伺服器機櫃熱管散熱系統的製作方法
2023-05-09 23:07:51 1
專利名稱：伺服器機櫃熱管散熱系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及散熱技術領域，尤其涉及一種用於對放置於機櫃內的伺服器進行散熱的伺服器機櫃熱管散熱系統。
背景技術：
隨著製造技術的不斷發展，計算機領域內正進行著一場硬體設備的革命。用戶對計算機性能的要求越來越高，這就要求計算機的處理能力要首先提高。在通常情況下，計算機處理能力越高，其消耗的功率越大，散發的熱量就越多。對於機房，尤其是大型網際網路數據中心(Internet Data Center，簡稱IDC)，其發熱源是擺放於機櫃裡的伺服器，空氣經由機櫃前部進入機櫃，經過伺服器加熱後高溫空氣被伺服器自帶的風機由機櫃後門吹出，進入機房空間環境。如果機房的散熱問題解決不好， 就會嚴重影響機房內伺服器的運行效率及伺服器運行安全。現有技術(專利申請公開號CN101122413A)公開了一種強迫對流式分離型熱管機房散熱裝置。該機房散熱裝置自帶用於強制對流換熱的風機，採用強制對流的分離式熱管換熱，使循環工質在蒸發器內蒸發、在冷凝器內冷凝，將機房內熱量排到機房外。申請人:意識到現有技術伺服器散熱系統存在如下技術缺陷散熱系統單獨設置， 佔用空間較大，並且只是控制整體機房空間環境的溫度，並不直接面向熱風對象進行冷卻。
實用新型內容(一)要解決的技術問題為解決上述缺陷，本實用新型提供了一種用於對放置於機櫃內的伺服器進行散熱的伺服器機櫃熱管散熱系統，以節約機房空間，充分利用自然冷源以提高效率。( 二 )技術方案根據本實用新型的一個方面，提供了一種伺服器機櫃熱管散熱系統。該伺服器機櫃熱管散熱系統包括第一換熱器，設置於伺服器機櫃的前、後、左、右的至少一面櫃板的格柵處，朝向熱空氣出風口，由多組熱管組成，熱管內充有製冷劑工質；連接管路，設置於第一換熱器和第二換熱器之間，製冷劑工質通過連接管路在第一換熱器和第二換熱器之間進行循環，將熱量由第一換熱器帶到第二換熱器。第二換熱器，設置於遠離伺服器機櫃的位置， 將熱量熱交換至外界冷卻系統。優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，第一換熱器一體化設置於伺服器機櫃背板的格柵處。 優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，第一換熱器位於伺服器機房內， 第二換熱器位於伺服器機房外。 優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，當伺服器機櫃有多個時，多個伺服器機櫃具有各自對應的第一換熱器；連接管路包括支管路和主管路；其中，支管路為軟連接管，該軟連接管將設置於單臺伺服器機櫃的多組熱管連接至主管路；主管路，將多臺伺服器機櫃各自的軟連接管匯總連接至第二換熱器。優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，製冷劑工質為室溫氣態的製冷劑工質。優選地，室溫氣態的製冷劑工質為R22，R134A或R410A。優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，製冷劑工質為蒸發-冷凝式的製冷劑工質，第二換熱器的安裝高度高於第一換熱器的安裝高度。優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，當伺服器機櫃有多個時，多臺伺服器機櫃各自對應的第一換熱器的高度一致。優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，第二換熱器為液冷形式的板式換熱器；外界冷卻系統的冷卻來源為以下形式的一種空調系統冷凍液體回液；單獨配備的冷卻塔循環水系統；或單獨配備的冷卻塔與水冷冷水機組系統。優選地，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，格柵的格柵孔為圓形、橢圓形、 正方形、長方形或正六邊形。(三)有益效果本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統具有以下有益效果(1)對伺服器進行散熱的第一換熱器設置於伺服器機櫃櫃板的柵格處，節約了機房空間；(2)第一換熱器直接面向熱風對象進行冷卻，效率提高；(3)第一換熱器設置於伺服器機櫃背板的柵格處，利用機櫃內伺服器自身的風機進行強制對流換熱，室內部分無任何能耗；(4)支管路採用軟連接管，兩端採用螺紋接頭，不影響伺服器機櫃正常的開/關門及維修與拆卸；(5)換熱器內充注工質為常溫下氣態的環保製冷劑，不會對機房伺服器安全造成
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圖1為本實用新型實施例伺服器機櫃熱管散熱系統的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例伺服器機櫃熱管散熱系統散熱原理的示意圖；圖3為本實用新型實施例伺服器機櫃熱管散熱系統機櫃背板熱管分布的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。在本實用新型的一示例性實施例中，公開了一種伺服器機櫃熱管散熱系統。該伺服器機櫃熱管散熱系統包括第一換熱器，設置於伺服器機櫃的前、後、左、右的至少一面櫃板的格柵處，面向熱空氣出風口，由多組熱管組成，熱管內充有製冷劑工質；連接管路，設置於第一換熱器和第二換熱器之間，製冷劑工質通過連接管路在第一換熱器和第二換熱器之間進行蒸發-冷凝的氣液相變循環，將熱量由第一換熱器帶到第二換熱器。第二換熱器，設置於遠離伺服器機櫃的位置，將熱量熱交換至外界冷卻系統。本實施例伺服器機櫃熱管散熱系統中，直接面向熱風對象進行冷卻，散熱效率大大提高。同時，將散熱用的換熱器設置於機櫃格柵處，安裝儘量少佔用機房的寶貴空間。在大多數場景下，本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統的第一換熱器位於伺服器機房內，第二換熱器位於伺服器機房外，則可以進一步節約機房空間。圖1為本實用新型實施例伺服器機櫃熱管散熱系統的結構示意圖。如圖1所示， 伺服器機櫃熱管散熱系統包括將冷卻用的第一換熱器與伺服器機櫃背門做成一體的機櫃背板101，單臺機櫃背板熱管到主管道的氣液軟連接管102，連接整排機櫃背板熱管到室外板式換熱器的主管路103，安裝於室外用於「製冷劑-水」熱交換的板式換熱器104。其中， 第一換熱器位於伺服器機房100內，板式換熱器位於伺服器機房100外。本實施例中，第一換熱器設置於伺服器機櫃的後面背板，機櫃背板熱管由原機櫃後背門鈑金件與用於冷卻空氣用的換熱器二者和二為一組成，同時起到機櫃後門與冷卻裝置的雙重作用。圖2為本實用新型實施例伺服器機櫃熱管散熱系統散熱原理的示意圖。如圖2所示，首先冷空氣從機櫃前門的位置一進入，經過伺服器後，伺服器工作所產生的熱量將冷空氣加熱為熱空氣，利用機櫃內伺服器自身的風機進行強制對流換熱，將熱空氣吹到機櫃背板的位置二，而後由本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統進行散熱，降低溫度；最後從伺服器機櫃背面的位置三流動出散熱後的溫度較低的空氣。參照圖1、圖2，本實用新型例伺服器機櫃熱管散熱系統的工作流程如下伺服器機櫃背板熱管換熱器內充滿了製冷劑工質，直接安裝於伺服器機櫃的後門出熱風位置，當伺服器自帶風扇吹出的高溫熱空氣經過背板熱管換熱器時，通過強化對流換熱，內部的製冷劑工質會蒸發氣化為製冷劑蒸汽，相變吸熱帶走伺服器吹出的熱風的熱量，從而對伺服器吹出的熱風起到冷卻效果。整排的機櫃背板熱管內的製冷劑蒸汽匯聚到主管路，通過蒸發壓力流動到安裝於室外的板式換熱器，在板式換熱器內，製冷劑蒸汽與冷卻用液體進行隔離的逆流換熱，製冷劑蒸汽經冷卻液化，變成製冷劑液體，在重力的作用下通過主管路重新回流到室內，分配流入各個伺服器機櫃背板熱管換熱器，進入下一循環。如圖1所述，第一換熱器的位置位於伺服器機櫃的背板格柵處。然而需要說明的是，本實施例中的第一換熱器的位置由熱空氣出風口的方向確定。當熱空氣由左向右吹時， 上述第一換熱器就應當設置於伺服器機櫃的右側板上。當然，在大多數情況下，在伺服器自帶冷卻風扇的作用下，熱空氣由前向後吹，此時，第一換熱器就應當設置於伺服器機櫃的後面背板的格柵處。由於本實施例伺服器機櫃熱管散熱系統的室內部分不帶任何運動部件， 利用機櫃內伺服器自身的風機進行強制對流換熱，不增加能耗。根據本實用新型的伺服器機櫃熱管散熱系統，當伺服器機櫃有多個時，多個伺服器機櫃具有各自對應的第一換熱器；連接管路包括支管路和主管路；其中，支管路為軟連接管，該軟連接管將設置於單臺伺服器機櫃的多組熱管連接至主管路；主管路，將多臺伺服器機櫃各自的軟連接管匯總連接至第二換熱器。本實施例中，單臺伺服器機櫃背板熱管到主管道的連接是使用氣液分離的軟連接管，兩端採用螺紋接頭，且自身可拆卸，不影響伺服器機櫃正常的開/關門及維修與拆卸，從而增強了伺服器機櫃熱管散熱系統設置的靈活性。圖3為本實用新型實施例伺服器機櫃熱管散熱系統機櫃背板熱管分布的示意圖。 如圖3所示，機櫃背板的圓形格柵上，密密麻麻的分布著多組垂直豎排的銅換熱器管。為了避免製冷劑工質洩露而造成的伺服器安全隱患，製冷劑工質採用室溫氣態的製冷劑工質，
5例如R22 ( 二氟一氯甲烷)，R134A (四氯乙烷)，R410A (由兩種準共沸製冷劑材料混合而成， 其主要成分為氫、氟、和碳元素，或簡稱hfc)等，或者根據應用場景要求使用生產的特殊要求的製冷劑工質。在本實用新型優選的實施例中，製冷劑工質採用的為蒸發-冷凝式的製冷劑工質。對應蒸發-冷凝式製冷劑工質，第二換熱器的安裝高度應當高於第一換熱器的安裝高度，以保證製冷劑循環時足夠的回流重力差；多臺伺服器機櫃各自的第一換熱器的高度優選地保持一致。需要說明的是，圖2中格柵孔的形狀為圓形，但實際上，格柵孔可以為圓形、橢圓形、正方形、長方形或正六邊形。此外，本領域普通技術人員可以根據伺服器的功率，散熱效率等因素確定熱管的材質、規格、尺寸、排布及製冷劑工質的類型，此處不再詳細描述。對於本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統位於伺服器機房外的部分而言，為了提高室外側的換熱效率，第二換熱器的換熱優選採用液冷形式，可以採用板式換熱器進行「製冷劑-冷卻液體」的熱交換。對應的，為伺服器機櫃背板熱管提供冷源的板式換熱器的冷源來源分為三種1、原空調系統冷凍液體回液；2、單獨配備冷卻塔循環水系統；3、單獨配備冷卻塔與水冷冷水機組系統。綜上所述，本實用新型公開了一種伺服器機櫃熱管散熱系統。該系統中，機櫃背門與熱管換熱器合二為一設計，不佔用機房空間；強制對流換熱的動力是直接利用伺服器自帶風機，不增加額外能耗；背板熱管內充注環保製冷劑循環工質，常溫下是氣態，不會因洩露而對伺服器安全造成隱患；單臺伺服器機櫃的背板熱管到主管路之間是氣液分離的軟連接管路，不影響櫃門的開關及櫃內伺服器維護；單臺伺服器機櫃的機櫃背板熱管設備可自由拆卸，模塊化組合。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，該伺服器機櫃熱管散熱系統包括第一換熱器，設置於伺服器機櫃的前、後、左、右的至少一面櫃板的格柵處，朝向熱空氣出風口，由多組熱管組成，所述熱管內充有製冷劑工質；連接管路，設置於所述第一換熱器和第二換熱器之間，所述製冷劑工質通過所述連接管路在所述第一換熱器和第二換熱器之間進行循環，將熱量由第一換熱器帶到第二換熱器所述第二換熱器，設置於遠離所述伺服器機櫃的位置，將所述熱量熱交換至外界冷卻系統。
2.根據權利要求1所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，所述第一換熱器一體化設置於所述伺服器機櫃背板的格柵處。
3.根據權利要求1所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，所述第一換熱器位於伺服器機房內，所述第二換熱器位於所述伺服器機房外。
4.根據權利要求1所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，當所述伺服器機櫃有多個時，所述多個伺服器機櫃具有各自對應的第一換熱器；所述連接管路包括支管路和主管路；其中，所述支管路為軟連接管，該軟連接管將設置於單臺伺服器機櫃的多組熱管連接至主管路；所述主管路，將多臺伺服器機櫃各自的軟連接管匯總連接至第二換熱器。
5.根據權利要求1所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，所述製冷劑工質為室溫氣態的製冷劑工質。
6.根據權利要求5所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，所述室溫氣態的製冷劑工質為R22，R134A或R410A。
7.根據權利要求1所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於所述製冷劑工質為蒸發-冷凝式的製冷劑工質，所述第二換熱器的安裝高度高於所述第一換熱器的安裝高度。
8.根據權利要求7所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，當所述伺服器機櫃有多個時，所述多臺伺服器機櫃各自對應的第一換熱器的高度一致。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，所述第二換熱器為液冷形式的板式換熱器；所述外界冷卻系統的冷卻來源為以下形式的一種空調系統冷凍液體回液；單獨配備的冷卻塔循環水系統；或單獨配備的冷卻塔與水冷冷水機組系統。
10.根據權利要求1至8中任一項所述的伺服器機櫃熱管散熱系統，其特徵在於，所述格柵的格柵孔為圓形、橢圓形、正方形、長方形或正六邊形。
專利摘要本實用新型公開了一種伺服器機櫃熱管散熱系統。該伺服器機櫃熱管散熱系統包括第一換熱器，設置於伺服器機櫃的前、後、左、右的至少一面櫃板的格柵處，面向熱空氣出風口，由多組熱管組成，熱管內充有製冷劑工質；連接管路，設置於第一換熱器和第二換熱器之間，製冷劑工質通過連接管路在第一換熱器和第二換熱器之間進行蒸發-冷凝的氣液相變循環，將熱量由第一換熱器帶到第二換熱器。第二換熱器，設置於遠離伺服器機櫃的位置，將熱量熱交換至外界冷卻系統。本實用新型伺服器機櫃熱管散熱系統中，對伺服器進行散熱的第一換熱器設置於伺服器機櫃櫃板的柵格處，節約了機房空間；並且第一換熱器直接面向熱風對象進行冷卻，效率提高。
文檔編號H05K7/20GK202095242SQ20112024921
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者彭淵博, 王鵬飛 申請人:中能深思(北京)節能技術有限公司