CN205579817U - 用于服务器机房的排热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于服务器机房的排热系统。所述系统的一具体实施方式包括：受热单元、散热单元、第一管道以及第二管道；所述受热单元与设置有多台服务器的机架连接，所述散热单元所处的位置高于受热单元所处的位置，且所述散热单元设置在低温环境中；所述受热单元、所述散热单元、所述第一管道与所述第二管道形成循环回路；所述循环回路中填充制冷剂，所述制冷剂通过所述第一管道由所述受热单元流至所述散热单元，且所述制冷剂通过所述第二管道由所述散热单元流至所述受热单元。该实施方式在不需要外部驱动力的情况下，可以实现制冷剂在受热单元和散热单元之间循环流动以达到散热的效果，节省了耗电量。

Description

用于服务器机房的排热系统

技术领域

本申请涉及排热设备领域，具体涉及自动排热系统，尤其涉及一种用于服务器机房的排热系统。

背景技术

随着互联网的广泛应用，在互联网数据中心的大型机房中的单机架上的服务器密度也越来越大。进而，单机架产生的局部热量也越来越高。对于新型高温服务器机房中，单机架产生的局部热量更高。

在互联网数据中心常用的制冷方法为对服务器采用冷冻水型制冷系统。冷冻水型制冷系统的配置为使用冷水机组作为全系统的冷源，若干精密空调、顶置制冷单元等作为末端。在冷源和全部末端之间使用水管、阀门以及水泵连接成为一个完整制冷系统。水泵作为动力源推动水系统在冷机和末端之间循环，实现制冷功能。

然而，冷冻水型制冷系统在运行过程中，冷水机组、水泵的用电量大；对于新型高温服务器的机房中，对冷冻水型制冷系统中的冷源的温度要求更高，耗电量更大。另外，若冷冻水型制冷系统发生宕机事故，则机房温度迅速激增，会使高温服务器电气元器件出现质量安全问题，甚至是CPU烧毁等潜在危险。

实用新型内容

本申请的目的在于提出一种用于服务器机房的排热系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

本申请提供了一种用于服务器机房的排热系统，所述系统包括：受热单元、散热单元、第一管道以及第二管道；所述受热单元与设置有多台服务器的机架连接，所述散热单元所处的位置高于受热单元所处的位置，且所述散热单元设置在低温环境中；所述受热单元、所述散热单元、所述第一管道与所述第二管道形成循环回路；所述循环回 路中填充制冷剂，所述制冷剂通过所述第一管道由所述受热单元流至所述散热单元，且所述制冷剂通过所述第二管道由所述散热单元流至所述受热单元。

在一些实施例中，所述受热单元和所述散热单元各自包括一个蛇形管道。

在一些实施例中，所述散热单元设置在与冷源相接触的区域内。

在一些实施例中，所述第一管道、所述第二管道及所述蛇形管道的横截面的形状为圆形。

在一些实施例中，10mm≤D<100mm，其中，D为所述第一管道、所述第二管道及所述蛇形管道的圆形横截面的直径。

在一些实施例中，所述制冷剂为丙酮。

本申请提供的用于服务器机房的排热系统，通过将填充有制冷剂的受热单元与设置有多台服务器的机架连接，使得受热单元处于高温环境下，将填充有制冷剂的散热单元设置在位置比受热单元高的低温环境中。在温度高且位置低的受热单元中的制冷剂在吸收热量后密度变小，在散热单元的密度大的制冷剂的压力作用下由第一管道流至散热单元，或者受热单元中的制冷剂一部分由液态变为气态通过第一管道从下向上蒸发至散热单元。另外，在温度低且位置高的散热单元中制冷剂受冷，释放出热量，密度变大。由于在高位置处的散热单元中的制冷剂的其密度比低位置处的受热单元中的制冷剂的密度大，在重力的作用下，位于散热单元中的制冷剂通过第二管道自动流至受热单元。这样的设计结构使得制冷剂可以在无外部的能量驱动的情况下，在受热单元、散热单元以及第一管道和第二管道之间自动循环流动。进而源源不断的吸收热通道内的热量达到对服务器机房进行自动排热的目的，节省了耗电量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请的用于服务器机房的排热系统的一个实施例的 结构示意图；

图2是根据本申请的服务器机房的机架设置的示意图；

图3是根据本申请的用于服务器机房的排热系统的另一个实施例的结构示意图；

图4是根据本申请的一个实施例的热交换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了根据本申请的用于服务器机房的排热系统的一个实施例的结构示意图。如图1所示，用于服务器机房的排热系统100可以包括设置在放置有多台服务器的机架11之上的受热单元12、散热单元13、第一管道14、第二管道15。

在服务器机房中，多个服务器设置在一个机架上，机架分前面和后面。在服务器机房中，机架在设置时是面对面设置以及背对背面设置。也就是说，在服务器机房中，如图2所示的服务器机房的机架设置示意图：两排机架11’和11”，这两排机架的其中一排机架11’的前面111’与另一排机架11”的前面111”相对放置。或者是两排机架11和11’，其中一排机架11的背面112与另一排机架11’的背面112’相对放置。由背面与背面相对放置形成的空间形成热通道；由前面与前面相对放置形成的空间形成冷通道。这样放置机架可以使冷通道和热通道在空间上分隔开来，减少冷风与热风对流。在冷风与热风有对流的情况下，冷风的温度变高，为使冷风达到需求的温度，会增加制冷的耗电量。为了进一步减少冷风与热风的对流，降低能耗比，可以设置隔离的冷通道和/或热通道。可选的，在本实施例中，采用隔离的热通道。 如图2所示，两排机架的中的一排机架11的背面112与另一排机架11’的背面112’之间的空间以及设置在该两排机架上的回风板113形成隔离的热通道114。热通道114内的温度一般在38℃以上，对于新型高温服务器的机架形成的热通道114内的温度高达50摄氏度以上。

在本实施例中，排热系统100的受热单元12、散热单元13、第一管道14以及第二管道15连通。在受热单元12、散热单元13、第一管道14以及第二管道15连通的通道内填充制冷剂。由于热胀冷缩，制冷剂在高温下的密度相比在低温下的密度变小；甚至在热通道内的形成高温下制冷剂部分或全部发生由液态向气态的转变；在散热单元中，由于散热单元处于较低的温度处，制冷剂密度变大；甚至气态的制冷剂由气态向液态转变。

在本实施例的一些可选实现方式中，制冷剂可以为丙酮。丙酮在30℃有较高的挥发性。丙酮的沸点在56℃。其在30℃及更高的温度下，相比20℃-25℃的密度变小，且变化幅度比较大。当温度在56℃以上，丙酮全部变为气态，其密度更小。

在本实施例中，排热系统100的受热单元12与热通道114内的任意一个机架11相连接。也就是说，受热单元12处于热通道内。由于热通道内的温度在38摄氏度或者50℃以上，受热单元12内的制冷剂的密度变小；或者制冷剂发生相变，由液态制冷剂转为液态和气态制冷剂共存；气态的制冷剂通过第一管道104向上蒸发。

在本实施例中，排热系统100的散热单元103位置处的温度比受热单元102位置处的温度低。例如，散热单元103位置处的温度可以为20℃至25℃，或者低于20℃。

在本实施例的一些可选实现方式中，可以将散热单元设置在与冷源接触的区域内。冷源可以为可以提供20℃至25℃，或者可以提供温度低于20℃的冷源。冷源例如可以是常规制冷的精密空调。

在本实施例中，散热单元13所处的位置的高度高于受热单元12所处的位置的高度。如图1所示，散热单元13的底部与水平面的距离为H，受热单元的顶部与水平面的距离为h，H>h。也就是说，散热单元13的底部要高于散热单元13的顶部。

在本实施例中，散热单元13所处的位置的高于热通道的所处的位置。也就是说，散热单元13所处的位置的高于形成热通道114的回风板113的顶部。例如，如图2所示机架11’的距离水平面的高度h1可以为2米，形成热通道114的回风板113的顶部距离水平面的高度h2可以为2.5米。则散热单元13的所处的位置可以为高于形成热通道114的回风板113的顶部的任意位置，可选的，可以设置散热单元位于距离水平面高度H为3米的位置处。

在本实施例中，制冷剂在受热单元12中时，吸收热通道114内的热量后其密度变小；或者发生由液态转向气态的变化。制冷剂在散热单元13中时，遇冷密度变大；或者遇冷发生气态转向液态的变化，从而释放出热量。由于制冷剂在散热单元13的密度大，而在受热单元12内的密度小。另外，散热单元13的高度高于受热单元12的高度。这样，在散热单元13内的密度大的制冷剂在重力的作用下由第二管道15从散热单元13流至受热单元12。在受热单元中12的制冷剂一部分变为气态由第一管道14向散热单元13蒸发，另一部分制冷剂为密度较小的液态；或者在受热单元12中的制冷剂全部为密度小的制冷剂，在受到散热单元13中的密度大的制冷剂的压力的作用，由第一通道14从受热单元12流至散热单元13。由散热单元13流至受热单元12的制冷剂吸收热通道内的热量，密度变小或者发生部分制冷剂发生由液态到气态的变化；由受热单元12蒸发至散热单元13的气态制冷剂和密度小的制冷剂遇冷由气态转为液态，与流至散热单元12的液态制冷剂合为一体，成为密度大的制冷剂。或者由受热单元12流至散热单元13的密度小的制冷剂遇冷密度变大，释放出热量。这样，制冷剂在受热单元12、散热单元13、第一管道14以及第二管道15连通的通道内不断循环往复，从受热单元12吸收热量后密度变小，流至散热单元13释放热量，密度变大，再由散热单元13流至受热单元12吸收热量。不断带走热通道内的热量，实现自动排热的功能。

这样的排热系统的结构设计，由于制冷剂在温度高且位置低的受热单元中吸收热量后密度变小，在散热单元的制冷剂的压力作用下由第一管道流至散热单元，或者一部分由液态变为气态通过第一管道从 下向上蒸发至散热单元。另外，在温度低且位置高的散热单元中制冷剂受冷，释放出热量，密度变大。由于高位置处的散热单元中的制冷剂的密度比低位置处的受热单元中的制冷剂的密度大，在重力的作用下，位于散热单元中的制冷剂通过第二管道自动流至受热单元。这样的设计结构使得制冷剂可以在无外部的能量驱动的情况下，在受热单元、散热单元以及第一管道和第二管道之间自动循环流动。进而源源不断吸收热通道内的热量达到对放置多台服务器的机架进行自动排热的目的，节省了耗电量。

进一步参考图3，图3示出了根据本申请的用于服务器机房的排热系统的另一个实施例的结构示意图。

如图3所示，用于服务器机房的排热系统200包括设置于放置有多台服务器的机架21之上的受热单元22、散热单元23、第一管道24和第二管道25以及冷源26。

在本实施例中，受热单元22、散热单元23、第一管道24和第二管道25连通，且连通的通道内填充制冷剂。

在本实施例的一些可选实现方式中，制冷剂为丙酮。

在本实施例中，受热单元22设置在机架与回风板形成的热通道内，可选的，受热单元22与热通道内的机架连接。

在本实施例中，散热单元23设置在与冷源26相接触的区域内。在与冷源26相接触的区域内的温度可以为20℃-25℃；或者，与冷源26相接触的区域内的温度低于20℃。在本实施例中，冷源26可以为常规制冷的精密空调。

在本实施例中，散热单元23所处的位置的高度高于受热单元22所处的位置的高度。

在本实施例中，受热单元22和散热单元23分别包括一个蛇形管道。蛇形管道中包括多个弯曲的部分。具有多个弯曲部分的受热单元22，相比于图1所示的排热系统中的受热单元12，本实施例中的受热单元22的结构增加了受热单元22与热通道内的热风的接触面积，有助于制冷剂在热通道内尽量多的吸收热量。同样，散热单元23具有多 个弯曲的部分，相比于图1所示的排热系统中的散热单元13，本实施例中的散热单元23的结构增加了散热单元23向与冷源26接触的区域内释放热量的面积，有助于制冷剂在与冷源26接触的区域内尽量多的释放热量。

在本实施例中，受热单元22、散热单元23、第一管道24和第二管道25的横截面的形状可以为方形、三角形以及其他多边形。

在本实施例的一些可选实现方式中，受热单元22、散热单元23、第一管道24和第二管道25的横截面的形状为圆形。

在本实施例的一些可选实现方式中，受热单元22、散热单元23、第一管道24和第二管道25的材质可以为金属材质，例如桐、铝、铁等材质。另外综合考虑系统的成本以及耐用性，可以采用不锈钢来制作受热单元22、散热单元23、第一管道24和第二管道25。

在本实施例的一些可选实现方式中，上述受热单元、散热单元、第一管道和第二管道的横截面的圆形的直径假设为D，则D的取值范围为10mm≦D<100mm。

值得指出的是，上述任意实施例提供的用于服务器机房的排热系统，可以应用于冷冻水形制冷系统发生宕机时对服务器机房进行排热，避免因为冷冻水形制冷系统发生宕机而造成的服务器损坏。也可以长期应用于对服务器机房进行排热，从而节省耗电量。

请继续参考图4，图4是根据本申请的用于服务器机房的排热系统的一个实施例的热交换示意图。

如图4中所示，散热单元中的制冷剂在低温下冷凝，密度变大，释放热量，在重力作用下通过第二管道由散热单元流至受热单元。流至受热单元中的制冷剂吸收热通道内的热量，其密度变小，受散热单元中的制冷剂的压力的作用由第一管道向上流至散热单元。在不需要外部动力驱动的情况下，制冷剂不断的在散热单元和受热单元之间循环流动，起到对服务器机房排热的目的，减少了耗电量。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种用于服务器机房的排热系统，其特征在于，所述系统包括：受热单元、散热单元、第一管道以及第二管道；

所述受热单元与设置有多台服务器的机架连接，所述散热单元所处的位置高于受热单元所处的位置，且所述散热单元设置在低温环境中；

所述受热单元、所述散热单元、所述第一管道与所述第二管道形成循环回路；

所述循环回路中填充制冷剂，所述制冷剂通过所述第一管道由所述受热单元流至所述散热单元，且所述制冷剂通过所述第二管道由所述散热单元流至所述受热单元。

2.根据权利要求1所述的用于服务器机房的排热系统，其特征在于，

所述受热单元和所述散热单元各自包括一个蛇形管道。

3.根据权利要求1所述的用于服务器机房的排热系统，其特征在于，所述散热单元设置在与冷源相接触的区域内。

4.根据权利要求2所述的用于服务器机房的排热系统，其特征在于，所述第一管道、所述第二管道及所述蛇形管道的横截面的形状为圆形。

5.根据权利要求4所述的用于服务器机房的排热系统，其特征在于，10mm≤D<100mm，其中，D为所述第一管道、所述第二管道及所述蛇形管道的圆形横截面的直径。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于服务器机房的排热系统，其特征在于，所述制冷剂为丙酮。