RU2706511C1

RU2706511C1 - Двухфазная бесконтактная система охлаждения электронных компонентов

Info

Publication number: RU2706511C1
Application number: RU2019115609A
Authority: RU
Inventors: Роман Николаевич Горобец; Алексей Николаевич Храмцов; Александр Сергеевич Кочетков; Леонид Викторович Бочков
Original assignee: Роман Николаевич Горобец; Алексей Николаевич Храмцов; Александр Сергеевич Кочетков
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-11-19

Abstract

Изобретение относится к системе охлаждения для серверных шкафов, предназначено для отведения тепла от электронных компонентов высокопроизводительных серверов и может быть использовано в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм, в домашних условиях как внутри серверных шкафов, так и вне их. Двухфазная бесконтактная система охлаждения электронных компонентов содержит водоблоки с теплоносителем, нагреваемым объектом охлаждения до образования смеси жидкой и паровой фаз, и конденсатор, который снабжен резервуаром разделения фаз с наклонной конденсационной пластиной, внешняя поверхность которой выполнена с оребрением и закрыта кожухом, ограничивающим полость для воздушного потока вдоль этой поверхности, создаваемого вентиляторами, установленными на кожухе. Причем резервуар связан замкнутой и изолированной от внешней среды системой подводящих и отводящих патрубков подачи и отвода теплоносителя через соответствующие коллекторы с водоблоком с принудительным перемещением насосом жидкого теплоносителя. Технический результат – повышение эффективности отведения тепла от нагревающихся электронных компонентов и обеспечение равномерного охлаждения компонентов при отсутствии прямого контакта теплоносителя с электронными компонентами и размещение всей системы внутри стандартного напольного серверного шкафа типоразмера 19 дюймов. 2 ил.

Description

Изобретение относится к системе охлаждения для серверных шкафов, предназначено для отведения тепла от электронных компонентов высокопроизводительных серверов и может быть использовано в центрах обработки данных (ЦОД), на предприятиях, в офисах фирм, в домашних условиях как внутри серверных шкафов, так и вне их.

Известна двухфазная иммерсионная система охлаждения (патент RU № 2026574, кл. G12B 15/00, опубл. 09.01.1995), где теплоотвод осуществляется методом непосредственного погружения печатных плат в диэлектрическую жидкость, которая кипит и конденсируется на трубках второго контура охлаждения. Недостатком данной системы является лишение пользователя гарантийных обязательств производителя электронных компонентов, т.к. на сегодняшний день ограничено наличие сертифицированных производителями электронных компонентов жидкостей, предназначенных для прямого контакта с электроникой.

Наиболее близким техническим решением является двухфазная бесконтактная система охлаждения электронных компонентов (патент RU № 2581654, кл. G12B 15/06, опубл. 16.12.2011), содержащая водоблоки с теплоносителем, нагреваемым объектом охлаждения до образования смеси жидкой и паровой фаз, и конденсатор. Компоновка данной системы не позволяет разместить ее внутри стандартного напольного серверного шкафа типоразмера 19 дюймов.

Технической проблемой является устранение отмеченного недостатка. Технический результат заключается в повышении эффективности отведения тепла от нагревающихся электронных компонентов, обеспечении равномерного охлаждения компонентов при отсутствии прямого контакта теплоносителя с электронными компонентами и размещении всей системы внутри стандартного напольного серверного шкафа типоразмера 19 дюймов.

Проблема решается, а указанный технический результат достигается тем, что двухфазная бесконтактная система охлаждения электронных компонентов содержит водоблоки с теплоносителем, нагреваемым объектом охлаждения до образования смеси жидкой и паровой фаз, и конденсатор, который снабжен резервуаром разделения фаз с наклонной конденсационной пластиной, внешняя поверхность которой выполнена с оребрением и закрыта кожухом, ограничивающим полость для воздушного потока вдоль этой поверхности, создаваемого вентиляторами, установленными на кожухе, причем резервуар связан замкнутой и изолированной от внешней среды системой подводящих и отводящих патрубков подачи и отвода теплоносителя через соответствующие коллекторы с водоблоком с принудительным перемещением насосом жидкого теплоносителя.

Предлагаемую систему охлаждения иллюстрирует схема на фиг.1. На фиг.2 показан общий вид системы.

Конструкция системы охлаждения и теплофизические параметры теплоносителя обеспечивают его кипение в водоблоке 1 и капельную конденсацию пара в конденсаторе, выполненном в виде наклонной пластины 6 с односторонним оребрением, с площадью контакта, позволяющей разместить всю систему внутри стандартного напольного серверного шкафа типоразмера 19 дюймов. Система содержит водоблоки с теплоносителем, нагреваемым объектом охлаждения до образования смеси жидкой и паровой фаз, и конденсатор, который снабжен резервуаром 5 разделения фаз с наклонной конденсационной пластиной 6, внешняя поверхность которой выполнена с оребрением 7 и закрыта кожухом 9, ограничивающим полость для воздушного потока вдоль этой поверхности, создаваемого вентиляторами 8, установленными на кожухе 9. Резервуар 5 связан замкнутой и изолированной от внешней среды системой подводящих и отводящих патрубков подачи и отвода теплоносителя через соответствующие коллекторы 3 и 14 с водоблоком с принудительным перемещением насосом 10 жидкого теплоносителя.

Объект охлаждения нагревает теплоноситель в водоблоке 1. Теплоноситель в виде смеси жидкой и паровой фазы поступает по патрубку 2 в один из двух входных коллекторов 3. Одновременно к одному коллектору возможно подключить до 42 водоблоков. Далее теплоноситель по патрубку 4 поступает в резервуар 5 разделения фаз конденсатора. В резервуаре пар заполняет свободный объем и конденсируется на наклонной поверхности конденсации. Оребрение 7 конденсатора обдуваются вентиляторами 8. Воздушный поток протекает в полости, ограниченной кожухом 9. После конденсации капли теплоносителя стекают назад в резервуар конденсатора. Далее жидкий теплоноситель закачивается насосом 10 через патрубок 11, тройник 12 и патрубки 13 в один из выходных коллекторов 14. Из выходного коллектора теплоноситель поступает обратно в водоблок 1. Для обеспечения надежности и масштабирования система, кроме контура охлаждения 16, имеет второй контур 17. Общим блоком у обоих контуров является конденсатор.

Claims

Двухфазная бесконтактная система охлаждения электронных компонентов, содержащая водоблоки с теплоносителем, нагреваемым объектом охлаждения до образования смеси жидкой и паровой фаз, и конденсатор, отличающаяся тем, что конденсатор снабжен резервуаром разделения фаз с наклонной конденсационной пластиной, внешняя поверхность которой выполнена с оребрением и закрыта кожухом, ограничивающим полость для воздушного потока вдоль этой поверхности, создаваемого вентиляторами, установленными на кожухе, причем резервуар связан замкнутой и изолированной от внешней среды системой подводящих и отводящих патрубков подачи и отвода теплоносителя через соответствующие коллекторы с водоблоком с принудительным перемещением насосом жидкого теплоносителя.