本发明涉及液冷数据中心技术领域，具体地说是一种液冷数据中心供水系统及方法。
背景技术：
伴随着数据中心冷却技术的发展，液冷逐渐开始替代传统风冷模式成为数据中心新的冷却方式。
在电子信息设备发热密度日益增大、散热密度日趋提高的趋势下，传统风冷已经不能满足数据中心散热需求，采用液冷能精准带走各个热点的发热量，更加适应高功率密度的数据中心。
采用风冷模式一般需要机柜的送风温度在20℃左右，一些功率密度较大的机柜甚至要求送风温度为18℃甚至更低，产生低温送风则需要制冷机组提供低温冷媒，而由此带来的压缩机功耗成为数据中心能耗占比最大的部分，甚至超过了电子信息设备本身的能耗。若用液冷代替风冷模式，由于水的导热系数远大于空气，在一定流量和较小温差下就可以带走发热元件产生的热量并将其控制在一定的温度范围内，此时要求的供水温度可以在30~45℃，高于环境温度，完全可以利用自然冷源制备该温度区间的水而不开启压缩机，从而大大降低数据中心的能耗，实现散热效果和节能的双重效果。
在数据中心液冷技术兴起的过程中，出现了各种形式的配套系统和液冷设备，在设计过程中，冗余备份、容量大小、系统复杂性、节能效果、安全运行可靠性、经济性、可维护性等都会影响到最终方案的确定。对于数据中心而言，一旦空调或者供冷系统停止供冷，在十几秒的时间内电子信息设备的芯片温度便可以急速上升至最高工作温度而宕机，为了解决这一缺陷，出现了很多相关技术，比如在专利cn201611237860.2，一种数据中心液气双通道精准高效致冷系统及其控制方法中，液冷系统在机柜到服务器的配冷过程中，采用的是1对1的形式，外界冷源进入冷却单元后，通过温控换热模块与每个机柜中的服务器液冷系统的回水进行换热，冷却后的水通过液冷维护单元返回到机柜中，经过液冷分配单元给各个服务器提供冷水。
在该方案中，冷却单元、温控换热模块、液冷维护单元和机柜之间都是一一对应的，对于单个机柜的服务器而言，上述三个系统单元模块任何一个出了问题，都会引起系统的停机，是没有冗余备份的系统，一旦设备发生故障或者管路破裂泄漏等，都会影响整个机柜的服务器液冷系统运行，因此系统可靠性和易维护性都不高。
为了解决上述问题，同时针对常见的液冷系统不具备冗余备份或者具备冗余备份却无法在线不停机维护的缺点，本发明提出了一种新的液冷技术。
技术实现要素：
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种液冷数据中心供水系统及方法。
一种液冷数据中心供水系统，包括若干机柜、换热模块及与换热模块连接的外部冷源，所述机柜设置有n个，换热模块对应机柜设置有n个，n为大于等于2的自然数，且每个机柜至少连接两个换热模块。
所述外部冷源配置有至少两个，且均通过外循环供水干管、外循环回水干管与换热模块组成循环回路。
所述换热模块与机柜之间通过内循环供水管、内循环回水管组成循环回路，其中每个机柜的供水处，由与其连接的换热模块的内循环供水管汇集为一条管路；回水处，由一条管路分成若干内循环回水管并分别连接至与其连接的换热模块。
所述外部冷源包括闭式冷却塔或者干冷器形式的水-水/水-空气换热装置，该外部冷源将外循环回水从38℃以上冷却至不高于33℃，在循环水泵作用下，通过外循环供水干管输送至数据中心内的换热模块中，为每个机柜提供不高于33℃的冷水。
一种液冷数据中心供水方法，其供水过程为：
一、将每个机柜首先对应连接一个换热模块；
二、然后再将每个机柜扩展连接至其它换热模块，使每个机柜至少连接两个换热模块；
三、将换热模块连接至外部冷源；
四、外部冷源开始工作，且换热模块在正常工作时，步骤一中的换热模块与机柜之间的连接管路导通，步骤二中的机柜与其它换热模块之间的管路关闭；
五，当换热模块出现故障时，关闭步骤一中换热模块与其连接的机柜之间的连接管路，打开步骤一中与该故障换热模块相连接的机柜与其它换热模块之间的连接管路，检修完成后，恢复操作步骤四。
在步骤一中，将换热模块配置在机柜底部或者顶部，该换热模块采用板式换热器，并将外部冷源提供的冷水与内循环回水进行换热，将机柜内电子信息设备产生的热量带走。
在步骤三中，换热模块连接至少两个外部冷源，且两个外部冷源均通过外循环供水干管、外循环回水干管与换热模块组成循环回路。
所述换热模块与机柜之间的管路通过电动阀实现启闭，即：
在步骤一中，每个机柜与其对应连接的换热模块之间的管路上配置电动阀；
在步骤二中，每个机柜扩展连接的换热模块之间的管路上配置扩展电动阀。
所述步骤四中，当换热模块正常工作时，所述电动阀开启，扩展电动阀关闭。
所述步骤五中，当换热模块出现故障时，与出现故障的换热模块相连接的所有管路上的电动阀均关闭，开启步骤一中与该故障换热模块相连接的机柜与其它换热模块之间的连接管路上的备用电动阀，当机柜连接至少三个换热模块时，只需开启一个可连接其他正常工作的换热模块的扩展电动阀。
本发明的一种液冷数据中心供水系统及方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种液冷数据中心供水系统及方法，采用交叉供水系统为机柜进行供冷，换热模块不仅具备冗余特性，可以保证换热模块发生故障时保持不停机运行，大大提高了系统的可靠性；更是方便换热模块的不停机维护，大大提高了系统的易维护性，实用性强，适用范围广泛，易于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1是本发明的供水系统示意图。
附图2是本发明中两个机柜交叉供水示例图。
附图3是本发明中三个机柜交叉供水示例图。
附图中的标记分别表示：
1、外部冷源；2、外循环回水干管；3、外循环供水干管；4、内循环供水管；5、机柜；6、内循环回水管；7、电动阀；8、换热模块；9、快接插头；10、法兰。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明针对现有液冷数据中心方案中换热模块无冗余备份或者具有冗余备份但不能实现在线不停机维护的问题，如附图1所示，本发明提出了一种液冷数据中心供水系统，包括若干机柜5、换热模块8及与换热模块8连接的外部冷源1，所述机柜5设置有n个，换热模块8对应机柜5设置有n个，n为大于等于2的自然数，且每个机柜5至少连接两个换热模块8。
所述外部冷源1配置有至少两个，且均通过外循环供水干管3、外循环回水干管2与换热模块8组成循环回路。
所述换热模块8与机柜5之间通过内循环供水管4、内循环回水管6组成循环回路，其中每个机柜5的供水处，由与其连接的换热模块8的内循环供水管4汇集为一条管路；回水处，由一条管路分成若干内循环回水管6并分别连接至与其连接的换热模块8。
所述外部冷源1包括闭式冷却塔或者干冷器形式的水-水/水-空气换热装置，该外部冷源1将外循环回水从38℃以上冷却至不高于33℃，在循环水泵作用下，通过外循环供水干管3输送至数据中心内的换热模块8中，为每个机柜5提供不高于33℃的冷水。
换热模块8位于机柜5内，置于机柜5底部或者顶部，该换热模块8可采用现有的常用结构，如内部有板式换热器、循环水泵、压力变送器、温度传感器、电动阀7、止回阀、蝶阀、y型过滤器等的常见结构。作用是利用外部冷源1提供的冷水与内循环回水进行换热，将机柜5内电子信息设备产生的热量带走。
机柜5系统中放置电子信息设备，并有连接内循环供水管4和回水管的分/集水器，为电子信息设备分配冷水用于散热。
在本发明中，其每个机柜5的冷水来自于不少于两个换热模块8，每个换热模块8的换热功率都可以支持其下游所有机柜5电子信息设备散热所需的冷量，且每个机柜5上游所连接的所有换热模块8之间都可以随时无障碍切换，任何一个换热模块8发生故障时，都可以关停该换热模块8并切换到另外一个换热模块8，因发生故障而关停的换热模块8可以立刻拆下进行维护而不影响系统运行，也避免了泄漏等问题造成对电子信息设备的损害，大大提高系统的可靠性和可维护性。
如附图1所示，一种液冷数据中心供水方法，其供水过程为：
一、将每个机柜首先对应连接一个换热模块；
二、然后再将每个机柜扩展连接至其它换热模块，使每个机柜至少连接两个换热模块；
三、将换热模块连接至外部冷源；
四、外部冷源开始工作，且换热模块在正常工作时，步骤一中的换热模块与机柜之间的连接管路导通，步骤二中的机柜与其它换热模块之间的管路关闭；
五，当换热模块出现故障时，关闭步骤一中换热模块与其连接的机柜之间的连接管路，打开步骤一中与该故障换热模块相连接的机柜与其它换热模块之间的连接管路，检修完成后，恢复操作步骤四。
在步骤一中，将换热模块配置在机柜底部或者顶部，该换热模块采用板式换热器，并将外部冷源提供的冷水与内循环回水进行换热，将机柜内电子信息设备产生的热量带走。
在步骤三中，换热模块连接至少两个外部冷源，且两个外部冷源均通过外循环供水干管、外循环回水干管与换热模块组成循环回路。
所述换热模块与机柜之间的管路通过电动阀实现启闭，即：
在步骤一中，每个机柜与其对应连接的换热模块之间的管路上配置电动阀；
在步骤二中，每个机柜扩展连接的换热模块之间的管路上配置扩展电动阀。
所述步骤四中，当换热模块正常工作时，所述电动阀开启，扩展电动阀关闭。
所述步骤五中，当换热模块出现故障时，与出现故障的换热模块相连接的所有管路上的电动阀均关闭，开启步骤一中与该故障换热模块相连接的机柜与其它换热模块之间的连接管路上的备用电动阀，当机柜连接至少三个换热模块时，只需开启一个可连接其他正常工作的换热模块的扩展电动阀。
与常见的一个换热器对应一个机柜相比，本发明的创新点在于换热模块与机柜不是一一对应的，而是两个换热模块对应两个机柜（如a虚线框所示），每个换热模块的换热功率均能单独承载两个机柜的冷却负荷；在一排机柜个数为奇数的情况下，最后三个机柜对应三个换热模块（如b虚线框所示），每个换热模块的换热功率均能单独承载三个机柜的冷却负荷。
如附图2给出的实施例，图中的9为快接插头，10为法兰，当两个机柜交叉供水时，运行过程如下：
正常工作时，交叉供回水的电动阀g0和h0均关闭，换热模块c1负责为机柜it-1冷却，换热模块c2负责为机柜it-2冷却，两部分单独工作，互不连通。
当换热模块c1中监测到影响系统运行的故障时，控制系统控制g1和h1关闭，同时开启g0和h0，由c2带动it-1和it-2的冷却系统运行；断开快插接头1和法兰2则可以将换热模块c1取出并更换新的换热模块，对替换下来的故障换热模块进行检修。
当换热模块c2中监测到影响系统运行的故障时，控制系统控制g2和h2关闭，同时开启g0和h0，由c1带动it-1和it-2的冷却系统运行；同样，断开c2前后的快插接头和法兰则可以将换热模块c2取出并更换新的换热模块，对替换下来的故障换热模块进行检修。
如附图3给出的实施例，当三个机柜交叉供水时，运行过程如下：
正常工作时，交叉供回水的电动阀g12、g23、h12、h23均关闭，换热模块c1负责为机柜it-1冷却，换热模块c2负责为机柜it-2冷却，换热模块c3负责为机柜it-3冷却，三部分单独工作，互不连通。
当换热模块c1中监测到影响系统运行的故障时，控制系统控制g1和h1关闭，同时开启g12和h12，由c2带动it-1和it-2联合运行，c3单独带动it-3运行；断开c1前后的快插接头和法兰则可以将换热模块c1取出并更换新的换热模块，对替换下来的故障换热模块进行检修。
当换热模块c2中监测到影响系统运行的故障时，控制系统控制g2和h2关闭，同时开启g12、h12，由c1带动it-1和it-2联合运行，c3单独带动it-3运行；同样，断开c2前后的快插接头和法兰则可以将换热模块c2取出并更换新的换热模块，对替换下来的故障换热模块进行检修。
当换热模块c3中监测到影响系统运行的故障时，控制系统控制g3和h3关闭，同时开启g23、h23，由c2带动it-2和it-3联合运行，c1单独带动it-1运行；同样，断开c3前后的快插接头和法兰则可以将换热模块c3取出并更换新的换热模块，对替换下来的故障换热模块进行检修。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。