[发明专利]一种可分级冷却的数据中心冷却系统

说明书

本发明公开了一种可分级冷却的数据中心冷却系统，涉及数据中心冷却设备技术领域。该系统包括水冷单元和风冷单元。所述的水冷单元包括第一箱体，且所述第一箱体的内部空间被第一隔板分割成上下两部分，所述的第一箱体内设置有多个第一热管。所述服务器的主要发热元件上设置有冷板，且所述的冷板通过管路与第一箱体的下部空间相连，共同形成冷却水循环回路。所述的风冷单元包括第二箱体，且所述第二箱体的内部空间被第二隔板分割成上下两部分，所述的第二箱体内设置有多个第二热管。所述的服务器、连接箱体和第二箱体的下部空间共同形成了气冷循环回路，且所述的连接箱体内设置有散热扇。该系统将自然冷源制冷技术与液冷技术相组合，可降低功耗。

技术领域

本发明涉及数据中心冷却设备技术领域，具体地说是一种可分级冷却的数据中心冷却系统。

背景技术

伴随着我国数据中心产业技术创新步伐的加快，数据中心和服务器国产化水平不断提升，涌现出越来越多的产品。数据中心又是耗电大户，全年不间断运行的电子信息设备以及制冷机组会消耗大量电能，采取节能措施降低制冷机组的功耗，有利于实现整个数据中心的节能。

目前数据中心节能效果比较好的是利用自然冷源，如空气、水等，利用过渡季节和冬季的低温环境，用来冷却数据中心，可以降低数据中心制冷机组的负荷。利用自然冷源对数据中心进行制冷，现阶段效果较好的技术是利用热管空调制冷或结合氟泵。室内机部分利用原有的列间空调室内机，室外部分在冷凝器的基础上根据实际需求增加喷淋，采取蒸发式冷凝器。但对于热管空调，制约其换热效率的主要方面来自于换热管壁与空气的对流换热，其换热热阻较大，传统的通过增加管内冷却液流速及增加空调风机风量、风速均难以对提高换热效率起到显著作用，部分服务器部件依旧会呈现高温状态，单独采用该种方法，无法完全替代压缩机，实现自然冷源制冷。

液冷是新兴的一种服务器制冷方法，分为间接接触式液冷和直接浸没式液冷两种方式。

间接接触式液冷是利用冷板接触CPU，冷板中通过连接管道或设置流动槽道使纯水在其中流动，代替传统的风扇换热。采用该种换热方式，其优点是将传统的空气与CPU的对流换热变为“水-冷板-CPU”的对流换热和导热，极大地增大了对流换热系数，对CPU降温具有明显优势。但液冷板仅能对CPU芯片等高功耗规格，结构规则部件进行散热，其余低功耗及不规则部件需额外进行风冷散热，额外配置风冷压缩机列间空调，综合能耗依然较高，无法实现真正自然冷源冷却。

直接浸没式液冷是将服务器完全浸入装满冷却液的箱体中，利用冷却液直接带走服务器芯片、内存等部件产生的热量。该种冷却方式虽然能够适应低功耗及不规则部件，但该种制冷方式所选用冷却液多为矿物油、硅油、氟化液等，其特点是冷媒沸点较低，导电性差。由于浸没液冷箱需定期开启和运维，多次开启的结果会造成沸腾气态冷却液量的不断减少，同时要求系统工艺较为复杂，冷却液成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种可分级冷却的数据中心冷却系统，该系统将自然冷源制冷技术与液冷技术相组合，在实际运行过程中，服务器芯片等高功耗元件的发热量由冷板冷却，服务器其余部件发热量由环形风道风冷带走。该系统是在对新兴的数据中心制冷方式自然冷源和液冷的分析的基础上，结合上述两种制冷方式的优点，弥补了两种方式在制冷方面的不足，可以实现全年完全替代压缩机运行，有效的降低功耗，节能减排。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种可分级冷却的数据中心冷却系统，包括水冷单元和风冷单元，且所述的水冷单元和风冷单元之间叠设有多个服务器；

所述的水冷单元包括第一箱体，且所述第一箱体的内部空间被第一隔板分割成上下两部分，所述的第一箱体内固定设置有多个第一热管，且所述的第一热管内填充有制冷剂；

所述服务器的主要发热元件上设置有冷板，且所述的冷板通过管路与所述第一箱体的下部空间相连，共同形成了冷却水循环回路；