本發(fā)明涉及機柜服務器的散熱領域，尤其是涉及一種機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術：

近年來全球范圍數(shù)據(jù)機房的數(shù)量和規(guī)模均急劇增長，數(shù)據(jù)機房節(jié)能已成為當前節(jié)能工作的重要關注點。同時，機房內機柜服務器集成密度越來越高，服務器的發(fā)熱量越來越大，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的散熱能力也受到了挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的服務器機柜中，CPU的產(chǎn)熱占到總體機柜產(chǎn)熱的60％，在常用的機柜冷卻系統(tǒng)中，都是先把CPU產(chǎn)生的熱排到空氣中，和空氣摻混后由空氣帶走，CPU的工作溫度一般為60℃，而制冷空氣一般在20℃左右，大溫差傳熱造成比較大的能源浪費。

而服務器級液冷技術因其散熱、節(jié)能效果顯著，需求也越來越大?，F(xiàn)有的服務器級液冷技術主要方式是由冷卻設備提供冷凍水經(jīng)管路輸送至服務器內部直接帶走服務器內發(fā)熱元件的熱量，該方式雖散熱、節(jié)能效果顯著，但水管進入服務器，存在水泄漏的潛在危險。

因此，需考慮一種新型的服務器與冷卻系統(tǒng)的連接方式，避免上述存在的問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，本發(fā)明旨在提供一種機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)及其控制方法，采用服務器級冷卻方式，服務器主要發(fā)熱元件發(fā)出的熱量直接由一級熱管貼合吸收并傳遞給二級熱管吸熱端，再由與二級熱管吸熱端構成系統(tǒng)回路的中間換熱器將熱量排出至室外，減少傳熱熱阻的同時，提高了傳熱效率；一級熱管采用氟利昂作為傳熱介質，二級熱管吸熱端與中間換熱器構成的系統(tǒng)回路中采用氟利昂作為傳熱介質且利用重力驅動，無水進入服務器、無動力驅動，節(jié)能、可靠；中間換熱器冷卻介質由自然冷卻模塊或機械制冷模塊提供，優(yōu)先利用自然冷源，節(jié)能環(huán)保；由于二級熱管吸熱端蒸發(fā)溫度高達40℃左右，對冷卻介質溫度要求降低，故可最大限度利用自然冷源，全年節(jié)能效果好。

本發(fā)明為實現(xiàn)其技術目的所采取的技術方案為：

一種機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)，包括室內散熱單元、中間換熱單元、室外冷卻單元，其特征在于，

--所述室內散熱單元包括若干個室內散熱模塊，每個所述室內散熱模塊包括一氣管集管、一液管集管、多臺服務器機柜及多個熱管散熱單元，其中，

每臺所述服務器機柜內設置有若干臺服務器，

每一所述熱管散熱單元均包括若干個一級熱管及至少一個二級熱管吸熱端，其中，所述一級熱管的吸熱端伸入服務器的機箱內并與其中的主要發(fā)熱元件緊密貼合，所述一級熱管的放熱端置于服務器的機箱外并與置于服務器機箱外的所述二級熱管吸熱端壓緊貼合在一起；每一所述二級熱管吸熱端均包括1個二級熱管進管及1個二級熱管出管，各所述二級熱管進管與所述液管集管連通，各所述二級熱管出管與所述氣管集管連通；--所述中間換熱單元包括多臺中間換熱器，每一中間換熱器對應一室內散熱模塊，所述室內散熱模塊中的氣管集管與所述中間換熱器的熱側進口連通，所述室內散熱模塊中的液管集管與所述中間換熱器的熱側出口連通；

--所述室外冷卻單元包括至少一冷卻模塊、一室外回管總管和一室外出管總管，各所述中間換熱器的冷側通過所述室外回管總管和室外出管總管與所述冷卻模塊構成循環(huán)回路。

優(yōu)選地，所述室外冷卻單元中的冷卻模塊包括一自然冷卻模塊和一機械制冷模塊，所述室外回管總管的末端設置三通閥門Ⅰ，且所述三通閥門Ⅰ的進口與所述室外回管總管連通，所述三通閥門Ⅰ的第一出口與所述自然冷卻模塊的入口連通，所述三通閥門Ⅰ的第二出口與所述機械制冷模塊的入口連通；所述自然冷卻模塊的出口設置三通閥門Ⅱ，且所述三通閥門Ⅱ的入口與所述自然冷卻模塊的出口連通，所述三通閥門Ⅱ的第一出口與所述機械制冷模塊的入口連通，所述三通閥門Ⅱ的第二出口與所述室外出管總管連通。

優(yōu)選地，各所述中間換熱器的冷側出口通過一室外出管支管與所述室外回管總管連通，各所述中間換熱器的冷側入口通過一室外出管支管與所述室外出管總管連通。

優(yōu)選地，各所述二級熱管進管分別通過一液管支管與所述液管集管連通，各所述二級熱管出管分別通過一氣管支管與所述氣管集管連通；且各所述液管支管及氣管支管上均設置有閥門組件。

優(yōu)選地，各所述服務器均包括至少一主要發(fā)熱元件。

優(yōu)選地，各所述服務器的數(shù)量與所述熱管散熱單元的數(shù)量一一對應。

優(yōu)選地，所述一級熱管的吸熱端與所述服務器的主要發(fā)熱元件之間的接觸端面、所述一級熱管的放熱端與所述二級熱管吸熱端之間的接觸端面，均涂有導熱介質。

優(yōu)選地，所述中間換熱器設置在高于所述二級熱管吸熱端的位置，所述二級熱管吸熱端與所述中間換熱器連接的管路中的傳熱介質利用重力驅動。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種上述機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)包括自然冷卻控制模式、機械制冷控制模式、及自然冷卻與機械制冷混合控制模式，其中，

--當所述自然冷卻模塊能將冷卻工質完全冷卻至所需溫度時，啟動自然冷卻控制模式，此時所述三通閥門Ⅰ的進口與其第一出口連通、與其第二出口斷開，所述三通閥門Ⅱ的進口與其第一出口斷開、與其第二出口連通，所述三通閥門Ⅱ第二出口與所述室外出管總管連通，啟動所述自然冷卻模塊，關閉所述機械制冷模塊，從而僅依靠所述自然冷卻模塊完成冷卻過程；

--當所述自然冷卻模塊只能對冷卻工質進行預冷卻時，啟動自然冷卻與機械制冷混合控制模式，此時所述三通閥門Ⅰ的進口與其第一出口連通、與其第二出口斷開，所述三通閥門Ⅱ的進口與其第一出口連通、與其第二出口斷開，所述三通閥門Ⅱ第一出口和所述機械制冷模塊入口連通，冷卻工質首先經(jīng)過所述自然冷卻模塊進行預冷卻，再經(jīng)過所述機械制冷模塊進一步冷卻至所需溫度后，再通過所述機械制冷模塊出口流入所述室外出管總管，從而完成冷卻過程；

--當所述自然冷卻模塊不具備冷卻條件時，啟動機械制冷混合控制模式，此時所述三通閥門Ⅰ的進口與其第一出口斷開、與其第二出口連通，所述三通閥門Ⅰ第二出口與所述機械制冷模塊入口連通，冷卻工質僅利用所述機械制冷模塊進行冷卻。

同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)及其控制方法，采用服務器級冷卻方式，服務器主要發(fā)熱元件發(fā)出的熱量直接由一級熱管貼合吸收并傳遞給二級熱管吸熱端，再由與二級熱管吸熱端構成系統(tǒng)回路的中間換熱器將熱量排出至室外，減少傳熱熱阻的同時，提高了傳熱效率；一級熱管采用氟利昂作為傳熱介質，二級熱管吸熱端與中間換熱器構成的系統(tǒng)回路中采用氟利昂作為傳熱介質且利用重力驅動，無水進入服務器、無動力驅動，節(jié)能、可靠；中間換熱器冷卻介質由自然冷卻模塊或機械制冷模塊提供，優(yōu)先利用自然冷源，節(jié)能環(huán)保；由于二級熱管吸熱端蒸發(fā)溫度高達40℃左右，對冷卻介質溫度要求降低，故可最大限度利用自然冷源，全年節(jié)能效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)冷源僅通過自然冷卻模塊提供時的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)冷源先由自然冷卻模塊預冷再通過機械制冷模塊完全冷卻提供的結構示意圖。

圖4是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)冷源僅通過機械制冷模塊提供的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)的結構示意圖。本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)，包括室內散熱單元1、中間換熱單元3、室外冷卻單元2；室內散熱單元1包括若干個室內散熱模塊4，每個室內散熱模塊4包括1根氣管集管5、1根液管集管6、多臺服務器機柜7及設置在每臺服務器機柜7內的多臺服務器8、多個熱管散熱單元9、多組氣管支管和閥門11、多組液管支管和閥門10；熱管散熱單元9包括一級熱管9-1、二級熱管吸熱端9-2、二級熱管進管9-4、二級熱管出管9-3；中間換熱單元3包括多臺中間換熱器12；室外冷卻單元2包括自然冷卻模塊13、機械制冷模塊14、三通閥門Ⅰ15、三通閥門Ⅱ16、室外回管總管17、室外出管總管18、連通自然冷卻模塊13入口和三通閥門Ⅰ15第一出口的制冷回管Ⅰ19、連通自然冷卻模塊13出口和三通閥門Ⅱ16第一入口的制冷出管Ⅰ20、連通機械制冷模塊14入口和三通閥門Ⅰ閥門Ⅰ15第二出口的制冷回管Ⅱ21、連通三通閥門Ⅱ16第一出口和機械制冷模塊14入口的制冷中間管路22、連通三通閥門Ⅱ16第二出口和室外出管總管18的制冷出管Ⅱ23、連通機械制冷模塊14出口和室外出管總管18的制冷出管Ⅲ24、室外回管支管25、室外出管支管26；室內散熱模塊4與中間換熱器12通過氣管集管5、液管集管6連通；中間換熱器12與室外冷卻單元2通過室外出管支管26、室外回管支管25連通；一級熱管9-1吸熱端伸入服務器8機箱內且與主要發(fā)熱元件緊密貼合，放熱端置于服務器8機箱外且與置于服務器8機箱外的二級熱管吸熱端9-2壓緊貼合在一起；二級熱管吸熱端9-2吸收的熱量，經(jīng)過中間換熱器12傳遞給室外冷卻單元2從而排出服務器8。

圖2是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)冷源僅通過自然冷卻模塊提供時的結構示意圖。室外回管總管17內的冷卻工質，優(yōu)先利用自然冷卻，此時三通閥門Ⅰ15第一出口與自然冷卻模塊13入口通過制冷回管Ⅰ19連通；當自然冷卻模塊13能將冷卻工質完全冷卻至所需溫度時，三通閥門Ⅱ16第二出口和室外出管總管18通過制冷出管Ⅱ23連通，從而完成冷卻過程，提供系統(tǒng)所需冷源。此時中間換熱器12與室外冷卻單元2中冷卻工質流動方向如圖2中箭頭A方向所示；室內散熱模塊4與中間換熱器12中制冷工質流動如圖2中箭頭D方向所示。

圖3是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)冷源先由自然冷卻模塊預冷再通過機械制冷模塊完全冷卻提供的結構示意圖。室外回管總管17內的冷卻工質，優(yōu)先利用自然冷卻，此時三通閥門Ⅰ15第一出口與自然冷卻模塊13入口通過制冷回管Ⅰ19連通；當自然冷卻模塊13只能對冷卻工質進行預冷卻時，三通閥門Ⅱ16第一出口和機械制冷模塊14入口通過制冷中間管路22連通，冷卻工質再經(jīng)過機械制冷模塊14進一步冷卻至所需溫度后，再通過制冷出管Ⅲ24由機械制冷模塊14出口流入室外出管總管18，從而完成冷卻過程，提供系統(tǒng)所需冷源。此時中間換熱器12與室外冷卻單元2中冷卻工質流動方向如圖3中箭頭B方向所示；室內散熱模塊4與中間換熱器12中制冷工質流動如圖3中箭頭D方向所示。

圖4是本發(fā)明的機柜服務器用液冷熱管散熱系統(tǒng)冷源僅通過機械制冷模塊提供的結構示意圖。當自然冷卻模塊13不具備冷卻條件時，三通閥門Ⅰ15第二出口與機械制冷模塊14入口通過制冷回管Ⅱ21連通，冷卻工質僅利用機械制冷模塊14進行冷卻。此時中間換熱器12與室外冷卻單元2冷卻工質流動方向如圖4中箭頭C方向所示；室內散熱模塊4與中間換熱器12中制冷工質流動如圖4中箭頭D方向所示。

本發(fā)明中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。