本發(fā)明屬于服務器，涉及一體化服務器機柜，尤其涉及可進行余熱回收利用的一體化服務器機柜及控制方法。

背景技術(shù)：

1、在大數(shù)據(jù)爆發(fā)的時代，特別是隨著ai技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量更是以幾何倍數(shù)增長，而且存儲的文件占用內(nèi)存空間越來越大，為了數(shù)據(jù)的安全性，以及存儲的及時性，調(diào)用的便捷性等，多數(shù)公司都設(shè)有自己企業(yè)的服務器，用于數(shù)據(jù)文件的及時上傳存儲備份，數(shù)據(jù)文件的中轉(zhuǎn)等，服務器對企業(yè)來說至關(guān)重要，承載著企業(yè)所有的電子數(shù)據(jù)信息，在當下大數(shù)據(jù)為王的信息時代，一旦服務器癱瘓，將直接影響企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)和經(jīng)營，服務器的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。

2、由于服務器的重要性，很多企業(yè)為服務器設(shè)置專門的區(qū)域或者房間，同時匹配對應的降溫措施，保證高度集成式服務器的良好連續(xù)運轉(zhuǎn)，服務器在高速持續(xù)運轉(zhuǎn)降溫的過程中，散發(fā)大量的熱量，這些熱量目前多是直接排放到大氣中，同時需要匹配適合的降溫措施進行降溫，降溫設(shè)備消耗大量的能耗，同時散發(fā)的熱量直接排放，無法及時回收熱量，使得服務器的運行造成大量的能耗，除了服務器設(shè)備本身的費用，運行的能耗也成為企業(yè)成本的一部分。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問題是在于提供可進行余熱回收利用的一體化服務器機柜及控制方法，針對背景技術(shù)中的問題，設(shè)置一次循環(huán)管路和二次循環(huán)管路，通過一次循環(huán)管路給服務器降溫，同時通過二次循環(huán)管路實現(xiàn)熱量交換，將服務器散發(fā)的熱量進行回收，與外部的熱源需求組件連通，滿足熱水源的供應，并可根據(jù)外部環(huán)境的溫度，實現(xiàn)水流的在線調(diào)節(jié)，滿足不同情況下對不同溫度的供熱需求，回收再利用在降低企業(yè)能耗成本的同時，實現(xiàn)了更好的環(huán)保需求。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：可進行余熱回收利用的一體化服務器機柜及控制方法，包括多個服務器，冷卻分發(fā)單元、余熱利用模塊和控制組件；

3、冷卻分發(fā)單元包括一次循環(huán)管路，一次循環(huán)管路作為冷卻源，通過介質(zhì)的循環(huán)，對多個服務器進行降溫散熱；

4、余熱利用模塊包括二次循環(huán)管路，用于余熱回收，滿足外部熱源需求組件熱量的供應，一次循環(huán)管路和二次循環(huán)管路通過電動三通調(diào)節(jié)閥在線調(diào)節(jié)升溫后介質(zhì)在一次循環(huán)管路和二次循環(huán)管路中的流量，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)在一次溫度控制、余熱利用模式和二次溫度控制的多個模式中切換；

5、還包括板換組件，一次循環(huán)管路經(jīng)過服務器升溫后的介質(zhì)作為板換組件的熱源供應，經(jīng)過板換組件換熱后，降溫后的部分介質(zhì)回流到一次循環(huán)管路中，另一部分升溫后的介質(zhì)作為二次循環(huán)管路中熱源的供應源，在本技術(shù)中采用板換組件，考慮到成本以及安裝空間的因素，如市場上有其他可實現(xiàn)介質(zhì)換熱的結(jié)構(gòu)也可實現(xiàn)本技術(shù)的技術(shù)方案，均在本技術(shù)的保護范圍之內(nèi)。

6、進一步的，包括柜體，柜體內(nèi)設(shè)有多個機位，多個服務器呈多行多列鋪設(shè)在機位上，柜體分為上下兩部分，上部分用于放置多個服務器，下部分用于放置冷卻分發(fā)單元、板換組件并鋪設(shè)管路，冷卻分發(fā)單元形成撬裝結(jié)構(gòu)，一次循環(huán)管道布置在機柜背面，同程布置，管道與冷卻分發(fā)單元之間設(shè)有防止冷卻分發(fā)單元震動的軟連接。

7、進一步的，一次循環(huán)管路包括一次循環(huán)泵、一次循環(huán)主進水管路和一次循環(huán)主回水管路，一個服務器對應一個進水支路，一個出水支路，一次循環(huán)主進水管路通過多個進水支路同時進入到多個服務器的降溫區(qū)域，然后通過出水支路回流到一次循環(huán)主回水管路中，每個進水支路和每個出水支路上均設(shè)有控制水流開關(guān)的閥門；

8、一次循環(huán)主進水管路從干冷器風機端到服務器端依次設(shè)有第一閥門、一次水循環(huán)流量計fit01和一次水進水溫度信號計tt01，一次循環(huán)主回水管路從服務器端到干冷器風機端依次設(shè)有一次水回水溫度信號計tt02、一次循環(huán)水泵p01、電動三通調(diào)節(jié)閥v001和第二閥門v002,一次水循環(huán)流量計fit01反饋信號到控制組件，控制組件通過pid算法模塊，對一次水循環(huán)流量計fit01的反饋數(shù)值與設(shè)定目標流量進行比對，然后調(diào)節(jié)一次循環(huán)水泵的頻率，以使得一次水循環(huán)流量計fit01的數(shù)值追平設(shè)定目標流量。

9、進一步的，二次循環(huán)管路包括二次循環(huán)泵、二次循環(huán)進水主管和二次水回水溫度信號計tt11，二次水回水溫度信號計tt11反饋信號到控制組件，還包括室外溫度信號計tt21和室內(nèi)溫度信號計tt22，室外溫度信號計tt21和室內(nèi)溫度信號計tt22均與控制組件電連接，反饋實時溫度到控制組件。

10、進一步的，板換組件的出水端分為兩支，其中一支將降溫后的介質(zhì)返流到一次循環(huán)管路中的一次循環(huán)主進水管路中，連接在第一閥門v003和一次水循環(huán)流量計fit01之間，另一支與外部的熱源需求組件進行連通。

11、進一步的，結(jié)構(gòu)布局時，冷卻分發(fā)單元的長寬不大于機柜長寬，為服務器預留空間，電動三通節(jié)流閥若安裝在板換組件的進水口，則選擇分流三通，電動三通節(jié)流閥若安裝在板換組件的出水口，則合流三通。

12、進一步的，產(chǎn)品的規(guī)格通過參數(shù)計算確定，步驟如下：

13、s1、確定多個服務器的總功率，根據(jù)總功率計算放大系數(shù)后取整確定冷卻分發(fā)單元的換熱功率；

14、s2、計算一次循環(huán)泵流量，根據(jù)服務器的極限進出水溫度差得出一次循環(huán)溫差△t，根據(jù)以下公式計算一次循環(huán)泵流量，

15、q＝cm△t；

16、q＝c(ρv)△t；

17、v＝q/(cρ△t)；

18、以上公式中，冷卻介質(zhì)的特性包括冰點、沸點、密度、比熱容，c代表比熱容；表示物質(zhì)提高溫度所需熱量的能力，比熱容的單位是焦耳每千克攝氏度；m:物體的質(zhì)量；△t代表溫度的變化量，即物體升高(或降低)的溫度，ρ：代表物質(zhì)的密度，是物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值，單位是千克每立方米；v：代表物質(zhì)的體積，單位是立方米；

19、最后設(shè)置放大系數(shù)確定流量；

20、s3、計算一次循環(huán)泵的揚程，選擇管道規(guī)格，根據(jù)選擇的管道規(guī)格確定管道比摩阻，

21、管道阻力損失計算公式△p＝l·△p

22、l＝管道+彎頭+三通+閥組+板換組件+服務器，即一次循環(huán)最不利環(huán)路的當量長度；

23、△p：管道比摩阻，一次循環(huán)泵的揚程大于△p；

24、s4、計算二次循環(huán)泵的流程和揚程，計算過程同一次循環(huán)水泵的計算過程，不同之處在于，l＝管道+彎頭+閥組+板換組件+供熱末端，即二次循環(huán)最不利環(huán)路的當量長度；

25、s5、板換組件選型，板換組件的功率與多個服務器的功率和一致后者略大約多個服務器功率之和，然后根據(jù)一次供回水溫度差和二次供回水溫度差進行板式板換組件選型，計算得出換熱面積；

26、s6、管路、管件、閥組的選型確定，根據(jù)一次循環(huán)管路和二次循環(huán)管路的流量向上取整，選用經(jīng)濟比摩阻管道，立管采用方管，比摩阻接近的同時可更加有效利用空間；管件。

27、可進行余熱回收利用的一體化服務器機柜的控制方法，包括可切換的一次回水溫度控制模式、余熱利用模式的控制模式和氣候補償自動控制的模式；

28、一次回水溫度控制的方法如下：

29、設(shè)置一次回水目標溫度tt91；通過pid算法模塊對v001和g01/g02進行開度及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；使tt01追tt91；

30、余熱利用模式的控制方法如下：

31、設(shè)置一次回水目標溫度tt91和二次回水目標溫度tt92；tt92與tt11比較，判斷是否需要余熱利用；通過pid算法模塊對v001和g01/g02進行開度及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；使tt01追tt91；穩(wěn)定一段時間后回到第一步重新進行調(diào)整；

32、二次溫度控制的方法，即氣候補償自動控制的方法如下：

33、根據(jù)室外溫度tt21計算二次回水目標溫度tt94；通過pid算法模塊對p02進行頻率調(diào)節(jié)；使tt11追tt94；末端溫度控制；設(shè)置室內(nèi)目標溫度tt96；通過pid算法模塊對p02進行頻率調(diào)節(jié)；使tt22追tt96；供熱循環(huán)水溫控制；設(shè)置供熱回水目標溫度tt92；通過pid算法模塊對p02進行頻率調(diào)節(jié)；使tt11追tt92。

34、進一步的，余熱利用模式的控制方法詳細如下：

35、1)、手動設(shè)置一個一次目標溫度值tt91，公差為±2℃，該數(shù)值和范圍值要求顯示在設(shè)置屏幕上，手動設(shè)置一個二次目標溫度值tt92，公差為±2℃，該數(shù)值和范圍值要求顯示在設(shè)置屏幕上；

36、2)、對比tt11和tt92的值，如果tt11≥tt92則執(zhí)行3)，如果tt11＜tt92則執(zhí)行5)；

37、3)、電動三通調(diào)節(jié)閥v001的干冷器通路100％，板換組件通路0％，tt91與tt01的數(shù)值進行對比，通過pid算法模塊對g01/g02進行頻率調(diào)節(jié)，使得tt01無限接近tt91；

38、4)、設(shè)定好的時間間隔time02，當達到供熱平衡后將開始計時time02，計時結(jié)束后系統(tǒng)將自動回到2進行重新調(diào)整，重新調(diào)整的時間間隔要求顯示在設(shè)置屏幕上；

39、5)、電動三通調(diào)節(jié)閥v001的干冷器通路0％，板換組件通路100％；

40、6)、對比tt01和tt91的值，如果tt01＞tt91則執(zhí)行7)，如果tt01＜tt91則執(zhí)行8)，如果tt01＝tt91則執(zhí)行9)；

41、7)、干冷器通路緩慢增大，板換組件通路緩慢減小，當板換組件通路開度≤20％時，干冷器風扇g01/g02通過pid算法模塊調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速緩慢增大，直至達到步驟9中達到tt01＝tt91效果；

42、8)、干冷器風扇g01/g02通過pid算法模塊調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速緩慢減小，當干冷器風扇停止后，干冷器通路緩慢減小，板換組件通路緩慢增大，直至達到步驟9中達到tt01＝tt91效果；

43、9)、電動閥v001保持當前開度并且g01/02保持當前轉(zhuǎn)速；

44、10)、設(shè)定好的時間間隔time02，當達到供熱平衡后將開始計時time02，計時結(jié)束后系統(tǒng)將自動回到2)進行重新調(diào)整，重新調(diào)整的時間間隔要求顯示在設(shè)置屏幕上；

45、11)、在plc面板上有兩個設(shè)置參數(shù)，分別是三通閥的每一動調(diào)整時間time01和每一動的調(diào)整開度op01，上限設(shè)置為30秒和10％開度，防止誤操作。

46、可進行余熱回收利用的一體化服務器機柜的新應用，應用于對熱源有需求的多個場所，包括但不限于以下：

47、采暖：公寓、別墅、商場、餐廳、寫字樓、場館、劇場、廠房、庫房、農(nóng)業(yè)大棚、新風預熱等有采暖需求的任何區(qū)域；

48、熱水：生活熱水、泳池加熱、魚池加熱，滿足日常生活用水需求；

49、其他：烘干、高溫殺菌、蒸汽發(fā)生器預熱需要熱量的部分。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果如下。

51、1、本發(fā)明在現(xiàn)有機柜的基礎(chǔ)上，將服務器運行的熱量進行余熱利用，實現(xiàn)供熱需求，將介質(zhì)經(jīng)過水泵、板換組件等設(shè)備輸送到用熱點，通過三通閥、流量計、變頻器等設(shè)備控制供熱出力，通過熱量表統(tǒng)計供熱總量，滿足不同面積熱量的需求，集液冷服務器運行、余熱利用換熱站、服務器與供熱管理于一體，本技術(shù)的單機柜負荷相對較小并且可以并柜聯(lián)合運行，高度集成并且安裝簡單；

52、2、本發(fā)明采用模塊化結(jié)構(gòu)，將柜體主要分為上下兩部分，將電氣部分和余熱利用模塊分離，有利于保證服務器區(qū)域的安全運行，提升數(shù)據(jù)保護的穩(wěn)定性，下部分的冷卻分發(fā)單元采用模塊化設(shè)計，形成撬裝結(jié)構(gòu)，應對不同的服務器集成類型，可直接進行替換，實現(xiàn)快速的拆卸和再次組裝，維護和保養(yǎng)也方便，降低了移機成本；內(nèi)置泵站簡化現(xiàn)場安裝流程，可實現(xiàn)連接電纜與管道后即刻投入生產(chǎn)；

53、3、本發(fā)明設(shè)置板換單元，可作為供暖單元，實現(xiàn)余熱回收，將服務器散發(fā)的熱量作為板換組件的熱源充分進行回收，換熱后降溫后的介質(zhì)再次回流到cdu模塊中，升溫后的介質(zhì)輸出滿足多種不同場合供熱，供暖的需求等等，實現(xiàn)了多個功能的集成，同時熱量回收再用降低了能耗；

54、4、本技術(shù)由于多個功能的集成和余熱利用，節(jié)能高效，整機熱效率高達97％，可以視為一份能源同時滿足服務器運行和熱量兩項需求，低碳排放，服務器運行+供熱雙份碳排變?yōu)橐环?；而且在此基礎(chǔ)上可產(chǎn)生額外收益，在取暖的同時可以產(chǎn)生服務器算力收益。

55、附圖說明

56、構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

57、圖1是本發(fā)明實施中，服務器為rackcab的控制邏輯圖；

58、圖2是本發(fā)明實施中，服務器為hydrocab的控制邏輯圖；

59、圖3是本發(fā)明一次循環(huán)流量控制系統(tǒng)邏輯圖；

60、圖4是本發(fā)明一次循環(huán)溫度控制系統(tǒng)，普通模式的邏輯圖；

61、圖5是本發(fā)明一次循環(huán)溫度控制系統(tǒng)，余熱利用模式的邏輯圖；

62、圖6是本發(fā)明二次循環(huán)溫度控制系統(tǒng)，氣候補償模式的邏輯圖

63、圖7是本發(fā)明二次循環(huán)溫度控制系統(tǒng)邏輯圖-末端溫度控制邏輯圖；

64、圖8是本發(fā)明二次循環(huán)溫度控制系統(tǒng)邏輯圖-循環(huán)水溫控制邏輯圖；

65、圖9是本發(fā)明針對圖形符號的圖例和名稱的說明表；

66、圖10是本發(fā)明針對字母符號中首字符和說明的表格；

67、圖11是本發(fā)明本發(fā)明實施中，服務器為rackcab、不含柜體后視的結(jié)構(gòu)示意圖；

68、圖12是本發(fā)明本發(fā)明實施中，服務器為rackcab、不含柜體側(cè)視的結(jié)構(gòu)示意圖；

69、圖13是本發(fā)明本發(fā)明實施中，服務器為hydrocab、不含柜體后視的結(jié)構(gòu)示意圖；

70、圖14是本發(fā)明本發(fā)明實施中，服務器為hydrocab、不含柜體仰視的結(jié)構(gòu)示意圖；