一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，包括服務器芯片重力型熱管散熱單元、冷量分配換熱器、冷卻單元等。散熱單元包括多個服務器芯片重力型熱管散熱器，散熱器緊貼服務器芯片安裝，帶有液管和氣管，服務器芯片的熱量通過直接接觸的服務器芯片散熱器吸收，由液管進入服務器芯片散熱器的液態(tài)冷媒，在服務器芯片散熱器內(nèi)受熱蒸發(fā)，發(fā)生相變后的氣態(tài)冷媒通過氣管進入冷量分配換熱器單元進行熱交換，把熱量傳遞給冷量分配換熱器內(nèi)的循環(huán)冷卻水；該系統(tǒng)具有換熱效率高、熱阻低、無能耗、換熱響應速度快、可靠性高、無噪音、壽命長等特點；通過芯片級冷卻技術(shù)與室外冷卻單元結(jié)合，直接對服務器芯片進行更合理、高效的散熱。

A server cooling system of gravity heat pipe for server chip

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)中心機房環(huán)境控制
，特別是一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
我國數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，總量已超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的1.5％，預計數(shù)據(jù)中心能耗每年將相當于三峽電站一年的發(fā)電量，其中大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE仍普遍大于2.2，與國際先進水平相比有較大差距。數(shù)據(jù)中心IT設備需要全天候進行冷卻，通常機房內(nèi)采用精密空調(diào)進行制冷，從而保證數(shù)據(jù)中心的環(huán)境控制要求。數(shù)據(jù)中心空調(diào)機組耗能占到了機房總耗能的35％-45％，僅次于數(shù)據(jù)中心IT設備的能耗，造成數(shù)據(jù)中心PUE值較高，能效利用率低。數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的冷卻方式通常為先冷卻環(huán)境再冷卻設備，如GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》中所述A、B類機房要求環(huán)境溫度23℃±1℃，現(xiàn)結(jié)合自然冷源冷卻技術(shù)，采用靠近熱源的熱管散熱器對服務器進行冷卻，對精密空調(diào)可以完全替代，并通過氣流合理的組織，利用面向服務器級的散熱解決方案，一方面可有效降低PUE，提高能效利用率，另一方面可有效解決由于精密空調(diào)機組氣流組織不合理造成局部熱點等問題；同時，通過空調(diào)機組的完全替代，有效提高機房空間利用率，可布置更多機柜及服務器，從而可有效提高經(jīng)濟效益及節(jié)地的效果。實際運行時，服務器中的主要散熱部件為中央處理器CPU，其散熱量約占服務器總散熱量的80％，從結(jié)構(gòu)上來說，為針對性散熱的設計提供了基礎條件。CPU運行時的溫度一般在60到72℃之間，如果采用熱管直接冷卻的方式，只需35到50℃的溫度，就可以滿足CPU散熱需求。這個溫度在絕大部分地區(qū)都是全年都高于自然環(huán)境的溫度。因此可以通過自然熱傳導，全年制取35到50℃的溫度的傳熱介質(zhì)(冷卻水)，通過熱管實現(xiàn)芯片散熱，熱管散熱裝置高效處理熱流密度遠大于空氣冷卻可以達到的密度，保證機房設備的安全可靠運行，充分利用自然冷卻，極大地降低機房散熱功耗，節(jié)省機房運行費用，機組故障率低，維護簡單。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于充分利用自然冷源及能效比較高的冷水機組，提供一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，實現(xiàn)芯片級的散熱，芯片重力型熱管散熱器利用重力實現(xiàn)散熱及冷媒循環(huán)，實現(xiàn)了室內(nèi)散熱器零功耗。本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本專利技術(shù)名一方面提供一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，包括服務器芯片重力型熱管散熱單元、冷卻單元和冷量分配換熱器單元；冷卻單元向冷量分配換熱器單元提供循環(huán)冷卻水；所述服務器芯片重力型熱管散熱單元，包括多個服務器芯片重力型熱管散熱器，服務器芯片重力型熱管散熱器包括散熱腔體、液管和氣管，所述氣管的位置高于所述液管的位置，所述散熱腔體緊貼安裝服務器芯片；液態(tài)冷媒在重力作用下經(jīng)冷量分配換熱器單元進入服務器芯片重力型熱管散熱器的所述液管，進入所述散熱腔體對服務器芯片進行冷卻，受熱后相變?yōu)闅鈶B(tài)冷媒，經(jīng)氣管返回冷量分配換熱器單元，與冷卻水進行熱交換冷卻為液態(tài)冷媒。進一步的，所述液態(tài)冷媒和氣態(tài)冷媒封閉在冷量分配換熱器單元、服務器芯片重力型熱管散熱單元及二者之間的通路內(nèi)，通過無源的方式依靠重力進行循環(huán)，冷量分配換熱器單元在重力的作用下向每個散熱腔體提供液態(tài)冷媒。進一步的，服務器設置在數(shù)據(jù)中心機房室內(nèi)，冷卻單元及冷量分配換熱器單元部分設置在機房室外，服務器芯片重力型熱管散熱單元設置在機房室內(nèi)。進一步的，還包括主液管和主氣管，冷量分配換熱器單元內(nèi)部具有循環(huán)腔，所述循環(huán)腔上部連接到所述主氣管，循環(huán)腔下部連接到所述主液管；重力型熱管散熱腔體內(nèi)的氣態(tài)冷媒經(jīng)氣管排放到主氣管，再進入冷量分配換熱器單元的所述循環(huán)腔，在所述循環(huán)腔內(nèi)經(jīng)冷卻水冷卻后轉(zhuǎn)換為液態(tài)冷媒，流入主液管，主液管連接每個重力型熱管散熱腔體，主液管內(nèi)的液態(tài)冷媒在重力作用下自適應進入每個重力型熱管散熱腔體內(nèi)。進一步的，所述液管和氣管，均采用快速接頭與主液管和主氣管連接，所述液管與主液管之間設置液管截止閥，所述氣管與主氣管之間設置氣管截止閥。進一步的，所述液管和氣管，設置在散熱腔體的同一側(cè)面。進一步的，還包括泵組單元，所述冷卻單元提供的循環(huán)冷卻水在泵組單元的作用下進入冷量分配換熱器單元；所述冷卻單元及泵組單元通過變頻技術(shù)控制冷卻水供回溫度。進一步的，冷卻水水管上設置壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器，通過上位機對壓力、溫度進行監(jiān)控，并控制冷卻水流量。進一步的，所述冷量分配換熱器單元，采用板式換熱器或管殼式換熱器；優(yōu)選的，所述冷卻單元為風冷換熱器或冷卻塔。進一步的，所述冷量分配換熱器單元設置傳感器，檢測冷卻水進出冷量分配換熱器單元的溫差，如果溫差超過設定溫差閾值，則調(diào)節(jié)電動閥增加冷卻水流量；如果溫差低于設定溫差閾值，則調(diào)節(jié)電動閥減小冷卻水流量。進一步的，所述冷媒是通過相變潛熱吸收和釋放熱量的物質(zhì)，并且，該冷媒在自然環(huán)境中為氣態(tài)物質(zhì)，防止機房內(nèi)出現(xiàn)漏液的安全風險。本專利技術(shù)另一方面提供一種服務器芯片重力型熱管散熱裝置，包括多個服務器芯片重力型散熱器、主氣管及主液管；主氣管及主液管連接至冷量分配換熱器；換熱器具有循環(huán)腔連接到主氣管及主液管，主氣管的連接位置高于主液管，換熱器能夠?qū)ρh(huán)腔進行冷卻；服務器芯片重力型熱管散熱器包括熱管散熱腔體、液管和氣管，所述氣管的位置高于所述液管的位置，所述散熱腔體安裝至服務器芯片；所述主液管內(nèi)的液態(tài)冷媒在重力作用下進入服務器芯片重力型散熱器的所述液管，進入所述重力熱管散熱腔體對服務器芯片進行冷卻，受熱后相變?yōu)闅鈶B(tài)冷媒，經(jīng)氣管進入主氣管，返回所述循環(huán)腔，冷卻為液態(tài)冷媒，利用重力進入所述主液管。進一步的，所述液態(tài)冷媒和氣態(tài)冷媒封閉在冷量分配換熱器與服務器芯片重力型熱管散熱裝置及其間的銅管內(nèi)通過無源的方式依靠重力作用進行循環(huán)，冷量分配換熱器在重力作用下向每個散熱腔體提供液態(tài)冷媒。進一步的，所述液管和氣管，均采用快速接頭與主液管和主氣管連接，所述液管與主液管之間設置液管截止閥，所述氣管與主氣管之間設置氣管截止閥。進一步的，所述液管和氣管，設置在散熱腔體的同一側(cè)面。本專利技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：1、通過在數(shù)據(jù)中心設置服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，重力型熱管散熱器高效處理熱流密度遠大于空氣冷卻可以達到的熱流密度，可充分利用自然冷源，實現(xiàn)芯片級散熱，降低熱阻，提高制冷系統(tǒng)能效比，提高芯片換熱響應速度，有效降低PUE，提高能量的利用效率；2、通過在數(shù)據(jù)中心內(nèi)設置服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，實現(xiàn)服務器級散熱，改變原有的先冷環(huán)境、后冷設備的情況，優(yōu)化氣流組織，避免由于氣流不均造成和引起的服務器機柜局部高溫及局部熱島現(xiàn)象；3、通過在數(shù)據(jù)中心內(nèi)設置服務器芯片重力型熱管的服務器散熱，服務器芯片運行時的溫度較高，能全年通過室外冷卻單元制取35到50℃的溫度的冷卻水，利用自然冷源進行散熱，最大限度降低建設成本及能耗；根據(jù)室外環(huán)境溫度，充分利用室外自然冷源，最大限度降低能耗；利用自然冷源，冷卻水水溫在機房內(nèi)環(huán)境露點溫度之上，不會在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，其特征在于：包括服務器芯片重力型熱管散熱單元、冷卻單元和冷量分配換熱器單元；/n冷卻單元向冷量分配換熱器單元提供循環(huán)冷卻水；/n所述服務器芯片重力型熱管散熱單元，包括多個服務器芯片重力型熱管散熱器，服務器芯片重力型熱管散熱器包括散熱腔體、液管和氣管，所述氣管的位置高于所述液管的位置，所述散熱腔體緊貼安裝服務器芯片；液態(tài)冷媒在重力作用下經(jīng)冷量分配換熱器單元進入服務器芯片重力型熱管散熱器的所述液管，進入所述散熱腔體對服務器芯片進行冷卻，受熱后相變?yōu)闅鈶B(tài)冷媒，經(jīng)氣管返回冷量分配換熱器單元，與冷卻水進行熱交換冷卻為液態(tài)冷媒。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，其特征在于：包括服務器芯片重力型熱管散熱單元、冷卻單元和冷量分配換熱器單元；
冷卻單元向冷量分配換熱器單元提供循環(huán)冷卻水；
所述服務器芯片重力型熱管散熱單元，包括多個服務器芯片重力型熱管散熱器，服務器芯片重力型熱管散熱器包括散熱腔體、液管和氣管，所述氣管的位置高于所述液管的位置，所述散熱腔體緊貼安裝服務器芯片；液態(tài)冷媒在重力作用下經(jīng)冷量分配換熱器單元進入服務器芯片重力型熱管散熱器的所述液管，進入所述散熱腔體對服務器芯片進行冷卻，受熱后相變?yōu)闅鈶B(tài)冷媒，經(jīng)氣管返回冷量分配換熱器單元，與冷卻水進行熱交換冷卻為液態(tài)冷媒。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述液態(tài)冷媒和氣態(tài)冷媒封閉在冷量分配換熱器單元、服務器芯片重力型熱管散熱單元及二者之間的通路內(nèi)，通過無源的方式依靠重力進行循環(huán)，冷量分配換熱器單元在重力的作用下向每個散熱腔體提供液態(tài)冷媒。優(yōu)選的，服務器設置在數(shù)據(jù)中心機房室內(nèi)，冷卻單元及冷量分配換熱器單元部分設置在機房室外，服務器芯片重力型熱管散熱單元設置在機房室內(nèi)。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，其特征在于：還包括主液管和主氣管，冷量分配換熱器單元內(nèi)部具有循環(huán)腔，所述循環(huán)腔上部連接到所述主氣管，循環(huán)腔下部連接到所述主液管；重力型熱管散熱腔體內(nèi)的氣態(tài)冷媒經(jīng)氣管排放到主氣管，再進入冷量分配換熱器單元的所述循環(huán)腔，在所述循環(huán)腔內(nèi)經(jīng)冷卻水冷卻后轉(zhuǎn)換為液態(tài)冷媒，流入主液管，主液管連接每個重力型熱管散熱腔體，主液管內(nèi)的液態(tài)冷媒在重力作用下自適應進入每個重力型熱管散熱腔體內(nèi)。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述液管和氣管，均采用快速接頭與主液管和主氣管連接，所述液管與主液管之間設置液管截止閥，所述氣管與主氣管之間設置氣管截止閥。優(yōu)選的，所述液管和氣管，設置在散熱腔體的同一側(cè)面。


5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種服務器芯片重力型熱管的服務器散熱系統(tǒng)，其特征在于：還包括泵組單元，所述冷卻單元提供的循環(huán)冷卻水在泵組單元的作用下進入冷量分配換熱器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱建斌，王丁會，嚴峰，王建波，楊英，
申請(專利權(quán))人：四川澄觀節(jié)能環(huán)保科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51