CN111949095A - 一种冷却方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却领域，提供了一种冷却方法和系统，冷却方法包括：处理单元控制低压压缩空气生成装置生成低压压缩空气；处理单元通过传输管道将低压压缩空气输送至计算机设备；计算机设备在低压压缩空气的作用下，吸入外界空气，以使由低压压缩空气与外界空气混合后生成的混合气体对计算机设备进行冷却。本发明提供的冷却方法，由于冷却介质是空气，因此不会出现漏液的问题。本发明提供的冷却方法，分离了动力部件和计算机设备，计算机设备内部不用设置风扇等旋转机械，因此不会产生噪声和振动等负面影响。除此之外，由于外界空气的吸入，可以在降低压缩空气的消耗量的同时，达到对计算机设备进行整体散热的目的，具有节能的效果。

Description

一种冷却方法及系统

技术领域

本发明涉及冷却领域，特别是涉及一种冷却方法及系统。

背景技术

计算机设备(比如，服务器)工作运行时，会产生大量热量，导致计算机设备温度升高，为了不影响计算机设备的性能，需要及时对计算机设备进行冷却散热。目前的计算机设备产品采用的冷却方法为风冷冷却和液冷冷却。

液冷冷却方法在管道传输时存在漏液风险，漏液会使冷却用的液体不能送至计算机设备，使计算机设备不能冷却，且管道漏液时难于维护。关于风冷冷却方法，随着计算机设备功耗的提升，其需要提高风扇转速以获得足够的冷却风量，而风扇转速的提高会带来噪声及振动等负面影响。因此，需要寻求一种新的冷却方式。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种冷却方法和系统，在使用该冷却方法对计算机设备进行冷却时不会产生漏液、噪声及振动等负面影响。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种冷却方法，应用于冷却系统，所述冷却系统包括处理单元、低压压缩空气生成装置、传输管道与计算机设备，所述低压压缩空气生成装置通过所述传输管道与所述计算机设备输入端连接，所述方法包括：

所述处理单元控制所述低压压缩空气生成装置生成低压压缩空气；

所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备；

所述计算机设备在所述低压压缩空气的作用下，吸入外界空气，以使由所述低压压缩空气与所述外界空气混合后生成的混合气体对所述计算机设备进行冷却。

特别的，所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备，包括：

所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备中目标部件，所述目标部件产生的热量大于或等于预设阈值。

特别的，所述混合气体是由所述低压压缩空气与所述外界空气自然混合后生成的。

特别的，所述冷却系统还包括排出装置，所述排出装置与所述计算机设备的输出端连接，所述对所述计算机设备进行冷却之后，所述方法还包括：

所述排出装置将所述计算机设备内的气体排出所述计算机设备。

特别的，所述计算机设备是所述冷却系统包括的多个计算机设备中的一个，所述传输管道是所述冷却系统包括的多个传输管道中的一个，所述多个传输管道与所述多个计算机设备一一对应；所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备，包括：

所述处理单元通过与所述计算机设备连接的传输管道，将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备。

特别的，所述方法还包括：

当所述处理单元监测到所述计算机设备处于断电状态时，关闭与所述计算机设备连接的传输管道。

特别的，所述方法还包括：

当所述处理单元监测到大于或等于预设数量的传输管道处于关闭状态时，控制所述低压压缩空气生成装置停止生成所述低压压缩空气。

第二方面，本发明实施例提供一种冷却系统，所述系统包括：

处理单元，用于实现上述由处理单元执行的方法；

低压压缩空气生成装置，用于实现上述由低压压缩空气生成装置执行的方法；

传输管道，用于实现上述由传输管道执行的方法；

计算机设备，用于实现上述由计算机设备执行的方法；

排出装置，用于实现上述由排出装置执行的方法；。

本发明实施例有益效果：

本发明实施例提供的冷却方法，利用低压压缩空气和外界空气结合对计算机设备进行冷却，由于冷却介质是空气，因此不会出现漏液的问题。本发明实施例提供的冷却方法，分离了动力部件和计算机设备，计算机设备内部不用设置风扇等旋转机械，因此不会产生噪声和振动等负面影响。除此之外，由于外界空气的吸入，可以在降低压缩空气的消耗量的同时，达到对计算机设备进行整体散热的目的，具有节能的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种冷却系统示意图。

图2为本发明实施例提供的第二种冷却系统示意图。

图3为本发明实施例提供的一种冷却方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供一种冷却系统100，如图1所示，该冷却系统100包括处理单元101、低压压缩空气生成装置102、传输管道103与计算机设备104，其中低压压缩空气生成装置102通过传输管道103与计算机设备104的输入端连接，处理单元101用于控制低压压缩空气生成装置102生成低压压缩空气，并通过传输管道103将低压压缩空气输送至计算机设备104，计算机设备104在低压压缩空气的作用下，吸入外界空气，利用低压压缩空气与外界空气混合后生成的混合气体对计算机设备104进行冷却。

示例性地，图1所示的冷却系统100还可以包括排出装置105，排出装置105与计算机设备104的输出端连接，用于在对计算机设备104冷却之后，将计算机设备104内的气体排出。

排出装置105可以是计算机设备104上的通风口、或者与计算机设备104连接的管道、或渐扩型的排压增压管。当排出装置105是渐扩型的排压增压管时，渐扩型的排压增压管可以降低计算机设备104内气体的排出风速，提高计算机设备104内气体的排出风压，有利于计算机设备104内吸收热量的气体排出计算机设备。

计算机设备104可以是服务器、或者其他可通入压缩空气的需要冷却的设备，计算机设备104具有吸气单元(图1中未示出)，该吸气单元用于将计算机设备104外部的外界空气吸入，吸气单元可以为计算机设备104上的吸气口、或者与计算机设备104连接的吸气管等。此外，对于没有吸气单元的计算机设备，在通过结构改造使其具有吸气单元后，可以利用本发明实施例提供的冷却方法对其进行冷却。

传输管道103可以是整体直径相同的管道、或直径逐渐减小的减缩喷管等。传输管道103可以连接到计算机设备104的固定位置、或者任何指定位置等。传输管道103上包覆吸音材料，用以降低冷却系统100的噪声水平、减少冷却系统100的振动，吸音材料可以是吸声棉、隔声毡、毯子等。

需要说明的是，图1只是一种示例，在其他的可实现方式中，冷却系统100可以包括两个或者多个计算机设备104，一个计算机设备104可以通过两个或多个传输管道103与低压压缩空气生成装置102连接，与每个计算机设备104连接的传输管道103的个数可以不相同。此外，当冷却系统100包括两个或者多个计算机设备104时，低压压缩空气生成装置102与一个传输管道103的输入口相连接，该传输管道103的输出口又分多路传输管道103连接到各计算机设备104。

当冷却系统100包括两个或者多个计算机设备104时，处理单元101是通过与某一个计算机设备104连接的传输管道103将低压压缩空气输送至该计算机设备104的。一台计算机设备的发热部件并不是非常大，每台计算机设备冷却所需要用得压缩空气量很小。采用单台大型高能效的空气压缩设备可以为多台计算机设备提供冷却用的压缩空气，这种一对多的方式能够提高冷却系统整体的能耗比，既降低了生产成本又避免了复杂的管道布置。

对于低压压缩空气生成装置102，该装置可以直接生成低压压缩空气。在一种实现方式中，低压压缩空气生成装置102可以包括空气压缩装置、减压装置，空气压缩装置用于生产压缩空气，减压装置用于对空气压缩装置生产的压缩空气进行减压，得到低压压缩空气。

除此之外，低压压缩空气生成装置102还可以包括压缩空气存储装置，压缩空气存储装置可以连接在空气压缩装置与减压装置之间，用于存储空气压缩装置生产的压缩空气；也可以连接在减压装置之后，用于存储低压压缩空气。

在上述对于低压压缩空气生成装置102示例的基础上，图2示出了本发明实施例提供的另一种冷却系统200。冷却系统200可以包括压缩机201、空压罐202、减压阀203、计算机设备204、排出装置205、传输管道206、处理单元207，其中压缩机201对应冷却系统100中的空气压缩装置，空压罐202对应冷却系统100中的压缩空气存储装置，减压阀203对应冷却系统100中的减压装置，计算机设备204对应冷却系统100中的计算机设备104，排出装置205对应冷却系统100中的排出装置105，传输管道206对应冷却系统100中的传输管道103，处理单元207对应冷却系统100中的处理单元101。

空压罐202用于存储压缩机201生产的压缩空气，空压罐设置有安全阀，用以防止冷却系统200超压，减压阀203安装于接近空压罐202输出端的位置，在输出压缩空气时，经过减压阀203对压缩空气进行降压处理；冷却系统200有至少两个计算机设备204，计算机设备204具有吸气单元(图2中未示出)，用于吸入外界空气；每个计算机设备204连接一个排出装置205；压缩机201、空压罐202与减压阀203之间通过一个管道依次连接，减压阀203的输出端与一个传输管道206的输入口相连接，在接近计算机设备204时，该传输管道206的输出口又分多路传输管道206连接到各计算机设备204，每一路传输管道206连接一个计算机设备204。

从一个计算机设备的角度出发，本发明实施例提供一种冷却方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301：处理单元控制低压压缩空气生成装置生成低压压缩空气；

S302：处理单元通过传输管道将低压压缩空气输送至计算机设备；

S303：计算机设备在低压压缩空气的作用下，吸入外界空气，以使由低压压缩空气与外界空气混合后生成的混合气体对计算机设备进行冷却。

本发明实施例提供的冷却方法，利用低压压缩空气和外界空气结合对计算机设备进行冷却，由于冷却介质是空气，因此不会出现漏液的问题。本发明实施例提供的冷却方法，分离了动力部件和计算机设备，计算机设备内部不用设置风扇等旋转机械，因此不会产生噪声和振动等负面影响。除此之外，由于外界空气的吸入，可以在降低压缩空气的消耗量的同时，达到对计算机设备进行整体散热的目的，具有节能的效果。

在图2所示冷却系统200的基础上对上述冷却方法进行描述，处理单元207控制压缩机201生成压缩空气，压缩空气存储在空压罐202中，压缩空气传输时经过减压阀203降压，得到低压压缩空气。多路传输管道206在靠近计算机设备204的位置均安装有电磁阀(图2中未示出)，处理单元207控制电磁阀开启传输管道206，将低压压缩空气输送至计算机设备204。

传输管道206的出口处设置喷嘴(图2中未示出)，用于喷射低压压缩空气，低压压缩空气从喷嘴喷出时提高喷出速度、流速增加，在计算机设备204内形成负压区，计算机设备204外部的空气(即，外界空气)处于常压，在低压压缩空气作用下，计算机设备204内外存在压差，在压差作用下，计算机设备204通过吸气单元吸入外界空气。计算机设备204一般放置在常压环境下，以使计算机设备204可以吸入外界空气，常压环境中可以有冷却设施对外界空气进行冷却，以使外界空气的温度低于计算机设备204内部的温度。

由低压压缩空气与外界空气混合后生成的混合气体对计算机设备204进行冷却。对计算机设备204进行冷却之后，排出装置205将计算机设备204内的气体排出计算机设备204。

以计算机设备204为服务器为例，服务器可以是机架式服务器，放置在数据中心机房中，数据中心机房中安装有空调对外界空气进行冷却。服务器吸气单元为吸气口，设置于机箱两侧及前置硬盘区。传输管道206从服务器机箱壁夹层直接通入服务器内部。处理单元207控制电磁阀开启传输管道206，将低压压缩空气输送至服务器后，低压压缩空气经过喷嘴喷射到服务器内部。低压压缩空气通过喷嘴提高了喷出速度，流速增加，使喷嘴出口区域形成了负压区，而外界空气的压力基本接近常压，在压差的作用下，数据中心机房中经空调冷却过的大量外界空气通过吸气口被吸入服务器内部，外界空气与低压压缩空气在机箱中掺混，对服务器内部进行整体冷却。

特别的，在图3所示实施例中，步骤S302包括：

处理单元通过传输管道将低压压缩空气输送至计算机设备中目标部件，目标部件产生的热量大于或等于预设阈值。

对于一个计算机设备204而言，在组成计算机设备204的多个部件中，有的部件功耗集中从而产生的热量大，有的部件功耗较小从而产生的热量小，本发明实施例中，将产生的热量大于或等于预设阈值的部件设为目标部件，比如预设阈值为50焦耳，部件A产生的热量为100焦耳，则将部件A设为目标部件。处理单元207控制电磁阀开启传输管道206，将低压压缩空气输送至计算机设备204中目标部件的位置，利用压缩空气的高密度和喷出时形成的射流冲击对目标部件进行局部集中冷却，极大的提升目标部件的散热性能。

以服务器为例，服务器中的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)功耗集中，产生的热量大于预设阈值，因此将CPU设为目标部件，CPU处设置散热片，通过增加散热面积提高CPU散热性能，处理单元207控制电磁阀开启传输管道206，将低压压缩空气直接输送至CPU散热片进风前端，对CPU形成射流冲击冷却，同时形成负压区，从数据中心机房吸取足量、均匀的外界空气进入服务器，达到服务器的整体冷却。

由于压缩空气的制备会消耗较多的能量，而计算机设备204的部件分布是不均匀的，本发明实施例提供的冷却方法，采用少量的压缩空气针对热流密度大、热量大于或等于预设阈值的部件进行冷却，而采用引流措施引入外界空气冷却计算机设备204中其他热量较小部件，既满足功率密度大的部件的散热需求，同时也给功率密度较小的部件提供均匀冷却风量，可以达到节能、提高散热效率的效果。

特别的，混合气体是由低压压缩空气与外界空气自然混合后生成的。

自然混合为没有任何其他设施干预下发生的混合。外界空气被计算机设备204吸入内部后，与低压压缩空气发生自然混合，自然混合后生成的混合气体吸收计算机设备204内部的热量，均匀地对计算机设备204进行整体冷却。在混合过程中，外界空气与低压压缩空气发生动量交换，混合气体流速下降、压力回升，促使计算机设备204中吸收了热量的气体排出计算机设备204。

自然混合为本发明实施例提供的一种较优的方式，在另一种可实现的方式中，计算机设备204内部可以设置混合单元，用于干预低压压缩空气与外界空气之间的混合过程。

在一种可实现方式中，计算机设备204的吸气单元处设置有整流格栅，外界空气从不同的方向被计算机设备204吸入时，首先流经整流格栅，再到达计算机设备204内部。经过整流格栅调整流场后，外界空气的流向一致，流场流速更加均匀。

特别的，本发明实施例提供的冷却方法还包括：

当处理单元监测到计算机设备处于断电状态时，关闭与计算机设备连接的传输管道。

本发明实施例中，每个传输管道206上均安装有关闭装置(图2中未示出)，关闭装置可以安装在靠近计算机设备204的位置，处理单元207可以通过信号触发关闭装置。处理单元207实时监测计算机设备204的工作状态，当处理单元207监测到计算机设备204处于断电状态时，触发关闭装置，关闭与计算机设备204连接的传输管道206。

比如，关闭装置可以是电磁阀，电磁阀有单独的控制电路，通过通电/断电控制磁芯的运动达到启/闭的效果，从而实现传输管道的开启或关闭。处理单元207具体可以包括第一监测单元、第一控制单元，第一监测单元用于监测计算机设备204的工作状态，第一控制单元用于开启或关闭传输管道206，当第一监测单元监测到计算机设备204处于断电状态时，向第一控制单元发送控制信号1，当第一控制单元接收到控制信号1时，触发电磁阀关闭，从而关闭与计算机设备204连接的传输管道206。

特别的，本发明实施例提供的冷却方法还包括：

当处理单元监测到大于或等于预设数量的传输管道处于关闭状态时，控制低压压缩空气生成装置停止生成低压压缩空气。

本发明实施例中，冷却系统200中有至少一个传输管道206，可以关闭一个传输管道206，也可以同时关闭两个或多个传输管道206。处理单元207可以向压缩机201发送信号，触发压缩机201关闭。

处理单元207可以包括第二监测单元、第二控制单元，第二监测单元用于监测传输管道206是否关闭，第二控制单元用于控制压缩机201。当第二监测单元监测到大于或等于预设数量的传输管道206关闭时，向第二控制单元发送控制信号2，当第二控制单元接收到控制信号2时，触发压缩机201自动关闭。

本发明实施例中，处理单元207与计算机设备204、传输管道206、压缩机201之间智能联动，使得计算机设备204断电时，处理单元207可以关闭与计算机设备204连接的传输管道206，并且在关闭大于或等于预设数量的传输管道206时，可以进一步关闭压缩机201，从而避免冷却系统200超压，保护冷却系统200安全并保护压缩机201不受损坏。

本发明实施例还提供一种冷却系统，该冷却系统实施例参见图1所示实施例与图2所示实施例，为了简洁，在此不再赘述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷却方法，其特征在于，应用于冷却系统，所述冷却系统包括处理单元、低压压缩空气生成装置、传输管道与计算机设备，所述低压压缩空气生成装置通过所述传输管道与所述计算机设备输入端连接，所述方法包括：

所述处理单元控制所述低压压缩空气生成装置生成低压压缩空气；

所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备；

所述计算机设备在所述低压压缩空气的作用下，吸入外界空气，以使由所述低压压缩空气与所述外界空气混合后生成的混合气体对所述计算机设备进行冷却。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备，包括：

所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备中目标部件，所述目标部件产生的热量大于或等于预设阈值。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述混合气体是由所述低压压缩空气与所述外界空气自然混合后生成的。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述冷却系统还包括排出装置，所述排出装置与所述计算机设备的输出端连接，所述对所述计算机设备进行冷却之后，所述方法还包括：

所述排出装置将所述计算机设备内的气体排出所述计算机设备。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述计算机设备是所述冷却系统包括的多个计算机设备中的一个，所述传输管道是所述冷却系统包括的多个传输管道中的一个，所述多个传输管道与所述多个计算机设备一一对应；所述处理单元通过所述传输管道将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备，包括：

所述处理单元通过与所述计算机设备连接的传输管道，将所述低压压缩空气输送至所述计算机设备。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述处理单元监测到所述计算机设备处于断电状态时，关闭与所述计算机设备连接的传输管道。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述处理单元监测到大于或等于预设数量的传输管道处于关闭状态时，控制所述低压压缩空气生成装置停止生成所述低压压缩空气。

8.一种冷却系统，其特征在于，所述系统包括：

处理单元，用于实现权利要求1至7中任一项所述的由处理单元执行的方法；

低压压缩空气生成装置，用于实现权利要求1至7中任一项所述的由低压压缩空气生成装置执行的方法；

传输管道，用于实现权利要求1至7中任一项所述的由传输管道执行的方法；

计算机设备，用于实现权利要求1至7中任一项所述的由计算机设备执行的方法；

排出装置，用于实现权利要求1至7中任一项所述的由排出装置执行的方法。

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