TWI870672B

TWI870672B - 智慧型冷卻系統

Info

Publication number: TWI870672B
Application number: TW111122334A
Authority: TW
Inventors: 陳耕翰; 朱佳建
Original assignee: 元鈦科技股份有限公司
Priority date: 2022-06-16
Filing date: 2022-06-16
Publication date: 2025-01-21
Also published as: CN117295289A; US12289870B2; CN217849943U; TW202402145A; US20230413493A1

Abstract

一種智慧型冷卻系統，包含：一機櫃、一水冷背門、一水冷管路、一溫度感測裝置及一流量控制裝置，機櫃具有一容置空間，水冷背門包括一門框及一背門冷卻管路，背門冷卻管路架設於門框中，水冷管路包括一入水三通閥、一入水分歧管、一出水三通閥及一出水分歧管，入水三通閥接收外部的入水並分流至入水分歧管及背門入水口，出水三通閥分別接收背門出水口及出水分歧管的出水，匯流並排出至外部，流量控制裝置依據溫度感測裝置測得的溫度而決定背門冷卻管路的水流佔比。本發明的智慧型冷卻系統解決了過往伺服器排熱風的問題。

Description

智慧型冷卻系統

本發明係關於一種冷卻設備，更特別的是關於一種智慧型冷卻系統。

隨著科技的進步，伺服器的效能越來越好，然而其對於散熱需求也越來越高。在過去，元件功率還不甚大的情況下，採用氣冷的方式堪可滿足過往伺服器的需求，然而元件發熱功率持續在增加，現階段常常採用水冷（液冷）的方式加強散熱。因此，伺服器所在的機房往往同時存在隨著不同時間購入的多套氣冷裝置與水冷裝置。

不幸的是，不管是氣冷裝置還是水冷裝置，其都會產生一定程度的熱風，帶給機房的空調系統額外的壓力。據估計，水冷裝置只能帶走伺服器約70%的熱能，剩餘的30%熱能以熱風形式流出。而氣冷裝置所吸走的熱能幾乎都是以熱風的形式流出。可以想見，即便伺服器的主要元件的熱能被氣體或液體帶走，整個機房仍然充斥在高溫環境中，而空調系統為了降低機房的溫度又勢必耗費更多的能量。

因此，為解決習知冷卻設備的種種問題，本發明提出一種能降低各形式的冷卻設備的熱風排出的智慧型冷卻系統。

為達上述目的及其他目的，本發明提出一種智慧型冷卻系統，其包含：一機櫃，具有一容置空間；一水冷背門，包括一門框及一背門冷卻管路，該門框設置於該機櫃的一側，該背門冷卻管路架設於該門框中，該背門冷卻管路具有一背門入水口及一背門出水口；一水冷管路，包括一入水三通閥、一入水分歧管、一出水三通閥及一出水分歧管，該入水三通閥接收外部的入水並分流至該入水分歧管及該背門入水口，該出水三通閥分別接收該背門出水口及該出水分歧管的出水，匯流並排出至外部；一溫度感測裝置；以及一流量控制裝置，設置於該水冷管路並訊號連接該溫度感測裝置，該流量控制裝置依據該溫度感測裝置測得的溫度而決定該背門冷卻管路的水流佔比。

於本發明之一實施例中，該流量控制裝置設置於該出水三通閥。

於本發明之一實施例中，該流量控制裝置設置於該入水三通閥。

於本發明之一實施例中，該溫度感測裝置設置於該容置空間中，用以感測該容置空間的氣溫。

於本發明之一實施例中，該溫度感測裝置包括複數氣溫感測計，分別設置於該容置空間中的對應不同伺服器的位置。

於本發明之一實施例中，該溫度感測裝置設置於該背門冷卻管路，用以感測該背門冷卻管路的水溫。

於本發明之一實施例中，該溫度感測裝置包括複數水溫感測計，分別設置於該背門冷卻管路以及該出水分歧管。

於本發明之一實施例中，該入水三通閥及該出水三通閥設置於該機櫃的外側。

於本發明之一實施例中，該入水三通閥及該出水三通閥設置於該容置空間中。

於本發明之一實施例中，該門框設置為可相對該機櫃樞轉。

藉此，本發明的智慧型冷卻系統可兼容各種具有不同冷卻裝置的伺服器，並將各伺服器所產生的熱氣利用背門冷卻管路迅速吸收、跟隨冷卻液體排出，降低機櫃及機房的溫度並減少空調系統的負擔，實為優良又環保節能的技術。

為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：

如圖1及圖2所示，本發明第一實施例之智慧型冷卻系統100，其包含：一機櫃1、一水冷背門2、一水冷管路3、一溫度感測裝置4及一流量控制裝置5。

機櫃1具有一容置空間S，用以容納複數個伺服器X、Y、Z……等。複數個伺服器X、Y、Z各自具有其所屬的冷卻裝置，並且不限定為氣冷或水冷裝置。

水冷背門2包括一門框21及一背門冷卻管路22。門框21設置於機櫃1的一側，較佳地設置為可相對機櫃1樞轉。背門冷卻管路22架設於門框21中，可允許冷卻用的液體在其中流動。背門冷卻管路22較佳為複數冷卻管組成，其具有高表面積可增強熱交換，並大幅延長液體在管路中流動的時間。由這些管路組成的背門冷卻管路22具有一背門入水口221及一背門出水口222，以分別允許冷卻用的液體流入和流出背門冷卻管路22。在本實施例中，背門冷卻管路22為為彼此平行排列的複數冷卻管，各冷卻管之間可為串聯或並聯。然而本發明不限於此，背門冷卻管路22可包含盤管或其他形式的利於進行熱交換的冷卻管。在容置空間S中經由各伺服器所產生的熱空氣，與背門冷卻管路22進行熱交換後，其熱能被背門冷卻管路22內的冷卻用液體吸收而帶走。

水冷管路3包括一入水三通閥31、一入水分歧管32、一出水三通閥33及一出水分歧管34。入水三通閥31及出水三通閥33可設置於機櫃1的外側（如圖1）。然而本發明不限於此，在其他實施例中，入水三通閥31及出水三通閥33亦可設置於容置空間S中。換句話說，並不需要侷限入水三通閥31及出水三通閥33的位置。

入水三通閥31具有三個連通口，其為一進二出的形式，其中「進」的端口接收來自外部的冷卻用入水，並從兩個「出」的端口分流至入水分歧管32及背門入水口221。入水分歧管32除了接收入水三通閥31的進水外，還具有複數的並聯出口以連接各伺服器的水冷裝置（圖未示），每個出口用以將冷卻用液體輸入至對應的水冷裝置。

另一方面，出水分歧管34也具有複數的並聯入口以連接各伺服器的水冷裝置，每個入口用以接收已進行過熱交換的液體。而出水三通閥33同樣具有三個連通口，其為二進一出的形式，其中「進」的兩個端口分別接收背門出水口222及出水分歧管34的出水，並從「出」的端口匯流、排出至外部。

換句話說，藉由入水三通閥31及出水三通閥33，可將冷卻用液體一方面入給水冷裝置，另一方面又並聯地輸入至背門冷卻管路22，利用背門冷卻管路22吸收容置空間S中的廢熱，使機櫃1最終排出的氣溫能有效降低。

接著，以下將說明本發明的智慧型冷卻系統100如何配合伺服器的效能而智慧地自動調整流量。

溫度感測裝置4可為各種類型的溫度感測計，例如熱電耦、電阻式溫感器、半導體溫度傳感或晶體振盪器等。流量控制裝置5設置於水冷管路3並訊號連接溫度感測裝置4，流量控制裝置5例如為具有邏輯判斷電路的晶片或電路板。

由於機櫃1內允許裝設各種伺服器，每個伺服器所具備的冷卻裝置形式不拘為水冷裝置或氣冷裝置，故機櫃1內可同時存在不定數的水冷裝置或氣冷裝置。加上伺服器的效能隨時在變化，流量控制裝置5依據溫度感測裝置4測得的溫度而決定背門冷卻管路22的水流佔比。這裡的佔比指的是分配給背門冷卻管路22的水流量佔整體的多寡。

例如，在本發明第一實施例中，如圖1及圖2所示，溫度感測裝置4設置於容置空間S中，用以感測容置空間S的氣溫。當容置空間S的氣溫高於一設定好的目標溫度，或高於機櫃1外部的溫度，流量控制裝置5可調高背門冷卻管路22的水流佔比。具體來說，出水三通閥33中的「進」的兩個端口的開度為可調，若要調高背門冷卻管路22的水流佔比，可利用機械式或電控等原理調大背門出水口222至出水三通閥33的端口的開度，使背門冷卻管路22的流量增加，加強對容置空間S氣溫進行熱交換。反過來說，當容置空間S的氣溫偏低，也可以調小背門出水口222至出水三通閥33的端口的開度，或增加出水分歧管34至至出水三通閥33的端口的開度。也就是說，流向各冷卻裝置及背門冷卻管路22的流量比例是可調的、即時變動的，視溫度感測裝置4所測得的溫度而定。在本實施例中，流量控制裝置5以調整開度的方式調整水流佔比，但本發明不限於此，各種可達成流量控制的裝置都適用於本發明。

另一方面，本實施例的流量控制裝置5設置於出水三通閥33，藉由調整出水三通閥33接收的水量以達成流量控制。然而本發明不限於此，如圖3所示，在本發明第二實施例中，智慧型冷卻系統100a的流量控制裝置5設置於入水三通閥31，藉由調整入水三通閥31輸出的水量以達成流量控制。實際上，流量控制裝置5亦可以設置在水冷管路3的其他位置，以達成流量控制。

藉由本發明的智慧型冷卻系統，可兼容各種具有不同冷卻裝置的伺服器，並將各伺服器所產生的熱氣利用背門冷卻管路22迅速吸收、跟隨冷卻液體排出，降低機櫃1及機房的溫度並減少空調系統的負擔，實為優良又環保節能的技術。

進一步地，本發明又提出第三實施例，如圖4所示，智慧型冷卻系統100b與第一實施例的智慧型冷卻系統100差別在於，溫度感測裝置4包括複數氣溫感測計4X、4Y、4Z……等，分別設置於容置空間S中的對應不同伺服器X、Y、Z……等的位置。此設置方式可更精確地即時發現各伺服器的廢熱氣產生狀況。

進一步地，本發明又提出第四實施例，如圖5所示，智慧型冷卻系統100c與第一實施例的智慧型冷卻系統100差別在於，溫度感測裝置4並非感測容置空間S中的氣溫，而是設置於背門冷卻管路22（較佳為靠近背門出水口222），用以感測背門冷卻管路22的水溫。流量控制裝置5以溫度感測裝置4測得的水溫而決定背門冷卻管路22的水流佔比。例如當背門冷卻管路22的水溫較高，則調高背門冷卻管路22的水流佔比。

進一步地，本發明又提出第五實施例，如圖6所示，智慧型冷卻系統100d與第四實施例的智慧型冷卻系統100c差別在於，溫度感測裝置4包括複數水溫感測計41，分別設置於背門冷卻管路22以及出水分歧管34。

本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100:智慧型冷卻系統 100a:智慧型冷卻系統 100b:智慧型冷卻系統 100c:智慧型冷卻系統 100d:智慧型冷卻系統 1:機櫃 2:水冷背門 21:門框 22:背門冷卻管路 221:背門入水口 222:背門出水口 3:水冷管路 31:入水三通閥 32:入水分歧管 33:出水三通閥 34:出水分歧管 4:溫度感測裝置 41:水溫感測計 4X:氣溫感測計 4Y:氣溫感測計 4Z:氣溫感測計 5:流量控制裝置 S:容置空間 X:伺服器 Y:伺服器 Z:伺服器

圖1係為根據本發明第一實施例之智慧型冷卻系統之立體示意圖。圖2係為根據本發明第一實施例之智慧型冷卻系統之方塊示意圖。圖3係為根據本發明第二實施例之智慧型冷卻系統之方塊示意圖。圖4係為根據本發明第三實施例之智慧型冷卻系統之方塊示意圖。圖5係為根據本發明第四實施例之智慧型冷卻系統之方塊示意圖。圖6係為根據本發明第五實施例之智慧型冷卻系統之方塊示意圖。

100:智慧型冷卻系統 1:機櫃 2:水冷背門 21:門框 22:背門冷卻管路 221:背門入水口 222:背門出水口 3:水冷管路 31:入水三通閥 32:入水分歧管 33:出水三通閥 34:出水分歧管 4:溫度感測裝置 5:流量控制裝置 S:容置空間

Claims

一種智慧型冷卻系統，其包含：一機櫃，具有一容置空間；一水冷背門，包括一門框及一背門冷卻管路，該門框設置於該機櫃的一側，該背門冷卻管路架設於該門框中，該背門冷卻管路具有一背門入水口及一背門出水口；一水冷管路，包括一入水三通閥、一入水分歧管、一出水三通閥及一出水分歧管，該入水三通閥接收外部的入水並分流至該入水分歧管及該背門入水口，該出水三通閥分別接收該背門出水口及該出水分歧管的出水，匯流並排出至外部，且該入水分歧管與該出水分歧管分別連接於該容置空間內的至少一伺服器；一溫度感測裝置，用以感測該容置空間的氣溫；以及一流量控制裝置，設置於該水冷管路並訊號連接該溫度感測裝置，該流量控制裝置依據該溫度感測裝置測得的溫度而決定該背門冷卻管路的水流相對於該入水的佔比。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該流量控制裝置設置於該出水三通閥。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該流量控制裝置設置於該入水三通閥。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該溫度感測裝置設置於該容置空間中。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該溫度感測裝置包括複數個氣溫感測計，且該複數個氣溫感測計分別設置於該容置空間中的對應不同伺服器的位置。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該溫度感測裝置設置於該背門冷卻管路，且該溫度感測裝置還適於感測該背門冷卻管路的水溫。
如請求項6所述之智慧型冷卻系統，其中該溫度感測裝置包括複數個水溫感測計，且該複數個水溫感測計分別設置於該背門冷卻管路以及該出水分歧管。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該入水三通閥及該出水三通閥設置於該機櫃的外側。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該入水三通閥及該出水三通閥設置於該容置空間中。
如請求項1所述之智慧型冷卻系統，其中該門框設置為可相對該機櫃樞轉。