CN112969353A - 一种散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热系统，涉及散热相关技术领域。该方法的一实施例的散热系统，在使用时，将导热膜设置在散热设备和发热设备之间，由于导热膜具有热量传递的作用，因此通过导热膜能够将发热设备和散热设备之间的热量进行有效传递；通过将控制单元分别与发热设备上的测温元件以及散热设备的流量控制器相连接，能够使得控制单元根据测温单元的温度信息控制流量控制器调节散热设备内冷冻液体的流量，从而能够使得散热设备对发热设备进行实时降温，进而提高了散热系统的散热效率，减少了散热设备的无效能耗。

Description

一种散热系统

技术领域

本发明涉及散热相关技术领域，尤其涉及一种散热系统。

背景技术

随着大数据时代的到来，数据传送量和处理量越来越大，由此导致中央处理器的运行速度越来越快，从而生成大量的热量。如果这部分热量不能及时排出，将会极大影响中央处理器的运行速度和使用寿命。

目前，传统的散热方式有浸泡散热、喷淋散热和风冷散热。浸泡散热主要是将整个散热区域浸泡在绝缘冷却油中，通过冷却油和外部制冷机，使散热区域保持低温，进而使得中央处理器的核心温度保持低温状态。喷淋散热主要是将绝缘冷却液体通过管道直接输送至中央处理器的核心区域，然后再通过喷淋，使得冷却液体洒落在中央处理器上，从而给CPU精准降温，最后将降温后的冷却液体收集至冷却系统以使冷却液体保持低温状态。然而浸泡散热存在如下缺点：电器柜需要是特殊定制的密闭容器，并且需要全部浸泡在绝缘冷却油中，由此导致电器柜维修和维护较为困难，并且维修成本非常高；另外定制电器柜的成本也相对较高。喷淋散热存在如下缺点：电器柜需要是定制的密闭容器，造价也相对较高；虽然液体喷淋的安全性已经得到证实，但是采用液体直接向电器柜的核心区喷淋的手段，还是较难让人接受，从而使其推广受阻；另外冷却液体不仅有造价问题，还有低毒的问题。

为了克服上述技术问题，又提出了风冷散热。风冷散热主要是将中央处理器的数据柜置于空调房中，然后利用铝散热器将中央处理器的热量导出，之后再利用空调房中的风扇将导出的热量吹入空气中，最后通过抽负压的方式将热空气抽走从而将整个空调房的温度控制在25℃以下。由此，随着空气循环，冷空气进入电器柜内部，从而对中央处理器实现降温。然而风冷散热存在如下缺点：无效能耗高；中央处理器的核心温度相对较高，这主要是由于风冷散热的降温是依赖环境降温所导致的，例如当环境温度保持在21℃左右时，中央处理器的核心温度超过40℃；散热反应时效性低，这主要是由于风冷散热采用的是间接散热所导致的，例如当某一时间段中央处理器的计算量突然增大，中央处理器的温度会突然升高，散热器来不及反应从而导致中央处理器死机；噪音较大，这主要是由于采用风冷手段导致风扇噪音和振动会较大。因此风冷散热不适合一些高精密仪器的散热。

发明内容

为了解决上述方案存在的一个或多个问题，本发明实施例提供一种散热系统，能够利用散热设备对发热设备进行有效散热，提高散热系统的散热效率。

为实现上述目的，根据本发明实施例第一方面，提供一种散热系统，该安热系统包括：发热设备，所述发热设备上安装有测温元件；散热设备，所述散热设备内盛有循环的冷冻液体，所述散热设备上安装有流量控制器；所述散热设备与所述发热设备之间设置有导热膜，所述导热膜用于将所述发热设备的热量传递至所述散热设备；控制单元，所述控制单元分别与所述流量控制器和所述测温元件连接，所述控制单元能够根据所述测温单元的温度信息控制所述流量控制器调节所述散热设备内冷冻液体的流量。

所述的散热系统，优选的，所述导热膜为石墨烯导热膜。

所述的散热系统，优选的，所述发热设备连接于所述导热膜的下表面，所述散热设备连接于所述导热膜的上表面。

所述的散热系统，优选的，所述发热设备和所述散热设备分别与所述石墨烯导热膜通过导热膏连接。

所述的散热系统，优选的，所述散热设备内冷冻液体是冷冻水。

所述的散热系统，优选的，所述散热设备内冷冻水的温度不超过25℃。

所述的散热系统，优选的，所述发热设备为发热器或者中央处理器。

所述的散热系统，优选的，所述的散热系统还包括：压缩机，所述压缩机与所述散热设备通过金属管连接，所述压缩机能够为所述散热设备提供满足预设温度的冷冻液体。

所述的散热系统，优选的，所述石墨烯导热膜通过如下方法获得：将所述石墨烯制备成水性分散浆料；通过涂布或抽滤的方式对所述水性分散浆料进行处理，得到石墨烯导热膜的中间体；将所述中间体于惰性气体环境中进行焙烧，然后自然冷却至室温，得到石墨烯导热膜的粗品；对所述粗品进行辊压或液压处理，得到厚度为100-300微米且密度为1.9-2.2g/cm³石墨烯导热膜。

所述的散热系统，优选的，所述焙烧温度为2000-3000℃，所述焙烧温度下的保温时间为0.5-1h。

基于上述，本发明实施例提供的散热系统，在使用时，将导热膜设置在散热设备和发热设备之间，由于导热膜具有热量传递的作用，因此通过导热膜能够将发热设备和散热设备之间的热量进行有效传递；通过将控制单元分别与发热设备上的测温元件以及散热设备的流量控制器相连接，能够使得控制单元根据测温单元的温度信息控制流量控制器调节散热设备内冷冻液体的流量，从而能够使得散热设备对发热设备进行实时降温，进而提高了散热系统的散热效率，减少了散热设备的无效能耗。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步的效果将在下文结合具体实施方式加以说明。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本发明实施例提供的散热系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的散热系统中导热膜的位置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种散热系统，包括：发热设备10，发热设备10上安装有测温元件101；散热设备20，散热设备20内盛有循环的冷冻液体，散热设备上安装有流量控制器201；散热设备20与发热设备10之间设置有导热膜30，导热膜30用于将发热设备10的热量传递至散热设备20；控制单元40，控制单元40分别与流量控制器201和测温元件101连接，控制单元 40能够根据测温单元101的温度信息控制流量控制器201调节散热设备20内冷冻液体的流量。

具体地，本发明实施例的散热系统，在使用时，将导热膜30设置在散热设备20和发热设备10之间，由于导热膜30具有热量传递的作用，因此通过导热膜30能够将发热设备10和散热设备20之间的热量进行有效传递；通过将控制单元40分别与发热设备10上的测温元件101以及散热设备20的流量控制器 201相连接，使得控制单元40能够根据测温单元101的温度信息控制流量控制器201调节散热设备20内冷冻液体的流量，从而能够使得散热设备20对发热设备10进行实时降温，进而提高了散热系统的散热效率，减少了散热设备20 的无效能耗。

在这里，导热膜30可以为金属导热膜，还可以为石墨烯导热膜。

如图2所示，在本实施例，优选的，导热膜为石墨烯导热膜。具体地，石墨烯导热膜的热导率高于金属导热膜，将石墨烯导热膜设置在散热设备和发热设备之间，石墨烯导热膜能够将发热设备的热量传导至散热设备上，同时也能将散热设备的低温迅速传导至发热设备，由此，通过在发热设备和散热设备之间设置石墨烯导热膜能够将发热设备产生的热量进行有效扩散。

在本实施例，优选的，发热设备连接于导热膜的下表面，散热设备连接于导热膜的上表面。

具体地，由于石墨烯导热膜水平面的热导率高达1000-1500w/mk，因此将发热设备连接于石墨烯导热膜的下表面，并将散热设备连接于石墨烯导热膜的上表面，由此，相比其他设置方式，譬如垂直等非水平方式，本实施例通过水平设置的方式将石墨烯导热膜连接在散热设备和发热设备之间，能够快速地实现散热设备和发热设备之间热量的传输，从而使得发热设备保持低的运行温度。

需要说明的是，发热设备设置在石墨烯导热膜的下表面，散热设备与发热设备相对设置，且散热设备设置在石墨烯导热膜的上表面；或者发热设备设置在石墨烯导热膜一端的下表面，散热设备与发热设备交错设置，且散热设备设置在石墨烯导热膜另一端的上表面。

在本实施例，优选的，发热设备和散热设备分别与石墨烯导热膜通过导热膏连接。在这里，对导热膏的具体材料不作任何限定，只要能够实现发热设备和散热设备之间热量传输就可以，由此，通过导热膏连接的方式，能够将发热设备的热量有效传递至石墨烯导热膜，并将散热设备的低温迅速传输至石墨烯导热膜，提高了散热系统热量传递的效率。

在本实施例，优选的，散热设备内冷冻液体是冷冻水。具体地，将冷冻水密闭在铜管或者铝管形成的散热设备中。相对于其他液冷系统，由于本实施采用冷冻水形成的散热设备进行散热，因此无需密闭电器柜，也不需要对电器柜进行定制，从而提高了散热系统的适用性，降低了散热系统的散热成本。

在本实施例，优选的，散热系统还包括压缩机。具体地，将散热设备通过铝管或者铜管与压缩机连接，压缩机能够将进入散热设备的冷冻水进行降温，使得散热设备内冷冻水的温度不超过25℃，从而能够为散热设备提供满足预设温度的冷冻水，进而能够为发热设备进行有效散热。

在本实施例，优选的，发热设备为发热器或者中央处理器。

下面将结合具体实施例对本方案进行详细阐述，具体如下：

将石墨烯制备成浓度为1-10wt％水性分散浆料；通过涂布或抽滤的方式将是石墨烯定向排列，形成具有特定取向性的石墨烯导热膜的中间体。将石墨烯导热膜的中间体于高纯氩气环境中加热至2000-3000℃，0.5-1h，然后自然冷却至室温，得到石墨烯导热膜的粗品。对石墨烯导热膜的粗品进行辊压或者液压处理，以提升石墨烯导热膜的粗品密度，得到厚度为100-300微米且密度为 1.9-2.2g/cm³的石墨烯导热膜。

当在发热设备上安装热电偶，采用80W功率对发热设备进行加热，保持 10-20s，此时发热设备表面的温度升温至80℃。

当在发热设备的上表面设置有石墨烯导热膜，并安装有热电偶；采用80W 功率对发热设备进行加热，保持15min，此时发热设备表面的温度缓慢上升。由此可知，石墨烯导热膜能够将发热设备中的热量快速传导开，但是不能进行热量交换。

当将发热设备通过导热膏连接于石墨烯导热膜一端的下表面，并将温度传感器作为测温元件安装在发热设备上，温度传感器用于测试发热设备的温度信息；将散热设备通过导热膏连接于石墨烯导热膜另一端的上表面，并将流量控制器安装在散热设备上，流量控制器用于调节散热设备内冷冻水的流量。流量控制器和温度传感器分别与控制单元连接。在这里，控制单元可以是微电脑，温度控制器可以是热电偶，发热设备可以是中央处理器。对发热设备进行80W 功率加热，例如随着中央处理器处理量的增大，中央处理器所需的能耗也逐渐增大，此时中央处理器所消耗的功率是80W，也就是说，相当于采用了80W功率对中央处理器进行了加热。当微电脑通过热电偶测得发热设备的温度高于 35℃时，则微电脑控制流量控制器增加散热设备中的冷冻水的流量，当微电脑通过热电偶测得发热设备的温度低于25℃时，则微电脑控制流量控制器降低散热设备中冷冻水的流量。本发明实施例通过在发热设备和散热设备之间水平设置导热膜，由此，能够在发热设备不接触散热设备的情况下，对发热设备进行快速降温，提高了散热系统的散热效率。本发明实施例通过将微电脑分别与热电偶和流量控制器连接，能够使得微电脑根据发热设备的温度对散热设备的冷冻水流量进行有效控制，由此，不仅使得散热设备能够快速响应发热设备的散热，而且能够避免散热设备内冷冻水的浪费，从而降低了散热系统的无效能耗，达到了节能的目的。

当将发热设备通过导热膏连接于铜片一端的下表面，并将散热设备通过导热膏连接于铜片另一端的上表面；温度传感器作为测温元件安装在发热设备上，温度传感器用于测试发热设备的温度信息；流量控制器安装在散热设备上，流量控制器用于调节散热设备内冷冻水的流量。流量控制器和温度传感器分别与控制单元连接。当微电脑通过热电偶测得发热设备的温度高于35℃时，则微电脑控制流量控制器增加散热设备中的冷冻水的流量，当微电脑通过热电偶测得发热设备的温度低于25℃时，则微电脑控制流量控制器降低散热设备中冷冻水的流量。在采用了80W功率对发热设备进行了加热，即发热设备所消耗的功率是80W，此时发热设备的温度恒定在37℃左右，这主要是因为铜片导热能力有限，不能快速将发热设备产生的热量传输至散热设备所导致的，因此热交换效率降低。

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本实施例的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

此外，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”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施路径，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种散热系统，其特征在于，包括：

发热设备，所述发热设备上安装有测温元件；

散热设备，所述散热设备内盛有循环的冷冻液体，所述散热设备上安装有流量控制器；所述散热设备与所述发热设备之间设置有导热膜，所述导热膜用于将所述发热设备的热量传递至所述散热设备；

控制单元，所述控制单元分别与所述流量控制器和所述测温元件连接，所述控制单元能够根据所述测温单元的温度信息控制所述流量控制器调节所述散热设备内冷冻液体的流量。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述导热膜为石墨烯导热膜。

3.根据权利要求1或2所述的散热系统，其特征在于，所述发热设备连接于所述导热膜的下表面，所述散热设备连接于所述导热膜的上表面。

4.根据权利要求3所述的散热系统，所述发热设备和所述散热设备分别与所述石墨烯导热膜通过导热膏连接。

5.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热设备内冷冻液体是冷冻水。

6.根据权利要求5所述的散热系统，其特征在于，所述散热设备内冷冻水的温度不超过25℃。

7.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述发热设备为发热器或者中央处理器。

8.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：压缩机，所述压缩机与所述散热设备通过金属管连接，所述压缩机能够为所述散热设备提供满足预设温度的冷冻液体。

9.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述石墨烯导热膜通过如下方法获得：

将所述石墨烯制备成水性分散浆料；

通过涂布或抽滤的方式对所述水性分散浆料进行处理，得到石墨烯导热膜的中间体；

将所述中间体于惰性气体环境中进行焙烧，然后自然冷却至室温，得到石墨烯导热膜的粗品；

对所述粗品进行辊压或液压处理，得到厚度为100-300微米且密度为1.9-2.2g/cm³石墨烯导热膜。

10.根据权利要求9所述的散热系统，其特征在于，所述焙烧温度为2000-3000℃，所述焙烧温度下的保温时间为0.5-1h。

Images