CN102883581A - 服务器机柜热管散热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种服务器机柜热管散热系统。该服务器机柜热管散热系统包括：第一换热器，设置于服务器机柜的前、后、左、右的至少一面柜板的格栅处，面向热空气出风口，由多组热管组成，热管内充有制冷剂工质；连接管路，设置于第一换热器和第二换热器之间，制冷剂工质通过连接管路在第一换热器和第二换热器之间进行蒸发-冷凝的气液相变循环，将热量由第一换热器带到第二换热器。第二换热器，设置于远离服务器机柜的位置，将热量热交换至外界冷却系统。本发明服务器机柜热管散热系统中，对服务器进行散热的第一换热器设置于服务器机柜柜板的栅格处，节约了机房空间；并且第一换热器直接面向热风对象进行冷却，效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种用于对放置于机柜内的服务器进行散热的服务器机柜热管散热系统。
背景技术
随着制造技术的不断发展，计算机领域内正进行着一场硬件设备的革命。用户对计算机性能的要求越来越高，这就要求计算机的处理能力要首先提高。在通常情况下，计算机处理能力越高，其消耗的功率越大，散发的热量就越多。
对于机房，尤其是大型互联网数据中心(Internet Data Center，简称IDC)，其发热源是摆放于机柜里的服务器，空气经由机柜前部进入机柜，经过服务器加热后高温空气被服务器自带的风机由机柜后门吹出，进入机房空间环境。如果机房的散热问题解决不好，就会严重影响机房内服务器的运行效率及服务器运行安全。
现有技术(专利申请公开号：CN101122413A)公开了一种强迫对流式分离型热管机房散热装置。该机房散热装置自带用于强制对流换热的风机，采用强制对流的分离式热管换热，使循环工质在蒸发器内蒸发、在冷凝器内冷凝，将机房内热量排到机房外。申请人意识到现有技术服务器散热系统存在如下技术缺陷：散热系统单独设置，占用空间较大，并且只是控制整体机房空间环境的温度，并不直接面向热风对象进行冷却。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述缺陷，本发明提供了一种用于对放置于机柜内的服务器进行散热的服务器机柜热管散热系统，以节约机房空间，充分利用自然冷源以提高效率。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种服务器机柜热管散热系统。该服务器机柜热管散热系统包括：第一换热器，设置于服务器机柜的前、后、左、右的至少一面柜板的格栅处，朝向热空气出风口，由多组热管组成，热管内充有制冷剂工质；连接管路，设置于第一换热器和第二换热器之间，制冷剂工质通过连接管路在第一换热器和第二换热器之间进行循环，将热量由第一换热器带到第二换热器。第二换热器，设置于远离服务器机柜的位置，将热量热交换至外界冷却系统。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，第一换热器一体化设置于服务器机柜背板的格栅处。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，第一换热器位于服务器机房内，第二换热器位于服务器机房外。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，当服务器机柜有多个时，多个服务器机柜具有各自对应的第一换热器；连接管路包括：支管路和主管路；其中，支管路为软连接管，该软连接管将设置于单台服务器机柜的多组热管连接至主管路；主管路，将多台服务器机柜各自的软连接管汇总连接至第二换热器。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，制冷剂工质为室温气态的制冷剂工质。优选地，室温气态的制冷剂工质为R22，R134A或R410A。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，制冷剂工质为蒸发-冷凝式的制冷剂工质，第二换热器的安装高度高于第一换热器的安装高度。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，当服务器机柜有多个时，多台服务器机柜各自对应的第一换热器的高度一致。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，第二换热器为液冷形式的板式换热器；外界冷却系统的冷却来源为以下形式的一种：空调系统冷冻液体回液；单独配备的冷却塔循环水系统；或单独配备的冷却塔与水冷冷水机组系统。
优选地，本发明服务器机柜热管散热系统中，格栅的格栅孔为圆形、椭圆形、正方形、长方形或正六边形。
(三)有益效果
本发明服务器机柜热管散热系统具有以下有益效果：
(1)对服务器进行散热的第一换热器设置于服务器机柜柜板的栅格处，节约了机房空间；
(2)第一换热器直接面向热风对象进行冷却，效率提高；
(3)第一换热器设置于服务器机柜背板的栅格处，利用机柜内服务器自身的风机进行强制对流换热，室内部分无任何能耗；
(4)支管路采用软连接管，两端采用螺纹接头，不影响服务器机柜正常的开/关门及维修与拆卸；
(5)换热器内充注工质为常温下气态的环保制冷剂，不会对机房服务器安全造成隐患。
附图说明
图1为本发明实施例服务器机柜热管散热系统的结构示意图；
图2为本发明实施例服务器机柜热管散热系统散热原理的示意图；
图3为本发明实施例服务器机柜热管散热系统机柜背板热管分布的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
在本发明的一示例性实施例中，公开了一种服务器机柜热管散热系统。该服务器机柜热管散热系统包括：第一换热器，设置于服务器机柜的前、后、左、右的至少一面柜板的格栅处，面向热空气出风口，由多组热管组成，热管内充有制冷剂工质；连接管路，设置于第一换热器和第二换热器之间，制冷剂工质通过连接管路在第一换热器和第二换热器之间进行蒸发-冷凝的气液相变循环，将热量由第一换热器带到第二换热器。第二换热器，设置于远离服务器机柜的位置，将热量热交换至外界冷却系统。
本实施例服务器机柜热管散热系统中，直接面向热风对象进行冷却，散热效率大大提高。同时，将散热用的换热器设置于机柜格栅处，安装尽量少占用机房的宝贵空间。在大多数场景下，本发明服务器机柜热管散热系统的第一换热器位于服务器机房内，第二换热器位于服务器机房外，则可以进一步节约机房空间。
图1为本发明实施例服务器机柜热管散热系统的结构示意图。如图1所示，服务器机柜热管散热系统包括：将冷却用的第一换热器与服务器机柜背门做成一体的机柜背板101，单台机柜背板热管到主管道的气液软连接管102，连接整排机柜背板热管到室外板式换热器的主管路103，安装于室外用于“制冷剂-水”热交换的板式换热器104。其中，第一换热器位于服务器机房100内，板式换热器位于服务器机房100外。本实施例中，第一换热器设置于服务器机柜的后面背板，机柜背板热管由原机柜后背门钣金件与用于冷却空气用的换热器二者和二为一组成，同时起到机柜后门与冷却装置的双重作用。
图2为本发明实施例服务器机柜热管散热系统散热原理的示意图。如图2所示，首先冷空气从机柜前门的位置一进入，经过服务器后，服务器工作所产生的热量将冷空气加热为热空气，利用机柜内服务器自身的风机进行强制对流换热，将热空气吹到机柜背板的位置二，而后由本发明服务器机柜热管散热系统进行散热，降低温度；最后从服务器机柜背面的位置三流动出散热后的温度较低的空气。
参照图1、图2，本发明例服务器机柜热管散热系统的工作流程如下：服务器机柜背板热管换热器内充满了制冷剂工质，直接安装于服务器机柜的后门出热风位置，当服务器自带风扇吹出的高温热空气经过背板热管换热器时，通过强化对流换热，内部的制冷剂工质会蒸发气化为制冷剂蒸汽，相变吸热带走服务器吹出的热风的热量，从而对服务器吹出的热风起到冷却效果。整排的机柜背板热管内的制冷剂蒸汽汇聚到主管路，通过蒸发压力流动到安装于室外的板式换热器，在板式换热器内，制冷剂蒸汽与冷却用液体进行隔离的逆流换热，制冷剂蒸汽经冷却液化，变成制冷剂液体，在重力的作用下通过主管路重新回流到室内，分配流入各个服务器机柜背板热管换热器，进入下一循环。
如图1所述，第一换热器的位置位于服务器机柜的背板格栅处。然而需要说明的是，本实施例中的第一换热器的位置由热空气出风口的方向确定。当热空气由左向右吹时，上述第一换热器就应当设置于服务器机柜的右侧板上。当然，在大多数情况下，在服务器自带冷却风扇的作用下，热空气由前向后吹，此时，第一换热器就应当设置于服务器机柜的后面背板的格栅处。由于本实施例服务器机柜热管散热系统的室内部分不带任何运动部件，利用机柜内服务器自身的风机进行强制对流换热，不增加能耗。
根据本发明的服务器机柜热管散热系统，当服务器机柜有多个时，多个服务器机柜具有各自对应的第一换热器；连接管路包括：支管路和主管路；其中，支管路为软连接管，该软连接管将设置于单台服务器机柜的多组热管连接至主管路；主管路，将多台服务器机柜各自的软连接管汇总连接至第二换热器。本实施例中，单台服务器机柜背板热管到主管道的连接是使用气液分离的软连接管，两端采用螺纹接头，且自身可拆卸，不影响服务器机柜正常的开/关门及维修与拆卸，从而增强了服务器机柜热管散热系统设置的灵活性。
图3为本发明实施例服务器机柜热管散热系统机柜背板热管分布的示意图。如图3所示，机柜背板的圆形格栅上，密密麻麻的分布着多组垂直竖排的铜换热器管。为了避免制冷剂工质泄露而造成的服务器安全隐患，制冷剂工质采用室温气态的制冷剂工质，例如R22(二氟一氯甲烷)，R134A(四氯乙烷)，R410A(由两种准共沸制冷剂材料混合而成，其主要成分为氢、氟、和碳元素，或简称hfc)等，或者根据应用场景要求使用生产的特殊要求的制冷剂工质。在本发明优选的实施例中，制冷剂工质采用的为蒸发-冷凝式的制冷剂工质。对应蒸发-冷凝式制冷剂工质，第二换热器的安装高度应当高于第一换热器的安装高度，以保证制冷剂循环时足够的回流重力差；多台服务器机柜各自的第一换热器的高度优选地保持一致。需要说明的是，图2中格栅孔的形状为圆形，但实际上，格栅孔可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形或正六边形。此外，本领域普通技术人员可以根据服务器的功率，散热效率等因素确定热管的材质、规格、尺寸、排布及制冷剂工质的类型，此处不再详细描述。
对于本发明服务器机柜热管散热系统位于服务器机房外的部分而言，为了提高室外侧的换热效率，第二换热器的换热优选采用液冷形式，可以采用板式换热器进行“制冷剂-冷却液体”的热交换。对应的，为服务器机柜背板热管提供冷源的板式换热器的冷源来源分为三种：1、原空调系统冷冻液体回液；2、单独配备冷却塔循环水系统；3、单独配备冷却塔与水冷冷水机组系统。
综上所述，本发明公开了一种服务器机柜热管散热系统。该系统中，机柜背门与热管换热器合二为一设计，不占用机房空间；强制对流换热的动力是直接利用服务器自带风机，不增加额外能耗；背板热管内充注环保制冷剂循环工质，常温下是气态，不会因泄露而对服务器安全造成隐患；单台服务器机柜的背板热管到主管路之间是气液分离的软连接管路，不影响柜门的开关及柜内服务器维护；单台服务器机柜的机柜背板热管设备可自由拆卸，模块化组合。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种服务器机柜热管散热系统，其特征在于，该服务器机柜热管散热系统包括：
第一换热器，设置于服务器机柜的前、后、左、右的至少一面柜板的格栅处，朝向热空气出风口，由多组热管组成，所述热管内充有制冷剂工质；
连接管路，设置于所述第一换热器和第二换热器之间，所述制冷剂工质通过所述连接管路在所述第一换热器和第二换热器之间进行循环，将热量由第一换热器带到第二换热器。
所述第二换热器，设置于远离所述服务器机柜的位置，将所述热量热交换至外界冷却系统。
2.根据权利要求1所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，所述第一换热器一体化设置于所述服务器机柜背板的格栅处。
3.根据权利要求1所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，所述第一换热器位于服务器机房内，所述第二换热器位于所述服务器机房外。
4.根据权利要求1所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，当所述服务器机柜有多个时，所述多个服务器机柜具有各自对应的第一换热器；
所述连接管路包括：支管路和主管路；其中，所述支管路为软连接管，该软连接管将设置于单台服务器机柜的多组热管连接至主管路；所述主管路，将多台服务器机柜各自的软连接管汇总连接至第二换热器。
5.根据权利要求1所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，所述制冷剂工质为室温气态的制冷剂工质。
6.根据权利要求5所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，所述室温气态的制冷剂工质为R22，R134A或R410A。
7.根据权利要求1所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于：所述制冷剂工质为蒸发-冷凝式的制冷剂工质，所述第二换热器的安装高度高于所述第一换热器的安装高度。
8.根据权利要求7所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，当所述服务器机柜有多个时，所述多台服务器机柜各自对应的第一换热器的高度一致。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，所述第二换热器为液冷形式的板式换热器；
所述外界冷却系统的冷却来源为以下形式的一种：空调系统冷冻液体回液；单独配备的冷却塔循环水系统；或单独配备的冷却塔与水冷冷水机组系统。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的服务器机柜热管散热系统，其特征在于，所述格栅的格栅孔为圆形、椭圆形、正方形、长方形或正六边形。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130116 |