一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，包括服务器芯片重力型热管散热单元、冷量分配换热器、冷却单元等。散热单元包括多个服务器芯片重力型热管散热器，散热器紧贴服务器芯片安装，带有液管和气管，服务器芯片的热量通过直接接触的服务器芯片散热器吸收，由液管进入服务器芯片散热器的液态冷媒，在服务器芯片散热器内受热蒸发，发生相变后的气态冷媒通过气管进入冷量分配换热器单元进行热交换，把热量传递给冷量分配换热器内的循环冷却水；该系统具有换热效率高、热阻低、无能耗、换热响应速度快、可靠性高、无噪音、寿命长等特点；通过芯片级冷却技术与室外冷却单元结合，直接对服务器芯片进行更合理、高效的散热。

A server cooling system of gravity heat pipe for server chip

【技术实现步骤摘要】
一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统
本专利技术涉及数据中心机房环境控制
，特别是一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统。
技术介绍
我国数据中心发展迅猛，总量已超过40万个，年耗电量超过全社会用电量的1.5％，预计数据中心能耗每年将相当于三峡电站一年的发电量，其中大多数数据中心的PUE仍普遍大于2.2，与国际先进水平相比有较大差距。数据中心IT设备需要全天候进行冷却，通常机房内采用精密空调进行制冷，从而保证数据中心的环境控制要求。数据中心空调机组耗能占到了机房总耗能的35％-45％，仅次于数据中心IT设备的能耗，造成数据中心PUE值较高，能效利用率低。数据中心现有的冷却方式通常为先冷却环境再冷却设备，如GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》中所述A、B类机房要求环境温度23℃±1℃，现结合自然冷源冷却技术，采用靠近热源的热管散热器对服务器进行冷却，对精密空调可以完全替代，并通过气流合理的组织，利用面向服务器级的散热解决方案，一方面可有效降低PUE，提高能效利用率，另一方面可有效解决由于精密空调机组气流组织不合理造成局部热点等问题；同时，通过空调机组的完全替代，有效提高机房空间利用率，可布置更多机柜及服务器，从而可有效提高经济效益及节地的效果。实际运行时，服务器中的主要散热部件为中央处理器CPU，其散热量约占服务器总散热量的80％，从结构上来说，为针对性散热的设计提供了基础条件。CPU运行时的温度一般在60到72℃之间，如果采用热管直接冷却的方式，只需35到50℃的温度，就可以满足CPU散热需求。这个温度在绝大部分地区都是全年都高于自然环境的温度。因此可以通过自然热传导，全年制取35到50℃的温度的传热介质(冷却水)，通过热管实现芯片散热，热管散热装置高效处理热流密度远大于空气冷却可以达到的密度，保证机房设备的安全可靠运行，充分利用自然冷却，极大地降低机房散热功耗，节省机房运行费用，机组故障率低，维护简单。
技术实现思路
本专利技术的目的在于充分利用自然冷源及能效比较高的冷水机组，提供一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，实现芯片级的散热，芯片重力型热管散热器利用重力实现散热及冷媒循环，实现了室内散热器零功耗。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：本专利技术名一方面提供一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，包括服务器芯片重力型热管散热单元、冷却单元和冷量分配换热器单元；冷却单元向冷量分配换热器单元提供循环冷却水；所述服务器芯片重力型热管散热单元，包括多个服务器芯片重力型热管散热器，服务器芯片重力型热管散热器包括散热腔体、液管和气管，所述气管的位置高于所述液管的位置，所述散热腔体紧贴安装服务器芯片；液态冷媒在重力作用下经冷量分配换热器单元进入服务器芯片重力型热管散热器的所述液管，进入所述散热腔体对服务器芯片进行冷却，受热后相变为气态冷媒，经气管返回冷量分配换热器单元，与冷却水进行热交换冷却为液态冷媒。进一步的，所述液态冷媒和气态冷媒封闭在冷量分配换热器单元、服务器芯片重力型热管散热单元及二者之间的通路内，通过无源的方式依靠重力进行循环，冷量分配换热器单元在重力的作用下向每个散热腔体提供液态冷媒。进一步的，服务器设置在数据中心机房室内，冷却单元及冷量分配换热器单元部分设置在机房室外，服务器芯片重力型热管散热单元设置在机房室内。进一步的，还包括主液管和主气管，冷量分配换热器单元内部具有循环腔，所述循环腔上部连接到所述主气管，循环腔下部连接到所述主液管；重力型热管散热腔体内的气态冷媒经气管排放到主气管，再进入冷量分配换热器单元的所述循环腔，在所述循环腔内经冷却水冷却后转换为液态冷媒，流入主液管，主液管连接每个重力型热管散热腔体，主液管内的液态冷媒在重力作用下自适应进入每个重力型热管散热腔体内。进一步的，所述液管和气管，均采用快速接头与主液管和主气管连接，所述液管与主液管之间设置液管截止阀，所述气管与主气管之间设置气管截止阀。进一步的，所述液管和气管，设置在散热腔体的同一侧面。进一步的，还包括泵组单元，所述冷却单元提供的循环冷却水在泵组单元的作用下进入冷量分配换热器单元；所述冷却单元及泵组单元通过变频技术控制冷却水供回温度。进一步的，冷却水水管上设置压力传感器、温度传感器和流量传感器，通过上位机对压力、温度进行监控，并控制冷却水流量。进一步的，所述冷量分配换热器单元，采用板式换热器或管壳式换热器；优选的，所述冷却单元为风冷换热器或冷却塔。进一步的，所述冷量分配换热器单元设置传感器，检测冷却水进出冷量分配换热器单元的温差，如果温差超过设定温差阈值，则调节电动阀增加冷却水流量；如果温差低于设定温差阈值，则调节电动阀减小冷却水流量。进一步的，所述冷媒是通过相变潜热吸收和释放热量的物质，并且，该冷媒在自然环境中为气态物质，防止机房内出现漏液的安全风险。本专利技术另一方面提供一种服务器芯片重力型热管散热装置，包括多个服务器芯片重力型散热器、主气管及主液管；主气管及主液管连接至冷量分配换热器；换热器具有循环腔连接到主气管及主液管，主气管的连接位置高于主液管，换热器能够对循环腔进行冷却；服务器芯片重力型热管散热器包括热管散热腔体、液管和气管，所述气管的位置高于所述液管的位置，所述散热腔体安装至服务器芯片；所述主液管内的液态冷媒在重力作用下进入服务器芯片重力型散热器的所述液管，进入所述重力热管散热腔体对服务器芯片进行冷却，受热后相变为气态冷媒，经气管进入主气管，返回所述循环腔，冷却为液态冷媒，利用重力进入所述主液管。进一步的，所述液态冷媒和气态冷媒封闭在冷量分配换热器与服务器芯片重力型热管散热装置及其间的铜管内通过无源的方式依靠重力作用进行循环，冷量分配换热器在重力作用下向每个散热腔体提供液态冷媒。进一步的，所述液管和气管，均采用快速接头与主液管和主气管连接，所述液管与主液管之间设置液管截止阀，所述气管与主气管之间设置气管截止阀。进一步的，所述液管和气管，设置在散热腔体的同一侧面。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：1、通过在数据中心设置服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，重力型热管散热器高效处理热流密度远大于空气冷却可以达到的热流密度，可充分利用自然冷源，实现芯片级散热，降低热阻，提高制冷系统能效比，提高芯片换热响应速度，有效降低PUE，提高能量的利用效率；2、通过在数据中心内设置服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，实现服务器级散热，改变原有的先冷环境、后冷设备的情况，优化气流组织，避免由于气流不均造成和引起的服务器机柜局部高温及局部热岛现象；3、通过在数据中心内设置服务器芯片重力型热管的服务器散热，服务器芯片运行时的温度较高，能全年通过室外冷却单元制取35到50℃的温度的冷却水，利用自然冷源进行散热，最大限度降低建设成本及能耗；根据室外环境温度，充分利用室外自然冷源，最大限度降低能耗；利用自然冷源，冷却水水温在机房内环境露点温度之上，不会在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，其特征在于：包括服务器芯片重力型热管散热单元、冷却单元和冷量分配换热器单元；/n冷却单元向冷量分配换热器单元提供循环冷却水；/n所述服务器芯片重力型热管散热单元，包括多个服务器芯片重力型热管散热器，服务器芯片重力型热管散热器包括散热腔体、液管和气管，所述气管的位置高于所述液管的位置，所述散热腔体紧贴安装服务器芯片；液态冷媒在重力作用下经冷量分配换热器单元进入服务器芯片重力型热管散热器的所述液管，进入所述散热腔体对服务器芯片进行冷却，受热后相变为气态冷媒，经气管返回冷量分配换热器单元，与冷却水进行热交换冷却为液态冷媒。/n

【技术特征摘要】
1.一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，其特征在于：包括服务器芯片重力型热管散热单元、冷却单元和冷量分配换热器单元；
冷却单元向冷量分配换热器单元提供循环冷却水；
所述服务器芯片重力型热管散热单元，包括多个服务器芯片重力型热管散热器，服务器芯片重力型热管散热器包括散热腔体、液管和气管，所述气管的位置高于所述液管的位置，所述散热腔体紧贴安装服务器芯片；液态冷媒在重力作用下经冷量分配换热器单元进入服务器芯片重力型热管散热器的所述液管，进入所述散热腔体对服务器芯片进行冷却，受热后相变为气态冷媒，经气管返回冷量分配换热器单元，与冷却水进行热交换冷却为液态冷媒。


2.根据权利要求1所述的一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，其特征在于：所述液态冷媒和气态冷媒封闭在冷量分配换热器单元、服务器芯片重力型热管散热单元及二者之间的通路内，通过无源的方式依靠重力进行循环，冷量分配换热器单元在重力的作用下向每个散热腔体提供液态冷媒。优选的，服务器设置在数据中心机房室内，冷却单元及冷量分配换热器单元部分设置在机房室外，服务器芯片重力型热管散热单元设置在机房室内。


3.根据权利要求2所述的一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，其特征在于：还包括主液管和主气管，冷量分配换热器单元内部具有循环腔，所述循环腔上部连接到所述主气管，循环腔下部连接到所述主液管；重力型热管散热腔体内的气态冷媒经气管排放到主气管，再进入冷量分配换热器单元的所述循环腔，在所述循环腔内经冷却水冷却后转换为液态冷媒，流入主液管，主液管连接每个重力型热管散热腔体，主液管内的液态冷媒在重力作用下自适应进入每个重力型热管散热腔体内。


4.根据权利要求3所述的一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，其特征在于：所述液管和气管，均采用快速接头与主液管和主气管连接，所述液管与主液管之间设置液管截止阀，所述气管与主气管之间设置气管截止阀。优选的，所述液管和气管，设置在散热腔体的同一侧面。


5.根据权利要求1或2所述的一种服务器芯片重力型热管的服务器散热系统，其特征在于：还包括泵组单元，所述冷却单元提供的循环冷却水在泵组单元的作用下进入冷量分配换热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建斌，王丁会，严峰，王建波，杨英，
申请(专利权)人：四川澄观节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51