一种液气双通道共用自然冷源的散热系统的制作方法

本实用新型涉及数据中心服务器散热领域，特别涉及一种宽温区液气双通道共用自然冷源的散热系统。

背景技术：

目前，数据中心服务器所采用的最新散热系统，占服务器总发热量70%～80%的CPU等高密度热源采用液冷通道自然冷却散热，剩下的20%～30%的服务器分散式热量则通过风冷通道带走。其中风冷通道仍采用压缩机制冷，因此风冷通道的压缩机能耗成为最新散热系统主要能耗点。

技术实现要素：

为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了一种宽温区的液气双通道共用自然冷源的散热系统，旨在实现数据中心散热系统在更宽范围的环境温度下，能完全利用自然冷源冷却服务器，实现数据中心最大程度节能，降低运行、维护成本。

为实现本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种液气双通道共用自然冷源的散热系统，包括依次通过管路循环连接的吸热系统、第一循环泵和自然冷却系统；所述吸热系统包括通过管路并联的液冷装置和风冷装置；所述管路中充有冷却介质。

本实用新型中，管路中的冷却介质在第一循环泵的作用下，流经吸热系统的液冷装置和风冷装置，分别吸收热负载集中式发热量和分散式发热量，再汇合经过自然冷却散热系统实现散热过程。热负载的集中式热量与分散式热量分别利用液冷装置和风冷装置收集，然后再统一利用自然冷源实现热负载完全自然冷却散热。

进一步地，所述液冷装置和风冷装置并联的管路入口位置设有三通电动阀。可对三通电动阀的阀门开度进行调节，实现冷却介质在液冷装置支路和风冷装置支路的流量合理分配。

进一步地，所述自然冷却系统包括通过管路并联的双级隔离循环换热自然冷却系统及单级自然冷却系统。

进一步地，所述双级隔离循环换热自然冷却系统包括换热器、第二循环泵及第一自然散热装置，所述换热器的热源侧、第一循环泵及吸热系统依次串联形成内循环，所述换热器的冷源侧通道、第二循环泵及第一自然散热装置依次串联形成外循环；所述内循环管路和外循环管路充有冷却介质。

进一步地，所述单级自然冷却系统包括第二自然散热装置。

进一步地，所述第一自然散热装置包括第一自然冷却设备和第一风机；所述第二自然散热装置包括第二自然冷却设备和第二风机。本方案在自然冷却设备配有风机，可通过风机利用自然冷却设备中的冷却介质与大气之间的温差，快速将冷却介质的热量传递给大气，实现自然冷却。

进一步地，所述双级隔离循环换热自然冷却系统的管路上设有第一电动阀，所述第一电动阀位于所述换热器的热源侧；所述单级自然冷却系统的管路上设有第二电动阀。本实用新型可根据冷却方式的不同对第一电动阀和第二电动阀的启闭进行控制：在高温环境下，采用双级隔离循环换热的自然冷却模式，双级隔离无交叉污染，且能实现高效自然散热；在低温环境下，可采用单级自然冷却模式，不仅抗低温耐冻，而且省水省电；同时本实用新型扩宽了液气双通道共用自然冷源的散热系统应用环境温度范围。

进一步地，所述散热系统还包括控制器和室外温度采集装置；所述室外温度采集装置、第一风机、第二循环泵、第一电动阀、第二电动阀、第二风机以及三通电动阀分别与所述控制器连接。所述控制器可控制散热系统安全高效稳定运行。

一种上述液气双通道共用自然冷源的散热系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：由控制器读取室外温度采集装置的室外温度数据；

S2：控制器通过将步骤S1所读取的室外温度数据与预设温度比较后，作出判断，然后根据判断结果控制第一风机、第二循环泵、第一电动阀、第二电动阀以及第二风机的工作。

本实用新型通过控制器读取室外温度采集装置的室外温度数据，与预设温度比较后，通过控制第一风机、第二循环泵、第一电动阀、第二电动阀以及第二风机的工作状态，以实现对散热系统的自动化控制。

进一步地，步骤S2具体为：

a）当室外温度低于预设温度时，则控制器控制启动第二电动阀和第二风机，关闭第一风机、第二循环泵及第一电动阀，即启用单级自然冷却系统；

b）当室外温度高于预设温度时，则控制器控制启动第一风机、第二循环泵及第一电动阀，关闭第二电动阀和第二风机，即启用双级隔离循环换热自然冷却系统。

其中，所述预设温度可根据情况手动输入设定。

在低温环境下，冷却介质从热负载端吸收热量，在第一循环泵的作用下，经过第二电动阀，流经第二自然散热装置中的自然冷却设备，通过风机，利用自然冷却设备中冷却介质与大气之间的温差，快速将冷却介质的热量传递给大气，实现热负载自然冷却；在高温环境下，冷却介质从热负载端吸收热量，在第一循环泵的作用下，经过第一电动阀，通过换热器，将热量传递给外循环侧通道中的冷却介质，外循环侧通道中的冷却介质在第二循环泵作用下，将热量携带至第一自然散热装置中的自然冷却设备，通过风机，利用自然冷却设备中冷却介质与大气之间的温差，快速将冷却介质的热量传递给大气，实现热负载自然冷却。

进一步地，所述控制方法还包括：控制器通过读取热负载数据，并根据所读取的热负载数据对三通电动阀进行控制调节。实现液冷装置和风冷装置中冷却介质的合理分配，保证热负载的全部热量都能顺利带走。

与现有技术比较，本实用新型提供了一种液气双通道共用自然冷源的散热系统及其控制方法，本实用新型中热负载的集中式热量与分散式热量分别利用液冷装置和风冷装置收集，然后再统一利用自然冷源实现热负载完全自然冷却散热；在高温环境下，采用双级隔离循环换热的自然冷却模式，双级隔离无交叉污染，且能实现高效自然散热；在低温环境下，可采用单级自然冷却模式，不仅抗低温耐冻，而且省水省电；同时本实用新型扩宽了液气双通道共用自然冷源的散热系统应用环境温度范围。

附图说明

图1为本实用新型提供的液气双通道共用自然冷源的散热系统的结构框图；

图2为本实用新型提供的液气双通道共用自然冷源的散热系统的结构示意图。

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，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细地说明。

实施例

本实施例提供了一种液气双通道共用自然冷源的散热系统，如图1所示，包括依次通过管路串联组成的吸热系统、第一循环泵3及自然冷却散热系统；所述吸热系统包括通过管路并联的液冷装置1和风冷装置2；所述自然冷却散热系统包括通过管路并联的双级隔离循环换热自然冷却系统4及单级自然冷却系统5；所述管路中充有冷却介质。管路中的冷却介质在第一循环泵3的作用下，流经吸热系统的液冷装置和风冷装置，分别吸收热负载集中式发热量和分散式发热量，再汇合经过自然冷却散热系统实现散热过程。

具体地，如图2所示，所述液气双通道共用自然冷源的散热系统中，所述液冷装置1包括热管水冷模块，热管水冷模块与热负载主要发热源紧贴，以液冷形式迅速带走热负载的集中式发热量，实现服务器集中式发热量自然冷却；所述风冷装置2即为风机墙，包括风机和盘管，通过风机，以气冷方式快速将热负载的分散式发热量传递给盘管中的冷却介质，实现机房空气的自然冷却；所述液冷装置1与风冷装置2并联的管路入口位置，即吸热系统冷却介质入口位置，设有三通电动阀6，三通电动阀6在系统控制器的指令下进行阀门开度调节，实现液冷装置1支路和风冷装置2支路的冷却介质流量合理分配。

进一步地，所述双级隔离循环换热自然冷却系统4包括换热器9、第二循环泵11、第一自然散热装置10，换热器9冷源侧通道与第二循环泵11及第一自然散热装置10依次串联形成外循环侧通道，所述外循环通道可独立运行；所述单级自然冷却系统5包括第二自然散热装置12；所述双级隔离循环换热自然冷却系统4的管路上设有第一电动阀8，所述第一电动阀8位于所述换热器9的热源侧；所述单级自然冷却系统5的管路上设有第二电动阀7，可根据冷却方式不同进行启动或关闭；所述外循环侧通道充有冷却介质，用于吸收换热器热源侧冷却介质的热量；所述第一自然散热装置10和第二自然散热装置12设有自然冷却设备，如开式冷却塔、闭式冷却塔、空冷器等，且所述自然冷却设备均配有风机。通过风机，利用自然冷却设备中冷却介质与大气之间的温差，快速将冷却介质的热量传递给大气，实现自然冷却。

进一步地，所述散热系统还包括控制器及室外温度采集装置13；所述室外温度采集装置13、第一自然散热装置10的风机、第二循环泵11、第一电动阀8、第二电动阀7、第二自然散热装置12的风机以及三通电动阀6，分别与所述控制器连接。

一种上述液气双通道共用自然冷源的散热系统控制方法，包括以下步骤：

S1：由控制器读取室外温度采集装置13的室外温度数据；

S2：控制器通过将步骤S1所读取的室外温度数据与预设温度比较后，作出判断，然后根据判断结果控制第一风机、第二循环泵11、第一电动阀8、第二电动阀7以及第二风机的工作。

进一步地，步骤S2具体为：

a）当室外温度低于预设温度时，则控制器控制启动第二电动阀7和第二风机，关闭第一风机、第二循环泵11及第一电动阀8，即启用单级自然冷却系统；

b）当室外温度高于预设温度时，则控制器控制启动第一风机、第二循环泵11及第一电动阀8，关闭第二电动阀7和第二风机，即启用双级隔离循环换热自然冷却系统。

其中，所述预设温度可根据情况手动输入设定。

进一步地，上述控制方法还包括：控制器通过读取热负载数据，并根据所读取的热负载数据对三通电动阀进行控制调节。通过调节三通电动阀能够实现液冷装置1和风冷装置2中冷却介质的合理分配，保证热负载全部热量都能顺利带走。

其中，所述热负载数据可根据负载情况进行手动输入设定。

本实施例提供一种宽温区液气双通道共用自然冷源的散热系统，所述散热系统主要包括吸热通道、第一循环泵及自然冷却散热通道；所述吸热通道包括相互并联的液冷装置和风冷装置；所述自然冷却散热通道包括相互并联的双级隔离循环换热自然冷却系统及单级自然冷却系统。本实用新型还提供一种宽温区液气双通道共用自然冷源散热系统的控制方法。通过本实用新型，热负载的集中式热量与分散式热量，分别先利用液冷装置和风冷装置收集，再统一利用自然冷源实现热负载完全自然冷却散热；在高温环境下采用双级隔离循环换热的自然冷却模式，双级隔离无交叉污染，且高效自然散热；在低温环境下可采用单级自然冷却模式，不仅抗低温耐冻，而且省水省电；同时本实用新型扩宽了液气双通道共用自然冷源的散热系统应用环境温度范围。