一种液冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷领域，尤其涉及一种液冷系统。


背景技术：

2.大型数据中心在信息全球化中发挥着重要的作用，是互联网、金融等行业的重要基础设施。
3.在现有技术中，数据中心在工作时会产生热量，而热量的来源主要是数据中心中的服务器，现多采用液冷模式对服务器进行散热，但在液冷散热过程中，由于压力损失，会造成供液管道和回液管道中的冷媒压差不稳定，影响换热的正常进行。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种液冷系统，能够调节供液管路和回液管路中的冷媒之间压差，保障换热的正常进行。
5.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种液冷系统，包括服务器，服务器包括外壳和设置于外壳内的发热元器件；散热件与发热元器件接触；供液管路，散热件的进水口与供液管路连通；回液管路，散热件的出水口与回液管路连通；换热模块均与供液管路和回液管路连通；第一旁通支路的第一端与供液管路连通，第一旁通支路的第二端与回液管路连通；调节件设置于第一旁通支路上，用于调节通过第一旁通支路的流量；压力检测装置用于检测供液管路和回液管路上的压力。
7.本实用新型提供的液冷系统，冷媒不断在散热件和换热模块之间循环流动，进行换热。通过压力检测装置对供液管路和回液管路上的压力进行检测，计算出二者之间的压差，根据压差调控第一旁通支路上的调节件，控制调节件的开度，使适当的冷媒通过第一旁通支路从供液管路流进回液管路。调节之后供液管路中的冷媒流量减小，压力值会对应减小，而回液管路中的冷媒流量增加，压力值也会对应增加。通过此种方式调节供液管路和回液管路之间的压差，使其稳定在一定范围内。
8.进一步地，第一旁通支路与供液管路的连接点为第一连接点，供液管路与散热件的连接点为第二连接点，第一旁通支路与回液管路的连接点为第三连接点，回液管路与散热件的连接点为第四连接点；压力检测装置包括：第一压力传感器，设置于供液管路上，且设置于第一连接点和第二连接点之间；第二压力传感器，设置于回液管路上，且设置于第三连接点和第四连接点之间。
9.进一步地，调节件包括压差调节阀。
10.进一步地，调节件还包括第一截止阀，压差调节阀的两侧均设置有第一截止阀。
11.进一步地，液冷系统还包括温度传感器和温度表，温度传感器和温度表均设置于供液管路上。
12.进一步地，液冷系统还包括：第一流量传感器，设置于供液管路上，且设置于第一连接点和第二连接点之间；第二流量传感器，设置于回液管路上，且设置于第三连接点和第
四连接点之间。
13.进一步地，液冷系统还包括供液环路和回液环路，散热件的进水口通过供液环路与供液管路连通；散热件的出水口通过回液环路与回液管路连通。
14.进一步地，服务器设置有多个，每个服务器中均设置有散热件，液冷系统还包括：多个供液支管，多个供液支管与多个散热件一一对应设置，供液支管的一端与对应的散热件的进水口连通，供液支管的另一端与供液环路连通；多个第二截止阀，多个第二截止阀与多个供液支管一一对应设置，第二截止阀设置于对应的供液支管上；多个回液支管，多个回液支管与多个散热件一一对应设置，回液支管的一端与对应的散热件的出水口连通，回液支管的另一端与回液环路连通；多个第三截止阀，多个第三截止阀与多个回液支管一一对应设置，第三截止阀设置于对应的回液支管上。
15.进一步地，换热模块包括：换热器，供液管路与换热器的第一出水口连通，回液管路与换热器的第一进水口连通；冷却装置，换热器的第二进水口和第二出水口均与冷却装置连通。
16.进一步地，换热模块还包括：进水管，进水管的一端与冷却装置的出水口连通，进水管的另一端与换热器的第二进水口连通；出水管，出水管的一端与冷却装置的进水口连通，出水管的另一端与换热器的第二出水口连通；第二旁通支路，第二旁通支路的第一端与进水管连通，第二旁通支路的第二端与出水管连通；第一旁路阀，设置于第二旁通支路上；第一液泵，设置于进水管上。
附图说明
17.图1为本技术提供的液冷系统的第一种结构图；
18.图2为本技术提供的液冷系统的第二种结构图；
19.图3为本技术提供的液冷系统的第三种结构图；
20.图4为本技术提供的液冷系统的第四种结构图；
21.图5为本技术提供的液冷系统的第五种结构图；
22.图6为本技术提供的液冷系统的第六种结构图；
23.图7为本技术提供的液冷系统的第七种结构图；
24.图8为本技术提供的液冷系统的第八种结构图；
25.图9为本技术提供的液冷系统的第九种结构图。
26.附图标记：100-服务器；110-散热件；120-发热元器件；200-供液管路；210-第一流量传感器；220-第三旁通支路；230-第二旁路阀；240-第四截止阀；250-供液环路；260-供液支管；261-第二截止阀；270-温度传感器；280-温度表；290-第一供液管路；291-第二供液管路；300-回液管路；310-第二流量传感器；320-第四旁通支路；330-第三旁路阀；340-第五截止阀；350-回液环路；360-回液支管；361-第三截止阀；370-第一回液管路；371-第二回液管路；400-换热模块；410-换热器；420-冷却装置；430-进水管；440-出水管；450-第二旁通支路；460-第一旁路阀；470-第六截止阀；500-第一液泵；510-第二液泵；600-第一旁通支路；700-调节件；710-压差调节阀；720-第一截止阀；800-压力检测装置；810-第一压力传感器；820-第二压力传感器。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.如图1所示，本技术提供了一种液冷系统，包括服务器100和散热件110。服务器100包括外壳和设置于外壳内的发热元器件120；散热件110与发热元器件120接触。散热件110内具有冷媒，将散热件110与发热元器件120接触，当发热元器件120上的温度高于散热件110内冷媒的温度时，能够将发热元器件120上的热量传输进散热件110内的冷媒中，对发热元器件120进行降温。其中，散热件110可以是水冷板，水冷板具有良好的导热性，能够有效的将发热元器件120上的热量传输进水冷板内的冷媒中，散热件110也可以是其它具有良好导热性能的金属制品。
32.为将散热件110内冷媒中的热量散去，如图1所示，本技术提供的液冷系统还包括供液管路200、回液管路300、换热模块400以及第二液泵510。散热件110的进水口与供液管路200连通；散热件110的出水口与回液管路300连通；换热模块400均与供液管路200和回液管路300连通；第二液泵510设置于回液管路300上。在第二液泵510的作用下，散热件110与发热元器件120换热结束之后得到的高温冷媒，从散热件110的出水口通过回液管路300流进换热模块400，在换热模块400中，高温冷媒换热降温为低温冷媒，低温冷媒又通过供液管路200流进散热件110中。以此循环，不断为散热件110提供低温冷媒，确保发热元器,120上的热量不断传输进冷媒中，实现对发热元器件120的持续降温。
33.当冷媒在供液管路200和回液管路300中进行循环时，会存在压力损失，造成供液管路200中的冷媒和回液管路300中的冷媒的压力不断变化，压力变化的不规则化导致二者之间的压力差不稳定。因此，如图1所示，本技术提供的液冷系统还包括第一旁通支路600、调节件700和压力检测装置800。第一旁通支路600的第一端与供液管路200连通，第一旁通支路600的第二端与回液管路300连通；调节件700设置于第一旁通支路600上，用于调节通过第一旁通支路600的流量；压力检测装置800用于检测供液管路200和回液管路300上的压力。
34.通过压力检测装置800对供液管路200和回液管路300上的压力进行检测，计算出
二者之间的压差，根据压差调控第一旁通支路600上的调节件700，控制调节件700的开度，使适当的冷媒通过第一旁通支路600从供液管路200流进回液管路300。调节之后供液管路200中的冷媒流量减小，压力值会对应减小，而回液管路300中的冷媒流量增加，压力值也会对应增加。通过此种方式调节供液管路200和回液管路300之间的压差，使其稳定在一定范围内。避免由于压差不稳定导致制冷系统出现故障。
35.如图2所示，第一旁通支路600与供液管路200的连接点为第一连接点，供液管路200与散热件110的连接点为第二连接点，第一旁通支路600与回液管路300的连接点为第三连接点，回液管路300与散热件110的连接点为第四连接点。为方便描述，现将第一连接点和第二连接点之间的供液管路200定义为第一供液管路290，将第一连接点和换热模块400之间的供液管路200定义为第二供液管路291；将第三连接点和第四连接点之间的回液管路300定义为第一回液管路370，将第三连接点和换热模块400之间的回液管路300定义为第二回液管路371。
36.在一些实施例中，在本技术提供的液冷系统中，压力检测装置800包括第一压力传感器810和第二压力传感器820，第一压力传感器810设置于第一供液管路上290；第二压力传感器820设置于第一回液管路370上。
37.将第一压力传感器810设置于第一供液管路290上，检测出第一供液管路290上的压力值为p2；将第二压力传感器820设置于第一回液管路370上，检测第一回液管路370上的压力值为p1。如果p2-p1的值大于预设的压差值，调控调节件700，使其开度增大，引导第一供液管路290中的较大量的冷媒从第一连接点处通过第一旁通支路600流往第一回液管路370。此时，第一供液管路290中的冷媒流量会相对减小，压力值p2会相对减小，而第二供液管路291的冷媒流量不变；第一回液管路370中的冷媒流量不变，压力值p1不变，而第二回液管路371中的冷媒流量会增加。随着p2值的减小，p2-p1的值也会随之减小，以此调控压差。
38.如果p2-p1的值小于预设的压差值，调控调节件700，使其开度减小，减少第一供液管路290从第一连接点处通过第一旁通支路600流往第一回液管路370的冷媒流量。此时，第一供液管路290中的冷媒流量会相对增加，压力值p2会相对增大，而第二供液管路291的冷媒流量不变；第一回液管路370中的冷媒流量不变，压力值p1不变，而第二回液管路371中的冷媒流量会增加。随着p2值的增大，p2-p1的值也会随之增大。
39.另外，压力传感器价格低廉，安装简易，所以在本技术中，选用压力传感器作为压力检测装置800较为经济实用。
40.在一些实施例中，如图3所示，本技术提供的液冷系统，调节件700包括压差调节阀710，压差调节阀710上具有压力表，能够直观观察到压差变化。
41.由于压差调节阀710在工作过程中可能会出现故障，因此，如图3所示，本技术提供的液冷系统，调节件700还包括第一截止阀720，压差调节阀710的两侧均设置有第一截止阀720。当压差调节阀710出现故障需要检修时，可以将两个第一截止阀720关闭，将需要经过压差调节阀710的冷媒暂时切断，对压差调节阀710进行维修，当压差调节阀710恢复正常后，再将两个第一截止阀720打开。
42.在一些实施例中，如图4所示，本技术提供的液冷系统还包括第一流量传感器210和第二流量传感器310。第一流量传感器210设置于第一供液管路290上；第二流量传感器310设置于第一回液管路370上。
43.通过设置第一流量传感器210和第二流量传感器310，分别对供液管路200和回液管路300中的流量进行监控，当检测到供液管路200和回液管路300中的冷媒流量低于维持液冷系统基本制冷所需冷媒流量的情况时，进行报警，此时需要运用补液装置对液冷系统进行补液。
44.例如，补液装置可以是将供液管路200和回液管路300分别连通于冷媒存储装置，然后利用泵将冷媒存储装置中的冷媒输送进供液管路200和回液管路300中。
45.第一流量传感器210在对供液管路200中冷媒的流量进行监控时，可能会由于冷媒中存在杂质而发生堵塞现象，因此，如图4所示，本技术提供的液冷系统还包括第三旁通支路220、第二旁路阀230和第四截止阀240。第三旁通支路220第一端连通于第一流量传感器210与第一连接点之间的供液管路200，第三旁通支路220的第二端连通于第一流量传感器210与第二连接点之间的供液管路200上。
46.通过在第三旁通支路220上设置第二旁路阀230，且在第三旁通支路220的第一端和供液管路200的连接点，与第一流量传感器210之间设置第四截止阀240，在第三旁通支路220的第二端和供液管路200的连接点，与第一流量传感器210之间设置第四截止阀240。当第一流量传感器210出现故障需要维修时，打开两个第四截止阀240并同时打开第二旁路阀230，使冷媒通过第三旁通支路220在供液管路200中流通，避免由于第一流量传感器210的堵塞而影响液冷系统的供液。以此达到提高系统可靠性的目的。
47.第二流量传感器310在对回液管路300中冷媒的流量进行监控时，可能会由于冷媒存在杂质而发生堵塞现象，因此，如图4所示，本技术提供的液冷系统还包括第四旁通支路320、第三旁路阀330和第五截止阀340。第四旁通支路320的第一端连通于第二流量传感器310与第三连接点之间的回液管路300上，第四旁通支路320的第二端连通于第二流量传感器310与第四连接点之间的回液管路300上。
48.通过在第四旁通支路320上设置第三旁路阀330，且在第四旁通支路320的第一端和回液管路300的连接点，与第二流量传感器310之间设置第五截止阀340，在第四旁通支路320的第二端和回液管路300的连接点，与第二流量传感器310之间设置第五截止阀340。当第二流量传感器310出现故障需要维修时，打开两个第五截止阀340并打开第二旁路阀230，使冷媒通过第四旁通支路320在回液管路300中流通，避免由于第二流量传感器310的堵塞而影响液冷系统的回液。以此达到提高系统可靠性的目的。
49.在一些实施例中，如图5所示，本技术提供的换热模块400包括换热器410和冷却装置420。供液管路200与换热器410的第一出水口连通，回液管路300与换热器410的第一进水口连通；换热器410的第二进水口和第二出水口均与冷却装置420连通。利用换热器410将散热件110内的高温冷媒与冷却装置420中的低温液体进行换热，持续为散热件110提供低温冷媒，实现对发热元器件120的散热。
50.其中，换热器410可以是管壳式换热器，也可以是板式换热器，板式换热器的传输系数高，具有较高的换热效率，且板式换热器的占地面积小，价格较低，更加经济实用。
51.另外，冷却装置420可以是冷却塔，冷却塔的进水口与第二出水口连通，冷却塔的出水口与第二进水口连通。高温液体从冷却塔的进水口进入后，会在冷却塔中被降温为低温液体，然后，低温液体再从换热器410的第二进水口进入换热器410，如此持续不断提供低温液体。冷却装置420也可以是冷水源，通过水泵将冷水抽出，从换热器410的第二进水口传
输进换热器410，经过换热后再从换热器410的第二出水口排出至存储池，进行降温，重复利用。冷却装置420还可以是任何能够为换热器410提供冷却源的装置，本技术在此不做具体限定。
52.如图6所示，本技术提供的液冷系统还包括温度传感器270和温度表280，将温度传感器270设置于供液管路200上，对供液管路200中的冷媒温度进行监测，并将温度显示在温度表280上，操作人员可以根据温度表280上的温度对液冷系统进行相关操作。
53.为了在实现散热的基础上，尽可能节约能源，如图6所示，本技术提供的换热模块400还包括进水管430、出水管440、第二旁通支路450、第一旁路阀460和第一液泵500。温度传感器270和温度表280均设置于供液管路200上；进水管430的一端与冷却装置420的出水口连通，进水管430的另一端与换热器410的第二进水口连通；出水管440的一端与冷却装置420的进水口连通，出水管440的另一端与换热器410的第二出水口连通；第二旁通支路450的第一端与进水管430连通，第二旁通支路450的第二端与出水管440连通；第一旁路阀460设置于第二旁通支路450上，第一液泵500设置于进水管430上。将温度传感器270检测到的温度与预设温度进行对比，以此来控制第一旁路阀460的开闭程度以及第一液泵500的转速，对进水管430和出水管440中的液体的温度以及流量进行调节，实现散热与节能的平衡。
54.例如，当温度传感器270检测到供液管路200中的冷媒温度较低时，即实际散热不需要温度如此低的冷媒时，此时温度传感器270给控制单元发出第一信号，控制单元控制第一液泵500，使第一液泵500的转速降低，并打开第一旁路阀460，将进水管430中的一部分低温液体通过第二旁通支路450引进出水管440与出水管440中的高温液体进行混合。此时，出水管440中的高温液体的温度会降低，当其流回冷却装置420时，冷却装置420冷却此液体所耗费的能源会减少。另外，进水管430中的低温液体由于分流，实际进入换热器410中的低温液体的量会减少，较少量的低温液体与进入换热器410中的高温冷媒进行换热时，换热效果会下降，导致从换热器410流出进入供液管路200中的低温冷媒的温度上升，降低制冷效果，以此实现降温和节能的平衡。
55.或者，当温度传感器270检测到供液管路200中的冷媒温度较高时，即实际散热需要更低的冷媒时，此时温度传感器270发出第二信号，控制单元控制第一液泵500，使第一液泵500的转速升高，并关闭第一旁路阀460，提高进水管430中的低温液体流量。此时进入换热器410中的低温液体的流量会增加，与换热器410中的高温冷媒的之间的换热频率会加快，导致从换热器410流出进入供液管路200中的低温冷媒的温度下降，提高制冷效果。
56.为方便维护管理，如图6所示，在本技术提供的液冷系统中，温度传感器270和温度表280均设置于第一供液管路290上之间。将温度传感器270、温度表280、流量传感器以及压力传感器设置于一起，方便对传感器的管理和维护。
57.可选地，如图7所示，本技术提供的液冷系统，换热模块400还包括第六截止阀470，设置于第二旁通支路450上，且第一旁路阀460的两侧均设置有第六截止阀470。当第一旁路阀460出现故障时，可以通过关闭两个第六截止阀470，暂时切断经过第二旁通支路450的冷媒，再对第一旁路阀460进行维修，以此提高系统的可靠性。
58.在一些实施例中，如图8所示，本技术提供的液冷系统还包括供液环路250和回液环路350。散热件110的进水口通过供液环路250与供液管路200连通；散热件110的出水口通过回液环路350与回液管路300连通。通过设置供液环路250和回液环路350，使从散热件110
中流出的高温冷媒和从换热器410流出的低温冷媒能够沿两个方向流动，当供液环路250和回液环路350中的任何一点发生故障，导致冷媒不能流通时，冷媒依然能够从另一个方向流动，保障散热件110供液和回液的正常进行。进而保证对发热元器件120进行散热。
59.其中，供液环路250和回液环路350均可预制化，现场可进行快速装配，提高装配效率。
60.在一些实施例中，如图9所示，本技术提供的液冷系统还包括供液支管260、回液支管360、第二截止阀261和第三截止阀361。供液支管260的一端与散热件110的进水口连通，供液支管260的另一端与供液环路250连通；第二截止阀261设置于供液支管260上；回液支管360的一端与散热件110的出水口连通，回液支管360的另一端与回液环路350连通；第三截止阀361设置于回液支管360上。通过在供液支管260和回液支管360上分别设置第二截止阀261和第三截止阀361，在服务器100发生故障需要检修时，能够关闭第二截止阀261和第三截止阀361，停止对服务器100的供冷，避免能源的浪费。
61.另外，第二截止阀261和第三截止阀361分别与温度传感器270电连接，根据温度传感器270的检测值与预设温度值的对比结果，控制第二截止阀261和第三截止阀361的开度，进而达到调节进入散热件110内的冷媒的量，改变制冷效果，有利于制冷和节能的平衡。
62.例如，当温度传感器270的检测值低于预设温度时，而实际制冷不需要温度如此低的冷媒时，可以控制第二截止阀261和第三截止阀361，减小二者开度，进而减少进入散热件110的冷媒量，降低制冷效果，达到制冷和节能的平衡。
63.或者，当温度传感器270的检测值高于预设温度值时，而实际制冷需要更低的温度进行制冷时，可以控制第二截止阀261和第三截止阀361，增大二者的开度，进而增加进入散热件110的冷媒量，增强制冷效果，实现对发热元器件120的制冷。
64.在一些实施例中，如图9所示，本技术提供的液冷系统，服务器100设置有多个，多个服务器100中均设置有散热件110。利用一个液冷系统对多个服务器100同时进行散热，避免由于服务器100数量过多而同时设置多个液冷系统，降低建造成本。
65.在一些实施例中，如图9所示，本技术提供的液冷系统，供液支管260、第二截止阀261、回液支管360和第三截止阀361均设置有多个。多个供液支管260与多个散热件110一一对应设置，供液支管260的一端与对应的散热件110的进水口连通，供液支管260的另一端与供液环路250连接；多个第二截止阀261与多个供液支管260一一对应设置，第二截止阀261设置于对应的供液支管260上；多个回液支管360与多个散热件110一一对应设置，回液支管360的一端与对应的散热件110的出水口连通，回液支管360的另一端与回液环路350连通；多个第三截止阀361与多个回液支管360一一对应设置，第三截止阀361设置于对应的回液支管360上。
66.在每一个供液支管260上设置第二截止阀261，在每一个回液支管360上设置第三截止阀361，当其中的任何一个服务器100发生故障需要维修时，能够通过关闭该服务器100所在供液支管260上第二截止阀261和所在回液支管360上的第三截止阀361，切断提供给该服务器100的冷量，避免能源的浪费。
67.其中，多个供液支路260可以是如图9所示的，先将从供液环路250流向散热件110的冷媒汇聚在一起，然后再分别流进每一个散热件110内。也可以是，每个散热件110分别通过供液支管260与供液环路250连通，使供液环路250内的冷媒直接通过每个供液支管260流
进每个对应的散热件110内。
68.另外，回液支管360可以是如图9所示的，先将从每个散热件110流出的冷媒汇聚于一起，然后再流向回液环路350。也可以是，每个散热件110中的冷媒直接通过对应的回液支管360流向回液环路350。具体可根据实际情况进行选择。
69.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
70.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。