一种冷板自动循环式数据中心服务器液冷系统及方法

本发明涉及数据中心制冷系统的冷却散热领域，具体涉及一种冷板自动循环式数据中心服务器液冷系统及方法。

背景技术：

1、随着数据中心的快速发展，服务器的数量和密度不断增加，导致数据中心的能耗和散热问题日益严重。传统的空气冷却方式已经难以满足高密度服务器的散热需求，因此需要寻找更高效、更节能的冷却技术。液冷技术作为一种高效的散热方式，逐渐成为数据中心冷却领域的研究热点。冷板式液冷系统通过将冷板与服务器表面接触，实现对服务器的有效降温。然而，现有的冷板式液冷系统通常依赖于高导热金属构成的封闭腔体来间接传递元器件的热量至冷却液体，在液体循环过程中可能存在泄漏风险，且难以根据服务器发热量进行实时调节。因此可以通过特定的结构设计，使得密封的冷板在液冷系统中循环，从而实现冷却液与服务器的隔离，从而增强系统的安全性和适应性。

2、已有部分专利对数据中心冷板式液冷系统进行研究。专利cn109743870a提出一种快速装拆更换多层液冷机架冷板组件的方法，能有效降低液冷机架更换冷板组件的周期和成本，避免冷板更换过程中排液问题；但在运行过程中，该系统无法在服务器不间断运行的情况下进行冷板的快速更换。专利cn117542810a提出一种基于液冷散热设备的液冷散热方法及装置，通过控制进入减阻冷板和散热冷板的液体流量，实现了在同一系统运行过程中根据散热和流阻需求对冷板进行实时调控，优化了冷板在不同散热流阻需求的系统中的兼容性问题；然而在该方案中，需要精确控制液体流量，增加了系统的复杂性和可能的故障点，特别是在长时间运行和老化的情况下，存在更高的冷却液泄漏风险。

3、本发明提供了一种冷板自动循环式数据中心服务器液冷系统及方法，即采用独立的冷板进行机械循环以满足服务器制冷要求，通过垂直传送装置和水平传送装置运输冷板，避免了传统液冷系统中可能出现的冷却液泄漏问题，提高了系统的安全性和可靠性。同时，该系统能够实现对服务器表面放置冷板数量的实时调节，从而精确控制冷却效果，降低能耗。

技术实现思路

1、本发明的目的是：为了解决背景技术中存在的缺陷，现提供一种冷板自动循环式数据中心服务器液冷系统及方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种冷板自动循环式数据中心服务器液冷系统，由垂直传送装置、第一水平传送装置、第二水平传送装置、液冷机柜和冷板冷却装置五部分组成；

4、所述垂直传送装置包括垂直传送机本体、第一环形轨道、第二环形轨道、第一传送滑块和第二传送滑块；所述第一水平传送装置包括升降支架、第一传送轨道和第二传送轨道；所述第二水平传送装置包括第一传送带和第二传送带；液冷机柜包括液冷机柜本体、服务器、机架和滑轨；所述冷板冷却装置包括液冷板、冷却柜本体、冷板存放柜和风冷散热器；

5、所述直传送机本体放置在地面上，贯穿架空地板；所述第一环形轨道和第二环形轨道固定在直传送机本体上；第一传送滑块可以在第一环形轨道上逆时针转动，第二传送滑块可以在第二环形轨道上顺时针转动；所述第一传送滑块和第二传送滑块上设有三根置物管；所述升降支架放置在架空地板上，位于在垂直传送机本体和液冷机柜本体之间；所述第一传送轨道和第二传送轨道通过多根传动链与升降支架连接，传动链经过轮组的引导带动第一传送轨道和第二传送轨道沿垂直方向上下运动；所述第一传送轨道在第二传送轨道上方；所述第一传送带和第二传送带放置在地面上，位于垂直传送机本体和冷却柜本体之间；所述第一传送轨道和第二传送轨道由横管和轨道板组成，所述第一传送带和第二传送带由横管、轨道板和水平传送带组成；所述横管不固定，绕中心轴线旋转；

6、所述液冷机柜本体放置在架空地板上；所述液冷机柜本体内部从下到上等距设置若干机架，每个机架上放置一台服务器；所述滑轨设置在与服务器顶部平行的液冷机柜本体两侧壁面；

7、所述冷却柜本体放置在地面上；所述冷却柜本体内部从下往上依次放置风冷散热器和冷板存放柜，风冷散热器可为冷板存放柜中的液冷板降温；所述液冷板上设有温度传感器；

8、所述第一传送轨道一侧与第一环形轨道相连，另一侧与液冷机柜本体相连；所述第二传送轨道一侧与第二环形轨道相连，另一侧与液冷机柜本体相连；所述第一传送带一侧与第一环形轨道相连，另一侧与冷却柜本体相连；所述第二传送带一侧与第二环形轨道相连，另一侧与冷却柜本体相连；第一传送轨道和第二传送轨道最低可移动到架空地板上，最高可移动到液冷机柜本体顶部；

9、所述置物管靠近传送滑块底部，且与垂直传送机本体垂直；所述液冷板可放置在置物管上；所述第一传送轨道和第一传送带靠近第一环形轨道的两根横管距离较大，且缺少靠近垂直传送机本体一侧的轨道板；第一传送滑块在第一环形轨道上移动时，三根置物管可从横管的间隙中通过；所述第二传送轨道和第二传送带靠近第二环形轨道的五根横管距离较大，且缺少靠近垂直传送机本体一侧的轨道板；第一传送滑块在第一环形轨道上移动，第二传送滑块在第二环形轨道上移动时，六根置物管可从横管的间隙中通过；

10、所述第一传送轨道靠近垂直传送机本体的末端设有弹簧弹片；所述第一传送带靠近垂直传送机本体的末端设有弹簧弹片；所述滑轨靠近液冷机柜本体背板的末端设有弹簧弹片。

11、一种冷板自动循环式数据中心服务器液冷系统的运行方法，包括：

12、温度传感器检测到服务器温度升高后，液冷板从冷却柜本体离开进入第一传送带，并被第一传送带末端轨道板阻挡停止运动；第一传送滑块在第一环形轨道上逆时针转动到第一传送带下方，第一传送滑块的置物管穿过第一传送带的横管间隙，带动液冷板逆时针运动；升降支架将第一传送轨道移动到需要冷却的服务器上表面高度处；当液冷板被第一传送轨道的横管阻挡，停滞在第一传送轨道上后，第一传送滑块穿过横管间隙继续逆时针运动，回到第一传送带下方搭载下一块从冷却柜本体冷却完的液冷板，进行下一轮的传送循环；此时第一传送轨道末端的弹簧弹片推动液冷板平移离开第一传送轨道，并通过滑轨将液冷板放置在服务器上表面，将服务器的热量带走；根据服务器的发热量，可以实时调节放在服务器表面的液冷板数量，实现精确控制，降低能耗；

13、温度传感器检测到位于服务器上表面的液冷板温度过高时，升降支架将第二传送轨道移动到该液冷板下表面高度处；滑轨末端的弹簧弹片推动液冷板平移离开滑轨进入第二传送轨道，并被第二传送轨道末端轨道板阻挡停止运动；第二传送滑块在第二环形轨道上顺时针转动到第二传送轨道下方，第二传送滑块的置物管穿过第二传送轨道的横管间隙，带动液冷板顺时针运动；当液冷板被第二传送带的横管阻挡，停滞在第二传送带上后，第二传送滑块穿过横管间隙继续顺时针运动，回到第二传送轨道下方搭载下一块液冷板；此时第二传送带末端的弹簧弹片推动液冷板平移离开第二传送带，进入冷却柜本体中的冷板存放柜中降温；冷却柜本体中的风冷散热器利用风扇产生气流，将放置在冷板存放柜中的液冷板的热量带走，从而降低液冷板的温度。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明采用了模块化设计，使得每个液冷板能够独立进行散热任务，不需要对冷板中的冷却液进行循环。当某个液冷板出现问题时，不会影响到系统中其他液冷板的正常工作，显著降低了泄漏风险，提高了整个液冷系统的安全性和可靠性。

16、本发明引入了垂直传送装置和水平传送装置，使用机械循环代替了制冷剂循环。垂直传送装置负责将液冷板从一层传送到另一层，而水平传送装置则负责在同一层内移动液冷板。这种动态的循环机制确保了液冷板可以根据服务器的实际热负荷情况，快速地被分配到最需要冷却的位置。

17、本发明实现了对服务器表面放置的液冷板数量的实时调节。通过实时检测服务器的发热量，并根据预设的冷却需求，自动增减与服务器接触的液冷板数量。这样不仅能够保证服务器始终工作在最佳的温度范围内，还能够避免过度冷却造成的能源浪费，从而达到节能降耗的目的。