機櫃伺服器的製冷系統的製作方法

2023-05-24 21:05:51

本實用新型涉及機櫃的散熱領域，更具體地說，涉及一種機櫃伺服器的製冷系統。

背景技術：

機架式伺服器作為一種常年需要散熱的設備，伺服器內部溫度會隨著其設備負載的升降而變化。

現有的機架式伺服器內部的製冷系統通常是根據其內部溫度變化來調整製冷系統的製冷量輸出，利用這種控制方法會使得機架式伺服器內部的製冷系統響應延遲，不能快速調節機架式伺服器負載變化帶來的機櫃內部的溫度變化，不能實現機櫃負載的變化與製冷系統一體化聯動。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，提供一種改進的機櫃伺服器的製冷系統。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種機櫃伺服器的製冷系統，包括：

負載採集模塊，用於採集機櫃伺服器的負載信號；

製冷循環系統，連通在所述機櫃伺服器內部和外部之間，包括用於製冷的製冷單元，所述製冷循環系統循環流通將所述機櫃伺服器內部的熱量向外部傳遞；

控制單元，分別與所述負載採集模塊、製冷單元通訊連接，接收所述負載信號並識別所述負載信號的負載類型，根據所述負載類型控制所述製冷單元的輸出頻率。

優選地，所述製冷循環系統還包括內熱交換單元、外熱交換單元；

所述製冷單元、外熱交換單元、內熱交換單元通過管路依次連接形成循環迴路，對冷媒製冷讓冷媒依次沿所述製冷單元、外熱交換單元、內熱交換單元循環流通；

所述外熱交換單元、製冷單元設置在所述機櫃伺服器外部，所述內熱交換單元設置在所述機櫃伺服器內部，所述外熱交換單元與所述機櫃伺服器內部連通，將所述機櫃伺服器內部的熱量向外傳遞；

所述內熱交換單元與所述機櫃伺服器內部進行熱交換，對所述機櫃伺服器內部進行製冷。

優選地，所述製冷循環系統還包括設置在所述外熱交換單元、內熱交換單元之間的迴路上的節流裝置，以控制向所述內熱交換單元的冷媒流量。

優選地，所述控制單元包括第一控制模塊、第二控制模塊；

所述第一控制模塊與所述負載採集模塊通訊連接，接收所述機櫃伺服器的負載信號，並識別所述負載信號的負載類型，所述第一控制模塊根據被識別出來的負載類型調節所述內熱交換單元、外熱交換單元的換熱效率；

所述第二控制模塊分別與所述第一控制模塊、製冷單元通訊連接，所述第二控制模塊根據所述負載類型控制和調節所述製冷單元中的輸出頻率。

優選地，所述製冷系統還包括與所述第一控制模塊電性連接的內風機；

所述內風機與所述內熱交換單元相對，以將所述機櫃伺服器內部的氣體向所述內熱交換單元流動對氣體製冷，所述第一控制模塊根據所述負載類型調節所述內風機的風量輸出。

優選地，所述製冷循環系統還包括分別與所述第一控制模塊電性連接的外風機；

所述外風機設置在機櫃伺服器外部，與所述外熱交換單元相背，以將所述外熱交換單元上的熱量帶走，根據所述負載類型控制調節所述外風機的風量輸出。

優選地，所述製冷循環系統還包括分別與所述第一控制模塊電性連接的壓力傳感器，所述壓力傳感器設置在所述外熱交換單元、內熱交換單元之間的迴路上，用於測量迴路中冷媒的壓力；

所述第一控制模塊根據所述壓力傳感器獲取的壓力信息調節所述外風機的風量輸出。

優選地，第二控制模塊是對所述製冷單元的運行頻率控制和調節的變頻調速器。

優選地，所述負載類型包括負載大小範圍不同的低負載量、高負載量，以及無法判斷負載範圍的未知負載量。

優選地，所述負載大小為電量負載大小，所述負載採集模塊包括用於測量整個機櫃伺服器消耗的電能數量的智能電錶單元，所述智能電錶單元與所述控制單元通訊連接，將所述機櫃伺服器消耗的電能的數量反饋給製冷系統的控制單元。

實施本實用新型的機櫃伺服器的製冷系統，具有以下有益效果：本實用新型的製冷系統能根據負載信號能及時的反映機櫃伺服器將要產生的發熱量的特點，根據負載信號的變化及時的調節製冷單元的輸出頻率，可以實現將機櫃伺服器負載變化與製冷單元的製冷調節一體化聯動，讓製冷更加的及時準確。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型實施例中的製冷系統的系統結構示意圖；

圖2是本實用新型製冷系統對機櫃伺服器製冷的控制方法流程示意圖。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1所示，本實用新型一個優選實施例中的對機櫃伺服器4進行散熱製冷的製冷系統包括負載採集模塊1、製冷循環系統2、以及控制單元3。負載採集模塊1用於採集機櫃伺服器4的負載信號，優選地，負載信號為整個機櫃伺服器4消耗電能的數量，負載採集模塊1包括用於測量整個機櫃伺服器4消耗的電能數量的智能電錶單元，並能以通訊的方式實現將整個機櫃伺服器4消耗的電能的數量反饋給製冷系統的控制單元3。

製冷循環系統2為一個循環迴路，連通在機櫃伺服器4內部和外部之間，包括用於製冷的製冷單元21，製冷循環系統2循環流通將機櫃伺服器4內部的熱量向外部傳遞，實現對機櫃伺服器4內部的散熱降溫。

控制單元3分別與負載採集模塊1、製冷單元21通訊連接，接收負載信號並識別負載信號的負載類型，根據負載類型控制製冷單元21的輸出頻率。負載信號能及時的反映機櫃伺服器4將要產生的發熱量，根據負載信號的變化及時的調節製冷單元21的輸出頻率，可以實現將機櫃伺服器4負載變化與製冷單元4的製冷調節一體化聯動，讓製冷更加的及時準確。

通常，負載類型包括用電量負載大小範圍不同的低負載量、高負載量，以及無法判斷負載範圍的未知負載量。低負載量表示單位時間消耗的電量低於某數值，高負載量表示單位時間消耗的電量高於某數值，未知負載量則為不採用負載量來判斷，或者負載量超出判斷範圍無法判斷時的情況。

控制單元3包括第一控制模塊31、第二控制模塊32，第一控制模塊31和第二控制模塊32之間通過通訊方式連接。進一步地，第一控制模塊31是一種高精密控制器，通常能夠實現但不限於接收和識別機櫃伺服器4的負載信號，同時還能實現整個製冷系統的控制調節。第二控制模塊32是一種變頻調速器，能夠實現對製冷單元21的運行頻率的控制和調節。

製冷循環系統2還包括內熱交換單元22、外熱交換單元23、設置在外熱交換單元23、內熱交換單元22之間的迴路上的節流裝置24、與第一控制模塊31電性連接的內風機25，以及分別與第一控制模塊31電性連接的外風機26、壓力傳感器27。

製冷單元21、外熱交換單元23、內熱交換單元22通過管路依次連接形成循環迴路，製冷單元21為製冷壓縮機，對冷媒製冷，讓冷媒沿外熱交換單元23、內熱交換單元22、製冷單元21循環流通，實現機櫃伺服器4內外的熱量交換，從而實現對機櫃伺服器4內部散熱降溫。冷媒可以為氣體，也可為液體。

外熱交換單元23、製冷單元21設置在機櫃伺服器4外部，內熱交換單元22設置在機櫃伺服器4內部。由於外熱交換單元23與機櫃伺服器4內部連通，機櫃伺服器4內部的熱量會向外熱交換單元23傳遞，通過流經外熱交換單元23的冷媒將外熱交換單元23吸收的機櫃伺服器4內部的熱量向外傳遞，實現與外部的熱交換。

在冷媒經過內熱交換單元22時，設置在機櫃伺服器4內部的內熱交換單元22會與機櫃伺服器4內部進行熱交換，對機櫃伺服器4內部進行製冷。

節流裝置24通常為節流閥，可以控制向內熱交換單元22的冷媒流量，從而控制對機櫃伺服器4內部製冷的效率。在其他實施例中，也可將節流裝置24取消，通過控制製冷單元21的流速控制流向內交換單元的冷媒流量。

進一步地，第一控制模塊31與負載採集模塊1通訊連接，接收機櫃伺服器4的負載信號，並識別負載信號的負載類型，第一控制模塊31根據被識別出來的負載類型調節內熱交換單元22、外熱交換單元23的換熱效率。

第二控制模塊32分別與第一控制模塊31、製冷單元21通訊連接，第二控制模塊32根據負載類型控制和調節製冷單元21中製冷壓縮機輸的輸出頻率。

內風機25與內熱交換單元22相對，以將機櫃伺服器4內部的氣體向內熱交換單元22流動對氣體製冷，第一控制模塊31根據負載類型調節內風機25的風量輸出。內風機25的轉速越快風量輸出越多，內部氣體向內熱交換單元22的流動越快，反之，內風機25的轉速越慢風量輸出越少，內部氣體向內熱交換單元22的流動越慢，從而調節內熱交換單元22的換熱效率。

外風機26設置在機櫃伺服器4外部，與外熱交換單元23相背，以將外熱交換單元23上的熱量帶走。壓力傳感器27設置在外熱交換單元23、內熱交換單元22之間的迴路上，用於測量迴路中冷媒的壓力。

進一步地，第一控制模塊31根據壓力傳感器27獲取的壓力信息調節外風機26的風量輸出。壓力傳感器27測量的壓力偏大或偏小，需要儘快散熱或減緩散熱速度。第一控制模塊31接收到壓力信號後，調整外風機26的轉速，調整風量，從而調節從外熱交換單元23帶走的熱量的速度，調節換熱效率。在其他實施例中，外風機26的風量輸出也可由負載類型引起的溫度變化或其他變化信息控制調節。

結合圖1、圖2所示，在一些實施例中，利用製冷系統對機櫃伺服器4進行製冷的控制方法包括以下步驟：

S1、採集機櫃伺服器4的負載信號；

S2、識別負載信號的負載類型；

S3、根據負載類型控制對機櫃伺服器4的製冷輸出功率。

進一步地，在步驟S2中，根據機櫃伺服器4的負載量判斷負載信號的負載類型，負載類型包括負載大小範圍不同的低負載量、高負載量，以及無法判斷負載範圍的未知負載量。

在步驟S3中，當負載類型為低負載量時，製冷單元21在不高於限定值的頻率區間運行；

當負載類型為高負載量時，製冷單元21在不低於限定值的頻率區間運行；

當負載類型為未知負載量時，根據機櫃伺服器4內部的溫度調節製冷單元21的輸出頻率，對製冷單元21輸出頻率值的區間可以不做任何限定。

進一步地，在製冷過程中，還可根據負載類型控制調節內風機25、外風機26的風量輸出，另外，還可根據壓力傳感器27獲取的壓力信息調節外風機26的風量輸出，調節換熱效率。

可以理解地，上述各技術特徵可以任意組合使用而不受限制。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。