CN118301906A - 浸没式液冷系统、液冷系统的控制方法及数据中心 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种浸没式液冷系统、液冷系统的控制方法及数据中心，该系统包括：浸没式蒸发装置，其接入液态冷媒，并用于浸没式地承载待冷却设备，以在对待冷却设备进行相变换热时产生气态冷媒；主冷媒回路，其接入并冷却气态冷媒以形成液态冷媒，并顺次包括冷凝器的冷媒管路、储液罐、液体循环泵和液体再冷器的冷媒管路；以及，外冷源回路，其用于冷却主冷媒回路，并包括彼此并联后连接至外部冷源的冷凝器的外冷源管路和液体再冷器的外冷源管路；液体再冷器的外冷源管路上设有用于控制该外冷源管路是否接入外部冷源的并联控制阀；其中，冷凝器和液体再冷器的设计换热量之和不大于外部冷源的设计换热量。本申请能够适应项目分期建造的冷却需求。

Description

浸没式液冷系统、液冷系统的控制方法及数据中心

技术领域

本申请涉及冷却技术领域，尤其涉及一种浸没式液冷系统、液冷系统的控制方法及数据中心。

背景技术

浸没式液冷，作为一种典型的直接接触型液冷技术，其运作原理是将发热元件直接置于冷却液之中。在此过程中，电子元件产生的热量能够迅速且有效地传递到液体中。随后，借助液体的循环流动，这些热量被有效带走，从而实现了高效的散热效果。由于发热元件与冷却液之间直接接触，该技术不仅提升了散热效率，还降低了运行时的噪音。因此，浸没式液冷技术被推广应用于数据中心、计算机机箱等设备的冷却系统中。

在数据中心等设备的液冷应用场景中，通常在建造前就已经确定好整个工程的设备容量，对应的也需要确定为设备散热的换热量。实际情况中，以数据中心为例，若某一数据中心项目的设计容量是N台服务器装置，对应的换热量是100NkW，那么可能在M台(M＜N，尤其是M＜N/2)的服务器装置就绪时，项目业主就希望能将项目投入商用以尽快获取回报。随之带来的问题是，由于液冷系统属于项目基础设施，通常无法像设备那样分期建造，只能在项目前期一次性建造完成。这样一来，在液冷系统和M台服务器装置已就绪而项目业主希望提前投用的情况下，M台服务器装置将不得不由整个液冷系统进行冷却，而这整个液冷系统本是用于为N台服务器装置冷却的，这无疑会造成液冷系统冷却能力的浪费或是液冷系统冷却效率的下降，尤其是在M与N相差较大的情况下。

发明内容

本申请实施例提供了一种浸没式液冷系统、液冷系统的控制方法及数据中心，能够较好地适应数据中心等大型项目分期建造且在前期提前投入商用的需求，而在后期也同样能够对待冷却设备进行充分地冷却。

第一方面，本申请实施例提供了一种浸没式液冷系统，包括：

浸没式蒸发装置，其接入液态冷媒，并用于浸没式地承载待冷却设备，以在对待冷却设备进行相变换热时产生气态冷媒；

主冷媒回路，其接入并冷却所述气态冷媒以形成所述液态冷媒，并顺次包括冷凝器的冷媒管路、储液罐、液体循环泵和液体再冷器的冷媒管路；以及，

外冷源回路，其用于冷却所述主冷媒回路，并包括彼此并联后连接至外部冷源的所述冷凝器的外冷源管路和所述液体再冷器的外冷源管路；所述液体再冷器的外冷源管路上设有用于控制该外冷源管路是否接入所述外部冷源的并联控制阀；

其中，所述冷凝器和液体再冷器的设计换热量之和不大于所述外部冷源的设计换热量。

在一种可能的实现方式中，所述冷凝器的设计换热量等于所述液体再冷器的设计换热量，且二者之和匹配所述外部冷源的设计换热量。

在一种可能的实现方式中，还包括第一冷媒支路，其顺次包括第一气液分离器、储气罐和气体循环泵，并具有设于所述第一冷媒支路的两通阀；所述第一气液分离器连接所述冷凝器的冷媒管路出口，所述气体循环泵连接所述冷凝器的冷媒管路入口，以使所述第一冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到所述冷凝器的冷媒管路入口并进行再次冷凝。

在一种可能的实现方式中，还包括第二冷媒支路，其顺次包括第二气液分离器和气体再冷器的冷媒管路，并具有设于所述第二冷媒支路的两通阀；所述第二气液分离器连接所述冷凝器的冷媒管路出口，所述气体再冷器的冷媒管路连接所述储液罐，以使所述第二冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经所述气体再冷器再次冷凝；

其中，所述气体再冷器的外冷源管路连接所述外部冷源，且所述冷凝器的设计换热量、液体再冷器的设计换热量和所述气体再冷器的设计换热量，三者之和匹配所述外部冷源的设计换热量。

在一种可能的实现方式中，还包括：第三气液分离器、第三冷媒支路、第四冷媒支路、第一两通阀、第二两通阀和三通阀；

所述第三气液分离器连接所述冷凝器的冷媒管路出口，其液体出口连接所述储液罐；

所述第三冷媒支路顺次包括储气罐和气体循环泵，所述储气罐连接所述第三气液分离器的气体出口，所述气体循环泵连接所述冷凝器的冷媒管路入口，以使所述第三冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到所述冷凝器的冷媒管路入口并进行再次冷凝；

所述第四冷媒支路顺次包括气体再冷器的冷媒管路和第四气液分离器；所述气体再冷器的冷媒管路连接所述第三气液分离器的气体出口，所述第四气液分离器连接所述气体再冷器且其气体出口连接所述储气罐，其液体出口连接所述储液罐，以使所述第四冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经所述气体再冷器再次冷凝；其中，所述气体再冷器的外冷源管路连接所述外部冷源，且所述冷凝器的设计换热量、液体再冷器的设计换热量和所述气体再冷器的设计换热量，三者之和匹配所述外部冷源的设计换热量；

所述第一两通阀和第二两通阀分别设于所述第三冷媒支路和第四冷媒支路，所述三通阀的三个端口分别连接所述冷凝器的冷媒管路出口、所述第三气液分离器和所述储液罐。

在一种可能的实现方式中，所述冷凝器的设计换热量等于所述液体再冷器的设计换热量，所述气体再冷器的换热量小于所述冷凝器和所述液体再冷器的设计换热量。

第二方面，本申请实施例提供了一种液冷系统的控制方法，包括：

获取负载率，并在负载率大于预设的负载率阈值时控制所述并联控制阀开启，否则控制所述并联控制阀关闭。

在一种可能的实现方式中，还包括：

获取所述储液罐的液位高度，并在液位高度低于预设的液位高度阈值时控制所述第一冷媒支路或所述第三冷媒支路开启，否则控制所述第一冷媒支路或所述第三冷媒支路关闭。

在一种可能的实现方式中，还包括：获取所述浸没式蒸发装置的回液温度，并在回液温度高于预设的回液温度阈值时控制所述第二冷媒支路或所述第四冷媒支路开启，否则控制所述第二冷媒支路或所述第四冷媒支路关闭。

第三方面，本申请实施例提供了一种数据中心，其包括所述液冷系统和至少一个浸没式服务器；所述数据中心应用如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的浸没式液冷系统对各浸没式服务器进行散热。

第四方面，本申请实施例提供了一种液冷系统的控制装置，包括：

获取模块，用于获取负载率；

控制模块，用于在负载率大于预设的负载率阈值时控制所述并联控制阀开启，否则控制所述并联控制阀关闭。

在一种可能的实现方式中，获取模块，还用于获取所述储液罐的液位高度；

控制模块，还用于在液位高度低于预设的液位高度阈值时控制所述第一冷媒支路或所述第三冷媒支路开启，否则控制所述第一冷媒支路或所述第三冷媒支路关闭。

在一种可能的实现方式中，获取模块，还用于获取所述浸没式蒸发装置的回液温度；

控制模块，还用于在回液温度高于预设的回液温度阈值时控制所述第二冷媒支路或所述第四冷媒支路开启，否则控制所述第二冷媒支路或所述第四冷媒支路关闭。

第五方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

第六方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

本申请实施例提供一种浸没式液冷系统、液冷系统的控制方法及数据中心，通过浸没式蒸发装置采用浸没式方式承载待冷却设备，高效传递热量，确保待冷却设备的稳定运行。冷凝器的冷媒管路、储液罐、液体循环泵和液体再冷器的冷媒管路构成主冷媒回路，负责将气态冷媒冷却为液态冷媒，以便循环利用。其中，引入液体再冷器对冷媒进行再次冷却，可以避免冷却效率不足的问题，从而防止回液温度较高的液态冷媒进入浸没式蒸发装置引发膜态沸腾。另外，该系统还采用了并联控制阀，实现了冷凝器的外冷源管路和液体再冷器的外冷源管路的并联连接至外部冷源，使系统能够根据实际情况调整冷却能力，以适应数据中心等大型项目分期建造且在前期提前投入商用的需求，并满足在后期也同样能够对待冷却设备进行充分地冷却，达到更加高效、节能的冷却效果。冷凝器和液体再冷器的设计换热量之和被严格控制在外部冷源的设计换热量之内，确保冷却系统在实际运行过程中的稳定性和安全性，避免了因换热量过大而导致的系统故障或损坏。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图；

图3是本申请另一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图；

图4是本申请另一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图；

图5是本申请另一实施例提供的液冷系统的控制方法的实现流程图；

图6是本申请一实施例提供的液冷系统的控制装置的结构示意图；

图7是本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

本申请实施例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，以便这里描述的本申请实施例的实施例。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。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

图1是本申请一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图，如图1所示，包括：浸没式蒸发装置、主冷媒回路和外冷源回路。

浸没式蒸发装置，其接入液态冷媒，并用于浸没式地承载待冷却设备，以在对待冷却设备进行相变换热时产生气态冷媒。

其中，待冷却设备为数据中心服务器装置、计算机机箱等电子设备或电子元件。待冷却设备在运行过程中会产生大量热量，如果不及时散热，将会严重影响设备的性能和稳定性。

在本申请实施例中，浸没式蒸发装置采用浸没式方式承载待冷却设备，通过接触式热传导，装置能高效传递热量。在相变换热过程中，液态冷媒有效吸收待冷却设备产生的热量，并转变为气态，确保热量得到迅速而均匀的转移。因此，浸没式蒸发装置不仅大幅提升了散热效率，还能有效避免设备局部过热，确保设备的稳定运行。

主冷媒回路，其接入并冷却气态冷媒以形成液态冷媒，并顺次包括冷凝器1的冷媒管路、储液罐2、液体循环泵3和液体再冷器4的冷媒管路。

外冷源回路，其用于冷却主冷媒回路，并包括彼此并联后连接至外部冷源的冷凝器1的外冷源管路和液体再冷器4的外冷源管路；液体再冷器4的外冷源管路上设有用于控制该外冷源管路是否接入外部冷源的并联控制阀5。

其中，冷凝器1和液体再冷器4均为间壁式换热器且均包括：冷媒管路和外冷源管路。设置两个管路的主要作用是冷媒流经冷媒管路时，与外部冷源的热交换，使气态冷媒放出热量并转变为液态。

在系统运作过程中，冷媒的相变历程遵循如下规律：冷媒在主冷媒回路中循环流动，在冷凝器1和液体再冷器4的冷媒管路中与外部冷源进行热交换，使得冷媒由气态相变成液态。这一转变保证了在流经浸没式蒸发装置时能够高效吸收待冷却设备的热量，使得冷媒由液态相变成气态。

其中，液体再冷器4主要作用为进一步冷却液态冷媒，确保其达到理想的低温状态。

在本申请实施例中，主冷媒回路的主要任务是将气态冷媒接入系统并经过一系列处理，最终转化为液态冷媒，保证在流经浸没式蒸发装置时，能够高效吸收待冷却设备的热量。而外冷源回路的主要任务则是为主冷媒回路提供冷却能力，其包括并联后连接至外部冷源的冷凝器1的外冷源管路和液体再冷器4的外冷源管路。

液体再冷器4的外冷源管路上设有并联控制阀5。这一设计使得系统能够根据实际情况灵活调整外冷源的接入，例如：根据项目分期建设情况或待冷却设备的制冷需求变化灵活调整外冷源的接入。

具体的，针对项目分期建设，如果项目尚未全部完成，可以优先通过冷凝器1的外冷源管路为主冷媒回路提供冷却能力。在项目全部建设完成后，再通过并联控制阀5的调整，使液体再冷器4的外冷源管路与冷凝器1的外冷源管路共同为主冷媒回路提供冷却能力。其中，通过并联控制阀5的设置，能够避免项目全部建设完成前液冷系统冷却能力的浪费，并确保系统的稳定运行。图1中，示例性的以1个浸没式蒸发装置示出，在具体实施过程中，根据项目建设进程，浸没式蒸发装置的数量会变化。

针对待冷却设备的制冷需求变化，在待冷却设备的制冷需求量小且冷凝器1能够满足制冷需求时，关闭并联控制阀5，此时液态冷媒直通该液体再冷器4且不在液体再冷器4中进行换热，从而保持适当的外部冷源的接入量，避免造成液冷系统冷却能力的浪费，提升液冷系统冷却效率。而在待冷却设备的制冷需求量增大且冷凝器1无法满足制冷需求时，打开并联控制阀5，增加外部冷源的接入量，保证气态冷媒能够完全相变并形成较低温的液体冷媒流回浸没式蒸发装置，以避免回液温度较高的液态冷媒在浸没式蒸发装置侧发生膜态沸腾，造成待冷却设备的损坏。

另外，需要说明的是，在具体实施过程中，冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量之和不大于外部冷源的设计换热量。这一设计原则确保系统在运行时能够保持稳定的热平衡状态，避免因为热量积累而导致的系统失效。同时，为系统的优化和升级提供了便利，使得系统在面对不同制冷需求时能够保持高效稳定的运行。

可选的，外部冷源为空气、水源或其他低温流体，通过与这些外部资源的热交换，外冷源回路能够有效地将主冷媒回路中的热量带走，从而维持系统的稳定运行。

在前述冷媒的相变历程中，储液罐2则起到缓冲和稳定冷媒流量的作用，确保冷媒在系统中的稳定供应。液体循环泵3则负责将液态冷媒输送到液体再冷器4，进一步降低其温度。最终，经过液体再冷器4的冷媒管路，液态冷媒得以完成冷却过程，为下一轮循环做好准备。

在本实施例中，通过浸没式蒸发装置采用浸没式方式承载待冷却设备，高效传递热量，确保待冷却设备的稳定运行。冷凝器的冷媒管路、储液罐、液体循环泵和液体再冷器的冷媒管路构成主冷媒回路，负责将气态冷媒冷却为液态冷媒，以便循环利用。其中，引入液体再冷器对冷媒进行再次冷却，可以避免冷却效率不足的问题，从而防止气态冷媒进入浸没式蒸发装置引发膜态沸腾。另外，该系统还采用了并联控制阀，实现了冷凝器的外冷源管路和液体再冷器的外冷源管路的并联连接至外部冷源，使系统能够根据实际情况调整冷却能力，以适应数据中心等大型项目分期建造且在前期提前投入商用的需求，并满足在后期也同样能够对待冷却设备进行充分地冷却，达到更加高效、节能的冷却效果。冷凝器和液体再冷器的设计换热量之和被严格控制在外部冷源的设计换热量之内，确保冷却系统在实际运行过程中的稳定性和安全性，避免了因换热量过大而导致的系统故障或损坏。

在前述实施例中，在冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量之和不大于外部冷源的设计换热量的设计原则下，冷凝器1与液体再冷器4的数量，以及，冷凝器1与液体再冷器4两者之间的换热量原则不同。

在一种可能的实现方式中，冷凝器1的设计换热量等于液体再冷器4的设计换热量，且二者之和匹配外部冷源的设计换热量。

其中，将冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量设置为相等，旨在确保两者在热交换过程中的热量处理能力相互匹配。当两者换热量相等时，能有效避免冷媒在循环过程中出现过热或过冷的情况，从而保证制冷过程的连续性和稳定性。此外，需要说明的是，本发明实施例中所述的设计换热量的匹配，不能只是让换热器的理论换热量相同，还要考虑到被换热效率影响后的实际换热能力。

在系统建设方面，将冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量设置为相等，有助于简化系统设计和制造过程，提高系统建设速度。工程师可以根据这一原则，更加精准地计算和选择适当的设备规格和参数，从而缩短系统调试和优化的时间，降低相关成本。

在本实施例中，将冷凝器1与液体再冷器4的设计换热量设定为相等，并确保其总和与外部冷源的设计换热量相符，是一种高效且实用的系统设计方法。这种设计不仅能提升制冷系统的效率和性能，还能简化系统的设计和制造过程，降低运行成本。

在其他可能的实现方式中，根据项目建设规划，设置多个液体再冷器4，并在每个液体再冷器4的外冷源管路上，都相应地配置并联控制阀5。根据项目建设不同阶段对制冷量的具体需求，可以选择控制一个或多个液体再冷器4的外冷源管路与冷凝器1的外冷源管路并联后连接至外部冷源。

另外，将冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量设置为相等，或者，根据项目建设的分段规划，适应性确定液体再冷器4的设计换热量。

图2是本申请另一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图，如图2所示，在图1所示浸没式液冷系统基础上，还包括：第一冷媒支路，其顺次包括第一气液分离器6、储气罐8和气体循环泵9，并具有设于第一冷媒支路的两通阀7；第一气液分离器6连接冷凝器1的冷媒管路出口，气体循环泵9连接冷凝器1的冷媒管路入口，以使第一冷媒支路收集并驱动冷凝器1的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到冷凝器1的冷媒管路入口并进行再次冷凝。

其中，相较于图1所示浸没式液冷系统，第一冷媒支路作为小容量的回气通路，主要解决了冷凝器1冷凝能力有限的问题。在实际运行过程中，前述实施例为了适应工程项目分期建设的问题，从而将原本用于对整个项目进行冷却的一个换热量较大的冷凝器切分为冷凝器1和液体再冷器4两个换热量较小的换热器，这可能带来的问题就是冷凝器1的冷凝能力有限。尤其是在项目建设后期的运行过程中，大量的气态冷媒进入到冷凝器1中，而冷凝器1的设计冷凝能力不足以冷凝这些气态冷媒。尽管理论上来说，位于主冷媒回路后段的液体再冷器4可以补足这些缺失的换热量，但由于二者的冷媒管路是串联关系，不像其外冷源管路是并联关系，这就会造成部分气态冷媒可能由于冷凝器1冷凝能力有限，未能充分冷凝就直接进入储液罐2，这不仅会导致系统液体存量不足，还可能引发液体循环泵3气蚀的问题。因此，第一冷媒支路的引入，避免了气态冷媒引发液体循环泵3气蚀的问题，确保系统的稳定运行。

除此之外，第一冷媒支路还能充分利用冷媒的潜在换热能力，通过收集并驱动未冷凝的气态冷媒进行再次冷凝，不仅提高了气体的利用率，还增加了系统的液体存量，使得系统的换热效率得到提升，进一步增强了浸没式液冷系统的性能。

在本实施例中，第一冷媒支路的引入不仅解决了因将主冷媒回路的换热器配置为冷凝器1和液体再冷器4这两个换热量相对较小的换热器后存在冷凝器1冷凝能力有限的问题，防止了系统液体存量不足和液体循环泵3气蚀的风险，还充分利用了冷媒的潜在换热能力，提高了系统的换热效率。

图3是本申请另一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图，如图3所示，在图1所示浸没式液冷系统基础上，还包括：第二冷媒支路，其顺次包括第二气液分离器10和气体再冷器12的冷媒管路，并具有设于第二冷媒支路的两通阀11；第二气液分离器10连接冷凝器1的冷媒管路出口，气体再冷器12的冷媒管路连接储液罐2，以使第二冷媒支路收集并驱动冷凝器1的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经气体再冷器12再次冷凝；

其中，气体再冷器12的外冷源管路连接外部冷源，且冷凝器1的设计换热量、液体再冷器4的设计换热量和气体再冷器12的设计换热量，三者之和匹配外部冷源的设计换热量。

在实际应用中，随着冷凝器1的长年累月使用，其冷媒管路中可能会产生杂质或水垢，造成冷凝器1的换热效率下降，气态冷媒经过冷凝器1无法冷凝为温度较低的液态冷媒，即便存在后段的液体再冷器4，也会导致在系统长时间运行后，回液温度升高。

相较于图1所示浸没式液冷系统，第二冷媒支路作为小容量的气体再冷通路，解决冷凝器1长时间使用后换热效率下降的问题。气体再冷器12与冷凝器1和液体再冷器4共用外部冷源，且可通过类似并联控制阀5的阀门调节外部冷源的量。通过外部冷源使得气体再冷器12能够在长时间使用后回液温度较高时有效地小幅度降低回液温度。并且，小容量的再冷器也便于对现有系统进行改造。

其中，设计换热量的设计理念为：冷凝器1的设计换热量、液体再冷器4的设计换热量和气体再冷器12的设计换热量，三者之和匹配外部冷源的设计换热量。这一设计原则确保系统在运行时能够保持稳定的热平衡状态，避免因为热量积累而导致的系统失效。

在本实施例中，第二冷媒支路的引入解决了冷凝器1长时间使用后性能下降的问题，并能够实现系统换热量的微调，提高系统的整体性能。

图4是本申请另一实施例提供的浸没式液冷系统的结构示意图，如图4所示，在图1所示浸没式液冷系统基础上，还包括：第三气液分离器13、第三冷媒支路、第四冷媒支路、第一两通阀14、第二两通阀15和三通阀17；

第三气液分离器13连接冷凝器1的冷媒管路出口，其液体出口连接储液罐2；

第三冷媒支路顺次包括储气罐8和气体循环泵9，储气罐8连接第三气液分离器13的气体出口，气体循环泵9连接冷凝器1的冷媒管路入口，以使第三冷媒支路收集并驱动冷凝器1的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到冷凝器1的冷媒管路入口并进行再次冷凝；

第四冷媒支路顺次包括气体再冷器12的冷媒管路和第四气液分离器16；气体再冷器12的冷媒管路连接第三气液分离器13的气体出口，第四气液分离器16连接气体再冷器12且其气体出口连接储气罐8，其液体出口连接储液罐2，以使第二冷媒支路收集并驱动冷凝器1的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经气体再冷器12再次冷凝；其中，气体再冷器12的外冷源管路连接外部冷源，且冷凝器1的设计换热量、液体再冷器4的设计换热量和气体再冷器12的设计换热量，三者之和匹配外部冷源的设计换热量；

第一两通阀14和第二两通阀15分别设于第三冷媒支路和第四冷媒支路，三通阀17的三个端口分别连接冷凝器1的冷媒管路出口、第三气液分离器13和储液罐2。

综合前述实施例，图4相较于图1所示浸没式液冷系统，增设第三冷媒支路作为小容量的回气通路，增设第四冷媒支路作为小容量的气体再冷通路。

第三冷媒支路，用于解决气体未充分冷凝就直接进入到储液罐2，造成系统液体存量不足并可能带来液体循环泵3气蚀的问题。并且，这样可充分利用冷媒的潜在换热能力，提高气体利用率和液体存量，并使得系统换热效率提升。可以理解的，第三冷媒支路与图2所示的浸没式液冷系统中的第一冷媒支路作用相同。

第四冷媒支路，用于解决冷凝器1长时间使用后换热效率下降的问题。气体再冷器12与冷凝器1和液体再冷器4共用外部冷源，且可通过类似并联控制阀5的阀门调节外部冷源的量。通过外部冷源使得气体再冷器12能够在长时间使用后回液温度较高时有效地小幅度降低回液温度。并且，小容量的再冷器也便于对现有系统进行改造。可以理解的，第四冷媒支路与图3所示的浸没式液冷系统中的第二冷媒支路作用基本相同，但除此之外，本实施例的第四冷媒支路还具有其他作用。

具体来说，图2所示的浸没式液冷系统利用了第一冷媒支路构成回气通路，尽管其确实能够使得进入冷凝器1的气态冷媒的湿度降低，整体来说更容易被冷凝为液态从而增加储液罐2的液体存量，但冷凝器1毕竟设计换热量有限，对冷凝器1循环地通入具有未被外部冷源进一步换热从而具有一定温度的气态冷媒后，会导致冷凝器1的冷媒管路和外冷源管路的换热温差降低，从而降低冷凝器1的换热效率，致使虽然可以增加储液罐2的液体存量并减少了对液体循环泵3的气蚀，却反而有可能导致回液温度升高。

为此，引入具有气体再冷器12和第四气液分离器16的第四冷媒支路，并将第四气液分离器16与储气罐8和储液罐2相连，不仅可以起到第二冷媒支路的作用以解决冷凝器1长期使用的问题，还可以使得部分气态冷媒、或是全部气态冷媒在进入储气罐8之前，先通过气体再冷器12使用外部冷源对其进行冷却，减少冷凝器1换热温差降低的问题，避免冷凝器1因仅引入第一冷媒支路或第三冷媒支路导致换热效率降低、末端回液温度升高的问题。同样的，利用气体再冷器12和第四气液分离器16本身也可以提高储液罐2的液体存量、减少气蚀并降低回液温度。

可以看出，相较于仅设置第一冷媒支路，或者仅设置第二冷媒支路，本实施例中第四冷媒支路与第三冷媒支路结合可以起到更好的效果，在此情况下，第四冷媒支路相较于第二冷媒支路也具有提高冷凝器1的换热效率的作用。

在一种可能的实现方式中，冷凝器1的设计换热量等于液体再冷器4的设计换热量，气体再冷器12的换热量小于冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量。

其中，气体再冷器12的换热量小于冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量，能够满足对系统换热量的微调需求，同时，降低系统建设成本。

在本实施例中，第三冷媒支路的引入不仅解决了冷凝器1冷凝能力有限的问题，防止了系统液体存量不足和液体循环泵3气蚀的风险，还充分利用了冷媒的潜在换热能力，提高了系统的换热效率。第四冷媒支路的引入解决了冷凝器1长时间使用后性能下降的问题，并能够解决仅引入第三冷媒支路后存在冷凝器1换热效率较低的问题，从而降低回液温度，实现对系统换热量的微调，提高系统的整体性能。通过双支路的引入，增强了系统对各种运行场景的适应能力，从而提升了系统的稳定运行水平。

本申请实施例还提供了一种数据中心，其包括液冷系统和至少一个浸没式服务器；数据中心应用如上任一种可能的实现方式的浸没式液冷系统对各浸没式服务器进行散热。

上述各实施例详细阐述了不同液冷系统的运作机制。在实际控制环节，根据浸没式蒸发装置侧负载率、储液罐2的液位高低以及浸没式蒸发装置的回液温度，对液冷系统进行综合调控。其中，可选地，并联控制阀5、二通阀和三通阀17等为电子控制阀，能够响应于控制系统的控制指令动作。

图5是本申请一实施例提供的液冷系统的控制方法的实现流程图，如图5所示，该方法包括如下步骤：

S501，获取负载率；

在负载率大于预设的负载率阈值时，执行步骤S502；否则，执行步骤S503；

S502，控制并联控制阀5开启；

S503，控制并联控制阀5关闭。

其中，负载率为浸没式蒸发装置侧待冷却设备散热量与冷液系统总设计换热量的比值。冷液系统总设计换热量为冷凝器1和液体再冷器4的设计换热量之和。

在本申请实施例中，液冷系统的控制方法的执行主体为云服务器或具备实体结构的控制器。以上为示例性说明，执行主体还可以为其他形态的控制装置。

在具体实施过程中，根据项目建设不同阶段，待冷却设备的数量会有所不同，相应的液冷系统的负载率不同。项目建设完成后，待冷却设备的启动数量不同，相应的液冷系统的负载率不同。另外，待冷却设备的启动数量的情况下，根据运行环境不同散热量也可能有所不同，相应的液冷系统的负载率不同。

在本实施例中，获取负载率，在负载率小于或等于预设的负载率阈值时，控制并联控制阀5关闭，避免液冷系统冷却能力的浪费，提升液冷系统冷却效率，适应项目分期建造且在前期提前投入商用的需求。在负载率大于预设的负载率阈值时，控制并联控制阀5开启，避免冷却效率不足的问题，从而防止气态冷媒进入浸没式蒸发装置引发膜态沸腾，提升系统运行稳定性。

在一种可能的实现方式中，还包括：

获取储液罐2的液位高度，并在液位高度低于预设的液位高度阈值时控制第一冷媒支路或第三冷媒支路开启，否则控制第一冷媒支路或第三冷媒支路关闭。

其中，储液罐2的液位高度低于预设的液位高度阈值时，表明气态冷媒未充分冷凝，气态冷媒进入液体循环泵3，会造成液体循环泵3气蚀。在图2所示浸没式液冷系统中控制第一冷媒支路开启，在图3所示浸没式液冷系统中控制第三冷媒支路开启，收集并驱动冷凝器1的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到冷凝器1的冷媒管路入口并进行再次冷凝。

在一种可能的实现方式中，还包括：获取浸没式蒸发装置的回液温度，并在回液温度高于预设的回液温度阈值时控制第二冷媒支路或第四冷媒支路开启，否则控制第二冷媒支路或第四冷媒支路关闭。

其中，浸没式蒸发装置的回液温度高于预设的回液温度阈值时，表明冷凝器1的换热效率不足，或者，冷凝器1和液体再冷器4的换热效率不足，控制图3所示第二冷媒支路或图4所示第四冷媒支路开启，收集并驱动冷凝器1的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经气体再冷器12再次冷凝。

特别的，在开启第四冷媒支路时，可以开启第三冷媒支路中的第一两通阀14，使得部分气态冷媒进入气体再冷器12，也可以关闭该第一两通阀14，使得全部气态冷媒进入气体再冷器12，这可以根据回液温度的升高程度来决定。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以下为本申请的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。

图6是本申请一实施例提供的液冷系统的控制装置的结构示意图，如图6所示，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，如图6所示，该装置包括：

获取模块，用于获取负载率；

控制模块，用于在负载率大于预设的负载率阈值时控制并联控制阀5开启，否则控制并联控制阀5关闭。

在具体实施过程中，根据项目建设不同阶段，待冷却设备的数量会有所不同，相应的液冷系统的负载率不同。项目建设完成后，待冷却设备的启动数量不同，相应的液冷系统的负载率不同。另外，待冷却设备的启动数量的情况下，根据运行环境不同散热量也可能有所不同，相应的液冷系统的负载率不同。

在本实施例中，获取负载率，在负载率小于或等于预设的负载率阈值时，控制并联控制阀5关闭，避免液冷系统冷却能力的浪费，提升液冷系统冷却效率，适应项目分期建造且在前期提前投入商用的需求。在负载率大于预设的负载率阈值时，控制并联控制阀5开启，避免冷却效率不足的问题，从而防止气态冷媒进入浸没式蒸发装置引发膜态沸腾，提升系统运行稳定性。

在一种可能的实现方式中，还包括：

获取模块，还用于获取储液罐2的液位高度；

控制模块，还用于在液位高度低于预设的液位高度阈值时控制第一冷媒支路或第三冷媒支路开启，否则控制第一冷媒支路或第三冷媒支路关闭。

在一种可能的实现方式中，还包括：

获取模块，还用于获取浸没式蒸发装置的回液温度；

控制模块，还用于在回液温度高于预设的回液温度阈值时控制第二冷媒支路或第四冷媒支路开启，否则控制第二冷媒支路或第四冷媒支路关闭。

图7是本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。如图7所示，该实施例的电子设备7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个液冷系统的控制方法实施例中的步骤，例如图5所示的各步骤。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示各模块的功能。

示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述电子设备7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成图6所示各模块。

所述电子设备7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电子设备7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是电子设备7的示例，并不构成对电子设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器71可以是所述电子设备7的内部存储单元，例如电子设备7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述电子设备7的外部存储设备，例如所述电子设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述电子设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个液冷系统的控制方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浸没式液冷系统，其特征在于，包括：

浸没式蒸发装置，其接入液态冷媒，并用于浸没式地承载待冷却设备，以在对待冷却设备进行相变换热时产生气态冷媒；

主冷媒回路，其接入并冷却所述气态冷媒以形成所述液态冷媒，并顺次包括冷凝器的冷媒管路、储液罐、液体循环泵和液体再冷器的冷媒管路；以及，

外冷源回路，其用于冷却所述主冷媒回路，并包括彼此并联后连接至外部冷源的所述冷凝器的外冷源管路和所述液体再冷器的外冷源管路；所述液体再冷器的外冷源管路上设有用于控制该外冷源管路是否接入所述外部冷源的并联控制阀；

其中，所述冷凝器和液体再冷器的设计换热量之和不大于所述外部冷源的设计换热量。

2.根据权利要求1所述的浸没式液冷系统，其特征在于，所述冷凝器的设计换热量等于所述液体再冷器的设计换热量，且二者之和匹配所述外部冷源的设计换热量。

3.根据权利要求1或2所述的浸没式液冷系统，其特征在于，还包括第一冷媒支路，其顺次包括第一气液分离器、储气罐和气体循环泵，并具有设于所述第一冷媒支路的两通阀；所述第一气液分离器连接所述冷凝器的冷媒管路出口，所述气体循环泵连接所述冷凝器的冷媒管路入口，以使所述第一冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到所述冷凝器的冷媒管路入口并进行再次冷凝。

4.根据权利要求1所述的浸没式液冷系统，其特征在于，还包括第二冷媒支路，其顺次包括第二气液分离器和气体再冷器的冷媒管路，并具有设于所述第二冷媒支路的两通阀；所述第二气液分离器连接所述冷凝器的冷媒管路出口，所述气体再冷器的冷媒管路连接所述储液罐，以使所述第二冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经所述气体再冷器再次冷凝；

其中，所述气体再冷器的外冷源管路连接所述外部冷源，且所述冷凝器的设计换热量、液体再冷器的设计换热量和所述气体再冷器的设计换热量，三者之和匹配所述外部冷源的设计换热量。

5.根据权利要求1所述的浸没式液冷系统，其特征在于，还包括：第三气液分离器、第三冷媒支路、第四冷媒支路、第一两通阀、第二两通阀和三通阀；

所述第三气液分离器连接所述冷凝器的冷媒管路出口，其液体出口连接所述储液罐；

所述第三冷媒支路顺次包括储气罐和气体循环泵，所述储气罐连接所述第三气液分离器的气体出口，所述气体循环泵连接所述冷凝器的冷媒管路入口，以使所述第三冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒回到所述冷凝器的冷媒管路入口并进行再次冷凝；

所述第四冷媒支路顺次包括气体再冷器的冷媒管路和第四气液分离器；所述气体再冷器的冷媒管路连接所述第三气液分离器的气体出口，所述第四气液分离器连接所述气体再冷器且其气体出口连接所述储气罐，其液体出口连接所述储液罐，以使所述第四冷媒支路收集并驱动所述冷凝器的冷媒管路出口的未冷凝气态冷媒经所述气体再冷器再次冷凝；其中，所述气体再冷器的外冷源管路连接所述外部冷源，且所述冷凝器的设计换热量、液体再冷器的设计换热量和所述气体再冷器的设计换热量，三者之和匹配所述外部冷源的设计换热量；

所述第一两通阀和第二两通阀分别设于所述第三冷媒支路和第四冷媒支路，所述三通阀的三个端口分别连接所述冷凝器的冷媒管路出口、所述第三气液分离器和所述储液罐。

6.根据权利要求4或5所述的浸没式液冷系统，其特征在于，所述冷凝器的设计换热量等于所述液体再冷器的设计换热量，所述气体再冷器的换热量小于所述冷凝器和所述液体再冷器的设计换热量。

7.一种液冷系统的控制方法，用于权利要求1所述的浸没式液冷系统，其特征在于，包括：

获取负载率，并在负载率大于预设的负载率阈值时控制所述并联控制阀开启，否则控制所述并联控制阀关闭。

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，所述方法用于权利要求3或5所述的浸没式液冷系统；

还包括：

获取所述储液罐的液位高度，并在液位高度低于预设的液位高度阈值时控制所述第一冷媒支路或所述第三冷媒支路开启，否则控制所述第一冷媒支路或所述第三冷媒支路关闭。

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，所述方法用于权利要求4或5所述的浸没式液冷系统；

还包括：

获取所述浸没式蒸发装置的回液温度，并在回液温度高于预设的回液温度阈值时控制所述第二冷媒支路或所述第四冷媒支路开启，否则控制所述第二冷媒支路或所述第四冷媒支路关闭。

10.一种数据中心，其包括所述液冷系统和至少一个浸没式服务器；所述数据中心应用权利要求1至6任一项所述的浸没式液冷系统对各浸没式服务器进行散热。