CN112770594A - 冷却组件和机房 - Google Patents

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CN112770594A CN202011321113.3A CN202011321113A CN112770594A CN 112770594 A CN112770594 A CN 112770594A CN 202011321113 A CN202011321113 A CN 202011321113A CN 112770594 A CN112770594 A CN 112770594A
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王强
荆莹
湛碧海
任启峰
黄玉优
林海佳
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/208Liquid cooling with phase change
    • H05K7/20827Liquid cooling with phase change within rooms for removing heat from cabinets, e.g. air conditioning devices
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Abstract

本申请提供一种冷却组件和机房。该冷却组件包括热管系统,包括有蒸发段和冷凝段,所述蒸发段与发热组件接触,吸收所述发热组件的热量;空调系统,包括蒸发组件,所述蒸发组件与所述冷凝段发生热交换,吸收所述冷凝段的热量。利用热管系统中蒸发段带走发热组件的热量,结合空调系统的蒸发组件将热管系统的冷凝段进行冷却,避免了将冷水引入,无漏水隐患。

Description

冷却组件和机房
技术领域
本申请属于机房技术领域,具体涉及一种冷却组件和机房。
背景技术
近几年,数据中心向着大规模、集成化、高密度的方向快速发展。有调查显示,近十年来,服务器的功耗增加了15倍,单个机架的功耗已达20~30KW,其发热量也随之显著增加,数据中心冷却系统的作用愈发关键。数据中心冷却效果不好,将导致服务器产热无法及时排出,服务器部件温度升高,导致宕机事件,严重时将烧毁设备,甚至发生火灾。
传统的房间级、行间级冷却系统由于气流组织不均匀,且离发热部件较远,将会导致机房内局部温度过高,产生局部热点。即使送风气流均匀通过机柜,但由于服务器元器件的发热功率大小不一,也很难消除局部热点。通常消除局部热点的方法是加大空调制冷量,用更多的冷风来冷却降温,这样势必会造成数据中心能耗的增加,不符合节能环保理念。要消除局部热点问题较好的解决办法是有针对性地对高热流密度元件进行单独冷却,由此衍生出了芯片级冷却系统。
现有技术中有报道与CPU直接接触的热管冷却系统,虽然到达了高热流密度元件针对性冷却,但因将冷水直接引入到机柜,存在冷水管泄漏等安全隐患。
发明内容
因此,本申请要解决的技术问题在于提供一种冷却组件和机房,能够消除局部热点,避免冷水管泄漏导致的安全隐患。
为了解决上述问题,本申请提供一种冷却组件,包括:
热管系统,包括有蒸发段和冷凝段,所述蒸发段与发热组件接触,吸收所述发热组件的热量;
空调系统,包括蒸发组件,所述蒸发组件与所述冷凝段发生热交换,吸收所述冷凝段的热量。
可选地,所述冷却组件还包括有空气循环流动的风道,所述蒸发组件与所述冷凝段均设在所述风道中。
可选地,所述风道中设有风机、加热装置和/或加湿装置;所述风机用于调节所述风道中的空气流速,所述加热装置用于加热所述风道中空气,所述加湿装置用于加湿所述风道中空气。
可选地,所述蒸发段和所述冷凝段均为水平设置,且所述冷凝段高于所述蒸发段。
根据本申请的另一方面,提供了一种机房,包括如上所述的冷却组件。
可选地,所述机房包括有机柜,所述机柜设有贯通两侧的流通通道,所述发热组件设在所述机柜内;所述蒸发段设在所述机柜内与所述发热组件接触,所述冷凝段设在所述机柜外。
可选地,所述风道包括所述流通通道,便于流动空气与所述机柜内的零部件进行换热。
可选地,所述机柜设有至少两个,两个所述机柜对称地间隔设置,两个所述冷凝段设在两个所述机柜的间隔处中。
可选地,所述间隔处上方设有密封盖,所述密封盖与两个所述机柜的顶部密封盖合。
可选地,所述机房还包括有设在所述风道中的静压箱,空气流经所述静压箱内部;所述静压箱设有与所述间隔处导通的出风口。
可选地,所述静压箱设在所述机房的底部,所述机柜设在所述静压箱上。
可选地,所述空调系统与所述静压箱之间的所述风道中设有用于气流均匀的孔板。
本申请提供的一种冷却组件,包括:热管系统,包括有蒸发段和冷凝段,所述蒸发段与发热组件接触,吸收所述发热组件的热量;空调系统,包括蒸发组件,所述蒸发组件与所述冷凝段发生热交换,吸收所述冷凝段的热量。利用热管系统中蒸发段带走发热组件的热量,结合空调系统的蒸发组件将热管系统的冷凝段进行冷却,避免了将冷水引入,无漏水隐患。
附图说明
图1为本申请实施例的机房的结构示意图;
图2为本申请实施例的热管布置的俯视图。
附图标记表示为:
1、机房;2、蒸发组件;21、加热装置;22、加湿装置;23、风机;3、孔板;4、机柜;41、发热组件;5、静压箱;51、出风口;6、热管系统;61、冷凝段;62、蒸发段;7、冷通道;8、热通道。
具体实施方式
结合参见图1至图2所示,根据本申请的实施例,一种冷却组件,包括:
热管系统6,包括有蒸发段62和冷凝段61,所述蒸发段62与发热组件41接触,吸收所述发热组件41的热量;
空调系统,包括蒸发组件2,所述蒸发组件2与所述冷凝段61发生热交换,吸收所述冷凝段61的热量。
通过设置热管系统6,将其中蒸发段62与发热组件41接触,能及时导走发热组件41的热量,避免了局部温度过高所产生的问题发生;利用热管自身特性,热量转移到冷凝段61,再结合空调系统的蒸发组件2与热管系统6中冷凝段61进行热交换,带走热管系统6的冷凝段61热量。
采用热管和空调系统结合的方式,能对高发热部件的发热组件41进行单独冷却,空调系统的蒸发组件2来完成热管循环,避免引入冷水冷却的漏水隐患。
在一些实施例中,冷却组件还包括有空气循环流动的风道,所述蒸发组件2与所述冷凝段61均设在所述风道中。
通过循环流动的风道,能节省空间,能减少污染。
在一些实施例中,风道中设有风机23、加热装置21和/或加湿装置22;所述风机23用于调节所述风道中的空气流速,所述加热装置21用于加热所述风道中空气,所述加湿装置22用于加湿所述风道中空气。
采用风机23加速风道的空气流速,促使换热效率提升;对于风道中空气温度或湿度不满足特定要求的,可通过加热装置21和加湿装置22来改善。
在一些实施例中,蒸发段62和所述冷凝段61均为水平设置,且所述冷凝段61高于所述蒸发段62。
将蒸发段62和冷凝段61均设为水平设置,方便与发热组件41进行接触,以及便于安装。
根据本申请的另一方面,提供了一种机房1,包括如上所述的冷却组件。
在机房1中采用上述冷却组件,能避免发热组件41的温度过高,减少故障发生。
在一些实施例中,机房1包括有机柜4,所述机柜4设有贯通两侧的流通通道,所述发热组件41设在所述机柜4内;所述蒸发段62设在所述机柜4内与所述发热组件41接触,所述冷凝段61设在所述机柜4外。
具体的,风道包括所述流通通道,便于流动空气与所述机柜4内的零部件进行换热。
机房1内的设备一般都设在机柜4内,如CPU及相关设备构成的服务器等,布置和使用方便,机柜4本身设有贯通的流通通道,方便气流通过,这样设在机柜4内的大部分零部件都能进行换热;而对于那些高温零部件,如CPU等,容易形成发热组件41,通过热管系统6的蒸发段62来进行局部降温,热管系统6的冷凝段61设在机柜4外,方便被带走热量。
风道被分成两部分,一部分穿设流通通道,对大部分零部件进行降温,另一部分与热管系统6的冷凝段61进行热交换。
在一些实施例中,机柜4设有至少两个,两个所述机柜4对称地间隔设置,两个所述冷凝段61设在两个所述机柜4的间隔处中。
为提高风道中气流的利用率,两个机柜4间隔对称设置,这样低温气流能全部与两侧的机柜4及冷凝段61发生热交换作用。
在一些实施例中,间隔处上方设有密封盖,所述密封盖与两个所述机柜4的顶部密封盖合。
由于气流的不稳定性,在间隔处上方加盖密封盖,使得冷热热流不相互掺混,避免冷热抵消,提高了机柜4的冷却效率。
在一些实施例中,机房1还包括有设在所述风道中的静压箱5,空气流经所述静压箱5内部;所述静压箱5设有与所述间隔处导通的出风口51。
在机房1中设置静压箱5,将动压转化为静压,使风流更加稳定,能相对进行远距离送风。
在一些实施例中,静压箱5设在所述机房1的底部,所述机柜4设在所述静压箱5上。
静压箱5设在机房1底部,减少占用空间,符合低温空气向上输送的挤压式推进,有效防止冷、热气流相互掺混。
在一些实施例中,空调系统与所述静压箱5之间的所述风道中设有用于气流均匀的孔板3。
通过孔板3结构,使送风气流组织更加均匀,能够解决远距离送风量较少的问题。
如图1和2所示的数据中心冷却系统图,包括冷却CPU的热管系统6和提供冷风的空调系统。热管系统6包括蒸发段62及冷凝段61,蒸发段62与CPU直接接触,冷凝段61向上折弯置于封闭冷通道7顶部平铺排列,有利于在冷媒重力作用下完成回流。每个CPU元件的热管之间相互独立,避免分液不均。
空调系统可采用下送风形式的风冷式机房1空调、水冷式机房1空调或冷冻水式机房1空调,可根据数据中心具体情况选用。图1所示的为冷冻水式机房1空调系统,包括表冷器、加热器、加湿器、风机23等主要部件及其它必要辅助部件等,其中表冷器为蒸发组件2。机房1采用架空地板形式,风机23下沉入架空地板内,风机23出风口51处安装有节流孔板3。
具体实施方案如下:热管系统6的蒸发段62与CPU直接接触,吸收CPU产生的热量,热管系统6的内部冷媒吸热蒸发使CPU得到冷却,蒸发的冷媒蒸汽在压差作用下流入到热管系统6的冷凝段61,冷凝段61经空调系统的送风冷却,使气态冷媒冷凝成液态,液态冷媒在自身重力作用下流回蒸发段62,完成热管循环。热管系统6将高热流密度的CPU产生的热量转移到顶部的冷凝段61,由热通道8再经机房1空调送风得到冷却,消除了机柜4内的局部热点。
另一方面,机房1中空调系统送风经过孔板3后,由架空地板送风口进入封闭冷通道7内,一部分冷风冷却热管系统6的冷凝段61,实现对CPU等高热流密度元件单独冷却;另一部分冷风进入机柜4内对服务器进行冷却,此时,由于高发热的CPU等部件已经由热管系统6进行冷却,服务器内的热场相对均匀化,通过空调送风进一步冷却降温,完成服务器散热,达到所要求的运行温度以下,保证服务器安全工作。因为高热流密度元件的单独冷却,消除了局部热点,可以通过适当提高机房1空调送风温度,减少冷源的能源消耗,达到数据中心节能降耗的目的。
机房1空调系统的风机23出风口51处设有节流孔板3,架空地板起到静压箱5作用,将动压转化成静压,使送风气流组织更加均匀,能够解决远距离送风量较少的问题。同时,由于冷通道7封闭,有效防止了冷、热气流相互掺混,避免冷热抵消,从而提了高机柜4服务器的冷却效率。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。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,在不脱离本申请技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种冷却组件,其特征在于,包括:
热管系统(6),包括有蒸发段(62)和冷凝段(61),所述蒸发段(62)与发热组件(41)接触,吸收所述发热组件(41)的热量;
空调系统,包括蒸发组件(2),所述蒸发组件(2)与所述冷凝段(61)发生热交换,吸收所述冷凝段(61)的热量。
2.根据权利要求1所述的冷却组件,其特征在于,所述冷却组件还包括有空气循环流动的风道,所述蒸发组件(2)与所述冷凝段(61)均设在所述风道中。
3.根据权利要求2所述的冷却组件,其特征在于,所述风道中设有风机(23)、加热装置(21)和/或加湿装置(22);所述风机(23)用于调节所述风道中的空气流速,所述加热装置(21)用于加热所述风道中空气,所述加湿装置(22)用于加湿所述风道中空气。
4.根据权利要求1所述的冷却组件,其特征在于,所述蒸发段(62)和所述冷凝段(61)均为水平设置,且所述冷凝段(61)高于所述蒸发段(62)。
5.一种机房,其特征在于,包括如权利要求1-4任一项所述的冷却组件。
6.根据权利要求5所述的机房,其特征在于,所述机房(1)包括有机柜(4),所述机柜(4)设有贯通两侧的流通通道,所述发热组件(41)设在所述机柜(4)内;所述蒸发段(62)设在所述机柜(4)内与所述发热组件(41)接触,所述冷凝段(61)设在所述机柜(4)外。
7.根据权利要求6所述的机房,其特征在于,所述风道包括所述流通通道,便于流动空气与所述机柜(4)内的零部件进行换热。
8.根据权利要求6或7所述的机房,其特征在于,所述机柜(4)设有至少两个,两个所述机柜(4)对称地间隔设置,两个所述冷凝段(61)设在两个所述机柜(4)的间隔处中。
9.根据权利要求8所述的机房,其特征在于,所述间隔处上方设有密封盖,所述密封盖与两个所述机柜(4)的顶部密封盖合。
10.根据权利要求8所述的机房,其特征在于,所述机房(1)还包括有设在所述风道中的静压箱(5),空气流经所述静压箱(5)内部;所述静压箱(5)设有与所述间隔处导通的出风口(51)。
11.根据权利要求10所述的机房,其特征在于,所述静压箱(5)设在所述机房(1)的底部,所述机柜(4)设在所述静压箱(5)上。
12.根据权利要求10或11所述的机房,其特征在于,所述空调系统与所述静压箱(5)之间的所述风道中设有用于气流均匀的孔板(3)。
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