專利名稱：一種大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于服務器機柜散熱制冷技術領域，尤其涉及大規(guī)模發(fā)熱芯片的空調制冷系統(tǒng)。
背景技術：
隨著半導體芯片技術的高速發(fā)展，電腦處理器芯片的運算速度成倍地增長而體積卻大幅縮小，但隨之而來的是服務器高發(fā)熱量的散熱問題。特別是隨著刀片服務器逐漸得到廣泛應用，數(shù)據(jù)中心的部署密度正日益增加把熱插拔和冗余運用到刀片服務器之中，這些設計滿足了密集計算環(huán)境對服務器性能的要求。從表面看，與傳統(tǒng)的機架/塔式服務器相比，刀片服務器能夠最大限度地節(jié)約服 務器的使用空間和費用，實現(xiàn)機柜優(yōu)化的飛躍。但同時也造成了單個機架或機架局部單位面積發(fā)熱量急劇上升，并導致機房局部“發(fā)熱”的高熱密度現(xiàn)象的產生。雖然很多刀片服務器在設計中采用了低功耗的處理器，但依舊是機房中最大的熱源之一。這使得5 kW，10 kff,15 kff, 20 kW，甚至是30 kW熱量的機柜相繼出現(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)中心面臨著因刀片服務器帶來的局部過熱而燒毀服務器及小型計算機擋機的威脅，進而可能給投資者和用戶造成經濟及無形資產的損失。另一方面，超級計算機技術的發(fā)展，使超級計算機服務器機柜的發(fā)熱量急劇上升，且超級計算機機柜的發(fā)熱量大于刀片機機柜，可以達到60 kW和70 kW。如此高發(fā)熱量的機柜，采用常規(guī)機房空調解決方案，顯然無法解決超級計算機的散熱問題。因此，為解決未來更高發(fā)熱密度的刀片機機柜和超級計算機機柜的散熱問題，需提供大規(guī)模發(fā)熱芯片的制冷解決方案。
發(fā)明內容發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型提供一種大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，從而為大規(guī)模發(fā)熱芯片的散熱提供解決方案。技術方案為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，包括服務器機柜和制冷機組，所述制冷機組設置在相鄰兩臺服務器機柜之間，所述制冷機組包括換熱器和設置在換熱器側面的軸流風機。由于在兩臺服務器機柜之間設置制冷機組，從而大大提供制冷機組換熱降溫效率，軸流風機采用精確送風原理將冷空氣直接送入服務器機柜、氣流無轉向，能充分發(fā)揮換熱作用。作為優(yōu)選，所述換熱器為盤管換熱器，包括換熱銅管和設在銅管外壁的散熱翅片，所述換熱銅管為內螺紋管，并流通有冷凍水或乙二醇溶液，且所述換熱器與軸流風機的間距小于50mm，從而可以增大換熱器與軸流風機送入的空氣的接觸面積，提供換熱效率。作為優(yōu)選，所述換熱器側面沿水平方向串聯(lián)有兩臺軸流風機，該兩臺軸流風機之間的距離小于50mm，送入的空氣經過串聯(lián)的兩臺軸流風機，可以提高空氣的靜壓力，從而提高散熱降溫效果，同時當某臺風機出現(xiàn)故障，其他風機仍能正常工作。作為優(yōu)選，所述軸流風機采用緊湊型風機，從而在單位面積上具有更大的送風量，進而提聞散熱效果。作為優(yōu)選，所述換熱器側面布滿多個軸流風機，從而將服務器機柜側面全布滿，提供強勁的散熱效果。有益效果與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點制冷效率高，制冷量100%送入服務器機柜用于冷卻通信設備，能有效解決傳統(tǒng)空調的散熱不均勻問題；使用靈活，可以根據(jù)目標機柜的實際需求確定合適的冗余度，實現(xiàn)更高密度布局；制冷量大，可以解決普通空調散熱系統(tǒng)所無法解決的高熱密度散熱問題；空調風機密閉空間內氣流循環(huán)，降低機房噪聲，具有很好的實用性，能夠解決超大規(guī)模發(fā)熱芯片的制冷問題。

圖I為本實用新型的結構示意圖；·圖2為圖I的俯視圖。其中，服務器機柜I、制冷機組2、換熱器3、軸流風機4。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。如附圖I 2所示，一種大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜I散熱制冷系統(tǒng)，它包括服務器機柜I和制冷機組2，其中制冷機組2由換熱器3和軸流風機4組成，將制冷機組2設置在兩臺服務器機柜I中間，其中所示換熱器3采用盤管換熱器3，包括換熱銅管和設在銅管外壁的鋁制散熱翅片，所述換熱銅管為內螺紋管，并流通有冷凍水或乙二醇溶液，且所述換熱器3與軸流風機4的間距小于50mm，該軸流風機4采用緊湊型小型軸流風機4，例如型號為EBM2218 F/2TDH4P，尺寸220X200X51 mm。并在換熱器3側面沿水平方向串接兩臺這樣的軸流風機4從而可以提高氣流靜壓，通過實驗氣流靜壓能超過400Pa，而一般的軸流風機4最多提供200Pa的靜壓。根據(jù)流體力學原理，同種型號的風機串聯(lián)布置，風量不變，靜壓加倍，因此，在制冷機組2中，緊湊型軸流風機4串聯(lián)后，靜壓加倍，因此制冷機組2能提供相比單臺緊湊型風機更大的靜壓。大靜壓的氣流能克服服務器機柜I的阻力而在服務器機柜I中穿行。制冷機組2配備5排管、76列、有效長度650 mm (BP 5 X 76 X 650)的換熱器3，載冷劑為冷凍水，并在側面布滿軸流風機4從下到上為7層，每層4個，每層兩列，每列則為串聯(lián)的兩個軸流風機4，總風量大于16000 m3/h，單臺制冷機組2能產生大于70 kff的制冷量。對于制冷機組2的整機控制流程為風機熱插拔設計，四個風機為一模塊，以模塊為單位進行熱插拔。一個制冷機組2上有7個風機模塊，一共28個風機。7個風機模塊完全相同，可互換安裝?？蓪γ總€風機模塊的運行情況進行監(jiān)控，如某模塊的一個風機發(fā)生故障，能進行報警。軸流風機4為可調速，28個風機按同一風速運行。每臺制冷機組2 (4)有4個溫度傳感器檢測回風溫度，4個溫度傳感器檢測送風溫度。采用三通比例電磁閥控制冷源的進水流量?？刂七壿嫺鶕?jù)回風溫度和送風溫度來調節(jié)水流量和風機轉速?？刂频脑瓌t回風不高于38 °C，送回風溫差不高于18 °C。電源模塊為4+1冗余，每個電源模塊的功率為1000 W，電源模塊置于制冷機組2 (4)的上部，可利用的空間大小為350 X 300 X 650mm (H X W X D)。工作時氣流路徑第一臺制冷機組2的風機吸入高熱密度服務器機柜I內的芯片散發(fā)的熱量，傳給盤管換熱器3進行散熱，氣流繼續(xù)通過軸流風機4，經由兩臺串聯(lián)的軸流風機4增壓后，氣流進入第二臺服務器機柜I ;形成一排服務器機柜I及制冷機組2的封閉氣流組織，散去大規(guī)模發(fā)熱芯片的熱量。 相比傳統(tǒng)冷凍水末端機組，能提高至少30 kW的制冷量和200 Pa的靜壓，且風量、冷量和靜壓無損失，能解決超級計算機的散熱問題。制冷量提高的關鍵在于本實用新型采用了進行緊湊型風機，這類緊湊型軸流風機體積小、風量大，是軸流風機的最新產品，這類緊湊型軸流風機在制冷空調領域的應用非常少見。靜壓提高的關鍵在于與本實用新型采用了同種型號軸流風機串聯(lián)的方案，且串聯(lián)兩風機之間的間距小于50 mm，如此處理能將冷凍水末端的靜壓加倍，充分提高機外余壓，使機外余壓大于400 Pa，解決了傳統(tǒng)應用軸流風機的冷凍水機組機外余壓過小的問題，這類風機串聯(lián)的方案在制冷空調領域也非常少見。風量、冷量和靜壓無損失的關鍵在于本實用新型采用了循環(huán)接力送風的方案，即空氣經過服務器機柜成為低靜壓熱風后，進入制冷機組冷卻并增加為高靜壓冷風，再進入下一臺服務器機柜再次成為低靜壓熱風，并再進入下一臺制冷機組，依次循環(huán)，能保證風量、冷量及靜壓無損耗，目前這類接力循環(huán)送風的機柜和空調組合方案也還未見到。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，其特征在于包括服務器機柜和制冷機組，所述制冷機組設置在相鄰兩臺服務器機柜之間，所述制冷機組包括換熱器和設置在換熱器側面的軸流風機。
2.根據(jù)權利要求I所述大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器為盤管換熱器，包括換熱銅管和設在銅管外壁的散熱翅片，所述換熱銅管為內螺紋管，并流通有冷凍水或乙二醇溶液，且所述換熱器與軸流風機的間距小于50mm。
3.根據(jù)權利要求I或2所述大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器側面沿水平方向串聯(lián)有兩臺軸流風機，該兩臺軸流風機之間的距離小于50mm。
4.根據(jù)權利要求3所述大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，其特征在于所述軸流風機采用緊湊型風機。
5.根據(jù)權利要求3所述大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器側面布滿多個軸流風機。
專利摘要本實用新型公開了一種大規(guī)模發(fā)熱服務器機柜散熱制冷系統(tǒng)，包括服務器機柜和制冷機組，所述制冷機組設置在相鄰兩臺服務器機柜之間，所述制冷機組包括換熱器和設置在換熱器側面的軸流風機。本實用新型具有以下優(yōu)點制冷效率高，制冷量100%送入服務器機柜用于冷卻通信設備，能有效解決傳統(tǒng)空調的散熱不均勻問題；使用靈活，可以根據(jù)目標機柜的實際需求確定合適的冗余度，實現(xiàn)更高密度布局；制冷量大，可以解決普通空調散熱系統(tǒng)所無法解決的高熱密度散熱問題；空調風機密閉空間內氣流循環(huán)，降低機房噪聲，具有很好的實用性，能夠解決超大規(guī)模發(fā)熱芯片的制冷問題。
文檔編號G06F1/20GK202711152SQ201220267828
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權日2012年6月7日
發(fā)明者李鵬飛, 王兵來, 袁祎, 劉曉露 申請人:南京佳力圖空調機電有限公司