液冷数据中心测试设备及液冷数据中心测试系统的制作方法

1.本发明涉及液冷数据中心验证测试工具领域，尤其涉及一种液冷数据中心测试设备及液冷数据中心测试系统。


背景技术：

2.随着互联网、云计算和人工智能等技术发展，数据中心的建设规模也越来越大，耗电量也越来越多，占全国全年总用电量的1％至3％，每年还以12％的速度增长，数据中心已经被国家纳入高能耗产业电费将被提高20％，国家和各地方相继出台新建和改扩建数据中心对电力利用率(power usage effectiveness，简称pue，pue低说明数据中心能耗低,反之能耗高)的要求，原有采用风冷服务器的数据中心难以实现低pue的要求，因此越来越多的数据中心采用液冷服务器的形式。
3.数据中心在建设完成后，通常需要进行验证测试，验证测试是对数据中心暖通和供电等等系统的设计和建设进行的一次深度校核，通过对各系统的各项测试来发现系统在设计和建设过程存在的各类故障和问题，避免在数据中心交付运行后出现系统故障造成损失。若不进行验证测试，将对后期数据中心的运行带来不可预见的风险。
4.相关技术中采用风冷服务器的数据中心在测试时采用假负载对各系统的各功能进行测试，在测试过程中假负载把电能转化成热能释放到机房环境中，散到环境中的热最终被机房空调系统散到室外。而液冷数据中心是采用冷却液对服务器等it设备进行冷却的数据中心，具体地，液冷数据中心的服务器被“泡”在充满冷却液的机柜中，通过冷却液供冷系统供应的冷却液冷却，冷却液供冷系统即冷却液分配装置(coolant distribution units，简称cdu)，被冷却液吸收的这些热量无法通过机房环境散热，故在对液冷数据中心进行测试时需要把假负载也泡在冷却液中。如采用此方法测试会导致冷却液被污染，会影响后期使用，严重时会导致服务器损坏。因此目前建设的液冷数据中心大多不进行测试或利用正式使用的液冷服务器来对cdu冷却和正式使用的液冷服务器进行测试，这种测试方式往往达不到使用要求，且测试过程容易损坏服务器。
5.可见，目前采用液冷服务器的数据中心没有适合的测试设备，导致现有技术中对液冷数据中心进行测试不方便的技术问题。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
6.在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解。因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在已知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明实施例提供了一种液冷数据中心测试设备及液冷数据中心测试系统，以至少解决现有技术中对液冷数据中心进行测试不方便的技术问题。
8.根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种液冷数据中心测试设备，包括：外
壳，外壳具有封闭的安装腔；发热源，发热源设置于安装腔内；换热器，换热器设置于安装腔内，以与发热源进行换热，换热器具有冷却液进口、冷却液出口以及连通冷却液进口和冷却液出口的冷却液流道。
9.进一步地，外壳的至少部分由隔热材料制成。
10.进一步地，液冷数据中心测试设备还包括：风机，风机设置于安装腔内；温度检测元件，温度检测元件设置于靠近风机的进风口的一侧。
11.进一步地，发热源与换热器沿第一方向依次布置，风机与发热源沿第二方向依次布置，第一方向与第二方向垂直。
12.进一步地，发热源为多个，任意一个发热源均与换热器沿第一方向依次布置，多个发热源沿垂直于第一方向的方向间隔布置。
13.进一步地，液冷数据中心测试设备还包括：控制器，风机、温度检测元件以及多个发热源均与控制器连接。
14.进一步地，当液冷数据中心测试设备处于使用状态时，冷却液进口与冷却液出口沿高度方向间隔布置，冷却液出口位于冷却液进口的上方。
15.进一步地，外壳上设有操作口，操作口将安装腔与外壳的外部空间连通，外壳上还设有防护门，防护门相对于外壳可活动地设置以将操作口遮挡或暴露。
16.进一步地，外壳上设有由透光材料制成的观察窗，以通过观察窗对安装腔内部进行观察；和/或，外壳上设有配电接线口，以通过配电接线口对液冷数据中心测试设备进行供电。
17.根据本发明实施例的第二个方面，还提供了一种液冷数据中心测试系统，包括：冷却液供给系统，冷却液供给系统具有出液口和回液口；多个上述的液冷数据中心测试设备，多个液冷数据中心测试设备的冷却液进口均与冷却液供给系统的出液口连接，多个液冷数据中心测试设备的冷却液出口均与冷却液供给系统的回液口连接。
18.本发明实施例的液冷数据中心测试设备包括封闭的安装腔以及安装于该安装腔内的发热源及换热器，采用这种在封闭的安装腔内设置发热源和液冷换热器的液冷数据中心测试设备在使用时，将换热器的冷却液进口与待测的冷却液供给系统的供液口连接，将换热器的冷却液出口与待测的冷却液供给系统的回液口连接。由于发热源和液冷换热器被布置在封闭的安装腔内，这样，发热源发出的热量会充分地被换热器内的冷却液吸收，升温后的冷却液再回流至冷却液供给系统进行冷却，实现安装腔内的热平衡，而不是把热量扩散至机房环境导致环境升温影响测试结果。结合发热源的发热功率，即可得到冷却液供给系统的供冷能力，进而检验冷却液供给系统的设计是否满足供冷需求。而且，在进行测试时，液冷数据中心测试设备可以模拟运行中的液冷机柜，方便对液冷数据中心进行各项测试，从而有利于发现液冷数据中心系统在设计和建设过程中存在的各类故障或缺陷，进而及时排除故障，避免液冷数据中心在交付运行后因系统故障造成不必要的损失。采用上述结构设计的液冷数据中心测试设备可以模拟运行中的液冷机柜，方便对冷却液供给系统的供冷能力以及液冷数据中心的其它项目进行测试，解决了现有技术中对液冷数据中心进行测试不方便的技术问题。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1为本发明实施例提供的一种液冷数据中心测试设备的内部结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的一种液冷数据中心测试设备在第一视角下的结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的一种液冷数据中心测试设备在第二视角下的结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的一种液冷数据中心测试设备在第三视角下的结构示意图。
24.其中，上述附图包括以下附图标记：
25.1、外壳；100、安装腔；2、发热源；3、换热器；31、冷却液进口；32、冷却液出口；4、风机；5、温度检测元件；6、支撑架；7、控制器；8、防护门；9、观察窗；10、配电接线口。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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例，都应当属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
28.如图1至图4所示，本发明实施例的提供了一种液冷数据中心测试设备，其包括：外壳1，外壳1具有封闭的安装腔100；发热源2，发热源2设置于安装腔100内；换热器3，换热器3设置于安装腔100内，以与发热源2进行换热，换热器3具有冷却液进口31、冷却液出口32以及连通冷却液进口31和冷却液出口32的冷却液流道。
29.本发明实施例的液冷数据中心测试设备包括封闭的安装腔100以及安装于该安装腔100内的发热源2及换热器3，采用这种在封闭的安装腔100内设置发热源2和液冷换热器3的液冷数据中心测试设备在使用时，将换热器3的冷却液进口31与待测的冷却液供给系统的供液口连接，将换热器3的冷却液出口32与待测的冷却液供给系统的回液口连接。由于发热源2和液冷换热器3被布置在封闭的安装腔100内，这样，发热源2发出的热量会充分地被换热器3内的冷却液吸收，升温后的冷却液再回流至冷却液供给系统进行冷却，实现安装腔100内的热平衡，而不是把热量扩散至机房环境导致环境升温影响测试结果。结合发热源2的发热功率，即可得到冷却液供给系统的供冷能力，进而检验冷却液供给系统的设计是否满足供冷需求。而且，在进行测试时，液冷数据中心测试设备可以模拟运行中的液冷机柜，方便对液冷数据中心进行各项测试，从而有利于发现液冷数据中心系统在设计和建设过程中存在的各类故障或缺陷，进而及时排除故障，避免液冷数据中心在交付运行后因系统故障造成不必要的损失。采用上述结构设计的液冷数据中心测试设备可以模拟运行中的液冷机柜，方便对冷却液供给系统的供冷能力以及液冷数据中心的其它项目进行测试，解决了
现有技术中对液冷数据中心进行测试不方便的技术问题。
30.发热源2顾名思义即可以发热的部件，通常可以选择电热器，通过发热源发出热量来模拟服务器在运行时发出的热量，故其可以被称作假负载。为了提高假负载与空气之间的热量交换效果，从而使得其能够更好地将热量传递给冷却液，发热源2内部设有空气流道，空气流道。对于发热源2与换热器3的位置关系，可以有多种布置形式，例如两者接触布置、两者间隔布置、两者中的任意一者环绕另一者布置等等。换热器3的具体结构形式也可以有多种，只要能够实现换热效果即可，例如盘管式换热器、翅片式换热器等等，冷却液也可以有多种选择，只要能够实现热量的吸收和释放从而实现对安装腔100的散热即可，例如其可以是冷却液供给系统专用的冷却液，也可以是纯净水。
31.需要说明的是，上述的封闭并不是局限于完全的封闭，由于生产工艺缺陷、加工误差等限制，安装腔100通常难以做成完全封闭的形式，其可以因存在一些缺陷而导致存在少许的空气泄漏，但设计的目的和方向为保证安装腔100具有更好的封闭性，尽可能地避免外壳1内外侧之间产生空气流通。
32.具体地，外壳1的至少部分由隔热材料制成。通过将外壳1的至少部分由隔热材料制成，能够提高外壳1的隔热效果，从而保证发热源2发出的热量能够被限制在安装腔100内，进而更充分地被换热器3吸收，这样，在进行液冷数据中心测试时，当冷却液供给系统所供冷的所有测试设备的发热源2的实际消耗功率调整到和冷却液供给系统的供冷量相同时，即可以模拟冷却液供给系统的换热能力，进而方便地检验冷却液供给系统是否满足设计的供冷需求。
33.可以理解的是为了更好地模拟冷却液供给系统的换热能力，外壳1的隔热性越好则测试的结果也会更准确，在此基础上，本领域技术人员可采用各种可行的技术手段来提高外壳1的隔热性，例如提高其封闭性、采用隔热性更好的和/或更厚实的隔热材料将安装腔100包裹等等。
34.请参考图1，液冷数据中心测试设备还包括：风机4，风机4设置于安装腔100内；温度检测元件5，温度检测元件5设置于靠近风机4的进风口的一侧。
35.通过在安装腔100内设置风机，可以加强安装腔100内的空气流动，进而提高换热器3的换热性能，使得发热源2发出的热量能够更充分地被换热器3吸收，在此基础上，通过在风机4的进风口一侧设置温度检测元件5，可以对循环于安装腔100内的空气温度进行测量，风机4进风口处的空气温度能够更好地反应整个安装腔100内空气温度的综合状况，以便于对安装腔100内的温度情况进行更好的把控，方便液冷数据中心测试过程的进行。具体地，此处仅对发热源2与换热器3的布置方向、发热源2与风机4的布置方向进行了限制，并不限制他们之间的间隔情况，也就是说，发热源2与换热器3可以是沿第一方向接触布置，也可以是沿第一方向间隔布置，发热源2与风机4可以是沿第二方向接触布置，也可以是沿第二方向间隔布置。温度检测元件5可以有多种具体形式选择，例如温度计、温度传感器。
36.具体地，发热源2与换热器3沿第一方向依次布置，风机4与发热源2沿第二方向依次布置，第一方向与第二方向垂直。
37.在本实施例中，将发热源2与换热器3沿第一方向布置，并将风机与发热源2沿与第一方向垂直的第二方向布置，这样，虽然风机4吹出的风不是直接吹到发热源2和换热器3上，但采用这种布置形式有利于使得安装腔100内的空气更好地形成循环流动的气流，反而
有利于加强发热源2与换热器3之间的热量交换。其中，上述的第一方向和第二方向仅仅是用于指代两个相互垂直的方向，具体地，第一方向可以有各种各样的选择，例如各个水平方向、各种角度的倾斜方向等，相应的，第二方向也会随之变化。
38.为了进一步提高风机4对安装腔100内空气的驱动效果，提高换热能力，安装腔100的内表面为平滑结构，风机4可以是多个，这样，可以更顺畅地驱动空气在外壳1的安装腔100内流通，有利于提高发热源2与换热器3之间的换热效果。
39.作为一个优选的实施例，发热源2为多个，任意一个发热源2均与换热器3沿第一方向依次布置，多个发热源2沿垂直于第一方向的方向间隔布置。
40.在上述的发热源2与换热器3布置形式的基础上，通过将发热源2设置为多个，并将多个发热源2设计为沿垂直于第一方向的方向间隔布置的形式，经过风机4驱动形成的循环气流可以更好地通过各个发热源2之间的空隙间隔，从而更充分地与各个发热源2进行热量交换，提高了发热源2与空气之间的换热性能。具体地，液冷数据中心测试设备包括支撑架6，支撑架6具有沿第二方向间隔设置的多个支撑部，多个发热源2一一对应地安装于多个支撑部。
41.如图3所示，液冷数据中心测试设备还包括：控制器7，风机4、温度检测元件5以及多个发热源2均与控制器7连接。这样，通过采用控制器7可以控制各个发热源2的工作状态、控制风机4的工作状态，并可获取温度检测元件5检测到的温度数据，有利于方便对液冷数据中心测试设备的工作情况进行更准确地把控，图3的实施例中，控制器7被设置在了防护门8上。作为一个优选的实施例，液冷数据中心测试设备还包括报警元件(图中未示出)，报警元件与控制器7连接，当液冷数据中心测试设备的某一部件发生故障时，控制器7可控制报警元件发出声、光、振动等等形式的报警信号，以提示操作人员及时对故障部件进行维护或更换，从而保证测试结果的可靠性。
42.具体地，如图1所示，当液冷数据中心测试设备处于使用状态时，冷却液进口31与冷却液出口32沿高度方向间隔布置，冷却液出口32位于冷却液进口31的上方。
43.也就是说，当液冷数据中心测试设备以正常使用状态进行摆放时，冷却液出口32处于冷却液进口31的上方，这样，冷却液在流经换热器3进行换热时，低温冷却液从下方的冷却液进口31流入，高温的冷却液从上方的冷却液出口32流出，能够更好地适应温度对冷却液密度的影响，保证冷却液在换热器3内的流动更平稳，有利于保证换热器3的换热效果。需要说明的是，在实际实施时，第二方向可以与高度方向一致，也可以不一致。具体地，第二方向是垂直于第一方向的方向，因此，第二方向可以有无数种选择，例如垂直于纸面的方向、与高度方向一致的方向等等，但高度方向却是唯一的，其不仅垂直于第一方向，还与垂直于纸面的方向垂直。
44.如图1至图3所示，外壳1上设有操作口，操作口将安装腔100与外壳1的外部空间连通，外壳1上还设有防护门8，防护门8相对于外壳1可活动地设置以将操作口遮挡或暴露。
45.通过在外壳1上设置操作口和防护门8，通过打开防护门即可方便地对外壳1内部的元器件进行操作和维护，方便了设备的使用，为了更方便地实现对安装腔内各个位置的元器件进行维护，在本实施例中，操作口为两个，两个操作口对应地设置于外壳1的相对的两侧，相应的防护门8为两个，两个防护门8与连个操作口一一对应地设置。
46.如图3和图4所示，外壳1上设有由透光材料制成的观察窗9，以通过观察窗9对安装
腔100内部进行观察，从而方便测试操作人员对液冷数据中心测试设备内部各个零部件的运行情况进行直观的观察。外壳1上设有配电接线口10，以通过配电接线口10对液冷数据中心测试设备进行供电。
47.另外，本发明的实施例还提供了一种液冷数据中心测试系统，其包括：冷却液供给系统，冷却液供给系统具有出液口和回液口；多个上述的液冷数据中心测试设备，多个液冷数据中心测试设备的冷却液进口31均与冷却液供给系统的出液口连接，多个液冷数据中心测试设备的冷却液出口32均与冷却液供给系统的回液口连接。
48.本发明的实施例提供的是一种应用在液冷数据中心的测试负载设备，支撑架6为机架式机柜，用来放置测试用的机架式假负载(发热源2)，支撑架6左侧为机架式假负载的冷风进风通道，支撑架右侧安装冷却盘管(换热器3)，冷却盘管作用是采用冷却水或冷却液对机架式假负载的热排风进行降温，这样就能实现对液冷服务器机柜内的服务器进行供电系统测试，如盘管采用冷却水冷却则可实现对与之对应的数据中心冷源系统进行测试，如采用冷却液进行冷却则可对与之对应cdu冷却液供冷系统进行测试。液冷数据中心测试设备的工作原理是；机架式假负载通电产生的热经过测试设备内部循环空气和冷却盘管将热量传递到冷却介质(冷却液)中，再由冷却介质散到室外，风机4为循环空气提供持续的循环动力。冷却盘管设有冷却液进口31和冷却液出口32，进口设置在换热器3底部，出口设置在换热器3上部，冷却介质通过底部的冷却液进口31进入冷却盘管与流经假负载排的热风进行换热，热排风被降温成冷空气，而冷却介质被热排风加热后经上部冷却液出口32供至测试设备外部，再由cdu或数据中心冷源系统散至室外环境中。测试设备两侧设置有可开启的密闭检修门(防护门8)，检修门主要作用在内部部件和设备更换维修使用，检修门上设置有观测孔(观察窗9)和控制面板(控制器7)，观测孔便于测试人员观测设备内部运行状态，控制面板主要功能是启停测试设备内机架式假负载及风机4，还可根据实际额定测试功率控制机架式假负载的开启台数，根据测试需求人为控制启停机架式假负载，设备内风机4入口处设置温度传感器，当设备内风机4和机架式假负载故障时可通过控制面板进行报警，测试人员可从控制面板监测内部设备运行状态。
49.通过采用上述结构设计，由发热体和冷却体组成一个小型密闭冷热平衡的环境，在这个密闭环境内通过风机4使内部空气连续的把假负载通电产生的热送入冷却盘管冷却，实现小型密闭环境内冷热平衡，而不把热扩散的机房环境里导致环境升温影响测试运行。这样可对液冷数据中心进行供电和供冷系统测试，小型密闭环境类似于传统风冷服务器数据中心用来放置服务器的机房环境，因此可以用假负载模拟液冷服务器机柜内服务器的运行，并测试液冷服务器机柜的供电系统是否满足设计要求，而cdu作为液冷服务器机柜的供冷设备，当其所供冷的所有液冷服务器机柜内的假负载实际消耗功率调整到和cdu的供冷量相同时，即可以模拟cdu设备的换热能力，可检验cdu设备是否满足设计的供冷需求。
50.本发明实施例的液冷数据中心测试设备包括封闭的安装腔100以及安装于该安装腔100内的发热源2及换热器3，采用这种在封闭的安装腔100内设置发热源2和液冷换热器3的液冷数据中心测试设备在使用时，将换热器3的冷却液进口31与待测的冷却液供给系统的供液口连接，将换热器3的冷却液出口32与待测的冷却液供给系统的回液口连接。由于发热源2和液冷换热器3被布置在封闭的安装腔100内，这样，发热源2发出的热量会充分地被换热器3内的冷却液吸收，升温后的冷却液再回流至冷却液供给系统进行冷却，实现安装腔
100内的热平衡，而不是把热量扩散至机房环境导致环境升温影响测试结果。结合发热源2的发热功率，即可得到冷却液供给系统的供冷能力，进而检验冷却液供给系统的设计是否满足供冷需求。而且，在进行测试时，液冷数据中心测试设备可以模拟运行中的液冷机柜，方便对液冷数据中心进行各项测试，从而有利于发现液冷数据中心系统在设计和建设过程中存在的各类故障或缺陷，进而及时排除故障，避免液冷数据中心在交付运行后因系统故障造成不必要的损失。采用上述结构设计的液冷数据中心测试设备可以模拟运行中的液冷机柜，方便对冷却液供给系统的供冷能力以及液冷数据中心的其它项目进行测试，解决了现有技术中对液冷数据中心进行测试不方便的技术问题。
51.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
52.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅仅是用于区别不同对象，没有其他限定作用。
53.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。