一种浸没式液冷系统

技术领域

本发明涉及浸没式液冷技术领域，尤其涉及一种浸没式液冷系统。

背景技术

浸没式液冷是一种通过直接将硬件浸入绝缘性液体中，以此冷却数据中心IT硬件的方法，电子部件产生的热量直接有效地传递给浸没液体，降低了对于传统冷却方法中常见的热界面材料、散热器、风扇、屏蔽罩、钣金和其他部件的需求，常见的浸没式液冷的实现方法有两种：浸没腔式和机壳式，浸没腔式浸没液冷使用密封但可打开维护的腔体盛放冷却液和IT设备，这就消除了对单独密封连接器、压力容器、密封件和机壳的需求，服务器必须垂直安装在浸没腔内。

例如，公开号为CN215867739U的中国实用新型专利中，公开了一种浸没式液冷散热系统，其包括液体冷却模块、油路循环设备以及多个待散热计算设备，待散热计算设备包括框架、控制模块、电源模块以及计算模块，液体冷却模块包括匀流板，待散热计算设备设置于匀流板上，框架内设有用于容置电源模块的电源模块容置区以及用于容置计算模块的计算模块容置区，框架具有多个用于沉浸散热的通液口，匀流板上具有多个匀流孔。本发明的浸没式液冷散热系统相对传统风冷具有更高的散热效率，并可以极大的改善液体冷却模块中不同部位的待散热计算设备的流量一致性。

但是上述现有技术在应用过程中存在以下问题：

现有浸没式液冷系统采用非模块化安装，系统中使用的循环泵及其相关的控制设备独立设置，搭建过程中需要对其各部进行独立安装，导致系统整体的安装过程繁琐，进而增加了系统的安装成本，不利于系统的快速交付。

综上所述，现急需一种能够减小系统搭建工作量，便于快速交付的浸没式液冷系统。

发明内容

为了解决上述现有浸没式液冷系统搭建工作量大，不便于快速交付的问题，本发明提供了一种浸没式液冷系统。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种浸没式液冷系统，包括：

二次侧循环单元，所述二次侧循环单元包括二次侧回液管、二次侧供液管、二次侧等液位管和液冷机柜，所述液冷机柜通过二次侧等液位管连通，所述二次侧等液位管用于平衡各所述液冷机柜的液位，保证液冷机柜内各液体高度保持一致；

冷量分配单元，所述冷量分配单元包括板式换热器和二次侧循环泵，所述液冷机柜、所述二次侧回液管、所述二次侧循环泵、所述板式换热器和所述二次侧供液管依次循环连通，所述二次侧回液管上设置有二次侧温度传感器；

控制单元，所述控制单元和所述二次侧温度传感器通讯连接，所述控制单元控制连接所述冷量分配单元，所述冷量分配单元、所述控制单元集成设置于控制柜内，所述控制柜位于所述液冷机柜外。

优选的，该浸没式液冷系统，还包括配电单元，所述液冷机柜内设置有IT设备，所述配电单元供电连接所述IT设备和冷量分配单元，所述配电单元集成设置于所述控制柜内。

优选的，所述控制单元包括：

PLC控制器，所述二次侧温度传感器和所述PLC控制器通讯连接，所述PLC控制器控制连接所述配电单元；

变频器，所述PLC控制器通过所述变频器控制连接所述二次侧循环泵和所述一次侧循环泵。

优选的，所述控制单元还包括：

触摸屏，所述触摸屏和所述PLC控制器通讯连接。

优选的，该浸没式液冷系统，还包括旁通过滤单元，所述旁通过滤单元包括：

过滤器，所述过滤器连接于所述二次侧回液管和所述二次侧供液管之间；

电动调节阀，所述电动调节阀安装于所述过滤器和所述二次侧回液管之间上，所述PLC控制器控制连接所述电动调节阀。

优选的，该浸没式液冷系统，还包括：

一次侧循环单元，所述一次侧循环单元包括一次侧回液管、一次侧供液管、一次侧循环泵、模块化冷源、一次侧缓冲水箱、一次侧电动调节阀和一次侧旁通管，所述一次侧回液管、所述板式换热器、所述一次侧循环泵、所述模块化冷源和所述一次侧供液管依次循环连通，所述一次侧旁通管连接于所述一次侧回液管和所述一次侧供液管之间，所述一次侧旁通阀安装于所述一次侧旁通管上，所述一次侧旁通阀和所述控制单元通讯连接。

优选的，所述模块化冷源包括：

冷塔风机，所述冷塔风机连接于所述一次侧循环泵和所述一次侧供液管之间；

喷淋水泵，所述喷淋水泵和所述冷塔风机相连接；

手动连锁保护装置，所述喷淋水泵上设置有手动连锁保护装置。

优选的，所述一次侧回液管上设置有一次侧温度传感器，所述一次侧温度传感器和所述控制单元通讯连接，所述控制单元分别控制连接所述一次侧循环泵和所述冷塔风机。

优选的，该浸没式液冷系统，还包括：

一次侧配电箱，所述一次侧配电箱内集成设置有所述一次侧循环泵、所述冷塔风机的控制模块和喷淋水泵的控制模块。

优选的，所述一次侧配电箱、所述控制柜和液冷机柜依次连接，所述二次侧回液管和所述二次侧供液管和所述二次侧等液位管隐藏设置于所述液冷机柜的下方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该浸没式液冷系统，通过二次侧循环单元和冷量分配单元配合，实现对液冷机柜内IT设备的循环冷却，其中控制单元根据二次侧回液温度，对冷量分配单元进行控制，通过调试匹配，保证系统供液流量，通过将冷量分配单元、配电单元和控制单元集成设置于控制柜内，并将控制柜设置于液冷机柜外，在对该系统进行搭建时，可根据实际需要选择配备不同数量的液冷机柜，简化了系统整体的安装过程，利于系统的快速交付。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述一种浸没式液冷系统其中一实施例的整体示意图；

图2为本发明所述一种浸没式液冷系统其中一实施例的外部其中一视角示意图；

图3为本发明所述一种浸没式液冷系统另外一实施例的外部另外一视角示意图。

图中：100、二次侧循环单元；101、二次侧回液管；102、二次侧供液管；103、液冷机柜；104、二次侧等液位管；200、冷量分配单元；201、板式换热器；202、二次侧循环泵；203、二次侧温度传感器；300、旁通过滤单元；301、过滤器；302、电动调节阀；400、一次侧循环单元；401、一次侧供液管；402、一次侧回液管；403、一次侧循环泵；404、模块化冷源；4041、冷塔风机；4042、喷淋水泵；405、一次侧温度传感器；406、一次侧电动调节阀；407、一次侧旁通管；408、一次侧缓冲水箱；。

具体实施方式

以下描述用于详尽说明本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种浸没式液冷系统，包括：

二次侧循环单元100，所述二次侧循环单元100包括二次侧回液管101、二次侧供液管102、二次侧等液位管104和液冷机柜103，所述液冷机柜103通过二次侧等液位管104连通，所述二次侧等液位管104用于平衡各所述液冷机柜103的液位，保证液冷机柜103内各液体高度保持一致；

冷量分配单元200，冷量分配单元200包括板式换热器201和二次侧循环泵202，液冷机柜103、二次侧回液管101、二次侧循环泵202、板式换热器201和二次侧供液管102依次循环连通，二次侧回液管101上设置有二次侧温度传感器203；

控制单元，控制单元和二次侧温度传感器203通讯连接，控制单元控制连接冷量分配单元200，冷量分配单元200、控制单元集成设置于控制柜500内，控制柜500位于液冷机柜103外。

通过二次侧循环单元100和冷量分配单元200配合，实现对液冷机柜103内IT设备的循环冷却，其中控制单元根据二次侧回液温度，对冷量分配单元200进行控制，通过调试匹配，保证系统供液流量，通过将冷量分配单元200、配电单元和控制单元集成设置于控制柜500内，并将控制柜500设置于液冷机柜103外，在对该系统进行搭建时，可根据实际需要选择配备不同数量的液冷机柜103。

具体的，控制单元根据二次侧回液管101的温度，设定二次侧循环泵202的最低运行频率，对二次侧循环泵202转速进行PID调节，通过调试匹配，保证该系统内供液的流量，其中二次侧循环泵202设定最低运行频率，运行频率不低于最低运行频率。

为便于集中对系统中各部进行供电，避免供电线缆影响系统的拓展性。

进一步的，该浸没式液冷系统还包括配电单元，液冷机柜103内设置有IT设备，配电单元供电连接IT设备和冷量分配单元200，配电单元集成设置于控制柜500内。

通过设置配电单元，配电单元对系统中的IT设备及冷量分配单元200进行供电，并将配电单元集成于控制柜500内，系统搭建时可进行模块化安装，提升该系统的搭建效率，完成系统的快速交付。

具体的，控制单元包括：

PLC控制器，二次侧温度传感器203和PLC控制器通讯连接；

变频器，PLC控制器通过变频器控制连接二次侧循环泵202和一次侧循环泵403。

通过PLC控制器配合变频器对二次侧循环泵202进行变频控制，实现二次侧循环泵202的回液温度变频调节。

作为其中一个优选的，PLC控制器为工业级的PLC控制器。

进一步的，控制单元还包括触摸屏，触摸屏和PLC控制器通讯连接，PLC控制器控制连接配电单元。

通过增加触摸屏，并将触摸屏和系统中的配电单元和PLC控制器建立通讯，运维人员可通过触摸屏对配电单元上的供电数据进行查看，实现设备的用电量采集显示，以及IT用电量采集显示，进而可计算出总耗电量，通过将PLC控制器和触摸屏建立通讯，触摸屏能够对平台系统上冷却液的温度，以及二次侧水泵的运行状态进行查看，进而实现对平台系统的整体控制功能。

其中触摸屏可实现设备控制，设备状态显示，仪表及传感器监测显示，传感器数据记录及记录数据导出功能。

进一步的，该浸没式液冷系统还包括旁通过滤单元300，旁通过滤单元300包括：

过滤器301，过滤器301连接于二次侧回液管101和二次侧供液管102之间；

电动调节阀302，电动调节阀302安装于过滤器301和所述二次侧回液管101之间，PLC控制器控制连接电动调节阀302。

通过设置精密过滤器301和电动调节阀302等，使得系统的液体材质满足运行要求，同时保证系统安全、稳定的运行工况，进一步将电动调节阀302和PLC控制器相连接，运维人员可通过触摸屏对电动调节阀302开启幅度及开启时长进行设定。

其中需要说明的是，电动调节阀302指的是安装在旁通管道上的阀门，但是并不特指阀门类型与结构，电动调节阀302也可以叫做自力式旁通压差阀、自力式自身压差控制阀，电动调节阀302多用在空调系统中，原理是通过压差控制器感测集水器与分水器两端水压力，然后根据测试到的压力计算出差值，接着再由压差控制器根据计算出的差值与预先设定值进行比较决定输出方式，以控制阀门是增加开度或是减少开度，从而达到调节水量的作用。

该系统中的电动调节阀302作用是三方面，一方面是使一部分冷却介质能够经过过滤器进行过滤，保证整个系统的洁净度；另一个方面就是根据203二次侧温度传感器的值，调节旁通量的大小，使一定量的冷却介质不需要经过板式换热器201的换热再次进入到103液冷机柜内进行吸热，节约能耗；第三个方面当需要更换过滤器滤网的时候，可以关闭旁通阀，更换过滤器301中的滤网。

作为其中一个优选的，过滤器301的过滤精度为50μm，过滤器301兼容X2201液冷液。

进一步的，该系统还包括：一次侧循环单元400，一次侧循环单元400包括一次侧供液管401、一次侧回液管402、一次侧循环泵403、模块化冷源404、一次侧缓冲水箱408、一次侧电动调节阀406和一次侧旁通管407，一次侧回液管402、板式换热器201、一次侧循环泵403、模块化冷源404和一次侧供液管401依次循环连通，一次侧旁通管407连接于一次侧供液管401和一次侧回液管402之间，一次侧旁通管407安装于一次侧旁通管407上，一次侧旁通阀407和控制单元通讯连接。

通过一次侧循环单元400对板式换热器201进行散热处理，确保二次侧循环单元100管路中的冷却水温度能够控制在设定温度内，保持一次侧稳定供冷，进一步设置模块化冷源404，以便于该系统整体的装配。

具体的，模块化冷源404包括：

冷塔风机4041，冷塔风机4041连接于一次侧循环泵403和一次侧供液管401之间；

喷淋水泵4042，喷淋水泵4042和冷塔风机4041相连接；

手动连锁保护装置，喷淋水泵4042上设置有手动连锁保护装置。

进一步的，一次侧回液管402上设置有一次侧温度传感器405，一次侧温度传感器405和PLC控制器通讯连接，PLC控制器分别控制连接一次侧循环泵403和冷塔风机4041。

通过PLC控制器可实现一次侧循环泵403的变频控制，喷淋水泵4042的启停，冷塔风机4041转速控制，电动调节阀406的PDI调节，精确控制一次侧供液温度。

该系统还包括：一次侧配电箱600，一次侧配电箱600内集成设置有一次侧循环泵403，一次侧配电箱600、控制柜500和液冷机柜103依次连接，二次侧回液管101和二次侧供液管102和二次侧等液位管104隐藏设置于液冷机柜103的下方，其中二次侧回液管101和二次侧供液管102连接于控制柜500的同侧，一次侧供液管401和一次侧回液管402连接于一次侧配电箱600的同侧，以便于运维人员对二次侧回液管101、二次侧供液管102、一次侧供液管401和一次侧回液管402的安装。

进一步的，一次侧配电箱600内还设置手动连锁保护装置、一次侧循环泵403、冷塔风机4041的控制模块和喷淋水泵4042的控制模块，其中冷塔风机控制模块控制冷塔风机4041的动力配电、启停控制和反转控制，冷塔风机4041根据一次侧供液温度进行变频调节控制，喷淋水泵控制模块控制喷淋水泵4042的动力配电和本地启停，电动调节阀406根据一次侧供液温度进行PDI控制，一次侧配电箱600还包含一次侧冷塔设备液位开关的信号转接及喷淋泵手动连锁保护，一次侧配电箱600还具备设备用电量采集显示功能，可手动本地启停控制一次侧设备。

关于该系统冷量分配单元200的控制策略。

回液温度控制：PLC控制器实时采集回液温度，计算设定与实际的偏差值，进入PID调节器进行运算，输出结果经过限幅模块后送往AO模块，AO模块把调节信号送给水泵变频器，当反馈信号处于控制死区内时，PID调节器对信号不作响应，以免变频器频繁调节，增加系统运行的稳定性。

综上，该系统中的二次侧设备集成到一个控制柜500中，控制柜500整体具备以下功能：

①包含冷量分配单元200及IT设备的供电；

②包含PLC控制器和触摸屏，可实现平台系统的整体控制功能；

③可实现一次侧循环泵403的启停控制；

④包含冷塔风机4041的启停和反转控制，冷塔风机4041根据一次侧温度传感器405监测到的供液温度进行变频调节控制；

⑤包含二次侧循环泵202的变频器，可实现二次侧循环泵202的回液温度变频调节；

⑥包含设备用电量采集显示功能和IT用电量采集显示功能，可计算出总耗电量；

⑦包含液冷机柜103内温度及液位等传感器采集显示功能；

⑧可通讯采集一次侧配电箱600的用电量状态于触摸屏上显示；

⑨触摸屏可实现设备控制，设备状态显示，仪表及传感器监测显示，传感器数据记录及记录数据导出功能。

该系统中的一次侧配电箱600具备以下功能：

①包含一次侧循环泵403的动力器件，可实现一次侧循环泵403配电及启停；

②包含冷塔风机4041的动力配电和启停控制和反转控制，冷塔风机4041根据一次侧温度传感器405监测到的一次侧供液温度进行变频调节控制；

③包含喷淋水泵4042的动力配电和本地启停控制；

④包含一次侧冷塔设备液位开关的信号转接及喷淋泵手动连锁保护；

⑤包含设备用电量采集显示功能；

⑥可手动本地启停控制一次侧设备。

在本发明其中一个实施例中，控制柜500和一次侧配电箱600一体设置，以便快速交付，系统采用的预制集成技术，极大的简化了工程侧的工作量，在保证系统在自身性价比优越的同时，外部配套电力设施、冷却塔和一次侧工程成本更低，简化了系统整体的安装过程，利于系统的快速交付。

综上，该浸没式液冷系统通过二次侧循环单元100和冷量分配单元200配合，实现对液冷机柜103内IT设备的循环冷却，其中控制单元根据二次侧回液温度，对冷量分配单元200进行控制，通过调试匹配，保证系统供液流量，通过将冷量分配单元200、配电单元和控制单元集成设置于控制柜500内，并将控制柜500设置于液冷机柜103外，在对该系统进行搭建时，可根据实际需要选择配备不同数量的液冷机柜103。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利采用范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。