[发明专利]一种液冷数据中心供水系统及方法

说明书

技术领域

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。

发明内容

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；