[發明專利]一種兩相流主被動式多層級數據中心機柜散熱裝置及方法

有效

• 申請號: 202110095495.0
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112839490B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉旭;杜俊明;姜海濤;張程賓;殷東平
• 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: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種兩相流主被動式多層級數據中心機柜散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置中，數據中心機柜陣列（1）包含多個數據中心機柜（2），每一個數據中心機柜（2）中包含多個刀片服務器主板（17），每個刀片服務器主板（17）的機架級環路熱虹吸管（11）級聯并連接到熱虹吸管冷卻工質入口管道（12）和熱虹吸管冷卻工質出口管道（13）；每個機柜的熱虹吸管冷卻工質入口管道（12）和熱虹吸管冷卻工質出口管道（13）級聯并和其他組件通過液體管道連接；位于每個機架級環路熱虹吸管（11）上的機柜冷凝裝置（3）的冷凝水入口管道（14）和冷凝水出口管道（15）級聯；冷卻工質入口的儲液器（6）和冷卻工質出口的儲液器（7）均有氣體空間，并通過儲液器間氣體歧管（9-1），機柜氣體歧管（9-2）相互連接并連接至具有很大氣體空間的氣體室（10）和機架級環路熱虹吸管（11）的頂端；冷卻工質入口的儲液器（6）位于比機架級環路熱虹吸管（11）高的位置，而冷卻工質出口的儲液器（7）位于比機架級環路熱虹吸管（11）低的位置；

具體連接方式：

冷卻工質入口的儲液器液體出口（b）連接至數據中心機柜（2）的熱虹吸管冷卻工質入口管道（12），熱虹吸管冷卻工質出口管道（13）通過液體管道依次連接冷卻工質循環余熱回收裝置（8-2），冷卻工質出口的儲液器（7），并連接到冷卻工質循環的液體泵液體入口（f），冷卻工質循環的液體泵液體出口（g）通過液體管道連接至冷卻工質入口的儲液器液體入口（a）；

機柜冷凝裝置（3）的冷凝水出口管道（15）通過液體管道連接冷凝水循環余熱回收裝置（8-1），再通過液體管道連接至冷凝水系統的液體泵液體入口（n），冷凝水系統的液體泵液體出口（m）連接至機柜冷凝裝置（3）的冷凝水入口管道（14）；

冷卻工質入口的儲液器氣體出口（c）連接至冷卻工質出口的儲液器氣體入口（d），冷卻工質出口的儲液器氣體出口（e）連接至氣體室（10）和機架級環路熱虹吸管頂部管道（p）；

所述的兩相流主被動式多層級數據中心機柜散熱裝置的散熱方法為：冷卻工質入口的儲液器（6）、機架級環路熱虹吸管（11）、冷卻工質循環余熱回收裝置（8-2）、冷卻工質出口的儲液器（7）、冷卻工質循環的液體泵（4）構成封閉循環結構，冷卻工質工作在低氣壓狀態，工質采用蒸餾水，此封閉循環結構抽真空后充入少量氮氣，最終使系統在注入工質后工作在0.1個大氣壓下；機柜冷凝裝置（3）、冷凝水循環余熱回收裝置（8-1）、冷凝水系統的液體泵（5）構成封閉循環結構，此封閉循環結構采用水作為冷卻工質，工作在常壓下；由冷凝裝置溫度傳感器（22）監測冷凝水溫度；由第一CPU溫度傳感器（27-1）和第二CPU溫度傳感器（27-2）監測CPU結溫；

所述第一CPU溫度傳感器（27-1）和第二CPU溫度傳感器（27-2）監測的CPU結溫均低于CPU高溫閾值時，冷卻工質入口的溫控閥（19）、冷卻工質出口的溫控閥（20）和氣體閥（21）均關閉，機架級環路熱虹吸管（11）進行被動式兩相流冷卻；當第一CPU溫度傳感器（27-1）或第二CPU溫度傳感器（27-2）監測的CPU結溫高于CPU高溫閾值時，超過閾值溫度的傳感器發出信號，冷卻工質入口的溫控閥（19）和冷卻工質出口的溫控閥（20）開啟，氣體閥（21）維持關閉狀態，位于高處的冷卻工質入口的儲液器（6）中的工質流向機架級環路熱虹吸管（11），并通過管道流向位于低處的冷卻工質出口的儲液器（7），機架級環路熱虹吸管（11）開始進行主動式兩相流冷卻；第一CPU溫度傳感器（27-1）和第二CPU溫度傳感器（27-2）監測的CPU結溫均低于CPU低負荷閾值溫度，且冷卻工質入口的溫控閥（19）、冷卻工質出口的溫控閥（20）開啟時，第一CPU溫度傳感器（27-1）和第二CPU溫度傳感器（27-2）發出信號，冷卻工質入口的溫控閥（19）關閉，同時氣體閥（21）開啟，機架級環路熱虹吸管（11）頂部管道的工質流向低處的冷卻工質出口的儲液器（7），隨后冷卻工質出口的溫控閥（20）與氣體閥（21）關閉，機架級環路熱虹吸管（11）回到被動式兩相流冷卻。