CN210519317U - 一种用于高密度服务器机柜的热电冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，属于数据中心高密度机柜冷却技术领域。本热电冷却装置包括半导体热电制冷片、冷却风道、排热风道、冷端翅片散热器和热端翅片散热器。冷却风道和排热风道平行安装在服务器机柜的底部，热端翅片散热器焊接在排热风道上，其底部与半导体热电制冷片的热端粘接，冷端翅片散热器焊接在冷却风道上，其底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片的冷端粘接。本实用新型热电冷却装置利用半导体热电效应进行制冷，因此无机械运动部件、无振动、无噪声、体积小、重量轻、可靠性高，可大幅度节省服务器机柜空间，又因无制冷剂工质，无泄漏，所以不会造成环境污染，可解决已有压缩式制冷装置产生的各种弊端。

Description

一种用于高密度服务器机柜的热电冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，属于数据中心高密度机柜冷却技术领域。

背景技术

随着云计算技术、通信业务和互联网数据业务的快速发展，企业数据中心开始大量使用刀片式服务器。刀片式服务器的优点是最大限度地减小了对物理空间的占用，可实现 HAHD(High Availability High Density)高可用和高密度，但缺点是大幅度提高了功率密度，运行中要产生大量的热量，导致高密度服务器机柜的总散热量会超出已有机房空调系统的设计负荷，高密度服务器机柜增加的散热量必须要由附加的机柜制冷系统消化。

现有的高密度服务器机柜冷却系统通常采用一体式空调机。在封闭的机柜内部，按照设定的气流通道，循环空气在流经蒸发器时，将机柜负载的热量传递给制冷剂，由制冷剂经由制冷系统管道输送到冷凝器，冷凝器将热量散播到环境中。一体式空调机由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀和储液罐等部件构成，增大了机柜体积，不满足高密度机柜结构紧凑的设计要求；压缩机运行时会产生很大的噪声和震动；电动机的启停会对机柜内的电子设备产生电磁干扰；制冷剂造成的环境污染、臭氧层破坏等问题也日益严重。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，利用半导体热电制冷片和冷端散热器对服务器机柜排放出的热空气进行冷却，在送风机作用下，将冷空气直接送入刀片服务器机柜的进风口，使冷空气在服务器内部进行换热冷却，并在服务器散热风扇的作用下将热量传递到服务器机柜外。半导体热电制冷片产生的热量通过热端散热器与散热风道内的空气进行热量交换，在排气风机的作用下，热空气通过排气风道排到机柜外。

本实用新型提出的用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，包括半导体热电制冷片、冷却风道、排热风道、冷端翅片散热器和热端翅片散热器；所述的冷却风道和排热风道平行安装在服务器机柜的底部，所述的排热风道贯穿服务器机柜后从服务器机柜的两端伸出；所述的热端翅片散热器焊接在排热风道上，热端翅片散热器的底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片的热端粘接，所述的冷端翅片散热器焊接在冷却风道上，冷端翅片散热器的底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片的冷端粘接，冷端翅片散热器与热端翅片散热器之间通过螺钉连接，螺钉将冷端翅片散热器与热端翅片散热器之间的半导体热电制冷片夹紧；排热风道的一端设有进风口，排热风道的另一端设有排风口；冷却风道的一端设有回风口，冷却风道的另一端设有送风口和送风机。

上述热电冷却装置中，冷却风道的截面面积大于回风口和送风口的截面面积。

上述热电冷却装置中，排热风道的截面面积大于进风口和排风口的截面面积。

本实用新型提出的用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，其优点是：

本实用新型的用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，利用半导体热电制冷片和冷端散热器对服务器服务器机柜排放出的热风进行冷却，在送风机作用下，冷空气被直接送入刀片服务器服务器机柜内部进行换热冷却。本热电冷却装置，由于利用半导体热电效应进行制冷，无机械运动部件、无振动、无噪声、体积小、重量轻、可靠性高，因此可大幅度节省服务器机柜空间。而且本实用新型的热电冷却装置，无制冷剂工质，因此无冷剂工质泄漏问题，不会造成环境污染，可有效避免已有压缩式制冷装置中存在的多种弊端，工作可靠安全。

附图说明

图1是本实用新型提出的用于高密度服务器机柜的热电冷却装置的结构示意图。

图中1是半导体热电制冷片，2是冷端翅片散热器，3是热端翅片散热器，4是排热风道，5是排风机，6是排风口，7是送风口，8是送风机，9是冷却风道，10是服务器机柜，11是进风口，12是回风口，13是螺钉。

具体实施方式

本实用新型提出的用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，其结构如图1所示。包括半导体热电制冷片1、冷却风道9、排热风道4、冷端翅片散热器2和热端翅片散热器3；所述的冷却风道9和排热风道4平行安装在服务器机柜10的底部，所述的排热风道4贯穿服务器机柜10后从服务器机柜的两端伸出；所述的热端翅片散热器3焊接在排热风道 4上，热端翅片散热器3的底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片1的热端粘接，所述的冷端翅片散热器2焊接在冷却风道9上，冷端翅片散热器2的底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片1的冷端粘接，冷端翅片散热器2与热端翅片散热器3之间通过螺钉13连接，螺钉13将冷端翅片散热器2与热端翅片散热器3之间的半导体热电制冷片1夹紧；排热风道4的一端设有进风口11，排热风道4的另一端设有排风口6；冷却风道9的一端设有回风口12，冷却风道9的另一端设有送风口7和送风机8。

上述的热电冷却装置中，冷却风道9的截面面积大于回风口12和送风口7的截面面积。

上述的热电冷却装置中，排热风道4的截面面积大于进风口11和排风口6的截面面积。

本实用新型的用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，其工作原理是：

本实用新型的热电冷却装置中，半导体热电制冷片1用于对冷端翅片散热器2进行制冷，冷端翅片散热器2用于对进入冷却风道9内的空气进行冷却，冷却风道9用于为冷风气流提供气流通路，并隔离冷空气与环境的热量交换，送风机8用于形成冷却气流，并将冷却空气输送到送风口7，送风口7用于把冷风气流引导到刀片服务器服务器机柜的进风口，回风口12用于引导服务器服务器机柜排放出的热空气进入冷却风道9，热端翅片散热器3用来吸收半导体热电制冷片1热端产生的热量，并与进入排热风道4内的空气进行热量交换，排热风道4用于为散热气流提供气流通路，并隔离散热空气与环境的热量交换，排风机5用于形成散热气流，将散热空气通过排风口6输送到服务器机柜10外，排风口 6用于把散热气流引导到服务器机柜10外的环境中，进风口11用于引导服务器机柜10 外的环境空气进入排热风道4，服务器机柜10用于固定冷却风道9、排风口6和进风口11。

本热电冷却装置的工作过程是：半导体热电制冷片1的冷端用来吸收冷端翅片散热器 2的热量，对冷端翅片散热器2进行制冷。冷端翅片散热器2与进入冷却风道9内部的空气进行热量交换，被冷却的空气在送风机8的作用下形成冷风气流，通过送风口7被送入刀片服务器服务器机柜的进风口。热端翅片散热器3用来吸收半导体热电制冷片1的热端产生的热量，并与进入排热风道4内部的空气进行热量交换，热空气在排风机5的作用下形成热风气流，通过排风口6将半导体热电制冷片1热端产生的热量带到机柜外。

半导体热电制冷片1通电后，在半导体热电制冷片1的冷端和热端分别实现快速制冷、制热。半导体热电制冷片1的冷端吸收冷端翅片散热器2的热量，使冷端翅片散热器2保持较低的温度。送风机8不断从回风口12吸入服务器服务器机柜排放出的热风(35～38℃)，热风气流进入截面面积扩大的冷却风道9后，流速减慢，热风气流与冷端翅片散热器2进行充分的热量交换后变成冷却气流(23～25℃)，经送风口7被送入服务器服务器机柜进风口，对服务器内部的器件进行冷却。半导体热电制冷片1热端产生的热量被热端翅片散热器3吸收，与排风机5在排热风道4中形成的散热气流进行热量交换，空气吸收热量后，经排风口6排放到机柜外，带走半导体热电制冷片1热端产生的热量。排热风道4的截面面积设计的比进风口11和排风口6的截面面积大，散热气流进入排热风道4后的流速迅速减慢，可与热端翅片散热器3进行充分的热量交换。

本实用新型的热电冷却装置的一个实施例中，半导体热电制冷片1采用型号为TEC1-12715的半导体制冷片，冷端翅片散热器2和热端翅片散热器3采用铝型材散热器，排风机5和送风机8采用小型轴流直流离心风机，排热风道4和冷却风道9均做保温处理，防止与周围环境交换热量。

Claims (3)

1.一种用于高密度服务器机柜的热电冷却装置，其特征在于该热电冷却装置包括半导体热电制冷片、冷却风道、排热风道、冷端翅片散热器和热端翅片散热器；所述的冷却风道和排热风道平行安装在服务器机柜的底部，所述的排热风道贯穿服务器机柜后从服务器机柜的两端伸出；所述的热端翅片散热器焊接在排热风道上，热端翅片散热器的底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片的热端粘接，所述的冷端翅片散热器焊接在冷却风道上，冷端翅片散热器的底部通过导热硅胶与半导体热电制冷片的冷端粘接，冷端翅片散热器与热端翅片散热器之间通过螺钉连接，螺钉将冷端翅片散热器与热端翅片散热器之间的半导体热电制冷片夹紧；排热风道的一端设有进风口，排热风道的另一端设有排风口；冷却风道的一端设有回风口，冷却风道的另一端设有送风口和送风机。

2.如权利要求1所述的热电冷却装置，其特征在于冷却风道的截面面积大于回风口和送风口的截面面积。

3.如权利要求1所述的热电冷却装置，其特征在于排热风道的截面面积大于进风口和排风口的截面面积。

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