本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)中心服務(wù)器散熱領(lǐng)域，特別涉及一種寬溫區(qū)液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器所采用的最新散熱系統(tǒng)，占服務(wù)器總發(fā)熱量70%～80%的CPU等高密度熱源采用液冷通道自然冷卻散熱，剩下的20%～30%的服務(wù)器分散式熱量則通過風(fēng)冷通道帶走。其中風(fēng)冷通道仍采用壓縮機(jī)制冷，因此風(fēng)冷通道的壓縮機(jī)能耗成為最新散熱系統(tǒng)主要能耗點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供了一種寬溫區(qū)的液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心散熱系統(tǒng)在更寬范圍的環(huán)境溫度下，能完全利用自然冷源冷卻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心最大程度節(jié)能，降低運(yùn)行、維護(hù)成本。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)，包括依次通過管路循環(huán)連接的吸熱系統(tǒng)、第一循環(huán)泵和自然冷卻系統(tǒng)；所述吸熱系統(tǒng)包括通過管路并聯(lián)的液冷裝置和風(fēng)冷裝置；所述管路中充有冷卻介質(zhì)。

本實(shí)用新型中，管路中的冷卻介質(zhì)在第一循環(huán)泵的作用下，流經(jīng)吸熱系統(tǒng)的液冷裝置和風(fēng)冷裝置，分別吸收熱負(fù)載集中式發(fā)熱量和分散式發(fā)熱量，再匯合經(jīng)過自然冷卻散熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)散熱過程。熱負(fù)載的集中式熱量與分散式熱量分別利用液冷裝置和風(fēng)冷裝置收集，然后再統(tǒng)一利用自然冷源實(shí)現(xiàn)熱負(fù)載完全自然冷卻散熱。

進(jìn)一步地，所述液冷裝置和風(fēng)冷裝置并聯(lián)的管路入口位置設(shè)有三通電動閥?？蓪θ妱娱y的閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)在液冷裝置支路和風(fēng)冷裝置支路的流量合理分配。

進(jìn)一步地，所述自然冷卻系統(tǒng)包括通過管路并聯(lián)的雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)及單級自然冷卻系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)包括換熱器、第二循環(huán)泵及第一自然散熱裝置，所述換熱器的熱源側(cè)、第一循環(huán)泵及吸熱系統(tǒng)依次串聯(lián)形成內(nèi)循環(huán)，所述換熱器的冷源側(cè)通道、第二循環(huán)泵及第一自然散熱裝置依次串聯(lián)形成外循環(huán)；所述內(nèi)循環(huán)管路和外循環(huán)管路充有冷卻介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述單級自然冷卻系統(tǒng)包括第二自然散熱裝置。

進(jìn)一步地，所述第一自然散熱裝置包括第一自然冷卻設(shè)備和第一風(fēng)機(jī)；所述第二自然散熱裝置包括第二自然冷卻設(shè)備和第二風(fēng)機(jī)。本方案在自然冷卻設(shè)備配有風(fēng)機(jī)，可通過風(fēng)機(jī)利用自然冷卻設(shè)備中的冷卻介質(zhì)與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質(zhì)的熱量傳遞給大氣，實(shí)現(xiàn)自然冷卻。

進(jìn)一步地，所述雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)的管路上設(shè)有第一電動閥，所述第一電動閥位于所述換熱器的熱源側(cè)；所述單級自然冷卻系統(tǒng)的管路上設(shè)有第二電動閥。本實(shí)用新型可根據(jù)冷卻方式的不同對第一電動閥和第二電動閥的啟閉進(jìn)行控制：在高溫環(huán)境下，采用雙級隔離循環(huán)換熱的自然冷卻模式，雙級隔離無交叉污染，且能實(shí)現(xiàn)高效自然散熱；在低溫環(huán)境下，可采用單級自然冷卻模式，不僅抗低溫耐凍，而且省水省電；同時(shí)本實(shí)用新型擴(kuò)寬了液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境溫度范圍。

進(jìn)一步地，所述散熱系統(tǒng)還包括控制器和室外溫度采集裝置；所述室外溫度采集裝置、第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵、第一電動閥、第二電動閥、第二風(fēng)機(jī)以及三通電動閥分別與所述控制器連接。所述控制器可控制散熱系統(tǒng)安全高效穩(wěn)定運(yùn)行。

一種上述液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

S1：由控制器讀取室外溫度采集裝置的室外溫度數(shù)據(jù)；

S2：控制器通過將步驟S1所讀取的室外溫度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)溫度比較后，作出判斷，然后根據(jù)判斷結(jié)果控制第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵、第一電動閥、第二電動閥以及第二風(fēng)機(jī)的工作。

本實(shí)用新型通過控制器讀取室外溫度采集裝置的室外溫度數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)溫度比較后，通過控制第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵、第一電動閥、第二電動閥以及第二風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對散熱系統(tǒng)的自動化控制。

進(jìn)一步地，步驟S2具體為：

a）當(dāng)室外溫度低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，則控制器控制啟動第二電動閥和第二風(fēng)機(jī)，關(guān)閉第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵及第一電動閥，即啟用單級自然冷卻系統(tǒng)；

b）當(dāng)室外溫度高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，則控制器控制啟動第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵及第一電動閥，關(guān)閉第二電動閥和第二風(fēng)機(jī)，即啟用雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)。

其中，所述預(yù)設(shè)溫度可根據(jù)情況手動輸入設(shè)定。

在低溫環(huán)境下，冷卻介質(zhì)從熱負(fù)載端吸收熱量，在第一循環(huán)泵的作用下，經(jīng)過第二電動閥，流經(jīng)第二自然散熱裝置中的自然冷卻設(shè)備，通過風(fēng)機(jī)，利用自然冷卻設(shè)備中冷卻介質(zhì)與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質(zhì)的熱量傳遞給大氣，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)載自然冷卻；在高溫環(huán)境下，冷卻介質(zhì)從熱負(fù)載端吸收熱量，在第一循環(huán)泵的作用下，經(jīng)過第一電動閥，通過換熱器，將熱量傳遞給外循環(huán)側(cè)通道中的冷卻介質(zhì)，外循環(huán)側(cè)通道中的冷卻介質(zhì)在第二循環(huán)泵作用下，將熱量攜帶至第一自然散熱裝置中的自然冷卻設(shè)備，通過風(fēng)機(jī)，利用自然冷卻設(shè)備中冷卻介質(zhì)與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質(zhì)的熱量傳遞給大氣，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)載自然冷卻。

進(jìn)一步地，所述控制方法還包括：控制器通過讀取熱負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)所讀取的熱負(fù)載數(shù)據(jù)對三通電動閥進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)液冷裝置和風(fēng)冷裝置中冷卻介質(zhì)的合理分配，保證熱負(fù)載的全部熱量都能順利帶走。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型提供了一種液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)及其控制方法，本實(shí)用新型中熱負(fù)載的集中式熱量與分散式熱量分別利用液冷裝置和風(fēng)冷裝置收集，然后再統(tǒng)一利用自然冷源實(shí)現(xiàn)熱負(fù)載完全自然冷卻散熱；在高溫環(huán)境下，采用雙級隔離循環(huán)換熱的自然冷卻模式，雙級隔離無交叉污染，且能實(shí)現(xiàn)高效自然散熱；在低溫環(huán)境下，可采用單級自然冷卻模式，不僅抗低溫耐凍，而且省水省電；同時(shí)本實(shí)用新型擴(kuò)寬了液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境溫度范圍。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例

本實(shí)施例提供了一種液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)，如圖1所示，包括依次通過管路串聯(lián)組成的吸熱系統(tǒng)、第一循環(huán)泵3及自然冷卻散熱系統(tǒng)；所述吸熱系統(tǒng)包括通過管路并聯(lián)的液冷裝置1和風(fēng)冷裝置2；所述自然冷卻散熱系統(tǒng)包括通過管路并聯(lián)的雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)4及單級自然冷卻系統(tǒng)5；所述管路中充有冷卻介質(zhì)。管路中的冷卻介質(zhì)在第一循環(huán)泵3的作用下，流經(jīng)吸熱系統(tǒng)的液冷裝置和風(fēng)冷裝置，分別吸收熱負(fù)載集中式發(fā)熱量和分散式發(fā)熱量，再匯合經(jīng)過自然冷卻散熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)散熱過程。

具體地，如圖2所示，所述液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)中，所述液冷裝置1包括熱管水冷模塊，熱管水冷模塊與熱負(fù)載主要發(fā)熱源緊貼，以液冷形式迅速帶走熱負(fù)載的集中式發(fā)熱量，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集中式發(fā)熱量自然冷卻；所述風(fēng)冷裝置2即為風(fēng)機(jī)墻，包括風(fēng)機(jī)和盤管，通過風(fēng)機(jī)，以氣冷方式快速將熱負(fù)載的分散式發(fā)熱量傳遞給盤管中的冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房空氣的自然冷卻；所述液冷裝置1與風(fēng)冷裝置2并聯(lián)的管路入口位置，即吸熱系統(tǒng)冷卻介質(zhì)入口位置，設(shè)有三通電動閥6，三通電動閥6在系統(tǒng)控制器的指令下進(jìn)行閥門開度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)液冷裝置1支路和風(fēng)冷裝置2支路的冷卻介質(zhì)流量合理分配。

進(jìn)一步地，所述雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)4包括換熱器9、第二循環(huán)泵11、第一自然散熱裝置10，換熱器9冷源側(cè)通道與第二循環(huán)泵11及第一自然散熱裝置10依次串聯(lián)形成外循環(huán)側(cè)通道，所述外循環(huán)通道可獨(dú)立運(yùn)行；所述單級自然冷卻系統(tǒng)5包括第二自然散熱裝置12；所述雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)4的管路上設(shè)有第一電動閥8，所述第一電動閥8位于所述換熱器9的熱源側(cè)；所述單級自然冷卻系統(tǒng)5的管路上設(shè)有第二電動閥7，可根據(jù)冷卻方式不同進(jìn)行啟動或關(guān)閉；所述外循環(huán)側(cè)通道充有冷卻介質(zhì)，用于吸收換熱器熱源側(cè)冷卻介質(zhì)的熱量；所述第一自然散熱裝置10和第二自然散熱裝置12設(shè)有自然冷卻設(shè)備，如開式冷卻塔、閉式冷卻塔、空冷器等，且所述自然冷卻設(shè)備均配有風(fēng)機(jī)。通過風(fēng)機(jī)，利用自然冷卻設(shè)備中冷卻介質(zhì)與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質(zhì)的熱量傳遞給大氣，實(shí)現(xiàn)自然冷卻。

進(jìn)一步地，所述散熱系統(tǒng)還包括控制器及室外溫度采集裝置13；所述室外溫度采集裝置13、第一自然散熱裝置10的風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵11、第一電動閥8、第二電動閥7、第二自然散熱裝置12的風(fēng)機(jī)以及三通電動閥6，分別與所述控制器連接。

一種上述液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)控制方法，包括以下步驟：

S1：由控制器讀取室外溫度采集裝置13的室外溫度數(shù)據(jù)；

S2：控制器通過將步驟S1所讀取的室外溫度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)溫度比較后，作出判斷，然后根據(jù)判斷結(jié)果控制第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵11、第一電動閥8、第二電動閥7以及第二風(fēng)機(jī)的工作。

進(jìn)一步地，步驟S2具體為：

a）當(dāng)室外溫度低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，則控制器控制啟動第二電動閥7和第二風(fēng)機(jī)，關(guān)閉第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵11及第一電動閥8，即啟用單級自然冷卻系統(tǒng)；

b）當(dāng)室外溫度高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，則控制器控制啟動第一風(fēng)機(jī)、第二循環(huán)泵11及第一電動閥8，關(guān)閉第二電動閥7和第二風(fēng)機(jī)，即啟用雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)。

其中，所述預(yù)設(shè)溫度可根據(jù)情況手動輸入設(shè)定。

進(jìn)一步地，上述控制方法還包括：控制器通過讀取熱負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)所讀取的熱負(fù)載數(shù)據(jù)對三通電動閥進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)三通電動閥能夠?qū)崿F(xiàn)液冷裝置1和風(fēng)冷裝置2中冷卻介質(zhì)的合理分配，保證熱負(fù)載全部熱量都能順利帶走。

其中，所述熱負(fù)載數(shù)據(jù)可根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行手動輸入設(shè)定。

本實(shí)施例提供一種寬溫區(qū)液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)主要包括吸熱通道、第一循環(huán)泵及自然冷卻散熱通道；所述吸熱通道包括相互并聯(lián)的液冷裝置和風(fēng)冷裝置；所述自然冷卻散熱通道包括相互并聯(lián)的雙級隔離循環(huán)換熱自然冷卻系統(tǒng)及單級自然冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型還提供一種寬溫區(qū)液氣雙通道共用自然冷源散熱系統(tǒng)的控制方法。通過本實(shí)用新型，熱負(fù)載的集中式熱量與分散式熱量，分別先利用液冷裝置和風(fēng)冷裝置收集，再統(tǒng)一利用自然冷源實(shí)現(xiàn)熱負(fù)載完全自然冷卻散熱；在高溫環(huán)境下采用雙級隔離循環(huán)換熱的自然冷卻模式，雙級隔離無交叉污染，且高效自然散熱；在低溫環(huán)境下可采用單級自然冷卻模式，不僅抗低溫耐凍，而且省水省電；同時(shí)本實(shí)用新型擴(kuò)寬了液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境溫度范圍。