数据中心液气双通道散热与环控系统关键技术及应用

1、数据中心液/气双通道散热与环控系统关键技术及应用1、基本情况(1) 申报奖励种类: 广东省科学技术奖科学技术进步奖(2) 项目名称：数据中心液/气双通道散热与环控系统关键技术及应用(3) 完成单位：广东申菱环境系统股份有限公司；中国移动通信集团广东有限公司；广东新创意科技有限公司；广东盈嘉科技工程发展股份有限公司；浪潮电子信息产业股份有限公司；华南理工大学(4)主要完成人林湧双，张学伟，李勇，潘展华，朱坤元，丘文博，梁洁平，张存勇，肖雪，何其振，陈创新，李春晓，谢春辉，王旭，汪东2、项目简介本项目针对当前数据中心存在的高能耗高浪费、热岛现象突出、资源利用效率低等“三大难题”，经过多年研究，取得

2、以下创新成果及应用效益：1、首创数据中心液/气双通道散热与环控系统架构。根据服务器的热场特征，突破单一气冷散热模式限制，构建数据中心“接触式”精准液冷散热通道和“非接触式”高效气冷环控通道，解决了大数据中心高能耗高浪费、热岛现象突出、资源利用效率低“三大难题”，实现了在高热高湿地区数据中心PUE低于1.2、满负载CPU内核工作温度低至54。2、研制针对高热流密度元件的液冷散热系统。一是发明高可靠、低热阻液冷型热管散热器，实现热量从高热流密度元件直接、高效导出至循环液体中。二是开发了并联同程液冷分配单元，实现机柜内各服务器供冷动态平衡。三是开发了双环路双级液循环供冷系统，确保内循环无污染、安全运

3、行，且实现架间可靠供液、压力均衡、流量匹配。3、研制针对低热流密度元件的气冷环控系统。一是开发了整机柜型风扇墙，实现散热能力与业务类型的精确匹配、且大大提高风扇效率。二是开发了水冷背板/热管背板，一对一精确解决机架级热岛问题，并采用高温冷水机组、精确匹配数据中心高显热比特征。三是开发了带Free Cooling的冷源主机，应用双模高温冷水机组，进一步提高能效比。4、开发双通道散热与环控智能管控平台。开发了智能网关海量数据采集技术、构建多参数多维度能耗相关性模型、探索基于人工神经网络的供冷平衡控制方法，并建立集预测仿真及智能调节能力的数据中心能耗智能管控平台。平台实现了数据中心全系统的分布式海量

4、数据采集与存储、在线监测和状态告警，通过PID机制适时控制执行单元，确保内循环供冷与服务器散热需求匹配、供水温度控制精度高，确保服务器安全稳定运行。5、本项目知识产权成果显著。申请专利共73项（其中发明专利申请41项、已授权20项），发表论文7篇，获得软件著作权1项，技术标准1项。6、本项目应用效益明显。本项目“液/气双通道散热与环控系统”相继在威创视讯、曙光信息、浪潮软件等公司的产品上实现了测试和推广应用，取得了节能30%甚至40%以上的良好效果。本项目技术成果效益显著，充分助力我国的节能减排工作落地，相比传统数据中心（PUE大于2.2），采用本项目成果的数据中心可实现节能45%以上（以10

5、00kW的IT总功率的数据中心为例，PUE为1.2的数据中心比PUE为2.2的数据中心年耗电量节省876万kWh），全面推广后相当于我国每年可减少燃烧标准煤1500万吨、减少排放二氧化碳3700万吨。本项目技术复杂、研制难度很大，具有自主知识产权，在液/气双通道散热与环控、高热流密度器件精准高效导热、双环路双级液循环供冷等方面有重大创新，经工业和信息化部组织专家鉴定为达到国际领先水平。项目成果已在国内相关领域广泛应用，取得了重大的社会、经济效益，具有广阔的推广应用前景。3、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称授权国家（地区）授权号授权日期权利人有效状态发明液冷装置和辅助散热装置结合

6、的服务器机柜散热系统中国ZL201510144650.82016-02-03广东申菱环境系统股份有限公司有权发明一种二次水环路服务器机柜散热系统的控制方法中国ZL201410480206.92016-08-17广东申菱环境系统股份有限公司有权发明门式热管空调和液冷装置结合的服务器机柜散热系统中国ZL201510144775.02016-05-18广东申菱环境系统股份有限公司有权发明一种热管外循环式二次冷媒环路服务器机柜散热系统中国ZL201410511772.12017-2-15中国移动通信集团广东有限公司有权发明一种热管循环式一次冷媒环路服务器机柜散热系统中国ZL 201410473601.

7、42017-2-15中国移动通信集团广东有限公司有权发明一种二次水环路服务器机柜散热系统中国ZL201410480437.X2017-2-22中国移动通信集团广东有限公司有权发明一种多路复用串口协议转换方法中国ZL201310085437.52016-05-11广东盈嘉科技工程发展股份有限公司有权发明一种半导体制冷空调装置中国ZL201010291142.X2012-06-27广东新创意科技有限公司有权发明一种优化计算机系统散热节能的设计方法中国ZL201210328922.62016.08.17浪潮电子信息产业股份有限公司有权实用新型一种制冷系统、制冷机组中国ZL201620530071.7

8、2016-11-23广东申菱环境系统股份有限公司有权4.代表性论文专著目录序号论文专著名称/刊名影响因子年卷页码(xx年xx卷xx页)发表时间年月日通讯作者第一作者国内作者SCI他引次数他引总次数知识产权是否归国内所有1Evaporation and condensation heat transfer in a heat pipe with a sintered-grooved composite wick/ Applied Thermal Engineering/ Li Yong3.0432013, 50(1): 342-3512013-1-10李勇,李勇,何衡飞， 曾志新1212是2An

9、alysis of collapse in flattening a micro-grooved heat pipe by lateral compression/ Chinese Journal of Mechanical Engineering/ Li Yong0.5312012, 25(6): 1210-12172012-6-12李勇,李勇,何衡飞， 曾志新22是3加工微小型轴向沟槽铜管的多齿芯头齿形优化/华南理工大学学报：自然科学版0.4862011, 39(8):1-62011-08-15李勇李勇,王修坤, 曾志新02是4薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形的数值模拟/华南理工大学学报：自

10、然科学版0.4862010, 38(1):128-1332010-01-15李勇李勇许泽川, 汤勇, 曾志新011是5数据中心节能致冷技术研究与试验/电信科学0.6122014年30卷106页2014-08-20林湧双林湧双丘文博01是6基于热传导技术的数据中心冷却系统的研究与应用/电信工程技术与标准化0.2972016年6期21-25页2016-06-15何其振何其振刘钧、王旭、叶菲菲00是7新型数据中心动力系统的研究和应用/通信电源技术0.1142015年2期55-59页2015-03-25王旭王旭李志锋、刘文飞、何其振01是5、主要完成人情况林湧双：中国移动通信集团广东有限公司南方基地总

11、经理，教授级高级工程师。本项目的总发起人、总负责人、总架构师，提出数据中心致冷的“双通道”概念、提出将“热管水冷模块”应用于服务器CPU致冷的技术理念，组织完成相关技术实验。张学伟：广东申菱环境系统股份有限公司总设计师，博士。担任双循环双环路系统总设计，解决了液/气双通道散热与环控系统架构技术难点。李勇：华南理工大学，教授。负责数据中心液/汽双通道散热与环控系统关键技术及应用中液通道关键核心部件液冷型热管散热器的研发及提供该系统的理论支撑潘展华：广东申菱环境系统股份有限公司总设计师总经理，担任双循环双环路系统设计负责人，解决了液/气双通道散热与环控系统架构技术难点。朱坤元：中国移动通信集团广东

12、有限公司南方基地网管支撑中心总经理，高级工程师。负责总体组织热管水冷服务器样机系统搭建和测试、数据中心双通道致冷实验局搭建和测试。丘文博：中国移动通信集团广东有限公司，负责完成对服务器组件能耗分析、总体组织服务器定制化改造；数据中心双通道散热与环控系统试商用局建设和测试。梁洁平：广东申菱环境系统股份有限公司技术管理与基础研究所所长，担任双循环双环路系统研发设计，解决了低热流密度元件的气冷环控系统技术难点。张存勇：广东盈嘉科技工程发展股份有限公司董事长，负责数据中心液/气双通道智能管控平台的统筹规划。肖雪：浪潮电子信息产业股份有限公司副总裁，负责高密度整机柜服务器中部署液/气双通道高效致冷技术的

13、整体应用。何其振：中国移动通信集团广东有限公司，组织完成双通道致冷实验局致冷系统搭建和测试工作，参与双通道散热与环控试商用局的前期设计、中期测试和长期运维工作。陈创新：广东新创意科技有限公司董事长，负责数据中心液/汽双通道散热与环控系统关键技术及应用中宽温区高导热性能铜水热管的研发。李春晓：浪潮电子信息产业股份有限公司副总经理，负责高密度整机柜服务器中部署液/气双通道高效致冷技术的整体应用。谢春辉：广东申菱环境系统股份有限公司，负责液气双通道致冷设备研制及安装调试，包括温控单元，分配单元，维护单元，列间空调，自然散热装置等。王旭：中国移动通信集团广东有限公司，组织完成双通道致冷实验局供电系统搭建和测试工作，参与双通道散热与环控试商用局的前期设计、中期测试和长期运维工作。汪东：广东盈嘉科技工程发展股份有限公司副总经理，数据中心液/气双通道智能管控平台能源监测及节能评估工作。5. 推广应用情况2010年起陆续研制了数据中心液/气双通道散热与环控系统的关键技术及产品，包括：高效水冷型热管新型散热装置、双环路双级水循环供冷系统、双通道致冷系统智能管控平台等；本项目产品目前已经批量化生产。2013年起，“液/气双通道精准高效致冷系统”关键技术及产品相继在浪潮软件、正康电子、威创视讯、曙光信息等公司的产品上实现了推广应用和运行测试，取得了良好效果。该项目大幅提高数据中心热流密度、提高