[发明专利]一种模块化水冷机柜及其噪音冗余控制方法

说明书

技术领域

本发明属于抗恶劣环境计算机技术领域，特别是一种模块化水冷机柜及其噪音冗余控制方法。

背景技术

随着电子技术和大规模集成电路技术的不断发展，电子设备功耗、单位体积热量不断增加，目前抗恶劣环境下工作的电子设备普遍采用强制风冷散热技术，虽然结构形式简单，成本低，可靠性高，但由于受电子设备工作环境、设备体积、噪音要求等限制，风冷散热系统一般散热能力较低，无法满足大功率、高性能电子设备的散热要求。

水冷却技术作为一种较为成熟的散热技术，一直以来都被广泛应用于汽车、高性能商用服务器散热，如IBM公司Aquasar液冷超级计算机和HP公司的XW9400水冷工作站等，液体冷却系统散热能力比风冷系统高出1～2个数量级，同时在噪音方面也能得到很好的控制。

现有水冷机柜多用在大型机房或高端服务器领域，虽然散热能力比风冷散热系统高很多，但普遍存在结构复杂、维修性差、噪音大、环境适应能力弱等缺点，缺少根据环境温度变化调节机柜噪音功能，难以满足在强振动环境下工作的电子设备散热的高可靠性要求，限制了水冷机柜和水冷电子设备的应用领域和使用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以根据环境温度变化或外部水冷电子设备运行工况变化动态调整热交换制冷单元半导体制冷片工作电流、风机组件工作电压的模块化水冷机柜及其噪音冗余控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种模块化水冷机柜，包括柜体、显示控制单元、补水箱、热交换制冷单元、压力转换单元、减震器、故障报警装置、环境温度传感器和外部水冷电子设备，其中显示控制单元包括信息采集模块、信息处理模块、显示操控模块和状态指示模块；所述信息采集模块、信息处理模块、显示操控模块、补水箱、状态指示模块均设置于水冷机柜顶部，故障报警装置、环境温度传感器设置于水冷机柜底部，柜体底部四角各设置一个减震器；热交换制冷单元、压力转换单元与外部水冷电子设备之间冷却水通过带平面自锁液流接头管路连通循环，信息采集模块分别通过带航空插头的电缆与热交换制冷单元、压力转换单元连接，信息采集模块接入信息处理模块，显示操控模块分别通过VGA接口、RS422接口与信息处理模块连接，显示操控模块通过CPCI总线与信息采集模块连接；

所述水冷机柜以定流量方式工作时，外部水冷电子设备的冷却水通过液流管路连接至热交换制冷单元，热交换制冷单元通过与空气强制对流换热将热量散至空气中，温度降低后的冷却水经液流管路回流至外部水冷电子设备循环使用；水冷机柜以压力可配置方式或混合方式工作时，从热交换制冷单元出来的冷却水经水冷机柜内部管路连通至压力转换单元，压力转换单元对冷却水出水压力调节后经液流管路回流至外部水冷电子设备循环使用。

一种基于模块化水冷机柜的噪音冗余控制方法，包括以下步骤：

步骤1：对所述模块化水冷机柜进行初始化；

步骤2：信息采集模块采集水冷机柜的环境温度值、外部水冷电子设备温度值、压力转换单元出水口压力值和热交换制冷单元进水口温度值、出水口温度值；

步骤3：信息处理模块判断水冷机柜环境温度值是否超过设定阈值范围，不超过设定阈值范围时保持半导体制冷片基准工作电流、风机组件基准电压工作不变；超过设定阈值范围上限时，经信息处理模块处理后增大半导体制冷片基准工作电流、风机组件基准工作电压；超过设定阈值范围下限时，经信息处理模块处理后减小风机组件基准工作电压、半导体制冷片基准工作电流；

步骤4：信息处理模块判断热交换制冷单元出水口冷却水温度值是否超出预设温度阈值范围，不超过预设温度阈值范围时，保持半导体制冷片浮动工作电流、风机组件浮动工作电压不变，直接转至步骤8；当超出预设温度阈值范围下限时，保持半导体制冷片浮动工作电流不变，根据出水口冷却水温度值与预设温度阈值的温差值，经信息处理模块处理后减小风机组件浮动工作电压；当超出预设温度阈值范围上限时，保持风机组件浮动工作电压不变，根据出水口冷却水温度值与预设温度阈值的温差值，经信息处理模块处理后增大半导体制冷片浮动工作电流；