一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统技术方案

本专利涉及机房空调散热领域，特别是涉及一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统。所述综合散热系统包括余热利用装置、溴化锂吸收式制冷机、冷却装置和空调末端，余热利用装置、冷却装置和空调末端分别与溴化锂吸收式制冷机连接形成循环回路，所述溴化锂吸收式制冷机设有制冷剂循环回路。本专利根据吸收式制冷机的工作原理，合理利用CPU余热进行散热，具有降低机房PUE值、节省能源和清洁无污染的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统
本专利涉及机房空调散热领域，特别是涉及一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统。
技术介绍
随着IT技术的快速发展和数据业务需求的迅猛增长，众多应用高性能服务器等IT设备的数据中心应运而生。当大量高性能服务器机柜运行时也带来了高热密度和高能耗问题。根据统计,在各数据中心所耗费的电量中,空调制冷的能耗占了总能耗的40%～50%。数据中心背后巨大的能源消耗引起人们的高度重视。传统机房散热系统是将机房当作大型冷柜处理，先将环境温度冷却，再带走主设备散发出的热量。由于数据机房内IT设备集中，散热量大，且设备不间断高负荷运行，几乎全年都需要向外排热，因此其空调的运行能耗巨大。而随着高热密度服务器运用的增多，单个机架的功率越来越高，有些机房出现了局部过热的现象。因此仅仅是空气冷却的方式将难以满足服务器的散热需求，只有液体传导方式才能排出足够的热量，液冷系统受到越来越多的青睐。在中国专利申请公开说明书CN102331043A中公开了一种低PUE高密度液冷节能机房冷却系统，包括机房，机柜，空调箱，由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器与所述空调箱的水盘管构成的压缩冷却循环系统，和由自然冷却器与所述空调箱的水盘管构成的自然冷却循环系统，空调箱的水盘管出口与电动三通阀的入口连通，电动三通阀的两个出口分别与蒸发器的水盘管入口、自然冷却器的水盘管入口连通；微电脑控制系统分别与压缩冷却循环系统、自然冷却循环系统、电动三通阀、设置于自然冷却器外部的第一温度传感器、设置于机柜背门处的第二温度传感器及设置于空调箱的水盘管进水管处的第三温度传感器电连接。CPU运行时的温度一般在60~80℃之间，液冷系统运行时与CPU进行换热的冷却水的温度虽然高达40~60℃，仍然能满足服务器CPU的温度不高于安全上限值。将这部分高温冷却水直接进行散热，既浪费能源，又增加了冷却装置的热负荷。中国专利申请公开说明书CN104101131A中公开了利用回收热能制冷制热的吸收式制冷机及其制冷制热的方法，所述利用回收热能制冷制热的吸收式制冷机包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、真空泵a、真空泵b、冷水进水管道、冷水出水管道、热水进水管道、热水管道a、热水管道b、热水出水管道、循环泵。上述溴化锂吸收式制冷机的制冷制热的方法如下：S1：待加温的待输出热水通过热水进水管道先进入冷凝器，从热水管道a排出并进入吸收器，从热水管道b排出后吸收热量温度增加并进入发生器作为发生器热源；或者通过热水进水管道先进入吸收器，后从热水管道a排出经过冷凝器后吸收热量，排出经过热水管道b进入发生器，作为发生器热源，发生器中的喷淋装置将制冷媒体稀溶液喷为雾状，雾状液滴吸收进入发生器的回收热水的热量并汽化为蒸汽，蒸汽通过管道被真空泵a抽入冷凝器中并加压，在冷凝器中蒸汽遇到热水进水管道中的待输出热水，放出热量，变成液滴，热水进水管道中的热水吸收了蒸汽放出的热量升高温度；真空泵a使发生器中压强降低，使冷凝器中压强增加从而促进发生器中液体变为气体，并促进冷凝器中气体变为液体；S2：冷凝器中的凝结水液滴在底部汇集后通过管道进入蒸发器，在蒸发器中被喷淋装置喷淋为雾状液滴，液滴吸收冷水进水管道中冷水的热量变为气体，释放热量并降温后的冷水变为更低温度的冷水并从冷水出水管道排出实现制冷和热能回收；S3：蒸发器中的气体通过管道被真空泵b抽入吸收器，被喷淋装置喷淋的浓溶液吸收，从气态转变为液态并将热量传递给热水管道中的待输出热水使其温度进一步提高，真空泵b使蒸发器中真空度增高，吸收器中压强升高从而促进蒸发器中液体变为气体，吸收器中气体变为液体；S4：吸收器中的制冷媒体浓溶液吸收蒸汽后变为制冷媒体稀溶液，并通过管道再次输送到发生器，并通过循环泵抽取到喷淋装置；S5：热水管道b中的待输出热水进入发生器，作为热源提供热量，促进发生器中喷淋为雾状液滴的溶液汽化，并从热水出水管道排出最终输出的热水完成循环。上述吸收式制冷机在发生器和冷凝器之间设置了真空泵a，在吸收器和蒸发器之间设置了真空泵b，真空泵使发生器和蒸发器中真空度提高，使冷凝器和吸收器中压强增加从而促进发生器和蒸发器中液体变为气体，并促进冷凝器和吸收器中气体变为液体。总体来说，上述技术方案回收利用了冷凝器和吸收器中产生的热量，可是系统不可能自发运作，而该热量本身就是由制冷机运作过程中产生的，根据热力学第二定律，这股热量不足以作为发生器的热源持续驱动制冷机，所以该技术方案采用真空泵作为制冷机的驱动动力，但真空泵存在耗电量大，噪声大的缺点。
技术实现思路
本专利为了克服上述现有技术的不足，提供一种能够利用CPU运行时产生的热量进行散热的利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，由于CPU运行时相比机房整体来说温度高很多，完全可以利用CPU所产生的热量驱动吸收式制冷机进行散热而不需要真空泵的加入，具有耗电量少，噪音低的特点。综合散热系统整体来说散热效果好，节能环保。针对本专利利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统来说，上述技术问题是这样加以解决的：一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，包括余热利用装置、溴化锂吸收式制冷机、冷却装置和空调末端，所述余热利用装置、冷却装置和空调末端分别与溴化锂吸收式制冷机连接形成循环回路。所述余热利用装置将CPU热量传递到溴化锂吸收式制冷机中进行利用，冷却装置用于带走溴化锂吸收式制冷机的热量，空调末端用于吸收机房中的热量，再通过循环回路把热量释放到溴化锂吸收式制冷机中。溴化锂吸收式制冷机在利用低品位的太阳能、工业废热、余热等方面具有独特优势，当溴化锂吸收式制冷机中的驱动热源温度达到60℃左右时即可启动工作，由于本技术方案中机房中的发热主体，即CPU的热量由余热利用装置吸收，使得空调末端不需要大量吸收机房中的热量，机房空气温度在30℃左右甚至更高时即可满足机房的散热需求，因此可以相应提高溴化锂吸收式制冷机的运行时机体的温度，进一步降低所需驱动热源的温度，而CPU运行时的温度一般在60~80℃之间，所产生的热量完全可以充当驱动热源，驱动溴化锂吸收式制冷机启动，并持续工作。本专利中的溴化锂吸收式制冷机利用余热利用装置吸收CPU的热量作为驱动热源进行散热，降低机房PUE值，提高了散热效率。进一步地，所述余热利用装置包括热管和中间换热器，热管的一端与中间换热器接触连接，热管的另一端用于对CPU液冷换热，所述中间换热器与溴化锂吸收式制冷机连接形成循环回路。所述热管一端受热时，管中的液体迅速汽化，在热扩散的动力下流向另外一端，即与中间换热器连接的一端，冷凝并释放出热量，然后再流回受热的那一端，如此循环不止地将服务器CPU的热量传递到中间换热器，中间换热器通过循环回路将热量传递到溴化锂吸收式制冷机中。CPU与中间换热器之间通过热管换热，确保了中间换热器发生液体泄漏时不会影响到CPU的正常工作，而且从热传递（辐射、对流、传导）的三种方式来看，其中对流传导最快，所述热管利用液体蒸发和冷凝的对流作用，使热量快速传导。进一步地，所述热管倾斜设置，高的一端与中间换热器接触连接。相对于汽化的制冷液，冷凝后的制冷液更容易粘附在热管上，不易流动，上述设置方式能使与中间换热器换热后冷凝的制冷液在重力的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，其特征在于，包括余热利用装置、溴化锂吸收式制冷机、冷却装置和空调末端，所述余热利用装置、冷却装置和空调末端分别与溴化锂吸收式制冷机连接形成循环回路，余热利用装置将CPU热量传递到溴化锂吸收式制冷机中进行利用。

【技术特征摘要】
1.一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，其特征在于，包括余热利用装置、溴化锂吸收式制冷机、冷却装置和空调末端，所述余热利用装置、冷却装置和空调末端分别与溴化锂吸收式制冷机连接形成循环回路，余热利用装置将CPU热量传递到溴化锂吸收式制冷机中进行利用。2.根据权利要求1所述的一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，其特征在于，所述余热利用装置包括热管和中间换热器，所述热管的一端与中间换热器接触连接，热管的另一端用于对CPU散热，中间换热器与溴化锂吸收式制冷机连接形成循环回路。3.根据权利要求2所述的一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，其特征在于，所述热管倾斜设置，高的一端与中间换热器接触连接。4.根据权利要求2所述的一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，其特征在于，所述中间换热器为水冷板。5.根据权利要求1所述的一种利用CPU余热的高热密度机房综合散热系统，其特征在于，所述溴化锂吸收式制冷机包括按顺序连接形成制冷剂循环回路的蒸发器、吸收发生装置和冷凝器，吸收发生装置与余热利用装置连接形成循环回路，冷凝器和吸收发生装置分别与冷却装置连接形成循环回路，蒸发器与空调末端连接形成循环回路。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：叶向阳，谢春辉，李敏华，顾剑彬，陈前，周圆圆，廖润球，
申请(专利权)人：广东申菱环境系统股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44