[发明专利]一种用于数据中心的液冷、风冷复合冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据中心散热冷却技术领域，特别是一种用于数据中心的液冷、风冷复合冷却装置。

背景技术

数据中心中聚集了大量的计算机设备，计算机设备主要包括服务器、路由器、存储设备、交换机等设备，数据中心是实现数据信息集中处理、传输、存储、交换等业务的服务平台。数据中心的电耗主要由计算机设备、空调系统和供配电系统三部分构成，其中空调系统电耗约占总量的40％。随着我国信息行业的快速发展，数据中心将呈现爆发增长，其电耗呈几何级数增长，能源消耗巨大。

随着计算机设备集成度的进一步提高，单台计算机设备的运算能力和发热量大幅增加，同时体积越来越小，传统风冷冷却方式已经逐渐无法满足计算机设备的散热冷却需求。

改善数据中心空调系统能耗问题需要考虑能从根本上解决计算机设备内电子元器件散热冷却难题的方法，现有风冷冷却方式的缺点是空气比热小、导热系数小，导致了输送能耗高并且传热温差大，不利于热量被及时带走，也不利于自然冷源的利用。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于数据中心的液冷、风冷复合冷却装置，该装置利用液体循环直接冷却计算机设备内部高发热元器件(如CPU、内存等)，并利用外置空气-液体换热器冷却进入计算机设备内的空气，以带走其他低发热元器件(如硬盘、南北桥芯片等)的热量，实现采用一套液体循环系统通过液冷、风冷复合冷却方式带走整个计算机设备的发热，解决了现有技术存在的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种用于数据中心的液冷、风冷复合冷却装置，包括液冷机构和空气-液体换热器，所述的液冷机构设置于计算机设备内部，与设置于计算机设备内部的高发热元器件连接，计算机设备一侧设置有进风口，计算机设备外部设置有用于冷却进入计算机设备内部的空气的空气-液体换热器，所述的液冷机构为双向螺旋微通道换热片，所述的双向螺旋微通道换热片内液体循环流道为双向螺旋形；所述的液冷机构和所述的空气-液体换热器通过液体循环管路串联或并联连接；当所述的液冷机构和所述的空气-液体换热器通过液体循环管路串联连接时，冷却液体通过管路先流入空气-液体换热器，然后流入液冷机构；当所述的液冷机构和所述的空气-液体换热器通过液体循环管路并联连接时，冷却液体通过液体循环管路同时流入液冷机构和空气-液体换热器；所述的液冷机构内部设置有第一温度传感器，所述的空气-液体换热器上设置有第二温度传感器，所述的第一温度传感器和所述的第二温度传感器与控制机构分别连接，根据控制机构传来的温度情况，对供液温度和流量进行调节。

本发明提出的装置利用液体循环冷却计算机设备内部的高发热元器件，利用设置于计算机设备外部的空气-液体换热器冷却进入计算机设备内的空气，以带走低发热元器件的热量，实现通过液冷、风冷复合冷却装置带走整个计算机设备的发热。

液冷、风冷复合冷却装置与控制机构连接，使用于数据中心的液冷、风冷复合冷却装置实现自动调节和故障处理；根据控制机构传来的温度情况，对供液温度和流量进行调节，当监测到温度传感器的温度值高于限定值时，将降低供液温度同时增大供液流量；当监测到温度传感器的温度低于限定值时，将升高供液温度同时减小供液流量。

液冷机构尽可能靠近计算机设备内部的发热元器件，在本发明中液冷机构为双向螺旋微通道换热片，换热片内液体循环流道为双向螺旋形，换热片与发热元器件直接接触，显著提高冷量利用效率，降低冷量输送能耗和输送损失，同时避免了对整个数据中心机房环境的冷却所造成的能源浪费。经过发明人反复的理论分析和试验验证得出，双向螺旋形换热片所采用的双向螺旋形液体循环流道比现有技术中常用的蛇形液体循环流道具备散热更均衡的优势，使被冷却元器件表面温度分布更为均匀，不会出现一端温度较低、另一端温度较高的情况；另外，双向螺旋形流道设计保证了液体流动过程中的转角均不超过90°，而蛇形流道设计存在180°转角的情况，双向螺旋形流道设计具备更小的流动阻力。

液冷机构和空气-液体换热器的并联或串联连接方式根据计算机设备元器件的耐热性程度确定。当高发热元器件和低发热元器件的耐受温度相近时，液冷机构和空气-液体换热器采用并联连接方式；当有部分元器件的耐受温度较高时，液冷机构和空气-液体换热器可以采用串联连接方式，循环液体先流经耐受温度低(约50～60℃)的元器件，然后再流经耐受温度高(约80～90℃)的元器件。

优选地，所述的液冷机构内部还设置有用于检测所述液冷机构是否漏液的第一漏液传感器。