机柜服务器的制冷系统及利用该系统制冷的控制方法与流程

本发明涉及机柜的散热领域，更具体地说，涉及一种机柜服务器的制冷系统及利用该系统制冷的控制方法。

背景技术：

机架式服务器作为一种常年需要散热的设备，服务器内部温度会随着其设备负载的升降而变化。

现有的机架式服务器内部的制冷系统通常是根据其内部温度变化来调整制冷系统的制冷量输出，利用这种控制方法会使得机架式服务器内部的制冷系统响应延迟，不能快速调节机架式服务器负载变化带来的机柜内部的温度变化，不能实现机柜负载的变化与制冷系统一体化联动。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的机柜服务器的制冷系统及利用该系统制冷的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种机柜服务器的制冷系统，包括：

负载采集模块，用于采集机柜服务器的负载信号；

制冷循环系统，连通在所述机柜服务器内部和外部之间，包括用于制冷的制冷单元，所述制冷循环系统循环流通将所述机柜服务器内部的热量向外部传递；

控制单元，分别与所述负载采集模块、制冷单元通讯连接，接收所述负载信号并识别所述负载信号的负载类型，根据所述负载类型控制所述制冷单元的输出频率。

优选地，所述制冷循环系统还包括内热交换单元、外热交换单元；

所述制冷单元、外热交换单元、内热交换单元通过管路依次连接形成循环回路，让冷媒依次沿所述制冷单元、外热交换单元、内热交换单元循环流通；

所述外热交换单元、制冷单元设置在所述机柜服务器外部，所述内热交换单元设置在所述机柜服务器内部，所述外热交换单元与所述机柜服务器内部连通，将所述机柜服务器内部的热量向外传递；

所述内热交换单元与所述机柜服务器内部进行热交换，对所述机柜服务器内部进行制冷。

优选地，所述制冷循环系统还包括设置在所述外热交换单元、内热交换单元之间的回路上的节流装置，以控制向所述内热交换单元的冷媒流量。

优选地，所述控制单元包括第一控制模块、第二控制模块；

所述第一控制模块与所述负载采集模块通讯连接，接收所述机柜服务器的负载信号，并识别所述负载信号的负载类型，所述第一控制模块根据被识别出来的负载类型调节所述内热交换单元、外热交换单元的换热效率；

所述第二控制模块分别与所述第一控制模块、制冷单元通讯连接，所述第二控制模块根据所述负载类型控制和调节所述制冷单元输的输出频率。

优选地，所述制冷系统还包括与所述第一控制模块电性连接的内风机；

所述内风机与所述内热交换单元相对，以将所述机柜服务器内部的气体向所述内热交换单元流动对气体制冷，所述第一控制模块根据所述负载类型调节所述内风机的风量输出。

优选地，所述制冷循环系统还包括分别与所述第一控制模块电性连接的外风机、压力传感器；

所述外风机设置在机柜服务器外部，与所述外热交换单元相背，以将所述外热交换单元上的热量带走；

所述压力传感器设置在所述外热交换单元、内热交换单元之间的回路上，用于测量回路中冷媒的压力；

所述第一控制模块根据所述压力传感器获取的压力信息调节所述外风机的风量输出。

本发明还构造一种利用所述的制冷系统对机柜服务器进行制冷的控制方法，包括以下步骤：

S1、采集机柜服务器的负载信号；

S2、识别所述负载信号的负载类型；

S3、根据所述负载类型控制对所述机柜服务器的制冷输出功率。

优选地，在所述步骤S2中，根据所述机柜服务器的负载量判断所述负载信号的负载类型，所述负载类型包括负载大小范围不同的低负载量、高负载量，以及无法判断负载范围的未知负载量；

所述制冷系统包括制冷循环系统，所述制冷循环系统包括内热交换单元、外热交换单元、制冷单元；

所述制冷单元、外热交换单元、内热交换单元通过管路依次连接形成循环回路，让冷媒依次沿所述制冷单元、外热交换单元、内热交换单元循环流通；

所述外热交换单元、制冷单元设置在所述机柜服务器外部，所述内热交换单元设置在所述机柜服务器内部，所述外热交换单元与所述机柜服务器内部连通，将所述机柜服务器内部的热量向外传递；

所述内热交换单元与所述机柜服务器内部进行热交换，对所述机柜服务器内部进行制冷；

在步骤S3中，当所述负载类型为低负载量时，所述制冷单元在不高于限定值的频率区间运行；

当所述负载类型为高负载量时，所述制冷单元在不低于限定值的频率区间运行；

当所述负载类型为未知负载量时，根据所述机柜服务器内部的温度调节所述制冷单元的输出频率。

优选地，所述制冷系统还包括内风机、外风机；

所述内风机与所述内热交换单元相对，以将所述机柜服务器内部的气体向所述内热交换单元流动对气体制冷，根据所述负载类型控制调节所述内风机的风量输出；

所述外风机设置在机柜服务器外部，与所述外热交换单元相背，以将所述外热交换单元上的热量带走，根据所述负载类型控制调节所述外风机的风量输出。

优选地，所述制冷系统还包括设置在所述外热交换单元、内热交换单元之间的回路上的压力传感器，用于测量回路中冷媒的压力；

根据所述压力传感器获取的压力信息调节所述外风机的风量输出。

实施本发明的机柜服务器的制冷系统及利用该系统制冷的控制方法，具有以下有益效果：本发明的制冷系统能根据负载信号能及时的反映机柜服务器将要产生的发热量的特点，根据负载信号的变化及时的调节制冷单元的输出频率，可以实现将机柜服务器负载变化与制冷单元的制冷调节一体化联动，让制冷更加的及时准确。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的制冷系统的系统结构示意图；

图2是本发明制冷系统对机柜服务器制冷的控制方法流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的对机柜服务器4进行散热制冷的制冷系统包括负载采集模块1、制冷循环系统2、以及控制单元3。负载采集模块1用于采集机柜服务器4的负载信号，优选地，负载信号为整个机柜服务器4消耗电能的数量，负载采集模块1包括用于测量整个机柜服务器4消耗的电能数量的智能电表单元，并能以通讯的方式实现将整个机柜服务器4消耗的电能的数量反馈给制冷系统的控制单元3。

制冷循环系统2为一个循环回路，连通在机柜服务器4内部和外部之间，包括用于制冷的制冷单元21，制冷循环系统2循环流通将机柜服务器4内部的热量向外部传递，实现对机柜服务器4内部的散热降温。

控制单元3分别与负载采集模块1、制冷单元21通讯连接，接收负载信号并识别负载信号的负载类型，根据负载类型控制制冷单元21的输出频率。负载信号能及时的反映机柜服务器4将要产生的发热量，根据负载信号的变化及时的调节制冷单元21的输出频率，可以实现将机柜服务器4负载变化与制冷单元4的制冷调节一体化联动，让制冷更加的及时准确。

通常，负载类型包括用电量负载大小范围不同的低负载量、高负载量，以及无法判断负载范围的未知负载量。低负载量表示单位时间消耗的电量低于某数值，高负载量表示单位时间消耗的电量高于某数值，未知负载量则为不采用负载量来判断，或者负载量超出判断范围无法判断时的情况。

控制单元3包括第一控制模块31、第二控制模块32，第一控制模块31和第二控制模块32之间通过通讯方式连接。进一步地，第一控制模块31是一种高精密控制器，通常能够实现但不限于接收和识别机柜服务器4的负载信号，同时还能实现整个制冷系统的控制调节。第二控制模块32是一种变频调速器，能够实现对制冷单元21的运行频率的控制和调节。

制冷循环系统2还包括内热交换单元22、外热交换单元23、设置在外热交换单元23、内热交换单元22之间的回路上的节流装置24、与第一控制模块31电性连接的内风机25，以及分别与第一控制模块31电性连接的外风机26、压力传感器27。

制冷单元21、外热交换单元23、内热交换单元22通过管路依次连接形成循环回路，制冷单元21为制冷压缩机，让冷媒依次沿制冷单元21、外热交换单元23、内热交换单元22循环流通，实现机柜服务器4内外的热量交换，从而实现对机柜服务器4内部散热降温。冷媒可以为气体，也可为液体。

外热交换单元23、制冷单元21设置在机柜服务器4外部，内热交换单元22设置在机柜服务器4内部。由于外热交换单元23与机柜服务器4内部连通，机柜服务器4内部的热量会向外热交换单元23传递，通过流经外热交换单元23的冷媒将外热交换单元23吸收的机柜服务器4内部的热量向外传递，实现与外部的热交换。

在冷媒经过内热交换单元22时，设置在机柜服务器4内部的内热交换单元22会与机柜服务器4内部进行热交换，对机柜服务器4内部进行制冷。

节流装置24通常为节流阀，可以控制向内热交换单元22的冷媒流量，从而控制对机柜服务器4内部制冷的效率。在其他实施例中，也可将节流装置24取消，通过控制制冷单元21的流速控制流向内交换单元的冷媒流量。

进一步地，第一控制模块31与负载采集模块1通讯连接，接收机柜服务器4的负载信号，并识别负载信号的负载类型，第一控制模块31根据被识别出来的负载类型调节内热交换单元22、外热交换单元23的换热效率。

第二控制模块32分别与第一控制模块31、制冷单元21通讯连接，第二控制模块32根据负载类型控制和调节制冷单元21的输出频率。

内风机25与内热交换单元22相对，以将机柜服务器4内部的气体向内热交换单元22流动对气体制冷，第一控制模块31根据负载类型调节内风机25的风量输出。内风机25的转速越快风量输出越多，内部气体向内热交换单元22的流动越快，反之，内风机25的转速越慢风量输出越少，内部气体向内热交换单元22的流动越慢，从而调节内热交换单元22的换热效率。

外风机26设置在机柜服务器4外部，与外热交换单元23相背，以将外热交换单元23上的热量带走。压力传感器27设置在外热交换单元23、内热交换单元22之间的回路上，用于测量回路中冷媒的压力。

进一步地，第一控制模块31根据压力传感器27获取的压力信息调节外风机26的风量输出。压力传感器27测量的压力偏大或偏小，需要尽快散热或减缓散热速度。第一控制模块31接收到压力信号后，调整外风机26的转速，调整风量，从而调节从外热交换单元23带走的热量的速度，调节换热效率。在其他实施例中，外风机26的风量输出也可由负载类型引起的温度变化或其他变化信息控制调节。

结合图1、图2所示，在一些实施例中，利用制冷系统对机柜服务器4进行制冷的控制方法包括以下步骤：

S1、采集机柜服务器4的负载信号；

S2、识别负载信号的负载类型；

S3、根据负载类型控制对机柜服务器4的制冷输出功率。

进一步地，在步骤S2中，根据机柜服务器4的负载量判断负载信号的负载类型，负载类型包括负载大小范围不同的低负载量、高负载量，以及无法判断负载范围的未知负载量。

在步骤S3中，当负载类型为低负载量时，制冷单元21在不高于限定值的频率区间运行；

当负载类型为高负载量时，制冷单元21在不低于限定值的频率区间运行；

当负载类型为未知负载量时，根据机柜服务器4内部的温度调节制冷单元21的输出频率，对制冷单元21输出频率值的区间可以不做任何限定。

进一步地，在制冷过程中，还可根据负载类型控制调节内风机25、外风机26的风量输出，另外，还可根据压力传感器27获取的压力信息调节外风机26的风量输出，调节换热效率。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。