CN206877263U - 一种双温冷源双回路热管循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双温冷源双回路热管循环系统，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元；室内散热单元中，每台服务器机柜中均设置有热管散热单元和热管蒸发端；中间换热单元包括多台中间换热器Ⅰ、Ⅱ；室外冷却单元包括冷却模块Ⅰ、Ⅱ。一级热管吸热端与主要发热元件贴合，放热端与二级热管吸热端贴合，二级热管吸热端吸收的热量，经中间换热器Ⅰ传给室外冷却单元,构成回路热管循环系统；热管蒸发端吸收主要发热元件外的其他排热，热量经过中间换热器Ⅱ传给室外冷却单元，构成另一回路热管循环系统；两循环系统，均采用氟利昂作传热介质且利用重力驱动；中间换热器Ⅰ、Ⅱ中的冷却介质分别来自冷却模块Ⅰ、Ⅱ中的冷源，系统节能环保。

Description

一种双温冷源双回路热管循环系统

技术领域

本实用新型涉及机柜服务器的散热领域，尤其是涉及一种双温冷源双回路热管循环系统。

背景技术

近年来全球范围数据机房的数量和规模均急剧增长，数据机房节能已成为当前节能工作的重要关注点。同时，机房内机柜服务器集成密度越来越高，服务器的发热量越来越大，数据中心冷却系统的散热能力也受到了挑战。

现有的服务器机柜中，CPU的产热占到总体机柜产热的60％，在常用的机柜冷却系统中，都是先把CPU产生的热排到空气中，和空气掺混后由空气带走，CPU的工作温度一般为60℃，而制冷空气一般在20℃左右，大温差传热造成比较大的能源浪费。

而服务器级液冷技术因其散热、节能效果显著，需求也越来越大。现有的服务器级液冷技术主要方式是由冷却设备提供冷冻水经管路输送至服务器内部直接带走服务器内发热元件的热量，该方式虽散热、节能效果显著，但水管进入服务器，存在水泄漏的潜在危险。

因此，需考虑一种新型的服务器与冷却系统的连接方式，避免上述存在的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺点和不足，本实用新型旨在提供一种双温冷源双回路热管循环系统，一级热管吸热端伸入服务器机箱内且与主要发热元件紧密贴合，放热端置于服务器机箱外且与二级热管吸热端压紧贴合在一起，二级热管吸热端吸收的热量，经过中间换热器Ⅰ传递给室外冷却单元从而排出服务器,从而构成一回路热管循环系统；热管蒸发端吸收服务器除主要发热元件外的其他排热，热量经过中间换热器Ⅱ传递给室外冷却单元从而被排出服务器，从而构成另一回路热管循环系统；一级热管、二级热管吸热端与中间换热器Ⅰ构成的回路中、热管蒸发端与中间换热器Ⅱ构成的回路中，均采用氟利昂作为传热介质且利用重力驱动，无水进入服务器、无动力驱动，节能、可靠；中间换热器Ⅰ中的冷却介质来自冷却模块Ⅰ中的高温冷源，可全年使用自然冷源，全年节能效果好；中间换热器Ⅱ中的冷却介质来自冷却模块Ⅱ中的常温冷源，可利用自然冷源作为辅助冷源，系统节能环保。

本实用新型为实现其技术目的所采取的技术方案为：

一种双温冷源双回路热管循环系统，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元，其特征在于，

--所述室内散热单元包括若干个室内散热模块，每个所述室内散热模块包括一气管集管Ⅰ、一液管集管Ⅰ、一气管集管Ⅱ、一液管集管Ⅱ、位于同一行或同一列的多台服务器机柜，每台所述服务器机柜中均设置有热管散热单元和热管蒸发端，其中，

每台所述服务器机柜内设置有若干台服务器；

每一所述热管散热单元均包括若干个一级热管及至少一个二级热管吸热端，其中，所述一级热管的吸热端伸入服务器的机箱内并与其中的主要发热元件紧密贴合，所述一级热管的放热端置于服务器的机箱外并与置于服务器机箱外的所述二级热管吸热端压紧贴合在一起；每一所述二级热管吸热端均包括1个二级热管进管及1个二级热管出管，各所述二级热管进管与所述液管集管Ⅰ连通，各所述二级热管出管与所述气管集管Ⅰ连通；

每一所述热管蒸发端均布置在服务器的出风口位置，吸收服务器除主要发热元件外的其他排热；每一所述热管蒸发端均包括1个液管进管及1个气管出管，各所述液管进管与所述液管集管Ⅱ连通，各所述气管出管与所述气管集管Ⅱ连通；

--所述中间换热单元包括多组中间换热器，每组所述中间换热器包括1台中间换热器Ⅰ、1台中间换热器Ⅱ，每组所述中间换热器对应一所述室内散热模块，所述室内散热模块中的气管集管Ⅰ与所述中间换热器Ⅰ的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管Ⅰ与所述中间换热器Ⅰ的热侧出口连通；所述室内散热模块中的气管集管Ⅱ与所述中间换热器Ⅱ的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管Ⅱ与所述中间换热器Ⅱ的热侧出口连通；

--所述室外冷却单元包括冷却模块Ⅰ、冷却模块Ⅱ及一室外回管总管Ⅰ和一室外出管总管Ⅰ、一室外回管总管Ⅱ和一室外出管总管Ⅱ，各所述中间换热器Ⅰ的冷侧通过所述室外回管总管Ⅰ和室外出管总管Ⅰ与所述冷却模块Ⅰ构成循环回路；各所述中间换热器Ⅱ的冷侧通过所述室外回管总管Ⅱ和室外出管总管Ⅱ与所述冷却模块Ⅱ构成循环回路。

优选的，各所述中间换热器Ⅰ的冷侧出口通过一室外出管支管Ⅰ与所述室外回管总管Ⅰ连通，各所述中间换热器Ⅰ的冷侧入口通过一室外入管支管Ⅰ与所述室外出管总管Ⅰ连通；各所述中间换热器Ⅱ的冷侧出口通过一室外出管支管Ⅱ与所述室外回管总管Ⅱ连通，各所述中间换热器Ⅱ的冷侧入口通过一室外入管支管Ⅱ与所述室外出管总管Ⅱ连通。

优选的，各所述二级热管进管分别通过一液管支管Ⅰ与所述液管集管Ⅰ连通，各所述二级热管出管分别通过一气管支管Ⅰ与所述气管集管Ⅰ连通；且各所述液管支管Ⅰ、气管支管Ⅰ、液管进管、气管出管上均设置有阀门组件。

优选的，各所述服务器均包括至少一主要发热元件及其他发热元件；所述一级热管的吸热端与所述服务器的主要发热元件之间的接触端面、所述一级热管的放热端与所述二级热管吸热端之间的接触端面，均涂有导热介质。

优选的，各所述热管散热单元的数量与各所述服务器的数量一一对应。

优选的，每台服务器机柜中所述热管蒸发端的数量，至少为1，此时所述热管蒸发端吸收所述服务器机柜中所有所述服务器除主要发热元件外的其他排热。

优选的，每台服务器机柜中的每一服务器的出风口处均设置一热管蒸发端，此时各所述热管蒸发端分别吸收各服务器出风口除主要发热元件外的其他排热。

优选的，所述热管蒸发端自带风机，或无风机而直接借助所述服务器排风来实现强化换热。

优选的，所述中间换热器Ⅰ设置在高于所述二级热管吸热端的位置，所述二级热管吸热端与所述中间换热器Ⅰ连接的管路中的传热介质利用重力驱动；所述中间换热器Ⅱ设置在高于所述热管蒸发端的位置，所述热管蒸发端与所述中间换热器Ⅱ连接的管路中的传热介质利用重力驱动。

优选的，所述中间换热器Ⅰ中的冷却介质来自所述冷却模块Ⅰ中的高温冷源，所述高温冷源来自冷却塔或冷机或自然冷源，高温冷源的温度≤40℃，优选可全年使用自然冷源；所述中间换热器Ⅱ中的冷却介质来自所述冷却模块Ⅱ中的常温冷源，所述常温冷源来自冷却塔或冷机或自然冷源，常温冷源温度≤机房设计环境温度，优选可利用自然冷源作为辅助冷源。

本实用新型的双温冷源双回路热管循环系统中，所述二级热管吸热端与中间换热器Ⅰ构成的回路中、热管蒸发端与中间换热器Ⅱ构成的回路中，均采用氟利昂作为传热介质。各所述中间换热器Ⅰ与所述冷却模块Ⅰ中的工质可以为水或R22、R134a、R407C或R410A中的任意一种；各所述中间换热器Ⅱ与所述冷却模块Ⅱ中的工质可以为水或R22、R134a、R407C或R410A中的任意一种。

同现有技术相比，本实用新型旨在提供一种双温冷源双回路热管循环系统，一级热管吸热端伸入服务器机箱内且与主要发热元件紧密贴合，放热端置于服务器机箱外且与二级热管吸热端压紧贴合在一起，二级热管吸热端吸收的热量，经过中间换热器Ⅰ传递给室外冷却单元从而排出服务器,从而构成一回路热管循环系统；热管蒸发端吸收服务器除主要发热元件外的其他排热，热量经过中间换热器Ⅱ传递给室外冷却单元从而被排出服务器，从而构成另一回路热管循环系统；一级热管、二级热管吸热端与中间换热器Ⅰ构成的回路中、热管蒸发端与中间换热器Ⅱ构成的回路中，均采用氟利昂作为传热介质且利用重力驱动，无水进入服务器、无动力驱动，节能、可靠；中间换热器Ⅰ中的冷却介质来自冷却模块Ⅰ中的高温冷源，可全年使用自然冷源，全年节能效果好；中间换热器Ⅱ中的冷却介质来自冷却模块Ⅱ中的常温冷源，可利用自然冷源作为辅助冷源，系统节能环保。

附图说明

图1是本实用新型的双温冷源双回路热管循环系统的结构示意图，其中热管蒸发端自带风机。

图2是本实用新型的双温冷源双回路热管循环系统热管蒸发端无风机时的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的双温冷源双回路热管循环系统，包括室内散热单元1、中间换热单元2、室外冷却单元3。室内散热单元1包括若干个室内散热模块4，每个室内散热模块4包括一气管集管Ⅰ5、一液管集管Ⅰ6、一气管集管Ⅱ7、一液管集管Ⅱ8、多台服务器机柜9及多个热管散热单元10、多个热管蒸发端11。

每台服务器机柜9内设置有若干台服务器12；每一热管散热单元10均包括若干个一级热管13及至少一个二级热管吸热端14，其中，一级热管13的吸热端伸入服务器12的机箱内并与其中的主要发热元件紧密贴合，一级热管13的放热端置于服务器12的机箱外并与置于服务器12机箱外的二级热管吸热端14压紧贴合在一起；每一二级热管吸热端14均包括1个二级热管进管15及1个二级热管出管16，各二级热管进管15与液管集管Ⅰ6连通，各二级热管出管16与气管集管Ⅰ5连通；每一热管蒸发端11均布置在服务器12的出风口位置，吸收服务器除主要发热元件外的其他排热。每一热管蒸发端11均包括1个液管进管17及1个气管出管18，各液管进管17与液管集管Ⅱ8连通，各气管出管18与气管集管Ⅱ7连通。

中间换热单元2包括多组中间换热器19，每组所述中间换热器19包括1台中间换热器Ⅰ20、1台中间换热器Ⅱ21，每组中间换热器19对应一室内散热模块4，室内散热模块4中的气管集管Ⅰ5与中间换热器Ⅰ20的热侧进口连通，室内散热模块4中的液管集管Ⅰ6与中间换热器Ⅰ20的热侧出口连通；室内散热模块4中的气管集管Ⅱ7与中间换热器Ⅱ21的热侧进口连通，室内散热模块4中的液管集管Ⅱ8与中间换热器Ⅱ21的热侧出口连通。

室外冷却单元3包括冷却模块Ⅰ22、冷却模块Ⅱ23及一室外回管总管Ⅰ24和一室外出管总管Ⅰ25、一室外回管总管Ⅱ26和一室外出管总管Ⅱ27，各中间换热器Ⅰ20的冷侧通过室外回管总管Ⅰ24和室外出管总管Ⅰ25与冷却模块Ⅰ22构成循环回路；各中间换热器Ⅱ21的冷侧通过室外回管总管Ⅱ26和室外出管总管Ⅱ27与冷却模块Ⅱ23构成循环回路。各中间换热器Ⅰ20的冷侧出口通过一室外出管支管Ⅰ28与室外回管总管Ⅰ24连通，各中间换热器Ⅰ20的冷侧入口通过一室外入管支管Ⅰ29与室外出管总管Ⅰ25连通；各中间换热器Ⅱ21的冷侧出口通过一室外出管支管Ⅱ30与室外回管总管Ⅱ26连通，各中间换热器Ⅱ21的冷侧入口通过一室外入管支管Ⅱ31与室外出管总管Ⅱ27连通。各二级热管进管15分别通过一液管支管Ⅰ32与液管集管Ⅰ6连通，各二级热管出管16分别通过一气管支管Ⅰ33与气管集管Ⅰ5连通；且各液管支管Ⅰ40及气管支管Ⅰ41上、液管进管17及气管出管18上均设置有阀门组件34。热管蒸发端11自带风机35来实现强化换热。

图2是本实用新型的双温冷源双回路热管循环系统热管蒸发端无风机时结构示意图。与图1所代表的实施例相比，二者之间的区别主要在于，本实施例中热管蒸发端11无风机，热管蒸发端11直接借助服务器12排风来实现强化换热。

本实用新型中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双温冷源双回路热管循环系统，包括室内散热单元、中间换热单元、室外冷却单元，其特征在于，

--所述室内散热单元包括若干个室内散热模块，每个所述室内散热模块包括一气管集管Ⅰ、一液管集管Ⅰ、一气管集管Ⅱ、一液管集管Ⅱ、位于同一行或同一列的多台服务器机柜，每台所述服务器机柜中均设置有热管散热单元和热管蒸发端，其中，

每台所述服务器机柜内设置有若干台服务器；

每一所述热管散热单元均包括若干个一级热管及至少一个二级热管吸热端，其中，所述一级热管的吸热端伸入服务器的机箱内并与其中的主要发热元件紧密贴合，所述一级热管的放热端置于服务器的机箱外并与置于服务器机箱外的所述二级热管吸热端压紧贴合在一起；每一所述二级热管吸热端均包括1个二级热管进管及1个二级热管出管，各所述二级热管进管与所述液管集管Ⅰ连通，各所述二级热管出管与所述气管集管Ⅰ连通；

每一所述热管蒸发端均布置在服务器的出风口位置，吸收服务器除主要发热元件外的其他排热；每一所述热管蒸发端均包括1个液管进管及1个气管出管，各所述液管进管与所述液管集管Ⅱ连通，各所述气管出管与所述气管集管Ⅱ连通；

--所述中间换热单元包括多组中间换热器，每组所述中间换热器包括1台中间换热器Ⅰ、1台中间换热器Ⅱ，每组所述中间换热器对应一所述室内散热模块，所述室内散热模块中的气管集管Ⅰ与所述中间换热器Ⅰ的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管Ⅰ与所述中间换热器Ⅰ的热侧出口连通；所述室内散热模块中的气管集管Ⅱ与所述中间换热器Ⅱ的热侧进口连通，所述室内散热模块中的液管集管Ⅱ与所述中间换热器Ⅱ的热侧出口连通；

--所述室外冷却单元包括冷却模块Ⅰ、冷却模块Ⅱ及一室外回管总管Ⅰ和一室外出管总管Ⅰ、一室外回管总管Ⅱ和一室外出管总管Ⅱ，各所述中间换热器Ⅰ的冷侧通过所述室外回管总管Ⅰ和室外出管总管Ⅰ与所述冷却模块Ⅰ构成循环回路；各所述中间换热器Ⅱ的冷侧通过所述室外回管总管Ⅱ和室外出管总管Ⅱ与所述冷却模块Ⅱ构成循环回路。

2.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，各所述中间换热器Ⅰ的冷侧出口通过一室外出管支管Ⅰ与所述室外回管总管Ⅰ连通，各所述中间换热器Ⅰ的冷侧入口通过一室外入管支管Ⅰ与所述室外出管总管Ⅰ连通；各所述中间换热器Ⅱ的冷侧出口通过一室外出管支管Ⅱ与所述室外回管总管Ⅱ连通，各所述中间换热器Ⅱ的冷侧入口通过一室外入管支管Ⅱ与所述室外出管总管Ⅱ连通。

3.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，各所述二级热管进管分别通过一液管支管Ⅰ与所述液管集管Ⅰ连通，各所述二级热管出管分别通过一气管支管Ⅰ与所述气管集管Ⅰ连通；且各所述液管支管Ⅰ、气管支管Ⅰ、液管进管、气管出管上均设置有阀门组件。

4.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，各所述服务器均包括至少一主要发热元件及其他发热元件；所述一级热管的吸热端与所述服务器的主要发热元件之间的接触端面、所述一级热管的放热端与所述二级热管吸热端之间的接触端面，均涂有导热介质。

5.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，各所述热管散热单元的数量与各所述服务器的数量一一对应。

6.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，所述热管蒸发端自带风机，或不带有风机而直接借助所述服务器排风来实现强化换热。

7.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，所述中间换热器Ⅰ设置在高于所述二级热管吸热端的位置，所述二级热管吸热端与所述中间换热器Ⅰ连接的管路中的传热介质利用重力驱动；所述中间换热器Ⅱ设置在高于所述热管蒸发端的位置，所述热管蒸发端与所述中间换热器Ⅱ连接的管路中的传热介质利用重力驱动。

8.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，每台服务器机柜中所述热管蒸发端的数量，至少为1，此时所述热管蒸发端吸收所述服务器机柜中所有所述服务器除主要发热元件外的其他排热。

9.根据权利要求1所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，每台服务器机柜中的每一服务器的出风口处均设置一热管蒸发端，此时各所述热管蒸发端分别吸收各服务器出风口除主要发热元件外的其他排热。

10.根据上述任一项权利要求所述的双温冷源双回路热管循环系统，其特征在于，所述中间换热器Ⅰ中的冷却介质来自所述冷却模块Ⅰ中的高温冷源，所述高温冷源来自冷却塔、冷机或自然冷源，高温冷源的温度≤40℃；所述中间换热器Ⅱ中的冷却介质来自所述冷却模块Ⅱ中的常温冷源，所述常温冷源来自冷却塔、冷机或自然冷源，常温冷源温度≤机房设计环境温度。