[發明專利]一種浸沒式冷卻裝置

有效

• 申請號: 201910220420.3
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109843025B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 吳笛;陳顯浩;張佳鈺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種浸沒式冷卻裝置，由尖頭冷卻柜、蒸氣動力混流扇、回流換熱管組成；所述蒸氣動力混流扇包括動力扇和混流扇；所述回流換熱管由絕緣冷卻液回流內管和傳熱流體外管組成；所述傳動桿上部固定于所述尖頭冷卻柜的頂部，所述動力扇布置于所述尖頭冷卻柜的尖頭頂細流道處，所述混流扇浸沒在所述絕緣冷卻液中；所述絕緣冷卻液回流內管上部與所述尖頭冷卻柜的頂部連通，下部與所述尖頭冷卻柜下部相連；在所述尖頭冷卻柜內灌注有絕緣冷卻液。本實用使用浸沒式冷卻方法對大數據中心的高功率計算設備進行冷卻，該裝置能夠有效提高大數據中心的散熱效率并降低大數據中心的冷卻能耗，從而實現節能減排的目的。

技術領域

本發明涉及一種冷卻裝置，具體涉及的是一種基于浸沒式冷卻的大數據中心高效冷卻散熱裝置。

背景技術

近年來，隨著大數據技術的廣泛應用，數據中心的數量逐年增加。由于數據中心內部計算設備能耗高，在其工作中轉化并耗散了大量熱能。研究表明：數據中心溫度越高，數據計算設備故障率越高，因此必須保證其正常工作溫度。目前廣泛采取的溫控措施是使用傳統的風冷冷卻方法，這種方法不僅進一步增加了數據中心的能耗，而且將熱量直接排放到環境中，造成了熱能的浪費且加劇了溫室效應。同時，空氣的低導熱率和工作計算設備的空間位置分布不均衡會導致數據中心的溫度均勻性較差，易造成局部高溫而導致計算設備故障。

針對現有技術的不足，本發明提出了一種浸沒式冷卻裝置。使用絕緣冷卻液浸沒計算設備，在計算設備散熱時利用絕緣冷卻液的氣化帶走其熱量，由于冷卻液氣化潛熱較大且氣化過程冷卻液溫度不變，因此能夠保證熱量及時高效的排出，且有效避免了局部高溫的出現。同時，本發明利用裝置內絕緣冷卻液氣化后的蒸氣驅動力驅動混流扇加強絕緣冷卻液擾流，從而進一步強化對計算設備的散熱。此外，本方案設置了套管式回流換熱管，高溫冷卻液蒸氣在回流換熱管內冷凝并將熱量傳遞給傳熱流體，熱量可由傳熱流體供給外部用熱設備，從而達到了熱能回收利用的目的，減少了能源的浪費，對節能減排有著十分積極的作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供了一種浸沒式冷卻裝置，該裝置能夠實現對設備的高效散熱，達到保障設備運行安全的目的。

一種浸沒式冷卻裝置，由尖頭冷卻柜、蒸氣動力混流扇、回流換熱管組成；所述尖頭冷卻柜由上部的圓錐形導氣頂、下部的矩形柜體、柜體內的絕緣冷卻液和其內浸沒的高功率計算設備組成；所述蒸氣動力混流扇由傳動桿和連傳動桿上部固定的動力扇和傳動桿下部固定的混流扇組成；所述回流換熱管由絕緣冷卻液回流內管和傳熱流體外管組成；所述傳動桿上部通過滑輪固定于所述尖頭冷卻柜的頂部，所述動力扇布置于所述尖頭冷卻柜的尖頭頂細流道處，所述混流扇浸沒在絕緣冷卻液中；所述絕緣冷卻液回流內管上部與所述的尖頭冷卻柜的頂部連通，下部與所述矩形柜體相連。

本發明散熱裝置采用浸沒式冷卻方法，使用所述絕緣冷卻液浸沒計算設備，在計算設備工作時利用所述的絕緣冷卻液的氣化實現對計算設備的冷卻。本發明使用圓錐狀尖頂作為聚流通道，通過所述蒸氣動力混流扇有效利用氣化后的絕緣冷卻液的蒸汽動力，加強了絕緣冷卻液的擾動，從而進一步強化所述高功率計算設備的散熱。此外，本發明使用了套管式換熱管，可以通過所述的傳熱流體外管將熱量回收。

為強化高功率計算設備的散熱，使用浸沒式冷卻的散熱方式。將高功率計算設備浸沒在絕緣冷卻液中，絕緣冷卻液的氣化溫度略高于高功率計算設備的高效工作溫度。當高功率計算設備的溫度升高時，通過絕緣冷卻液的氣化定點帶走熱量，保證高功率計算設備的正常工作。

本發明設置了蒸汽動力混流扇以強化絕緣冷卻液的擾動，從而進一步提高絕緣冷卻液對高功率計算設備的冷卻效果。當浸沒式冷卻裝置在工作時，絕緣冷卻液氣化，氣化后的蒸氣通過圓錐形導氣頂聚集并向上流動，帶動動力扇轉動，并進一步通過傳動桿帶動混流扇轉動。混流扇浸沒在絕緣冷卻液中，能夠帶動其發生擾動，從而起到強化換熱的目的。

可以通過傳熱流體將熱量回收，實現熱能的回收利用。