[发明专利]一种行级空调与浸没射流式液冷柜耦合的数据机房分级冷却系统及方法

说明书

本发明涉及数据中心制冷系统的冷却散热领域，具体涉及一种行级空调与浸没射流式液冷柜耦合的数据机房分级冷却系统及方法，由冷却水系统、冷冻水系统、相变储能罐、行级空调、浸没射流冷却装置和服务器六部分组成。冷却水系统包括冷却塔和冷却水泵，冷冻水系统包括冷水机组、冷冻水泵、分集水器、三通阀、循环泵和板式换热器。冷却塔通过管道与冷水机组相连，冷水机组通过管道与行级空调相连，靠所提供的冷水来供冷。浸没射流冷却装置包括液冷柜、储液罐、分集水器、液泵和射流器，浸没射流冷却可以消除服务器总负荷的95％，同时利用风冷方式将机房剩余热量对流散出。采用不同的冷却方式对热量进行分级处理，实现了数据中心冷量的高效分配和利用。

技术领域

本发明涉及数据中心制冷系统的冷却散热领域，具体涉及一种行级空调与浸没射流式液冷柜耦合的数据机房分级冷却系统及方法。

背景技术

随着信息化快速发展，我国数据中心发展迅猛，导致其能源消耗不断提升。传统的数据中心大多采用粗放式制冷，即无视数据中心内部存在着不同发热量和热流密度的元件，仅按照发热最严重、发热量最大的元件进行配冷，使得数据中心常年处在过冷状态，导致数据中心能耗浪费严重，能源利用率低。由此可见，若想改变传统粗放式制冷方式为定制化制冷方式，关键在于需要根据数据中心的热场特征，针对不同的高低热流密度元件制定相对应的散热通道。因此，可以采用机柜级空调与其他空调技术相结合的方式，几种不同的冷却方式共同作用对热量进行分级处理。服务器热量是高级别的，通过液冷与服务器热源进行换热，将大部分热量带走；空间热量是低级别的，可以通过风冷的形式散发到机房外部。使用分级冷却可以有效降低机房中温度、高效处理局部热点，同时节约能耗。

已有部分专利对数据中心冷却散热方式进行耦合。专利CN111947262A提出了一种液冷、风冷散热结合的智能服务器机柜及其控制方法，通过在机柜内部设置风冷通道及液冷管路，将液冷和风冷结合对服务器进行散热，并且液冷管和风冷均设有单独的通道，使液冷和风冷均效能最大化，提高散热效率，降低能耗。但该系统采用的液冷方式是冷板式，可以进一步优化，采用节能效果更加明显的射流式、喷淋式和浸没式液冷系统。专利CN111947262A提出了一种基于液冷与蒸发冷却技术相结合的数据中心用空调系统，空调系统在对数据中心散热源数据处理芯片浸没于液冷剂中进行源头冷却散热的同时，又经过间接蒸发冷却制冷空调模块进行数据中心内部空气环境进行等湿冷却处理。但该系统通过两个独立的蒸发冷却系统进行降温处理，可以采用分级冷却的方法，两个蒸发冷却系统联合降温，在降低冷却难度的同时可以进一步提升制冷效率。此外，蒸发冷却与当地的气象条件密切相关，使用环境苛刻，具有一定局限性。

本发明提供了一种行级空调与浸没射流式液冷柜耦合的数据机房分级冷却系统及方法，即对数据中心高热流密度高发热元件采用高效、精准的浸没射流式液冷方式散热，同时利用风冷方式将机房剩余热量对流散出，减少了数据中心空调系统的能耗，以此来实现数据中心冷量的高效分配和利用。由于高发热量元件的热量已经通过液冷通道排除，风冷系统的热负荷大幅度降低，可以采用高温冷水机组，进水温度18℃即可。液冷可以消除服务器总负荷的95％，并且浸没式冷却中氟化液进口温度为30℃，可以通过与从行级空调流出的冷冻水换热而达到要求。此外，射流冷却中氟化液的冷量由相变储能罐提供，相变材料在冷量富足时储存能量，当服务器表面温度过高时，相变材料与氟化液换热，通过射流器高速喷射到对应服务器表面，相变储能罐的使用可以减少电能和其他能源的消耗，降低了经济成本。

发明内容

本发明的目的是：为了解决背景技术中存在的缺陷，现提供一种行级空调与浸没射流式液冷柜耦合的数据机房分级冷却系统及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种行级空调与浸没射流式液冷柜耦合的数据机房分级冷却系统，由冷却水系统、冷冻水系统、相变储能罐、行级空调、浸没射流冷却装置和服务器六部分组成；