CN108089680A - 一种散热方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种散热方法，所述方法包括：通过设置于发热元件上的导热件吸收所述发热元件产生的热量；通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导；通过所述热延伸件所在区域内的散热部件将传导至所述热延伸件上的热量散出。本发明还同时公开了一种散热装置。
Description
技术领域
本发明涉及散热技术，尤其涉及一种散热方法及装置。
背景技术
现有的天蝎整机柜(Scorpio RACK)服务器通常是用一组编号为I，II，III的3个风扇为一组的风扇模组为4个服务器节点进行散热，其中，每个服务器节点中的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)为主要的散热对象。
但是，由于CPU温度升高会导致3个风扇的风速整体提高，从而功耗也会随之增高，尤其是对应CPU设置的风扇的功耗会特别的高，如此，不仅增加整个数据中心的能源使用效率(PUE，Power Usage Effectiveness)，而且还增加了服务器的使用成本。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种散热方法及装置，能够降低整机柜的能源功耗。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
根据本发明实施例的一方面，提供一种散热方法，所述方法包括：
通过设置于发热元件上的导热件吸收所述发热元件产生的热量；
通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导；
通过所述热延伸件所在区域内的散热部件将传导至所述热延伸件上的热量散出。
上述方案中，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于不同平面。
上述方案中，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于同一平面。
上述方案中，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于同一平面。
上述方案中，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于不同平面。
上述方案中，所述热延伸件所在区域内的散热部件与所述发热元件所在区域内的散热部件对应设置。
根据本发明实施例的另一方面，提供一种散热装置，所述装置包括：发热元件、导热件、导热连接件、热延伸件和散热部件；
其中，所述导热件设置于所述发热元件上，通过所述导热件吸收所述发热元件产生的热量；
所述热延伸件通过所述导热连接件与所述导热件连接，通过所述导热连接件将所述导热件所吸收的至少部分热量，向所述热延伸件传导；
所述散热部件位于所述热延伸件所在区域内，通过所述散热部件将传导至所述热延伸件上的热量散出。
上述方案中，当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于不同平面；
或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于同一平面；
或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于同一平面；
或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于不同平面。
上述方案中，所述热延伸件所在区域内的散热部件与所述发热元件所在区域内的散热部件对应设置。
本发明所提供的散热方法及装置，通过导热件吸收发热原件产生的热量，并通过热延伸件将导热件所吸收的热量进行扩散，从而加大热传导面积，使得散热部件能够有效的改善对发热元件的散热效果，降低能源功耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种散热方法的流程示意图；
图2为现有技术中服务器节点的结构示意图；
图3为本发明实施例中针对CPU热量进行散热的结构示意图一；
图4为本发明实施例中针对CPU热量进行散热的结构示意图二；
图5为本发明实施例一种散热装置的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
图1为本发明实施例提供的一种散热方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：
步骤101，通过设置于发热元件上的导热件吸收所述发热元件产生的热量；
本发明实施例中，所述方法主要应用于整机柜服务器。该整机柜服务器采用风扇墙共享设计，并且由机架管理控制器(RMC，Rack Management Controller)或机柜背板(RBP，Rack Back Plane)实现独立风扇控制。如此可以实现独立维护，并对服务器节点透明。
其中，RMC通常被放置在机柜的电源框(也称电源模组)中，固定在电源框的一侧；而RBP则放置在机柜后部的一侧，紧挨风扇模组(Fan Tray)，以覆盖机柜中的服务器节点。
具体地，机柜背板可以通过连接器与背板连接；还可以通过PCIE X1连接器与Tray背板连接；还可以通过6Pin连接器与RMC连接；还可以通过靠线缆方式与风扇模组互通；并且机柜背板可以进行整体或分体设计，以要求和服务器节点无缝对接。机柜背板机械式的设计还可配合服务器实际部署位置，以U为单位进行上下调整位置。
本发明实施例中，风扇模组以4U为一单元固定在机柜后部，并且可以以1U为单位进行上下位置调节，每组风扇模组含有3个风扇盒和风扇背板。其中，风扇背板从机柜中取电供风扇运转，风扇模组不仅可覆盖4U节点的空间进行散热，而且还可以覆盖更多U节点进行散热。
当风扇模组仅覆盖4U节点空间进行散热时，需要隔离散热空间，以增加隔板进行隔离；而当覆盖更多U节点时，则需要为共享散热空间进行散热。
本发明实施例中的发热元件具体可以是服务器节点中的CPU，而导热件则可以是覆盖于CPU上的散热片。
具体地，在Scorpio RACK服务器中，CPU作为主要的散热对象，通常会在CPU表面覆盖散热片来吸收CPU产生的热量，再通过当前CPU所在区域内的风扇进行热量输出，达到针对CPU散热的效果。具体如图2所示。
图2为现有技术中服务器节点的结构示意图，如图2所示，包括双CPU 201和三个风扇202，其编号分别为I，II，III，其中，II号风道与CPU正对，其余两个I号与III号风道分别位于号风道的一侧。
两个CPU 201产生的热量被覆盖于其上表面上的散热片吸收后，再通过三个风扇202将吸收的至少部分热量散出。
但是，当CPU 201温度升高时，会导致3个风扇的风速整体提高，其功耗也会随之增高，而3个风扇中，由于中间的II号风扇正对着CPU 201的出风口，因此II号风扇温度会明显高于另外的两个(I和III号)风扇的温度，导至三个风扇不能对CPU的热量进行均匀散热。
下面表1是现有技术中三个风扇针对CPU的降温效果实验一，如表1所示：
表1
表1中，同一服务器节点在5种不同的压力模型下，普通结构的3风道温度相差较大，最小温差为10.2℃，最大温差为23.6℃，均为对应CPU的II通道的温度最高，可见，现有技术中并不能有效利用3风道对CPU进行有效均匀的散热。
下面表2是现有技术中三个风扇针对CPU的降温效果实验二，如表2所示：
表2
如表2所示，同一服务器节点在5种不同的压力模型下，3个风道的温度相差较大，其中，最小温差为10.2℃，最大温差为23.6℃，均为对应CPU的II通道的温度最高，风扇转速(Fan speed)和风扇功率(Fan power)均与温度成正比。可见，现有技术中并不能有效利用3风道对CPU进行有效均匀的散热。
步骤102，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导；
本发明实施例中，当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于不同平面。或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于同一平面。或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于同一平面。或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于不同平面。具体，其三者的设置结构并不限制，只要满足通过导热连接件将导热件吸收的至少部分热量向热延伸件传导即可。
在一种实现方式中，所述导热连接件和所述热延伸件可以与所述导热件一体设置。所述导热连接件和所述热延伸件均作为所述导热件的延伸部分，布满于服务器节点的底盘的空白区域，并且设置于发热元件所在区域内的风道口处，使得发热元件所在区域内的风扇出的风量全部通过由导热件、导热连接件以及热延伸件形成的延伸散热片，达到快速有效的疏散CPU高性能带来的热效应的目的。具体通过延伸散热片对发热元件产生的热量进行有效散热的结构具体如图3所示。
图3为本发明实施例中针对CPU热量进行散热的结构示意图一，如图3所示，包括发热元件(CPU)301，导热件(散热片)302、导热连接件303和热延伸件304，其中，导热连接件303与热延伸件304以及导热件302一体设置，以形成延伸散热片，覆盖于发热元件301上，并且该延伸散热片与发热元件301位于同一平面内，以覆盖于服务器节点的空白区域。
具体地，热延伸件304通过导热连接件303自导热件302的一端向发热元件301所在区域内的三个风扇的风道口方向延伸，以布满服务器节点的底盘的空白区域，并且设置于所述三个风道口处。当导热件302将吸收的热量通过导热连接件303向热延伸件304(延伸散热片)传导时，导热件302吸收的热量得到首次疏散，并且在疏散到三个风道口处时，由三个风道口中的三个风扇将热延伸件304传导过来的热量进行进一步的疏散，从而使得CPU高性能带来的热量分散在3个风道，而不是集中在与CPU对应的II风道。能有效达到快速疏散CPU高性能带来的热效应。
通过本发明实施例提供的延伸散热片的方案使风扇针对CPU的降温效果如表3所示。
表3
表3中同一服务器节点在5种不同的压力模型下，该服务器节点所属区域内的3个风扇的温差均有缩小，其中，最小温差为5.2℃，最大温差为18.7℃，风道II降温在3℃左右，可见，通过本发明实施例提供的延伸散热片，能够在风扇转速更低的情况下达到相同的散热效果，从而降低风扇的功耗。
在另一种实现方式中，由于RACK型服务器集约化较高，开放式设计节点没有上盖，当前服务器节点上的CPU散热片与上一个服务器节点的Chassis(地盘)之间存有一定的空隙，能够使当前服务器节点所属区域内的风扇吹过来的风量在两个底盘间的空隙中自由的通过，某种意义上讲，通过两个底盘间的空隙能够降低从CPU散热片内通过的风量，但是，该散热效果不佳。因此，本发明实施例通过将具有弹性的导热材料作为导热连接件，将其黏附在CPU散热片上，接触上方的服务器节点的底盘，填充于两个底盘间的空隙中，例如具有弹性的导热材料是可粘性散热泡棉类材料。而将上方服务器节点的底盘作为热延伸件，使得导热件将吸收的至少部分热量通过具有弹性的导热连接件传递到到上方服务器节点的Chassis(底盘)，由于上方底盘的面积较CPU的面积大，从而能够有效改善当前服务器节点中针对CPU散热的效果。具体通过增加弹性导热材料，通过上方节点的底盘对发热元件产生的热量进行有效散热的结构如图4所示。
图4为本发明实施例中针对CPU热量进行散热的结构示意图二，如图4所示，包括：发热元件(CPU)401、导热件(散热片)402、导热连接件403以及热延伸件404。其中，导热件402、导热连接件403以及热延伸件404三者均独立设置。
具体地，在CPU散热片上方黏附有弹性的导热材料，这里所述导热材料即为所述导热连接件403。并且，所述导热连接件可以做成立体梯形形状，其高度略大于散热片与当前服务器节点上方的服务器节点的底盘(chassis)的间隙0.4cm。这里，上方的服务器节点的底盘则为所述热延伸件404。通过这样的设计，当用户针对当前服务器节点进行抽插操作时，由于弹性的导热材料及梯形角度的设置可顺利完成针对当前服务器节点的插拔操作。
另外，由于RACK型服务器集约化较高，开放式设计节点没有上盖，当前服务器节点上的CPU散热片与上一个服务器节点的Chassis(地盘)之间存有一定的空隙，能够使当前服务器节点所属区域内的风扇吹过来的风量在两个底盘间的空隙中自由的通过，从而降低了从CPU散热片内通过的风量，但是，仅通过两个服务器节点间的空隙对CPU产生的热量进行散热效果太差。而通过使用具有弹性的导热材料，例如是可粘性散热泡棉类材质，黏附在CPU散热片上，使该导热材料接触上方的服务器节点的底盘，填充该空隙。当CPU产生热量时，可以由CPU上的散热片将至少部分热量通过弹性的导热材料传导到上方服务器节点的底盘上，通过上方服务器节点的底盘对散热片吸收的热量进行首次疏散后，再由上方服务器节点所在区域的风扇将该点节底盘上的热量散出。从而能够有效改善当前服务器节点中针对CPU散热的效果。通过本发明实施例提供的通过上方节点的底盘进行对CPU散热的方案使风扇针对CPU的降温效果如表4所示。
表4
表4中，通过将CPU散热片与相邻上方Node的Chassis相连，在相同环温，5中不同的压力模型下，FAN speed及power降低最少121RPM和0.8W,最多降低249RPM和2.4W,利用Chassis导热性好，散热面积大的特性，可以有效降低同条件下的CPU及出风口温度，从而使FAN的转速及功耗降低，提高产品的竞争力。
步骤103，通过所述热延伸件所在区域内的散热部件将传导至所述热延伸件上的热量散出。
本发明实施例中，所述散热部件具体可以是风扇，并且所述热延伸件所在区域内的散热部件与所述发热元件所在区域内的散热部件对应设置。当导热件将吸收的至少部分热量通过热延伸件进行首次热量疏散之后，再通过该热延伸件所在区域的风扇将首次疏散之后的热量进行二次疏散，从而能够有效的对CPU产生的热量进行散热，降低风扇的功耗。
图5为本发明实施例一种散热装置的结构示意图，如图5所示，所述装置包括：发热元件501、导热件502、导热连接件503、热延伸件504和散热部件505；
其中，所述发热元件501设置于服务器节点的底盘上，具体可以是位于该底盘上的CPU；
所述导热件502设置于所述发热元件501上，通过所述导热件吸收所述发热元件产生的热量，所述导热件具体可以是CPU上的散热片；
所述热延伸件504通过所述导热连接件503与所述导热件502连接，通过所述导热连接件503将所述导热件502所吸收的至少部分热量，向所述热延伸件504传导；这里，所述热延伸件504可以是具有弹性的导热材料，也可以是散热片的延伸散热片。
所述散热部件505位于所述热延伸件504所在区域内，通过所述散热部件505将传导至所述热延伸件504上的热量散出。所述散热部件具体可以是风扇。且所述热延伸件504所在区域内的散热部件505与所述发热元件501所在区域内的散热部件505对应设置。
本发明实施例中，所述散热装置具体可以是整机柜服务器，当所述导热连接件503与所述发热元件501位于同一平面时，通过导热连接件503将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件503与所述发热元件501连接的热延伸件传导，且所述热延伸件504与所述发热元件501位于不同平面；
或者，当所述导热连接件503与所述发热元件501位于同一平面时，通过导热连接件503将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件503与所述发热元件501连接的热延伸件504传导，且所述热延伸件504均与所述发热元件501位于同一平面；
或者，当所述导热连接件503与所述发热元件501位于不同平面时，通过导热连接件503将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件503与所述发热元件501连接的热延伸件504传导，且所述热延伸件504与所述发热元件501位于同一平面；
或者，当所述导热连接件503与所述发热元件501位于不同平面时，通过导热连接件503将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件503与所述发热元件501连接的热延伸件504传导，且所述热延伸件504均与所述发热元件501位于不同平面。
需要说明的是：上述实施例提供的散热装置在对CPU产生的热量进行散热时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将散热装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的散热装置与上述散热方法实施例二者属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
通过将CPU产生的热量传递到当前服务器节点上面的服务器节点的Chassis(底盘)上，并利用上方服务器节点的底盘进行散热的方案，以及通过将CPU上的散热进行延伸，将CPU产生的热量分散在延伸散热片所在区域内的风道，而不是集中在与CPU正对着的风道的方案，均能够提高针对CPU的散热速度，以及能够降低风扇散热时的功耗。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种散热方法，所述方法包括：
通过设置于发热元件上的导热件吸收所述发热元件产生的热量；
通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导；
通过所述热延伸件所在区域内的散热部件将传导至所述热延伸件上的热量散出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于不同平面。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于同一平面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于同一平面。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，包括：
当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于不同平面。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述热延伸件所在区域内的散热部件与所述发热元件所在区域内的散热部件对应设置。
7.一种散热装置，所述装置包括：发热元件、导热件、导热连接件、热延伸件和散热部件；
其中，所述导热件设置于所述发热元件上，通过所述导热件吸收所述发热元件产生的热量；
所述热延伸件通过所述导热连接件与所述导热件连接，通过所述导热连接件将所述导热件所吸收的至少部分热量，向所述热延伸件传导；
所述散热部件位于所述热延伸件所在区域内，通过所述散热部件将传导至所述热延伸件上的热量散出。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于不同平面；
或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于同一平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于同一平面；
或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件与所述发热元件位于同一平面；
或者，当所述导热连接件与所述发热元件位于不同平面时，通过导热连接件将所吸收的至少部分热量，向基于所述导热连接件与所述发热元件连接的热延伸件传导，且所述热延伸件均与所述发热元件位于不同平面。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述热延伸件所在区域内的散热部件与所述发热元件所在区域内的散热部件对应设置。
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