用于高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種高性能計(jì)算機(jī)的制冷系統(tǒng)，特別涉及一種基于微型空調(diào)而對(duì)單個(gè)或多個(gè)高性 能計(jì)算機(jī)進(jìn)行降溫的制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)物理學(xué)的焦耳定理Q=PT可知，計(jì)算機(jī)電子元器件在運(yùn)行期間會(huì)將一部分電 能轉(zhuǎn)化為熱能，且使用時(shí)間越長，運(yùn)行載荷越大，其運(yùn)行產(chǎn)生的溫度就越高。溫度過高一方 面會(huì)影響設(shè)備的性能，另一方面也會(huì)影響設(shè)備壽命。特別對(duì)一些高性能計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行消耗 功率大，產(chǎn)生的溫度高，能耗消耗大。而又根據(jù)三維空間的熱傳導(dǎo)方程：
[0003]
[0004] 其中，$表示空間中一點(diǎn)的溫度對(duì)時(shí)間的變化率；k決定于材料的熱傳導(dǎo)率、密度 at 和熱容?？梢詫⑸峒夹g(shù)分為采用特殊材料（改變k值）和增加環(huán)境溫度差（改變初始溫 度）兩種。其中采用增加環(huán)境溫度差的技術(shù)包括"風(fēng)冷散熱器"、"液冷散熱器"、"熱管散熱 器"、"鋁制散熱器"，以及將計(jì)算機(jī)設(shè)備放在低溫、通風(fēng)良好的環(huán)境中。
[0005] "風(fēng)冷散熱器"利用風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，加強(qiáng)空氣的對(duì)流進(jìn)行散熱。該方法結(jié)構(gòu)簡單，成本 低，易于實(shí)現(xiàn)，但其噪聲大、散熱的功效有限，常用于功效消耗小的小型或個(gè)人計(jì)算機(jī)，并不 適用于GP-GPU高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)。"液冷散熱器"通過泵使散熱管中的冷卻液循環(huán)并進(jìn)行散 熱，雖然散熱能力大、可靠性高，無噪音，但對(duì)GP-GPU高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)其布局結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 面臨解決復(fù)雜的管路系統(tǒng)，成本較高的問題。"熱管散熱器"是1964年在美國LosAlamos NationalLaboratory(洛斯-阿洛莫斯國家實(shí)驗(yàn)室）誕生，其通過在全封閉真空熱管內(nèi)的 汽、液相變來傳遞熱量，有能防塵、防潮、防爆，提高電器設(shè)備的安全可靠性和應(yīng)用范圍廣的 優(yōu)點(diǎn)，是新一代的散熱器。"鋁型材散熱器"利用特殊的傳熱材料（鋁）來散熱，具有散熱性 能好，節(jié)能特點(diǎn)突出、耐氧化腐蝕性能好的特點(diǎn)，但在安裝中應(yīng)避免鋁制散熱器與其他材料 的混合安裝。
[0006] 降低環(huán)境溫度一方面可以將計(jì)算機(jī)設(shè)備放置在高海拔地區(qū)，比如在美國就將很多 高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)設(shè)備放置在高寒的拉斯維加斯地區(qū)，用戶通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程使用，節(jié)約大量 的能耗；另一方面，可以通過設(shè)置專門的機(jī)房并安裝空調(diào)，人為的降低環(huán)境溫度。
[0007] 近年來在"高性能計(jì)算機(jī)芯片集群"制冷系統(tǒng)方面的專利主要有：第一、劉靜、呂永 鋼提出的"用于計(jì)算機(jī)芯片散熱的微型制冷系統(tǒng)"（【申請(qǐng)?zhí)枴咯?1375618) "的散熱方法，該方 法的制冷機(jī)制是：壓縮機(jī)與冷凝器相連，冷凝器通過干燥過濾器與毛細(xì)管及蒸發(fā)器相連，蒸 發(fā)器通過分液筒與壓縮機(jī)相連通以形成制冷回路。第二、董克提出的"帶有壓縮制冷功能的 計(jì)算機(jī)散熱裝置"（【申請(qǐng)?zhí)枴咯?1585248)"。第三、何少云提出的"一種高速計(jì)算機(jī)CPU、GPU 的微型蒸發(fā)散熱器"（【申請(qǐng)?zhí)枴?012100090723)的散熱方法，其同樣也使用了壓縮機(jī)、冷凝 器、干燥過濾器、毛細(xì)管等相連形成制冷回路的原理來蒸發(fā)散熱。
[0008] 簡單易行、成本可控、另辟蹊徑一直是業(yè)界刻不容緩的問題，雖然現(xiàn)在各式各樣的 冷卻計(jì)算機(jī)芯片的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但目前鮮有有關(guān)利用微型空調(diào)制對(duì)高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行降 溫這一方法的報(bào)道。如何在不建立和維護(hù)一個(gè)獨(dú)立機(jī)房條件下對(duì)一些重要的高性能計(jì)算機(jī) 進(jìn)行降溫保護(hù)一直也是人們思考的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 綜上所述，本發(fā)明的目的是提出一種基于微型空調(diào)對(duì)高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)進(jìn)行制冷 的方案，從而對(duì)高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)進(jìn)行保護(hù)。
[0010] 本發(fā)明的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0011] 基于微型空調(diào)高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)制冷系統(tǒng)是由包裹著一個(gè)微型的空調(diào)內(nèi)機(jī)、一個(gè) 或兩個(gè)高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)、一些傳感器的外置機(jī)箱以及微型空調(diào)外機(jī)構(gòu)成。外置機(jī)箱用于 隔絕一個(gè)微型的環(huán)境，機(jī)箱設(shè)計(jì)為3層或4層，最下層為隔水層，第二層用于放置微型空調(diào)， 高層放置高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)。傳感器用于監(jiān)視外置機(jī)箱內(nèi)部環(huán)境的溫度、濕度的狀態(tài)。
[0012] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述外置機(jī)箱外殼設(shè)計(jì)為三層，外層和內(nèi)層之間用 真空隔絕，外置機(jī)箱四角安裝有導(dǎo)水管。
[0013] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述外置機(jī)箱外殼外層應(yīng)采用褶皺設(shè)計(jì)，在增加機(jī) 箱表面積的同時(shí)擴(kuò)大外置機(jī)箱內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境的接觸面積，利用熱量交換。
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述外置機(jī)箱外殼內(nèi)層應(yīng)采用隔熱外表光滑材料設(shè) 計(jì)。當(dāng)外置機(jī)箱內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境存在溫度差的時(shí)，容易產(chǎn)生凝結(jié)水珠，隔熱外表光滑材 料有利于減小溫差且水珠不易粘貼在外置機(jī)箱內(nèi)部表面。
[0015] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，外置機(jī)箱外殼外層應(yīng)安裝一個(gè)小型的液晶顯示屏幕 用于顯示外置機(jī)箱內(nèi)溫度和濕度傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
[0016] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，外置機(jī)箱豎直一面應(yīng)設(shè)計(jì)為可靈活開閉結(jié)構(gòu)，方便 定期對(duì)外置機(jī)箱內(nèi)環(huán)境的清理以及主機(jī)和微型空調(diào)的取放。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，從成本可控出發(fā)，對(duì)外置機(jī)箱內(nèi)的微型空調(diào)開和關(guān) 應(yīng)以傳感器數(shù)據(jù)綜合計(jì)算為準(zhǔn)，具體為外置機(jī)箱內(nèi)的溫度位于某個(gè)臨界值上下0度時(shí)，微 型空調(diào)自動(dòng)開啟調(diào)節(jié)外置機(jī)箱內(nèi)部溫度，當(dāng)?shù)陀谂R界值下0度時(shí)微型空調(diào)關(guān)閉節(jié)約能耗， 當(dāng)高于臨界值上0度時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息。
[0018] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，外置機(jī)箱內(nèi)的傳感器應(yīng)采用冗余設(shè)置，確保監(jiān)視數(shù) 據(jù)的有效的和準(zhǔn)確。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，外置機(jī)箱外殼安裝有連接外置機(jī)箱內(nèi)和外設(shè)備的插 線槽，操作外置機(jī)箱內(nèi)的高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)應(yīng)通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了機(jī)房維護(hù)成本同時(shí)完成了對(duì) 重要的高性能計(jì)算機(jī)的保護(hù)，且此發(fā)明的外置機(jī)箱設(shè)備結(jié)構(gòu)靈活便于設(shè)備的部件和安裝。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明用于基于微型空調(diào)高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)制冷系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明用于基于微型空調(diào)高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)制冷系統(tǒng)外置機(jī)箱外殼外側(cè) 偵_圖
[0023]圖3為本發(fā)明用于基于微型空調(diào)高性能計(jì)算計(jì)算機(jī)制冷系統(tǒng)外置機(jī)箱外殼設(shè)計(jì) 圖
[0024] 具體實(shí)施
[0025] 下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026] 請(qǐng)參閱圖1，該空調(diào)制冷系統(tǒng)由兩部分組成，一是室內(nèi)外置機(jī)箱（002)包裹下的微 型空調(diào)內(nèi)機(jī)（005)和高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)（007、009)以及傳感器（012)、倒水管（013)、隔板 (004、006、008)、液晶顯示器（015)、主線板（014)、插槽口（016)等零部件組成，二是室外的 微型空調(diào)外機(jī)（011)。室內(nèi)首先用隔板（004、006、008)將外置機(jī)箱（002)分成4層，底層為 隔水層，隔水層的四角裝有導(dǎo)水管，用于將機(jī)箱內(nèi)的積水引出到機(jī)箱外，緊接隔水層的上一 層為放置空調(diào)層，空調(diào)層置于主機(jī)層的下層主要是防止空調(diào)制冷產(chǎn)生的水滴滲透到主機(jī)給 主機(jī)帶來損傷。在空調(diào)層和主機(jī)層各個(gè)頂點(diǎn)安置溫度和濕度的傳感器，其中傳感器冗余安 裝是為了防止單一傳感器失靈造成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確而對(duì)主機(jī)造成損傷。在外置機(jī)箱（002) 外殼外層安裝顯示溫度和濕度傳感器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的液晶屏幕和連接外置機(jī)箱（002)內(nèi)部設(shè) 備的各種數(shù)據(jù)線的插槽。
[0027] 為防止外置機(jī)箱環(huán)境內(nèi)外溫差過大，機(jī)箱內(nèi)水汽凝結(jié)給主機(jī)造成損傷，需給機(jī)箱 內(nèi)創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的環(huán)境（圖2,圖3)，其外置機(jī)箱外殼（018)采用三層設(shè)計(jì)，外殼外層 (017)采用褶皺設(shè)計(jì)，增加接觸表面積，外殼中層（021)為真空隔離層，外殼內(nèi)層（019)采用 隔熱外表光滑材料設(shè)計(jì)（020)，當(dāng)機(jī)箱內(nèi)有水珠凝結(jié)時(shí)，可以從光滑表面流下。
[0028] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；凡是依本 發(fā)明所做的等效變化與修改，都被本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍覆蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)由包裹著一個(gè)微型 的空調(diào)內(nèi)機(jī)、一個(gè)或兩個(gè)高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)、一些傳感器的外置機(jī)箱以及微型空調(diào)外機(jī)構(gòu) 成；外置機(jī)箱用于隔絕一個(gè)獨(dú)立的環(huán)境，機(jī)箱設(shè)計(jì)為3層或4層，最下層為隔水層，第二層用 于放置微型空調(diào)內(nèi)機(jī)，高層放置高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)；傳感器用于監(jiān)視外置機(jī)箱內(nèi)部環(huán)境的 溫度、濕度的狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述外置 機(jī)箱四角安裝有導(dǎo)水管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述外置 機(jī)箱外殼采用三層設(shè)計(jì)，外層采用褶皺設(shè)計(jì)，內(nèi)層采用隔熱表面光滑的材料，中層為真空隔 尚層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述外置 機(jī)箱內(nèi)部安裝有用于監(jiān)視外置機(jī)箱內(nèi)溫度和濕度的傳感器，且傳感器有冗余設(shè)置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述外置 機(jī)箱外殼安裝有顯示傳感器數(shù)據(jù)的液晶顯示器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述外置 機(jī)箱外殼安裝有連接外置機(jī)箱內(nèi)和外設(shè)備的插線槽。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述外置 機(jī)箱一面設(shè)計(jì)為可靈活開閉結(jié)構(gòu)，方便定期對(duì)外置機(jī)箱內(nèi)環(huán)境的清理以及主機(jī)和微型空調(diào) 的取放。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)，其特征在于：微型空調(diào) 的開和關(guān)應(yīng)以傳感器獲得的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，且設(shè)置有自動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)報(bào)警的裝置。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于高性能計(jì)算機(jī)的微型空調(diào)制冷系統(tǒng)。所述系統(tǒng)由包裹著一個(gè)微型的空調(diào)內(nèi)機(jī)、一個(gè)或兩個(gè)高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)、一些傳感器的外置機(jī)箱以及微型空調(diào)外機(jī)構(gòu)成；外置機(jī)箱用于隔絕一個(gè)獨(dú)立的環(huán)境，機(jī)箱設(shè)計(jì)為3層或4層，最下層為隔水層，第二層用于放置微型空調(diào)內(nèi)機(jī)，高層放置高性能計(jì)算機(jī)主機(jī)；傳感器用于監(jiān)視外置機(jī)箱內(nèi)部環(huán)境的溫度、濕度的狀態(tài)。且外置機(jī)箱外殼采用三層設(shè)計(jì)，外殼外層采用增加表面積的褶皺設(shè)計(jì)，中層為真空隔層，內(nèi)層采用隔熱表面光滑材料。本實(shí)用新型主要用于在不建立和維護(hù)一個(gè)獨(dú)立機(jī)房的情況下，對(duì)單個(gè)和多個(gè)重要的高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行降溫保護(hù)。
【IPC分類】G06F1/20
【公開號(hào)】CN204667313
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420517804
【發(fā)明人】馬占山, 岳永鵬, 葉丹丹
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2014年9月10日