一种密闭型高功率散热系统及散热方法与流程

本发明属于服务器散热，具体地说是一种密闭型高功率散热系统及散热方法。

背景技术：

1、边缘计算是为5g、物联网、人工智能等新兴技术提供重要承载能力的平台型技术，其价值在于从物理空间上将计算资源移动到数据创建的位置，从而大幅提升实现数据洞察价值的效率，并在核心it环境之外实现业务流程和决策智能的即时启用。随着5g、人工智能、物联网等一系列新兴技术被纳入我国目前重要基建计划，作为承载平台的边缘计算及相关服务器产品无疑成为国家重点扶持、企业争相开发的宏海。

2、边缘服务器的贴近用户端特性使其开发和部署都面临着诸多挑战。由于用户所处环境复杂多变，如高温，高湿，极寒等，要求边缘服务器需要有极高防水防尘等级，这意味着在服务器内部设置风扇和风道的方式将不再适用，内部芯片和供电单元必须要和外界环境形成有效隔离。为克服这一难题，常见做法是通过在散热器外壳和芯片单元之间压铸铝，将芯片热功耗传导至散热器外壳，然后采用被动散热或风扇主动散热方式将热量散出。然而，这种方式的解热能力比较有限，通常只适用于低功耗的边缘服务器，而对于大算力、高功率的芯片则无法满足其散热需求。随着边缘服务器算力和芯片功耗的不断提高，寻找一种更高解热能力的散热方式将成为边缘服务器发展亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决在极端且复杂多变的环境中对于大功率芯片散热无法满足使用需求的问题，本发明提供一种能够适应复杂环境且能提升散热能力的密闭型高功率散热系统及散热方法。

2、本发明是通过下述技术方案来实现的：

3、一种密闭型高功率散热系统，包括金属材质的服务器壳体，所述服务器壳体包括相互扣合拼接成密封容器的服务器底座和服务器上盖，所述服务器底座内设有pcb主板，所述pcb主板上设有芯片单元，所述服务器上盖的上表面设有与芯片单元对应的鳍片热管散热器，所述鳍片热管散热器的一侧设有风扇模组。

4、服务器底座和服务器上盖相配合形成一个金属材质密封的容器，提升容器的结构强度；该密封容器内设置服务器运行的pcb主板及芯片单元等主要部件，而鳍片热管散热器及风扇模组则设置在服务器壳体的外部，使得在复杂多变的应用环境中，服务器的核心计算部件不会轻易受到影响，有助于提升对于环境的适应能力，通过鳍片热管散热器与风扇模组在容器外部的配合，提升散热处理能力的同时，可实现后续维护便捷操作。

5、本发明的进一步改进还有，上述服务器底座及服务器上盖均为铝合金材质。铝合金材质的服务器壳体在优化了结构强度的同时，还实现了辅助散热。

6、本发明的进一步改进还有，上述服务器底座与服务器上盖之间设有密封胶。通过密封胶有助于提升服务器底座与服务器上盖之间的密封性，降低外部潮湿或是风沙环境进入到服务器壳体内部的概率。

7、本发明的进一步改进还有，上述鳍片热管散热器包括铜质基底座，所述铜质基底座设置于服务器底座上；所述铜质基底座上设有散热翅片组，所述散热翅片组内的间隙走向与来自所述风扇模组的风力方向相同。铜质基底座有助于将芯片单元运行时散热的热量通过服务器上盖进行热交换，随后配合散热翅片组在风扇模组的作用下提升热量的快速向外传递。

8、本发明的进一步改进还有，上述散热翅片组为铝质。铝质的散热翅片有助于提升与外部空气进行热交换，提升换热效率。

9、本发明的进一步改进还有，上述服务器上盖开设有允许铜质基底座穿过并能够与芯片单元相接触的嵌入口，所述铜质基底座与嵌入口之间设有防水弹力胶条。铜质基底座穿过嵌入口后直接与芯片单元相接触，优化了热量的传递路径，从而提升了对于热量的散热效率；防水弹力胶条填补在铜质基底座与嵌入口之间，通过防水弹力胶条可以对铜质基底座形成反向挤压，提高铜质基底座在服务器上盖上的固定强度，同时还可保证密封性，以实现应对极端且复杂多变的环境。

10、本发明的进一步改进还有，上述铜质基底座与芯片单元之间填充有导热硅脂。通过导热硅脂填充在铜质基底座与芯片单元之间，有助于弥补铜质基底座与芯片单元之间存在的缝隙，并有助于提升芯片单元的热量向铜质基底座的热传递。

11、本发明的进一步改进还有，上述散热翅片组上不与风扇模组风力方向相对的侧壁上设有多个铜质热管，所述铜质热管的底端与铜质基底座连接。考虑到散热翅片组处于铜质基底座的顶面，且散热翅片组有一定的高度，散热翅片组底面与铜质基底座相接触，导致散热翅片组的上部出现受热延迟，因此通过增设铜质热管将散热翅片组外周的上部覆盖，从而提升散热翅片组的热交换能力。

12、本发明的进一步改进还有，上述鳍片热管散热器迎接风扇模组风力方向的两侧设有扰流板。扰流板在鳍片热管散热器的两侧设置，形成一个引导风流经过鳍片热管散热器的通道，在风扇模组吹出的风力作用下，有助于提升对于风力的高效利用。

13、本发明的进一步改进还有，上述鳍片热管散热器与风扇模组之间设有风向导流栅栏。风向导流栅栏将风扇模组吹出的风力进行优化，以达到提升风速并调节走向的目的，从而达到将更多的风力应用在鳍片热管散热器上，提升散热效率。

14、本发明的进一步改进还有，上述风扇模组为涡轮式散热扇。涡轮式散热扇显著降低了对于外部空间的占用，且涡轮式散热扇的进风口为朝上的设置，所以即使在空间狭小的应用环境中，不但可以实现节省对于空间的占用节省，还能保持良好的进风量。

15、本发明的进一步改进还有，上述服务器上盖的上方安装有导风罩，所述导风罩设有与涡轮式散热扇进风口相对应的导风窗。导风窗与服务器上盖相配合对散热配件形成一个通道，不但可以实现对风力的走向形成引导，还可以在多变的应用环境中提高对散热配件的保护；导风窗有助于将外部杂质进行有效阻隔，延长风扇模组的使用周期。

16、本发明的进一步改进还有，上述芯片单元内设有温度传感器，所述pcb主板上还设有分别与温度传感器及风扇模组相连接的温控调节单元。通过温度传感器及风扇模组与温控调节单元连接，以实现及时响应温度传感器的读值，对风扇模组的转速进行调节，以达到散热能力的调节。

17、本发明的进一步改进还有，上述pcb主板的底面还设有能够与温控调节单元连接的加热片。通过加热片能够适应在极寒应用的环境场景中，与温度传感器的读值结合，对pcb主板进行预热，可以帮助设备进行低温启动以维持服务器适宜的运行温度，缩短服务器设备从启动达到正常运行状态的过渡时间。

18、一种散热方法，所述散热方法应用于一种密闭型高功率散热系统中，所述散热方法包括：

19、服务器供电；

20、温控调节单元获取温度传感器读值，并驱动风扇模组运行；

21、温度传感器读值高于服务器正常温度阈值时，增加风扇模组转速；

22、温度传感器读值低于服务器正常温度阈值时，启动加热片对pcb主板加热。

23、根据服务器正常运行时温度预设温度传感器的阈值，在服务器运行温度超过温度传感器的阈值时，经过温控调节单元对风扇模组的转速进行适应性调配，以实现快速将运行状态达到稳定的程度；当处于极寒环境的条件下，与温度传感器的读值结合，对pcb主板进行预热，可以帮助设备进行低温启动以维持服务器适宜的运行温度，缩短服务器设备从启动达到正常运行状态的过渡时间。

24、从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：服务器底座和服务器上盖相配合形成一个金属材质密封的容器，提升容器的结构强度；该密封容器内设置服务器运行的pcb主板及芯片单元等主要部件，而鳍片热管散热器及风扇模组则设置在服务器壳体的外部，使得在复杂多变的应用环境中，服务器的核心计算部件不会轻易受到影响，有助于提升对于环境的适应能力，通过鳍片热管散热器与风扇模组在容器外部的配合，提升散热处理能力的同时，可实现后续维护便捷操作。

25、初始状态时，芯片单元焊接在pcb主板上，最终再将pcb主板固定在服务器底座上，然后再将服务器上盖与服务器底座进行拼合安装，使两部件形成一个密封容器，目的在于提升服务器在极端且多变的应用环境中，减少外界因素对服务器的计算核心部件造成干扰；同时由于考虑到应用的环境多为极端、多变，因此金属材质的服务器壳体提升外部壳体结构强度，可增加对外部环境冲击的抵御能力。鳍片热管散热器及风扇模组在服务器上盖与导风罩之间，实现核心的计算部件与散热部件在服务器壳体形成的密闭容器内、外分布，提升对于核心计算部件的保护，以及对于极端且复杂多变的环境的适用。导风罩与服务器上盖所形成的通道，有助于提升对风力的引流，在实现对散热部件形成保护的同时，还可提升对风力的充分利用。