一种绿色数据中心浸没液冷系统

技术领域

本发明涉及液冷系统技术领域，尤其是一种绿色数据中心浸没液冷系统。

背景技术

近年来，随着互联网、云计算、大数据和人工智能等新一代信息通讯技术的快速发展与应用，由于数字产业化和产业数字化两方面内用组成的数字经济蓬勃发展，其总量已占我国GDP的三分之一以上，同时也产生了海量数据需要被处理。数据中心作为海量数据的主要存储与运算处理实体，其规模也相应的不断扩大，由此带来的能源消耗问题也得到了广泛的关注。

传统数据中心通常采用风冷形式进行散热，虽然列间空调、精密空调的应用使得传统数据中心的PUE值有所下降，但是由于风冷本身的局限性，风冷形式不可能达到绿色数据中心的要求。

液冷技术可以有效降低数据中心的能耗，具备换热效率高，运行能耗低，机柜服务器布置密度高和占地面积小的优势，得到了国内外企业的广泛关注，是绿色数据中心未来工人的发展方向之一。

但同时，组成液冷系统的设备更多，控制更为复杂，本发明提供一种绿色数据中心浸没液冷系统的控制方法及系统，使其运行更加可靠稳定、绿色节能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种绿色数据中心浸没液冷系统。

本发明的技术方案为：一种绿色数据中心浸没液冷系统，包括外冷单元、冷冻水分配单元CDU、液冷机柜TANK单元；

每个所述的液冷机柜TANK单元具有至少1路独立的外冷单元和冷冻水分配单元CDU进行供冷；

所述的外冷单元通过管道与冷冻水分配单元CDU连接，所述的冷冻水分配单元CDU通过管道与液冷机柜TANK单元连接。

作为优选的，所述的外冷单元包括冷却塔，三通阀V1、循环泵P1，所述的冷却塔通过第一管道和第二管道与冷冻水分配单元CDU连接，且所述的第一管道和第二管道之间还通过三通阀V1连接，所述的第二管道上设置有循环泵P1。

作为优选的，所述的第一管道上设置有控制阀V2。

作为优选的，所述的外冷单元通过保持外冷供水温度TT1、供水压力PT1稳定，以实现恒温、恒压控制策略。

作为优选的，所述的外冷供水温度TT1采用分级PID控制，当TT1温度大于设定的阀值1时，外冷三通阀V1全开，介质全部流经冷却塔，所述的冷却塔的风机通过TT1采用PID算法进行调速控制以达到稳定TT1的目标。

而当TT1温度小于设定的阀值1时，冷却塔的风机停止，三通阀V1通过TT1采用PID算法进行开度调节，控制流经外冷的介质比例以达到稳定TT1的目标。

当TT1温度小于设定的阀值2时，冷却塔的风机停止，外冷三通阀V1全关，防止介质温度过低。

通过循环泵P1控制供水压力PT1稳定。

作为优选的，所述的冷冻水分配单元CDU通过第三管道与第四管道与液冷机柜TANK单元连接。

作为优选的，所述的第三管道与第四管道之间还连接有过滤管道，所述的过滤管道上设置有控制阀V5。

作为优选的，所述的第三管道上还设置有控制阀V7。

作为优选的，所述的第四管道上还设置有控制阀V6和循环泵P2。

作为优选的，所述的冷冻水分配单元CDU采用恒温、恒压控制策略。

作为优选的，所述的控制阀V2通过TT2采用PID控制算法调节开度，以达到保持TT2稳定的目标；当热负荷较低时，控制阀V2开度减小，减小冷量的流量，从而节省电能；

循环泵P2通过PT2采用PID控制算法调节转速，以达到保持PT2稳定的目标；当热负荷较小时，降低循环泵P2的转速，从而节省电能；

对于控制阀V5与V6，当CDU主用时关闭控制阀V5打开V6，当CDU备用时，关闭控制阀V6，打开控制阀V5进行过滤，控制阀V5与V6用于主用与过滤模式切换用，提高设备可用率。

作为优选的，所述的液冷机柜TANK单元的进出液温差，即Ta1与Ta2之差，采用PID控制算法调节开度，控制进入TANK单元内冷量以达到准确散热的目标；当TANK单元内的服务器发热功率较小时，减小控制阀V7的开度，减小流入TANK单元内的冷量，从而节省电能；

控制阀V7预设一个最小开度，防止控制阀V7完全关闭，TANK单元内部液体停止循环。

本发明的有益效果为：

1、本发明的液冷机柜TANK单元具有至少1路独立的外冷单元和冷冻水分配单元CDU进行供冷，从而最大程度的保证供冷；

2、本发明的外冷单元和冷冻水分配单元CDU采用采用恒温、恒压控制策略，以防止介质温度过低，又能在低热负荷时节能电能，提高机房PUE值；

3、本发明通过保持TT2稳定的目标；当热负荷较低时，V2开度减小，减小冷量的流量，从而节省电能；通过保持PT2稳定的目标；当热负荷较小时，降低P2的转速，从而节省电能，并且当CDU备用时，关闭V6，打开V5进行过滤，V5与V6用于主用与过滤模式切换用，提高设备可用率；

4、本发明通过TANK内部的Ta1与Ta2之差，当TANK单元内的服务器发热功率较小时，减小V7的开度，减小流入TANK内的冷量，从而节省电能。

附图说明

图1为本发明的结构框架图；

图2为本发明实施例1的框架结构图；

图3为本发明实施例2的框架结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实施例提供一种绿色数据中心浸没液冷系统，包括外冷单元、冷冻水分配单元CDU、液冷机柜TANK单元。

如图2所示，本实施例提供的绿色数据中心浸没液冷系统，每个所述的液冷机柜TANK单元具有2路独立的外冷单元和冷冻水分配单元CDU进行供冷，本实施例所述的系统可用于A级机房，该系统的液冷机柜TANK单元包括A组外冷单元、B组外冷单元，以及A组冷冻水分配单元CDU和B组冷冻水分配单元CDU。

如图3所示，本发明还提供另一种实施方式，每个所述的液冷机柜TANK单元具有1路独立的外冷单元和冷冻水分配单元CDU进行供冷，该系统用于B级或C级机房，所述的外冷单元通过管道与冷冻水分配单元CDU连接，所述的冷冻水分配单元CDU通过管道与液冷机柜TANK单元连接。

作为本实施例优选的，每个所述的外冷单元包括冷却塔，三通阀V1、循环泵P1，所述的冷却塔通过第一管道和第二管道与冷冻水分配单元CDU连接，且所述的第一管道和第二管道之间还通过三通阀V1连接，所述的第二管道上设置有循环泵P1。所述的第一管道上设置有控制阀V2。

作为本实施例优选的，所述的外冷单元通过保持外冷供水温度TT1、供水压力PT1稳定，以实现恒温、恒压控制策略，具体如下：

所述的外冷供水温度TT1采用分级PID控制，当TT1温度大于设定的阀值1时，外冷三通阀V1全开，介质全部流经冷却塔，所述的冷却塔的风机通过TT1采用PID算法进行调速控制以达到稳定TT1的目标。

而当TT1温度小于设定的阀值1时，冷却塔的风机停止，三通阀V1通过TT1采用PID算法进行开度调节，控制流经外冷的介质比例以达到稳定TT1的目标。

当TT1温度小于设定的阀值2时，冷却塔的风机停止，外冷三通阀V1全关，防止介质温度过低。

通过循环泵P1控制供水压力PT1稳定。

作为本实施例优选的，所述的冷冻水分配单元CDU通过第三管道与第四管道与液冷机柜TANK单元连接。

作为优选的，所述的第三管道与第四管道之间还连接有过滤管道，所述的过滤管道上设置有控制阀V5。所述的第三管道上还设置有控制阀V7。所述的第四管道上还设置有控制阀V6和循环泵P2。

作为本实施例优选的，所述的冷冻水分配单元CDU采用恒温、恒压控制策略，具体为：

所述的控制阀V2通过TT2采用PID控制算法调节开度，以达到保持TT2稳定的目标；当热负荷较低时，控制阀V2开度减小，减小冷量的流量，从而节省电能；

循环泵P2通过PT2采用PID控制算法调节转速，以达到保持PT2稳定的目标；当热负荷较小时，降低循环泵P2的转速，从而节省电能；

对于控制阀V5与V6，当CDU主用时关闭控制阀V5打开V6，当CDU备用时，关闭控制阀V6，打开控制阀V5进行过滤，控制阀V5与V6用于主用与过滤模式切换用，提高设备可用率。

作为本实施例优选的，所述的液冷机柜TANK单元的进出液温差，即Ta1与Ta2之差，采用PID控制算法调节开度，控制进入TANK单元内冷量以达到准确散热的目标；当TANK单元内的服务器发热功率较小时，减小控制阀V7的开度，减小流入TANK单元内的冷量，从而节省电能；

控制阀V7预设一个最小开度，防止控制阀V7完全关闭，TANK单元内部液体停止循环。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。