[發明專利]一種高功率密度機柜的整體高效散熱系統

有效

• 申請號: 202010622753.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111629571B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 袁衛星;楊通智;任柯先;苗澤;楊波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

本發明公開了一種高功率密度機柜的整體高效散熱系統。高功率密度機柜的整體高效散熱系統包括泵驅兩相環路高功率芯片直接散熱系統和機柜風冷系統。機柜風冷系統包括制冷劑循環回路和機柜內空氣循環回路。為應對不同循環工況，制冷劑循環回路可分為兩路，一路為泵驅兩相循環回路，一路為蒸汽壓縮循環回路。泵驅兩相環路高功率芯片直接散熱系統可以對服務器中的主要發熱元件CPU、GPU等進行定點散熱，機柜風冷系統可以對服務器其它發熱元件進行風冷散熱。高功率密度芯片定點散熱和低功率密度元器件的風冷散熱兩者結合，一方面可以對大功率芯片直接定點散熱，另一方面可以擺脫服務器機柜對空調降溫的依賴，高效解決服務器機柜整體散熱的問題。

技術領域

本發明涉及一種高功率密度機柜的整體高效散熱系統。

背景技術

隨著信息技術的突飛猛進，對運算速度更快、功能更強的服務器需求猛增，由此導致單個機柜功率密度顯著提升。其中主板上的主要發熱元件為CPU、GPU等,其發熱功率占到總發熱功率的60％～70％，主板上的其他發熱元件占到總發熱功率的30％～40％。通過泵驅兩相環路高功率芯片散熱系統，主板上主要發熱元件的散熱得到了很好的解決，但主板上其他發熱元件的散熱問題仍然需要解決。

目前在評估數據中心能源效率時，通常采用PUE(Power Usage Effectiveness)值作為評價指標，PUE是數據中心消耗的所有能耗與IT負載使用的能耗之比。由于主板上其他發熱元件分布比較分散，并且每個發熱元件所產生的熱量比較小，風冷技術更加適合解決其散熱問題。傳統方法是利用機房空調對主板上其它發熱元件進行風冷，但通常機房的占地面積較大，空調與發熱元件距離遠，空調制冷很難精準地將主板上其它發熱元件產生的熱量帶走。同時，在機房空調制冷的空氣循環回路中，冷熱空氣相互摻混，空氣與發熱元件的溫差減小，換熱效果嚴重降低。在這種情況下，無論是提高風量還是降低載冷空氣自身溫度從而加大溫差的方法，都將顯著增加機房散熱設備的能耗，導致PUE值更大，大大提高了機房的運行運行成本。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種高功率密度機柜的整體高效散熱系統，其中，泵驅兩相環路高功率芯片散熱系統可以對服務器中的主要發熱元件CPU、GPU等進行散熱，機柜風冷系統可以對服務器除CPU、GPU等主要發熱元件之外的其它發熱元件進行散熱，高功率密度芯片定點散熱和低功率密度元器件的風冷散熱兩者結合，一方面，可以徹底擺脫服務器機柜對房間空調降溫的依賴，另一方面可以升高機柜內循環空氣的溫度，在更加節能的前提下，有效解決高功率密度機柜整體散熱的問題。

根據本發明的一方面，提供了一種高功率密度機柜的整體高效散熱系統，其特征在于包括：

制冷劑循環回路,和

空氣循環回路，

其中:

制冷劑循環回路包括：

泵驅兩相循環回路，其包括制冷劑儲液罐、液體泵、第一三通閥、節流裝置、風冷蒸發器、第二三通閥、第三三通閥、Y型三通閥、冷凝器，

蒸汽壓縮循環回路，其包括制冷劑儲液罐、液體泵、第一三通閥、節流裝置、風冷蒸發器、第二三通閥、蒸汽壓縮機、第三三通閥、Y型三通閥、冷凝器，

空氣循環回路包括風扇風冷蒸發器、密閉機柜形成的循環風道，

其中：