用于高性能计算机的微型空调制冷系统的制作方法

文档序号:9014839
用于高性能计算机的微型空调制冷系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 一种高性能计算机的制冷系统,特别涉及一种基于微型空调而对单个或多个高性 能计算机进行降温的制冷系统。
【背景技术】
[0002] 根据物理学的焦耳定理Q=PT可知,计算机电子元器件在运行期间会将一部分电 能转化为热能,且使用时间越长,运行载荷越大,其运行产生的温度就越高。温度过高一方 面会影响设备的性能,另一方面也会影响设备寿命。特别对一些高性能计算机,其运行消耗 功率大,产生的温度高,能耗消耗大。而又根据三维空间的热传导方程:
[0003]
[0004] 其中,$表示空间中一点的温度对时间的变化率;k决定于材料的热传导率、密度 at 和热容。可以将散热技术分为采用特殊材料(改变k值)和增加环境温度差(改变初始温 度)两种。其中采用增加环境温度差的技术包括"风冷散热器"、"液冷散热器"、"热管散热 器"、"铝制散热器",以及将计算机设备放在低温、通风良好的环境中。
[0005] "风冷散热器"利用风扇转动,加强空气的对流进行散热。该方法结构简单,成本 低,易于实现,但其噪声大、散热的功效有限,常用于功效消耗小的小型或个人计算机,并不 适用于GP-GPU高性能计算计算机。"液冷散热器"通过泵使散热管中的冷却液循环并进行散 热,虽然散热能力大、可靠性高,无噪音,但对GP-GPU高性能计算计算机其布局结构复杂, 面临解决复杂的管路系统,成本较高的问题。"热管散热器"是1964年在美国LosAlamos NationalLaboratory(洛斯-阿洛莫斯国家实验室)诞生,其通过在全封闭真空热管内的 汽、液相变来传递热量,有能防尘、防潮、防爆,提高电器设备的安全可靠性和应用范围广的 优点,是新一代的散热器。"铝型材散热器"利用特殊的传热材料(铝)来散热,具有散热性 能好,节能特点突出、耐氧化腐蚀性能好的特点,但在安装中应避免铝制散热器与其他材料 的混合安装。
[0006] 降低环境温度一方面可以将计算机设备放置在高海拔地区,比如在美国就将很多 高性能计算计算机设备放置在高寒的拉斯维加斯地区,用户通过网络远程使用,节约大量 的能耗;另一方面,可以通过设置专门的机房并安装空调,人为的降低环境温度。
[0007] 近年来在"高性能计算机芯片集群"制冷系统方面的专利主要有:第一、刘静、吕永 钢提出的"用于计算机芯片散热的微型制冷系统"(【申请号】〇31375618) "的散热方法,该方 法的制冷机制是:压缩机与冷凝器相连,冷凝器通过干燥过滤器与毛细管及蒸发器相连,蒸 发器通过分液筒与压缩机相连通以形成制冷回路。第二、董克提出的"带有压缩制冷功能的 计算机散热装置"(【申请号】〇31585248)"。第三、何少云提出的"一种高速计算机CPU、GPU 的微型蒸发散热器"(【申请号】2012100090723)的散热方法,其同样也使用了压缩机、冷凝 器、干燥过滤器、毛细管等相连形成制冷回路的原理来蒸发散热。
[0008] 简单易行、成本可控、另辟蹊径一直是业界刻不容缓的问题,虽然现在各式各样的 冷却计算机芯片的技术不断涌现,但目前鲜有有关利用微型空调制对高性能计算机进行降 温这一方法的报道。如何在不建立和维护一个独立机房条件下对一些重要的高性能计算机 进行降温保护一直也是人们思考的问题。

【发明内容】

[0009] 综上所述,本发明的目的是提出一种基于微型空调对高性能计算计算机进行制冷 的方案,从而对高性能计算计算机进行保护。
[0010] 本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的。
[0011] 基于微型空调高性能计算计算机制冷系统是由包裹着一个微型的空调内机、一个 或两个高性能计算机主机、一些传感器的外置机箱以及微型空调外机构成。外置机箱用于 隔绝一个微型的环境,机箱设计为3层或4层,最下层为隔水层,第二层用于放置微型空调, 高层放置高性能计算机主机。传感器用于监视外置机箱内部环境的温度、湿度的状态。
[0012] 作为本发明的优选技术方案,所述外置机箱外壳设计为三层,外层和内层之间用 真空隔绝,外置机箱四角安装有导水管。
[0013] 作为本发明的优选技术方案,所述外置机箱外壳外层应采用褶皱设计,在增加机 箱表面积的同时扩大外置机箱内部环境与外部环境的接触面积,利用热量交换。
[0014] 作为本发明的优选技术方案,所述外置机箱外壳内层应采用隔热外表光滑材料设 计。当外置机箱内部环境和外部环境存在温度差的时,容易产生凝结水珠,隔热外表光滑材 料有利于减小温差且水珠不易粘贴在外置机箱内部表面。
[0015] 作为本发明的优选技术方案,外置机箱外壳外层应安装一个小型的液晶显示屏幕 用于显示外置机箱内温度和湿度传感器的实时监控数据。
[0016] 作为本发明的优选技术方案,外置机箱竖直一面应设计为可灵活开闭结构,方便 定期对外置机箱内环境的清理以及主机和微型空调的取放。
[0017] 作为本发明的优选技术方案,从成本可控出发,对外置机箱内的微型空调开和关 应以传感器数据综合计算为准,具体为外置机箱内的温度位于某个临界值上下0度时,微 型空调自动开启调节外置机箱内部温度,当低于临界值下0度时微型空调关闭节约能耗, 当高于临界值上0度时,发出报警信息。
[0018] 作为本发明的优选技术方案,外置机箱内的传感器应采用冗余设置,确保监视数 据的有效的和准确。
[0019] 作为本发明的优选技术方案,外置机箱外壳安装有连接外置机箱内和外设备的插 线槽,操作外置机箱内的高性能计算计算机应通过网络远程实现。
[0020] 与现有技术相比,本发明结构简单,易于实现,节约了机房维护成本同时完成了对 重要的高性能计算机的保护,且此发明的外置机箱设备结构灵活便于设备的部件和安装。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明用于基于微型空调高性能计算计算机制冷系统的整体结构示意图。
[0022] 图2为本发明用于基于微型空调高性能计算计算机制冷系统外置机箱外壳外侧 侦_图
[0023]图3为本发明用于基于微型空调高性能计算计算机制冷系统外置机箱外壳设计 图
[0024] 具体实施
[0025] 下面结合附图与具体实施方案对本发明作进一步说明。
[0026] 请参阅图1,该空调制冷系统由两部分组成,一是室内外置机箱(002)包裹下的微 型空调内机(005)和高性能计算机主机(007、009)以及传感器(012)、倒水管(013)、隔板 (004、006、008)、液晶显示器(015)、主线板(014)、插槽口(016)等零部件组成,二是室外的 微型空调外机(011)。室内首先用隔板(004、006、008)将外置机箱(002)分成4层,底层为 隔水层,隔水层的四角装有导水管,用于将机箱内的积水引出到机箱外,紧接隔水层的上一 层为放置空调层,空调层置于主机层的下层主要是防止空调制冷产生的水滴渗透到主机给 主机带来损伤。在空调层和主机层各个顶点安置温度和湿度的传感器,其中传感器冗余安 装是为了防止单一传感器失灵造成监控数据不准确而对主机造成损伤。在外置机箱(002) 外壳外层安装显示温度和湿度传感器监控数据的液晶屏幕和连接外置机箱(002)内部设 备的各种数据线的插槽。
[0027] 为防止外置机箱环境内外温差过大,机箱内水汽凝结给主机造成损伤,需给机箱 内创造一个相对独立的环境(图2,图3),其外置机箱外壳(018)采用三层设计,外壳外层 (017)采用褶皱设计,增加接触表面积,外壳中层(021)为真空隔离层,外壳内层(019)采用 隔热外表光滑材料设计(020),当机箱内有水珠凝结时,可以从光滑表面流下。
[0028] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的实施范围;凡是依本 发明所做的等效变化与修改,都被本发明权利要求书的范围覆盖。
【主权项】
1. 一种高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述系统由包裹着一个微型 的空调内机、一个或两个高性能计算机主机、一些传感器的外置机箱以及微型空调外机构 成;外置机箱用于隔绝一个独立的环境,机箱设计为3层或4层,最下层为隔水层,第二层用 于放置微型空调内机,高层放置高性能计算机主机;传感器用于监视外置机箱内部环境的 温度、湿度的状态。2. 根据权利要求1所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述外置 机箱四角安装有导水管。3. 根据权利要求1所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述外置 机箱外壳采用三层设计,外层采用褶皱设计,内层采用隔热表面光滑的材料,中层为真空隔 尚层。4. 根据权利要求1所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述外置 机箱内部安装有用于监视外置机箱内温度和湿度的传感器,且传感器有冗余设置。5. 根据权利要求4所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述外置 机箱外壳安装有显示传感器数据的液晶显示器。6. 根据权利要求1所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述外置 机箱外壳安装有连接外置机箱内和外设备的插线槽。7. 根据权利要求1所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:所述外置 机箱一面设计为可灵活开闭结构,方便定期对外置机箱内环境的清理以及主机和微型空调 的取放。8. 根据权利要求1所述的高性能计算机的微型空调制冷系统,其特征在于:微型空调 的开和关应以传感器获得的数据为准,且设置有自动调整和自动报警的装置。
【专利摘要】本实用新型提供一种用于高性能计算机的微型空调制冷系统。所述系统由包裹着一个微型的空调内机、一个或两个高性能计算机主机、一些传感器的外置机箱以及微型空调外机构成;外置机箱用于隔绝一个独立的环境,机箱设计为3层或4层,最下层为隔水层,第二层用于放置微型空调内机,高层放置高性能计算机主机;传感器用于监视外置机箱内部环境的温度、湿度的状态。且外置机箱外壳采用三层设计,外壳外层采用增加表面积的褶皱设计,中层为真空隔层,内层采用隔热表面光滑材料。本实用新型主要用于在不建立和维护一个独立机房的情况下,对单个和多个重要的高性能计算机进行降温保护。
【IPC分类】G06F1/20
【公开号】CN204667313
【申请号】CN201420517804
【发明人】马占山, 岳永鹏, 叶丹丹
【申请人】中国科学院昆明动物研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年9月10日
再多了解一些
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