CN112888243B - 一种用于5g基站的散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及浸没式散热设备领域，具体公开了一种用于5G基站的散热系统，包括内部盛放有冷却液的散热箱，5G基站的待冷却部件放置于散热箱内切浸没于冷却液中，所述散热箱包括盛放有冷却液的第一腔室以及处于第一腔室上方用于冷凝蒸汽状态下的冷却液的第二腔室，第一腔室和第二腔室之间通过一倾斜的分隔板分离，在分隔板的倾斜向下端设置有回流管，回流管的下端插入冷却液中，分隔板的倾斜向上端设置有连通第一腔室和第二腔室的过汽孔，第二腔室通过第一气液分离器连接有抽气泵，抽气泵的出口连接有余热回收装置，且第二腔室与外界之间连接有第二气液分离器。增加了对于散热之后的余热利用。

Description

一种用于5G基站的散热系统

技术领域

本发明涉及浸没式散热领域，更具体的说，涉及一种用于5G基站的散热系统。

背景技术

5G结构及天线等的变化，AAU相对于4G方案的主要变化之一是散热等模块的升级。基站内部发热模块产生的热量，会使密闭腔室内的温度升高，当温度一致后，再传至外壳，通过空气对流散热。由于数据中心内部计算设备能耗高，在其工作中转化并耗散了大量热能。研究表明：数据中心温度越高，数据计算设备故障率越高，因此必须保证其正常工作温度。

浸没式冷却成为新的冷却方式，需要设置一个密封的冷却箱，服务器可高密度放置于冷却箱中，利用冷却液浸没服务器主要散热部件。服务器运行时散热部件产生大量的热，如CPU热量，加热冷却液，由于冷却液沸点较低(如美德FMD-50，一旦超过50℃就立即达到沸腾)，一旦达到沸点，就能使冷却液从液态转化为气态，从而随蒸汽带走热量，蒸汽在上方的冷凝器上冷凝变回液体回流到浸没液中；加热——沸腾——冷凝——回流来回循环，从而使服务器冷却系统恒定在冷却液的沸点50℃，服务器的运行稳定度也恒定在50℃。

现有的浸没式冷却装置一般均需要设置冷凝装置，现有的冷凝装置一般为制冷装置，需要利用电能进行反复制冷；也有利用水冷进行冷却，但需要反复利用水资源，造成浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于5G基站且散热效率高的散热系统。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案得以解决：一种用于5G基站的散热系统，包括内部盛放有冷却液的散热箱，5G基站的待冷却部件放置于散热箱内切浸没于冷却液中，所述散热箱包括盛放有冷却液的第一腔室以及处于第一腔室上方用于冷凝蒸汽状态下的冷却液的第二腔室，第一腔室和第二腔室之间通过一倾斜的分隔板分离，在分隔板的倾斜向下端设置有回流管，回流管的下端插入冷却液中，分隔板的倾斜向上端设置有连通第一腔室和第二腔室的过汽孔，第二腔室通过第一气液分离器连接有抽气泵，抽气泵的出口连接有余热回收装置，且第二腔室与外界之间连接有第二气液分离器。

通过上述方案，当散热部件的温度升高且达到冷却液的沸腾温度时，将首先在散热部件的周边产生汽泡，汽泡首先通过蒸汽的形式进入第二腔室，由于第一气液分离器，当抽气泵对第二腔室抽气时，带温度的气体将被抽取，冷凝之后的液体将通过回流管进入到第一腔室中继续利用。并且通过第二气液分离器，能够使得气体补入到第二腔室中，避免第二腔室在被抽气时，形成负压之后，将冷却液从第一腔室抽入第二腔室，且还能够避免外界的水分进入到第二腔室，进而影响冷却液的质量，同时外界抽入的气体能够起到对第二腔室的冷却效果；最后由抽气泵排除的带热量的气体可以通入余热回收装置中，进行二次利用，环保节能。

作为优选，所述抽气泵的转体驱动有螺旋桨，螺旋桨的桨体部位设置于第一腔室内。

通过上述方案，当抽气泵在工作时，可以同时通过螺旋桨搅动冷却液，提高冷却液与内部发热部件的接触性，加速发热部件的冷却效率。

作为优选，所述余热回收装置包括烘干箱或散热翅片。

通过上述方案，烘干箱可以选择宠物烘干箱等，排出的气体如果通入烘干箱之后，可以对烘干箱内的宠物进行吹干或烘干，实现余热的利用；或者排入散热翅片中，散热翅片可以设置在房间内，当做暖气片来使用。

作为优选，所述抽气泵的工作受控于一温度策略，所述温度策略包括设置于第二腔室内部的第一传感器、设置于第二腔室外部的第二传感器，第一传感器用于感应第二腔室内部的第一温度值，并且输出第一温度信号给控制器，第二传感器用于感应外界的第二温度值，并且输出第二温度信号给控制器，抽气泵的动作受控于控制器，当第一温度值小于等于第二温度值时，控制器控制抽气泵不工作；当第一温度值大于第二温度值时，控制器控制抽气泵工作。

作为优选，所述抽气泵和第一气液分离器之间的连接有进气管，进气管内设置有第三传感器，第三传感器用于感应进气管内部的第三温度值，并且输出第三温度信号给控制器，所述温度策略还包括控制抽气泵不同转速的阶梯动作策略，定义第三温度值与第二温度值的差为M，控制器内配置有用于触发抽气泵以不同转速工作的温差值M1、M2和M3，当M等于0时，控制器控制抽气泵不工作；当0＜M＜M1时，控制器控制抽气泵以第一转速工作；当M1＜M＜M2 时，控制器控制抽气泵以第二转速工作；当M2＜M＜M3时，控制器控制抽气泵以第三转速工作；当M3＜M时，控制器控制抽气泵以第四转速工作，且第四转速>第三转速>第二转速>第一转速。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

1、增加对于余热的利用；

2、提高了冷却液的冷却效率；

3、对于不需要抽气散热的情况以及需要抽气散热的情况进行自动识别，节约能源；

4、对于发热部件的发热情况能够做出自适应的抽气冷却效果调节，提高散热合理性。

附图说明

图1是本实施例中的散热系统结构简图。

图中：11、第一腔室；12、第二腔室；13、分隔板；21、过汽孔；22、回流管；31、第一气液分离器；32、第二气液分离器；4、抽气泵；41、螺旋桨； 42、进气管；43、排气管；5、余热回收装置；61、第一传感器；62、第二传感器；63、第三传感器；7、待冷却部件；81、冷水箱；82、循环泵；83、冷却管。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例

一种用于5G基站的散热系统，参见附图1，包括内部盛放有 冷却液的散热箱，5G基站的待冷却部件7放置于散热箱内切浸没于冷却液中，其中散热箱包括了盛放冷却液的第一腔室11以及处于第一腔室11上方用于冷凝蒸汽状态下的冷却液的第二腔室12，第一腔室11和第二腔室12之间通过一倾斜的分隔板 13分离。分隔板13的倾斜向下端设置有回流管22，回流管22的下端插入冷却液中，分隔板13的倾斜向上端设置有连通第一腔室11和第二腔室12的过汽孔 21。从而，当冷却液蒸发时，蒸汽将通过过汽孔21进入到第二腔室12，而冷却之后的冷却液，将继续通过回流管22，流回到第一腔室11中。

为了提高第二腔室12的冷却效率，在第二腔室12上分别设置有第一气液分离器31和第二气液分离器32，其中的第一气液分离器31通过进气管42连接有抽气泵4，抽气泵4的出气管连接有余热回收装置5，第二气液分离器32则用于和外界连通用于对第二腔室12的补气。其中的余热回收装置5可以为宠物用的烘干室或家庭用的散热翅片。为了进一步的提高冷却液的利用效果，在第一腔室11内设置了用于搅动冷却液的搅拌桨，且搅拌桨由抽气泵4的转体驱动，抽气泵4可以选用叶片泵，则叶片泵的转动中心连接搅拌桨且用于驱动搅拌桨，搅拌桨与散热箱之间则采用密封转动连接。

当开启抽气泵4之后，第二腔室12中的气体将被抽取，同时外界的气体将补入第二腔室12，且由于第一气液分离器31和第二气液分离器32的设置，蒸汽状态下的冷却液不会使得液体水汽部分被抽入抽气泵4，导致冷却液减少的问题，并且外部空气中的水汽也不会补入第二腔室12内，导致冷却液的质量下降。在抽气过程中，只会抽取气体以及气体所带的温度。并且在抽气泵4工作的同时，还会带动搅拌桨的动作，提高冷却液与内部发热部件的接触性，加速发热部件的冷却效率。

为了进一步的提高与散热箱配合冷却抽气结构的智能性，还设置了温度策略。在第二腔室12内部设置了第一传感器61，外部设置了第二传感器62，第一传感器61用于感应第二腔室12内部的第一温度值，并且输出第一温度信号给控制器，第二传感器62用于感应外界的第二温度值，并且输出第二温度信号给控制器，抽气泵4的动作受控于控制器，当第一温度值小于等于第二温度值时，控制器控制抽气泵4不工作；当第一温度值大于第二温度值时，控制器控制抽气泵4工作。冷却液的沸点基本在50°左右，当第一温度值小于等于第二温度值时，说明第一腔室11内的待冷却部件7的发热量较小，冷却液未达到沸腾条件，此时不需要对第二腔室12进行抽气作业，冷却液可以凭借其本身的热平衡效果对待冷却部件7降温；当第一温度值大于第二温度值时，说明冷却液具有沸腾现象出现，较热的蒸汽进入了第二腔室12，此时再启动抽气泵4，实现抽取热气进行对第二腔室12抽气降温，更加符合节能减排的效果。

为了进一步的提高抽气冷却结构的合理性，在温度策略的基础上，还配置了阶梯动作策略。定义第三温度值与第二温度值的差为M，控制器内配置有用于触发抽气泵4以不同转速工作的温差值M1、M2和M3，当M等于0时，控制器控制抽气泵4不工作；当0＜M＜M1时，控制器控制抽气泵4以第一转速工作；当M1＜M＜M2时，控制器控制抽气泵4以第二转速工作；当M2＜M＜M3时，控制器控制抽气泵4以第三转速工作；当M3＜M时，控制器控制抽气泵4以第四转速工作，且第四转速>第三转速>第二转速>第一转速。由于第二腔室12内的温度处于外部气体补入以及蒸汽进入的混合状态，内部的区域温度稳定值不高，从而在进气管42内设置第三传感器63，当气体进入到进气管42之后，此时的气体温度值较为稳定，能够较好的反应冷却液的实际蒸发速度，即，如果蒸发的速度较快，由外部气体混合蒸汽中的气体温度的值就会越高，而再由第三温度值与第二温度值的差值来决定抽气泵4的抽气速度，使得实际工作时更加合理。即，差值越大，说明待冷却部件7的发热越严重，此时，抽气泵4的抽气速度越快，则对于热量的抽取速度也越快，外部气体的补入速度也越快，对于第二腔室12的冷却效果也越强，于此同时，搅拌桨搅动冷却液的程度也越剧烈，冷却液对待冷却部件7的冷却效率也越高，反之亦然。

实际中，抽气泵4不适应长时间以第四转速工作，另外设置保险冷却方案：在第一腔室11的外部设置冷却管83，冷却管83内通有冷水，冷水槽内设置有循环泵82，循环泵82连接冷却管83。当M3＜M时，且抽气泵4以第四转速持续工作的时间大于t时，控制器控制循环泵82工作，加强对第一腔室11的冷却降温效果，进而降低冷却液的温度，最终提高对待冷却部件7的降温效率，直到M3＞M时，控制器控制循环泵82停止工作。

Claims (5)

1.一种用于5G基站的散热系统，包括内部盛放有冷却液的散热箱，5G基站的待冷却部件(7)放置于散热箱内切浸没于冷却液中，其特征在于，所述散热箱包括盛放有冷却液的第一腔室(11)以及处于第一腔室(11)上方用于冷凝蒸汽状态下的冷却液的第二腔室(12)，第一腔室(11)和第二腔室(12)之间通过一倾斜的分隔板(13)分离，在分隔板(13)的倾斜向下端设置有回流管(22)，回流管(22)的下端插入冷却液中，分隔板(13)的倾斜向上端设置有连通第一腔室(11)和第二腔室(12)的过汽孔(21)，第二腔室(12)通过第一气液分离器(31)连接有抽气泵(4)，抽气泵(4)的出口连接有余热回收装置(5)，且第二腔室(12)与外界之间连接有第二气液分离器(32)。

2.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的散热系统，其特征在于，所述抽气泵(4)的转体驱动有螺旋桨(41)，螺旋桨(41)的桨体部位设置于第一腔室(11)内。

3.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的散热系统，其特征在于，所述余热回收装置(5)包括烘干箱或散热翅片。

4.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的散热系统，其特征在于，所述抽气泵(4)的工作受控于一温度策略，所述温度策略包括设置于第二腔室(12)内部的第一传感器(61)、设置于第二腔室(12)外部的第二传感器(62)，第一传感器(61)用于感应第二腔室(12)内部的第一温度值，并且输出第一温度信号给控制器，第二传感器(62)用于感应外界的第二温度值，并且输出第二温度信号给控制器，抽气泵(4)的动作受控于控制器，当第一温度值小于等于第二温度值时，控制器控制抽气泵(4)不工作；当第一温度值大于第二温度值时，控制器控制抽气泵(4)工作。

5.根据权利要求4所述的一种用于5G基站的散热系统，其特征在于，所述抽气泵(4)和第一气液分离器(31)之间的连接有进气管(42)，进气管(42)内设置有第三传感器(63)，第三传感器(63)用于感应进气管(42)内部的第三温度值，并且输出第三温度信号给控制器，所述温度策略还包括控制抽气泵(4)不同转速的阶梯动作策略，定义第三温度值与第二温度值的差为M，控制器内配置有用于触发抽气泵(4)以不同转速工作的温差值M1、M2和M3，当M等于0时，控制器控制抽气泵(4)不工作；当0＜M＜M1时，控制器控制抽气泵(4)以第一转速工作；当M1＜M＜M2时，控制器控制抽气泵(4)以第二转速工作；当M2＜M＜M3时，控制器控制抽气泵(4)以第三转速工作；当M3＜M时，控制器控制抽气泵(4)以第四转速工作，且第四转速>第三转速>第二转速>第一转速。

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