液冷装置和辅助散热装置结合的服务器散热系统的制作方法_2

文档序号:8434712阅读:来源:国知局
热介质出口温度为12°C以下时,则保持轴流风机在最低转速下稳定运行,并通过调节电动调节水阀的旁通开度来控制自然冷却产生的冷量,所述电动调节水阀的调节如下:当二次换热介质出口温度达到8°C以下时,减小电动调节水阀的旁通开度,使得二次换热介质出口温度上升;当二次换热介质出口温度达到12°C以上时,则开始增大电动调节水阀的旁通开度,使得二次换热介质出口温度下降;当二次换热介质出口温度在8~12°C之间,则电动调节水阀的旁通开度保持不变。通过电动调节水阀调节二次换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优。
[0033]所述的水环自然冷却换热装置并联在连接管道上时,所述服务器散热系统的运行方法如下:
11)当环境温度为o°c以上时,冷水机开启,水环自然冷却换热装置停止运行,电动调节水阀的旁通开度为0%、二次换热介质不流经水环自然冷却换热装置,轴流风机也处于停止状态,二次换热介质的所有冷量均由冷水机提供;
12)当环境温度为0°C以下时,冷水机停止运行,水环自然冷却换热装置开启运行,电动调节水阀的旁通开度先保持为100%、所有的二次换热介质流经水环自然冷却换热装置,并通过调节轴流风机的转速来调节自然冷却产生的冷量;所述轴流风机的调节如下:当二次换热介质出口温度达到8°c以下时,减小轴流风机的转速,使得二次换热介质出口温度上升;当二次换热介质出口温度达到12 °C以上时,则增大轴流风机的转速,使得二次换热介质出口温度下降;当二次换热介质出口温度在8~12°C之间,则轴流风机的转速保持不变;通过轴流风机调节二次换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优;
13)当环境温度极低、轴流风机已处于最低转速下、自然冷却产生的冷量仍然偏大即二次换热介质出口温度为12°C以下时,则保持轴流风机在最低转速下稳定运行,并通过调节电动调节水阀的旁通开度来控制自然冷却产生的冷量,所述电动调节水阀的调节如下:当二次换热介质出口温度达到8°C以下时,减小电动调节水阀的旁通开度,使得二次换热介质出口温度上升;当二次换热介质出口温度达到12°C以上时,则开始增大电动调节水阀的旁通开度,使得二次换热介质出口温度下降;当二次换热介质出口温度在8~12°C之间,则电动调节水阀的旁通开度保持不变。通过电动调节水阀调节二次换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优。
[0034]一种方案,所述液冷装置包括液冷散热器、分配器、集流器和液冷换热介质,所述液冷散热器用于对服务器芯片进行散热,所述分配器通过多根进液连接支管与液冷散热器连接,液冷散热器再通过多根出液连接支管与所述集流器连接,所述液冷换热介质通过分配器和进液连接支管进入液冷散热器,再通过出液连接支管流出液冷散热器并由集流器汇集。液冷换热介质由分配器通过进液连接支管进入液冷散热器,再通过出液连接支管进入集流器形成循环将液冷服务器的主要热量带走。所述液冷换热介质为自来水、纯净水、有机溶液、无机溶液或氟利昂。优选采用纯净水。
[0035]进一步地,所述液冷散热器设于服务器芯片附近,或直接与服务器芯片接触。
[0036]所述辅助散热装置为热管空调,所述热管空调为风冷自然冷却热管空调,所述风冷自然冷却热管空调包括蒸发器、冷凝器、风冷自然冷却换热装置、电动调节冷媒阀、冷水机、连接管路及内、外循环换热介质,所述蒸发器与冷凝器通过连接管路连接形成内环路,并通过内环路的连接管路装载内循环换热介质,所述冷水机与冷凝器通过连接管路连接形成外环路,并通过外环路的连接管路装载外循环换热介质。所述蒸发器内部的液态内循环换热介质吸收热量后蒸发为气态,在热管循环动力作用下沿连接气管流入冷凝器,热量被水泵提供的低温的外循环换热介质带走,冷凝为液态工质后,沿连接液管流回蒸发器形成循环。所述内循环换热介质为氟利昂,优选采用环保和运行压力低的R134a氟利昂;所述外循环换热介质为水或防冻溶液,在最低气温会低于零度的地区,优选乙二醇溶液等防冻溶液。
[0037]进一步地,所述风冷自然冷却热管空调还包括风机和水泵,所述风机设于蒸发器出风侧,所述水泵设于冷凝器与冷水机之间。
[0038]更进一步地,所述的水环自然冷却换热装置包括轴流风机和自然冷却换热盘管,所述自然冷却换热盘管串联或并联在内环路的连接管路上。
[0039]具体地,一种情况,内环路的连接管路包括连接气管和连接液管,所述蒸发器与冷凝器通过连接气管和连接液管分别连接形成内环路,所述连接气管上设有风冷自然冷却换热装置和电动调节冷媒阀,所述电动调节冷媒阀设于风冷自然冷却换热装置的进口或出口管路上,优选安装在的出口管路上。
[0040]另一种情况,内环路的连接管路包括连接气管和连接液管,所述蒸发器与冷凝器通过连接气管和连接液管分别连接形成内环路,所述风冷自然冷却换热装置一端设于连接气管上,另一端设于连接液管上,所述电动调节冷媒阀设于风冷自然冷却换热装置的进口或出口管路上,优选安装在的出口管路上。
[0041]优选采用第一种情况,可以获得更长的自然冷却运行时间和更显著的节能效果。
[0042]所述的液冷装置外置安装在机柜柜体上,采用固定式或活动式安装,优选固定式安装。
[0043]所述的液冷装置的进液连接支管和进液连接支管,可以采用硬态管或软态管,优选软态管。所述的风冷自然冷却热管空调的蒸发器安装在机柜柜体的前门侧或背门侧,优选安装在背门侧;所述蒸发器可以轴转打开,蒸发器的气管连接管和液管连接管均采用软态管O
[0044]所述的风冷自然冷却热管空调的电动调节冷媒阀采用二通阀或者三通阀,优选三通阀。
[0045]所述的水环自然冷却换热装置串联在内环路的连接管路上时,所述服务器散热系统的运行方法如下:
11)当环境温度为20°c以上时,冷水机开启,风冷自然冷却换热装置停止运行,电动调节冷媒阀的旁通开度为0%、内循环换热介质不流经风冷自然冷却换热装置,轴流风机也处于停止状态,内循环换热介质冷凝所需的冷量全部由冷凝器和冷水机通过二次换热提供;
12)当环境温度为0~20°C时,冷水机和风冷自然冷却换热装置均开启运行,电动调节冷媒阀的旁通开度为100%、所有的内循环换热介质先流经风冷自然冷却换热装置,利用轴流风机和和自然冷却换热盘管的强制对流换热对内循环换热介质进行散热预冷,内循环换热介质再进一步流经冷凝器,剩余冷凝热量由冷水机和水泵提供的低温外循环换热介质带走;
13)当环境温度为0°C以下时,冷水机停止运行,风冷自然冷却换热装置开启运行,电动调节冷媒阀的旁通开度先保持为100%、所有的内循环换热介质流经风冷自然冷却换热装置,并通过调节轴流风机的转速来调节自然冷却产生的冷量;所述轴流风机的调节如下:当内循环换热介质出口温度达到8°C以下时,减小轴流风机的转速,使得内循环换热介质出口温度上升;当内循环换热介质出口温度达到12°C以上时,则增大轴流风机的转速,使得内循环换热介质出口温度下降;当内循环换热介质出口温度在8~12°C之间,则轴流风机的转速保持不变;通过轴流风机调节内循环换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优;
14)当环境温度极低、轴流风机已处于最低转速下、自然冷却产生的冷量仍然偏大即内循环换热介质出口温度为12°C以下时,则保持轴流风机在最低转速下稳定运行,并通过调节电动调节冷媒阀的旁通开度来控制自然冷却产生的冷量,所述电动调节冷媒阀的调节如下:当内循环换热介质出口温度达到8°C以下时,减小电动调节冷媒阀的旁通开度,使得内循环换热介质出口温度上升;当内循环换热介质出口温度达到12°C以上时,则开始增大电动调节冷媒阀的旁通开度,使得内循环换热介质出口温度上升;当内循环换热介质出口温度在8~12°C之间,则电动调节冷媒阀的旁通开度保持不变。通过电动调节冷媒阀调节内循环换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优。
[0046]所述的水环自然冷却换热装置并联在内环路的连接管路上时,所述服务器散热系统的运行方法如下:
21)当环境温度为0°C以上时,冷水机开启,风冷自然冷却换热装置停止运行,电动调节冷媒阀的旁通开度为0%、内循环换热介质不流经风冷自然冷却换热装置,轴流风机也处于停止状态,内循环换热介质冷凝所需的冷量,全部由冷凝器和冷水机通过二次换热提供;
22)当环境温度为0°C以下时,冷水机停止运行,风冷自然冷却换热装置开启运行,电动调节冷媒阀的旁通开度先保持为100%、所有的内循环换热介质流经风冷自然冷却换热装置,并通过调节轴流风机的转速来调节自然冷却产生的冷量;所述轴流风机的调节如下:当内循环换热介质出口温度达到8°C以下时,减小轴流风机的转速,使得内循环换热介质出口温度上升;当内循环换热介质出口温度达到12°C以上时,则增大轴流风机的转速,使得内循环换热介质出口温度下降;当内循环换热介质出口温度在8~12°C之间,则轴流风机的转速保持不变;通过轴流风机调节内循环换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优;
23)当环境温度极低、轴流风机已处于最低转速下、自然冷却产生的冷量仍然偏大即内循环换热介质出口温度为12°C以下时,则保持轴流风机在最低转速下稳定运行,并通过调节电动调节冷媒阀的旁通开度来控制自然冷却产生的冷量,所述电动调节冷媒阀的调节如下:当内循环换热介质出口温度达到8°C以下时,减小电动调节冷媒阀的旁通开度,使得内循环换热介质出口温度上升;当内循环换热介质出口温度达到12°C以上时,则开始增大电动调节冷媒阀的旁通开度,使得内循环换热介质出口温度下降;当内循环换热介质出口温度在8~12°C之间,则电动调节冷媒阀的旁通开度保持不变。通过电动调节冷媒阀调节内循环换热介质出口温度在适当的范围内,8~12°C之间为最优。
[0047]一种方案,所述液冷装置包括液冷散热器、分配器、集流器和一次换热介质,所述液冷散热器用于对服务器芯片进行散热,所述分配器通过多根进液连接支管与液冷散热器连接,液冷散热器再通过多根出液连接支管与所述集流器连接,所述一次换热介质通过分配器和进液连接支管进入液冷散热器,再通过出液连接支管流出液冷散热器并由集流器汇集。一次换热介质由分配器通过进液连接支管进入液冷散热器,再通过出液连接支管进入集流器形成循环将液冷服务器的主要热量带走。所述一次换热介质为自来水、纯净水、有机溶液、无机溶液或氟利昂,优选纯净水。
[0048]进一步地,所述的液冷装置外置安装在机柜柜体上,采用固定式或活动式安装,优选固定式安装。所述液冷散热器设于服务器芯片附近,或直接与服务器芯片接触。
[0049]所述辅助散热装置为热管空调,所述热管空调为门式热管空调,所述门式热管空调包括蒸发器、冷凝器、连接管道及二次换热介质,所述蒸发器与冷凝器通过连接管路连接形成环路,并通过连接管路装载二次换热介质。
[0050]进一步地,所述门式热管空调还包括冷水机和水泵,所述冷水机和水泵设于机房夕卜,并通过连接管路与冷凝器连接。二次换热介质由冷水机通过进连接液管进入蒸发器,吸收热量后蒸发为气态,在热管循环动力作用下沿连接气管流入冷凝器冷凝为液态工质后,沿连接液管流回蒸发器形成循环。所述二次换热介质为氟利昂,优选采用环保和运行压力低的Rl34a氟利昂。
[0051]更进一步地,所述门式热管空调还包括风机,所述风机安装在蒸发器的出风侧。
[0052]所述的液冷装置的进液连接支管和出液连接支管采用硬态管或软态管,优选软态管,蒸发器的连接管路均采用软态管。
[0053]所述风机采用离心式、轴流式或混流式风机,优选轴流式风机;所述的蒸发器采用全铝微通道换热器或铜管套铝翅片换热器,优选全铝微通道换热器;所述蒸发器优选安装在背门侧,可以轴转打开;所述冷凝器采用板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器,优选采用板式换热器;所述冷水机采用风冷冷水机、水冷冷水机或蒸发式冷凝冷水机,优选采用板式换热器。
[0054]本门式热管空调和液冷装置结合的服务器机柜散热系统运行时,液冷服务器中的液冷服务器芯片的发热量占据总发热量约80%,这部分热量由液冷散热器吸收,并通过流经液冷散热器的、温度约35~45°C的一次换热介质带走,使得液冷服务器芯片3的内部温度保持在60~70°C的正常运行状态。每个液冷服务器2内部的液冷散热器的一次换热介质的流量分配和汇集,均由液冷装置完成:温度约35~45°C的一次换热介质从供液总管道流入分配器后,通过进液连接支管进入液冷散热器,吸收液冷服务器芯片的热量后,变成40~50°C温度状态、通过出液连接支管进入集流器、流回集液总管道。
[0055]液冷服务器中的其他元件的发热量占据总发热量约20%,这部分热量通过服务器本身风机或门式热管空调的风机产生的空气流带走,流经门式热管空调的蒸发器后,空气流的热量被15~200C的二次换热介质吸收,使得空气流温度重新冷却到20~25°C左右,重新流入服务器带走服务器内部元件热量,如此循环。蒸发器内部的液态的二次换热介质吸收热量后蒸发为气态,在热管循环动力作用下沿连接气管流入冷凝器,热量被冷水机和水泵提供的低温冷冻水带走,冷凝为液态工质后,沿连接液管流回蒸发器,如此循环。
[0056]一种方案,所述液冷装置包括液冷散热器、分配器、集流器和液冷换热介质,所述液冷散热器用于对服务器芯片进行散热,所述分配器通过多根进液连接支管与液冷散热器连接,液冷散热器再通过多根出液连接支管与所述集流器连接,所述液冷换热介质通过分配器和进液连接支管进入液冷散热器,再通过出液连接支管流出液冷散热器并由集流器汇集。液冷换热介质由分配器通过进液连接支管进入液冷散热器,再通过出液连接支管进入集流器形成循环将液冷服务器的主要热量带走。所述液冷换热介质为自来水、纯净水、有机溶液、无机溶液或氟利昂,优选采用纯净水。
[0057]所述液冷散热器设于服务器芯片附近,或直接与服务器芯片接触。
[0058]所述辅助散热装置为热管空调,所述热管空调为水环自然冷却热管空调,所述水环自然冷却热管空调包括蒸发器、水环自然冷却换热装置、电动调节冷媒阀、冷凝器、冷水机、连接管路及内、外循环换热介质,所述蒸发器与冷凝器通过连接管路连接形成内环路,并通过内环路的连接管路装载内循环换热介质,所述冷水机与冷凝器通过连接管路连接形成外环路,并通过外环路的连接管路装载外循环换热介质。
[0059]进一步地,所述水环自然冷却热管空调还包括风机和水泵,所述风机设于蒸发器出风侧,所述水泵设于冷凝器与冷水机之间。
[0060]更进一步地,所述的水环自然冷却换热装置包括轴流风机和自然冷却换
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