水下热管数据中心降温装置的制作方法

本发明涉及一种降温装置，具体涉及一种水下热管数据中心降温装置。

背景技术：

随着我国5g技术、人工智能和大数据的发展，在未来的一段时间内数据中心将会有巨大的需求，然而数据中心全天不间断运行属于高耗能系统。文献显示预计2020年全球数据中心耗电量将占全球总用电量的5％，其中约40％用于为其冷却系统供电。随着技术的发展，服务器效率逐渐提升且尺寸仍不断减小，从而单位空间内的热负荷在不断增加。由于局部散热不足和服务器机架布局密集，数据中心的能源消耗可能会急剧增加。因此，对大功率电子设备进行有效的热管理是冷却数据中心的主要研究方向。

根据冷却系统的类型，数据中心冷却可以分为空气冷却或液体冷却，并且主要还是使用空气冷却方式，受到空气冷却的局限，以及it设备的单位热流密度的不断增加，使得液体冷却方式越来越受到重视。在空气冷却系统中存在空气再循环和气流短路的情况，出现局部温度过高，将对散热基础设施的热管理和能源效率产生重大影响。这种低效率可以通过利用各种热管理和效率提高技术进行优化，例如，在设备芯片、服务器、机架、静压室、房间等方面进行优化。液体冷却数据中心有浸没式冷却、射流冷却、喷雾冷却和间接液冷的单相、两相、热管冷却等多种冷却方式。

空气冷却设备种类繁杂，主要有机房空调、送风机、特殊的送/回风通道等，为提高空气冷却系统的运行效率，一般需要对冷热通道进行隔离。目前针对空气冷却型数据中心的研究相对较多，主要是通过研究送风方式来避免气流再循环等低效率现象。由于制冷技术的成熟，室内空调设备的完善，空气冷却凭借其原理简单在市场上应用较为广泛。但是，空气冷却系统结构设计复杂，初投资费用较高、空间利用率较低以及空气换热效率低等因素影响了其进一步发展。

液体冷却具有较高的换热效率，但对换热器的布置提出了较高的要求。目前数据中心内的it设备在不断升级换代，随着技术的进步，it设备在保证相同的计算效率和存储能力的情况下，设备尺寸在不断减小。虽然在服务器单个处理器芯片上的发热量不大，但由于其体积不断减小使得芯片的热流密度成倍增加，如何快速的带走微小芯片的热量是关键所在。目前ibm和英特尔公司相继推出的液体冷却装置，就是直接将小尺寸管道嵌入在服务器内部，与芯片紧密贴合，冷却液体直接通过导热方式与芯片换热，通过调整液体流量和温度对服务器进行精确温度控制。由此，换热器结构相对复杂，同时冷却水的流动需要水泵提供动能驱动换热。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种水下热管数据中心降温装置。

本发明提供了一种水下热管数据中心降温装置，用于对it设备进行降温，具有这样的特征，包括：换热仓，内部插入有多根热管，该热管分为上段的冷凝段和下段的蒸发段；换热肋片，套设于热管外，用于增加换热面积；服务器机架，设置于换热仓的内部，用于放置it设备；浸没冷却液，设置于换热仓的内部，用于对it设备进行换热；以及支撑架，设置于换热仓的底部，用于支撑换热仓。

在本发明提供的水下热管数据中心降温装置中，还可以具有这样的特征：其中，冷凝段为热管伸出换热仓的部分，冷凝段与海水或河水接触进行换热，蒸发段为热管在换热仓内的部分，蒸发段与浸没冷却液进行换热。

在本发明提供的水下热管数据中心降温装置中，还可以具有这样的特征：其中，浸没冷却液为氟化物或氟氢化物。

在本发明提供的水下热管数据中心降温装置中，还可以具有这样的特征：其中，服务器机架为相互交叉的十字型机架，热管分布于换热仓的中心位置以及服务器机架交叉的四个角落里。

在本发明提供的水下热管数据中心降温装置中，还可以具有这样的特征：其中，热管内的工质根据it设备的工作温度进行选择。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的水下热管数据中心降温装置，因为具有换热仓，所以能将热管插入其中，因为具有换热肋片和浸没冷却液，所以以能够进行换热，从而控制it设备的温度；因为换热仓的底部设置有支撑架，所以能够保证了装置的稳定性，还能增加换热仓与外界水流的换热面积，进而保证了换热仓底部与海水或河水之间的换热。

此外，本发明的水下热管数据中心降温装置结合了热管制冷的特点：无运动部件、不耗能、结构简单、两相换热等，并针对芯片级的浸没式换热方式，使其能够在常年恒温的海水或湖水中使用。

因此，本发明的水下热管数据中心降温装置简化了系统的结构，并结合液体冷却使得本实施例装置的空间利用效率得到较大的提升，同时，还省去了机房空调和冷却水泵以及送风装置等耗能设备，有效的降低系统的噪音和pue值。

附图说明

图1是本发明的实施例中水下热管数据中心降温装置的立体结构示意图；

图2是本发明的实施例中水下热管数据中心降温装置的剖视图；

图3是本发明的实施例中水下热管数据中心降温装置的俯视图；

图4是本发明的漂浮式的水下热管数据中心降温装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

实施例：

如图1-图3所示，本实施例的一种水下热管数据中心降温装置100，包括：换热仓1、换热肋片2、服务器机架3、浸没冷却液4以及支撑架5。

换热仓1的内部插入有多根热管6，该热管6分为上段的冷凝段和下段的蒸发段。

本实施例中，冷凝段为热管6伸出换热仓1的部分，冷凝段与海水或河水接触进行换热，蒸发段为热管6在换热仓1内的部分，蒸发段与浸没冷却液4进行换热。

本实施例中，热管内的工质根据所述it设备的工作温度进行选择，当工作温度为20℃时，应选择相变温度点在10℃左右的工质。

本实施例中，热管6分布于所述换热仓1的中心位置以及所述服务器机架3交叉的四个角落里，中心位置处设置有8根热管6，每两根热管6相邻布置，每个角落均设置有4根热管，每两根热管相邻设置，且相邻的热管之间留有间距，此外，热管6还可以采用等间距圆周排列。

换热肋片2套设于热管6外，用于增加换热面积，进而强化换热效果。此外，换热肋片2的数量多少即换热面积的大小，可以根据实际情况计算确定，只需保证两侧换热均衡即可，如图2所示，可以只在热管6的冷凝段外侧套设换热肋片2，或者当需要增强换热效果时，也可同时在热管6的蒸发段外侧套设换热肋片2。

本实施例中，换热肋片2为圆形肋片，除了在热管6外套设换热肋片2，还可以采用其他能够增强换热的方式。

服务器机架3设置于换热仓1的内部，用于放置it设备。

本实施例中，服务器机架3为相互交叉的十字型机架，此外，该服务器机架3还可以采用其它形状和方法设置，如：直接将换热仓1按圆盘进行分层后设置。

浸没冷却液4设置于换热仓1的内部，用于对it设备进行换热，维持正常的温度。

本实施例中，浸没冷却液为氟化物或氟氢化物等不导电的液体。

支撑架5的数量为4根，均设置于换热仓1的底部，用于支撑换热仓1，且支撑架5既保证了装置的稳定性，还使得换热仓1与外界水流的换热面积增加了，即给换热仓1与海底或河床留出足够的空间，从而保证了换热仓底部与海水或河水之间的换热。

本实施例的水下热管数据中心降温装置的工作原理：

本实施例的水下热管数据中心降温装置100中，恒温的海水或河水与增加有换热肋片2的热管6冷凝段换热，将热管6内的工质冷凝为液态，液态工质沿热管6内壁面向下流动至热管6蒸发段，工质在蒸发段吸收浸没冷却液4的热量蒸发为气态，再自然对流至冷凝段完成一个循环，且被冷却的浸没冷却液4直接与服务器机架3内的it设备对流换热，从而控制it设备的温度。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的水下热管数据中心降温装置，因为具有换热仓，所以能将热管插入其中，因为具有换热肋片和浸没冷却液，所以以能够进行换热，从而控制it设备的温度；因为换热仓的底部设置有支撑架，所以能够保证了装置的稳定性，还能增加换热仓与外界水流的换热面积，进而保证了换热仓底部与海水或河水之间的换热。

此外，本实施例的水下热管数据中心降温装置结合了热管制冷的特点：无运动部件、不耗能、结构简单、两相换热等，并针对芯片级的浸没式换热方式，使其能够在常年恒温的海水或湖水中使用。

因此，本实施例的水下热管数据中心降温装置简化了系统的结构，并结合液体冷却使得本实施例装置的空间利用效率得到较大的提升，同时，还省去了机房空调和冷却水泵以及送风装置等耗能设备，有效的降低系统的噪音和pue值。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

例如，上述实施例中，支撑架设置换热仓的底部，但在本发明中，也可以将换热仓底部的支撑架替换为换热仓顶部通过高强度的抗扭矩钢丝连接的楔形漂浮，从而将换热仓悬于水中，如图4所示。当采用楔形漂浮时，在一定程度上在换热仓的顶面的热管冷凝段这部分空间内形成节流效果，即局部流速增加，从而强化了换热，更有利于热管内工质的冷凝，提高冷却能力。