本發(fā)明涉及一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),屬于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著通信及電子業(yè)的高速發(fā)展,高密度服務(wù)器部署是數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展的必然趨勢,同時適應(yīng)各類應(yīng)用的高效計算機也在推陳出新。服務(wù)器組件、處理器、存儲器等計算核心部件也在朝著小型集成化和高功率密度方向發(fā)展。組件具有高功率性能的同時,其散熱問題也較之前更加突出,如果不能有效的解決其散熱問題,勢必會制約高性能數(shù)據(jù)中心的進一步發(fā)展。當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),在數(shù)據(jù)中心仍較多的采用傳統(tǒng)的空調(diào)制冷方式,全年開啟空調(diào)系統(tǒng)提供適宜數(shù)據(jù)中心正常工作的環(huán)境溫度;空調(diào)制冷COP有其極限值,同時隨數(shù)據(jù)中心熱負荷升高,相對空調(diào)系統(tǒng)的耗功嚴重,也存在噪音污染。并且在高密度服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心,由于單個機柜發(fā)熱量大或者幾個機柜小范圍的熱量過大以及不合理的氣流組織,會出現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)無法解決的局部高熱現(xiàn)象。在單體計算機冷卻技術(shù)中,除采用傳統(tǒng)強制風(fēng)冷冷卻技術(shù),如今熱管技術(shù)的成熟引入有助于解決高功率計算機核心部件發(fā)熱問題,但仍存在技術(shù)盲點,且技術(shù)適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)壽命等問題還有待進一步驗證。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),克服現(xiàn)有技術(shù)中單個機柜發(fā)熱量大或者幾個機柜小范 圍的熱量過大以及不合理的氣流組織,會出現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)無法解決的局部高熱,使電子器件結(jié)溫過高,導(dǎo)致器件性能惡化或失效的缺陷。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),包括服務(wù)器機柜,
液體工質(zhì)箱,所述液體工質(zhì)箱位于所述服務(wù)器機柜底部;
多層相互平行且水平布置的鏤空或具有倒流槽道的隔板,所述服務(wù)器組件安裝在所述隔板上;
總管分液器,所述總管分液器豎直布置且通過主管道連通所述液體工質(zhì)箱;
多根液體工質(zhì)噴淋管,多根所述液體工質(zhì)噴淋管上均勻布置有多個噴液口,多根所述液體工質(zhì)噴淋管水平布置且位于每層所述服務(wù)器組件的上方,同時連通所述總管分液器;所述噴液口的噴射方向與所述所述服務(wù)器組件的位置對應(yīng);所述噴液口噴射在所述服務(wù)器組件上的液體工質(zhì)回流至所述液體工質(zhì)箱。
上述的多根所述液體工質(zhì)噴淋管平行布置在每層所述服務(wù)器組件的上方且噴射液體全面覆蓋所述服務(wù)器組件,該系統(tǒng)進行服務(wù)器組件噴淋降溫,提高降溫效率。
優(yōu)選地,所述噴液口處連接噴嘴,所述噴嘴全面覆蓋所述服務(wù)器組件。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明由于通過將液體工質(zhì)箱中的低溫的絕緣導(dǎo)熱液體工質(zhì)直接通過噴液口噴射在所述服務(wù)器組件上,噴射出的霧狀液態(tài)導(dǎo)熱工質(zhì)與器件發(fā)熱面直接接觸,吸收其產(chǎn)生的熱量后重新落回液體工質(zhì)箱中,如此循環(huán),液體工質(zhì)不斷將電力器件的熱帶走,冷卻液體工質(zhì)直接與需要散熱的服務(wù)器組件接觸且傳熱過程中無相變,沒有任何中間介質(zhì)和傳熱轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),可以具有以下顯著的優(yōu)點:
1、噴淋的液體工質(zhì)在發(fā)熱器件表面形成霧化液膜,液膜熱傳導(dǎo)具有小流量、大溫差、高傳熱系數(shù),高熱流密度等優(yōu)良穿熱特性;
2、提供液體工質(zhì)噴淋的噴射部件具有結(jié)構(gòu)簡單、動力消耗小、制造技術(shù)成熟、可靠性高等優(yōu)點;
3、液體工質(zhì)完全可以直接接觸發(fā)熱的單體電器件表面,通過降低接觸熱阻并減少間接傳熱結(jié)構(gòu)來提高熱傳導(dǎo)效率;同時,傳熱過程和結(jié)構(gòu)越簡單,其可靠性和可控性越高;
4、在同等的環(huán)境溫度下,直接接觸式冷卻散熱溫差可控,與非直接接觸式傳熱方式相比,可一進步降低器件發(fā)熱面溫度,降低結(jié)溫,有助于提高此類服務(wù)器組件的工作壽命和可靠性。
5、采用噴淋式散熱,液體工質(zhì)與發(fā)熱面有效接觸面積(換熱面積)會增加,從而理論熱傳導(dǎo)效率會提高(換熱量與面積成正比關(guān)系),液體工質(zhì)有效利用率更高。
6、液體工質(zhì)熱傳導(dǎo)性能普遍優(yōu)于使用空氣強制對流,并且相對于傳統(tǒng)強制對流風(fēng)冷系統(tǒng)需要新風(fēng)單元以及一些復(fù)雜的架構(gòu)設(shè)計,液體冷卻技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計要求本身比較少,直接接觸噴淋的結(jié)構(gòu)可以更加簡單,從而節(jié)約成本和延長器件使用壽命。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本發(fā)明還可以做如下改進。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,所述液體工質(zhì)箱的上端為敞口結(jié)構(gòu),其側(cè)壁為所述服務(wù)器機柜下部的側(cè)壁一體制成;或所述液體工質(zhì)箱包括第一液體工質(zhì)箱及第二液體工質(zhì)箱,所述第一液體工質(zhì)箱的上端為敞口結(jié)構(gòu),其側(cè)壁為所述服務(wù)器機柜下部的側(cè)壁一體制成,所述第二液體工質(zhì)箱位于所述服務(wù)器機柜外側(cè)且與所述第一液體工質(zhì)箱連通。
采用上述進一步的有益效果是:在開放式的,非相變噴淋液體工質(zhì)至發(fā)熱面,液體工質(zhì)與發(fā)熱面換熱面積會增加,從而理論熱傳導(dǎo)效率會提高,液體工質(zhì)有效利用率更高,提高降溫效率。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系 統(tǒng),進一步,還包括液體工質(zhì)泵,所述液體工質(zhì)泵位于所述液體工質(zhì)箱內(nèi)或液體工質(zhì)箱外且與通過管道與所述總管分液器連通。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,還包括過濾器,所述過濾器安裝在所述液體工質(zhì)泵的進液口前端。
采用上述進一步方案的有益效果是:過濾器設(shè)置于液體工質(zhì)泵前端,用于對重復(fù)循環(huán)使用的液體導(dǎo)熱工質(zhì)進行過濾,保證液體工質(zhì)純凈度,防止雜質(zhì)對泵體的損傷以及對噴嘴的堵塞,且在噴淋過程中液體工質(zhì)無相變,因此系統(tǒng)循環(huán)不需要工質(zhì)回收設(shè)備,只需設(shè)置常見過濾器用于過濾工質(zhì)在開放式循環(huán)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì),系統(tǒng)自適應(yīng)性及可靠性更高。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,還包括液體工質(zhì)冷卻裝置,所述液體工質(zhì)冷卻裝置對液體工質(zhì)箱內(nèi)的工質(zhì)進行冷卻。
采用上述進一步的有益效果是:可以實現(xiàn)對液體工質(zhì)箱中的工質(zhì)不斷進行冷卻,以保證液體工質(zhì)與服務(wù)器組件之間保持有效換熱溫差(通常為5~10℃),以對其進行有效的冷卻。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,所述液體工質(zhì)冷卻裝置包括冷水機組,所述冷水機組包括冷媒壓縮機、冷媒輸送管及冷媒回流管及蒸發(fā)器;所述冷媒壓縮機的出水口通過冷媒輸送管與蒸發(fā)器的一端連通,所述冷媒壓縮機的回水口通過冷媒回流管與所述蒸發(fā)器的另一端連通;所述蒸發(fā)器位于所述液體工質(zhì)箱內(nèi)。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,所述液體工質(zhì)冷卻裝置為安裝在所述液體工質(zhì)箱外側(cè)的散熱翅片。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,所述液體工質(zhì)冷卻裝置包括位于液體工質(zhì)箱外的第一換熱段和 液體工質(zhì)箱內(nèi)的第二換熱段,第一換熱段的冷媒出口與第二換熱段的冷媒入口連通,第二換熱段的冷媒出口與第一換熱段的冷媒入口連通。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,還包括風(fēng)機,所述風(fēng)機對所述散熱翅片降溫或?qū)λ龅谝粨Q熱段進行降溫。
本發(fā)明如上所述一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),進一步,所述絕緣導(dǎo)熱液體工質(zhì)為天然礦物油、硅油、植物油、變壓油、導(dǎo)熱油中的一種或任意幾種。
采用上述進一步方案的有益效果是:上述的液體工質(zhì)必須使用絕緣性好的導(dǎo)熱液體工質(zhì),保證工質(zhì)絕緣性,保證工質(zhì)絕緣性,避免與電池接觸導(dǎo)電,造成電池損毀和系統(tǒng)報廢。液體工質(zhì)普遍具有較高的導(dǎo)熱系數(shù),且通過噴淋可與發(fā)熱的電池直接接觸散熱,從而能夠高效的實現(xiàn)對電池組散熱。
本發(fā)明所述服務(wù)器組件包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等,其發(fā)熱量主要來源于CPU、GPU、內(nèi)存等元件。采用冷卻介質(zhì)為絕緣的液體導(dǎo)熱工質(zhì)為非極性物質(zhì),直接對服務(wù)器組件進行噴淋,不會對電子、電器設(shè)備及回路產(chǎn)生影響,對硬件不會有損壞。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng)主視圖;;
圖2為本發(fā)明一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng)一種實施方式的示意圖;
圖3為本發(fā)明本發(fā)明一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng)第二種實施方式的示意圖;
圖4為本發(fā)明本發(fā)明一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng)第三種實施方式的示意圖;
圖5為本發(fā)明本發(fā)明一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng)第四種實施方式的示意圖。
附圖中,各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
1、液體工質(zhì)箱,101、絕緣導(dǎo)熱液體工質(zhì),2、隔板,3、服務(wù)器組件,4、總管分液器,5、主管道,6、液體工質(zhì)噴淋管,7、噴嘴,8、液體工質(zhì)泵,9、過濾器,10、冷媒壓縮機,11、冷媒輸送管,12、冷媒回流管,13、蒸發(fā)器,14、散熱翅片,15、風(fēng)機,16、第一換熱段,17、第二換熱段。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述,所舉實例只用于解釋本發(fā)明,并非用于限定本發(fā)明的范圍。
如圖1至5所示,一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),包括包括服務(wù)器機柜,所述服務(wù)器機柜一般豎直布置;液體工質(zhì)箱1,所述液體工質(zhì)箱1位于所述服務(wù)器機柜底部;多層相互平行且水平布置的鏤空或具有倒流槽道的隔板,所述服務(wù)器組件安裝在所述隔板2上;總管分液器4,所述總管分液器4豎直布置且通過主管道連通所述液體工質(zhì)箱1;多根液體工質(zhì)噴淋管6,多根所述液體工質(zhì)噴淋管6上均勻布置有多個噴液口,多根所述液體工質(zhì)噴淋管6水平布置且位于每層所述服務(wù)器組件3的上方,同時連通所述總管分液器4,即多根所述液體工質(zhì)噴淋管6平行布置在每層所述服務(wù)器組件3的上方且噴射液體全面覆蓋所述服務(wù)器組件3;所述噴液口的噴射方向與所述所述服務(wù)器組件3的位置對應(yīng);所述噴液口噴射在所述服務(wù)器組件3上的液體工質(zhì)回流至所述液體工質(zhì)箱1。具體地,所述噴液口處連接噴嘴7,所述噴嘴7正對所述服務(wù)器組件3,該結(jié)構(gòu)噴射液體噴射后可以更加準(zhǔn)確的噴淋在所述服務(wù)器組件3上。
本發(fā)明實施例總管分液器一端與液體工質(zhì)泵連接,管路上不同高度設(shè)置有N(N≥1)個三通接頭匹配安裝該高度的液體工質(zhì)噴淋管,各液體工質(zhì)噴 淋管上設(shè)置有多個噴嘴,噴射方向朝向需散熱的各個器件。噴嘴需選用絕緣優(yōu)良且工程強度符合要求的材料;本發(fā)明實施例將液體工質(zhì)箱1中的低溫的絕緣導(dǎo)熱液體工質(zhì)直接通過噴液口噴射在所述服務(wù)器組件3上,噴射出的霧狀液態(tài)導(dǎo)熱工質(zhì)與服務(wù)器組件3發(fā)熱面直接接觸,吸收其產(chǎn)生的熱量后重新落回液體工質(zhì)箱1中,如此循環(huán),液體工質(zhì)不斷將電力器件的熱帶走,冷卻液體工質(zhì)直接與需要散熱的服務(wù)器組件接觸且傳熱過程中無相變,沒有任何中間介質(zhì)和傳熱轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),噴淋結(jié)構(gòu)可以更加簡單,從而節(jié)約成本和延長器件使用壽命、提高降溫效果。
根據(jù)本發(fā)明實施例一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),所述液體工質(zhì)箱的上端為敞口結(jié)構(gòu),其側(cè)壁為所述服務(wù)器機柜下部的側(cè)壁一體制成,或所述液體工質(zhì)箱包括第一液體工質(zhì)箱及第二液體工質(zhì)箱,所述第一液體工質(zhì)箱的上端為敞口結(jié)構(gòu),其側(cè)壁為所述服務(wù)器機柜下部的側(cè)壁一體制成,所述第二液體工質(zhì)箱位于所述服務(wù)器機柜外側(cè)且與所述第一液體工質(zhì)箱連通。該結(jié)構(gòu)可以利用服務(wù)器機柜的原有空間直接制成液體工質(zhì)箱,經(jīng)過多根液體工質(zhì)噴淋管噴射在服務(wù)器組件上的流下的液體直接進入機柜下部形成的液體工質(zhì)箱中,系統(tǒng)構(gòu)架簡單,液體工質(zhì)與發(fā)熱面換熱面積會增加,從而理論熱傳導(dǎo)效率會提高,液體工質(zhì)有效利用率更高,提高降溫效率。
上述實施例中具體地,所述總管分液器4豎直布置,多根所述液體工質(zhì)噴淋管6均勻分布在所述總管分液器4上,多根所述液體工質(zhì)噴淋管6的一端均與其連通,另一端均為封堵結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明在一些具體實施例中,還包括液體工質(zhì)泵8,所述液體工質(zhì)泵8位于所述液體工質(zhì)箱1內(nèi)且與通過管道與所述總管分液器4連通;具體還包括過濾器9,所述過濾器9安裝在所述液體工質(zhì)泵8的進液口前端。通過設(shè)置液體工質(zhì)泵、過濾器保證循環(huán)能力,保證液體工質(zhì)純凈度,防止雜質(zhì)對泵體的損傷以及對噴嘴的堵塞,自適應(yīng)性及可靠性高。
上述實施例中多根所述液體工質(zhì)噴淋管6豎直均布在所述服務(wù)器組件3的三個側(cè)面。液體噴淋可以從服務(wù)器組件3的三個方面進行噴淋降溫,提高降溫效率。
本發(fā)明在一些實施例中,具體地,還包括液體工質(zhì)冷卻裝置,所述液體工質(zhì)冷卻裝置對液體工質(zhì)箱內(nèi)的工質(zhì)進行冷卻??梢詫崿F(xiàn)對液體工質(zhì)箱中的工質(zhì)不斷進行冷卻,以保證液體工質(zhì)與服務(wù)器組件之間保持有效換熱溫差(通常為5~10℃),以對其進行有效的冷卻。
上述的液體工質(zhì)冷卻裝置,可以通過以下方式實現(xiàn):第一、如圖2所示,液體冷卻裝置包括冷水機組,所述冷水機組包括冷媒壓縮機10、冷媒輸送管11及冷媒回流管12及蒸發(fā)器13;所述冷媒壓縮機10的出水口通過冷媒輸送管11與蒸發(fā)器13的一端連通,所述冷媒壓縮機10的回水口通過冷媒回流管12與所述蒸發(fā)器13的另一端連通;所述蒸發(fā)器13位于所述液體工質(zhì)箱1內(nèi)。第二、如圖5所示,所述液體工質(zhì)冷卻裝置為安裝在所述液體工質(zhì)箱外側(cè)的散熱翅片14。第三、如圖4所示,所述液體工質(zhì)冷卻裝置為安裝在所述液體工質(zhì)箱外側(cè)的散熱翅片14外側(cè)設(shè)有風(fēng)機15,所述風(fēng)機15對所述散熱翅片14降溫。第四、所述液體工質(zhì)冷卻裝置包括位于液體工質(zhì)箱外的第一換熱段16和液體工質(zhì)箱內(nèi)的第二換熱段17,第一換熱段16的冷媒出口通過管道與第二換熱段17的冷媒入口連通,第二換熱段17的冷媒出口通過管道與第一換熱段16的冷媒入口連通,所述第一換熱段及第二換熱段的循環(huán)管路中可以是水等冷媒,也可以是空氣。第四、如圖3所示,所述液體工質(zhì)冷卻裝置包括位于液體工質(zhì)箱1外的第一換熱段16和液體工質(zhì)箱內(nèi)的第二換熱段17,第一換熱段16的冷媒出口與第二換熱段17的冷媒入口連通,第二換熱段17的冷媒出口與第一換熱段16的冷媒入口連通,在所述第一換熱段16外側(cè)設(shè)有風(fēng)機15,所述風(fēng)機15對所述第一換熱段16進行降溫。
根據(jù)本發(fā)明實施例所示一種用于計算機及數(shù)據(jù)中心散熱的工質(zhì)接觸式冷卻系統(tǒng),所述絕緣導(dǎo)熱液體工質(zhì)為天然礦物油、硅油、植物油、變壓油、 導(dǎo)熱油中的一種或任意幾種。上述的液體工質(zhì)必須使用絕緣性好的導(dǎo)熱液體工質(zhì),保證工質(zhì)絕緣性,避免與服務(wù)器組件接觸導(dǎo)電,造成器件損毀,嚴重的將導(dǎo)致系統(tǒng)報廢。液體工質(zhì)普遍具有較高的導(dǎo)熱系數(shù),且通過噴淋可與電力器件發(fā)熱表面直接接觸散熱,從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效散熱。
本發(fā)明所述服務(wù)器組件包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等,其發(fā)熱量主要來源于CPU、GPU、內(nèi)存等元件。采用冷卻介質(zhì)為絕緣的液體導(dǎo)熱工質(zhì)為非極性物質(zhì),直接對服務(wù)器組件進行噴淋,不會對電子、電器設(shè)備及回路產(chǎn)生影響,對硬件不會有損壞。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。