一种液冷板管路流量分配装置及控制方法

技术领域

本发明涉及服务器散热领域，具体涉及一种液冷板管路流量分配装置及控制方法。

背景技术

由于电子产品关键器件的发热瓦数不断增加，而且数据中心要求优化运维成本，传统风冷散热能力已逼近其极限，因此液冷技术商业化成为近年来快速发展的领域。其中发展已久且技术最为成熟的就属冷板式(cold plate)液冷。

冷板式液冷的整机柜架构包括布属在服务器内节点的主板上的冷板散热模块，柜内安置可进行液体换热以及推动流体运行的设备CDU(Coolant Distribution Unit)，透过CDU内的水泵推动整机柜液体在管路内的运行，因此整机柜水冷板的散热部件功耗主要来自CDU内的水泵运转功耗。当水泵处于低负载运行时，付出的功耗相对就比较低，也就代表整机柜运行越节能。

冷板散热模块是依据工程经验与仿真分析进行最优化的设计，以达到满足解热与低能耗需求。现有技术对于冷板散热模块，都是采取一条管路以串联或是并联的方式做设计。而随着组件发热瓦数越趋增加，以及需要支持冷板的关键部件也越来越多，造成CDU内的水泵被要求需付出更多来功耗以提供更多的流量，达到满足冷却能力的要求。再来由于单一条管路串联越多的发热组件，热量逐一累积的预热影响，对于单一条管路串接的最后一个组件的解热会是一大挑战。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种液冷板管路流量分配装置及控制方法，能够优化系统的功耗表现，同时提高系统散热能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种液冷板管路流量分配装置，包括：

液冷板管路，用于接触待冷却发热部件以降低发热部件温度；

温度监测单元，用于监测待冷却发热部件温度；

主板管理单元，用于实时侦测所述温度监测单元的温度状态，当温度状态高于设定条件时，触发流量分配单元调节信号；

流量分配单元，用于根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量。

进一步地，所述液冷板管路包括基线管路和副管路；

所述基线管路依次经过每一待冷却发热部件；每一待冷却发热部件分别通过一条副管路与流量分配单元直接相连，每一副管路上设置一个管路阀门。

进一步地，所述发热部件包括中央处理器和图形处理器。

本发明还提出了一种液冷板管路流量控制方法，包括：

温度监测单元监测待冷却发热部件温度；

主板管理单元实时侦测所述温度监测单元的温度状态，当温度状态高于设定条件时，触发流量分配单元调节信号；

流量分配单元根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量。

进一步地，所述液冷板管路包括基线管路和副管路；

所述基线管路依次经过每一待冷却发热部件；每一待冷却发热部件分别通过一条副管路与流量分配单元直接相连，每一副管路上设置一个管路阀门。

进一步地，所述流量分配单元根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量，具体为：

流量分配单元开启温度状态高于设定条件的发热部件对应副管路的管路阀门。

进一步地，所述流量分配单元根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量，具体为：

流量分配单元开启温度状态高于设定条件的发热部件对应副管路的管路阀门，阀门流量为50％。

进一步地，所述方法还包括：

液冷板管路阀门向流量分配单元反馈阀门流量状态；

当液冷管路阀门的流量状态与调节信号不符时，流量分配单元再次修正调节液冷板管路阀门的流量。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种液冷板管路流量分配装置及控制方法，当发热部件温度不高时，可以把CDU水泵运行调至最低要求，进而优化系统的功耗表现。另一方面，本发明可以更准确且有效率地针对特殊高温部件进行散热，解决因串联效应而产生组件积热温度过高的问题。

附图说明

图1是本发明实施例液冷板管路流量分配装置控制结构示意图。

图2是本发明实施例液冷板管路流量分配装置管路结构示意图。

图3是本发明实施例液冷板管路流量控制方法流程示意图。

图4是本发明实施例液冷板管路流量分配装置状态一。

图5是本发明实施例液冷板管路流量分配装置状态二。

图6是本发明实施例液冷板管路流量分配装置状态三。

图7是本发明实施例液冷板管路流量分配装置状态四。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明实施例公开了一种液冷板管路流量分配装置，其特征在于，包括：

液冷板管路，用于接触待冷却发热部件以降低发热部件温度；

温度监测单元，用于监测待冷却发热部件温度；

主板管理单元，用于实时侦测所述温度监测单元的温度状态，当温度状态高于设定条件时，触发流量分配单元调节信号；

流量分配单元，用于根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量。

具体地，液冷板管路包括基线管路和副管路。所述基线管路依次经过每一待冷却发热部件；每一待冷却发热部件分别通过一条副管路与流量分配单元直接相连，每一副管路上设置一个管路阀门。基线管路作为散热需求的基线，用意在于提供基础的散热条件，使主板部件维持在某一稳定温度。副管路负责进行液体分配的机制以及提供较低入水温度的条件。

图2示出了液冷板管路结构的一种实现形式，该系统共有4个发热部件。基线管路串联连接4个发热部件，流量分配单元分别延伸多条副管路与各个发热部件相连，并于每段相连管路配置电动阀，以便进行流量分配的控制。副管路的流量控制是透过调整电动阀的开关程度而决定，电动阀门开启的程度大，通过的液体流量就多，反之，电动阀门开启的程度小，通过的液体流量就小。

所述发热部件包括但不限于高功耗的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)和图形处理器(Graphic Processing Unit，GPU)等系统关键部件。

如图3所示，本发明实施例还公开了一种液冷板管路流量控制方法，其特征在于，包括：

温度监测单元监测待冷却发热部件温度；

主板管理单元实时侦测所述温度监测单元的温度状态，当温度状态高于设定条件时，触发流量分配单元调节信号；

流量分配单元根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量。

所述液冷板管路包括基线管路和副管路；

所述基线管路依次经过每一待冷却发热部件；每一待冷却发热部件分别通过一条副管路与流量分配单元直接相连，每一副管路上设置一个管路阀门。

所述流量分配单元根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量，具体为：

流量分配单元开启温度状态高于设定条件的发热部件对应副管路的管路阀门。

所述流量分配单元根据调节信号，调节液冷板管路阀门的流量，具体为：

流量分配单元开启温度状态高于设定条件的发热部件对应副管路的管路阀门，阀门流量优选为50％。

所述方法还包括：

液冷板管路阀门向流量分配单元反馈阀门流量状态；

当液冷管路阀门的流量状态与调节信号不符时，流量分配单元再次修正调节液冷板管路阀门的流量。

电动阀门开启的控制逻辑依据发热部件的温度状态而定。主板管理单元对于发热部件的温度状态进行实时侦测，当发热部件温度高于逻辑控制设定的条件后，就会触发信号并传送给流量分配单元。流量分配单元接收来自主板管理单元的信号后，便依据逻辑控制设定的条件进行状态的判断，并基于判断结果对副管路电动阀的阀门开启进行控制。整个控制机制是双向沟通的，接收方收到讯号并执行相对应的动作后，也会把状态更新回馈给发射方，如此才能依据回馈结果作合适的控制与监测。因此，副管路电动阀的状态会回馈给流量分配单元，以确认电动阀门的状态与设定是否正确。如果电动阀门控制的状态正确，流量分配单元便把状态再向上回馈给主板管理单元，假若电动阀门控制状态错误，流量分配单元就再继续依据控制逻辑进行电动阀门状态的修正，直到满足所需的条件。

以图2所示的液冷板管路结构为例，图4为无发热部件温度特别高时的管路状态示意图，此时以基线管路流量即可满足散热需求，副管路就无需支持散热需求，此时电动阀①也就无需开启。若此时各部件温度均维持在很低温的状态，更可以把CDU水泵的功耗再往下调整，优化能耗表现。

图5为发热部件2因温度较高而需要较多流量以及低温入水条件时的管路状态示意图。此时把电动阀②开启，并把电动阀③、电动阀④进行关闭。此处假定电动阀①阀门开启50％，因此基线管路与副管路分别获得50％的流量。

图6为发热部件3因温度较高而需要较多流量以及低温入水条件时的管路状态示意图。此时把电动阀③开启，并把电动阀②、电动阀④进行关闭。此处假定电动阀①阀门开启50％，因此基线管路与副管路分别获得50％的流量。

图7为发热部件4因温度较高而需要较多流量以及低温入水条件时的管路状态示意图。此时把电动阀④开启，并把电动阀②、电动阀③进行关闭。此处假定电动阀①阀门开启50％，因此基线管路与副管路分别获得50％的流量。

上述实施例的实施并不拘限于单一冷板散热模块，在此发明提出的架构下，亦可应用于多个服务器机箱甚至是多个机柜。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。