[發明專利]一種液體冷卻系統

在審

• 申請號: 201810337222.0
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108279759A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 程鵬;吳岱穎
• 申請（專利權）人: 無錫卡蘭尼普熱管理技術有限公司
• 主分類號: G06F1/20
• 分類號: G06F1/20
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 耿小強

本發明公開了一種液體冷卻系統，包括一個或多個冷卻中樞和一個或多個傳熱裝置。其中傳熱裝置具有節點和通路組成的內部路徑，其中有兩相工作流體。節點和路徑構成的網絡以鏈路方式運作，使得兩相工作流體從電子設備內部的發熱元件吸收熱量，并將熱量傳遞至冷卻中樞。中樞?鏈路結構將發熱元件和冷卻源之間直接的幾何關聯解除耦合關系，從而得到更高程度的設計自由度、空間管理和冷卻冗余。

技術領域

本發明涉及一種液體冷卻系統，特別涉及一種中樞-鏈路液體冷卻系統，屬于熱管理技術領域。

背景技術

計算機系統里運行元件會產生大量熱量，其中包括中央處理器、圖像處理器、內存、儲存系統等等。在許多數據中心，計算機服務器陣列設置于封閉環境內，需要相應的熱管理方案收集電子系統產生的熱量并且將熱量排放到數據中心的外部。但是，典型的熱管理系統較為復雜并且效率不高，傳統技術應用空氣冷卻進行熱管理，在元件層級上往往不能滿足功耗需求，同時會消耗大量的電力和水資源，對于數據中心的日常運行是很大的成本支出。采用液態冷媒的液冷系統同空氣冷卻系統相比具備更高的傳熱性能，同時其能量消耗也很低，在近年開始被逐漸采用。但是，考慮到液冷系統在安全性、可靠性和維護性等方面還存在的問題，其廣泛應用特別是在大型數據中心的應用還存在巨大的挑戰。

計算機系統里產生的熱量如果處理不適當會導致元件壽命的大幅縮短、永久性的破壞以及數據丟失。傳統的熱管理系統驅動冷媒(氣體、液體或者二者混合)進入放置計算機系統的機殼內部，同計算機元件在本地進行熱交換，然后被引導至系統外部，進行下一階段的熱交換，直至最終將熱量排放到數據中心外部。這意味著冷卻部件會與電子元件共同占有系統機殼內部空間，電子元件的放置同冷媒通道會相互干涉，這往往是造成電子系統內部冷卻不足的根本原因。一些設計采用冷板或虹吸式熱管儲存并循環液體或其它冷卻介質，與電子系統元件進行直接熱交換，可以減少系統內部空間占用，但是當電子系統內部有多個發熱元件時，元件之間的復雜布局使得連接冷卻液體回路依舊占用很多系統內部空間。同時，為了形成液體冷卻回路，必須在各個冷卻部件之間連接，這樣，在運行過程中經歷內部高壓和長期的腐蝕，發生漏液的風險很高，會對計算機服務器產生致命危險。

一些技術通過將計算機系統甚至整個服務器機柜浸入到非導電性的液態冷卻液中，從而避免復雜的冷卻回路布局和漏液風險，但是又帶來材料匹配和操作維護困難的問題。

還有一些技術采用熱傳導器件，例如熱管，或者固態導熱材料將熱量從計算機元件傳導至計算機機殼外部的冷卻部件上，這些熱傳導器件往往包括多個熱管，并且需要彎折熱管躲避電子元件并最終連接到外部冷卻部件上，實際上并沒有減少冷卻系統的內部空間占用比例。熱管的導熱性能受限于內壁微結構產生的毛細管力大小，會隨著熱管的管徑減小、長度增加而減小，同時它的傳熱方向和重力間的角度(從90°到-90°)也會影響熱管導熱性能。除此以外，熱管的形狀通常為管狀，與平板形狀的電子元件和冷卻部件相接觸的時候，需要另外加上轉接部件，這些轉接部件會帶來更多的熱阻和傳熱性能限制。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種緊湊的、綜合性液體冷卻系統，在很多情況下，具備很高的熱傳導效率和能量利用效率。另外，本發明還提供一種液體冷卻系統的機械結構，適用于復雜的、具有多個發熱元件和多個輔助元件的計算機系統布局。本發明還提供一種液體冷卻設置方式，可以提供一種冷卻冗余，用于單一計算機系統的單一元件或者分布于大型計算數據中心的群集系統，該冷卻冗余系統不會增加系統結構的復雜度或備用部件的使用。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：