CN114916188A - 一种散热系统、电子设备及液冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种散热系统、电子设备及液冷系统。其中，散热系统用于对基板上的发热器件进行散热，基板上的发热器件包括一个或多个低功耗器件以及一个或多个高功耗器件。散热系统包括：非导电工质，一个或多个低功耗器件中的每个器件至少有一部分浸没在非导电工质中；换热器，换热器至少有一部分置于非导电工质中，非导电工质不流入换热器，流入换热器的散热工质用于对换热器进行散热；基于液冷的散热组件，散热组件中用于液冷的散热工质用于对一个或多个高功耗器件进行散热；其中，散热工质与非导电工质不同，且相互隔离。本申请的散热系统的散热能力好。

Description

一种散热系统、电子设备及液冷系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种散热系统、电子设备及液冷系统。

背景技术

随着大数据、云计算等领域的发展，电子设备运算处理能力不断提高，相应的设备单板功率越来越高，配置越来越多。以电子设备为服务器为例说明，一台服务器，其上不仅有CPU、内存条，还有众多的插卡，例如PCIE卡、RAID卡、硬盘等，除此之外还有板上电源器件。由于CPU功率过高，采用传统的风冷散热已经不能满足散热要求，液冷技术因为散热能力强，逐渐开始得到运用。如何利用液冷高效地解决整个服务器散热成为研究热点。

发明内容

本申请的实施例提供一种散热系统、电子设备及液冷系统。本申请的散热系统支持两股不同的流体在单板的基板中流动和换热，并且两股流体互不混合，可同时对基板上的低功耗器件和高功耗器件实现液体冷却(简称液冷)，提升了单板的散热能力。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种散热系统，用于对基板上的发热器件进行散热，基板例如是单板中的基板。其中，基板上的发热器件包括一个或多个低功耗器件以及一个或多个高功耗器件。散热系统包括：非导电工质，一个或多个低功耗器件中的每个器件至少有一部分浸没在非导电工质中；换热器，换热器至少有一部分置于非导电工质中，非导电工质不流入换热器，流入换热器的散热工质用于对换热器进行散热；基于液冷的散热组件，散热组件中用于液冷的散热工质用于对一个或多个高功耗器件进行散热；其中，散热工质与非导电工质不同，且相互隔离。

上述的低功耗器件例如是内存条，众多的插卡(例如PCIE卡、RAID卡、硬盘、板卡等器件)。上述的高功耗器件例如是CPU，GPU、芯片等。

根据本申请的实施方式，一个或多个低功耗器件中的每个器件是部分浸没或者完全浸没在非导电工质中，通过非导电工质在散热系统中的流动带走每个低功耗器件产生的热量，实现对低功耗器件的降温，以此达到散热目的。散热组件中的散热工质对高功耗器件进行散热，实现对高功耗器件的降温，以此达到散热目的。

而换热器是置于非导电工质中，非导电工质不流入换热器，因此，散热工质和非导电工质是互不混合的。并且，换热器中流入的散热工质会对换热器进行散热，从而，经散热后的换热器会与非导电工质实现热交换带走非导电工质的热量，实现对非导电工质的降温，以使非导电工质更好地对低功耗器件进行降温。从而，本申请的散热系统的散热能力得到很好地提升，在散热系统应用在基板上后，本申请的散热系统可以解决基板同时存在高功耗器件和低功耗器件的高液冷散热需求。

在一些可能的实施方式中，上述的一个或多个高功耗器件中的每个器件至少有一部分浸没在非导电工质中，非导电工质在散热系统中的流动可以对高功耗器件进行散热。即，散热系统中的非导电工质既可以对低功耗器件进行散热，也可以对高功耗器件进行散热。高功耗器件通过非导电工质和散热工质两股流体实现降温，散热效果好。

在上述第一方面的一种可能实现中，一个或多个低功耗器件中的至少一个器件未完全浸没在非导电工质中；散热系统还包括喷淋组件，用于将非导电工质喷淋到未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件，以对未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件进行散热。

即，散热系统应用在基板上后，基板上的密封空间中填充的非导电工质不需要装的很满，以完全浸没低功耗器件。密封空间中填充的非导电工质部分浸没低功耗器件。例如是，所有的低功耗器件都没有完全浸没在非导电工质中。或者是，一个或两个等数量的低功耗器件没有完全浸没在非导电工质中。通过喷淋组件将非导电工质喷淋到未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件，以对一个或多个低功耗器件进行散热。这样设置后，可以降低散热系统中非导电工质的使用成本；同时，又不影响低功耗器件的散热。

在一些可能的实施方式中，上述的喷淋组件不给一个或多个高功耗器件喷淋非导电工质。由于散热系统中的非导电工质使用量降低，所有的非导电工质都喷淋到低功耗器件上。高功耗器件的散热没有利用非导电工质，而是通过散热组件实现散热。这样，所有的非导电工质集中对低功耗器件进行散热，散热效果良好。不会因为非导电工质的使用量降低，而影响低功耗器件的散热需求。

在上述第一方面的一种可能实现中，上述的喷淋组件包括：喷淋腔室，喷淋腔室具有多个喷淋孔，多个喷淋孔面向未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件设置；非导电工质水泵，通过非导电工质管路与喷淋腔室连通，用于驱动非导电工质流入喷淋腔室，并通过多个喷淋孔喷淋到未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件。

喷淋腔室例如设置在基板的上盖板上，并对应低功耗器件区(包括一个或多个低功耗器件)。喷淋腔室通过非导电工质管路和节点内的非导电工质水泵相连，在非导电工质水泵的抽液和驱动下，非导电工质经过非导电工质管路到达喷淋腔室，然后通过喷淋孔喷淋到低功耗器件区，最终落在基板的底部，再由非导电工质水泵抽送过去，形成循环。喷淋组件的结构简单，能够很好地实现将非导电工质喷淋到低功耗器件区，节约成本。

在上述第一方面的一种可能实现中，换热器完全浸没在非导电工质中的高于所有低功耗器件的位置处，以使非导电工质自身进行对流与流入换热器的散热工质实现循环热交换。

即，散热系统中没有使用水泵，而是利用自然对流的方式来实现非导电工质的流动，以与换热器实现热交换，实现非导电工质的散热。由于没有使用水泵，利用自然对流来散热，可以节约成本。

在一些可能的实现方式中，可以将非导电工质水浸没所有的器件(包括换热器、散热组件、低功耗器件、高功耗器件等)。这样设置后，使得非导电工质顺利地利用自然对流来散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热系统还设有非导电工质水泵，用于使非导电工质与流入换热器的散热工质实现循环热交换，以对一个或多个低功耗器件进行散热。

散热系统设置非导电工质水泵，可以加速非导电工质地循环流动，使得非导电工质不断地与流入换热器的散热工质实现循环热交换，以对非导电工质降温，从而经降温后的非导电工质可以对一个或多个低功耗器件进行散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热组件包括喷射组件，一个或多个高功耗器件位于喷射组件内，喷射组件用于向一个或多个高功耗器件喷射散热工质，以对一个或多个高功耗器件散热。

高功耗器件设于喷射组件内，这属于将喷射组件和高功耗器件合二为一。提升了散热系统的集成性，使得散热系统的结构紧凑。

在上述第一方面的一种可能实现中，上述的喷射组件包括：腔室、散热工质流入通道、散热工质流出通道。腔室内设有一个或多个高功耗器件，散热工质流入通道借助该通道内设置的喷嘴将散热工质流入通道内的散热工质喷射到一个或多个高功耗器件表面，以对一个或多个高功耗器件进行散热之后，再经由腔室经由散热工质流出通道流出喷射组件。

通过喷射组件内置的喷嘴结构，将散热工质是喷射到高功耗器件表面，实现对高功耗器件的集中、针对性散热，提升了对高功耗器件的散热效率。为了防止散热工质带来的短路问题，相应的高功耗器件表面会做一定的表面处理保护(例如防短路保护)。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热组件包括液冷冷板，液冷冷板与一个或多个高功耗器件接触，以用于对一个或多个高功耗器件散热。液冷冷板通过液冷方式散热，散热能力强，高功耗器件的发热量通过液冷冷板带走，可以很好地对高功耗器件进行散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，液冷冷板为空心板结构，贴合于相对应的高功耗器件的表面上，通过流经空心板结构的空心部分的散热工质对高功耗器件进行散热。

液冷冷板位于高功耗器件上方，并贴合于相对应的高功耗器件的表面上。流经空心板结构的空心部分的散热工质与高功耗器件不直接接触，无需对相应的高功耗器件表面做一定的表面处理保护(例如防短路保护)，节约了成本。

在上述第一方面的一种可能实现中，液冷冷板的表面安装有第一散热翅片。一方面，液冷冷板的空心部分中的散热工质在流动的过程中，带走高功耗器件产生的热量；另一方面，安装在液冷冷板表面的第一散热翅片也可以实现散热。这提升了液冷冷板的散热能力，也相应地提升了高功耗器件的散热效率，可以使得高功耗器件更快地降温。

在上述第一方面的一种可能实现中，液冷冷板通过散热工质管路与换热器相连。散热工质在散热工质管路中流通，管路连接的方式是并联或串联。相比于液冷冷板和换热器相互独立设置，液冷冷板通过散热工质管路与换热器相连，可以节约散热系统中管路的使用数量，节约成本。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热工质管路的表面安装有第二散热翅片。散热工质在散热工质管路中流通的过程中，可以通过第二散热翅片散热，使得散热工质的温度相对较低，以更好地对换热器进行散热、对高功耗器件进行散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热系统还包括密封空间，密封空间设有一个或多个低功耗器件以及一个或多个高功耗器件，非导电工质填充于密封空间。密封空间例如是通过设置密封机框结构形成。密封空间可以防止非导电工质泄漏，保证了非导电工质安全、可靠地在密封空间中流动，实现对低功耗器件的散热。

在一些可能的实施方式中，在密封空间中会设置气囊。在利用非导电工质对低功耗器件进行降温散热的过程中，密封空间中会存在热的非导电工质和冷的非导电工质，这会使得封空间中会存在压力波动。通过设置气囊，可以缓解密封空间中存在的压力波动。

在上述第一方面的一种可能实现中，流入换热器的散热工质与散热组件中用于液冷的散热工质为同一路散热工质。

相当于，散热组件(例如液冷冷板)与换热器通过散热工质管路串联。散热工质可以是先流入换热器，由换热器流出后，再流入散热组件中。或者，散热工质可以是先流入散热组件，由散热组件流出后，再流入换热器中。一路散热工质同时对换热器和高功耗器件散热，降低了散热工质的使用量，节约了成本。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热组件中用于液冷的散热工质先用于对一个或多个高功耗器件进行散热，再流入换热器，以对换热器进行散热。散热工质先对高功耗器件进行散热，可以使得高功耗器件更快地降温。

在上述第一方面的一种可能实现中，流入换热器的散热工质与散热组件中用于液冷的散热工质为两路不同的散热工质，两路不同的散热工质相互隔离。

相当于，散热组件(例如液冷冷板)与换热器通过散热工质管路并联。散热工质分别流入换热器和散热组件，再分别从换热器和散热组件流出，两路散热工质是相互独立的。从而，对换热器和高功耗器件分别散热的散热工质都具有较低温度(例如是45℃)，换热器和高功耗器件可以更快地降温。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热工质为水。使用水作为散热工质，成本低，取用方便。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括：机柜；基板，设于机柜内，基板上的发热器件包括一个或多个低功耗器件以及一个或多个高功耗器件；上述第一方面中任一项所述的散热系统，用于对基板上的发热器件进行散热，一个或多个低功耗器件中的每个器件至少有一部分浸没在非导电工质中。示例性的，电子设备例如是服务器。服务器例如是刀片式服务器、机架式服务器等服务器。

电子设备使用第一方面中任一项所述的散热系统，电子设备的散热能力提升了。

第三方面，本申请提供一种液冷系统，包括：上述第二方面的电子设备；换热装置，包括散热工质管路和换热装置泵，散热工质管路与散热系统连通，通过换热装置泵使得散热系统形成有散热工质循环路径，散热工质循环路径中的散热工质流入换热器以及散热组件；冷却装置，用于提供冷却液，冷却液借助管路在换热装置中与散热工质循环路径中的散热工质进行热交换，以降低流经换热装置的散热工质的温度。

液冷系统可以为机柜内的散热系统提供循环动力以及冷的散热工质。继而，满足散热系统的散热需求，实现对基板上高功耗器件和低功耗器件的散热降温，提升了基板的散热能力。

附图说明

图1根据本申请的一些实施例，示出了单板的结构示意图一；

图2根据本申请的一些实施例，示出了单板的结构示意图二；

图3根据本申请的一些实施例，示出了单板的结构示意图三；

图4根据本申请的一些实施例，示出了单板中液冷冷板的结构示意图一；

图5根据本申请的一些实施例，示出了单板中液冷冷板的结构示意图二；

图6根据本申请的一些实施例，示出了单板中换热器和液冷冷板的连接示意图；

图7根据本申请的一些实施例，示出了单板的结构示意图四；

图8根据本申请的一些实施例，示出了单板的结构示意图五；

图9根据本申请的一些实施例，示出了单板的结构示意图六；

图10根据本申请的一些实施例，示出了液冷系统的结构示意图一；

图11根据本申请的一些实施例，示出了液冷系统的结构示意图二。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的具体实施方式。

参考图1，本申请提供了一种散热系统，应用于单板1。支持两股不同的流体在单板1中流动和换热，并且两股流体互不混合，可同时对单板1中的低功耗器件12和高功耗器件13实现液体冷却(简称液冷)，提升了单板1的散热能力。示例性的，本申请提供的单板1应用在例如服务器的电子设备中，服务器例如是刀片式服务器、机架式服务器等服务器。

需说明的是，在本申请中，高功耗器件13和低功耗器件12所对应的具体功耗不做限定。示例性的，器件的功耗<100W的为低功耗器件12，例如，内存条，众多的插卡(例如PCIE卡、RAID卡、硬盘、板卡等器件)。器件的功耗＞100W的为高功耗器件13，例如CPU，GPU、芯片等。

下面结合附图，详细介绍本申请应用于单板1的散热系统的结构。

如图1所示，本申请的单板1包括基板10，基板10上包括密封空间11，密封空间11例如是通过设置密封机框结构形成。基板10上设有发热器件，散热系统用于对基板10上的发热器件进行散热。本申请中，发热器件包括在单板1的密封空间11内设置的一个或多个低功耗器件12(例如上述的内存条、PCIE卡、RAID卡、硬盘等)以及一个或多个高功耗器件13(例如上述的CPU，GPU、芯片等)。

图1中示出了两个低功耗器件12和一个高功耗器件13，但低功耗器件12和高功耗器件13的数量不限于此，根据单板1的架构设计设置相应数量的低功耗器件12和高功耗器件13。由于单板1内集成有上述的低功耗器件12和高功耗器件13，使得单板1运行过程中产生的热量越来越大，导致单板1散热的需求也越来越高。

为此，本申请的散热系统支持两股不同的流体(后述的散热工质和非导电工质)在单板1中流动和换热，以解决单板1的散热需求。

如图1所示，本申请的散热系统包括：非导电工质、换热器22以及基于液冷的散热组件20。其中，单板1的密封空间11内填充有其中一股流体：非导电工质(图1中虚线箭头所示)，非导电工质用于至少对低功耗器件12进行散热。对非导电工质的液冷方式类似浸没式液冷。具体是，一个或多个低功耗器件12中的每个器件至少有一部分浸没在非导电工质中。即，一个或多个低功耗器件12中的每个器件是部分浸没或者完全浸没在非导电工质中。通过非导电工质在单板1中的流动带走每个低功耗器件12产生的热量，实现对低功耗器件12的降温，以此达到散热目的。

另外，如图1所示，上述的换热器22至少有一部分置于非导电工质中，非导电工质不流入换热器。即，非导电工质是在换热器22的外部流动。换热器22中会流入散热工质(图1中实线箭头所示)，流入换热器22的散热工质用于对换热器22进行散热。上述的换热器22的类型不做限制，能够实现换热器22内部的流体和换热器22外部的流体的换热都属于本申请的保护范围。示例性的，换热器22例如是板翅式换热器等。

此外，基于液冷的散热组件20中会流入用于液冷的散热工质(图1中实线箭头所示)，用于液冷的散热工质用于对一个或多个高功耗器件13进行散热。其中，本申请的散热工质与非导电工质不同，散热工质与非导电工质相互隔离。即，散热工质和非导电工质是互不混合的。示例性的，高功耗器件13的热量传导到散热组件20上，然后散热工质流经散热组件20后将高功耗器件13传导的热量带走，实现对高功耗器件13的降温，以此达到散热目的。

并且，如图1所示，由于换热器22中流入的散热工质会对换热器22进行散热，从而经散热后的换热器22会与非导电工质实现热交换带走非导电工质的热量，实现对非导电工质进行降温，以使非导电工质更好地对低功耗器件12进行降温。从而，本申请的单板1采用上述的散热系统后，单板1的散热能力得到很好地提升，解决了单板1同时存在高功耗器件13和低功耗器件12的高液冷散热需求。

在一些可能的实施方式中，上述的一个或多个高功耗器件13中的每个器件至少有一部分浸没在非导电工质中，非导电工质在散热系统中的流动可以对高功耗器件13进行散热。即，散热系统中的非导电工质既可以对低功耗器件12进行散热，也可以对高功耗器件13进行散热。高功耗器件13通过非导电工质和散热工质两股流体实现降温，散热效果好。

示例性的，上述的非导电工质为不导电的液体，例如是不导电的含氟液体或油类，也可以是其他介电常数低的载热流体。

示例性的，上述的散热工质为水工质，例如是纯水，使用纯水作为散热工质，成本低，取用方便。在一些可能的实施方式中，上述的散热工质是纯水和乙二醇混合溶液，或者是纯水和丙二醇混合溶液，也可以是其他比热容高的载热流体。

下面，先对利用非导电工质对低功耗器件12进行散热的方式做具体说明。

在一些可能的实施方式中，如图2所示，密封空间11中填充的非导电工质部分浸没低功耗器件12。图2示出三个低功耗器件12未完全浸没在非导电工质中。在其它实施方式中，可以是所有的低功耗器件都没有完全浸没在非导电工质中。或者是，一个或两个等数量的低功耗器件12没有完全浸没在非导电工质中。

本申请的散热系统还包括喷淋组件19，用于将非导电工质喷淋到未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件12，以对未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件进行散热。散热系统应用在单板1上后，基板10上的密封空间11中填充的非导电工质不需要装的很满，以完全浸没低功耗器件。通过喷淋组件19将非导电工质喷淋到未完全浸没在非导电工质中的一个或多个低功耗器件12，以对一个或多个低功耗器件12进行散热。这样设置后，可以降低散热系统中非导电工质的使用成本；同时，又不影响低功耗器件12的散热。

在一些可能的实施方式中，上述的喷淋组件19不给高功耗器件13喷淋非导电工质。由于散热系统中的非导电工质使用量降低，所有的非导电工质都喷淋到低功耗器件12上。高功耗器件13的散热没有利用非导电工质，而是通过散热组件20实现散热。这样，所有的非导电工质集中对低功耗器件13进行散热，散热效果良好。不会因为非导电工质的使用量降低，而影响低功耗器件13的散热需求。

在一些可能的实施方式中，参考图2，上述的喷淋组件19包括：喷淋腔室191和非导电工质水泵14。其中，喷淋腔室191具有多个喷淋孔192，多个喷淋孔192面向未完全浸没在非导电工质中的低功耗器件12设置。非导电工质水泵14通过非导电工质管路193与喷淋腔室191连通，非导电工质水泵14用于驱动非导电工质流入喷淋腔室191，并通过多个喷淋孔192喷淋到未完全浸没在非导电工质中的低功耗器件12。

示例性的，喷淋腔室191例如设置在基板10的上盖板101上，并对应低功耗器件区。在非导电工质水泵14的抽液和驱动下，非导电工质经过非导电工质管路193到达喷淋腔室191，然后通过喷淋孔192喷淋到低功耗器件12，最终落在基板10的底部，再由非导电工质水泵14抽送过去，形成循环。

在一些可能的实施方式中，散热系统不设置喷淋腔室191，而是设置非导电工质水泵14。非导电工质水泵14用于使非导电工质与流入换热器22的散热工质实现循环热交换，以对低功耗器件12进行散热。散热系统设置非导电工质水泵14，可以加速非导电工质地循环流动，使得非导电工质不断地与流入换热器22的散热工质实现循环热交换，以对非导电工质降温，从而经降温后的非导电工质可以对低功耗器件12进行散热。

在一些可能的实施方式中，如图1所示，单板1中也可以不设置非导电工质水泵14，将换热器22浸没在非导电工质中的高于所有低功耗器件12的位置处，以使非导电工质自身进行对流与散热工质实现循环热交换。因为，换热器22附近是冷的非导电工质，低功耗器件12附近是热的非导电工质，不同温度的非导电工质的的密度不一样，热的非导电工质和冷的非导电工质之间的密度差使得密封空间11内的非导电工质产生对流，从而在单板1内进行循环流动，与流入换热器22的散热工质进行热交换。

即，散热系统中没有使用非导电工质水泵14，而是利用自然对流的方式来实现非导电工质的流动，以与换热器22实现热交换，实现非导电工质的散热。由于没有使用非导电工质水泵14，利用自然对流来散热，可以节约成本。

下面再结合附图介绍散热工质对高功耗器件13进行散热的方式。

在一些可能的实施方式中，参考图3，上述的散热组件20包括：液冷冷板21。其中，液冷冷板21位于密封空间11内。液冷冷板21与高功耗器件13接触，散热工质在动力单元(例如后述的换热装置泵30)的作用下流入液冷冷板21，以用于对高功耗器件13散热。图3中示出液冷冷板21与一个高功耗器件13接触，即，一个液冷冷板21对应一个高功耗器件13。当基板10上设置多个高功耗器件13时，液冷冷板21的数量也相应地为多个。在其它实施方式中，可以是一个液冷冷板21与一个以上的多个高功耗器件13接触。即，基板10上的多个高功耗器件13共用同一个液冷冷板21。

示例性的，如图4所示，上述的液冷冷板21为空心板结构，液冷冷板21的通常形态为带有内翅片(图未示出)的散热器。即，液冷冷板21的内部为翅片结构，留有一进一出两个接口(液冷冷板21的散热工质输入端口、输出端口)。液冷冷板21位于高功耗器件13上方，并贴合于相对应的高功耗器件13的表面上。这样设置，流经空心板结构的液冷冷板21的散热工质与高功耗器件13不直接接触，实现对高功耗器件13的散热。无需对相应的高功耗器件13表面做一定的表面处理保护(例如防短路保护)，节约了成本。

在一些可能的实施方式中，液冷冷板21的表面安装有第一散热翅片(图未示出)。一方面，液冷冷板21的空心部分中的散热工质在流动的过程中，带走高功耗器件13产生的热量；另一方面，安装在液冷冷板21表面的第一散热翅片也可以实现散热。这提升了液冷冷板21的散热能力，也相应地提升了高功耗器件13的散热效率，可以使得高功耗器件13更快地降温。

参考图5，在一些可能的实施方式中，散热工质与高功耗器件13直接接触，以实现对高功耗器件13的散热。如图5所示，散热组件20包括喷射组件23。图5中示出一个高功耗器件13位于喷射组件19内。在其它实施方式中，可以是一个以上的多个高功耗器件位于喷射组件19内。本申请的喷射组件19用于向高功耗器件13喷射散热工质，以对高功耗器件13散热。高功耗器件13设于喷射组件19内，这属于将喷射组件19和高功耗器件13合二为一。提升了散热系统的集成性，使得散热系统的结构紧凑。

示例性的，参考图5，喷射组件19包括：腔室211、散热工质流入通道212、散热工质流出通道213。其中，腔室211内设置一个或多个高功耗器件13。图5中示出腔室211内设有一个高功耗器件13，即，一个腔室211对应一个高功耗器件13。在其它实施方式中，可以是一个腔室211内设置一个以上的多个高功耗器件13。

此外，散热工质流入通道212内设置有面向高功耗器件13的喷嘴2121，腔室211与散热工质流出通道213之间设有连通通道2131。散热工质流入散热工质流入通道212，散热工质借助该通道内设置的喷嘴2121将散热工质喷射到位于腔室211内的高功耗器件13表面，对高功耗器件13进行散热之后，散热工质再经由腔室211流入连通通道2131，继而流入散热工质流出通道213，再经由散热工质流出通道213流出喷射组件19。

通过喷射组件19内置的喷嘴2121，将散热工质是喷射到高功耗器件13表面，实现对高功耗器件13的集中、针对性散热，提升了对高功耗器件13的散热效率。为了防止散热工质带来的短路问题，设于相应腔室211内的高功耗器件13表面会做一定的表面处理保护。

继续参考图3，散热工质依次流经换热器22和液冷冷板21。即，液冷冷板21与换热器22通过散热工质管路串联。从而，流入换热器22的散热工质与流入液冷冷板21的散热工质为同一路散热工质。但本申请对于液冷冷板21和换热器22的连接方式不做限制，对各液冷冷板21之间的连接方式不做限制，对散热工质的流向顺序也不做限制。液冷冷板21和换热器22可以通过管路进行任意的串并联，能够实现散热工质流入液冷冷板21和换热器22的连接方式都属于本申请的保护范围。

在一些可能的实施方式中，如图6中(a)所示，两个液冷冷板21通过管路并联，并分别与换热器22串联。其中，散热工质先流经每个液冷冷板21，再从每个液冷冷板21流出，流经换热器22。即，本实施例中，散热工质在通过管路串联的液冷冷板21和换热器22中的流向顺序与上述实施例(参考图3)中的流向顺序相反。

在一些可能的实施方式中，如图6中(b)所示，两个液冷冷板21通过管路串联，再与换热器22串联。其中，散热工质先流经换热器22，从换热器22流出后，依次流入每个液冷冷板21。本实施例中，所有的液冷冷板21都是通过管路串联的，再通过管路与换热器22串联。

在一些可能的实施方式中，如图6中(c)所示，两个液冷冷板21通过管路串联，再与换热器22串联。其中，散热工质依次流经每个液冷冷板21后，流入换热器22，再从换热器22流出。本实施例中，散热工质在通过管路串联的液冷冷板21和换热器22中的流向顺序与上述实施例(参考图6中(b)所示)中的流向顺序相反。

在一些可能的实施方式中，如图6中(d)所示，一个液冷冷板21与换热器22通过管路串联后，再通过管路与液冷冷板21串联。其中，散热工质依次流经液冷冷板21、换热器22和液冷冷板21。本实施例中，散热工质在通过管路串联的液冷冷板21和换热器22中的流向顺序与上述实施例(参考图3、图6中(a)至(c)所示)中的流向顺序不同。

在一些可能的实施方式中，如图6中(e)所示，液冷冷板21通过管路与换热器22并联。散热工质分别流入换热器22和液冷冷板21，再分别从换热器22和液冷冷板21流出，两路散热工质是相互独立的。也即，流入换热器22的散热工质与液冷冷板21中的散热工质为两路不同的散热工质，两路不同的散热工质相互隔离。本实施例中，液冷冷板21与换热器22是并联设置的，与上述实施例(参考图3、图6中(a)至(d)所示)中液冷冷板21和换热器22的串联连接方式不同。

结合图7所示，当液冷冷板21与换热器22串联设置时，如前所述，对于单板1中高功耗器件13的散热，是通过换热器22和液冷冷板21形成的液体系统进行的。即，散热工质会流入串联设置的换热器22和液冷冷板21，实现对单板1中高功耗器件13的散热。同时，流入换热器11的散热工质对换热器22进行散热，换热器22供非导电工质与流入换热器22的散热工质热交换，实现对单板1中低功耗器件12的散热。

结合图8所示，当液冷冷板21与换热器22是并联设置时，散热工质分别流经换热器22和液冷冷板21，两路散热工质相互独立。即，散热工质流入液冷冷板21，实现对单板1中高功耗器件13的散热。同时，流入换热器11的散热工质对换热器22进行散热，换热器22供非导电工质与流入换热器22的散热工质热交换，实现对单板1中低功耗器件12的散热。

从而，液冷冷板21与换热器22串联或并联设置，都能够实现对单板1内的高功耗器件13和低功耗器件12的散热降温。

在一些可能的实现中，连接换热器22和液冷冷板21的散热工质管路的表面安装有第二散热翅片。散热工质在散热工质管路中流通的过程中，可以通过第二散热翅片散热，使得散热工质的温度相对较低，以更好地对换热器22进行散热、对高功耗器件13进行散热。

下面参考图9，结合单板1中具有的可能的具体器件类型对单板1使用上述的散热系统的液冷过程做示例说明。本领域技术人员可以理解，上述任一实施例所描述的散热系统都可以应用在图9所示的单板1中，图9示出的散热系统仅仅是其中一种示例，并不会对本申请的保护范围构成限制。

如图9所示，单板1的密封空间11内设有一个换热器22，单板1的基板10上内设有CPU(上述的高功耗器件13)、六个内存模组(上述的低功耗器件12)、一个PCIE卡(上述的低功耗器件12)以及一个RAID卡(上述的低功耗器件)。其中，CPU的数量为四个；液冷冷板21的数量也为四个，每一个液冷冷板21对应一个CPU。单板1中的CPU的上表面贴合有作为散热组件20的液冷冷板21，液冷冷板21是上述实施例所描述的空心板结构。

单板1内上述的高功耗器件13和低功耗器件12的数量仅仅是为了示例说明，并不是对本申请的保护范围作出的限制，可以根据单板1的架构设置相应数量的器件。例如，在一些可能的实施方式中，上述的CPU的数量为5个、6个等；内存模组的数量为7个、8个等；PCIE卡的数量为3个、4个等；RAID卡的数量为2个、3个等。

此外，单板1内上述的高功耗器件13和低功耗器件12的类型仅仅是为了示例说明，并不是对本申请的保护范围作出的限制，可以根据单板1的架构设置相应类型的器件。例如，在一些可能的实施方式中，高功耗器件13是硅芯片、GPU等发热量大的器件。在一些可能的实施方式中，低功耗器件12例如是硬盘等发热量小的器件。

另外，单板1内上述换热器22的数量和液冷冷板21的数量不限于此。在一些可能的实施方式中，可以根据单板1的散热需求设置相应数量的换热器22和液冷冷板21。例如，设置2个散热器，设置6个液冷冷板21等。

继续参考图9，单板1的密封空间11中填充有非导电工质，以及驱动非导电工质循环流动的非导电工质水泵14。非导电工质水泵14没有通过管路接入换热器22，非导电工质水泵14驱动非导电工质在密封空间11内循环流动，非导电工质不会流入换热器22内，而是在换热器22的外部循环流动。

此外，单板1还具有供散热工质流入的进口接头17，以及供散热工质流出的出口接头18。单板1的进口接头17和出口接头18用于与后文所述的换热装置3进行对接，实现散热工质与流经换热装置3内的冷却液的热交换，单板1的进口接头17和出口接头18可以是但不限于是快速接头，快速接头可以支持接头插拔时液体自动关断。

换热器22对外形成两个接口(分别为散热工质输入端口、输出端口)，可以支持两种不同的流体(散热工质和非导电工质)在换热器22的内部和外部间流动和换热，两股流体互不混合。其中，换热器22的散热工质输入端口通过管路与进口接头17连通，换热器22的散热工质输出端口通过管路与液冷冷板21的散热工质输入端口连通，液冷冷板21的散热工质输出端口通过管路与出口接头18连通。

单板1工作的过程中，单板1中的CPU、六个内存模组、一个PCIE卡以及一个RAID卡会产生热量，需要对这些器件进行散热。

其中，对于单板1中的主要发热器件CPU的散热，是通过换热器22和液冷冷板21串联形成的液体系统进行的。具体是，冷的散热工质(例如45℃)从单板1的进口接头17通过管路流入单板1内的换热器22的散热工质输入端口，再从换热器22的散热工质输出端口流出；散热工质再借助管路流入每个液冷冷板21的散热工质输入端口，再从液冷冷板21的散热工质输出端口借助管路经单板1的出口接头18流出。以此，散热工质形成对单板1的高功耗器件13(CPU)的散热循环。

如图9所示，从换热器22流出的散热工质分成两路，一路散热工质流入其中两个串联的液冷冷板21并流出，另一路散热工质流入另外两个串联的液冷冷板21并流出。散热工质是先流经换热器22，再流经液冷冷板21。每个液冷冷板21都是与换热器22相串联的，其中一路串联的液冷冷板21与另一路串联的液冷冷板21是并联的。

液冷冷板21中流动的散热工质没有与CPU直接接触，CPU产生的热量通过液冷冷板21内部的翅片结构热传导给液冷冷板21中的散热工质。通过流入换热器22的空心部分的散热工质的流动带走接触CPU的热量，从而对CPU进行降温散热，从液冷冷板21流出的散热工质将是热的散热工质(例如是51℃)。经单板1的出口接头18流出的热的散热工质与后文所要描述的换热装置3热交换后，变为流入单板1的进口接头17的冷的散热工质，具体热交换过程详见后文描述。

对于单板1内除CPU之外的器件的散热，是通过另一套液体系统(非导电工质散热系统)进行的。具体是，单板1中的非导电工质在水泵14的作用下在密封空间11内循环流动。非导电工质循环流动的过程中，流经内存模组、PCIE卡以及RAID卡的是热的非导电工质(例如是60℃)，热的非导电工质会在换热器22的外部流动(但不流入换热器22内)，与流入换热器22内冷的散热工质(例如45℃)进行热交换；冷的散热工质对换热器22散热，从而实现对热的非导电工质进行降温，经降温后的冷的非导电工质再循环流经内存、PCIE卡以及RAID卡。

从而，非导电工质密封在单板1内，在每个单板1内独立循环换热，通过单板1内的换热器22带走热量，非导电工质不断地与流入换热器22中的冷的散热工质循环热交换，实现对单板1中低功耗器件12(内存模组、PCIE卡以及RAID卡)的降温散热。

在一些可能的实施方式中，上述冷的非导电工质流经换热器22后，可以借助管路(图未示出)流经需散热的低功耗器件12，并在流经处通过管路上的通孔(图未示出)对低功耗器件12进行散热。即，单板1内低功耗器件12处可以设置部分管路，使得非导电工质可以按照预设的管路流经单板1内的低功耗器件12，管路上的通孔针对性的对低功耗器件12进行降温散热。

需说明的是，在利用非导电工质对低功耗器件12(上述的内存模组、PCIE卡以及RAID卡)进行降温散热的过程中，单板1的密封空间11中会存在热的非导电工质(例如是60℃)和冷的非导电工质(例如45℃)，这会使得单板1的密封空间11中会存在压力波动。为了缓解该压力波动，如图9所示，在单板1的密封空间11中会设置气囊16。但缓解该压力波动的器件不限于是气囊16，还可以是其它能够缓解压力波动的器件，例如是膨胀罐。

另外，由于单板1中的低功耗器件12(上述的内存模组、PCIE卡以及RAID卡)至少一部分浸没在非导电工质中，在单板1长时间工作后，单板1的密封空间11内会产生析出物。为了防止析出物对单板1的正常工作产生影响，维持工质与器件的兼容性，如图9示，单板1的密封空间11内设置过滤器15，过滤器15会吸附非导电工质与低功耗器件12浸泡后产生的析出物。但吸附析出物的器件不限于此，还可以是其它吸附装置，例如活性炭吸附器。

综上，本申请的单板1通过散热工质在换热器22和液冷冷板21中循环流动，实现了对单板1内的高功耗器件13的降温散热。通过换热器22使得互不混合的散热工质和非导电工质的循环流动热交换，实现了对单板1内低功耗器件12的降温散热。本申请的单板1的散热能力好，单板1内的器件的使用寿命会延长。

参考图10，本申请还提供一种电子设备，包括机柜2，机柜2设有多个上述任一实施例所述的单板1。上述任一实施例所述的散热系统用于对单板1的基板10上的发热器件(一个或多个低功耗器件12以及一个或多个高功耗器件13)进行散热。示例性的，多个单板1通过管路并联设置。图10中示出了机柜2中设置有三个单板1，但单板1的数量不限于此，可以根据机柜2的架构设置相应数量的单板1。电子设备例如是刀片式服务器、机架式服务器等服务器。

继续参考图10，本申请还提供一种液冷系统，包括：上述实施例所描述的机柜2、换热装置3和冷却装置4。

本申请的换热装置3包括散热工质管路31和换热装置泵30，散热工质管路31包括散热工质流入管路312和散热工质流出管路311。示例性的，换热装置泵30位于换热装置3中，换热装置泵30分别接入散热工质流入管路312和散热工质流出管路311。结合图9所示，散热工质流入管路312与上述实施例中单板1的进口接头17对接(例如是通过快速接头)，散热工质流出管路311与上述实施例中单板1的出口接头18对接(例如是通过快速接头)，实现散热工质管路31与每一个单板1中的散热系统连通。换热装置泵30可以驱动散热工质循环流动，使得每一单板1中的散热系统形成有散热工质循环路径。

示例性的，图11示出了单板1的一种结构：换热器22与液冷冷板21是串联的，各液冷冷板21也是串联的。上述任一实施例所描述的单板的结构同样适用于本实施例的液冷系统。在换热装置泵30的驱动下，散热工质流入管路312中流动的散热工质依次流经换热器22、液冷冷板21，再由液冷冷板21流入散热工质流出管路311，形成散热工质循环路径。

同时，冷却装置4用于提供冷却液。冷却液借助管路在换热装置3中与散热工质循环路径中的散热工质进行热交换，以降低流经换热装置3的散热工质的温度。从而，经单板1的出口接头18流出的热的散热工质经散热工质流出管路311流入换热装置3，在换热装置3中与冷却液热交换后，冷却液对热的散热工质进行降温，变为冷的散热工质；冷的散热工质经散热工质流入管路312流入单板1的进口接头17，进行上述实施例所述的对单板1的高功耗器件13和低功耗器件12的降温散热过程。

示例性的，上述的换热装置3通常称之为CDU(Coolant Distribution Unit，冷却液分配单元)，下文为了描述方便将换热装置3称之为CDU。CDU是具有温控的动力功能的业界部件，其内包含一个板式换热器(图未示出)，可实现一次侧和二次侧的换热。一次侧通常为冷却装置4，冷却装置4提供的冷却液在冷却水泵的驱动下进行流动。二次侧为本申请实施例的机柜2。即，CDU实现冷却装置4中的冷却液和机柜2中的散热工质的换热。本申请对换热装置3的具体类型不做限制，还可以是其它能够实现两股流体换热的装置。

示例性的，上述的冷却装置4是环境中的换热设备，通常是冷却塔。本申请对冷却装置4的类型不做限制，还可以是其它能够提供冷却液的装置。

CDU可以通过控制一次侧的流量来调节二次侧的出水温度。例如，参考图11，通过冷却塔的换热，提供给CDU最高35℃的冷却液，与CDU中的热的散热工质进行热交换，使得通过散热工质流入管路312进入每个单板1内的散热工质进液温度为45℃；该45℃的冷的散热工质先流经换热器22，与单板1内非导电工质进行热量交换后，温升6℃，变为51℃的散热工质；51℃的散热工质进入液冷冷板21，依次带走各液冷冷板21的热量，达到61℃，变为热的散热工质离开。该路热的散热工质通过散热工质流出管路311进入到CDU内的板式换热器进行换热，再次获得45℃的冷的散热工质，循环往复。

综上，本申请的液冷系统可以为机柜2内的每个单板1提供循环动力以及冷的散热工质。继而，满足每个单板1的散热需求，实现对单板1中高功耗器件13和低功耗器件12的散热降温，提升了单板1的散热能力。

Claims (19)

1.一种散热系统，用于对基板上的发热器件进行散热，其中，所述基板上的发热器件包括一个或多个低功耗器件以及一个或多个高功耗器件；其特征在于，所述散热系统包括：

非导电工质，所述一个或多个低功耗器件中的每个器件至少有一部分浸没在所述非导电工质中；

换热器，所述换热器至少有一部分置于所述非导电工质中，所述非导电工质不流入所述换热器，流入所述换热器的散热工质用于对所述换热器进行散热；

基于液冷的散热组件，所述散热组件中用于液冷的散热工质用于对所述一个或多个高功耗器件进行散热；其中，所述散热工质与所述非导电工质不同，且相互隔离。

2.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述一个或多个低功耗器件中的至少一个器件未完全浸没在所述非导电工质中；

所述散热系统还包括喷淋组件，用于将所述非导电工质喷淋到未完全浸没在所述非导电工质中的一个或多个低功耗器件，以对未完全浸没在所述非导电工质中的一个或多个低功耗器件进行散热。

3.如权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述喷淋组件包括：

喷淋腔室，所述喷淋腔室具有多个喷淋孔，所述多个喷淋孔面向所述未完全浸没在所述非导电工质中的一个或多个低功耗器件设置；

非导电工质水泵，通过非导电工质管路与所述喷淋腔室连通，用于驱动所述非导电工质流入所述喷淋腔室，并通过所述多个喷淋孔喷淋到未完全浸没在所述非导电工质中的一个或多个低功耗器件。

4.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述换热器完全浸没在所述非导电工质中的高于所有低功耗器件的位置处，以使所述非导电工质自身进行对流与流入所述换热器的散热工质实现循环热交换。

5.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统还设有非导电工质水泵，用于使所述非导电工质与流入所述换热器的散热工质实现循环热交换，以对所述一个或多个低功耗器件进行散热。

6.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热组件包括喷射组件，所述一个或多个高功耗器件位于所述喷射组件内，所述喷射组件用于向所述一个或多个高功耗器件喷射散热工质，以对所述一个或多个高功耗器件散热。

7.如权利要求6所述的散热系统，其特征在于，所述喷射组件包括：腔室、散热工质流入通道、散热工质流出通道；

所述腔室内设有所述一个或多个高功耗器件，所述散热工质流入通道借助该通道内设置的喷嘴将所述散热工质流入通道内的散热工质喷射到所述一个或多个高功耗器件表面，以对所述一个或多个高功耗器件进行散热之后，再经由所述腔室经由所述散热工质流出通道流出所述喷射组件。

8.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述散热组件包括液冷冷板，所述液冷冷板与所述一个或多个高功耗器件接触，以用于对所述一个或多个高功耗器件散热。

9.如权利要求8所述的散热系统，其特征在于，所述液冷冷板为空心板结构，贴合于相对应的高功耗器件的表面上，通过流经空心板结构的空心部分的散热工质对高功耗器件进行散热。

10.如权利要求8所述的散热系统，其特征在于，所述液冷冷板的表面安装有第一散热翅片。

11.如权利要求8所述的散热系统，其特征在于，所述液冷冷板通过散热工质管路与所述换热器相连。

12.如权利要求11所述的散热系统，其特征在于，所述散热工质管路的表面安装有第二散热翅片。

13.如权利要求1至12任一项所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统还包括密封空间，所述密封空间设有所述一个或多个低功耗器件以及所述一个或多个高功耗器件，所述非导电工质填充于所述密封空间。

14.如权利要求1至12任一项所述的散热系统，其特征在于，流入所述换热器的散热工质与所述散热组件中用于液冷的散热工质为同一路散热工质。

15.如权利要求14所述的散热系统，其特征在于，所述散热组件中用于液冷的散热工质先用于对所述一个或多个高功耗器件进行散热，再流入所述换热器，以对所述换热器进行散热。

16.如权利要求1至12任一项所述的散热系统，其特征在于，流入所述换热器的散热工质与所述散热组件中用于液冷的散热工质为两路不同的散热工质，两路不同的散热工质相互隔离。

17.如权利要求1至16任一项所述的散热系统，其特征在于，所述散热工质为水。

18.一种电子设备，其特征在于，包括：

机柜；

基板，设于所述机柜内，所述基板上的发热器件包括一个或多个低功耗器件以及一个或多个高功耗器件；

权利要求1至17任一项所述的散热系统，用于对所述基板上的发热器件进行散热，所述一个或多个低功耗器件中的每个器件至少有一部分浸没在所述非导电工质中。

19.一种液冷系统，其特征在于，包括：

权利要求18所述的电子设备；

换热装置，包括散热工质管路和换热装置泵，所述散热工质管路与所述散热系统连通，通过所述换热装置泵使得所述散热系统形成有散热工质循环路径，所述散热工质循环路径中的散热工质流入所述换热器以及所述散热组件；

冷却装置，用于提供冷却液，所述冷却液借助管路在所述换热装置中与所述散热工质循环路径中的散热工质进行热交换，以降低流经所述换热装置的散热工质的温度。

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