(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111406849.5 (22)申请日 2021.11.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114126365 A (43)申请公布日 2022.03.01 (73)专利权人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 裴强宇　刘方明　陈姝彤　张启夏　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 汪洁丽 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01)审查员 白秀梅 (54)发明名称 一种数据中心高能效液冷方法及液冷系统 (57)摘要 本申请公开了一种数据中心高能效液冷方 法及其系统， 该方法包括： 确定数据中心导致计 算硬件产热的关键产热参数x1以及导致内存硬 件产热的关键产热参数x2； 获取水温T、 流速v以 及关键产热参数x1在不同取值时的计算硬件温 度T’， 得到计算硬件的第一数据集并进行拟合， 得到计算硬件温度函数T ’＝F1(T， v， x1)； 获取硬 件当前温度Td、 水温T以及关键产热参数x2在不 同取值时的内存硬件温度变化率δ， 得到内存硬 件的第二数据集并进行拟合， 得到内存硬件温度 变化率函数δ＝F2(T， Td， x2)； 根据各硬件的安 全温度求解需要调控的目标水温和流速。 根据每 个硬件的散热需求， 针对性地进行调节， 在满足 每个硬件散热需求的前提下最小化制冷能耗。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 114126365 B 2022.09.16 CN 114126365 B 1.一种数据中心高能效液冷方法， 其特 征在于， 包括： 确定数据中心导致计算硬件产热的关键产热参数x1以及导致内存硬件产热的关键产 热参数x2， 所述计算硬件包括CPU和GPU， 所述内存硬件包括DRAM， 其中， CPU的关键产热参数 为硬件的利用率， GPU的关键产热参数为硬件的功 率， 内存硬件的关键产热参数为硬件的利 用率； 获取水温T、 流速v以及关键产热参数x1在不同取值时的计算硬件温度T ’， 得到计算硬 件的第一数据集(T ’， (T， v， x1))， 对第一数据集进行拟合， 得到以水温T、 流速v以及关键产 热参数x1为变量的计算硬件温度函数T ’＝F1(T， v， x1)； 获取内存硬件当前温度Td、 水温T以及关键产热参数x2在不同取值时的内存硬件温度 变化率δ， 得到内存硬件的第二数据集( δ， (Td， T， x2))， 对第二数据集进行拟合， 得到以内存 硬件当前温度Td、 水温T、 以及关键产热参数x2为变量的内存硬件温度变化率函数δ＝F2(T， Td， x2)； 根据计算硬件温度函数计算出不超过计算硬件安全温度时水温T、 流速v的解集， 并从 解集中选取一组解(T， v)以用于调控， 根据内存硬件温度变化率函数计算出不超过内存硬 件安全温度时的水温解集， 并从中选取一个水温解以用于调控， 针对内存硬件的调控流速 为提前设定的固定值， 范围为20L/ h～40L/h。 2.如权利要求1所述的数据中心高能效液冷方法， 其特 征在于， 还 包括： 搭建液冷管路， 所述液冷管路包括冷水供给管路、 热水供给管路、 多个混合管路和控制 阀， 每个混合管路的输入端分别与冷水供给管路和热水供给管路相连通、 输出端用于 向目 标硬件供给混合后的液体， 每个混合管路上设置有控制阀， 所述控制阀用于调控进入混合 管路的冷水流速和热水流速， 在得到用于调控的解后， 根据对应的解调控对应位置的控制 阀， 以分别向计算硬件和内存硬件供 给所需的液体进行冷却。 3.如权利要求2所述的数据中心高能效液冷方法， 其特征在于， 所述热水供给管路包括 连通的热水收集管、 水箱和第一热水输出管， 其中， 所述热水收集管用于收集对硬件降温后 的液体并输送至所述水箱后再 经所述第一热 水输出管泵出； 所述冷水供给管路包括相连通的第 二热水输出管、 制冷机和冷水输出管， 其中， 所述第 二热水输出管还与所述水箱相连通， 用于将所述水箱中的部分液体泵至所述制冷机进 行制 冷后经所述冷水输出 管输出； 每个混合管路具有两个输入端， 其中一个输入端通过控制阀与所述冷水输出管相连 通、 其中另一个输入端通过控制阀与所述第一热水输出管相连通， 混合管路用于将经过控 制阀调控后的液体进行混合后输送至对应的硬件处进行降温。 4.如权利要求3所述的数据中心 高能效液冷方法， 其特征在于， 针对功率为Pi的计算硬 件i， 从解 集中选取一组解(Twarm,i， vwarm,i)， 包括， 计算硬件i出 水口处的水温 Tout,i＝Twarm,i+Pi/c μvwarm,i 其中， Pi表示硬件i的功率， μ和c分别是 液体的密度和比热容； 计算长度为 L的第i管路内的液体的自然散热功率 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114126365 B 2其中， c、 μ、 v表示当前管路中液体的比热容、 密度以及流速， To表示管路外部环境温度， ri和ro分别表示当前管路的内径和外径， λ1表示当前管路 的导热系数， h表示空气的对流换 热系数， β 为 根据仿真软件所 得的误差矫 正系数； 计算自硬件i出 水口流至水箱的水温 计算水箱的自然散热功率 其中， Ttank表示水箱的温度， λ2表示水箱的导热系数， re、 rd和H分别表示水箱的内径、 外 径和高度； 计算液冷管路中的液体的自然散热功率 Ptotal＝∑iPpipe,i+Ptank 计算散热 带来的收益 RHDO＝Ptotal/COP–Ppump 其中， COP是制冷机的制冷性能系 数， Ppump代表泵的总功率， Ppump＝α∑ivwarm,i， α 为根据 实验测得的常数； 以收益RHDO取最大时对应的水温和流速的组合Twarm,i和vwarm,i作为进行调控的解。 5.如权利要求3所述的数据中心 高能效液冷方法， 其特征在于， 针对功率为Pi的计算硬 件i， 从解 集中选取一组解(Twarm,i， vwarm,i)， 包括， 计算液冷管路的冷水提供量 ∑ivcold,i＝∑ivwarm,i(Thot‑Twarm,i)/(Thot‑Tcold) 其中， Thot为已知的热水供给管路中的热水温度， Tcold为已知的冷水供给管路中的冷水 温度； 计算制冷机带来的收益 RCPO＝‑∑ivcold,i 以收益RCPO取最大时对应的水温和流速的组合Twarm,i和vwarm,i作为进行调控的解。 6.如权利要求2至5任一项所述的数据中心高能效液冷方法， 其特征在于， 在得到用于 调控的解后， 根据对应的解调控 对应位置的控制阀， 包括： 构建方程组 Twarm,i＝(vhot,iThot+vcold,iTcold)/(vhot,i+vcold,i) vwarm,i＝vhot,i+vcold,i 其中， Thot和Tcold分别代表混合前热水和冷水的温度， vhot,i和vcold,i分别代表需要通过 调控的进入混合管路的热水和冷水的流速， Twarm,i和vwarm,i分别代表混合后的对应硬件i调 控解的水温和流速； 对所述方程组进行求 解， 得到需要通过控制阀调控的热 水和冷水的流速 。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114126365 B 3