浸没式液冷机柜冷却系统及控制方法与流程

本发明属于机柜冷却，具体涉及一种浸没式液冷机柜冷却系统及控制方法。

背景技术：

1、随着数据中心数据处理能力以及数据传输速度的增长导致芯片功率密度的增加，数据中心的散热需求也进一步提升，传统的采用风冷方式对服务器等部件进行冷却，需要配备更高转速及更大直径的风扇、更大体积的散热通道来满足需求，这导致相应的空间内噪音增大、环境热影响加剧以及建设成本和运行成本的上升。为达到数据中心发展需要，开发浸没式液冷技术成为了最为理想的数据中心制冷方案。

2、现有的浸没式液冷技术主要分为直接冷却与间接冷却，其中间接冷却主要是冷板式液冷，而直接冷却包括有单相浸没式液冷、两相浸没式液冷以及单相喷淋式液冷。单相浸没式液冷便是将服务器直接浸没在电子氟化液内，使其上的各个电子元器件进行换热，电子氟化液从其中吸收热量后再通过外循环冷源进行放热，从而实现服务器整体冷却循环，其中单相浸没式液冷相较于两相浸没式液冷，更简单，价格也相对更低，并且无需考虑冷却液相变时蒸气逸散以及冷却液选型的问题。

3、发明人发现，现有技术中的浸没式液冷机柜冷却系统多采用单一的外循环冷源，如冷却塔的冷却水循环或者压缩机的冷媒循环中的一种，单一的外循环冷源在外部环境为高温或者低温工况时，难以兼具较高的能效，进而使得机组冷却系统全年总体能耗较高、能效较低。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种浸没式液冷机柜冷却系统及控制方法，能够解决现有技术中机柜冷却系统采用单一的外循环冷源不能兼具较高的能效，机组冷却系统全年总体能耗较高、能效较低的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种浸没式液冷机柜冷却系统，包括：

3、液冷循环，包括管路连接的液冷末端、第一液泵、第一中间换热器及第二中间换热器，所述第一液泵用于驱动第一载冷工质在所述液冷循环内循环，待散热设备沉浸于所述液冷末端中的所述第一载冷工质内；

4、压缩机制冷循环，包括管路连接的压缩机、节流元件及冷凝换热器，所述压缩机的排气管路中的制冷剂在所述第二中间换热器内与所述第一载冷工质形成热交换；

5、冷却塔冷却循环，包括第二液泵，用于驱动第二载冷工质在所述冷却塔冷却循环内循环，且所述第二载冷工质能够在所述第一中间换热器内与所述第一载冷工质形成热交换，所述第二载冷工质还能够在所述冷凝换热器内与所述制冷剂形成热交换。

6、在一些实施方式中，

7、所述液冷循环还包括连接于所述第一中间换热器的第一侧的第一流路控制阀组以及连接于所述第二中间换热器的第一侧的第二流路控制阀组，所述压缩机制冷循环还包括连接于所述冷凝换热器的第二侧的第三流路控制阀组，所述冷却塔冷却循环还包括连接于所述第一中间换热器的第二侧的第四流路控制阀组，所述第一流路控制阀组、第二流路控制阀组、第三流路控制阀组以及第四流路控制阀组能够调整所述第一载冷工质、第二载冷工质以及制冷剂三者之间的热交换发生位置。

8、在一些实施方式中，

9、第一管路连接于所述第一中间换热器的第一侧的第一载冷工质入口处，第二管路连接于所述第一中间换热器的第一侧的第一载冷工质出口处，所述第一流路控制阀组包括串联于所述第一管路上的第一电磁阀以及串联于所述第二管路上的第二电磁阀；第三管路连接于所述第二中间换热器的第一侧的第一载冷工质入口处，第四管路连接于所述第二中间换热器的第一侧的第一载冷工质出口处，所述第二流路控制阀组包括串联于所述第三管路上的第三电磁阀及串联于所述第四管路上的第四电磁阀，所述第一管路、第二管路远离所述第一中间换热器的一端以及所述第三管路、第四管路远离所述第二中间换热器的一端并联于第五管路上，所述第一流路控制阀组还包括串联于所述第五管路且处于所述第一管路与所述第二管路之间的第五电磁阀，所述第二流路控制阀组还包括串联于所述第五管路且处于所述第三管路与所述第四管路之间的第六电磁阀。

10、在一些实施方式中，

11、第六管路连接于所述冷凝换热器的第二侧的第二载冷工质入口处，第七管路连接于所述冷凝换热器的第二侧的第二载冷工质出口处，所述第三流路控制阀组包括串联于所述第六管路上的第七电磁阀及串联于所述第七管路上的第八电磁阀；第八管路连接于所述第一中间换热器的第二侧的第二载冷工质入口处，第九管路连接于所述第一中间换热器的第二侧的第二载冷工质出口处，所述第四流路控制阀组包括串联于所述第八管路上的第九电磁阀及串联于所述第九管路上的第十电磁阀；所述第六管路、第七管路远离所述冷凝换热器的一端以及所述第八管路、第九管路远离所述第一中间换热器的一端并联于第十管路上，所述第三流路控制阀组还包括串联于所述第十管路且处于所述第六管路与所述第七管路之间的第十一电磁阀，所述第四流路控制阀组还包括串联于所述第十管路且处于所述第八管路与所述第九管路之间的第十二电磁阀。

12、在一些实施方式中，

13、所述冷却塔冷却循环还包括送液管与回液管，其中，所述送液管的出口与所述第八管路远离所述第一中间换热器的一端连通，且所述送液管上串联有第十三电磁阀，所述回液管与所述第七管路远离所述冷凝换热器的一端连通，且所述回液管上串联有第十四电磁阀；和/或，所述回液管上串联有第一液体处理装置，和/或，所述第一液泵与所述第一管路之间的管路上串联有第二液体处理装置。

14、在一些实施方式中，

15、所述液冷末端的进液管与出液管中的一个上串联有第十五电磁阀，另一个上串联有流量调节阀；和/或，所述液冷末端具有多个，多个所述液冷末端并联于所述液冷循环内。

16、在一些实施方式中，

17、所述液冷循环还包括蓄冷装置，所述蓄冷装置通过第五流路控制阀组与所述液冷末端的进液管连接，所述第五流路控制阀组能够控制所述进液管中的第一载冷工质流经或者不流经所述蓄冷装置。

18、在一些实施方式中，

19、所述第五流路控制阀组包括串联于所述蓄冷装置的进管上的第十六电磁阀、串联于所述蓄冷装置的出管上的第十七电磁阀以及串联于所述进液管且处于所述进管与出管之间的第十八电磁阀。

20、本发明还提供一种如上述的浸没式液冷机柜冷却系统的控制方法，包括如下步骤：

21、获取室外环境温度tout；

22、根据所述tout所处的温度区间，控制调整所述液冷循环中的第一载冷工质、压缩机制冷循环中的制冷剂以及冷却塔冷却循环中的第二载冷工质的热交换发生位置。

23、在一些实施方式中，根据所述tout所处的温度区间，控制调整所述液冷循环中的第一载冷工质、压缩机制冷循环中的制冷剂以及冷却塔冷却循环中的第二载冷工质的热交换发生位置，包括：

24、当tout＞t3时，控制所述第一载冷工质与所述制冷剂在所述第二中间换热器52处热交换，控制所述第二载冷工质与所述制冷剂在所述冷凝换热器51处热交换；或者，

25、当t3≥tout＞t2时，控制所述第一载冷工质与所述第二载冷工质在所述第一中间换热器处热交换，所述第一载冷工质与所述制冷剂在所述第二中间换热器处热交换，且控制与所述第一载冷工质热交换后的第二载冷工质在所述冷凝换热器处与所述制冷剂再次热交换；或者，

26、当t2≥tout＞t1时，控制所述第一载冷工质与所述第二载冷工质在所述第一中间换热器处热交换；或者，

27、当t1≥tout时，控制所述第一载冷工质与所述制冷剂在所述第二中间换热器处热交换，且所述制冷剂在所述冷凝换热器处与外部环境空气热交换；

28、第一预设环温t1＜第二预设环温t2＜第三预设环温t3。

29、在一些实施方式中，当包括蓄冷装置时，所述控制方法还包括：

30、判断电网是否达到低谷时段或者高峰时段；

31、当电网达到所述低谷时段时，控制进液管中的第一载冷工质进入所述蓄冷装置内蓄冷，并在蓄冷完毕后截断所述第一载冷工质进入所述蓄冷装置内；或者，

32、当所述蓄冷装置蓄冷完毕后且电网达到所述高峰时段时，控制进液管中的第一载冷工质进入所述蓄冷装置内以使所述蓄冷装置向所述第一载冷工质释冷，并在释冷完毕后截断所述第一载冷工质进入所述蓄冷装置内。

33、本发明提供的一种浸没式液冷机柜冷却系统及控制方法，具有以下有益效果：

34、同时具备压缩机制冷循环以及冷却塔冷却循环两种冷源，如此可以根据室外环境温度的高低，控制前述两种冷源中的至少一种对液冷循环形成冷却，可以较大程度地利用自然冷源，降低高温季节机组能耗，提高过渡季节自然冷源利用率，从而能够提升制冷机组(冷却系统)全年能效，降低制冷机组全年总体能耗；

35、可以通过控制第五流路控制阀组的通断，使得第一载冷工质流经或者不流经该蓄冷装置，如此可以在电网低谷时期开启，在电网高峰期将储冷量释放，从而实现节能降耗、错峰用电的效果，一定程度减少数据中心的运维费用。