一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统的制作方法

本发明涉及服务器，特别涉及一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统。

背景技术：

1、目前，根据冷却液在系统工作温度范围内是否发生相变，浸没式冷却系统可分为单相浸没式冷却系统和相变浸没式冷却系统。其中，单相浸没式冷却系统的冷却液主要通过循环对流传热带走发热设备的热量，后通过泵驱通过换热器将热量传递到冷却装置。相变浸没式冷却系统主要依靠沸点较低的冷却液沸腾汽化产生蒸汽，蒸汽运动到箱体上侧与通有低温冷凝介质的冷凝通道接触遇冷凝结落回。与单相浸没式冷却系统相比，相变浸没式冷却系统传热系数和散热极限更高，具有更为广阔的应用前景。

2、在相变浸没式液冷系统中，相变冷却液的饱和温度受浸没箱体上方的气相区压力控制，而气相区压力（即气压）和冷却液的液位高度又由冷却液的蒸发和冷凝速率决定。同时，液位过低或过高也会导致气压发生变化，且气压和液位参数两者相互制约，共同影响系统的散热效率。然而，在相关技术中，相变浸没式液冷系统通常只针对气压和液位中的其中一者进行单一调控，忽视了该两参数之间的相互影响，而对单一参数进行调控时，另一参数会随之变化，比如进行气压控制时，为了将气压维持在目标范围内，可能导致液位过高或过低；或者为了将液位维持在目标范围内，可能导致气压超压或欠压；气压和液位参数任意一者出现长时间异常时，都可能引起系统偏离正常的工作状态，导致服务器散热异常、运行异常等问题。

3、因此，如何在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常，是本领域技术人员面临的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统，能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种服务器相变浸没式液冷动态调控系统，包括浸没箱体、冷凝通道、压力传感器、液位计、控制器和调控模组；

3、所述浸没箱体内盛装有预设量能够产生气液相变的冷却液；

4、所述冷凝通道设置于所述浸没箱体的上侧区域，用于供冷凝介质流通，以对所述浸没箱体内的冷却液蒸汽进行冷凝；

5、所述压力传感器用于检测所述浸没箱体内的气压；

6、所述液位计用于检测所述浸没箱体内的液位；

7、所述控制器与所述压力传感器及所述液位计信号连接，用于根据所述压力传感器的检测值与预设阈值的差值计算所述浸没箱体的当前气压偏差比例，同时根据所述液位计的检测值与预设阈值的差值计算所述浸没箱体的当前液位偏差比例，再判断当前气压偏差比例与当前液位偏差比例的大小，若当前气压偏差比例为较大者，则使所述调控模组执行预设的气压调节动作；若当前液位偏差比例为较大者，则使所述调控模组执行预设的液位调节动作。

8、另一方面，所述浸没箱体内立设有若干块沿垂向延伸的安装隔板，各所述安装隔板用于沿竖直方向安装服务器阵列。

9、另一方面，各块所述安装隔板上均设置有导向滑轨，所述服务器阵列可滑动地安装于各所述导向滑轨上。

10、另一方面，所述冷凝通道的两端分别贯穿所述浸没箱体的两侧侧壁，且所述冷凝通道沿所述浸没箱体的周向内壁延伸；所述冷凝通道的进口与冷凝介质源连通。

11、另一方面，所述冷凝通道的进口高度大于所述冷凝通道的出口高度，且冷凝介质在所述冷凝通道内的流动方向为从所述冷凝通道进口流动至所述冷凝通道的出口。

12、另一方面，所述冷凝通道在所述浸没箱体内的延伸方向与水平方向呈预设倾角，以使冷凝后的冷却液在重力作用下于所述冷凝通道的外壁上汇聚成液滴并掉落。

13、另一方面，所述冷凝通道包括多段依次连通的冷凝管路，各段所述冷凝管路沿高度方向层叠分布，且各段所述冷凝管路上均设置有沿竖直方向布置的均温板。

14、另一方面，所述调控模组包括流量调节阀；

15、所述流量调节阀设置于所述冷凝通道上并与所述控制器信号连接，用于调节所述冷凝通道内的冷凝介质的流速。

16、另一方面，所述调控模组还包括弹性气囊；

17、所述弹性气囊设置于所述浸没箱体内的上侧区域中，所述弹性气囊的进气口与蓄能气罐连通，且所述弹性气囊的进气口设置有增压阀，所述弹性气囊的出气口设置有泄压阀；

18、所述增压阀及所述泄压阀均与所述控制器信号连接，用于调节所述弹性气囊的体积。

19、另一方面，所述调控模组还包括工质气罐；

20、所述工质气罐的罐口与所述浸没箱体内的上侧区域连通，且所述工质气罐的罐口设置有工质阀门；

21、所述工质阀门与所述控制器信号连接，用于使所述浸没箱体内的冷却液蒸汽进入所述工质气罐内，或所述工质气罐内的冷却液蒸汽进入所述浸没箱体内；

22、所述工质气罐的初始压力与所述浸没箱体的初始压力相等。

23、另一方面，所述弹性气囊设置有多个，且各所述弹性气囊在所述浸没箱体内均匀分布；各所述弹性气囊的进气口汇合为总进气口，所述总进气口与所述蓄能气罐连通，且所述增压阀设置于所述总进气口上；所述泄压阀设置有多个，并分别设置于各所述弹性气囊的出气口上。

24、另一方面，所述控制器包括第一执行单元；

25、当所述浸没箱体的当前液位偏差比例大于当前气压偏差比例且所述液位计的检测值低于预设阈值时，所述第一执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调高、将弹性气囊的增压阀打开并将所述弹性气囊的泄压阀关闭、将工质气罐的工质阀门打开。

26、另一方面，所述控制器包括第二执行单元；

27、当所述浸没箱体的当前液位偏差比例大于当前气压偏差比例且所述液位计的检测值高于预设阈值时，所述第二执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调低、将弹性气囊的增压阀关闭并将所述弹性气囊的泄压阀打开、将工质气罐的工质阀门打开。

28、另一方面，所述控制器包括第三执行单元；

29、当所述浸没箱体的当前气压偏差比例大于当前液位偏差比例且所述压力传感器的检测值高于预设阈值时，所述第三执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调高、将弹性气囊的增压阀关闭并将所述弹性气囊的泄压阀打开、将工质气罐的工质阀门打开。

30、另一方面，所述控制器包括第四执行单元；

31、当所述浸没箱体的当前气压偏差比例大于当前液位偏差比例且所述压力传感器的检测值低于预设阈值时，所述第四执行单元具体用于择一或组合执行：将流量调节阀的开度调低、将弹性气囊的增压阀打开并将所述弹性气囊的泄压阀关闭、将工质气罐的工质阀门打开。

32、本发明所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，主要包括浸没箱体、冷凝通道、压力传感器、液位计、控制器和调控模组。其中，浸没箱体为本系统的主体部件，在浸没箱体内盛装有一定量的两相冷却液，主要用于安装服务器阵列，以通过两相冷却液完全浸没服务器阵列，对服务器阵列实现浸没式液冷散热。并且，两相冷却液的沸点较低，能够比较容易地通过吸热的方式相变形成冷却液蒸汽，或者通过放热的方式相变形成液态冷却液。冷凝通道设置在浸没箱体的上侧区域，主要用于供冷凝介质进行流通，以使冷凝介质从浸没箱体的内部流过，而冷却液蒸汽均集中在浸没箱体内部的上侧区域，因此冷却液蒸汽在上升过程中将与冷凝通道接触，进而被冷凝介质冷凝，相变形成液态冷却液后重新落回浸没箱体内，实现冷却液的循环利用。压力传感器主要用于检测浸没箱体内的气压，该气压主要由冷却液蒸汽产生。液位计主要用于检测浸没箱体内的液位，即冷却液的高度或剩余冷却液量。调控模组主要用于执行预设的气压调节动作或液位调节动作。控制器与压力传感器及液位计信号连接，主要用于根据压力传感器的检测值与预设阈值之间的差值计算出浸没箱体的当前气压偏差比例，同时根据液位计的检测值与预设阈值之间的差值计算出浸没箱体的当前液位偏差比例，再判断当前气压偏差比例与当前液位偏差比例的大小，两者中的较大者的调控优先级更高，需要立即调控；具体的，若当前气压偏差比例更大，则当前应该优先调控气压参数，此时控制器控制调控模组执行预设的气压调节动作；若当前液位偏差比例更大，则当前应该优先调控液位参数，此时控制器控制调控模组执行预设的液位调节动作。

33、本发明的有益效果在于：通过压力传感器实时检测浸没箱体内的气压参数，并通过液位计实时检测浸没箱体内的液位参数，考虑到气压与液位两参数之间的相互影响，控制器同时与压力传感器和液位计保持信号连接，并根据两者的当前检测值与各自的预设阈值之间的差值分别计算出浸没箱体的当前气压偏差比例与当前液位偏差比例，再根据出两者中的较大者使调控模组对应执行预设的气压调节动作或液位调节动作，以在当前气压偏差过大时执行气压调节动作、当前液位偏差过大时执行液位调节动作，而在执行任意调节动作时，气压与参数互相影响，使得当前气压偏差比例与当前液位偏差比例随时产生变化，在当前调节动作过程中，若两者中的较大者发生变化，则控制器立即切换至另一调节动作，以此实现气压调节动作与液位调节动作的交替进行，进而实现气压与液位的动态调节，达到气压与液位的动态平衡，确保系统状态正常。

34、综上所述，本发明所提供的服务器相变浸没式液冷动态调控系统，能够在系统运行过程中，兼顾气压与液位的协调控制，实现气压与液位两种参数的动态平衡，维持系统状态正常。