一种数据中心机房液冷系统的制作方法

本实用新型涉及液冷技术领域，具体涉及一种数据中心机房液冷系统。

背景技术：

传统的数据中心机房，都是用空调给服务器降温，一个数据中心机房需要配套很多空调，通过空调送冷风，然后把服务器中内部元件CPU，内存，南北桥，主板的热量带走，因为CPU发热量很高，就跟热得快一样，所以我们需要大量并很冷的风给服务器散热，所以需要的电量很高，传统的一个数据中心，服务器耗电100KW，空调耗电大概在60KW-100KW，特别耗电。

而且随着电子元器件集成度提高，其体积不断减少，性能不断提升，芯片的功能密度也越来越大，传统的风冷散热方式已经不能满足日益增长的散热需求。液体冷却技术以其高效的散热效率为高热流密度电子器件散热提供了新的解决方案，并已经在数据中心、服务器、个人PC等多个领域展开应用。

公开号为CN105491862A的中国专利公开了“一种用于数据中心机柜的液冷装置、液冷机柜和数据中心机房液冷系统”，该数据中心机房液冷系统通过设于机柜的出风侧的末端散热盘管、联通冷却器的输出口与多个末端散热盘管的输入口的供液管、联通多个末端散热盘管的输出口与冷却器的输入口的回液管和用于通过供液管向末端散热盘管输送冷却液以及冷却从末端散热盘管经回液管回流的冷却液的冷却器形成冷却液环路，在供液管内设置用于检测压力的检测组件，并通过参压组件根据检测的压力，调节供液管内的绝对压力至低于大气压力，从而可以防止水患，提高数据中心机房的防水安全性。但是该数据中心机房液冷系统依旧使用了大量风扇对冷却水进行降温，节能效果并不明显；其次，该系统中冷却水的分配完全依靠管道压力，不能根据机房中每个机柜的具体情况进行智能分配，可能导致数据中心中不同机柜的冷却不均匀。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种数据中心机房液冷系统，本数据中心机房液冷系统通过外循环冷却水系统、液冷温控系统、液冷维护单元和液冷分配单元之间的配合，通过自然水冷带走数据中心机房中各个机柜中产生的大量热能，而且可以根据机房内不同发热机柜的情况智能分配冷夜量，节约能耗的同时可以保证数据中心机房中各个机柜均匀冷却，确保数据中心机房的正常运行。

为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种数据中心机房液冷系统，包括：外循环冷却水系统、液冷温控系统、液冷维护单元和液冷分配单元，所述外循环冷却水系统中冷却塔的出液管连接到液冷温控系统中板式换热器的第一进液管，所述板式换热器的第二出液管通过管道与液冷维护单元的第一进液管，所述液冷维护单元的第二出液管连接到液冷分配单元的进液管，所述液冷分配单元的出液管与液冷维护单元的第二进液管连接，所述液冷维护单元的第一出液管与板式换热器的第二进液管连接，所述板式换热器的第一出液管与外循环冷却水系统中冷却塔的进液管连接。

优选的，所述外循环冷却水系统包括应急补水箱、第一冷却塔和第二冷却塔，所述第一冷却塔和第二冷却塔的结构相同，所述第一冷却塔和第二冷却塔上均设置有快速补水管和自动补水管，所述应急补水箱的出水口通过管道分别连接到第一冷却塔和第二冷却塔上的快速补水管和自动补水管，所述第一冷却塔出液管与第二冷却塔出液管之间以及第一冷却塔进液管与第二冷却塔进液管之间分别通过管道连接，所述连接管道上还设置有阀门；本数据中心机房液冷系统还包括两个独立的液冷温控系统，每个液冷温控系统均包括一个板式换热器，第一冷却塔的进液管和出液管分别与其中一个液冷温控系统中板式换热器的第一出液管和第一进液管连接，第二冷却塔的进液管和出液管分别与另一个液冷温控系统中板式换热器的第一出液管和第一进液管连接；本数据中心机房液冷系统还包括多个沿冷却水主流动方向分上下两组且对称分布的液冷维护单元，所述液冷维护单元的第一进液管和第一出液管分别通过软管与液冷温控系统中板式换热器的第二出液管和第二进液管连接；本数据中心机房液冷系统还包括多个与液冷维护单元一一对应的液冷分配单元，所述液冷分配单元的进液管和出液管分别与液冷维护单元中的第二出液管和第二进液管连接。

在上述技术方案中，外循环冷却水系统主要包括外循环管路和冷却塔，所述外循环管路主要是水泵和管路组成，变频水泵作为外循环动力源，让外循环保持运行；冷却塔的作用是为整个系统提供冷源，两个并行设置的第一冷却塔和第二冷却塔正常工作时，其中一个冷却塔正常工作另外一个备用，应急补水箱用于为冷却塔补水，防止冷却塔中水位过低导致冷却效率下降。液冷温控系统将内循环的热量通过板换传递给外循环，液冷温控单元主要由定压差控制和恒温控制两套系统组成。内循环水泵和二通阀对内循环供回水压差进行调节，外循环水泵、三通阀和冷却塔对内循环供水温度进行调节。液冷维护单元主要依靠内置监控单元，实时采集、监测系统数据，其中包括机柜进口流量和压力，机柜出口压力和温度，通过这些数据反馈到操作系统，进一步由温控单元进行调节从而实现数据中心机房液冷系统稳定。液冷分配单元主要作用是对进入机柜各个服务器中的冷却水进行分流，保证每个服务器流量均匀分液，保证每个服务器均匀散热。

本数据中心机房液冷系统的工作流程是：外循环冷却水系统中第一冷却塔或者第二冷却塔内的低温冷却水通过出液管首先进入液冷温控系统中板式换热器的第一进液管，通过板式换热器控制冷却水的水温，经过调控后的冷却水随后通过软管进入各个液冷维护单元，液冷维护单元依靠内置监控单元，实时采集、监测系统数据，通过这些数据反馈到液冷温控系统进行冷却水温度控制，从而实现数据中心机房液冷系统稳定。经过液冷维护单元实现数据采集后的冷却水继而进入与液冷维护单元对应的液冷分配单元，液冷分配单元对进入机柜各个服务器中的冷却水进行分流，保证每个服务器流量均匀分液，保证每个服务器均匀散热。由于每个机柜都对应设置液冷维护单元和液冷分配单元，因此可以根据机房内不同发热机柜的情况智能分配冷夜量，节约能耗的同时可以保证数据中心机房中各个机柜均匀冷却，确保数据中心机房中每个机柜的正常运行。

优选的，所述第一冷却塔和第二冷却塔结构相同且并行设置，所述第一冷却塔塔体的上端设置有溢流管，所述溢流管的下方设置排水管，所述第一冷却塔和第二冷却塔的进液管上均安装有温度传感装置，所述第一冷却塔和第二冷却塔的出液管上均安装有变频水泵，所述第一冷却塔和第二冷却塔的进液管和出液管上均安装有第二泄水阀。系统正常运行时，第一冷却塔正常工作，第二冷却塔备用，应急补水箱通过快速补水管和自动补水管为冷却塔补水，防止冷却塔中水位过低导致冷却效率下降，溢流管用于保证冷却塔内液位恒定，温度传感器用于测定冷却水进入冷却塔前的温度，以便调节冷却塔内的液位高低，进而保证冷却水的冷却效率。水泵用于将冷却塔中的冷却水输送至板式换热器中。

优选的，所述两个独立的液冷温控系统的结构相同，所述液冷温控系统中板式换热器的第一出液管与冷却塔进液管连接的管路上设置有电动三通分流阀，所述电动三通分流阀的第三端口通过管道连接到板式换热器的第一进液管与冷却塔出液管连接的管路上，所述板式换热器的第一进液管上安装有过滤器，过滤器的后端安装有自动排气阀，所述板式换热器的第二进液管上安装有变频水泵，所述变频水泵的前端安装有单向阀，所述变频水泵的后端安装有水箱。液冷温控系统主要依靠控制板式换热器的换热效率，控制板式换热器第一出液管和第二出液管中冷却水和回用水的温度，通过电动三通分流阀可以调节冷却水进入板式换热器前的温度，当进入板式换热器前冷却水温度过低时，可以打开电动三通分流阀，将换热后的回用水适当的分流至冷却水中，提高冷却水的温度。过滤器用于滤除冷却水中的杂质，防止杂质在板式换热器上结垢，变频水泵用于将板式换热器中经过换热的冷却水输送至液冷维护单元，自动排气阀用于排出冷却水中可能存在的空气，单向阀用于防止冷却水回流。

优选的，包括六组沿冷却水主流动方向分上下两组且对称分布的液冷维护单元，每个液冷维护单元的结构相同，均包括四个呈长方形分布的软管接头，所述左侧并行分布的软管接头之间通过管道连接，所述右侧并行分布的软管接头之间也通过管道连接，所述左侧连接管道上安装有压力传感器和流量传感器，所述右侧连接管道上安装有压力传感器、温度表和温度传感器。

优选的，所述液冷维护单元中左下角的软管接头通过软管与板式换热器的第二出液管连接，所述液冷维护单元中右下角的软管接头通过软管与板式换热器的第二进液管连接，所述液冷维护单元中左上角的软管接头通过软管与液冷分配单元中的进液管连接，所述液冷维护单元中右上角的软管接头通过软管与液冷分配单元中的出液管连接。液冷温控系统中变频水泵输送而来的冷却水从液冷维护单元中左下角的软管接头进入，并从左上角的软管接头输出至液冷分配单元，通过安装在左下角软管接头与左上角软管接头之间连接管道上的压力传感器和流量传感器采集冷却水流入液冷分配单元前的压力、流量数据，同时经过与机柜换热后的回用水通过右上角的软管接头进重新回流至液冷维护单元，并从右下角的软管接头排出至液冷温控系统中的第二进液管，通过安装在右下角软管接头与右上角软管接头之间连接管道上的压力传感器、温度表和温度传感器采集经过与机柜换热后冷却水的压力及温度数据，通过这些数据反馈到液冷温控系统进行冷却水温度控制，从而实现数据中心机房液冷系统稳定。

优选的，所述液冷分配单元包括多组并行设置的液冷服务器，每个液冷服务器的左右两端均通过软管组件连接到布置在液冷服务器左右两侧的液冷总管上，水槽设置在液冷总管的底端，所述液冷总管的上方设置有排气阀，所述有排气阀通过排气软管连接到水槽，液冷维护单元中左上角和右上角的软管接头分别通过软管与液冷分配单元中左、右两侧的液冷总管连接。从液冷维护单元左上角软管接头进入的冷却水从液冷分配单元左侧液冷总管的下端进入，然后通过软管组件分别进入机柜内多组并行设置的液冷服务器，并将服务器产生的大量热量及时带出，换热后的冷却水从液冷分配单元右侧液冷总管的下端流出，由于冷却水在换热过程中可能受热气化，因此在液冷总管的上端设置排气阀，排气阀通过排气软管连接到水槽，从而将水汽排放至水槽中，避免水汽的存在影响服务器与冷却水的换热效率。

优选的，本系统中液冷分配单元中全部水槽的排水口通过软管连接到一根独立的排水管，通过此排水管，将水汽单独排出，防止水汽存在影响服务器的正常运行。

本实用新型提供的一种数据中心机房液冷系统及方法的有益效果在于：

(1)本数据中心机房液冷系统通过外循环冷却水系统、液冷温控系统、液冷维护单元和液冷分配单元之间的配合，通过自然水冷带走数据中心机房中各个机柜中产生的大量热能，而且可以根据机房内不同发热机柜的情况智能分配冷夜量，节约能耗的同时可以保证数据中心机房中各个机柜均匀冷却，确保数据中心机房的正常运行；

(2)本数据中心机房液冷系统具有精确的内循环水温控制、流量自动调节、水系统定压装置、自动补液、智能监控等功能，在不同室外温湿度环境下，液冷温控单元根据不同负载情况动态控制内循环出水温度建议不超过40℃、每个服务器支路供水量建议在0.3～0.6L/min范围内，并保证机房内水管、热管水冷模块等处不产生凝露；

(3)本数据中心机房液冷系统通过自动调节内外循环的水量控制服务器热管水冷模块进出水的温差，保证在极限调节下的控制精度不大于1℃；各机机柜主管流量均衡度不小于90％；

(4)本数据中心机房液冷系统通过液冷维护单元，通过维护单元检测每一个机柜的总流量、进出机柜的水压和出机柜的水温，并将这些数据反馈到液冷温控系统，冷夜温控单元通过恒温控制系统和定压差控制系统控制流入每个服务器的供水温度和供水流量，从而实现数据中心机房液冷系统的稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的管路连接示意图。

图2为本实用新型中外循环冷却水系统的管路连接示意图。

图3为本实用新型中液冷温控系统的管路连接示意图。

图4为本实用新型中液冷分配单元和液冷维护单元的布置示意图。

图5为本实用新型中液冷分配单元的管路连接示意图。

图6为本实用新型中液冷维护单元的管路连接示意图。

图中：100、外循环冷却水系统；110、应急补水箱；111、补水管；112、第一泄水阀；113、补水总阀；120、第一冷却塔；121、溢流管；122、排水管；123、快速补水管；124、自动补水管；127、流量传感装置；128、第二泄水阀；129、水泵；130、第二冷却塔；200、液冷温控系统；210、板式换热器；220、电动三通分流阀；230、过滤器；240、自动排气阀；250、变频水泵；260、单向阀；270、水箱；300、液冷分配单元；310、液冷服务器；320、软管组件；330、液冷总管；340、排气阀；350、排气软管；360、水槽；400、液冷维护单元；410、软管接头；420、压力传感器；430、温度表；440、温度传感器；450、流量传感器；460、球阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种数据中心机房液冷系统。

参照图1至图6所示，一种数据中心机房液冷系统，包括：外循环冷却水系统100、液冷温控系统200、液冷维护单元400和液冷分配单元300，所述外循环冷却水系统100中冷却塔的出液管连接到液冷温控系统200中板式换热器210的第一进液管，所述板式换热器210的第二出液管通过管道与液冷维护单元400的第一进液管，所述液冷维护单元400的第二出液管连接到液冷分配单元300的进液管，所述液冷分配单元300的出液管与液冷维护单元400的第二进液管连接，所述液冷维护单元400的第一出液管与板式换热器210的第二进液管连接，所述板式换热器210的第一出液管与外循环冷却水系统100中冷却塔的进液管连接。

参照图1至图6所示，所述外循环冷却水系统100包括应急补水箱110、第一冷却塔120和第二冷却塔130，所述第一冷却塔120和第二冷却塔130的结构相同，所述第一冷却塔120和第二冷却塔130上均设置有快速补水管123和自动补水管124，所述应急补水箱110的出水口通过管道分别连接到第一冷却塔120和第二冷却塔130上的快速补水管123和自动补水管124，所述第一冷却塔120出液管与第二冷却塔130出液管之间以及第一冷却塔120进液管与第二冷却塔130进液管之间分别通过管道连接，所述连接管道上还设置有阀门；本数据中心机房液冷系统还包括两个独立的液冷温控系统200，每个液冷温控系统200均包括一个板式换热器210，第一冷却塔120的进液管和出液管分别与其中一个液冷温控系统200中板式换热器210的第一出液管和第一进液管连接，第二冷却塔130的进液管和出液管分别与另一个液冷温控系统200中板式换热器210的第一出液管和第一进液管连接；本数据中心机房液冷系统还包括多个沿冷却水主流动方向分上下两组且对称分布的液冷维护单元400，所述液冷维护单元400的第一进液管和第一出液管分别通过软管与液冷温控系统200中板式换热器210的第二出液管和第二进液管连接；本数据中心机房液冷系统还包括多个与液冷维护单元400一一对应的液冷分配单元300，所述液冷分配单元300的进液管和出液管分别与液冷维护单元400中的第二出液管和第二进液管连接。

参照图1所示，本数据中心机房液冷系统的工作流程是：外循环冷却水系统100中第一冷却塔120或者第二冷却塔130内的低温冷却水通过出液管首先进入液冷温控系统200中板式换热器210的第一进液管，通过板式换热器210控制冷却水的水温，经过调控后的冷却水随后通过软管进入各个液冷维护单元400，液冷维护单元400依靠内置监控单元，实时采集、监测系统数据，通过这些数据反馈到液冷温控系统200进行冷却水温度控制，从而实现数据中心机房液冷系统稳定。经过液冷维护单元400实现数据采集后的冷却水继而进入与液冷维护单元400对应的液冷分配单元300，液冷分配单元300对进入机柜各个服务器中的冷却水进行分流，保证每个服务器流量均匀分液，保证每个服务器均匀散热。由于每个机柜都对应设置液冷维护单元400和液冷分配单元300，因此可以根据机房内不同发热机柜的情况智能分配冷夜量，节约能耗的同时可以保证数据中心机房中各个机柜均匀冷却，确保数据中心机房中每个机柜的正常运行。

参照图2所示，所述第一冷却塔120和第二冷却塔130结构相同且并行设置，所述第一冷却塔120塔体的上端设置有溢流管121，所述溢流管121的下方设置排水管122，所述第一冷却塔120和第二冷却塔130的进液管上均安装有温度传感装置127，所述第一冷却塔120和第二冷却塔130的出液管上均安装有水泵129，所述第一冷却塔120和第二冷却塔130的进液管和出液管上均安装有第二泄水阀128，所述应急补水箱110上设置第一泄水阀112，应急补水箱110的出水管上设置补水总阀113，应急补水箱110通过补水管111进行补水。系统正常运行时，第一冷却塔120正常工作，第二冷却塔130备用，应急补水箱110通过快速补水管123和自动补水管124为冷却塔补水，防止冷却塔中水位过低导致冷却效率下降，溢流管121用于保证冷却塔内液位恒定，温度传感置127用于测定冷却水进入冷却塔前的温度，以便调节冷却塔内的液位高低，进而保证冷却水的冷却效率。水泵129用于将冷却塔中的冷却水输送至板式换热器210中。

参照图3所示，所述两个独立的液冷温控系统200的结构相同，所述液冷温控系统200中板式换热器210的第一出液管与冷却塔进液管连接的管路上设置有电动三通分流阀220，所述电动三通分流阀220的第三端口通过管道连接到板式换热器210的第一进液管与冷却塔出液管连接的管路上，所述板式换热器210的第一进液管上安装有过滤器230，过滤器230的后端安装有自动排气阀240，所述板式换热器210的第二进液管上安装有变频水泵250，所述变频水泵250的前端安装有单向阀260，所述变频水泵250的后端安装有水箱270。液冷温控系统200主要依靠控制板式换热器210的换热效率，控制板式换热器210第一出液管和第二出液管中冷却水和回用水的温度，通过电动三通分流阀220可以调节冷却水进入板式换热器210前的温度，当进入板式换热器210前冷却水温度过低时，可以打开电动三通分流阀220，将换热后的回用水适当的分流至冷却水中，提高冷却水的温度。过滤器230用于滤除冷却水中的杂质，防止杂质在板式换热器210上结垢，变频水泵250用于将板式换热器210中经过换热的冷却水输送至液冷维护单元400，自动排气阀240用于排出冷却水中可能存在的空气，单向阀260用于防止冷却水回流。

参照图4和图6所示，本数据中心机房液冷系统包括六组沿冷却水主流动方向分上下两组且对称分布的液冷维护单元400，每个液冷维护单元400的结构相同，均包括四个呈长方形分布的软管接头410，所述左侧并行分布的软管接头410之间通过管道连接，所述右侧并行分布的软管接头410之间也通过管道连接，所述左侧连接管道上安装有压力传感器420和流量传感器450及球阀460，所述右侧连接管道上安装有压力传感器420、温度表430和温度传感器440。所述液冷维护单元400中左下角的软管接头410通过软管与板式换热器210的第二出液管连接，所述液冷维护单元400中右下角的软管接头410通过软管与板式换热器210的第二进液管连接，所述液冷维护单元400中左上角的软管接头410通过软管与液冷分配单元300中的进液管连接，所述液冷维护单元400中右上角的软管接头410通过软管与液冷分配单元300中的出液管连接。液冷温控系统200中变频水泵250输送而来的冷却水从液冷维护单元400中左下角的软管接头410进入，并从左上角的软管接头410输出至液冷分配单元300，通过安装在左下角软管接头410与左上角软管接头410之间连接管道上的压力传感器420和流量传感器450采集冷却水流入液冷分配单元300前的压力、流量数据，同时经过与机柜换热后的回用水通过右上角的软管接头410进重新回流至液冷维护单元400，并从右下角的软管接头410排出至液冷温控系统200中的第二进液管，通过安装在右下角软管接头410与右上角软管接头410之间连接管道上的压力传感器420、温度表430和温度传感器440采集经过与机柜换热后冷却水的压力及温度数据，通过将这些数据反馈到液冷温控系统200进行冷却水温度控制，从而实现数据中心机房液冷系统稳定。

参照图4和图5所示，所述液冷分配单元300包括多组并行设置的液冷服务器310，每个液冷服务器310的左右两端均通过软管组件320连接到布置在液冷服务器310左右两侧的液冷总管330上，水槽360设置在液冷总管330的底端，所述液冷总管330的上方设置有排气阀340，所述有排气阀340通过排气软管350连接到水槽360，液冷维护单元400中左上角和右上角的软管接头410分别通过软管与液冷分配单元300中左、右两侧的液冷总管330连接。从液冷维护单元400左上角软管接头410进入的冷却水从液冷分配单元300左侧液冷总管330的下端进入，然后通过软管组件320分别进入机柜内多组并行设置的液冷服务器310，并将液冷服务器310产生的大量热量及时带出，换热后的冷却水从液冷分配单元300右侧液冷总管330的下端流出，由于冷却水在换热过程中可能受热气化，因此在液冷总管330的上端设置排气阀340，排气阀340通过排气软管350连接到水槽360，从而将水汽排放至水槽360中，避免水汽的存在影响服务器与冷却水的换热效率。

参照图4和图5所示，全部水槽360的排水口通过软管连接到一根独立的排水管，通过此排水管，将水汽单独排出，防止水汽存在影响服务器的正常运行。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。