本实用新型涉及制冷技术领域，特别涉及一种数据中心浸没式液体冷却系统。
背景技术：
近年来，人工智能、互联网、大数据、云计算和物联网等行业的蓬勃发展，对数据的存储、交换、计算等的应用需求不断增加，数据中心的建设能为大规模的数据存储、交换和应用需求提供基础的设备支持，因此促进了数据中心需求的增加。而数据中心的高能耗也日益成为企业和社会关注的焦点。数据中心能耗高，而制冷系统又占了约40％的能耗，因此通过技术措施降低数据中心制冷系统的能耗是降低数据中心整体能耗、降低pue的重要措施。
目前数据中心冷风降温的方式已不足以满足高功率密度服务器的散热需求，甚至会导致服务器的工作性能及引发故障，同时为满足服务器散热而增加的风量会导致机房噪声分贝值增加。
技术实现要素：
本实用新型公开了一种数据中心浸没式液体冷却系统，采用直接由冷媒介质浸没服务器带走热量的方式，既降低能耗又能减小机房的噪音。
为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种数据中心浸没式液体冷却系统，包括：冷却塔系统和服务器制冷系统；
所述冷却塔系统包括至少一个冷却塔、第一供冷管路和第一回热管路，所述冷却塔的出液口与所述第一供冷管路连通，所述冷却塔的进液口与所述第一回热管路连通；
所述服务器制冷系统包括至少一个第一换热设备和至少一个液冷箱，所述第一换热设备包括第一出液口和与所述第一出液口对应的第一回液口、第二出液口和与所述第二出液口对应的第二回液口；所述液冷箱内形成用于盛装待冷却的服务器以及用于浸没液冷所述服务器的冷媒介质的腔体；所述第一换热设备中，所述第一回液口与所述第一供冷管路连通，所述第一出液口与所述第一回热管路连通，所述第二出液口通过第二供冷管路与所述腔体配合、且所述第二回液口通过第二回热管路与所述腔体配合以对所述液冷箱内的液体制冷。
上述数据中心浸没式液体冷却系统中采用浸没式液冷供冷，将待冷却的服务器浸没在盛装冷媒介质的液冷箱腔体内，依靠冷媒介质的循环流动带走热量。冷媒介质与服务器充分接触，散热率更高。具体地，由冷却塔冷却的第一冷媒介质经第一供冷管路进入第一换热设备内提供冷源，液冷箱内的第二冷媒介质吸收服务器的热量后经第二回热管路进入第一换热设备内进行降温，第一冷媒介质和第二冷媒介质在第一换热设备中换热，吸热后的第一冷媒介质经第一回热管路进入冷却塔冷却，放热后的第二冷媒介质经第二供冷管路进入液冷箱内直接吸收服务器的热量，如此循环往复。
因此，本方案取消了能耗较高的传统冷水机组及末端精密空调，采用冷却塔制取高温冷却水，冷却水经一定的换热循环后直接进入浸没式液冷服务器，带走服务器的热量。冷却水的换热效率远高于风冷，且冷却塔提供高温冷却水可实现全年的自然冷却。采用本系统可降低服务器风机功耗、制冷系统功耗、降低pue值、提供服务器可靠性、降低服务器运行噪声。
可选地，所述冷却塔系统中具有的冷却塔为多个，且多个所述冷却塔的出液口均与所述第一供冷管路连通，多个所述冷却塔的进液口均与所述第一回热管路连通；
所述第一供冷管路为环路、且所述第一回热管路为环路。
可选地，所述液冷箱内设有用于通入相变冷媒的盘管组件，所述盘管组件的冷媒入口与所述第二供冷管路连通，且所述盘管组件的冷媒出口与所述第二回热管路连通。
可选地，当所述液冷箱为多个和/或所述第一换热设备为多个时，所述第二供冷管路为环路，且所述第二回热管路为环路。
可选地，所述第二供冷管路与所述液冷箱的腔体连通，所述第二回热管路与所述液冷箱的腔体连通。
可选地，所述冷却塔为闭式冷却塔。
可选地，所述冷却塔为开式冷却塔。
可选地，所述冷却塔系统还包括至少一个第二换热设备，所述第二换热设备包括第三出液口和与所述第三出液口对应的第三回液口、第四出液口和与所述第四出液口对应的第四回液口；所述第三出液口通过第三回热管路与所述开式冷却塔的进液口连通，所述第三回液口通过第三供冷管路与所述开式冷却塔的出液口连通；所述第四出液口与所述第一供冷管路连通，所述第四回液口与所述第一回热管路连通。
可选地，所述第二换热设备为多个，所述第三供冷管路为环路，且所述第三回热管路为环路。
可选地，所述第二换热设备为板式换热机组。
可选地，所述第一换热设备为换热单元或者板式换热机组。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种数据中心浸没式液体冷却系统的示意图一；
图2为本实用新型实施例提供的一种数据中心浸没式液体冷却系统的示意图二；
图3为本实用新型实施例提供的一种数据中心浸没式液体冷却系统的示意图三；
图4为本实用新型实施例提供的一种数据中心浸没式液体冷却系统的示意图四。
图中：100-冷却塔系统；200-服务器制冷系统；110a-闭式冷却塔；110b-开式冷却塔；120-第一供冷管路；130-第一回热管路；140-第二换热设备；150-第三供冷管路；160-第三回热管路；210-第一换热设备；220-液冷箱；230-第二供冷管路；240-第二回热管路；250-盘管组件。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种数据中心浸没式液体冷却系统，包括：冷却塔系统100和服务器制冷系统200；
冷却塔系统100包括至少一个冷却塔、第一供冷管路120和第一回热管路130，冷却塔的出液口与第一供冷管路120连通，冷却塔的进液口与第一回热管路130连通；
服务器制冷系统200包括至少一个第一换热设备210和至少一个液冷箱220，第一换热设备210包括第一出液口和与第一出液口对应的第一回液口、第二出液口和与第二出液口对应的第二回液口；液冷箱220内形成用于盛装待冷却的服务器以及用于浸没液冷服务器的冷媒介质的腔体；第一换热设备210中，第一回液口与第一供冷管路120连通，第一出液口与第一回热管路130连通，第二出液口通过第二供冷管路230与腔体配合、且第二回液口通过第二回热管路240与腔体配合以对液冷箱220内的液体制冷。
上述数据中心浸没式液体冷却系统中采用浸没式液冷供冷，将待冷却的服务器浸没在盛装冷媒介质的液冷箱220腔体内，依靠冷媒介质的循环流动带走热量。冷媒介质与服务器充分接触，散热率更高。具体地，由冷却塔冷却的第一冷媒介质经第一供冷管路120进入第一换热设备210内提供冷源，液冷箱220内的第二冷媒介质吸收服务器的热量后经第二回热管路240进入第一换热设备210内进行降温，第一冷媒介质和第二冷媒介质在第一换热设备210中换热，吸热后的第一冷媒介质经第一回热管路130进入冷却塔冷却，放热后的第二冷媒介质经第二供冷管路230进入液冷箱220内直接吸收服务器的热量，如此循环往复。
因此，本方案取消了能耗较高的传统冷水机组及末端精密空调，采用冷却塔制取高温冷却水，冷却水经一定的换热循环后直接进入浸没式液冷服务器，带走服务器的热量。冷却水的换热效率远高于风冷，且冷却塔提供高温冷却水可实现全年的自然冷却。采用本系统可降低服务器风机功耗、制冷系统功耗、降低pue值、提供服务器可靠性、降低服务器运行噪声。
一种具体的实施例中，冷却塔系统100中具有的冷却塔为多个，且多个冷却塔的出液口均与第一供冷管路120连通，多个冷却塔的进液口均与第一回热管路130连通；
第一供冷管路120为环路、且第一回热管路130为环路。
上述多个冷却塔与第一换热设备210之间采用环路相连，实现管线冗余，便于在线维护。
上述数据中心浸没式液体冷却系统中，服务器制冷系统200可采用以下两种方式：
方式一，第二供冷管路230与液冷箱220的腔体连通，第二回热管路240与液冷箱220的腔体连通。
本方式中，如图1和图3所示，液冷箱220内的第二冷媒介质吸收服务器的热量后不会发生相变，例如将服务器放在密封的液冷箱220中，冷却液吸收热量以后不会被气化，通过循环泵抽至外部的换热器进行降温。一种具体的实施例中，采用温度相对较高的循环冷却液直接带走浸没式液冷服务器内液体的热量，即液冷箱220腔体内的循环冷却液吸热后经第二回热管路240进入第一换热设备210内进行降温，降温后的循环冷却液再经过第二供冷管路230进入液冷箱220腔体内直接吸收服务器的热量，如此循环往复。
方式二，液冷箱220内设有用于通入相变冷媒的盘管组件250，盘管组件250的冷媒入口与第二供冷管路230连通，且盘管组件250的冷媒出口与第二回热管路240连通。
本方式中，如图2和图4所示，液冷箱220内的第二冷媒介质吸收浸没式液冷服务器内液体的热量后发生相变，例如将服务器放在密封的液冷箱220中，冷却液吸收热量以后会被气化，通过液冷箱220腔体顶部的盘管组件250冷却液化后循环利用。一种具体的实施例中，第一换热设备210的冷却水经第二供冷管路230直接进入相变式液冷箱220的换热盘管，通过热交换带走服务器的热量后经第二回热管路240进入第一换热设备210冷却。
上述方式二中，当液冷箱220为多个和/或第一换热设备210为多个时，第二供冷管路230为环路，且第二回热管路240为环路。
可以理解的是，上述当液冷箱220为多个和/或第一换热设备210为多个时包括三种情况：一是液冷箱220为多个，第一换热设备210为一个；二是第一换热设备210为多个，液冷箱220为一个；三是液冷箱220为多个，第一换热设备210也为多个。并且，液冷箱220与第一换热设备210之间采用环路相连，实现管线冗余，便于在线维护。
上述数据中心浸没式液体冷却系统中，冷却塔系统100可采用以下两种方式：
方式一，冷却塔为闭式冷却塔110a。
本方式中，如图1和图2所示，当上述数据中心浸没式液体冷却系统中的服务器制冷系统200采用任意一种方式时，该冷却塔均可以为闭式冷却塔110a，闭式冷却塔110a的出液口与第一供冷管路120连通，闭式冷却塔110a的进液口与第一回热管路130连通。闭式冷却塔110a能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。该循环冷却液可以但不仅限于为水或者一定浓度的乙二醇溶液，后者可预防冻结。
方式二，冷却塔为开式冷却塔110b。
当上述数据中心浸没式液体冷却系统中的服务器制冷系统200采用方式二时，如图4所示，该冷却塔可以为开式冷却塔110b，且在本方式中，开式冷却塔110b的出液口与第一供冷管路120连通，开式冷却塔110b的进液口与第一回热管路130连通。开式冷却塔110b相对成本较低。开式冷却塔110b无防冻剂需求，满足环保排放要求。
当上述数据中心浸没式液体冷却系统中的服务器制冷系统200采用方式一时，如图3所示，该冷却塔亦可以为开式冷却塔110b，且冷却塔系统100还包括至少一个第二换热设备140，第二换热设备140包括第三出液口和与第三出液口对应的第三回液口、第四出液口和与第四出液口对应的第四回液口；第三出液口通过第三回热管路160与开式冷却塔110b的进液口连通，第三回液口通过第三供冷管路150与开式冷却塔110b的出液口连通；第四出液口与第一供冷管路120连通，第四回液口与第一回热管路130连通。本实施例中冷却水经冷却塔冷却后进入第二换热设备140换热，升温后的冷却水循环进入冷却塔散热；第二换热设备140另一侧经降温后的冷却水进入第一换热设备210，经过第一换热设备210升温后的冷却水进入第二换热设备140降温。
可选地，第二换热设备140为多个，第三供冷管路150为环路，且第三回热管路160为环路。
上述多个开式冷却塔110b与第二换热设备140之间采用环路相连，实现管线冗余，便于在线维护。
可选地，第二换热设备140为板式换热机组。
需要说明的是，上述板式换热机组可以拆分为板式换热器 循环水泵 其他管道附件，其他配置不变。
可选地，第一换热设备210为换热单元或者板式换热机组。
需要说明的是，上述换热单元采用cdu(combining&distributionunit，耦合分配单元)控制。上述换热单元或者板式换热机组可以拆分为板式换热器 循环水泵 其他管道附件，其他配置不变。
上述数据中心浸没式液体冷却系统中的自动控制方法为：
a)检测系统管路上的供水、回水管温度，流量并引至值班控制室。
b)室外温湿度的检测：温湿度测点位于室外由自控专业设置，测点不少于1个。
c)冷却塔、换热机组、cdu、液冷箱220控制盘内所有的数据均引至控制室。
d)转动设备的启停/运行状态及故障信号引至控制室。
e)冷却塔、换热机组、cdu设启停联锁。
开启顺序：系统控制器按顺序发送启动命令：选择要开启的制冷单元，cdu、换热机组，开启对应的冷却塔。
关机顺序：系统控制器按顺序发送关机命令：选择关闭的冷冻单元，首先关闭冷却塔，关闭对应的换热机组、cdu。
冷却塔冬季(5℃及以下，温度可调)采用热备模式。
f)根据最不利环路压差控制循环泵的频率，保证供回水压差不大于0.05mpa(可调)。
g)冷却塔通过风机变频以及电动调节阀的开度，控制供水温度要求。
h)检测管路及液冷箱220内水质。
本实用新型实施例提供了一种数据中心浸没式液体冷却系统取消了能耗较高的传统冷水机组及末端精密空调，采用冷却塔制取高温冷却水，冷却水经一定的换热循环后直接进入浸没式液冷服务器，带走服务器的热量。冷却水的换热效率远高于风冷，且冷却塔提供高温冷却水可实现全年的自然冷却。采用本系统可降低服务器风机功耗、制冷系统功耗、降低pue值、提供服务器可靠性、降低服务器运行噪声。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，包括：冷却塔系统和服务器制冷系统；
所述冷却塔系统包括至少一个冷却塔、第一供冷管路和第一回热管路，所述冷却塔的出液口与所述第一供冷管路连通，所述冷却塔的进液口与所述第一回热管路连通；
所述服务器制冷系统包括至少一个第一换热设备和至少一个液冷箱，所述第一换热设备包括第一出液口和与所述第一出液口对应的第一回液口、第二出液口和与所述第二出液口对应的第二回液口；所述液冷箱内形成用于盛装待冷却的服务器以及用于浸没液冷所述服务器的冷媒介质的腔体；所述第一换热设备中，所述第一回液口与所述第一供冷管路连通，所述第一出液口与所述第一回热管路连通，所述第二出液口通过第二供冷管路与所述腔体配合、且所述第二回液口通过第二回热管路与所述腔体配合以对所述液冷箱内的液体制冷。
2.根据权利要求1所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述冷却塔系统中具有的冷却塔为多个，且多个所述冷却塔的出液口均与所述第一供冷管路连通，多个所述冷却塔的进液口均与所述第一回热管路连通；
所述第一供冷管路为环路、且所述第一回热管路为环路。
3.根据权利要求1所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述液冷箱内设有用于通入相变冷媒的盘管组件，所述盘管组件的冷媒入口与所述第二供冷管路连通，且所述盘管组件的冷媒出口与所述第二回热管路连通。
4.根据权利要求3所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，当所述液冷箱为多个和/或所述第一换热设备为多个时，所述第二供冷管路为环路，且所述第二回热管路为环路。
5.根据权利要求1所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述第二供冷管路与所述液冷箱的腔体连通，所述第二回热管路与所述液冷箱的腔体连通。
6.根据权利要求1-5任一项所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述冷却塔为闭式冷却塔。
7.根据权利要求1-5任一项所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述冷却塔为开式冷却塔。
8.根据权利要求7所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述冷却塔系统还包括至少一个第二换热设备，所述第二换热设备包括第三出液口和与所述第三出液口对应的第三回液口、第四出液口和与所述第四出液口对应的第四回液口；所述第三出液口通过第三回热管路与所述开式冷却塔的进液口连通，所述第三回液口通过第三供冷管路与所述开式冷却塔的出液口连通；所述第四出液口与所述第一供冷管路连通，所述第四回液口与所述第一回热管路连通。
9.根据权利要求8所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述第二换热设备为多个，所述第三供冷管路为环路，且所述第三回热管路为环路。
10.根据权利要求8所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述第二换热设备为板式换热机组。
11.根据权利要求1所述的数据中心浸没式液体冷却系统，其特征在于，所述第一换热设备为换热单元或者板式换热机组。
技术总结