[发明专利]一种自然冷源液冷数据中心散热系统及散热方法

说明书

本发明公开了一种自然冷源液冷数据中心散热系统及散热方法，其结构包括蒸发式冷凝器、水蒸发喷淋装置、汽液分离器、制冷剂储液罐、制冷泵、服务器CPU冷板和制冷剂分集器，蒸发式冷凝器上部设有水蒸发喷淋装置，蒸发式冷凝器的出口端与制冷剂储液罐连接，制冷剂储液罐的出口端与制冷泵连接，所述制冷剂液管上设有至少一个制冷剂分集器，所述汽液分离器的顶部还设有制冷剂气管，所述的制冷剂气管的出口与蒸发式冷凝器的入口相连，所述汽液分离器的底部通过管路与制冷剂储液罐出口端的管路相连。该散热系统可以实现全年完全替代压缩机运行，真正实现利用自然冷源进行数据中心制冷，提高数据中心PUE值，实现数据中心的绿色化。

技术领域

本发明涉及散热系统，具体地说是一种自然冷源液冷数据中心散热系统及散热方法。

背景技术

伴随着我国数据中心产业技术创新步伐的加快，数据中心和服务器国产化水平不断提升，涌现出越来越多的产品。集装箱数据中心就是一种适应工厂预制、模块化生产、快速部署、集中交付的一种数据中心产品，适合在不需新建机房、野外部署等场景下使用。越来越多的军政部门、教育高校以及不希望高投资新建机房的企业等倾向于采纳集装箱数据中心产品，而数据中心又是耗电大户，全年不间断运行的电子信息设备以及制冷机组会消耗大量电能，采取节能措施降低制冷机组的功耗，有利于实现整个集装箱数据中心的节能。

目前数据中心节能效果比较好的是利用自然冷源如空气、水等，在过渡季节和冬季的温度较低，用来冷却数据中心，可以降低数据中心制冷机组的负荷。利用自然冷源对数据中心进行制冷，现阶段效果较好的技术是利用热管空调制冷或结合氟泵。室内机部分利用原有的列间空调室内机，室外部分在冷凝器的基础上根据实际需求增加喷淋，采取蒸发式冷凝器。但对于热管空调，制约其换热效率的主要方面来自于换热管壁与空气的对流换热，其换热热阻较大，因此增加管内制冷剂流速及增加空调风机风量、风速均难以对提高换热效率起到显著作用，部分服务器部件依旧会呈现高温状态，单独采用该种方法，无法完全替代压缩机，实现自然冷源制冷。

液冷是新兴的一种服务器制冷方法，分为间接接触式液冷和直接浸没式液冷两种方式。利用冷板接触CPU，冷板中通过连接管道或设置流动槽道使纯水在其中流动，代替传统的风扇换热。采用该种换热方式，其优点是将传统的空气与CPU的对流换热变为水-冷板-CPU的对流换热和导热，极大地增大了对流换热系数，对CPU降温具有明显优势。但传统的水冷板与CPU接触，存在“水进服务器”的风险，一旦接口处出现泄漏，其会对服务器造成巨大的破坏，这使利用水进行液冷技术的安全性有所降低。同时水冷板结构的关键在于提供充足的冷水资源，在大部分地区均需要配备大型冷却塔或压缩机补充制冷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自然冷源液冷数据中心散热系统及散热方法，该散热系统可以实现全年完全替代压缩机运行，真正实现利用自然冷源进行数据中心制冷，提高数据中心PUE值，实现数据中心的绿色化。该散热方法在节省能源的同时能保证降温效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种自然冷源液冷数据中心散热系统及散热方法，其结构包括蒸发式冷凝器、水蒸发喷淋装置、汽液分离器、制冷剂储液罐、制冷泵、服务器CPU冷板和制冷剂分集器，所述蒸发式冷凝器上部设有水蒸发喷淋装置，所述蒸发式冷凝器的出口端通过管路与制冷剂储液罐连接，所述制冷剂储液罐的出口端通过管路与制冷泵连接，所述制冷泵的出口端连接制冷剂液管，所述制冷剂液管上设有至少一个制冷剂分集器，所述制冷剂分集器连接制冷剂液管，所述服务器CPU冷板的一端与制冷剂液管连接，另一端与汽液混合管连接，所述汽液混合管的出口端与汽液分离器相连，所述汽液分离器的顶部还设有制冷剂气管，所述的制冷剂气管的出口与蒸发式冷凝器的入口相连，所述汽液分离器的底部通过管路与制冷剂储液罐出口端的管路相连。

进一步，所述服务器CPU冷板设有多个，每一个服务器CPU冷板对应一个服务器芯片，所述服务器CPU冷板紧贴于服务器芯片；所述制冷剂液管和汽液混合管上设有多个连接端口。