CN115407849A - 一种散热系统、电子设备及液冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及散热技术领域，具体涉及一种散热系统、电子设备及液冷系统。散热系统包括：积液池，储存有冷却液，发热器件设置在积液池中；换热器，供散热工质流过，散热工质用于和来自积液池的冷却液实现热交换，以对冷却液降温，且散热工质和冷却液相互隔离；喷射回路，包括通过供液管路连通的喷射组件和供液泵；其中，喷射组件面向发热器件设置；供液泵用于驱动积液池中的冷却液通过喷射组件向发热器件喷射冷却液，以对发热器件散热；供液泵不会驱动冷却液与散热工质实现热交换。整个设备配备独立的供液泵，以独立向发热器件提供冷却液，不参与换热，发热器件的散热效果好。

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

网络节点服务器(Network Node Server，NNS)，是一种网络节点的服务器配置。网络节点服务器是相对服务器集群来说的，一般指一个独立的X86计算单元。服务器集群系统通俗地讲就是把多台服务器通过快速通信链路连接起来，从外部看来，这些服务器就像一台服务器在工作，而对内来说，外面来的负载通过一定的机制动态地分配到这些节点机中去，从而达到超级服务器才有的高性能、高可用。

随着大数据、云计算等领域的发展，服务器的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。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。因此，服务器的散热要求较高。液冷技术因为散热能力强，逐渐开始得到运用。

液冷散热，主要是利用了水或者其他非导电液体作为传热介质。当使用水作为工质散热，水不能跟发热器件直接接触，需要通过冷板、管路，将水密闭在承压的腔体内。当使用非导电液体(例如非导电的氟化液或者导热油等)作为工质散热，可以将发热器件浸没在非导电液体中，采用浸没冷却的方式对发热器件进行散热，这使得非导电液体的使用量较多。

而液冷散热中的传热介质的循环动力主要依靠外部的一个集中的泵来提供，传热介质分配到各服务器存在不均流的问题。

发明内容

本申请的实施例提供一种散热系统，通过喷射回路中喷射组件直接向发热器件喷射冷却液，实现对发热器件的冷却。并且，整个设备的喷射回路配备独立的泵，以独立向发热器件提供冷却液，喷射回路对应的泵不参与冷却液的换热，发热器件的冷却效果好。

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，用于对发热器件进行散热。本申请的散热系统包括：积液池，储存有冷却液，发热器件设置在积液池中；换热器，供散热工质流过，散热工质用于和来自积液池的冷却液实现热交换，以对冷却液降温，且散热工质和冷却液相互隔离；喷射回路，包括通过供液管路连通的喷射组件和供液泵；其中，喷射组件面向发热器件设置；供液泵用于驱动积液池中的冷却液通过喷射组件向发热器件喷射冷却液，以对发热器件散热；供液泵不会驱动冷却液与散热工质实现热交换。

示例性的，上述的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。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)，高功耗器件例如是CPU，GPU、芯片等。示例性的，发热器件的发热面高出积液池内冷却液的液面。

根据本申请的实施方式，本申请的散热系统将泵进行功能区分，供液泵的作用只用于向发热器件提供冷却液，不参与换热，即供液泵不会驱动积液池中的冷却液与换热器中的散热工质实现热交换。供液泵驱动的冷却液不流经换热器，直接将冷却液输送到对应的喷射组件，通过喷射组件向发热器件喷射冷却液，将发热器件的热量带走，实现100％液冷，散热系统内不需要冷板等部件，发热器件的冷却效果好。

另外，当散热系统所应用的电子设备(例如服务器)中的发热器件(例如芯片)需要扩容时，根据不同服务器的布局，只需要灵活增加供液泵，实现灵活扩容。例如，对于2p/4p/8p的服务器(“p”指的是CPU的数量)，比如一个2p的服务器，有一个供液泵。当服务器增加到4p的时候，只需要在服务器节点内，增加一个供液泵进行供液就可以。当服务器增加到8p的时候，可以继续增加两个供液泵进行供液。实现了模块化泵，支持灵活扩容。

在上述第一方面的一种可能实现中，还包括：热交换泵，热交换泵用于使积液池中的冷却液流经换热器，并与流过换热器的散热工质实现热交换，以对冷却液降温，最终流回积液池。示例性的，热交换泵一端的管路插入积液池中，通过热交换泵驱动积液池中的冷却液流经换热器。供液泵和热交换泵是独立并联关系，本申请的散热系统将泵进行功能区分，热交换泵的主要作用是驱动冷却液在换热器中换热降温，供液泵的作用只用于向发热器件提供冷却液。

这样设置后，降低了对泵的需求，每个独立的供液泵具备基础供液能力，比如4L/min。原有的供液方案采用了“泵+换热器+供液管路+喷射组件”的串联方案，当服务器从2p增加到4p时，泵的供液能力需要提升到8L/min，还需要考虑压降保持不变，同时，供液管路由于流量的增加，也需要增大来保持较小的压降。而本申请中，供液泵的供液能力不需要提升到8L/min，因为是独立的供液，保持原有的4L/min的供液能力即可。而且，供液泵独立给相应的发热器件提供冷却液，可以提升发热器件的冷却液流量，有利于对发热器件的降温。

在上述第一方面的一种可能实现中，经换热器降温后的冷却液直接从换热器流回积液池。积液池中的冷却液来源有两部分，一部分是经过热交换泵驱动换热后经过冷却的冷却液(温度是T1)，另一部分是经过供液泵驱动换热的冷却液(温度是T2)。积液池中的冷却液的温度是T1和T2混合后的温度T3，在这里，T1＜T3＜T2。经过充分混合的T3温度的冷却液，再次经过热交换泵和供液泵再次进入散热系统循环，进行换热。从而，供液泵能够通过喷射组件向发热器件提供冷的冷却液，实现对发热器件的降温冷却。

在上述第一方面的一种可能实现中，还包括：附加供液管路和附加喷射组件，换热器通过附加供液管路与附加喷射组件连通，经换热器降温后的冷却液通过附加供液管路流入附加喷射组件，以通过附加喷射组件向发热器件喷射冷却液，最终流回积液池。

冷却液完成换热后可以继续将冷却液输送到发热器件附近进行射流冲击换热。即，经换热器降温后的冷却液不直接流回积液池，而是流向发热器件，对发热器件射流冲击换热后，再流回积液池。由于经换热器降温后的冷却液的温度较低，较低温度的冷却液直接喷向发热器件表面，对发热器件的冷却效果佳。

在上述第一方面的一种可能实现中，发热器件包括高功耗发热器件，附加喷射组件面向高功耗发热器件设置，经换热器降温后的冷却液通过附加喷射组件向高功耗发热器件喷射冷却液。由于，高功耗发热器件温度较高，而经换热器降温后的冷却液的温度较低(例如上述的温度T1)，较低温度的冷却液直接喷向高功耗发热器件表面，对高功耗发热器件的冷却效果佳。

在上述第一方面的一种可能实现中，换热器不完全浸没(部分浸没或不浸没)在积液池中；冷却液为低沸点的工质，能够被发热器件加热后气化，气化的冷却液与经过换热器的表面，以与散热工质实现热交换。

当积液池中的发热器件工作一段时间后，发热器件会发热，从而，发热器件会加热积液池中的冷却液，由于冷却液为低沸点的工质，经发热器件加热后气化，气化的冷却液上升，热的气化的冷却液和冷的散热工质之间的温差或者密度差使得气化的冷却液经过换热器的表面，流过换热器的冷的散热工质与热的气化的冷却液热交换，即气液两相热交换，从而将热的气化的冷却液的热量带走，也即将发热器件的热量带走，从而实现了对积液池中的冷却液的降温。即，散热系统没有设置上述的热交换泵。积液池中的冷却液并不是通过热交换泵驱动来与换热器中的散热工质的热交换。减少了泵的使用，节约成本。

在上述第一方面的一种可能实现中，换热器位于积液池上方，且面向发热器件设置。

这样设置后，在发热器件加热冷却液后，气化的冷却液可以快速到达换热器的表面，再与换热器中的散热工质热交换，而变成液化的冷却液后，液化的冷却液会直接流向位于换热器下方的发热器件的表面。由于气化的冷却液经过换热器换热后液化的冷却液的温度较低(例如是T1)，较低温度的冷却液直接流向发热器件表面，使得发热器件得到充分的冷却，对发热器件的冷却效果佳。

在上述第一方面的一种可能实现中，还包括风扇，用于使气化的冷却液流向换热器的表面。对于换热器的设置位置不做限制，在风扇的作用下，加速了气化的冷却液流向换热器的表面，实现气液两相热交换。

在上述第一方面的一种可能实现中，风扇位于换热器的侧面，用于将气化的冷却液吹向或者抽向换热器的表面。

在上述第一方面的一种可能实现中，冷却液的沸点在30℃至50℃之间，包括30℃和50℃。发热器件发热后，发热器件的发热温度能够使得上述沸点的冷却液气化。低沸点的冷却液的类型不做限制，例如是氟化液。

在上述第一方面的一种可能实现中，喷射回路为多个，多个喷射回路相互独立工作。即，各喷射回路是各自对应发热器件的喷射组件、供液泵等相连，每个喷射回路是独立并联回路，各个喷射组件用于进行射流冲击换热，换热后的冷却液积聚在积液池中。各个喷射组件对应的发热器件能够得到充分的降温冷却，散热效果佳。

在上述第一方面的一种可能实现中，每一个喷射回路包括多个喷射组件。

设置多个喷射组件后，可以同时对一个发热器件或多个发热器件喷射冷却液，可以提升发热器件的冷却液流量，有利于对发热器件的降温

在上述第一方面的一种可能实现中，每一个喷射回路与一个或多个发热器件相对应。

在上述第一方面的一种可能实现中，上述的喷射组件和供液泵可以做成标准化的部件，即喷射组件和供液泵是一体化组件。根据服务器的散热需求，在服务器的相应的发热器件位置处设置一体化组件形式的喷射组件，安装灵活。

在上述第一方面的一种可能实现中，换热器完全浸没于积液池中。这样设置后，同样也实现了对积液池中的冷却液的降温。可以不设置热交换泵，节约了泵的使用，节约成本。

在上述第一方面的一种可能实现中，还包括附加换热器，附加换热器供散热工质流过，且完全浸没于积液池中。不仅上述的换热器对积液池中的冷却液进行降温，附加换热器也对积液池中的冷却液进行降温。积液池中的冷却液经过“双重降温”后，通过供液泵提供给发热器件的冷却液的温度会更低，散热效果更好。

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，密封空间内设有发热器件，冷却液填充于密封空间的底部以形成积液池。密封空间例如是通过设置密封机框结构形成。密封空间可以防止冷却液泄漏，保证了冷却液安全、可靠地存储在密封空间中，实现对发热器件的散热。

在上述第一方面的一种可能实现中，换热器、热交换泵以及供液泵均位于密封空间内。实现散热系统的模块化，结构紧凑。

在上述第一方面的一种可能实现中，散热工质为冷却水。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：密封的插框；基板，设于密封的插框内，发热器件设于基板上，基板位于积液池内；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。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，便于电子设备的灵活扩容。例如根据不同服务器的布局，需要灵活增加供液泵或热交换泵；可以实现100％液冷，散热性能好，服务器内不需要设置冷板、管路等部件。

第三方面，本申请提供一种液冷系统，其特征在于，包括：上述第二方面的电子设备；冷水装置，用于提供冷水，冷水装置通过管路与换热器连通，冷水借助管路在换热器中与来自积液池中的冷却液进行热交换，以降低流经换热器的冷却液的温度。

液冷系统可以为服务器内的散热系统提供冷的散热工质，满足散热系统的散热需求，实现对基板上发热器件的散热降温。

附图说明

图1根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图一；

图2根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的立体图一；

图3根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的立体图二；

图4根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的立体图三；

图5根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图二；

图6根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图三；

图7根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图四；

图8根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图五；

图9根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图六；

图10根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图七；

图11根据本申请的一些实施例，示出了散热系统的结构示意图八；

图12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13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。

本申请提供了一种散热系统，通过喷射组件直接向发热器件喷射冷却液，实现对发热器件的冷却。并且，整个设备配备独立的泵，以独立向发热器件提供冷却液，散热效果好。示例性的，本申请提供的散热系统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。

服务器中的散热系统通过泵集中供液，当服务器的发热器件比较多时，服务器的散热功率大，泵需采用串联或并联的方式，以满足对所有的发热器件进行供液。随着服务器扩容后芯片的数量增多，泵的输出能力也需进一步提升，对泵的体积和大流量提出了更高的要求。另外，随着服务器本身的高度限制，泵的体积也很难集中放置到服务器节点里面。

下面结合附图，详细介绍本申请应用于服务器的散热系统的结构。

如图1至图3所示，本申请的散热系统1包括基板12，基板12上包括密封空间10a，密封空间10a例如是通过设置密封机框结构10形成。基板12上设有发热器件13，散热系统1用于对基板12上的发热器件13进行散热。示例性的，发热器件13包括一个或多个低功耗器件(例如内存条、PCIE卡、RAID卡、硬盘等)以及一个或多个高功耗器件(例CPU，GPU、芯片等)。

上述的密封空间10a内设有积液池11、热交换泵30、换热器20以及喷射回路。其中，密封空间10a的底部填充有一定液面的冷却液以形成积液池11。发热器件13设置在积液池11中，示例性的，发热器件13的发热面高出积液池11内冷却液的液面。上述冷却液的具体类型不做限制，例如是采用非导电工质，非导电工质例如是油或者氟化物。

上述的换热器20供散热工质和冷却液实现热交换，散热工质和冷却液相互隔离。示例性的，换热器20为板式换热器，换热器20部分浸没或者不浸没在积液池11中。换热器20的两侧分别具有进出口，其中一侧的进出口分别供散热工质流入和流出，换热器20另一侧的进出口通过热交换管路21接入热交换泵30。示例性的，热交换器可以直接接入传统液冷数据中心的一次侧，可以通过快速接头等方式跟传统液冷数据中心的一次侧连接，快速接头可以支持接头插拔时液体自动关断。而热交换泵30一端的管路插入积液池11中，是用于使积液池11中的冷却液流经换热器20，并与流过换热器20的散热工质实现热交换，以对冷却液降温，最终流回积液池11。

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

继续参考图1至图3，本申请的喷射回路包括通过供液管路41连通的一个或多个喷射组件42和供液泵40。图1中示出换热器20、热交换泵30以及供液泵40均位于密封空间10a内，但本申请对此不做限制，在一些可能的实施方式中，换热器20、热交换泵30和供液泵40位于密封空间10a外。本申请的喷射组件42面向发热器件13设置，供液泵40一端的管路插入积液池11中，另一端的管路与喷射组件42连通，从而供液泵40驱动积液池11中的冷却液通过喷射组件42向发热器件13喷射冷却液，以对发热器件13散热。

那么，积液池11中的冷却液来源有两部分，一部分是经过热交换泵30驱动换热后经过冷却的冷却液(温度是T1)，另一部分是经过供液泵40驱动换热的冷却液(温度是T2)。积液池11中的冷却液的温度是T1和T2混合后的温度T3，在这里，T1＜T3＜T2。经过充分混合的T3温度的冷却液，再次经过热交换泵30和供液泵40再次进入散热系统1循环，进行换热。

相当于，本申请中的热交换泵30驱动的冷却液流经换热器20用于热量交换，换热器20的冷却通过连接外部冷却单元，将服务器内的热量带走；供液泵40驱动的冷却液不流经换热器20，直接将冷却液输送到对应的喷射组件42，通过输送冷却液将发热器件13的热量带走。也即，供液泵40和热交换泵30是独立并联关系，供液泵40的进口都跟积液池11相连，不与换热器20相连。当喷射回路为多个时，每个喷射回路是独立并联回路，每个喷射回路相互独立工作，即各喷射回路是各自对应发热器件13的喷射组件42、供液泵40等相连；例如，图1中有两个喷射回路，一个喷射回路包括一个泵40以及两个喷射组件42；另一个喷射回路包括一个泵40以及一个喷射组件42。各个喷射组件用于进行射流冲击换热，换热后的冷却液积聚在积液池11中。

从而，本申请的散热系统1将泵进行功能区分，热交换泵30的主要作用是驱动冷却液在换热器20中换热降温，供液泵40的作用只用于向发热器件13提供冷却液，不参与换热，即供液泵40不会驱动冷却液与散热工质实现热交换，发热器件13的冷却效果好；另外，根据不同服务器的布局，只需要灵活增加泵。并且可以实现100％液冷，服务器内不需要冷板等部件。

如前所述，喷射组件42对发热器件13的液冷冷却方式是“射流冲击冷却”。射流冲击(Jet Impingement)，是指液体或气体在压差作用下通过一个圆形或窄缝形喷嘴垂直(或成一定倾角)地射流到被冷却的表面，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果。射流冲击冷却包括闭式射流冲击冷却(Closed Jet Impingement Cooling，简称CIC)和开式射流冲冷却击(Open Jet Impingement Cooling，简称OIC)。

闭式射流冲击，主要是指将主要发热器件13封闭在一个腔体内进行冲击散热，其中根据射流腔的孔口数量，又可以分为“单孔射流”和“阵列射流”。在射流冲击的传热方式中，介质在驱动部件(例如泵)的作用下，经一定形状的喷嘴喷出，并直接冲击散热物体表面，从而使物体表面产生很强的对流换热的一种新冷却方法。

开式射流冲击，并不是将单个发热器件13进行封闭，而是将板级或者盒式设备进行封闭，通过多个射流腔或者多个射流板同时给多个发热器件13进行射流冲击散热。此时，在盒式设备中的发热器件13和射流腔并没有密封的关系，处于相对开放的环境。

按照射流出口条件不同，可以分为“自由射流”、“浸没射流”和“受限射流”。在自由式射流中，射流出口处于敞开的气体或蒸气环境中；在浸没式射流中，射流出口位于与射流流体相同或不同种类的液池中，而液池上方仍处于开敞的气体或蒸气环境中；在受限式射流中，流体工质射流至与外界气体完全隔离的射流腔或通道中，不存在与外部环境相连通的自由气液界面。

作为供液泵40来说，可以根据发热器件13的数量和功率多少，进行灵活的扩容，对多个供液泵40的功能进行独立分区管理。例如，对于2p/4p/8p的服务器(“p”指的是CPU的数量)，比如一个2p的服务器，有两个泵，其中一个泵作为热交换泵30，另一个泵作为独立的供液泵40。当服务器增加到4p的时候，只需要在服务器节点内，增加一个供液泵40进行供液就可以。当服务器增加到8p的时候，可以继续增加两个供液泵40进行供液。实现了模块化泵，支持灵活扩容。

示例性的，如图2和图3所示，该节点服务器的基板12上设有两个CPU(高功耗发热器件132)和四组内存条(低功耗发热器件131)，即该节点服务器为2p的服务器。相应地，两个CPU对应一套喷射组件(每套喷射组件包含两个喷射组件42)，这两个喷射组件42通过供液管路41与同一个供液泵40连通；四组内存条对应两套喷射组件(每套喷射组件包含两个喷射组件42)，这两套喷射组件也是通过供液管路41与同一个供液泵40连通。各个供液泵40(图2和图3中示出两个供液泵40)作为独立的供液泵，这些供液泵40和热交换泵30是独立并联关系，所有的泵(包括供液泵40和热交换泵30)的进口都跟积液池11相连。

如图4所示，该节点服务器的基板12扩容到四个CPU和八组内存条，即该节点服务器为4p的服务器。在图2和图3所示的服务器的基础上，增了一组CPU(包含两个CPU)和四组内存条，新增的两个CPU对应增加一套喷射组件，新增的四组内存条对应增加两套喷射组件。其中，新增的两个CPU对应的一套喷射组件只需要多并联一套供液泵40就可以完成对新增喷射组件42的供液，而对其它的泵不会有影响，可以进行灵活扩容。对于新增的四组内存条对应的两套喷射组件42可以多并联两套供液泵40，或者与其它的两组内存共用一套供液泵40，这可以根据实际需求灵活选择，无论那种方法也不会对其它的泵不会有影响，同样可以进行灵活扩容。同样，各个供液泵40(图4中示出三个供液泵40)作为独立的供液泵40，这些供液泵40和热交换泵30是独立并联关系，所有的泵(包括供液泵40和热交换泵30)的进口都跟积液池11相连。

采用这种灵活扩容架构，对泵的需求没有那么高，每个独立的供液泵40具备基础供液能力，比如4L/min。原有的供液方案采用了“泵+换热器+供液管路+喷射组件”的串联方案，当服务器从2p增加到4p时，泵的供液能力需要提升到8L/min，还需要考虑压降保持不变，同时，供液管路由于流量的增加，也需要增大来保持较小的压降。而本申请中，供液泵40的供液能力不需要提升到8L/min，因为是独立的供液，保持原有的4L/min的供液能力即可。而且，供液泵40独立给相应的发热器件13提供冷却液，可以提升发热器件13的冷却液流量，有利于对发热器件13的降温。

此外，本方案还可以简化管路，对于含有板式换热器的架构来说，独立供液，不需要考虑末端的其他器件和喷射组件的压降。

在一些可能的实施方式中，上述的喷射组件42和供液泵40可以做成标准化的部件，即喷射组件42和供液泵40是一体化组件。根据服务器的散热需求，在服务器的相应的发热器件13位置处设置一体化组件形式的喷射组件42，安装灵活。

继续参考图2和图3，图2和图3所示的该节点服务器上设有两个喷射回路，分别是对应CPU的一个喷射回路以及对应内存条的一个喷射回路，这两个喷射回路并联设置。其中，对应CPU的一个喷射回路包括两个喷射组件42，对应内存条的一个喷射回路包括四个喷射组件42。也即，其中一个喷射回路与两个CPU相对应，该喷射回路上的两个喷射组件42分别与两个CPU相对应，以分别向每个CPU喷射冷却液，实现对CPU的冷却降温。另外一个喷射回路的四个喷射组件42分别与四组内存条相对应，以分别向每组内存条喷射冷却液，实现对内存条的冷却降温。

参考4，图4所示的该节点服务器上设有三个喷射回路，分别是对应CPU的两个喷射回路以及对应内存条的一个喷射回路，这三个喷射回路并联设置。其中，对应CPU的两个喷射回路的每个喷射回路包括两个喷射组件42，对应内存条的一个喷射回路包括八个喷射组件42。也即，其中两个喷射回路分别与两个CPU相对应，每个喷射回路上的两个喷射组件42分别与两个CPU相对应，以分别向每个CPU喷射冷却液，实现对CPU的冷却降温。另外一个喷射回路的八个喷射组件42分别与八组内存条相对应，以分别向每组内存条喷射冷却液，实现对内存条的冷却降温。上述喷射组件42与内存条是一一对应的，在一些可能的实施方式中，可以是一个喷射组件42对应多个内存条。

即，本申请的每一个喷射回路包括多个喷射组件42，每一个喷射回路与多个发热器件13相对应。但，本申请对每一个喷射回路上的喷射组件42的数量不做限制，对每一个喷射回路所对应的发热器件13的数量也不做限制。喷射组件42的数量以及喷射回路与发热器件13的对应形式可以根据服务器的冷却需求以及发热器件13的数量做相应的选择。在一些可能的实施方式中，每一个喷射回路可以仅包括一个喷射组件42，或者其它数量的喷射组件42，例如三个、四个等。在一些可能的实施方式中，每一个喷射回路可以仅对应一个发热器件13，或者其它数量的发热器件13，例如一个、三个、五个等。

另外，图2至图4所示的节点服务器内的热交换泵30的主要作用是驱动积液池11中的冷却液完成和换热器20的换热，冷却液完成换热后通过热交换管路21直接流入到底部的积液池11，保证底部积液池11的温度在一定温度内(例如上述的温度T3)。即，经换热器20降温后的冷却液直接从换热器20流回积液池11。

在一些可能的实施方式中，参考图5，冷却液完成换热后可以继续将冷却液输送到发热器件13附近进行射流冲击换热。即，经换热器20降温后的冷却液不直接流回积液池11，而是流向发热器件13，对发热器件13射流冲击换热后，再流回积液池11。如图5所示，本申请的散热系统1包括：附加供液管路22和附加喷射组件43，换热器20通过附加供液管路22与附加喷射组件43连通，经换热器20降温后的冷却液通过附加供液管路22流入附加喷射组件43，以通过附加喷射组件43向发热器件13喷射冷却液，最终流回积液池11。

示例性的，附加喷射组件43对应的发热器件13为高功耗发热器件132，附加喷射组件43面向高功耗发热器件132设置，经换热器20降温后的冷却液通过附加喷射组件43向高功耗发热器件132喷射冷却液。由于，高功耗发热器件132温度较高，而经换热器20降温后的冷却液的温度较低(例如上述的温度T1)，较低温度的冷却液直接喷向高功耗发热器件132表面，对高功耗发热器件132的冷却效果佳。需说明的是，附加喷射组件43对应的发热器件13不限于是高功耗发热器件132，也可以是低功耗发热器件131。

如图1至图5所示，本申请的散热系统1包括一个换热器20，换热器20部分浸没在积液池11中，通过热交换泵30驱动积液池11中的冷却液完成和换热器20的换热。在一些可能的实施方式中，参考图6和图7，本申请的散热系统1还包括附加换热器50，附加换热器50供散热工质流过，且完全浸没于积液池11中。图6示出的是经换热器20降温后的冷却液通过热交换管路21直接流回积液池11，图7示出的是经换热器20降温后的冷却液通过附加供液管路22流入附加喷射组件43，通过附加喷射组件43对发热器件13射流冲击换热后再流回积液池11。

示例性的，附加换热器50可以直接接入传统液冷数据中心的一次侧，可以通过快速接头等方式跟传统液冷数据中心的一次侧连接，快速接头可以支持接头插拔时液体自动关断。由于附加换热器50浸没在积液池11中，积液池11中的冷却液可以与流过附加换热器50的散热工质热交换，实现了对积液池11内的冷却液的降温。从而，通过供液泵40提供给发热器件13的冷却液的温度会更低，散热效果更好。

在一些可能的实施方式中，参考图8和图9，上述的换热器20完全浸没于积液池11中。这样设置后，同样也实现了对积液池11中的冷却液的降温。

图8示出的是散热系统1没有设置热交换泵，换热器20供散热工质流过，积液池11中的冷却液与换热器20进行热交换。图8中所示的换热器20的类型不做限制，能够实现换热器20内部的散热工质和换热器20外部的冷却液的换热都属于本申请的保护范围。示例性的，图8示出的换热器20例如是板翅式换热器等。

与图8所示的散热系统1的不同之处在于，图9示出的散热系统1内设置热交换泵30，热交换泵30可以加速积液池11中冷却液的循环流动，使得冷却液不断地与流入换热器20的散热工质实现循环热交换，以对冷却液降温，从而经降温后的冷却液被供液泵40输送给发热器件13，以对发热器件13进行散热。示例性的，图9所示的热交换泵30不与换热器20相连，其作用是使得积液池11中的冷却液循环流过换热器20。或者，图9所示的热交换泵30与换热器20相连，使得积液池11中的冷却液流入换热器20内部，并与流过换热器20的散热工质实现热交换。

在一些可能的实施方式中，参考图10和图11，与上述任一实施例的不同之处在于，散热系统1没有设置上述的热交换泵30，换热器20不完全浸没在积液池11中(图10中示出换热器20部分浸没在积液池11中，图11示出换热器20没有浸没在积液池11中)，冷却液为低沸点的工质。这样设置后，来自积液池11的冷却液也能够与换热器20中的散热工质热交换，实现了对积液池11中的冷却液的降温。上述的冷却液的沸点在30℃至50℃之间，包括30℃和50℃。低沸点的冷却液的类型不做限制，例如是氟化液。

具体而言，当积液池11中的发热器件13工作一段时间后，发热器件13会发热，从而，发热器件13会加热积液池11中的冷却液，由于冷却液为低沸点的工质，经发热器件13加热后气化，气化的冷却液上升(图10和图11中虚线箭头所示)，热的气化的冷却液和冷的散热工质之间的温差或者密度差使得气化的冷却液在密封空间10a内“弥漫”，并经过换热器20的表面，流过换热器20的冷的散热工质与热的气化的冷却液热交换，即气液两相热交换，从而将热的气化的冷却液的热量带走，也即将发热器件13的热量带走，从而实现了对积液池11中的冷却液的降温。

并且，由于是气液两相热交换，气化的冷却液会被液化，形成液态的冷却液(图10和图11中小圆圈所示)，液化后的冷却液流回积液池11。那么，积液池11中的冷却液来源也有两部分，一部分是气化的冷却液经过换热器20换热后液化的冷却液(温度是T1)，另一部分是供液泵驱动的过冷液体经过和发热器件换热后的冷却液(温度是T2)。积液池11中的冷却液的温度是T1和T2混合后的温度T3，在这里，T1＜T3＜T2。经过充分混合的T3温度的冷却液，再次经过换热器20和供液泵再次进入散热系统1循环，进行换热。

本申请对换热器20在密封空间10a内的放置位置不做限制，能够实现与气化的冷却液进行热交换的布置形式都属于本申请的保护范围。

示例性的，如图10所示，换热器20放置在密闭空间的侧面。当换热器20放置在密封空间10a的侧面的时候，可以设置一个风扇60，促进密闭空间中的气化的冷却液的流动。即，通过风扇60使气化的冷却液流向换热器20的表面。示例性的，如图10所示，风扇60位于密封空间10a的右侧面，并位于换热器20的右侧，风扇60工作时，抽吸气化的冷却液，将气化的冷却液抽向换热器20的表面。或者，在一些可能的实施方式中，风扇60位于密封空间10a的左侧面，远离换热器20设置，风扇60工作时，将气化的冷却液吹向换热器20的表面。在风扇60的作用下，加速了气化的冷却液流向换热器20的表面，实现气液两相热交换。上述风扇60的数量不做限制，例如是一个、两个或者三个等数量。

示例性的，如图11所示，换热器20放置在密封空间10a的顶面。例如，换热器20位于积液池11上方，且面向发热器件13设置。这样设置后，在发热器件13加热冷却液后，气化的冷却液可以快速到达换热器20的表面，再与换热器20中的散热工质热交换，而变成液化的冷却液后，液化的冷却液会直接流向位于换热器20下方的发热器件13的表面。由于气化的冷却液经过换热器20换热后液化的冷却液的温度较低(例如是T1)，较低温度的冷却液直接流向发热器件13表面，使得发热器件13得到充分的冷却，对发热器件13的冷却效果佳。

参考图12并结合图1所示，本申请还提供一种电子设备，包括机柜2，机柜2内设有多个密封的插框，每个密封的插框内设有基板12，基板12位于积液池11内。本申请的机柜2是采用液冷散热方案的设备柜，也称之为液冷机柜2。上述任一实施例所述的散热系统1用于对密封的插框内的基板12上的发热器件13进行散热。图12中示出了两个机柜2，但机柜2的数量不做限制。每个机柜2内设有四个密封的插框，每个插框内对应设有一个基板12，相应地，每个基板12对应设置一个散热系统1。但基板12的数量和散热系统1的数量不做限制。上述的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12，本申请还提供一种液冷系统。示例性的，图12所示的液冷系统可应用于高热流密度芯片或功率器件的散热，可应用在数据中心/服务器/网络设备机房中给电路板上的功率器件散热的场景。

如图12所示，液冷系统包括：上述实施例所描述的散热系统1、机柜2和冷水装置3。每个散热系统1中的换热器20上包含有一组连接冷水装置3的进水口和出水口。冷水装置3用于提供冷水，并通过管路与换热器20进水口和出水口连通(例如是通过快速接头连通)。冷水装置3提供的冷水借助管路在换热器20中与来自密封的插框内的积液池11中的冷却液进行热交换，以降低流经换热器20的冷却液的温度。

示例性的，上述的冷水装置3是环境中的换热设备，通常是冷却塔。冷却塔：一种塔式的排热设备，内部填充填料(塑料换热片)，在填料内实现水和外界空气的换热，分为开式塔和闭式塔，其中开式塔是水与空气直接接触换热，闭式塔是水与空气隔离通过管壁换热，通常可以提供不超过35℃的水，也称之为冷却水。本申请对冷水装置3的类型不做限制，还可以是其它能够提供冷水的装置。

如图12所示，冷水装置3向散热系统1提供的是冷水，冷水对散热系统1中的冷却液降温后，经散热系统1流出的是热水，热水再流回冷水装置3，热水再冷水装置3中被冷却，再向散热系统1提供冷水。从而，冷水装置3不断地向密封的插框中的散热系统1循环提供冷水，将机柜2的热量耗散到环境中。

图12所示的液冷系统没有设置CDU(Coolant Distribution Unit，冷却液分配单元)，不需要将冷水集中分配到多个机柜2，可以直接将冷水送入到各机柜2的密封插框中的散热系统1中。通过机柜2内部散热系统1自身的循环，实现给发热器件13(例如主芯片)进行直接液体射流冲击冷却。冷却循环采用分布式，分布式的冷却方案具有更高的可靠性、灵活性和可扩展性。

在一些可能的实施方式中，参考图13，液冷系统包括换热装置4。示例性的，上述的换热装置4通常称之为CDU，下文为了描述方便将换热装置4称之为CDU。CDU是具有温控的动力功能的业界部件，是一种柜式设备，其内包含泵、板式换热器4a等，承担二次侧循环流动的动力和液冷机柜2所需的流量，同时有板式换热器4a对一次侧和二次侧液体进行隔离且换热，提供一定温度的工质水给到液冷机柜2。一次侧通常为冷水装置3，冷水装置3提供的冷水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实现冷水装置3中的冷水和机柜2中的散热工质的换热。本申请对换热装置4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，参考图13，本申请的液冷系统中的液冷机柜2与CDU进行连通和热交换，CDU通过二次侧管路分配到各个机柜2的散热系统1中的换热器20内，进入换热器20后，对积液池11中的冷却液进行降温，将发热器件13的热量带走；CDU与机房外的排热设备(冷水装置3)进行换热，最终将机柜2内的发热器件13的热量带到环境大气中。

综上，本申请提出了一种分布式供液的液冷服务器解决方案，主要针对服务器节点内在扩容过程中的供液问题，提出一种可灵活扩容供液泵40的服务器射流架构。将一个泵负责“热交换+供液”功能，进行功能区分，热交换泵30只负责热交换供液，供液泵40只负责喷射供液，不参与换热；根据不同服务器的布局，需要灵活增加供液泵40或热交换泵30；可以实现100％液冷，散热性能好，服务器内不需要设置冷板、管路等部件。

Claims (21)

1.一种散热系统，用于对发热器件进行散热，其特征在于，所述散热系统包括：

积液池，储存有冷却液，所述发热器件设置在所述积液池中；

换热器，供散热工质流过，所述散热工质用于和来自所述积液池的冷却液实现热交换，以对所述冷却液降温，且所述散热工质和所述冷却液相互隔离；

喷射回路，包括通过供液管路连通的喷射组件和供液泵；其中，

所述喷射组件面向所述发热器件设置；

所述供液泵用于驱动所述积液池中的冷却液通过所述喷射组件向所述发热器件喷射冷却液，以对所述发热器件散热；

所述供液泵不会驱动所述冷却液与所述散热工质实现热交换。

2.如权利要求1所述的温控部件，其特征在于，还包括：热交换泵，所述热交换泵用于使所述积液池中的冷却液流经所述换热器，并与流过所述换热器的散热工质实现热交换，以对所述冷却液降温，最终流回所述积液池。

3.如权利要求2所述的温控部件，其特征在于，经所述换热器降温后的所述冷却液直接从所述换热器流回所述积液池。

4.如权利要求2所述的温控部件，其特征在于，还包括：附加供液管路和附加喷射组件，所述换热器通过所述附加供液管路与所述附加喷射组件连通，经所述换热器降温后的所述冷却液通过所述附加供液管路流入所述附加喷射组件，以通过所述附加喷射组件向所述发热器件喷射冷却液，最终流回所述积液池。

5.如权利要求4所述的温控部件，其特征在于，所述发热器件包括高功耗发热器件，所述附加喷射组件面向所述高功耗发热器件设置，经所述换热器降温后的所述冷却液通过所述附加喷射组件向所述高功耗发热器件喷射冷却液。

6.如权利要求1所述的温控部件，其特征在于，所述换热器不完全浸没在所述积液池中；所述冷却液为低沸点的工质，能够被所述发热器件加热后气化，气化的所述冷却液与经过所述换热器的表面，以与所述散热工质实现热交换。

7.如权利要求6所述的温控部件，其特征在于，所述换热器位于所述积液池上方，且面向所述发热器件设置。

8.如权利要求6或7所述的温控部件，其特征在于，还包括风扇，用于使所述气化的所述冷却液流向所述换热器的表面。

9.如权利要求8所述的温控部件，其特征在于，所述风扇位于所述换热器的侧面，用于将所述气化的所述冷却液吹向或者抽向所述换热器的表面。

10.如权利要求6至9任一项所述的温控部件，其特征在于，所述冷却液的沸点在30℃至50℃之间。

11.如权利要求6至9任一项所述的温控部件，其特征在于，所述冷却液为氟化液。

12.如权利要求1至11任一项所述的温控部件，其特征在于，所述喷射回路为多个，多个所述喷射回路相互独立工作。

13.如权利要求12所述的温控部件，其特征在于，每一个所述喷射回路包括多个所述喷射组件。

14.如权利要求12所述的温控部件，其特征在于，每一个所述喷射回路与一个或多个发热器件相对应。

15.如权利要求1至5、12至14任一项所述的散热系统，其特征在于，所述换热器完全浸没于所述积液池中。

16.如权利要求1至14任一项所述的散热系统，其特征在于，还包括附加换热器，所述附加换热器供散热工质流过，且完全浸没于所述积液池中。

17.如权利要求1至16任一项所述的散热系统，其特征在于，所述散热系统还包括密封空间，所述密封空间内设有所述发热器件，所述冷却液填充于所述密封空间的底部以形成所述积液池。

18.如权利要求17所述的散热系统，其特征在于，所述换热器、热交换泵以及所述供液泵均位于所述密封空间内。

19.如权利要求1至18任一项所述的散热系统，其特征在于，所述散热工质为冷却水。

20.一种电子设备，其特征在于，包括：

密封的插框；

基板，设于所述密封的插框内，所述发热器件设于所述基板上，所述基板位于所述积液池内；

权利要求1至19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。

21.一种液冷系统，其特征在于，包括：

权利要求20所述的电子设备；

冷水装置，用于提供冷水，所述冷水装置通过管路与所述换热器连通，所述冷水借助管路在所述换热器中与来自所述积液池中的所述冷却液进行热交换，以降低流经所述换热器的冷却液的温度。

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