系统进液法兰盘7进入该设备的管路系统，经过电动调节阀4调节流量和压力后，进入板式换热器24。在板式换热器24内，外部散热系统的冷却液与服务器容器内的冷却液进行热交换，从而吸收服务器容器内的冷却液的热量，提高自身的温度。经过板式换热器24后，外部散热系统的冷却液通过接外循环系统回液法兰盘8回流到外部散热系统，经过散热系统将多余的热量散发到自然环境中，从而降低自身的温度，再次进入该设备进行循环。

该设备还配备了传感器和控制系统，控制系统连接传感器和执行机构，以实现对服务器容器内冷却液的温度的精确控制。该设备的传感器包括流量计1、温度传感器15、压力传感器16、电导率仪14等。流量计1用于监测服务器容器内冷却液的流量情况，将流量数据传输给控制系统。温度传感器15用于检测服务器容器内冷却液的进、出口温度，以及外部散热系统的进口温度，将温度数据传输给控制系统。压力传感器16用于检测服务器容器内冷却液和外部散热系统的压力情况，将压力数据传输给控制系统。电导率仪14用于检测服务器容器内冷却液的电导率情况，判断冷却液的质量和污染程度，将电导率数据传输给控制系统。控制系统可以是PLC控制系统或DCS控制系统，它包括触摸显示屏21、电器及控制系统20等。触摸显示屏21用于显示设备的运行状态，并可以通过触摸屏设置相关运行参数。电器及控制系统20用于接收传感器采集的数据，根据预设的参数和算法，计算出合适的控制指令，输出给执行机构，以调节服务器容器内冷却液的流量和温度。

该设备的执行机构包括泵19、电动调节阀4等。泵19用于提供服务器容器内冷却液的循环动力，并根据控制指令调节转速和功率。电动调节阀4用于调节外部散热系统的冷却液的流量和压力，并根据控制指令调节开关幅度。

该设备还设置了一些手动阀门和充放液接口，以方便设备的维护和维修。该设备的手动阀门包括球阀17、蝶阀18、截止阀中的一种或多种。球阀17用于安装压力传感器，并在压力传感器需要维护时关闭。蝶阀18用于连接电动调节阀4和板式换热器24，并在电动调节阀4或板式换热器24等其他元件需要维护时关闭。截止阀用于连接服务器容器出液接口对接口3和服务器容器进液接口对接口6，并在服务器容器需要维护时关闭。该设备的充放液接口9设置在泵19的管路上，用于在设备维护或维修时，充入或放出冷却液。

具体地，接外循环进液管路放液截止阀5主要作用是在设备需要维护时可以将管路内的液体排出。

该设备还设置了一些柔性管段，以补偿尺寸和装配误差，同时也可以降低泵19运行引起的震动对其他元件造成的影响。该设备的柔性管段设置在泵(19)的管路上，采用不锈钢波纹软管。

该设备的结构件22采用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性和机械强度。该设备的结构件22将服务器容器接口对接口、板式换热器24、管路系统、传感器、执行机构等装置固定在一起，保证设备的稳定性和整体性。

具体地，直角过滤器前焊接管道2，主要作用是管道一端连接板式换热器服务器冷却液出口，另一端连接流量计的前端，起到连接作用。直角过滤器前焊接管道2中有焊接蝶阀，该焊接蝶阀正常运行时为常开状态，当板式换热或流量计等器件需要更换或维护时可以手动关闭该焊接蝶阀。直角过滤器前焊接管道2中有焊接的温度传感器安装座，用于安装温度传感器，该温度传感器测量的是服务器冷却液经过板式换热器后的冷却液温度。直角过滤器前焊接管道2中有焊接的放液截止阀接口，安装截止阀和快装接口后，可以在需要维护时补充或排出冷却液。直角过滤器前焊接管道2中有焊接的不锈钢波纹软管，可以起到补偿尺寸和装配误差的作用。

泵入口焊接管10主要作用是连接服务器容器出液接口对接口3与泵19。泵入口焊接管10中有焊接的不锈钢波纹软管，可以补偿尺寸和装配误差，同时也可以降低泵运行引起的震动对其它零部件造成的影响。泵入口焊接管10中有焊接的手动蝶阀可以在需要时手动关闭。泵入口焊接管10中有焊接的温度传感器安装接口，用于安装温度传感器，该处温度传感器测量的是服务器容器内冷却液进入换热设备时的温度。泵入口焊接管10中有焊接的截止阀安装接口，用于安装泵进口充放液接口9。

接外循环系统进液管路焊接管11主要作用是连接外循环系统进液管路和电动调节阀4。接外循环系统进液管路焊接管11有温度传感器接口，用于安装测量外循环系统进液液体温度。接外循环系统进液管路焊接管11有用于安装压力传感器的球阀的接口，该球阀安装后处于常开状态，一端安装压力传感器，当压力传感需要维护时可手动关闭球阀。该处安装的压力传感器测量的是外循环进液液体的压力。

泵出口焊接管12主要作用是连接泵与板式换热器24。泵出口焊接管12有焊接止回阀，可以避免液体回流。泵出口焊接管12有焊接手动蝶阀，该手动蝶阀正常运行时处于常开状态，需要维护时可以手动关闭。泵出口焊接管12有自动排气阀安装接口，安装的自动排气阀当服务器冷却液循环系统中有气体时可自动排出。泵出口焊接管12中有焊接的不锈钢波纹软管，可以补偿尺寸和装配误差，同时也可以降低泵运行引起的震动对其它零部件造成的影响。

接外循环回液管路焊接管13主要作用是连接接外循环系统回液法兰盘8与板式换热器24。接外循环回液管路焊接管13有自动排气阀安装接口，安装的自动排气阀当外循环系统中有气体时可自动排出。接外循环回液管路焊接管13有用于安装压力传感器的球阀的接口，该球阀安装后处于常开状态，一端安装压力传感器，当压力传感需要维护时可手动关闭球阀。该处安装的压力传感器测量的是外循环回液液体的压力。接外循环回液管路焊接管13有焊接的不锈钢波纹软管，可以补偿尺寸和装配误差，有利于设备的安装和稳定运行。

自动排气阀25的主要作用是可以将管道里的气体排出，从而避免管道中积累大量气体影响设备的正常运行。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，包括服务器容器、外循环系统、管路系统、传感器、控制系统以及结构件；

所述服务器容器包括服务器容器出液接口对接口(3)、服务器容器进液接口对接口(6)；所述服务器容器出液接口对接口(3)与服务器容器内的冷却液出口连接，所述服务器容器进液接口对接口(6)与服务器容器内的冷却液进口连接；

所述外循环系统包括外循环冷却液和散热系统，所述外循环冷却液经过所述散热系统在室外散热后进入板式换热器(24)参与热交换，所述外循环系统通过所述板式换热器(24)对服务器容器内的冷却液进行冷却；

所述管路系统采用不锈钢管路，所述管路系统将所述服务器容器内的冷却液导入所述板式换热器(24)，并将经过板式换热器(24)冷却后的冷却液再导回所述服务器容器；

所述传感器安装在关键管路位置，实时监测管路内液体的参数；

所述控制系统连接所述传感器和执行机构，根据传感器采集的数据对所述执行机构进行控制，以调节所述服务器容器内冷却液的流量和温度，从而对服务器进行精确控温。

2.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述管路系统中还包括直角过滤器(23)，所述直角过滤器(23)设置在所述服务器容器进液接口对接口(6)的管路上。

3.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述传感器包括流量计(1)、温度传感器(15)、压力传感器(16)；所述流量计(1)设置在所述服务器容器出液接口对接口(3)的管路上，所述温度传感器(15)设置在所述服务器容器进、出液接口对接口的管路上，所述压力传感器(16)设置在所述外循环系统的管路上。

4.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述控制系统为PLC控制系统或DCS控制系统。

5.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述执行机构包括泵(19)和电动调节阀(4)；所述泵(19)设置在所述服务器容器出液接口对接口(3)的管路上，所述电动调节阀(4)设置在所述外循环系统的管路上。

6.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述管路系统中还设置有手动阀门，所述手动阀门包括球阀(17)、蝶阀(18)、截止阀中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述管路系统中还设置有充放液接口(9)，所述充放液接口(9)设置在所述泵(19)的管路上。

8.根据权利要求5所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述管路系统中还设置有柔性管段，所述柔性管段设置在所述泵(19)的管路上。

9.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述结构件(22)采用不锈钢材质，所述结构件(22)将所述服务器容器接口对接口、板式换热器(24)、管路系统、传感器、执行机构固定在一起。

10.根据权利要求1所述的一种数据机房液冷换热设备，其特征在于，所述板式换热器(24)通过所述外循环冷却液冷却所述服务器容器内的冷却液，并通过所述传感器和控制系统精确调节冷却液的参数，对服务器进行精确控温。