CN108471693B - 一种蒸发式散热系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种蒸发式散热系统，包括：导热组件，其至少一部分接触或连接至发热器件，并且其内存有第一工质；散热组件，其构造为具有至少一个散热口的容器，并包括：蒸发器，其设置在所述容器内，并与所述散热组件外的所述导热组件连接；并且，所述容器内存储有液态的第二工质，所述蒸发器接收所述导热组件传导的热量并使得所述第二工质受热蒸发，从所述散热口排出。提高能源使用效率，并简化实施运营的数据中心散热解决方案。散热效率高，系统风扇转速和能耗显著降低，机房噪音低。水冷门可直接供常温水，无需控制进水温度，无需设计复杂管道和室外设备数据中心能源利用效率高，扩展简单，提高了机房系统应用的安全性。

Description

一种蒸发式散热系统
技术领域
本申请涉及热传导领域，具体涉及蒸发式散热系统。
背景技术
随着能耗密度的增加，全球能源短缺，能源使用效率低下成为各大数据中心的痛点，根据统计，用于服务器散热的能源占到传统数据中心能耗的一半，有些甚至更高。
目前已有的解决方案主要有：传统的水冷机房解决方案，传统的水冷门解决方案。
传统的水冷机房解决方案，存在两个液路循环。在室内循环中，冷水流入机柜，将热量带出来，通过冷热分配单元(CDU)和室外的液路循环的进行热交换，交换出来的热再交换到室外循环中，通过室外设备散发到外界。
传统的水冷门解决方案，与传统水冷机房解决方案类似，也是通过两个液路循环将热量散热到外界，同样需要管道设计和室外设备的辅助设施。
液冷解决方案可以大量节省空调系统耗电，能有效提高能源使用效率。但是通常液冷解决方案涉及到复杂的管路设计，对数据中心的基础建设有较高要求。对已运行的数据中心，实施液冷方案改造或扩展，难度较大，风险较高。另外由于传统液冷解决方案通常需要将热从数据中心交换到室外并散发，需要大型、复杂的室外设备，购置成本和运营成本都很高。同时还可能遭遇到无空间排放以及噪音限制等问题。
传统水冷门除存在复杂管道设计和室外设备安装和运营的问题，还有以下缺点：
要求低温进水，温度一般低于18C，需要对水进行冷却处理，消耗能源，增加冰水机等配套设备。
IT设备内部使用空气冷却，需要利用高转速的风扇，使热空气和水冷门进行热交换，冷却效率低。水降温的安全性低。
如何提高数据中心的能源使用效率，同时又方便实施运营的的解决方案成为非常重要的需求。
发明内容
本申请提供一种蒸发式散热系统；以解决水降温式水冷门热传导慢，能耗高，安全性差的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下的技术方案：
本申请提供了一种蒸发式散热系统，包括：
导热组件，其至少一部分接触或连接至发热器件，并且其内存有第一工质；
散热组件，其构造为具有至少一个散热口的容器，并包括：
蒸发器，其设置在所述容器内，并与所述散热组件外的所述导热组件连接；并且，
所述容器内存储有液态的第二工质，所述蒸发器接收所述导热组件传导的热量并使得所述第二工质受热蒸发，从所述散热口排出。
可选的，所述导热组件包括相互连通的蒸发腔和冷凝腔，其中，
所述蒸发腔的至少一部分与发热器件接触或连接，并且其内存储有所述第一工质，所述第一工质受热汽化流动至所述冷凝腔；
所述冷凝腔，与所述蒸发器连接，构造为对汽化的第一工质冷凝并使液化后的第一工质回流至所述蒸发腔。
进一步的，所述蒸发腔和冷凝腔的内壁上设置毛细结构，该毛细结构用于将在冷凝腔液化后的第一工质导入至所述蒸发腔。
可选的，所述导热组件通过热管与蒸发器连接。
可选的，所述蒸发器至少包括以下一种结构：S型结构，栅型结构，板状结构，蜂窝状结构。
可选的，所述散热组件，还包括导入装置，该导入装置用于向容器中导入第二工质。
进一步的，所述导入装置，包括贯穿容器壁的进液管以及成型于容器内进液管端部的进液口。
进一步的，所述进液口，包括喷淋组件，该喷淋组件将第二工质喷淋在所述蒸发器上。
可选的，所述散热组件还包括排风器件，其用于提供排出所述汽化的第二工质的风力。
进一步的，所述排风器件设置在所述散热口周围。
基于上述实施例的公开可以获知，本申请实施例具备如下的有益效果：本申请提供了一种蒸发式散热系统，包括：导热组件，其至少一部分接触或连接至发热器件，并且其内存有第一工质；散热组件，其构造为具有至少一个散热口的容器，并包括：蒸发器，其设置在所述容器内，并与所述散热组件外的所述导热组件连接；并且，所述容器内存储有液态的第二工质，所述蒸发器接收所述导热组件传导的热量并使得所述第二工质受热蒸发，从所述散热口排出。提高能源使用效率，并简化实施运营的数据中心散热解决方案。散热效率高，系统风扇转速和能耗显著降低，机房噪音低。水冷门可直接供常温水，无需控制进水温度，无需设计复杂管道和室外设备数据中心能源利用效率高，扩展简单，提高了机房系统应用的安全性。
附图说明
图1为实施例的蒸发式散热系统的Z型结构的蒸汽腔导热板的剖面结构图；
图2为实施例的蒸发式散热系统的直筒型结构的蒸汽腔导热板的剖面结构图；
图3为实施例的蒸发式散热系统的剖面结构图；
图4为实施例的另一种蒸发式散热系统的剖面结构图。
具体实施方式
下面，结合附图对本申请的具体实施例进行详细的描述，但不作为本申请的限定。
应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
下面，结合附图详细的说明本申请实施例。
请参考图1和图2，图1为实施例的蒸发式散热系统的Z型结构的蒸汽腔导热板的剖面结构图；图2为实施例的蒸发式散热系统的直筒型结构的蒸汽腔导热板的剖面结构图。
在本实施例中，蒸发式散热系统的蒸汽腔导热板1，构造为Z型结构或直筒型结构，包括相互连通的蒸发腔101和冷凝腔102。蒸发腔101位于Z型结构或直筒型结构的下半部分，而冷凝腔102位于Z型结构或直筒型结构的上半部分。蒸发腔101至少一部分与发热器件接触或连接，并且其内存储有第一工质103。蒸发腔101中的第一工质103是处于液态。所述第一工质103受热汽化流动至所述冷凝腔101。所述冷凝腔101，构造为对汽化的第一工质103冷凝并使液化后的第一工质103回流至所述蒸发腔101。
优选的，所述蒸发腔101和冷凝腔102的内壁上设置毛细结构104，该毛细结构104用于将在冷凝腔102液化后的第一工质103导入至所述蒸发腔101，从而加快第一工质103冷凝后回流的速度。所述毛细结构104通过毛细虹吸的作用将述冷凝腔101中冷凝后的第一工质103快速的导引至蒸发腔101中，从而加快第一工质103相变循环的速度，增加了散热效率。所述毛细结构104可以是铜粉烧结层，可以是采用刻蚀形成的沟槽或者小通道，也可以采用金属丝网但不限于这些制作方式。
进一步的，所述蒸发腔101由第一导热部件和第一非导热部件构成。所述第一导热部件由热的良导体材料构成，例如，铝材，铜材，与发热器件接触或连接，吸收发热器件的热量，并将热量传递给第一工质；所述第一非导热部件由热的不良导体材料构成，例如，玻璃，陶瓷。同样，所述冷凝腔102由第二导热部件和第二非导热部件构成；所述第二导热部件由热的良导体材料构成，例如，铝材，铜材，将所述第一工质所携带的热量传递到外界；所述第一非导热部件由热的不良导体材料构成，例如，玻璃，陶瓷。这样可以提高热的导向性，将热输出到指定的方向，进一步提高热的传导效率。
请参考图3和图4。图3为实施例的蒸发式散热系统的剖面结构图；图4为实施例的另一种蒸发式散热系统的剖面结构图。
本实施例中，蒸发式散热系统包括散热组件和蒸汽腔导热板。
所述散热组件2，其构造为具有至少一个散热口202的容器201，例如在容器201的顶部安装数个散热口。所述容器201内设置有蒸发器204，所述蒸发器204至少包括以下一种结构：S型结构，栅型结构，板状结构，蜂窝状结构。所述蒸发器204与所述散热组件2外的所述蒸汽腔导热板1的冷凝腔102连接。并且，所述容器201内存储有液态的第二工质205。所述蒸发器204接收所述蒸汽腔导热板1的冷凝腔204传导的热量并使所述第二工质205受热蒸发，从所述散热口202排出。
请参考图2，例如，直筒型的所述蒸汽腔导热板1的蒸发腔101与发热设备内部的发热器件接触或连接。所述蒸发腔101吸收发热器件的热量，并将热量传递给所述第一工质103，所述第一工质103汽化后运动到所述冷凝腔102。所述冷凝腔102与发热设备的机箱连接，将所述汽化后的第一工质103所携带热量传递给机箱表面，然后通过热管将机箱表面的热量传递给所述蒸发器204。而所述冷凝腔102中的第一工质103释放热量而液化，回流到所述蒸发腔101。
优选的，蒸发腔101的第一导热部件与发热设备内部的发热器件接触或连接。所述蒸发腔101的第一导热部件吸收发热器件的热量，并将热量传递给所述第一工质103，所述第一工质103汽化后运动到所述冷凝腔102。所述冷凝腔102的第二导热部件与发热设备的机箱连接，将所述汽化后的第一工质103所携带热量传递给机箱表面，然后通过热管将机箱表面的热量传递给所述蒸发器204。而所述冷凝腔102中的第一工质103释放热量而液化，回流到所述蒸发腔101。
请参考图3，例如，Z型结构的所述蒸汽腔导热板1的蒸发腔101与发热设备内部的发热器件接触或连接。所述蒸发腔101吸收发热器件的热量，并将热量传递给所述第一工质103，所述第一工质103汽化后运动到所述冷凝腔102。所述冷凝腔102伸出设备外部直接与所述蒸发器204连接，将所述汽化后的第一工质103所携带热量传递给所述蒸发器204。而所述冷凝腔102中的第一工质103释放热量而液化，回流到所述蒸发腔101。
优选的，蒸发腔101的第一导热部件与发热设备内部的发热器件接触或连接。所述蒸发腔101吸收发热器件的热量，并将热量传递给所述第一工质103，所述第一工质103汽化后运动到所述冷凝腔102。所述冷凝腔102伸出设备外部通过第二导热部件直接与所述蒸发器204连接，将所述汽化后的第一工质103所携带热量通过第二导热部件传递给所述蒸发器204。而所述冷凝腔102中的第一工质103释放热量而液化，回流到所述蒸发腔101。
以上例子仅仅是两个示例，本领域技术人员完全可以根据实际情况作出相应的改变。但任何针对所述蒸汽腔导热板1与所述蒸发器204连接的技术方案均包含在本申请的保护范围之内。
所述散热组件2，还包括导入装置206，该导入装置206用于向容器201中导入第二工质205。所述导入装置206，包括贯穿容器201壁的进液管以及成型于容器201内进液管端部的进液口。例如，所述进液口，包括喷淋组件，该喷淋组件将第二工质205喷淋在所述蒸发器204上。
所述散热组件2还包括排风器件203，其用于提供排出所述汽化的第二工质205的风力。所述排风器件203设置在所述散热口202周围。
所述散热口202外接密闭通道207，用于将汽化的第二工质205导引到排放区域。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的数据处理方法所应用于的电子设备，可以参考前述产品实施例中的对应描述，在此不再赘述。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种蒸发式散热系统，其特征在于，包括：
导热组件，其至少一部分接触或连接至发热器件，并且其内存有第一工质；
水冷门的散热组件，其构造为具有至少一个散热口的容器，并包括：
蒸发器，其设置在所述容器内，并与所述散热组件外的所述导热组件连接；并且，
所述容器内存储有液态的第二工质，所述蒸发器接收所述导热组件传导的热量并使得所述第二工质受热蒸发，从所述散热口排出；其中，第二工质为常温水；所述散热口设置在水冷门的顶部与外接密闭通道连通，用于将汽化的第二工质导引到排放区域。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导热组件包括相互连通的蒸发腔和冷凝腔，其中，
所述蒸发腔的至少一部分与发热器件接触或连接，并且其内存储有所述第一工质，所述第一工质受热汽化流动至所述冷凝腔；
所述冷凝腔，与所述蒸发器连接，构造为对汽化的第一工质冷凝并使液化后的第一工质回流至所述蒸发腔。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述蒸发腔和冷凝腔的内壁上设置毛细结构，该毛细结构用于将在冷凝腔液化后的第一工质导入至所述蒸发腔。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导热组件通过热管与蒸发器连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发器至少包括以下一种结构：S型结构，栅型结构，板状结构，蜂窝状结构。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述散热组件，还包括导入装置，该导入装置用于向容器中导入第二工质。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述导入装置，包括贯穿容器壁的进液管以及成型于容器内进液管端部的进液口。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述进液口，包括喷淋组件，该喷淋组件将第二工质喷淋在所述蒸发器上。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述散热组件还包括排风器件，其用于提供排出所述汽化的第二工质的风力。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述排风器件设置在所述散热口周围。
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