一種液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統的制作方法

本實用新型涉及數據中心服務器散熱領域，特別涉及一種寬溫區液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統。

背景技術：

目前，數據中心服務器所采用的最新散熱系統，占服務器總發熱量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%的服務器分散式熱量則通過風冷通道帶走。其中風冷通道仍采用壓縮機制冷，因此風冷通道的壓縮機能耗成為最新散熱系統主要能耗點。

技術實現要素：

為克服現有的技術缺陷，本實用新型提供了一種寬溫區的液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統，旨在實現數據中心散熱系統在更寬范圍的環境溫度下，能完全利用自然冷源冷卻服務器，實現數據中心最大程度節能，降低運行、維護成本。

為實現本實用新型的目的，采用以下技術方案予以實現：

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

本實用新型中，管路中的冷卻介質在第一循環泵的作用下，流經吸熱系統的液冷裝置和風冷裝置，分別吸收熱負載集中式發熱量和分散式發熱量，再匯合經過自然冷卻散熱系統實現散熱過程。熱負載的集中式熱量與分散式熱量分別利用液冷裝置和風冷裝置收集，然后再統一利用自然冷源實現熱負載完全自然冷卻散熱。

進一步地，所述液冷裝置和風冷裝置并聯的管路入口位置設有三通電動閥。可對三通電動閥的閥門開度進行調節，實現冷卻介質在液冷裝置支路和風冷裝置支路的流量合理分配。

進一步地，所述自然冷卻系統包括通過管路并聯的雙級隔離循環換熱自然冷卻系統及單級自然冷卻系統。

進一步地，所述雙級隔離循環換熱自然冷卻系統包括換熱器、第二循環泵及第一自然散熱裝置，所述換熱器的熱源側、第一循環泵及吸熱系統依次串聯形成內循環，所述換熱器的冷源側通道、第二循環泵及第一自然散熱裝置依次串聯形成外循環；所述內循環管路和外循環管路充有冷卻介質。

進一步地，所述單級自然冷卻系統包括第二自然散熱裝置。

進一步地，所述第一自然散熱裝置包括第一自然冷卻設備和第一風機；所述第二自然散熱裝置包括第二自然冷卻設備和第二風機。本方案在自然冷卻設備配有風機，可通過風機利用自然冷卻設備中的冷卻介質與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質的熱量傳遞給大氣，實現自然冷卻。

進一步地，所述雙級隔離循環換熱自然冷卻系統的管路上設有第一電動閥，所述第一電動閥位于所述換熱器的熱源側；所述單級自然冷卻系統的管路上設有第二電動閥。本實用新型可根據冷卻方式的不同對第一電動閥和第二電動閥的啟閉進行控制：在高溫環境下，采用雙級隔離循環換熱的自然冷卻模式，雙級隔離無交叉污染，且能實現高效自然散熱；在低溫環境下，可采用單級自然冷卻模式，不僅抗低溫耐凍，而且省水省電；同時本實用新型擴寬了液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統應用環境溫度范圍。

進一步地，所述散熱系統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、第一風機、第二循環泵、第一電動閥、第二電動閥、第二風機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安全高效穩定運行。

一種上述液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統的控制方法，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據；

S2：控制器通過將步驟S1所讀取的室外溫度數據與預設溫度比較后，作出判斷，然后根據判斷結果控制第一風機、第二循環泵、第一電動閥、第二電動閥以及第二風機的工作。

本實用新型通過控制器讀取室外溫度采集裝置的室外溫度數據，與預設溫度比較后，通過控制第一風機、第二循環泵、第一電動閥、第二電動閥以及第二風機的工作狀態，以實現對散熱系統的自動化控制。

進一步地，步驟S2具體為：

a）當室外溫度低于預設溫度時，則控制器控制啟動第二電動閥和第二風機，關閉第一風機、第二循環泵及第一電動閥，即啟用單級自然冷卻系統；

b）當室外溫度高于預設溫度時，則控制器控制啟動第一風機、第二循環泵及第一電動閥，關閉第二電動閥和第二風機，即啟用雙級隔離循環換熱自然冷卻系統。

其中，所述預設溫度可根據情況手動輸入設定。

在低溫環境下，冷卻介質從熱負載端吸收熱量，在第一循環泵的作用下，經過第二電動閥，流經第二自然散熱裝置中的自然冷卻設備，通過風機，利用自然冷卻設備中冷卻介質與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質的熱量傳遞給大氣，實現熱負載自然冷卻；在高溫環境下，冷卻介質從熱負載端吸收熱量，在第一循環泵的作用下，經過第一電動閥，通過換熱器，將熱量傳遞給外循環側通道中的冷卻介質，外循環側通道中的冷卻介質在第二循環泵作用下，將熱量攜帶至第一自然散熱裝置中的自然冷卻設備，通過風機，利用自然冷卻設備中冷卻介質與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質的熱量傳遞給大氣，實現熱負載自然冷卻。

進一步地，所述控制方法還包括：控制器通過讀取熱負載數據，并根據所讀取的熱負載數據對三通電動閥進行控制調節。實現液冷裝置和風冷裝置中冷卻介質的合理分配，保證熱負載的全部熱量都能順利帶走。

與現有技術比較，本實用新型提供了一種液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統及其控制方法，本實用新型中熱負載的集中式熱量與分散式熱量分別利用液冷裝置和風冷裝置收集，然后再統一利用自然冷源實現熱負載完全自然冷卻散熱；在高溫環境下，采用雙級隔離循環換熱的自然冷卻模式，雙級隔離無交叉污染，且能實現高效自然散熱；在低溫環境下，可采用單級自然冷卻模式，不僅抗低溫耐凍，而且省水省電；同時本實用新型擴寬了液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統應用環境溫度范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統的結構框圖；

圖2為本實用新型提供的液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統的結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本實用新型實施方式作進一步詳細地說明。

實施例

本實施例提供了一種液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統，如圖1所示，包括依次通過管路串聯組成的吸熱系統、第一循環泵3及自然冷卻散熱系統；所述吸熱系統包括通過管路并聯的液冷裝置1和風冷裝置2；所述自然冷卻散熱系統包括通過管路并聯的雙級隔離循環換熱自然冷卻系統4及單級自然冷卻系統5；所述管路中充有冷卻介質。管路中的冷卻介質在第一循環泵3的作用下，流經吸熱系統的液冷裝置和風冷裝置，分別吸收熱負載集中式發熱量和分散式發熱量，再匯合經過自然冷卻散熱系統實現散熱過程。

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載主要發熱源緊貼，以液冷形式迅速帶走熱負載的集中式發熱量，實現服務器集中式發熱量自然冷卻；所述風冷裝置2即為風機墻，包括風機和盤管，通過風機，以氣冷方式快速將熱負載的分散式發熱量傳遞給盤管中的冷卻介質，實現機房空氣的自然冷卻；所述液冷裝置1與風冷裝置2并聯的管路入口位置，即吸熱系統冷卻介質入口位置，設有三通電動閥6，三通電動閥6在系統控制器的指令下進行閥門開度調節，實現液冷裝置1支路和風冷裝置2支路的冷卻介質流量合理分配。

進一步地，所述雙級隔離循環換熱自然冷卻系統4包括換熱器9、第二循環泵11、第一自然散熱裝置10，換熱器9冷源側通道與第二循環泵11及第一自然散熱裝置10依次串聯形成外循環側通道，所述外循環通道可獨立運行；所述單級自然冷卻系統5包括第二自然散熱裝置12；所述雙級隔離循環換熱自然冷卻系統4的管路上設有第一電動閥8，所述第一電動閥8位于所述換熱器9的熱源側；所述單級自然冷卻系統5的管路上設有第二電動閥7，可根據冷卻方式不同進行啟動或關閉；所述外循環側通道充有冷卻介質，用于吸收換熱器熱源側冷卻介質的熱量；所述第一自然散熱裝置10和第二自然散熱裝置12設有自然冷卻設備，如開式冷卻塔、閉式冷卻塔、空冷器等，且所述自然冷卻設備均配有風機。通過風機，利用自然冷卻設備中冷卻介質與大氣之間的溫差，快速將冷卻介質的熱量傳遞給大氣，實現自然冷卻。

進一步地，所述散熱系統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的風機、第二循環泵11、第一電動閥8、第二電動閥7、第二自然散熱裝置12的風機以及三通電動閥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的室外溫度數據；

S2：控制器通過將步驟S1所讀取的室外溫度數據與預設溫度比較后，作出判斷，然后根據判斷結果控制第一風機、第二循環泵11、第一電動閥8、第二電動閥7以及第二風機的工作。

進一步地，步驟S2具體為：

a）當室外溫度低于預設溫度時，則控制器控制啟動第二電動閥7和第二風機，關閉第一風機、第二循環泵11及第一電動閥8，即啟用單級自然冷卻系統；

b）當室外溫度高于預設溫度時，則控制器控制啟動第一風機、第二循環泵11及第一電動閥8，關閉第二電動閥7和第二風機，即啟用雙級隔離循環換熱自然冷卻系統。

其中，所述預設溫度可根據情況手動輸入設定。

進一步地，上述控制方法還包括：控制器通過讀取熱負載數據，并根據所讀取的熱負載數據對三通電動閥進行控制調節。通過調節三通電動閥能夠實現液冷裝置1和風冷裝置2中冷卻介質的合理分配，保證熱負載全部熱量都能順利帶走。

其中，所述熱負載數據可根據負載情況進行手動輸入設定。

本實施例提供一種寬溫區液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統，所述散熱系統主要包括吸熱通道、第一循環泵及自然冷卻散熱通道；所述吸熱通道包括相互并聯的液冷裝置和風冷裝置；所述自然冷卻散熱通道包括相互并聯的雙級隔離循環換熱自然冷卻系統及單級自然冷卻系統。本實用新型還提供一種寬溫區液氣雙通道共用自然冷源散熱系統的控制方法。通過本實用新型，熱負載的集中式熱量與分散式熱量，分別先利用液冷裝置和風冷裝置收集，再統一利用自然冷源實現熱負載完全自然冷卻散熱；在高溫環境下采用雙級隔離循環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；同時本實用新型擴寬了液氣雙通道共用自然冷源的散熱系統應用環境溫度范圍。