一种液冷机柜及散热系统的制作方法

本实用新型涉及电子设备散热技术领域，尤其涉及一种液冷机柜及散热系统。

背景技术：

随着5g、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加，传统的云计算技术已经无法满足终端侧“大连接，低时延，大带宽”的需求。目前，一种新的技术正在慢慢发展，即将边缘与云协同整合，又称边缘计算，依据《边缘云计算技术及标准化白皮书(2018)》，边缘计算，简称边缘云，是基于云计算技术的核心和边缘计算的能力，构筑在边缘基础设施之上的云计算平台。

边缘计算平台虽然有了一定的发展，但在部署中的也遇到不少难题，其主要包括：1、计算能力，数据处理设备不再是机架服务器，如何确保有足够的it设备来满足性能要求；2、功耗，功耗不能大到普通民用电难以接受的水平，而且功耗大也意味着发热量大，如何解决散热问题。

为了解决上述问题，可以采用浸没式液冷技术为边缘云计算平台中的电子设备进行散热，浸没式液冷技术指通过将电子设备置于冷却液中，使冷却液从其内部流过从而带走电子设备产生的热量，达到散热要求的技术，在散热方面具有比传统风冷技术更加明显的优势。

在一个机柜内部，可以沿机柜的长度方向并排放置多个电子设备，以满足性能要求，而根据用户的需求，边缘云计算平台在使用过程中，电子设备的开闭状态处于一种动态变化过程中，当有一些电子设备处于关闭状态时，若仍使冷却液流过这些电子设备，则造成冷却液的冷量浪费，并且，由于此时仍向机柜内供应大量的冷却液，造成电力资源的浪费，使得液冷机柜的耗电量大，使用成本增加。

技术实现要素：

本实用新型提供一种液冷机柜及散热系统，用以根据边缘云计算平台中电子设备的开闭状态调整冷却液的流量，以降低液冷机柜的耗电量，进而降低使用成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种液冷机柜，该液冷机柜包括柜体，所述柜体内设有用于容纳冷却液与多个电子设备的容纳腔，所述容纳腔内设有限流部与调节组件，其中：

所述限流部包括长度可调的第一部分，且沿所述柜体的高度方向上，所述第一部分位于所述柜体的进液口与所述多个电子设备之间，所述第一部分用于阻止冷却液进入进液端被所述第一部分遮挡的电子设备的内部；

所述第一部分与所述柜体的内壁之间的空隙形成用于冷却液流通的开口；

所述调节组件用于调节所述第一部分的长度，以改变所述开口的大小。

上述实施例中，限流部中的第一部分在电子设备的进液端形成遮挡，使得冷却液不能进入进液端被第一部分遮挡的电子设备的内部，从而起到了限流的作用；同时，由于第一部分的长度可调，第一部分的长度变化时，第一部分与柜体内壁之间的空隙也会产生相应的变化，从而调节开口的大小，进而改变通过开口暴露出来的电子设备的进液端的数量，使得可以根据电子设备的运行数量合理的配置冷却液的流量，实现了节能的效果。

可选的，所述柜体包括沿第一方向相对设置的第一侧壁与第二侧壁；

所述开口位于所述第一部分与所述柜体的第一侧壁之间，所述调节组件用于使所述第一部分的长度沿所述第一侧壁指向所述第二侧壁的方向逐渐缩短，以使所述开口逐渐增大；

所述调节组件还用于使所述第一部分的长度沿所述第一侧壁背离所述第二侧壁的方向逐渐增大，以使所述开口逐渐缩小；

其中，所述第一方向为所述多个电子设备的排列方向。

可选的，所述调节组件包括电机、设置在所述柜体两侧且沿所述多个电子设备的排列方向设置的传送带；

所述限流部固定在两个所述传送带上，且所述限流部为可弯曲变形的柔性结构；

所述电机用于驱动两个所述传送带同步转动，以带动所述限流部顺时针运动或逆时针运动；

所述第一部分为所述限流部中运动至所述传送带上层的部分。

可选的，所述限流部包括多个条形的挡板，每个挡板的两端分别固定在两个所述传送带上。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种散热系统，该散热系统用于为边缘云计算平台中的电子设备进行散热，包括上述任一项技术方案中所述的液冷机柜、室内散热单元、室外散热单元，其中：

所述室内散热单元，包括第一壳体与从所述第一壳体内伸出的第一进液管、第一出液管、第二进液管、第二出液管；

所述室外散热单元，包括第二壳体与从所述第二壳体内伸出的第一连接管、第二连接管；

所述第一进液管、所述第一出液管用于与所述柜体的进液口、出液口连通；

所述第二进液管、所述第二出液管用于与所述室外散热单元的第一连接管、第二连接管连通。

上述实施例中，液冷机柜、室内散热单元、室外散热单元均为模块化的整体单元，移动方便；并且，在组装时，只需要在外部通过管路连通即可，可实现快速部署；并且，各个模块的数量可根据系统规模和场地情况进行灵活的配置，系统的扩展性好，具有较强的通用性。

可选的，每个所述室内散热单元通过第一管路系统与至少一个所述液冷机柜连通。

可选的，每个所述室外散热单元通过第二管路系统与至少一个所述室内散热单元连通。

可选的，所述室内散热单元还包括设置在所述第一壳体内的换热器，所述换热器分别与所述第一进液管、第一出液管、第二进液管、第二出液管连通。

可选的，所述室内散热单元还包括设置在所述第一壳体内、且分别与所述第一连接管、第二连接管连通的制冷管路，所述制冷管路上依次设置有压缩机、冷凝器、膨胀阀。

可选的，所述室外散热单元还包括设置在所述第二壳体内的散热部件，所述散热部件分别与所述第一连接管、第二连接管连通；

所述散热部件为冷却塔或干冷却器。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的液冷机柜立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的限流部的第一种状态示意图；

图3为本实用新型实施例提供的限流部的第二种状态示意图；

图4为本实用新型实施例提供的限流部的第三种状态示意图；

图5为本实用新型实施例提供的限流部的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的散热系统的第一种组装示意图；

图7为本实用新型实施例提供的散热系统的第二种组装示意图；

图8为本实用新型实施例提供的散热系统的第三种组装示意图；

图9为本实用新型实施例提供的散热系统中一个室外散热单元对应多个室内散热单元的组装示意图；

图10为本实用新型实施例提供的散热系统中一个室内散热单元对应多个液冷机柜的组装示意图。

附图标记：

10-液冷机柜101-进液口102-开口

11-柜体111-第一侧壁112-第二侧壁

12-限流部121-第一部分

122-挡板123-传送带

20-室内散热单元21-第一壳体

22a-第一进液管22b-第一出液管

23a-第二进液管23b-第二出液管

24-换热器

30-室外散热单元31-第二壳体

32a-第一连接管32b-第二连接管

33-压缩机34-冷凝器

35-冷却塔36-干冷器

40-电子设备

具体实施方式

为了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作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种液冷机柜，该液冷机柜内部通过设置限流部来调节冷却液的流量，使得可以根据电子设备的运行数量对冷却液的流量进行合理配置，避免了资源浪费。

具体的，一并参考图1～图4，该液冷机柜10包括柜体11，柜体11内设有用于容纳冷却液与多个电子设备40的容纳腔，容纳腔内设有限流部12与调节组件，其中：

限流部12包括长度可调的第一部分121，且沿柜体11的高度方向上，第一部分121位于柜体11的进液口101与多个电子设备40之间，第一部分121用于阻止冷却液进入进液端被第一部分121遮挡的电子设备40的内部；

第一部分121与柜体11的内壁之间的空隙形成用于冷却液流通的开口102；

调节组件用于调节第一部分121的长度，以改变开口102的大小。

该液冷机柜10中，低温冷却液从机柜的进液口101进入容纳腔后，首先从电子设备40的进液端流入电子设备40内部，在电子设备40内部，低温冷却液与发热元件进行热交换，冷却液吸热后温度升高，并从电子设备40的出液端流出，最后排出机柜外。低温冷却液从电子设备40内部穿过时，对电子设备40内部的发热元件起到冷却的作用，若在电子设备40的进液端设置遮挡物，则可以阻止低温冷却液由电子设备40的进液端进入电子设备40内部，如此，当电子设备40处于关闭状态下，通过遮挡物的遮挡，则避免了低温冷却液由进液端进入电子设备内部，可减小低温冷却液的流量，实现节能的效果。

本申请中，如图2、图3所示，限流部12中的第一部分121在电子设备40的进液端形成遮挡，使得低温冷却液不能进入进液端被第一部分121遮挡的电子设备40的内部，从而限制了低温冷却液在这些电子设备40的内部流动，使得低温冷却液只能从第一部分121与柜体11内壁之间的空隙所形成的开口102内通过。

优选的，位于开口102上方的电子设备40为处于开启状态的电子设备40，位于第一部分121上方的电子设备40为处于关闭状态的电子设备40，如此，低温冷却液通过开口102暴露出来的进液端流入处于开启状态的电子设备40内，起到为电子设备40内部的发热元件散热的作用，而由于第一部分121对电子设备40进液端的遮挡，低温冷却液不能流动到处于关闭状态的电子设备40内，如此，可以根据处于开启状态的电子设备40的数量调整开口102的大小，并将低温冷却液的流量控制在合理范围，既满足散热的需求，又避免冷却液的冷量浪费。

本申请中，限流部12的第一部分121的长度可调，具体指用来遮挡电子设备40的进液端的部分的长度可以发生变化，第一部分121的长度方向与电子设备40的排列方向一致，第一部分121的长度增大时，则进液端被第一部分121遮挡的电子设备40的数量增多，开口102变小；第一部分121的长度缩短时，则进液端被第一部分121遮挡的电子设备40的数量减少，开口102增大，如此，可以根据电子设备40的运行数量实时的调整第一部分121的长度，使得开口102适应性的变化。

在实际应用中，电子设备40可以为边缘云计算平台中的电子设备，边缘云计算平台通常需要足够的电子设备来满足计算能力等性能要求，更多电子设备意味着更大的功耗和更大的发热量，也即需要更大量的冷却液才能保证散热效果。本申请的限流部12中的第一部分121在电子设备40的进液端形成遮挡，使得冷却液不能进入位于第一部分121上方的电子设备40内部，从而起到了限流的作用。进一步的，可以根据处于开启状态的电子设备40的数量调整开口102的大小，并将低温冷却液的流量控制在合理范围，既满足散热的需求，又避免冷却液的冷量浪费。

可以理解的是，处于开启状态的电子设备40逐个相邻设置，并位于柜体11的一端，处于关闭状态的电子设备40逐个相邻设置，位于柜体11的另一端。

为了能够根据电子设备40的运行状态及时的对第一部分121的长度实现动态调节，还可以通过控制装置获取电子设备40的运行状态，并向调节组件发送相应的指令，使调节组件对应的调节第一部分121的长度；还可以通过控制装置控制冷却液的供应量，如通过控制阀门大小、泵的转速等参数来控制冷却液的供应量。

可选的，如图3所示，柜体11包括沿第一方向相对设置的第一侧壁111与第二侧壁112；

开口102位于第一部分121与柜体11的第一侧壁111之间，调节组件用于使第一部分121的长度沿第一侧壁111指向第二侧壁112的方向逐渐缩短，以使开口102逐渐增大；

调节组件还用于使第一部分121的长度沿第一侧壁111背离第二侧壁112的方向逐渐增大，以使开口102逐渐缩小；

其中，第一方向为多个电子设备40的排列方向。

如此，在使用过程中，可以根据电子设备40的运行状态进行动态调节，当电子设备40的开启数量增加时，则缩短限流部12的第一部分121的长度，使更多的电子设备40的进液端露出，同时，可以相应的增加冷却液的供应量；当电子设备40的开启数量减小时，则使限流部12的第一部分121伸长，以遮挡已关闭的电子设备40的进液端，同时，可以相应的减少冷却液的供应量。

具体的，参考图3所示，当电子设备40的开启数量由两个变为三个时，则使第一部分121的长度缩短，以使这三个电子设备40的进液端不被遮挡；反之，当电子设备40的开启数量由三个变为两个时，则使第一部分121的长度增加，以遮挡关闭的电子设备40的进液端。

值得说明的是，沿第一侧壁111指向第二侧壁112的方向，依次开启电子设备40；沿第二侧壁112指向第一侧壁111的方向，依次关闭电子设备40。

具体设置时，调节组件包括电机(未示出)、设置在柜体11两侧且沿第一方向设置的传送带123；

所述限流部12固定在两个所述传送带，且所述限流部12为可弯曲变形的柔性结构；

电机用于驱动两个传送带123同步转动，以带动限流部12顺时针运动或逆时针运动；

第一部分121为限流部12中运动至传送带123上层的部分。

本申请中，电机可以发生正转或反转，使得传送带顺时针转动或逆时针转动，由于限流部12固定在传送带123上，则限流部12可能具有以下几种状态：

(1)如图2所示，限流部12全部位于传送带的上层，即，整个限流部12用于遮挡电子设备40的进液端；

(2)如图3所示，限流部12的一部分位于传送带123的上层，一部分位于传送带123的下层，且位于传送带上层的限流部12形成用于遮挡电子设备40的进液端的第一部分121；

(3)如图4所示，限流部12全部位于传送带123的下层，此时，限流部12不会对任何电子设备40的进液端形成遮挡。

在使用过程中，可以通过控制电机的正转、反转、转数等可以调节位于传送带123上层的限流部12的长度。

具体的，限流部12具有一定的柔性，当限流部12随传送带123运动至主动轴或从动轴位置时，传送带123可发生弯曲变形，如此，使得限流部12可以随传送带123同步发生顺时针或逆时针转动。

可选的，如图5所示，限流部12包括多个条形的挡板122，每个挡板122的两端分别固定在两个传送带123上。

条形挡板122的宽度较窄，多个条形挡板122在传送带123表面依次排列形成限流部12，由于相邻的条形挡板122之间相互独立，可使限流部12具有一定的柔性，如此，限流部12在主动轴与从动轴位置可发生弯曲。

本实用新型实施例还提供了一种散热系统，该散热系统用于为边缘云计算平台中的电子设备进行散热，包括上述任一项实施例中所述的液冷机柜10，还包括室内散热单元20、室外散热单元30，其中：

室内散热单元20，包括第一壳体21与从第一壳体21内伸出的第一进液管22a、第一出液管22b、第二进液管23a、第二出液管23b；

室外散热单元30，包括第二壳体31与从第二壳体31内伸出的第一连接管32a、第二连接管32b；

第一进液管22a、第一出液管22b用于与柜体11的进液口101、出液口连通；

第二进液管23a、第二出液管23b用于与室外散热单元30的第一连接管32a、第二连接管32b连通。

该散热系统中，在液冷机柜10内部，低温冷却液与电子设备40内的发热元件发生热交换后温度升高，并通过第一出液管22b排出液冷机柜10；在液冷机柜10外，高温冷却液经过冷却降温后通过第一进液管22a重新输送至液冷机柜10中，完成一个循环。

具体的，液冷机柜10外设置有室内散热单元20、室外散热单元30，其中，室内散热单元20为模块化的整体单元，如图6～图8所示，包括第一壳体21与从第一壳体21内伸出的第一进液管22a、第一出液管22b、第二进液管23a、第二出液管23b，所述的“进”“出”均是相对于室内散热单元20而言，在每对进/出液管上可以设置快速接头，从而与其它设备之间实现快速拆装；室内散热单元20内部还设置有泵体、换热器24、管路等其它部件，具体在下文中将进行介绍。

室外散热单元30也为模块化的整体单元，如图6～图8所示，包括第二壳体31与从第二壳体31内伸出的第一连接管32a、第二连接管32b，每个连接管上可以设置快速接头，从而与其它设备之间实现快速拆装；室外散热单元30可以采用风冷、水冷或机械制冷等形式提供冷量，室外散热单元30的内部组成根据所采用的制冷形式进行具体设置。

如此，该散热系统可分为液冷机柜10、室内散热单元20、室外散热单元30三个独立部分，各部分均为一个模块化的整体单元，移动方便；并且，各部分对安装位置的局限性较小，可根据安装位置来预制连接管路，并通过快速接头实现快速连接，无需在现场对各部分内部的构件进行组装；另外，各部分的数量可根据系统规模和场地情况进行灵活的配置，系统的扩展性好，具有较强的通用性。

因此，该散热系统可为边缘云计算平台中的电子设备进行散热，液冷机柜10、室内散热单元20、室外散热单元30采用模块化的设计，便于组装和调试，以最短时间完成整体性部署，并且便于维护，因此可以大幅减少边缘云计算平台的部署时间、建设成本，实现了边缘计算平台的快速部署。液冷机柜10的容量可以根据客户所需运算能力和存储量配置相应的运算节点和存储节点所需的电子设备来定制，液冷机柜10根据电子设备的功率以及客户对可靠性的要求进行相应的配置，配置灵活。另外，液冷机柜10中的电子设备之间相互独立，故电子设备数量可根据需求增减，可实现运算能力和存储量的灵活扩容，提高方案的通用性。

具体设置时，每个室内散热单元20通过第一管路系统与至少一个液冷机柜10连通。液冷机柜10的数量可以为一个、两个或其他数量，具体根据室外散热单元30与室内散热单元20的散热量进行配置，当室外散热单元30与室内散热单元20的散热量较大时，则一个室内散热单元20可以同时为多个液冷机柜10提供散热，多个液冷机柜10之间并联设置。

如图9所示，该散热系统中，一个室外散热单元30对应一个室内散热单元20，一个室内散热单元20对应多个液冷机柜10。

可选的，每个室外散热单元30通过第二管路系统与至少一个室内散热单元20连通。室内散热单元20的数量可以为一个、两个或其他数量，具体根据室外散热单元30的散热量进行配置，当室外散热单元30的散热量大时，一个室外散热单元30可以同时为多个室内散热单元20提供散热，多个室内散热单元20并联设置。

如图10所示，该散热系统中，一个室外散热单元30对应多个室内散热单元20，每个室内散热单元20对应一个液冷机柜10。

在一个具体的实施例中，如图6、图7所示，室内散热单元20还包括设置在第一壳体21内的换热器24，换热器24分别与第一进液管22a、第一出液管22b、第二进液管23a、第二出液管23b连通。

如此，换热器24在第一进液管22a、第一出液管22b一侧与液冷机柜10之间形成冷却液循环，换热器24在第二进液管23a、第二出液管23b一侧与室外散热单元30之间实现制冷循环，冷却液与制冷剂在换热器24中实现热交换。

可以理解的是，该室内散热单元20内除了上述部件，还可以设置泵体、阀门、仪表、管路等其它组件，在此，不进行一一介绍。

在另一个具体的实施例中，如图6所示，室外散热单元30还包括设置在第二壳体31内、且分别与第一连接管32a、第二连接管32b连通的制冷管路，制冷管路上依次设置有冷凝器34、压缩机33、膨胀阀。

该室外散热单元30采用机械制冷形式，冷凝器34、压缩机33、膨胀阀和换热器24(制冷循环中的蒸发器)组成了一个完整的蒸汽压缩制冷循环，具有较好的制冷效果。其中，制冷循环可以采用r22、r134a、r410a等常见制冷剂，但不限于上述制冷剂。

可以理解的是，该室外散热单元30内除了上述部件，还可以设置泵体、阀门、仪表、管路等其它组件，在此，不进行一一介绍。

或者，室外散热单元30还包括设置在第二壳体31内的散热部件，散热部件分别与第一连接管32a、第二连接管32b连通；

散热部件为冷却塔35或干冷却器。

如图7所示，散热部件为冷却塔35，冷却塔35与换热器24之间有冷却水循环，温度较低的冷却水在换热器24中与温度较高的冷却液发生热交换，吸热后的冷却水在冷却塔35中放热，将热量释放到外部环境中；如图8所示，散热部件为干冷却器，此时，室内散热单元20内部设有管路、泵体等部件，液冷机柜10内温度较高的冷却液通过管路直接输送到干冷器36中与外部环境进行换热，换热后的低温冷却液重新流入机柜内部。

上述室外散热单元30均采用通过自然冷源制冷，可以实现节能效果。

可以理解的是，该室外散热单元30内除了上述部件，还可以设置泵体、阀门、仪表、管路等其它组件，在此，不进行一一介绍。

通过以上描述可以看出，该散热系统通过模块化设计形成液冷机柜、室内散热单元、室外散热单元这三个独立且可快速组装的单元模块，各模块之间可以灵活的组合以适配不同的安装环境和散热量需求；其中，针对液冷机柜，通过在机柜内部设置限流部来调整冷却液的流量，使得电子设备的运行数量与冷却液的流量相适应。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。