CN109195424A - 一种热管换热式电子设备液冷系统 - Google Patents
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Abstract
一种热管换热式电子设备液冷系统，包括：机柜，机柜的内部被分割为两个空间，分别为泵区和电子设备区；泵区和电子设备区均设有电子冷却液，电子设备区的顶部设有与泵区连通的电子冷却液溢出口；电子设备区的底部设有与泵区连通的进口；所述电子设备区放有电子设备和蒸发器；所述电子设备放置在所述机柜的电子设备区中且至少部分浸没在电子冷却液中，电子冷却液对所述电子设备进行冷却；所述蒸发器安装在电子设备的下部；所述浸没式泵浸没在泵区的电子冷却液中，浸没式泵的出口通过管道与进口连通，浸没式泵将泵区的电子冷却液抽送至电子设备区中蒸发器的下部，与蒸发器进行换热。
Description
技术领域
本申请涉及数据服务领域，具体而言，涉及一种热管换热式电子设备液冷系统。
背景技术
随着社会及经济的飞速发展，计算机的应用领域越来越广泛。相较于传统的计算机，服务器具有更加优良的稳定性、扩展性和性能。随着社会经济的进一步发展，各大型企业对服务器的性能要求进一步提高，服务器性能的提高导致服务器在运行过程中产生的热量增多，为了保证服务器正常的运行，需要更高效的散热方式。
当前服务器机柜采用单一的冷风模式散热，在服务器系统背面用风扇组成风扇墙来提供系统风流的动力，工作介质采用已获得的空气。随着CPU平台的不断更新，主板走线越来越密集、CPU功耗越来越高，导致热密度不断增大，传统的冷风模式已经不能满足高热密度的散热功能。此外，目前机房多为空调机房，机柜需求风量大，机房普遍存在送风不足的问题，对高功耗的机柜，需要风扇墙很高的转速，随之而来的即是噪声的超标，并且系统风扇和机房空调负荷高，消耗能量过大， PUE（Power Usage Effectiveness）只能做到1.3-1.5，有待进一步改进。
针对上述数据中心散热效率低、能耗大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种热管换热式电子设备液冷系统，以至少高密度，大功率电子散热的技术问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种热管换热式电子设备液冷系统，包括：机柜，所述机柜的内部被分割为两个空间，分别为泵区和电子设备区；泵区和电子设备区均设有电子冷却液，电子设备区的顶部设有与泵区连通的电子冷却液溢出口；电子设备区的底部设有与泵区连通的进口；所述电子设备区放有电子设备和蒸发器；所述电子设备放置在所述机柜的电子设备区中且至少部分浸没在电子冷却液中，电子冷却液对所述电子设备进行冷却；所述蒸发器安装在电子设备的下部；所述浸没式泵浸没在泵区的电子冷却液中，浸没式泵的出口通过管道与进口连通，浸没式泵将泵区的电子冷却液抽送至电子设备区中蒸发器的下部，与蒸发器进行换热。
进一步地，还包括：室外机，所述室外机内部设置有冷凝器和冷凝器风扇；冷凝器的顶部通过蒸汽管与蒸发器一端连通；冷凝器的底部通过液体管与蒸发器另一端连通，这样就组成了一个重力热管系统；冷凝器的位置高于蒸发器；所述冷凝器风扇安装在冷凝器的一侧。
进一步地，所述室外机内部还设置氟泵，所述氟泵安装在蒸发器和冷凝器的液体管上，组成一个氟泵循环系统，冷凝器的安装位置不受限制。
进一步地，所述电子冷却液为不导电、单相的液态冷却液。
进一步地，所述电子设备为服务器，机柜为集成数据中心的机柜；在数据中心系统中包括一个或多个所述的电子设备，一个或多个电子设备均可以浸没在电子冷却液中。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、与现有的水冷风系统相比，减少了气体冷却设备的设备柜中放置的风扇，取消了冷源的冷水机组，从而降低了数据中心液冷系统的冷却能耗，同时采用不导电电子冷却液直接冷却电子设备，提高了液冷系统的冷却能力，消除设备运行噪声；
2、与现在的使用双相电子冷却液的蒸发式液冷系统相比，不需要对机柜密封，不用担心电子冷却液的泄露；
3、与现有的使用单相电子冷却液的浸没式液冷系统相比，泵和换热器都集成在机柜内部，一方面防止了电子冷却液的泄露，另外提高了空间利用面积，节省了电子冷却液的用量；
4、本发明的热管换热式电子设备液冷系统能够直接利用自然冷源，相对于原有风冷服务器，PUE值小于1，实现高密度、大功率电子设备的散热。
附图说明
图1为本发明热管换热式电子设备液冷系统第一种实施方式结构示意图。
图2为本发明热管换热式电子设备液冷系统第二种实施方式结构示意图。
图中：1、机柜；2、机柜盖；3、泵区；4、电子设备区；5、电子设备；6、浸没式泵；7、蒸发器；8、冷凝器；9、氟泵；10、冷凝器风扇；11、室外机。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，以下所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例一
请参考图1所示，本发明的热管换热式电子设备液冷系统第一种实施方式包括：机柜1和室外机11；所述机柜1的内部被分割为两个空间，分别为泵区3和电子设备区4；泵区3和电子设备区4均设有电子冷却液，电子设备区4的顶部设有与泵区3连通的电子冷却液溢出口（图中未标注）；电子设备区4的底部设有与泵区3连通的进口12。
所述电子设备区4放有电子设备5和蒸发器7；所述电子设备5放置在所述机柜1的电子设备区4中且至少部分浸没在电子冷却液中，电子冷却液对所述电子设备5进行冷却；所述蒸发器7安装在电子设备5的下部，完全浸没在电子冷却液中，用于冷却热的电子冷却液。
所述浸没式泵6浸没在泵区3的电子冷却液中，浸没式泵6的出口通过管道与进口12连通，浸没式泵6将泵区3的电子冷却液抽送至电子设备区4中蒸发器7的下部。
所述室外机11内部设置有冷凝器8和冷凝器风扇10；冷凝器8的顶部通过蒸汽管与蒸发器7一端连通；冷凝器8的底部通过液体管与蒸发器7另一端连通，这样就组成了一个重力热管系统；冷凝器8的位置高于蒸发器7。所述冷凝器风扇10安装在冷凝器的一侧。
所述电子冷却液为不导电、单相的液态冷却液。
本系统工作时，机柜1的电子设备区4的电子冷却液吸收电子设备5散发的热量，冷却了电子设备5，电子冷却液被加热，热的电子冷却液在电子设备区4内往上走，经电子冷却液溢出口流入机柜1的泵区3，浸没式泵6抽取热的电子冷却液经进口12送至电子设备区4中蒸发器7的下部，热的电子冷却液均匀的流经蒸发器7与蒸发器7内部的冷媒进行换热，热的电子冷却液被冷却后直接进入电子设备区4，与电子设备,5进行再次热交换；同时，蒸发器7内的冷媒被加热为蒸汽，经蒸汽管直接进入冷凝器8进行冷凝，冷凝为液态冷媒，靠重力回流至蒸发器7与电子冷却液进行再次热交换。
实施例二
请参考图2所示的发明的热管换热式电子设备液冷系统第二种实施方式，与实施例一相比，多了一个氟泵9，所述氟泵9安装在蒸发器7和冷凝器的液体管上，组成一个氟泵循环系统，冷凝器8的安装位置不受限制，机柜内的电子冷却液的换热循环模式与实施例一一样，蒸发器7与冷凝器8中冷媒的循环模式为，氟泵9抽取冷凝器8中被冷却的冷媒送入蒸发器7中与热的电子冷却液进行热交换,被电子冷却液加热的冷媒经蒸汽管直接进入冷凝器8进行冷凝，冷媒被冷却后再次被氟泵9送入蒸发器7中与热的电子冷却液进行再次热交换。
上述两个实施例中的电子设备5可以为服务器，机柜1可以为集成数据中心的机柜。在数据中心系统中可以包括一个或多个上述的电子设备5，一个或多个电子设备5均可以浸没在电子冷却液中。
其中，机柜1为能够盛放电子冷却液的容器，该容器可不被该电子冷却液所腐蚀。
所述机柜1的上方安装有机柜盖2，机柜盖2被打开后，电子设备5可以直接从下往上被提出来。
为了操作方便，机柜1的顶部相对于机柜内电子冷却液的最高液面处预留一定的操作空间，机柜的尺寸和形式可以多种多样，维护时电子设备5从机柜1内取出或者放入的形式也可以多种多样。
另外，电子设备5可以全部浸没于机柜1的电子冷却液中，由机柜1的电子冷却液对电子设备5进行散热。
通过上述实施例，与现有的水冷风系统相比，减少了气体冷却设备的设备柜中放置的风扇，取消了冷源的冷水机组，从而降低了数据中心液冷系统的冷却能耗，同时采用不导电电子冷却液直接冷却电子设备，提高了液冷系统的冷却能力，消除设备运行噪声。
与现在的使用双相电子冷却液的蒸发式液冷系统相比，不需要对机柜密封，不用担心电子冷却液的泄露。
与现有的使用单相电子冷却液的浸没式液冷系统相比，泵和换热器都集成在机柜内部，一方面防止了电子冷却液的泄露，另外提高了空间利用面积，节省了电子冷却液的用量。
另外，本发明的热管换热式电子设备液冷系统能够直接利用自然冷源，可以在无电能损坏的情况下，实现高密度、大功率电子设备的散热。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种热管换热式电子设备液冷系统，其特征在于，包括：机柜，所述机柜的内部被分割为两个空间，分别为泵区和电子设备区；泵区和电子设备区均设有电子冷却液，电子设备区的顶部设有与泵区连通的电子冷却液溢出口；电子设备区的底部设有与泵区连通的进口；所述电子设备区放有电子设备和蒸发器；所述电子设备放置在所述机柜的电子设备区中且至少部分浸没在电子冷却液中，电子冷却液对所述电子设备进行冷却；所述蒸发器安装在电子设备的下部；所述浸没式泵浸没在泵区的电子冷却液中，浸没式泵的出口通过管道与进口连通，浸没式泵将泵区的电子冷却液抽送至电子设备区中蒸发器的下部，与蒸发器进行换热。
2.根据权利要求1所述的热管换热式电子设备液冷系统，其特征在于，还包括：室外机，所述室外机内部设置有冷凝器和冷凝器风扇；冷凝器的顶部通过蒸汽管与蒸发器一端连通；冷凝器的底部通过液体管与蒸发器另一端连通，这样就组成了一个重力热管系统；冷凝器的位置高于蒸发器；所述冷凝器风扇安装在冷凝器的一侧。
3.根据权利要求2所述的热管换热式电子设备液冷系统，其特征在于，所述室外机内部还设置氟泵，所述氟泵安装在蒸发器和冷凝器的液体管上，组成一个氟泵循环系统，冷凝器的安装位置不受限制。
4.根据权利要求1所述的热管换热式电子设备液冷系统，其特征在于，所述电子冷却液为不导电、单相的液态冷却液。
5.根据权利要求1所述的热管换热式电子设备液冷系统，其特征在于，所述电子设备为服务器，机柜为集成数据中心的机柜；在数据中心系统中包括一个或多个所述的电子设备，一个或多个电子设备均可以浸没在电子冷却液中。
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