一种液冷系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及液冷技术领域，特别涉及一种液冷系统及其控制方法。


背景技术：

2.中国信息化建设越来越受重视，投入不断加大，系统越来越集中，对散热系统的可靠性要求更高。基于此，国家要求数据中心更高的能效，pue值要小于1.2以下，并且，用户要求更高的性价比，拒绝冗余、不必要的投入造成资源的浪费。
3.液冷技术的原理是通过液体的热传导与热对流，提升热量传输效率，通过特殊的冷却液介质高效将热量从服务器中带走，从而达到快速降温的目的，其主要有如下特性：其传热能力是空气传热能力的1000倍，比空气更高的冷却效率，噪音低，易于选址，机房选址要求低于传统机房，全国各地pue平均可达到1.1左右，也就是说，液冷技术在节约能效方面相比于传统作出了一定的改进。
4.然而，目前行业常用的液冷方案一般为通过中间换热器(例如板式换热器)，将室内侧换热循环与室外侧换热循环实现隔离，该液冷方案换热效率差，在这块的能耗损失较大，并且，对于该液冷方案中的压缩机或氟泵系统而言，要求室外环境温度只有在更低的区间段内(一般15℃以下)才能开启压缩机或氟泵系统使用，极大程度限制了液冷方案在全国的适应性。
5.因此，现有技术还有待于改进。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种液冷系统，以解决现有液冷方案一般通过中间换热器将室内侧换热循环与室外侧换热循环实现隔离，从而导致液冷方案的换热效率差，能耗损失大，并且液冷方案中的压缩机或氟泵系统对于室外环境温度要求高，适应性差的问题。
7.为实现上述目的，本技术实施例第一方面提供了一种液冷系统，用于为工作器件散热，包括：
8.液冷机柜组件，其内具有介质，所述工作器件设置于所述液冷机柜组件中的介质内；
9.液冷泵组件，其与所述液冷机柜组件连接；
10.室外冷凝器，其两端分别与所述液冷机柜组件和所述液冷泵组件连接；
11.散热风机，其设置于所述室外冷凝器的一侧；
12.所述液冷机柜组件、所述液冷泵组件与所述室外冷凝器形成介质循环回路，并通过所述散热风机将所述室外冷凝器中的热量吹至室外环境中。
13.根据以上所述的液冷系统，所述液冷机柜组件包括至少一第一液冷机柜，所述液冷系统还包括与所述第一液冷机柜对应设置的流量阀，所述流量阀的输入端与所述第一液冷机柜连接，所述流量阀的输出端与所述液冷泵组件连接。
14.根据以上所述的液冷系统，所述第一液冷机柜设置有四个，四个所述第一液冷机
柜并联设置；
15.所述液冷系统还包括定容罐、集管单元供液管和集管单元回液管，所述定容罐与所述室外冷凝器连接；
16.所述集管单元供液管具有供液输入口和与所述第一液冷机柜相对应的供液输出口，所述供液输入口与所述定容罐连接，所述供液输出口与其对应的第一液冷机柜连接；
17.所述集管单元回液管具有回液输出口和与所述第一液冷机柜相对应的回液输入口，所述回液输入口与其对应的第一液冷机柜连接，所述回液输出口与所述液冷泵组件连接。
18.根据以上所述的液冷系统，所述液冷泵组件包括第一液冷泵和第二液冷泵，所述第一液冷泵和所述第二液冷泵并联设置，所述第一液冷泵与所述液冷机柜组件的出口端连接，所述第二液冷泵与所述液冷机柜组件的出口端连接；
19.所述液冷系统还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的输入端与所述第一液冷泵连接，所述第一单向阀的输出端与所述室外冷凝器的进口端连接，所述第二单向阀的输入端与所述第二液冷泵连接，所述第二单向阀的输出端与所述室外冷凝器的进口端连接。
20.根据以上所述的液冷系统，所述液冷系统还包括液冷泵进口压力传感器、液冷泵出口压力传感器和液压泵进口温度传感器，所述液冷泵进口压力传感器和所述液压泵进口温度传感器设置于所述液压泵组件的进口端处，所述液冷泵出口压力传感器设置于所述液压泵组件的出口端处。
21.根据以上所述的液冷系统，所述液冷系统还包括与所述第一液冷机柜对应设置的液冷机柜出口温度传感器，所述液冷机柜出口温度传感器设置于所述第一液冷机柜的出口端处，并用于检测第一液冷机柜的出口温度。
22.本技术实施例第二方面提供了一种液冷系统的控制方法，所述控制方法包括：
23.将工作器件放置于液冷机柜组件的介质中，在液压泵组件的驱动下，将工作器件的热量通过介质循环回路中的介质输送至室外冷凝器中，其中，所述液冷机柜组件、所述液冷泵组件和所述室外冷凝器依次连接并形成介质循环回路；
24.通过散热风机将室外冷凝器中的热量吹至室外环境中，以实现工作器件的散热，其中，所述散热风机设置于所述室外冷凝器的一侧。
25.根据以上所述的液冷系统的控制方法，所述控制方法还包括：
26.检测液冷泵组件有无异常，若无异常，获取第一液冷泵的第一运行时间和第二液冷泵的第二运行时间，其中，所述液冷泵组件包括第一液冷泵和第二液冷泵，所述第一液冷泵和所述第二液冷泵并联连接；
27.若第二运行时间小于第一运行时间，则启动第二液冷泵工作，直至第二运行时间不小于第一运行时间，切换成第一液冷泵工作；
28.若第一运行时间等于第二运行时间，启动第一液冷泵工作，当第一液冷泵继续工作一个预设轮询时间，切换成第二液冷泵工作。
29.根据以上所述的液冷系统的控制方法，所述控制方法还包括：
30.获取第一液冷机柜的第一温度；
31.当第一温度大于第一预设温度时，将流量阀的开阀比例设置为100％；
32.其中，所述液冷机柜组件包括至少一第一液冷机柜，所述第一液冷机柜对应设置一流量阀，所述流量阀设置于所述第一液冷机柜的出口端处，所述第一预设温度为预设制冷温度和制冷偏差之和；
33.当第一温度小于第二预设温度时，将流量阀的开阀比例设置为0％，其中，所述第二预设温度为预设制冷温度和制冷偏差之差；
34.当第一温度位于所述第二预设温度与所述第一预设温度之间时，将流量阀的开阀比例按温度区间线性执行。
35.根据以上所述的液冷系统的控制方法，所述控制方法还包括：
36.获取室外冷凝器的送回风温差，其中，所述送回风温差为室外冷凝器的出风温度与室外冷凝器的进风温度之差；
37.若送回风温差大于第三预设温度时，所述散热风机按第一转速运行，其中，所述第三预设温度为介质与室外环境的换热温差与换热温差偏差之和，所述第一转速为预设上限转速；
38.若送回风温差小于第四预设温度时，所述散热风机按第二转速运行，其中，所述第四预设温度为介质与室外环境的换热温差与换热温差偏差之差，所述第二转速为预设下限转速；
39.当所述送回风温差位于所述第四预设温度与所述第三预设温度之间时，所述散热风机按转速区间执行线性调节。
40.本技术提供的液冷系统及其控制方法的有益效果至少在于：
41.本技术通过不采用中间换热器，而是直接将液冷泵组件连接室外冷凝器，这样可以直接将介质通过液冷泵组件与室外冷凝器进行循环，取消了中间二次能量转换环节，实现最直接最高效的消热渠道，整体系统换热效率提升10％以上，并且，通过将服务器发热芯片浸没在液冷机柜组件内的介质中，通过介质与服务器发热芯片的直接接触，形成高效的对流与传导，实现热量的快速传递，同时由于服务器发热芯片的正常工作温度可达100℃，通过介质紧靠热源(服务器发热芯片)，相当于将介质的工作温度提高至很高的数值，将与服务器发热芯片换热的介质温度控制在45℃～55℃，可保证服务器的最优工作区间温度，即经过与服务器发热芯片换热之后的介质温度将达到68～78℃，该介质温度对比传统风冷的最高37℃～40℃回风温度，提升了31℃～38℃，而目前全国范围内各城市室外环境极端的最高气温一般在48℃左右，在此种极端气温条件下，本技术采用直接一次散热系统，介质温度在68～78℃，与室外环境极端的最高温度48℃仍有20～30℃的换热温差，足以保证液冷系统的极端条件下的换热效果，使得本技术的液冷系统适用全国范围区域，不受地域限制，真正实现了液冷系统的高效节能及超高适用性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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。
43.图1为本技术实施例提供的液冷系统的结构示意图。
44.图2为本技术实施例提供的液冷系统的控制方法的主要流程图。
45.图3为本技术实施例提供的液冷系统的控制方法中液冷泵组件的运行频率将以温度区间执行线性调节的示意图。
46.其中，图中各附图标记：
47.1、液冷机柜组件；11、第一液冷机柜；12、流量阀；21、第一液冷泵；22、第二液冷泵；23、第一单向阀；24、第二单向阀；3、室外冷凝器；4、散热风机；5、定容罐；6、集管单元供液管；7、集管单元回液管；81、液冷泵进口压力传感器；82、液冷泵出口压力传感器；83、液压泵进口温度传感器；84、液冷机柜出口温度传感器；85、冷凝器回风温度传感器；86、冷凝器出风温度传感器。
具体实施方式
48.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
49.需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
50.中国信息化建设越来越受重视，投入不断加大，系统越来越集中，对散热系统的可靠性要求更高。基于此，国家要求数据中心更高的能效，pue值要小于1.2以下，并且，用户要求更高的性价比，拒绝冗余、不必要的投入造成资源的浪费。
51.液冷技术的原理是通过液体的热传导与热对流，提升热量传输效率，通过特殊的冷却液介质高效将热量从服务器中带走，从而达到快速降温的目的，其主要有如下特性：较空气1000倍以上的传热能力，比空气更高的冷却效率，噪音低(≤42db(a))，高功率密度减少占地，降低tco(total cost of ownership，总体拥有成本)，可采用自然冷方式散热，极低的年平均、峰值pue，减小碳排放；易于选址，机房选址要求低于传统机房，全国各地pue平均可达到1.1左右，也就是说，液冷技术在节约能效方面相比于传统作出了一定的改进。
52.然而，发明人发现，目前行业常用的液冷方案一般为通过中间换热器(例如板式换热器)，将室内侧换热循环与室外侧换热循环实现隔离，由于中间换热器的各个厂家设计标准存在差异，因此很难形成标准化，同时，存在二次导热与对流，必然影响了整体的换热效率；并且，对于该液冷方案中的压缩机或氟泵系统而言，要求室外环境温度只有在更低的区间段内(一般15℃以下)才能开启压缩机或氟泵系统使用，极大程度限制了液冷方案在全国的适应性。
53.为此，参阅图1，本实施例第一方面提供了一种液冷系统，用于为工作器件(例如服务器发热芯片)散热，所述液冷系统包括液冷机柜组件1、液冷泵组件、室外冷凝器3和散热风机4，所述液冷机柜组件1内具有介质，所述介质为绝缘介质，所述工作器件设置于所述液
冷机柜组件1中的介质内，所述液冷泵组件与所述液冷机柜组件1连接，所述室外冷凝器3的两端分别与所述液冷机柜组件1和所述液冷泵组件连接，所述散热风机4设置于所述室外冷凝器3的一侧，所述液冷机柜组件1、所述液冷泵组件与所述室外冷凝器3形成介质循环回路，所述室外冷凝器具有管道，所述工作器件的热量通过介质流入至室外冷凝器的管道内，并通过所述散热风机4将所述室外冷凝器3中的热量吹至室外环境中；
54.本实施例不采用中间换热器，而是直接将液冷泵组件连接室外冷凝器3，这样可以直接将介质通过液冷泵组件与室外冷凝器3进行循环，取消了中间二次能量转换环节，实现最直接最高效的消热渠道，整体系统换热效率提升10％以上，并且，通过将服务器发热芯片浸没在液冷机柜组件1内的介质中，通过介质与服务器发热芯片的直接接触，形成高效的对流与传导，实现热量的快速传递，同时由于服务器发热芯片的正常工作温度可达100℃，通过介质紧靠热源(服务器发热芯片)，相当于将介质的工作温度提高至很高的数值，将与服务器发热芯片换热的介质温度控制在45℃～55℃，可保证服务器的最优工作区间温度，即经过与服务器发热芯片换热之后的介质温度将达到68～78℃，该介质温度对比传统风冷的最高37℃～40℃回风温度，提升了31℃～38℃，而目前全国范围内各城市室外环境极端的最高气温一般在48℃左右，在此种极端气温条件下，本实施例采用直接一次散热系统，介质温度在68～78℃，与室外环境极端的最高温度48℃仍有20～30℃的换热温差，足以保证液冷系统的极端条件下的换热效果，使得本实施例的液冷系统适用全国范围区域，不受地域限制，真正实现了液冷系统的高效节能及超高适用性，且零耗水wue(water use efficiency，水分利用率)＝0。
55.可选的，所述液冷系统还包括控制模块(图中未示出)，其中，所述控制模块可以为单片机，所述控制模块分别与液冷泵组件、液冷机柜组件1和散热风机4连接。
56.参阅图1，可选的，所述液冷机柜组件1包括至少一第一液冷机柜11，所述液冷系统还包括与所述第一液冷机柜11对应设置的流量阀12，其中，所述流量阀12可以为电动球阀，所述流量阀12的输入端与所述第一液冷机柜11连接，所述流量阀12的输出端与所述液冷泵连接。
57.参阅图1，进一步的，所述第一液冷机柜11可以设置为一个，也可以设置为多个，在本实施例中，所述第一液冷机柜11设置为多个，通过设置多个第一液冷机柜11，并在每个第一液冷机柜11中浸入工作器件，可以使得在一个液冷系统中可以处理更多的工作器件，以提高液冷系统的工作量。
58.其中，参阅图1，所述第一液冷机柜11设置为四个，四个所述第一液冷机柜11并联设置，每个所述第一液冷机柜11均配置有一路的进口端和一路的出口端；
59.参阅图1，可选的，所述液冷系统还包括定容罐5、集管单元供液管6和集管单元回液管7，所述定容罐5具有罐进口和罐出口，所述罐进口与所述室外冷凝器3连接，所述集管单元供液管6具有供液输入口和与所述第一液冷机柜11相对应的供液输出口，所述供液输入口与所述定容罐5连接，所述供液输出口与其对应的第一液冷机柜11的进口端连接，例如，所述第一液冷机柜11设置有四个，相应的，所述供液输出口设置有四个，每个所述第一液体机柜对应一个供液输出口，所述集管单元回液管7具有回液输出口和与所述第一液冷机柜11相对应的回液输入口，所述回液输入口与其对应的第一液冷机柜11的出口端连接，例如，所述第一液冷机柜11设置有四个，相应的，所述回液输入口设置有四个，所述回液输
出口与所述液冷泵组件连接；
60.本实施例通过设置集管单元供液管6，以实现介质能够均匀分配至第一液冷机柜11中，通过设置集管单元回液管7，以实现所有第一液冷机柜11中的介质能够出液汇集，并集中流至液冷泵组件中，通过设置定容罐5，以保证集管单元供液管6为满液状态，确保供给第一液冷机柜11的循环介质的量充足，不会出现集管单元供液管6内存在不满液的现象。
61.参阅图1，可选的，所述液冷泵组件包括第一液冷泵21和第二液冷泵22，所述第一液冷泵21和所述第二液冷泵22并联设置，所述第一液冷泵21的进口端与所述集合单元回液管的回液输出口连接，所述第二液冷泵22的进口端与所述集合单元回液管的回液输出口连接，所述液冷系统还包括第一单向阀23和第二单向阀24，所述第一单向阀23的输入端与所述第一液冷泵21的出口端连接，所述第一单向阀23的输出端与所述室外冷凝器3的进口端连接，所述第二单向阀24的输入端与所述第二液冷泵22的出口端连接，所述第二单向阀24的输出端与所述室外冷凝器3的进口端连接；
62.其中，所述第一单向阀23和第二单向阀24的流动方向均为单向流动，且介质只能从第一单向阀23的输入端流入，并从第一单向阀23的输出端流出，介质无法从第一单向阀23的输出端流入，同样的，介质也只能从第二单向阀24的输入端流入，并从第二单向阀24的输出端流出，介质无法从第二单向阀24的输出端流入；
63.本实施例通过设置两个并联连接的第一液冷泵21和第二液冷泵22，可以将其中一个作为主要工作器件，另一个作为备用工作器件，这样当其中一个损坏时，可以及时切换使用，以提高整个液冷系统的工作稳定性，当然，本实施例还可以将第一液冷泵21和第二液冷泵22按时间切换使用，以防止第一液冷泵21或第二液冷泵22长时间工作容易损坏的问题；另外，本实施例通过设置第一单向阀23和第二单向阀24，是为了任意开启第一液冷泵21或第二液冷泵22时，介质不会形成短循环。
64.值得说明的是，所述第一液冷泵21和所述第二液冷泵22不会同时工作，在一个时间段，仅允许第一液冷泵21或第二液冷泵22进行工作。
65.参阅图1，可选的，所述液冷系统还包括液冷泵进口压力传感器81、液冷泵出口压力传感器82和液压泵进口温度传感器83，所述液冷泵进口压力传感器81的输出端、所述液冷泵出口压力传感器82的输出端和所述液压泵进口温度传感器83的输出端分别与所述控制模块的输入端连接，其中，所述液冷泵进口压力传感器81用于检测第一液冷泵21或第二液冷泵22的进口压力值，所述液冷泵出口压力传感器82用于检测第一液冷泵21或第二液冷泵22的出口压力值，所述液压泵进口温度传感器83用于检测第一液冷泵21或第二液冷泵22的进口温度，所述液冷泵进口压力传感器81和所述液压泵进口温度传感器83设置于所述液压泵组件的进口端处，所述液冷泵出口压力传感器82设置于所述液压泵组件的出口端处；
66.参阅图1，可选的，所述液冷系统还包括与所述第一液冷机柜11对应设置的液冷机柜出口温度传感器84，所述液冷机柜出口温度传感器84的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述液冷机柜出口温度传感器84设置于所述第一液冷机柜11的出口端处，并用于检测第一液冷机柜11的出口温度。
67.参阅图1，可选的，所述液冷系统还包括冷凝器回风温度传感器85和冷凝器出风温度传感器86，所述冷凝器回风温度传感器85设置于所述室外冷凝器3的一侧，所述冷凝器出风温度传感器86设置于所述室外冷凝器3的另一侧，所述冷凝器回风温度传感器85的输出
端和所述冷凝器出风温度传感器86的输出端分别与所述控制模块的输入端连接，其中，所述冷凝器回风温度传感器85用于检测室外冷凝器3的回风侧的进风温度，所述冷凝器出风温度传感器86用于检测室外冷凝器3的出风侧的出风温度。
68.参阅图2，本实施例第二方面提供了一种液冷系统的控制方法，其应用于如上所述的液冷系统上，所述控制方法包括：
69.s10、将工作器件放置于液冷机柜组件的介质中，在液压泵组件的驱动下，将工作器件的热量通过介质循环回路中的介质输送至室外冷凝器中；
70.s20、通过散热风机将室外冷凝器中的热量吹出到室外环境中，以实现芯片的散热。
71.具体的，所述液冷机柜组件、所述液冷泵组件和所述室外冷凝器为依次连接并形成介质循环回路，该介质循环回路中具有介质，所述介质为冷却液介质，在上述基础上，本实施例可以通过将工作器件(例如服务器发热芯片)放置到液冷机柜组件的冷却液介质中，这样，工作器件在工作状态中产生的热量会传导到介质中，在液压泵组件的驱动下，将工作器件的热量通过介质循环回路中的介质输送至室外冷凝器中，可以知道的是，所述液压泵组件用于保持整个介质循环回路中的介质保持持续流动，以使得介质处于流动循环状态，并在室外冷凝器的一侧设置散热风机，通过散热风机能够将室外冷凝器中的热量吹至室外环境中，以实现工作器件的散热，从而实现本液冷系统的液冷功能；
72.本实施例的控制方法是基于直接将液冷泵组件连接室外冷凝器，这样可以直接将介质通过液冷泵组件与室外冷凝器进行循环，取消了中间二次能量转换环节，实现最直接最高效的消热渠道，整体系统换热效率提升10％以上，并且，通过将服务器发热芯片浸没在液冷机柜组件内的介质中，通过介质与服务器发热芯片的直接接触，形成高效的对流与传导，实现热量的快速传递，同时由于服务器发热芯片的正常工作温度可达100℃，通过介质紧靠热源(服务器发热芯片)，相当于将介质的工作温度提高至很高的数值，将与服务器发热芯片换热的介质温度控制在45℃～55℃，可保证服务器的最优工作区间温度，即经过与服务器发热芯片换热之后的介质温度将达到68～78℃，该介质温度对比传统风冷的最高37℃～40℃回风温度，提升了31℃～38℃，而目前全国范围内各城市室外环境极端的最高气温一般在48℃左右，在此种极端气温条件下，本实施例采用直接一次散热系统，介质温度在68～78℃，与室外环境极端的最高温度48℃仍有20～30℃的换热温差，足以保证液冷系统的极端条件下的换热效果，使得本实施例的液冷系统适用全国范围区域，不受地域限制，真正实现了液冷系统的高效节能及超高适用性。
73.在一种实现方式中，所述控制方法还包括：
74.检测液冷泵组件有无异常，若无异常，获取第一液冷泵的第一运行时间和第二液冷泵的第二运行时间；
75.若第二运行时间小于第一运行时间，则启动第二液冷泵工作，直至第二运行时间不小于第一运行时间，切换成第一液冷泵工作；
76.若第一运行时间等于第二运行时间，启动第一液冷泵工作，当第一液冷泵继续工作一个预设轮询时间，切换成第二液冷泵工作。
77.具体的，所述液冷泵组件包括第一液冷泵和第二液冷泵，所述第一液冷泵和所述第二液冷泵并联连接，所述第一运行时间为第一液冷泵的运行时间，所述第二运行时间为
第二液冷泵的运行时间，当液冷泵组件具备开启条件时，控制单元会检测液冷泵组件有无故障，若第一液冷泵有故障，则启动第二液冷泵工作，若第二液冷泵有故障，则启动第一液冷泵工作，当液冷泵组件无故障，则优先以累计运行时间短的泵开启运行，例如，当第一液冷泵已累计第一运行时间ta，第二液冷泵累计第二运行时间tb，若ta大于tb，则优先运行第二液冷泵；当ta等于tb时，则切换为第一液冷泵运行，预设轮巡时间tc，当第一液冷泵继续运行tc时间时，则重新切换为第二液冷泵运行，形成循环；
78.并且，泵压差值
△
p＝pout-pin，压差过高值为ph，压差过低值为pl，其中，pout为液冷泵出口压力值，pin为液冷泵进口压力值，当第二液压泵运行过程中，出现泵压差值过高(
△
p≥ph)或泵压差值过低(
△
p≤pl)，且持续一段时间(例如10s)时，说明此时该泵出现异常，则切换为第一液冷泵运行，实现故障备份，相应的，当第一液压泵运行过程中，若第一液压泵存在上述异常，则切换为第二液冷泵运行。
79.在一种实现方式中，所述控制方法还包括：
80.获取第一液冷机柜的第一温度；
81.当第一温度大于第一预设温度时，将流量阀的开阀比例设置为100％；
82.当第一温度小于第二预设温度时，将流量阀的开阀比例设置为0％；
83.当第一温度位于所述第二预设温度与所述第一预设温度之间时，将流量阀的开阀比例按区间线性执行；
84.具体的，所述液冷机柜组件包括至少一第一液冷机柜，所述第一液冷机柜对应设置一流量阀，所述流量阀设置于所述第一液冷机柜的出口端处，所述第一预设温度为预设制冷温度和制冷偏差之和，所述第二预设温度为预设制冷温度和制冷偏差之差，每个第一液冷机柜的流量控制，均通过流量阀(例如电动球阀)实现调节。流量阀的开阀比例为0％～100％，其对应电压输出0v～10v，当该第一液冷机柜无需求时，则此流量阀将保持待机开度。具体算法如下：
85.流量阀以30％初始开阀比例执行开启，根据线性比例执行开度调节，其中，控制模块设置预设制冷温度tset，制冷偏差
△
ts，假设当前第一液冷机柜的出口温度为ta，当ta≥(tset+
△
ts)，持续5s，定义此时制冷需求为100％，当第一液冷机柜出口温度ta＜(tset
‑△
ts)，持续5s，定义此时第一液冷机柜无制冷需求，流量阀关闭。当(tset
‑△
ts)≤ta＜(tset+
△
ts)时，流量阀开阀比例按照区间线性执行调节，具体调节策略如下：
86.当ta趋近于(tset
‑△
ts)，则流量阀开阀比例接近下限开阀比例运行，如第一液冷机柜出口温度持续下降，则执行流量阀开阀调整至待机开度；
87.区间1，当ta处于(tset
±△
tw)以内时，流量阀不调节开阀比例，其中，
△
tw为球阀稳态偏差值，默认1.0℃，当然也可以根据实际需求进行更改设置；
88.区间2，当ta处于(tset
±△
tw)～(tset
±△
tw*2)范围时，球阀开阀频率单次调节1％/tw(稳态调阀时间tw，默认2s，可设)，执行开阀比例调大或关小，其中，tw为稳态调阀时间，默认2s，当然也可以根据实际需求进行更改设置，1％/tw为每经过1次稳态调阀时间，流量阀调阀比例为1％；
89.区间3，当ta处于(tset
±△
tw*2)以外时，流量阀开阀频率按照1％/tb执行开阀比例调大或关小，也就是说，流量阀开阀比例变化时，单次流量阀调阀比例为1％，需用时tb时间，该时间根据流量阀开阀是开大或减小进行区分，考虑到此段区间第一液冷机柜内温度
波动可能较大，将流量阀开阀调节频率区分上升步长与下降步长，更适配实际应用场景，在本实施例中，流量阀开阀频率按照1％/tb具体为：流量阀开度上升步长，默认1％/s；流量阀开度下降步长，默认1％/4s。
90.在一种实现方式中，参阅图3，所述控制方法还包括：
91.获取液冷泵组件的进口端处的第三温度；
92.当第三温度大于第一预设温度时，液冷泵组件的运行频率按第一频率启动运行；
93.当第三温度小于第二预设温度时，液冷泵组件的运行频率按第二频率启动运行；
94.当第三温度位于所述第二预设温度与所述第一预设温度之间时，液冷泵组件的运行频率按第三频率启动运行，其中，所述第三频率以温度区间执行线性调节；
95.具体的，所述第一预设温度为预设制冷温度tset和制冷偏差
△
ts之和，也就是(tset+
△
ts)，所述第二预设温度为预设制冷温度tset和制冷偏差
△
ts之差，也就是(tset
‑△
ts)，所述第三温度为液冷泵组件的进口温度，其通过液冷机柜出口温度传感器检测得到，当液冷泵组件(第一液冷泵或第二液冷泵)的第三温度tp≥(tset+
△
ts)，说明液冷泵组件具备制冷开启需求，则液冷泵组件以启机频率h(默认30hz，可根据实际需求进行设置)启动运行；当液冷泵组件的第三温度tp＜(tset
‑△
ts)，说明液冷泵组件无制冷需求，液冷泵组件将降频至频率下限后，延时5s，液冷泵组件进入待机频率，由于液冷机柜组件内循环的介质必须保持持续流动，因此即使系统无制冷需求，液冷泵组件也不能停机，需保持很小的待机频率(默认20hz)，确保介质持续循环；
96.当(tset
‑△
ts)≤tp＜(tset+
△
ts)，液冷泵组件实时运行频率uo将以温度区间执行线性调节，该线性调节关系式为通过差值法计算可得：
97.在一种实现方式中，所述控制方法还包括：
98.获取室外冷凝器的送回风温差；
99.若送回风温差大于第三预设温度时，所述散热风机按第一转速运行；
100.若送回风温差小于第四预设温度时，所述散热风机按第二转速运行；
101.当所述送回风温差位于所述第四预设温度与所述第三预设温度之间时，所述散热风机按转速区间执行线性调节。
102.具体的，所述送回风温差为室外冷凝器的出风温度与室外冷凝器的进风温度之差，所述第三预设温度为介质与室外环境的换热温差与换热温差偏差之和，所述第四预设温度为介质与室外环境的换热温差与换热温差偏差之差，所述第一转速为预设上限转速，所述第二转速为预设下限转速；
103.其中，所述散热风机依据第一液冷泵运行压力p判定是否需启动，当第一液冷泵的运行压力p大于散热风机设定启动压力pset，则散热风机以预设下限转速执行启动运行，其运行调节控制策略则依据室外环境温度与液冷泵组件的运行频率共同决定，本质目的是控制进出室外冷凝器循环介质与室外环境中空气的换热温差，液冷泵组件的频率输出越低，介质与室外环境的换热温差则越小；不同的室外环境温度，介质与室外环境的换热温差控制相同。
104.设定介质与室外环境的换热温差为
△
tsw(默认20℃，可根据实际需求设置)，换热温差偏差为
△
tsp(默认5℃，可根据实际需求设置)，当液冷泵组件的运行频率较小时，此时液冷机柜组件的负载不大，介质存储的热量不多，则介质在室外冷凝器内部循环与室外环境空气进行热交换，此时所需的室外循环风量较小，散热风机无需开启过高转速，即可满足循环工质的散热需求，实现节能。散热风机的预设上限转速为ss，散热风机的预设下限转速为sx，对应换热温差(第三预设温度)为
△
tsw
±△
tsp，即当液冷泵组件运行频率较高，循环介质所存储热量较大，散热风机转速需求较高。
105.定义室外冷凝器的送回风温差
△
th＝tlc-tlh，其中，tlc为室外冷凝器的出风温度，tlh为室外冷凝器的进风温度，当
△
th≥(
△
tsw+
△
tsp)时，则散热风机的转速以预设上限转速ss运行；当
△
th＜(
△
tsw
‑△
tsp)，则散热风机的转速以预设下限转速sx运行，持续3min，再次检测
△
th，若仍然满足
△
th＜(
△
tsw
‑△
tsp)，则散热风机停止运行。当(
△
tsw
‑△
tsp)≤
△
th＜(
△
tsw+
△
tsp)时，散热风机则按转速区间执行线性调节。
106.综上所述，本技术提供了一种液冷系统及其控制方法，用于为工作器件(例如服务器发热芯片)散热，所述液冷系统包括液冷机柜组件、液冷泵组件、室外冷凝器和散热风机，所述液冷机柜组件内具有介质，所述工作器件设置于所述液冷机柜组件中的介质内，所述液冷泵组件与所述液冷机柜组件连接，所述室外冷凝器的两端分别与所述液冷机柜组件和所述液冷泵组件连接，所述散热风机设置于所述室外冷凝器的一侧，所述液冷机柜组件、所述液冷泵组件与所述室外冷凝器形成介质循环回路，所述室外冷凝器具有管道，所述工作器件的热量通过介质流入至室外冷凝器的管道内，并通过所述散热风机将所述室外冷凝器中的热量吹至室外环境中，本技术不采用中间换热器，而是直接将液冷泵组件连接室外冷凝器，这样可以直接将介质通过液冷泵组件与室外冷凝器进行循环，取消了中间二次能量转换环节，实现最直接最高效的消热渠道，整体系统换热效率提升10％以上，并且，通过将服务器发热芯片浸没在液冷机柜组件内的介质中，通过介质与服务器发热芯片的直接接触，形成高效的对流与传导，实现热量的快速传递，同时由于服务器发热芯片的正常工作温度可达100℃，通过介质紧靠热源(服务器发热芯片)，相当于将介质的工作温度提高至很高的数值，将与服务器发热芯片换热的介质温度控制在45℃～55℃，可保证服务器的最优工作区间温度，即经过与服务器发热芯片换热之后的介质温度将达到68～78℃，该介质温度对比传统风冷的最高37℃～40℃回风温度，提升了31℃～38℃，而目前全国范围内各城市室外环境极端的最高气温一般在48℃左右，在此种极端气温条件下，本技术采用直接一次散热系统，介质温度在68～78℃，与室外环境极端的最高温度48℃仍有20～30℃的换热温差，足以保证液冷系统的极端条件下的换热效果，使得本技术的液冷系统适用全国范围区域，不受地域限制，真正实现了液冷系统的高效节能及超高适用性。
107.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种液冷系统，用于为工作器件散热，其特征在于，包括：液冷机柜组件，其内具有介质，所述工作器件设置于所述液冷机柜组件中的介质内；液冷泵组件，其与所述液冷机柜组件连接；室外冷凝器，其两端分别与所述液冷机柜组件和所述液冷泵组件连接；散热风机，其设置于所述室外冷凝器的一侧；所述液冷机柜组件、所述液冷泵组件与所述室外冷凝器形成介质循环回路，并通过所述散热风机将所述室外冷凝器中的热量吹至室外环境中。2.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述液冷机柜组件包括至少一第一液冷机柜，所述液冷系统还包括与所述第一液冷机柜对应设置的流量阀，所述流量阀的输入端与所述第一液冷机柜连接，所述流量阀的输出端与所述液冷泵组件连接。3.根据权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，所述第一液冷机柜设置有四个，四个所述第一液冷机柜并联设置；所述液冷系统还包括定容罐、集管单元供液管和集管单元回液管，所述定容罐与所述室外冷凝器连接；所述集管单元供液管具有供液输入口和与所述第一液冷机柜相对应的供液输出口，所述供液输入口与所述定容罐连接，所述供液输出口与其对应的第一液冷机柜连接；所述集管单元回液管具有回液输出口和与所述第一液冷机柜相对应的回液输入口，所述回液输入口与其对应的第一液冷机柜连接，所述回液输出口与所述液冷泵组件连接。4.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述液冷泵组件包括第一液冷泵和第二液冷泵，所述第一液冷泵和所述第二液冷泵并联设置，所述第一液冷泵与所述液冷机柜组件的出口端连接，所述第二液冷泵与所述液冷机柜组件的出口端连接；所述液冷系统还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的输入端与所述第一液冷泵连接，所述第一单向阀的输出端与所述室外冷凝器的进口端连接，所述第二单向阀的输入端与所述第二液冷泵连接，所述第二单向阀的输出端与所述室外冷凝器的进口端连接。5.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括液冷泵进口压力传感器、液冷泵出口压力传感器和液压泵进口温度传感器，所述液冷泵进口压力传感器和所述液压泵进口温度传感器设置于所述液压泵组件的进口端处，所述液冷泵出口压力传感器设置于所述液压泵组件的出口端处。6.根据权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，所述液冷系统还包括与所述第一液冷机柜对应设置的液冷机柜出口温度传感器，所述液冷机柜出口温度传感器设置于所述第一液冷机柜的出口端处，并用于检测第一液冷机柜的出口温度。7.一种液冷系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：将工作器件放置于液冷机柜组件的介质中，在液压泵组件的驱动下，将工作器件的热量通过介质循环回路中的介质输送至室外冷凝器中，其中，所述液冷机柜组件、所述液冷泵组件和所述室外冷凝器依次连接并形成介质循环回路；通过散热风机将室外冷凝器中的热量吹至室外环境中，以实现工作器件的散热，其中，所述散热风机设置于所述室外冷凝器的一侧。8.根据权利要求7所述的液冷系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
检测液冷泵组件有无异常，若无异常，获取第一液冷泵的第一运行时间和第二液冷泵的第二运行时间，其中，所述液冷泵组件包括第一液冷泵和第二液冷泵，所述第一液冷泵和所述第二液冷泵并联连接；若第二运行时间小于第一运行时间，则启动第二液冷泵工作，直至第二运行时间不小于第一运行时间，切换成第一液冷泵工作；若第一运行时间等于第二运行时间，启动第一液冷泵工作，当第一液冷泵继续工作一个预设轮询时间，切换成第二液冷泵工作。9.根据权利要求7所述的液冷系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：获取第一液冷机柜的第一温度；当第一温度大于第一预设温度时，将流量阀的开阀比例设置为100％；其中，所述液冷机柜组件包括至少一第一液冷机柜，所述第一液冷机柜对应设置一流量阀，所述流量阀设置于所述第一液冷机柜的出口端处，所述第一预设温度为预设制冷温度和制冷偏差之和；当第一温度小于第二预设温度时，将流量阀的开阀比例设置为0％，其中，所述第二预设温度为预设制冷温度和制冷偏差之差；当第一温度位于所述第二预设温度与所述第一预设温度之间时，将流量阀的开阀比例按温度区间线性执行。10.根据权利要求7所述的液冷系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：获取室外冷凝器的送回风温差，其中，所述送回风温差为室外冷凝器的出风温度与室外冷凝器的进风温度之差；若送回风温差大于第三预设温度时，所述散热风机按第一转速运行，其中，所述第三预设温度为介质与室外环境的换热温差与换热温差偏差之和，所述第一转速为预设上限转速；若送回风温差小于第四预设温度时，所述散热风机按第二转速运行，其中，所述第四预设温度为介质与室外环境的换热温差与换热温差偏差之差，所述第二转速为预设下限转速；当所述送回风温差位于所述第四预设温度与所述第三预设温度之间时，所述散热风机按转速区间执行线性调节。

技术总结
本申请公开一种液冷系统及其控制方法，涉及液冷技术领域，以解决现有液冷方案一般通过中间换热器将室内侧换热循环与室外侧换热循环实现隔离，从而导致液冷方案的换热效率差，能耗损失大，并且液冷方案中的压缩机或氟泵系统对于室外环境温度要求高，适应性差的问题。所述液冷系统用于为工作器件散热，包括：液冷机柜组件，其内具有介质，工作器件设置于液冷机柜组件中的介质内；液冷泵组件，其与液冷机柜组件连接；室外冷凝器，其两端分别与液冷机柜组件和液冷泵组件连接；散热风机，其设置于室外冷凝器的一侧；液冷机柜组件、液冷泵组件与室外冷凝器形成介质循环回路，并通过散热风机将室外冷凝器中的热量吹至室外环境中。机将室外冷凝器中的热量吹至室外环境中。机将室外冷凝器中的热量吹至室外环境中。


技术研发人员：林立伟 陈文胜
受保护的技术使用者：深圳市共济科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/14