CN117241537A - 风冷和液冷组合制冷***及数据中心 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风冷和液冷组合制冷***及数据中心，其中风冷和液冷组合制冷***，至少包括封闭区域、组合设备组和循环液冷***，其中所述组合设备组和所述循环液冷***安装在所述封闭区域内；所述组合设备组包括第一设备组和第二设备组，并且第一设备组和所述第二设备组之间形成有封闭热通道；所述第一设备组和所述第二设备组均包括若干风冷设备和若干发热设备；所述循环液冷***与若干所述发热设备的一级发热源连接，以对所述发热设备的一级发热源液冷散热，若干所述风冷设备对所述封闭热通道排出的热风制冷，以对所述发热设备风冷散热。本申请将风冷和液冷集成对发热设备进行散热，提高散热效率。

Description

风冷和液冷组合制冷***及数据中心

技术领域

本申请涉及数据中心领域，特别涉及一种风冷和液冷组合制冷***及数据中心。

背景技术

近年来随着数据中心相关技术的快速发展，机房服务器的集中配置连同服务器和存储***都发生了改变，其功率密度和热量密度快速增长，导致数据中心产生的热量随之激增，这也就导致了数据中心对制冷***的要求也越来越高。

现有的数据中心采用单独风冷空调或单独液冷散热器已经不能满足高密度数据中心的制冷需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种风冷和液冷组合制冷***及数据中心，提高散热效率。

为实现上述目的，本申请一方面提供一种风冷和液冷组合制冷***，至少包括封闭区域、组合设备组和循环液冷***，其中所述组合设备组和所述循环液冷***安装在所述封闭区域内；所述组合设备组包括第一设备组和第二设备组，并且第一设备组和所述第二设备组之间形成有封闭热通道；所述第一设备组和所述第二设备组均包括若干风冷设备和若干发热设备；所述循环液冷***与若干所述发热设备的一级发热源连接，以对所述发热设备的一级发热源液冷散热，若干所述风冷设备对所述封闭热通道排出的热风制冷，以对所述发热设备风冷散热。

作为上述技术方案的进一步改进：位于同一设备组的若干所述风冷设备和若干发热设备依次交错设置；所述第一设备组的若干所述风冷设备和所述第二设备组的若干所述发热设备相对设置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一设备组和所述第二设备组平行且间隔设置；所述第一设备组和所述第二设备组的两端之间分别设置有隔板，以使得所述第一设备组、所述第二设备组和两个所述隔板之间形成所述封闭热通道。

作为上述技术方案的进一步改进：所述循环液冷***至少包括进液管、出液管和若干液冷分路；所述进液管和所述出液管与外部冷却设备连接，以对所述进液管和所述出液管内的循环液体制冷；若干所述液冷分路的一端与所述进液管连通，若干所述液冷分路的另一端与所述出液管连通；各个所述液冷分路上串联有传热组件的一端，并且所述传热组件的另一端与所述发热设备的一级发热源接触。

作为上述技术方案的进一步改进：所述传热组件至少包括换热盒、公接触头和母接触头；所述换热盒串联在所述液冷分路上，以使得所述液冷分路内的循环液体流经所述换热盒的内部腔体；所述公接触头连接在所述换热盒上，并且所述公接触头的一端位于所述换热盒的内部腔体内；所述母接触头的一端与所述公接触头的另一端可拆卸连接，所述母接触头的另一端与所述发热设备的一级发热源接触。

作为上述技术方案的进一步改进：所述母接触头的另一端设有若干导热排，若干所述导热排分别连接在至少一个所述一级发热源上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述循环液冷***还包括换热器；所述外部冷却设备通过与所述换热器对所述进液管和所述出液管内的循环液体换热。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一设备组和所述第二设备组的一端均设置有所述换热器；所述第一设备组和所述第二设备组的另一端均设置有列头柜。

作为上述技术方案的进一步改进：所述组合设备组具体有多个，多个所述组合设备组直线阵列设置在所述封闭区域内。

为实现上述目的，本申请另一方面还提供一种数据中心，至少包括若干设备室，各个所述设备室内安装有上述的风冷和液冷组合制冷***。

由此可见，本申请提供的技术方案，通过采用循环液冷***与发热设备的主要发热源连接，对发热设备的主要发热源进行液冷，同时在封闭区域内设置组合设备组，并且使得第一设备组和第二设备组构成一封闭热通道，从而使得发热设备产生的位于封闭热通道内的热气，可以通过风冷设备进行降温，从而在封闭区域内形成冷环境，对发热设备的其余发热源进行散热。如此，通过液冷对主要发热源进行散热，风冷对其余发热源进行散热，集成风冷和液冷为一体，有效提高散热效率，满足散热需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种实施方式中风冷和液冷组合制冷***的结构示意图；

图2是图1的部分结构示意图；

图3是本申请提供的一种实施方式中循环液冷***与传热组件的连接示意图；

图中：1、封闭区域；2、组合设备组；21、第一设备组；211、风冷设备；212、发热设备；22、第二设备组；23、封闭热通道；24、隔板；3、循环液冷***；31、进液管；32、出液管；33、液冷分路；34、换热器；35、列头柜；4、传热组件；41、换热盒；42、公接触头；43、母接触头；431、导热排。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。本申请使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”、“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“滑动连接”、“固定”、“套接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

机房服务器的集中配置连同服务器和存储***都发生了改变，其功率密度和热量密度快速增长，导致数据中心产生的热量随之激增，这也就导致了数据中心对制冷***的要求也越来越高。

现有的数据中心采用单独风冷空调或单独液冷散热器方式，进行制冷，但是其散热效果已经不能满足高密度数据中心的制冷需求。因此本申请提供一种风冷和液冷组合制冷***及数据中心，集成风冷和液冷制冷为一体，提高散热效率。

下面将结合附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本申请所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域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方式，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，在一种可实现的实施方式中，一种风冷和液冷组合制冷***，至少可以包括封闭区域1、组合设备组2和循环液冷***3，其中组合设备组2和循环液冷***3安装在封闭区域1内。组合设备组2包括第一设备组21和第二设备组22，并且第一设备组21和第二设备组22之间形成有封闭热通道23，从而使得第一设备组21和第二设备组22内产生的热量流入封闭热通道23内。

第一设备组21和第二设备组22均可以包括若干风冷设备211和若干发热设备212。发热设备212可以是常用的服务器机柜等一些在正常工作中产生大量热量的设备。风冷设备211用于对封闭热通道23内流出的热风进行制冷，从而维持封闭区域1内的冷环境，从而对发热设备212内的发热件进行散热。循环液冷***3与若干发热设备212的一级发热源(以服务期机柜为例，可以是CPU、GPU等)连接，以对发热设备212的一级发热源液冷散热，若干风冷设备211对封闭热通道23排出的热风制冷，以对发热设备212风冷散热。

在实际使用中，上述的风冷和液冷组合制冷***可以应用于数据中心中的对服务机柜进行散热。对应的，上述的风冷设备211可以采用列间空调，发热设备212可以是服务器机柜。循环液冷***3用于对服务器机柜中的CPU和GPU进行散热。组合设备组2中服务器机柜产生的热量对空气加温，形成热气，热气会进入至封闭热通道23内，从而经过风冷设备211进行降温，降低整个空气温度，进而对服务器机柜的其余发热部件进行降温。

需要指出的是，虽然在上述的实际应用中，本申请的风冷和液冷组合制冷***应用于数据中心中，对服务器机柜进行散热，但并不限制与此。本申请的风冷和液冷组合制冷***还可以应用于数据中心以外的其它设备中，进而对其他设备进行高效散热降温。此外，本申请所定义的一级发热源，可以是由技术人员进行事先判断，发热设备中发热量最大的零件或位置。

在一种可实现的实施方式中，为了提高更高效的散热。可以参见图2所示，位于同一设备组的若干风冷设备211和若干发热设备212可以依次交错设置。如此，可以避免多个发热设备212的热量积聚在一起，不便于散热。

进一步的，第一设备组21的若干风冷设备211和第二设备组22的若干发热设备212相对设置。如此，其中一设备组的风冷设备的211的可以正对着另一设备组的发热设备，可以缩短热风的移动距离，可以对发热点快速降温。

其中，关于封闭热通道23的具体形成结构。在一种可实现的实施方式中，第一设备组21和第二设备组22平行且间隔设置。第一设备组21和第二设备组22的两端之间分别设置有隔板24，以使得在第一设备组21、第二设备组22和两个隔板24之间形成上述的封闭热通道23。当然，在实际使用中，第一设备组21和第二设备组22的底面可以设置有地板，顶面设置有盖板，从而对封闭热通道23的上下两端进行封闭。

其中，关于循环冷却***3的具体结构，在一种可实现的实施方式中，请参见图2和图3所示，循环液冷***3至少可以包括进液管31、出液管32和若干液冷分路33。进液管31和出液管32与外部冷却设备连接，以对进液管31和出液管32内的循环液体制冷。若干液冷分路33的一端与进液管31连通，若干液冷分路33的另一端与出液管32连通，从而使得进液管31的循环冷水进入至液冷分路33内，液冷分路33内换热后的热水流至出液管32内，从而实现液冷循环。

对应的，各个液冷分路33上可以串联有传热组件4的一端，并且传热组件4的另一端与发热设备212的一级发热源接触，从而发热设备212的一级发热源可以通过传热组件4传热至液冷分路33内的液体，实现换热。

其中，传热组件4的具体结构为：传热组件4至少包括换热盒41、公接触头42和母接触头43。换热盒41可以串联在液冷分路33上，从而使得液冷分路33内的循环液体可以流经换热盒41的内部腔体。公接触头42连接在换热盒41上，并且公接触头42的一端位于换热盒41的内部腔体内，从而公接触头42可以与换热盒41的内部腔体内的液体进行换热。母接触头43的一端与公接触头42的另一端可拆卸连接，母接触头43的另一端与发热设备212的一级发热源接触。如此，发热设备212的一级发热源可以将热量通过母接触头43和公接触头42传入至换热盒41的内部腔体，与换热盒41的内部腔体内的液体换热。同时，也使得液冷循环***内的液体不与发热源直接接触，可有效避免液体渗漏导致的发热设备损坏。

在实际应用中，公接触头42可以焊接在换热盒41上，并且保证共接触头42的一端存在部分位于换热盒41的内部腔体内。当然，公接触头42也可以与换热盒41一体成型而成，本申请对此不作具体限定。其中，公接触头42和母接触头43可以采用插拔的方式进行连接，从而便于维修更换。公接触头42和母接触头43可以采用导热材料制成，例如铜、铁等。

需要指出的是，上述的传热组件4的具体结构，仅是本申请的一种实施方式，但并不以此为限。传热组件4也可以是以循环导管，将液体导流至发热设备内，从而贴附/覆盖一级发热源(也可以直接浸泡)，从而对发热设备212的一级发热源进行散热。

进一步的，母接触头43的另一端设有若干导热排431，若干导热排431分别连接在至少一个一级发热源上。如此，可以使得一个母接触头43可以连接多个发热源。需要指出的是，导热排431可以具有弹性，从而可以弯折变向进行连接布置，操作方便。

在一种可实现的实施方式中，为了避免进液管31、出液管32和液冷分路33内的循环液体被污染，从而导致其内部堵塞的情形。在一种可实现的实施方式中，循环液冷***3还包括换热器34。外部冷却设备通过与换热器34对进液管31和出液管32内的循环液体换热。

在实际使用中，外部冷却设备可以采用冷却塔，换热器34可以采用板式换热器。板式换热器具有外循环进出口和内循环进出口，外循环进出口与外部冷却设备的循环回路串联构成外循环，内循环进出口与进液管31、出液管32串联构成内循环。如此，内循环的液体和外循环的液体分离，避免污染。同时，外循环的液体可以通过换热器34对内循环的液体进行换热，从而实现对发热设备212的一级发热源进行散热。

进一步的，第一设备组21和第二设备组22的一端均设置有换热器34。第一设备组21和第二设备组22的另一端均设置有列头柜35，列头柜35用于对对应的设备组进行供电。通过将换热器34和列头柜35分布在设备组的两端，如此可以在一定程度上，避免换热器34漏液对列头柜35的影响。

进一步的，组合设备组2可以具体有多个，多个组合设备组2直线阵列设置在封闭区域1内，从而相邻两个设备组2的风冷设备211可以相互制冷。

基于相同的发明构思，本申请还提供了一种数据中心，至少包括若干设备室，各个设备室内安装有上述的风冷和液冷组合制冷***。

需要特别指出的，将风冷和液冷组合制冷***应用于数据中心中的具体结构，可以参考上述内容，在此不再赘述。

由此可见，本申请提供的技术方案，通过采用循环液冷***与发热设备的主要发热源连接，对发热设备的主要发热源进行液冷，同时在封闭区域内设置组合设备组，并且使得第一设备组和第二设备组构成一封闭热通道，从而使得发热设备产生的位于封闭热通道内的热气，可以通过风冷设备进行降温，从而在封闭区域内形成冷环境，对发热设备的其余发热源进行散热。如此，通过液冷对主要发热源进行散热，风冷对其余发热源进行散热，集成风冷和液冷为一体，有效提高散热效率，满足散热需求。

同时，位于同一设备组的若干所述风冷设备和若干发热设备依次交错设置，第一设备组若干所述风冷设备和第二设备组的若干所述发热设备相对设置。如此可以使得组合设备组内的气体循环流通，加速散热效果。

进一步的，传热组件采用公接触头和母接触头将一级发热源的热量与循环液体进行换热，避免与一级发热源直接接触，防止出现漏液情形导致发热设备损坏。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，至少包括封闭区域(1)、组合设备组(2)和循环液冷***(3)，其中所述组合设备组(2)和所述循环液冷***(3)安装在所述封闭区域(1)内；

所述组合设备组(2)包括第一设备组(21)和第二设备组(22)，并且第一设备组(21)和所述第二设备组(22)之间形成有封闭热通道(23)；

所述第一设备组(21)和所述第二设备组(22)均包括若干风冷设备(211)和若干发热设备(212)；

所述循环液冷***(3)与若干所述发热设备(212)的一级发热源连接，以对所述发热设备(212)的一级发热源液冷散热，若干所述风冷设备(211)对所述封闭热通道(23)排出的热风制冷，以对所述发热设备(212)风冷散热。

2.根据权利要求1所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，位于同一设备组的若干所述风冷设备(211)和若干发热设备(212)依次交错设置；

所述第一设备组(21)的若干所述风冷设备(211)和所述第二设备组(22)的若干所述发热设备(212)相对设置。

3.根据权利要求2所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述第一设备组(21)和所述第二设备组(22)平行且间隔设置；

所述第一设备组(21)和所述第二设备组(22)的两端之间分别设置有隔板(24)，以使得所述第一设备组(21)、所述第二设备组(22)和两个所述隔板(24)之间形成所述封闭热通道(23)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述循环液冷***(3)至少包括进液管(31)、出液管(32)和若干液冷分路(33)；

所述进液管(31)和所述出液管(32)与外部冷却设备连接，以对所述进液管(31)和所述出液管(32)内的循环液体制冷；

若干所述液冷分路(33)的一端与所述进液管(31)连通，若干所述液冷分路(33)的另一端与所述出液管(32)连通；

各个所述液冷分路(33)上串联有传热组件(4)的一端，并且所述传热组件(4)的另一端与所述发热设备(212)的一级发热源接触。

5.根据权利要求4所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述传热组件(4)至少包括换热盒(41)、公接触头(42)和母接触头(43)；

所述换热盒(41)串联在所述液冷分路(33)上，以使得所述液冷分路(33)内的循环液体流经所述换热盒(41)的内部腔体；

所述公接触头(42)连接在所述换热盒(41)上，并且所述公接触头(42)的一端位于所述换热盒(41)的内部腔体内；

所述母接触头(43)的一端与所述公接触头(42)的另一端可拆卸连接，所述母接触头(43)的另一端与所述发热设备(212)的一级发热源接触。

6.根据权利要求5所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述母接触头(43)的另一端设有若干导热排(431)，若干所述导热排(431)分别连接在至少一个所述一级发热源上。

7.根据权利要求6所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述循环液冷***(3)还包括换热器(34)；

所述外部冷却设备通过与所述换热器(34)对所述进液管(31)和所述出液管(32)内的循环液体换热。

8.根据权利要求7所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述第一设备组(21)和所述第二设备组(22)的一端均设置有所述换热器(34)；

所述第一设备组(21)和所述第二设备组(22)的另一端均设置有列头柜(35)。

9.根据权利要求1所述的风冷和液冷组合制冷***，其特征在于，所述组合设备组(2)具体有多个，多个所述组合设备组(2)直线阵列设置在所述封闭区域(1)内。

10.一种数据中心，其特征在于，至少包括若干设备室，各个所述设备室内安装有权利要求1至9任意一项所述的风冷和液冷组合制冷***。