一種數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，包括封閉熱柜(3)、地底送風(fēng)通道(5)、第一熱管(6)、熱風(fēng)管路(7)、熱管式空調(diào)(8)、回風(fēng)管路(9)、機房空調(diào)(10)和送風(fēng)管路(11)；第一熱管(6)的蒸發(fā)段與機柜(1)中的服務(wù)器(4)貼合，第一熱管(6)的冷卻段位于封閉熱柜(3)中；熱風(fēng)管路(7)的一端與機柜(1)和封閉熱柜(3)連接，另一端與熱管式空調(diào)(8)連接，回風(fēng)管路(9)連接在熱管式空調(diào)(8)和機房空調(diào)(10)之間，送風(fēng)管路(11)連接在機房空調(diào)(10)和地底送風(fēng)通道(5)之間；地底送風(fēng)通道(5)設(shè)有與封閉熱柜(3)相連通的第二送風(fēng)口。本發(fā)明的數(shù)據(jù)中心散熱系統(tǒng)將熱量集中，散熱效果好、能耗低。
【專利說明】
一種數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱系統(tǒng)，特別涉及一種數(shù)據(jù)中心的散熱系統(tǒng)，屬于機房散熱和熱管技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心(又稱機房)現(xiàn)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要組成部分，是推進國家科技工業(yè)信息化和數(shù)字化的主要支柱。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模和集成度的發(fā)展，服務(wù)器中IT設(shè)備功率密度與日倶增，熱密度急劇增長，數(shù)據(jù)中心的散熱問題和能耗問題越來越受到關(guān)注。以100個插滿機架服務(wù)器的機柜為例，其總耗電可達(dá)50千瓦，加上散熱冷卻系統(tǒng)也需要等同于計算機硬件自身的耗電量，以每度工業(yè)用電0.64元計算，一年無故障運營這個機架服務(wù)器將花費大約55萬元電費。數(shù)據(jù)中心的電力消耗正以每年15 %?20 %的速度增長。
[0003]當(dāng)前，中國面臨著經(jīng)濟快速增長和環(huán)境資源承載能力的矛盾，節(jié)能和環(huán)保成為我國許多經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展和升級的主題。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和發(fā)展也需要向更加節(jié)能、環(huán)保和綠色化運行的方向前進。數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)的熱管理技術(shù)如空氣強制對流換熱、單相液冷等，由于換熱能力不足或是條件制約等原因，導(dǎo)致效果不理想和成本過高。熱管作為一種新型的熱管理技術(shù)，已經(jīng)在國民經(jīng)濟生活上尤其是電子信息領(lǐng)域有著其獨特而廣泛的應(yīng)用。熱管是一種通過相變傳熱、具有超導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過管內(nèi)工作介質(zhì)的相變所產(chǎn)生的潛熱來傳遞熱量，其等效導(dǎo)熱系數(shù)是一般金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)百倍甚至上千倍，被譽為熱的“超導(dǎo)體”。
[0004]中國專利(申請?zhí)?01410768307.6)公開了一種基于熱管技術(shù)的數(shù)據(jù)中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)，避免了機房內(nèi)的冷熱氣流摻混，能夠降低機柜后部出口處排出的熱空氣團的溫度，提高機房的整體散熱效率，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝和維護方便。但由于熱管是布置在機柜后部的熱風(fēng)中，沒有與服務(wù)器發(fā)熱源直接接觸，散熱效果有待進一步提升。此外該系統(tǒng)由于沒有利用外界冷源，主要靠機房空調(diào)系統(tǒng)來制冷，因此該專利的能耗PUE (Power UsageEff iciency)指標(biāo)降低有限，還有進一步提升和改進的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明將熱管嵌入到服務(wù)器內(nèi)部，直接與服務(wù)器的發(fā)熱源相接觸，并結(jié)合熱管式空調(diào)技術(shù)、冷通道封閉技術(shù)和地底優(yōu)化送風(fēng)技術(shù)，構(gòu)成了一個完整的熱量集中和密閉的內(nèi)部循環(huán)回路系統(tǒng)，提供了一種散熱效果更好、能耗更低的數(shù)據(jù)中心散熱系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，包括封閉熱柜、地底送風(fēng)通道、第一熱管、熱風(fēng)管路、熱管式空調(diào)、回風(fēng)管路、機房空調(diào)和送風(fēng)管路;封閉熱柜、地底送風(fēng)通道、第一熱管、熱風(fēng)管路、熱管式空調(diào)、回風(fēng)管路、機房空調(diào)和送風(fēng)管路均不與數(shù)據(jù)中心中的環(huán)境空氣連通;封閉熱柜在機柜一側(cè)，并且不與機柜連通，第一熱管的蒸發(fā)段與機柜中的服務(wù)器貼合，第一熱管的冷卻段位于封閉熱柜中；熱風(fēng)管路的一端與機柜的出風(fēng)口和封閉熱柜的出風(fēng)口連接，另一端與熱管式空調(diào)熱風(fēng)側(cè)的入風(fēng)口連接，回風(fēng)管路連接在熱管式空調(diào)熱風(fēng)側(cè)的出風(fēng)口和機房空調(diào)的入風(fēng)口之間，送風(fēng)管路的一端與機房空調(diào)的出風(fēng)口連接，另一端與地底送風(fēng)通道連通;地底送風(fēng)通道設(shè)有與封閉熱柜底部相連通的第二送風(fēng)口。
[0008]所述散熱系統(tǒng)還包括封閉冷柜，所述封閉冷柜在機柜一側(cè)，并與機柜相連通，所述地底送風(fēng)通道設(shè)有與封閉冷柜底部相連通的第一送風(fēng)口，封閉冷柜不與數(shù)據(jù)中心中的環(huán)境空氣連通。
[0009]所述封閉冷柜的寬度大于機柜的寬度5?10mm，封閉冷柜的高度與機柜中的位置最高的服務(wù)器的高度齊平。
[0010]所述送風(fēng)管路在地底送風(fēng)通道中，包括主管和支管，主管與機房空調(diào)的出風(fēng)口連接，支管的一端與主管連接，支管的另一端為支管出風(fēng)口，支管朝不同的方位延伸，并向地底送風(fēng)通道送風(fēng)。
[0011]所述支管出風(fēng)口位于第一送風(fēng)口處或第二送風(fēng)口處。
[0012]所述送風(fēng)管路的支管出風(fēng)口在距離主管較遠(yuǎn)的第一送風(fēng)口處的數(shù)量多于在距離主管較近的第一送風(fēng)口處的數(shù)量，在距離主管較遠(yuǎn)的第二送風(fēng)口處的數(shù)量多于在距離主管較近的第二送風(fēng)口處的數(shù)量。
[0013]所述第一送風(fēng)口與地面的連接處設(shè)有第一送風(fēng)口孔板，第二送風(fēng)口處與地面的連接處設(shè)有第二送口風(fēng)孔板，第一送風(fēng)口孔板的孔洞和第二送風(fēng)口孔板的孔洞均是離送風(fēng)管路的支管出風(fēng)口越近，孔徑越小。
[0014]所述機柜、封閉熱柜和熱風(fēng)管路為兩個或兩個以上，機柜和封閉熱柜通過熱風(fēng)管路以并聯(lián)的方式連接到熱管式空調(diào)的熱風(fēng)側(cè)入口。
[0015]所述熱管式空調(diào)包括第二熱管，第二熱管的蒸發(fā)段位于熱管式空調(diào)的熱風(fēng)側(cè)，冷卻段位于熱管式空調(diào)的冷風(fēng)側(cè)，第二熱管相對水平方向逆時針傾斜5?15度。
[0016]所述第一熱管的冷卻段相對蒸發(fā)段向上彎折5?15度。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0018]I)本發(fā)明的第一熱管直接與服務(wù)器的發(fā)熱部位接觸，相比熱管與熱空氣接觸，可以大大提高熱管的傳熱量和傳熱效率，熱管冷卻段放置于封閉熱柜中，將機柜后部和封閉熱柜完全隔離密封，熱管的加熱段和冷卻段間完全隔離密封，可以進一步提高熱管的傳熱效率，從而提高系統(tǒng)的降溫和散熱效果。
[0019]2)本發(fā)明中第一熱管的設(shè)置使機柜中服務(wù)器發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量主要通過熱管直接向熱管的冷凝段進行輸送，如果熱管性能優(yōu)異傳熱量大，那么可能發(fā)熱部件的散熱完全不需要冷氣流的風(fēng)冷方式，那么一方面就可以去掉服務(wù)器內(nèi)部的多個風(fēng)扇部件，降低服務(wù)器的運行噪聲，減少數(shù)據(jù)中心的巨大噪聲污染，提高數(shù)據(jù)中心工作人員的整體舒適性，另一方面可以去掉目前的機柜前部第一送風(fēng)口送風(fēng)系統(tǒng)，去掉封閉冷柜，只需保留本發(fā)明設(shè)計的第二送風(fēng)口和封閉熱柜，從而可以完全改變目前數(shù)據(jù)中心的整體散熱方式。
[0020]3)本發(fā)明中熱管式空調(diào)與機房空調(diào)在整個循環(huán)回路中是串聯(lián)的耦合結(jié)構(gòu)關(guān)系，并且熱管式空調(diào)位于機房空調(diào)的前端，這樣從多個機柜服務(wù)器排出的熱量經(jīng)過對應(yīng)的多路管道后首先匯聚到熱管式空調(diào)，熱管式空調(diào)成為了換熱降溫的主力軍。經(jīng)過熱管式空調(diào)降溫后的熱氣流繼續(xù)流入機房空調(diào)，空調(diào)只需對剩下的一部分熱量進行制冷，當(dāng)機房外面大氣溫度較低(比如冬季)時，機房空調(diào)無需啟動制冷功能，當(dāng)機房外面大氣溫度很高(比如酷熱夏季)時，熱管式空調(diào)完全不工作，但它不影響氣流的流過，機房空調(diào)成為換熱降溫的主力軍。兩者這種串聯(lián)耦合結(jié)構(gòu)關(guān)系，相比現(xiàn)有最新專利提出設(shè)計的并聯(lián)結(jié)構(gòu)關(guān)系，熱管式空調(diào)發(fā)揮的作用更大，工作的時間更長，因此機房空調(diào)制冷相對就更少，整個數(shù)據(jù)中心的節(jié)能效果更加明顯。
[0021]4)本發(fā)明中的系統(tǒng)對機柜的前部和后部分別進行了冷通道和熱通道的封閉。冷通道封閉可以將冷氣直接地百分之百地送入機柜服務(wù)器中，熱通道封閉一方面可以避免熱氣流排到機房中形成機房冷熱氣流的摻混，另一方面可以將熱氣流聚集起來，為后面耦合的熱管式空調(diào)的集中排熱創(chuàng)造了條件。冷熱通道的雙封閉提高了機房的整體散熱效率，減小了空調(diào)制冷所需的制冷量。
[0022]5)本發(fā)明中的熱管式空調(diào)可以集中處理機柜服務(wù)器排放的熱量，并且它將這些熱量的大部分以熱管換熱的形式直接排放到機房外面，并沒有引入機房外的濕空氣。熱管式空調(diào)的散熱是單方向的，工作時能夠?qū)崃繌臋C房排放到機房外，不工作時熱量無法從機房外傳入機房內(nèi)，并且封閉的熱量集中循環(huán)系統(tǒng)能夠使熱管式空調(diào)在全年大部分時間運行，從而可以大大減輕空調(diào)制冷的負(fù)擔(dān)，減小空調(diào)制冷所消耗的電力，降低機房的運營成本，達(dá)到了節(jié)能低碳和綠色環(huán)保的目的。
[0023]6)本發(fā)明中的散熱系統(tǒng)在目前已有的冷熱通道封閉技術(shù)的基礎(chǔ)上，首次提出了對地底送風(fēng)方式和出風(fēng)方式進行優(yōu)化，防止封閉冷柜中的氣流出現(xiàn)風(fēng)量不相等和風(fēng)溫不均勻的現(xiàn)象，保證每個機柜在寬度方向和高度方向上獲得同等數(shù)量和相同溫度的冷風(fēng)，從而提高了機房的整體散熱效率。
[0024]7)本發(fā)明中新型四位一體散熱系統(tǒng)能夠更加有效地將熱量從服務(wù)器帶走，并且將熱量進行集中處理，提高散熱效率，減小機房空調(diào)制冷所消耗的電量，可以在不同季節(jié)、不同地區(qū)全天候穩(wěn)定運行，能夠有效地避免因局部過熱問題而導(dǎo)致服務(wù)器的停機，提高機房的整體運算能力和穩(wěn)定可靠性。
[0025]8)本發(fā)明中的散熱系統(tǒng)原理簡單，裝置結(jié)構(gòu)便于安裝和維護，對機房所處位置和安裝條件的要求都很低，適應(yīng)性和通用性較強，熱管能夠自動啟動和運行，無需額外動力和功率消耗，能耗低但換熱效率高，因此該散熱技術(shù)及系統(tǒng)可以在不同類型和大小的數(shù)據(jù)中心進行應(yīng)用和推廣。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明數(shù)據(jù)中心新型散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0027]圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)中心送風(fēng)管路和送風(fēng)通道的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，一種數(shù)據(jù)中心的四位一體新型散熱系統(tǒng)，包括封閉冷柜2、封閉熱柜3、地底送風(fēng)通道5、第一熱管6、熱風(fēng)管路7、熱管式空調(diào)8、回風(fēng)管路9、機房空調(diào)10和送風(fēng)管路11等。封閉冷柜2、封閉熱柜3、地底送風(fēng)通道5、第一熱管6、熱風(fēng)管路7、熱管式空調(diào)8、回風(fēng)管路9、機房空調(diào)10和送風(fēng)管路11均與數(shù)據(jù)中心中的環(huán)境空氣相隔離。
[0029]數(shù)據(jù)中心中有機柜I，服務(wù)器4堆放在機柜I的內(nèi)部。封閉冷柜2位于機柜I的前部，與機柜I的前部開放式連通，但與機房環(huán)境空氣是隔離密封的。封閉熱柜3位于機柜I的后部。封閉冷柜2將地底送風(fēng)通道5的第一出風(fēng)口和服務(wù)器4前部連接起來，封閉熱柜3和機柜I的后部是完全隔離密封的，兩者不連通，兩者連接處為鋼面板，板上開有熱管孔，熱管孔用于穿過第一熱管6的管路，并用橡膠圈或密封膠實現(xiàn)隔離密封，使氣體不能在機柜I和封閉熱柜3間流動。第一熱管6的蒸發(fā)段緊貼服務(wù)器4，優(yōu)選第一熱管6的蒸發(fā)段緊貼服務(wù)器4的發(fā)熱部位，服務(wù)器4的發(fā)熱部位為CPU、南北橋芯片、內(nèi)存等。第一熱管6的冷卻段位于封閉熱柜3中。熱風(fēng)管路7的一端連接機柜I上部的出風(fēng)口和封閉熱柜3上部的出風(fēng)口，另一端連接熱管式空調(diào)8熱風(fēng)側(cè)的入風(fēng)口。數(shù)據(jù)中心多個機柜I的熱風(fēng)管路7以并聯(lián)的方式同時連接到熱管式空調(diào)8的熱風(fēng)側(cè)入口?；仫L(fēng)管路9連接熱管式空調(diào)8的熱風(fēng)側(cè)的出風(fēng)口和機房空調(diào)10的入風(fēng)口。送風(fēng)管路11位于地底送風(fēng)通道5中，一端連接機房空調(diào)10出風(fēng)口，另一端在地底送風(fēng)通道5中朝不同的方位延伸，通過送風(fēng)管路11的出風(fēng)口向地底送風(fēng)通道5送風(fēng)。機房空調(diào)10出來的冷空氣12經(jīng)過地底送風(fēng)通道5的第一送風(fēng)口后進入封閉冷柜2中，經(jīng)過地底送風(fēng)通道5的第二送風(fēng)口后進入封閉熱柜3中。第一送風(fēng)口與地面的連接處設(shè)有第一送風(fēng)口孔板，第二送風(fēng)口處與地面的連接處設(shè)有第二送口風(fēng)孔板，封閉冷柜2和封閉熱柜3的下方分別為第一出風(fēng)孔板和第二出風(fēng)孔板，分別使封閉冷柜2與第一送風(fēng)口相連通和使封閉熱柜3與第二送風(fēng)口相連通，冷空氣12通過封閉冷柜I后百分之百地流入機柜I中的服務(wù)器。
[0030]熱管式空調(diào)8包括第二熱管20、熱風(fēng)側(cè)、冷風(fēng)側(cè)、變頻風(fēng)機和控制系統(tǒng)，熱風(fēng)側(cè)流入熱風(fēng)管路中的高溫?zé)峥諝?7，冷風(fēng)側(cè)位于機房外，流入外界大氣環(huán)境中的外界冷空氣19，第二熱管20的蒸發(fā)段位于熱風(fēng)側(cè)，冷卻段位于冷風(fēng)側(cè)，并且熱風(fēng)側(cè)和冷風(fēng)側(cè)是完全隔離密封的。
[0031 ]優(yōu)化送風(fēng)技術(shù)包括對已有送風(fēng)管路11的長短和出風(fēng)口位置的優(yōu)化調(diào)節(jié)，地板送風(fēng)口孔板(第一送風(fēng)口孔板和第二送風(fēng)口孔板)的孔徑大小的調(diào)節(jié)和孔徑位置的優(yōu)化布置，以及封閉冷柜2的寬度和高度的優(yōu)化配置等。如圖2所示，送風(fēng)管路11位于地板下面地底送風(fēng)通道5中，包括主管和支管，機房空調(diào)10的底部出風(fēng)口連接主管的入口，支管的一端連接主管，另一端為支管出風(fēng)口，用于向地底送風(fēng)通道5送風(fēng)。兩排機柜I沿第一送風(fēng)口的兩側(cè)對齊排列(圖2中每排機柜I只畫出了一個機柜I)，并且兩排機柜I的前部面對面放置，冷氣流從第一送風(fēng)口出來后通過封閉冷柜2能同時進入兩排機柜I的前部。傳統(tǒng)的送風(fēng)技術(shù)只考慮了地底靜壓箱均勻送風(fēng)模式，送風(fēng)管路及其支路的設(shè)計基于整個地底氣流場和溫度場均勻的理念，并沒有考慮通過支路將冷氣流直接送到第一送風(fēng)口附近，并且優(yōu)化出風(fēng)口的設(shè)計，以不同位置服務(wù)器獲得的冷量均勻作為設(shè)計基礎(chǔ)，提高送風(fēng)效率。傳統(tǒng)送風(fēng)技術(shù)的不足和簡單化設(shè)計導(dǎo)致了目前數(shù)據(jù)中心每排機柜服務(wù)器獲取的冷量的嚴(yán)重不平衡，例如有些時候第一送風(fēng)口的中間部位氣流出風(fēng)量大和溫度較低，而兩端氣流出風(fēng)量較小和溫度相對高一些;有些時候距離機房空調(diào)較近的第一送風(fēng)口流出風(fēng)量大和溫度較低，而距離機房空調(diào)較遠(yuǎn)的第一送風(fēng)口流出風(fēng)量小和溫度較高;并且每排機柜中在不同高度位置的服務(wù)器所獲得的出風(fēng)量和風(fēng)溫也相差較大。本發(fā)明優(yōu)化了送風(fēng)方式和出風(fēng)方式，距離主管較遠(yuǎn)的第一送風(fēng)口下面的支管出風(fēng)口的數(shù)量多于距離主管較近的第一送風(fēng)口下面的支管出風(fēng)口的數(shù)量。同理，距離主管較遠(yuǎn)的第二送風(fēng)口下面的支管的出風(fēng)口的數(shù)量多于距離主管較近的第二送風(fēng)口下面的支管的出風(fēng)口的數(shù)量。
[0032]如圖2，實施例中，支管包括第一分支管路23和第二分支管路24，第一分支管路23的支管出風(fēng)口位于距離主管較近的第一送風(fēng)口底下，并且主管每一側(cè)的第一分支管路23都只設(shè)計為2條管路，因為它離主送風(fēng)管路較近，得到的冷風(fēng)風(fēng)壓較高，風(fēng)溫較低;2條管路的支管出風(fēng)口準(zhǔn)確位于第一送風(fēng)口孔板的1/4和3/4稍微向中心靠攏的位置處。而第二分支管路24的支管出風(fēng)口直接改到位于距離主管較遠(yuǎn)的第一送風(fēng)口底下，并且主送風(fēng)管路每一側(cè)的第二分支管路設(shè)計為3條管路;3條管路的中間管路支管出風(fēng)口位于最中間，左右兩條準(zhǔn)確位于第一送風(fēng)口孔板的1/6和5/6稍微向中心靠攏一些的位置處。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計能使距離主管不同長度的每個第一送風(fēng)口得到的冷量基本一致，使同一個第一送風(fēng)口在左右寬度方向上得到的冷量也基本一致。本發(fā)明還優(yōu)化了地板出風(fēng)口孔板的孔徑大小的調(diào)節(jié)和孔徑位置的調(diào)節(jié)，如圖2，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心送風(fēng)方式中，每個第一送風(fēng)口孔板的所有孔洞的孔徑大小一致(例如都為22mm)，孔間距也一致(例如28mm)，孔隙率大概為50%，這種簡單的設(shè)計使位于分支管路出風(fēng)口附近的地板孔洞中流出的冷氣流風(fēng)量大和溫度較低，而遠(yuǎn)離分支管路出風(fēng)口處流出的冷氣流風(fēng)量小和溫度較高，本發(fā)明將位于支管出風(fēng)口附近的地板孔洞的孔徑變小(例如15mm )，而遠(yuǎn)離支管出風(fēng)口處的地板孔洞的孔徑變大(例如25mm )，如圖2中所示，但保持整個第一送風(fēng)口的孔隙率不發(fā)生變化。也就是說，第一送風(fēng)口孔板的孔洞和第二送風(fēng)口孔板的孔洞均是離送風(fēng)管路11出風(fēng)口越近，孔徑越小。以上兩個方面的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)調(diào)整，可以使機柜中不同寬度位置的服務(wù)器在寬度方向上獲得的冷量基本相同，顯著提高了送風(fēng)效率和服務(wù)器的冷卻散熱效果。最后，本發(fā)明還對封閉冷柜2的寬度和高度進行了優(yōu)化配置，包括封閉冷柜2的寬度大于機柜I的寬度5?10mm，封閉冷柜2的高度與機柜I中的最上層服務(wù)器4的高度齊平，縮小服務(wù)器4與服務(wù)器4之間的懸空間距，使封閉冷柜2中的冷量更加集中，并在機柜I底部與地底送風(fēng)通道5完全隔離，在服務(wù)器4與服務(wù)器4間的懸空間距的前部加裝盲板，防止冷量流失，更進一步提高送風(fēng)效率和散熱效率。
[0033]第一熱管6的蒸發(fā)段為平板蒸發(fā)器，或者圓柱蒸發(fā)器耦合金屬平板，蒸發(fā)段平板的面積很小，其邊長只有2?4cm左右。第一熱管6的冷卻段為翅片管，熱管和翅片的制備和連接可以采取一體成形或擠壓或冷脹或螺釘緊固的方式。第一熱管6可以采用鋁-氨熱管或者銅-水熱管或者鋁-氟利昂或者銅-氟利昂熱管，并且熱管的蒸發(fā)段位水平布置，冷卻段相對蒸發(fā)段向上彎折5?15度，以加快液相工質(zhì)的回流能力，提高熱管的傳熱能力。第一熱管6的蒸發(fā)段可以根據(jù)傳熱功率的需求選擇是否布置毛細(xì)芯，當(dāng)傳熱功率大于100W時，第一熱管6設(shè)計有毛細(xì)芯，為環(huán)路熱管結(jié)構(gòu)，否則無毛細(xì)芯，為重力式熱管結(jié)構(gòu)。
[0034]第二熱管20的蒸發(fā)段和冷卻段都選用翅片管結(jié)構(gòu)。第二熱管20可以采用鋁-氨熱管或者銅-氟利昂熱管或者鋁-氟利昂熱管。第二熱管20無毛細(xì)芯，為重力式熱管，并且每根熱管以相對水平方向逆時針5-15度的傾斜角度進行布置。第二熱管20的傳熱方向是不可逆的，熱量只能從熱風(fēng)側(cè)向冷風(fēng)側(cè)傳遞，也就是熱管工作時只能從機房內(nèi)向機房外傳遞熱量。
[0035]第二熱管20能夠自動啟動和長期運行。當(dāng)熱風(fēng)管路7中的風(fēng)溫高于外界環(huán)境溫度一定溫差，如5°C及以上時，熱管自動啟動運行，熱管管路7中的大部分熱量通過熱管20從機房內(nèi)直接排放到機房外，少部分熱量由機房空調(diào)10來承擔(dān)；否則，熱管20無法啟動，熱管式空調(diào)8停止工作，外界熱量也無法傳入，服務(wù)器4產(chǎn)生的全部熱量由機房空調(diào)10來承擔(dān)。熱管式空調(diào)8結(jié)合封閉熱柜3和熱風(fēng)管路7的密閉循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且它位于機房空調(diào)10的前端，能夠使熱管式空調(diào)8在全年大部分時間運行，在北方全年運行時間的占比超過70?85 %，在南方全年運行時間的占比超過50?70%。
[0036]本發(fā)明的一種數(shù)據(jù)中心新型散熱技術(shù)及系統(tǒng)的工作過程如下:
[0037]I)機房空調(diào)10制冷后的冷空氣12通過送風(fēng)管路11向整個地底送風(fēng)通道5進行輸送。封閉冷柜2的下方地板有第一送風(fēng)口孔板，冷空氣12的一部分從地底送風(fēng)通道5出來后進入封閉冷柜2形成均勻的冷柜冷氣流13，然后流入機柜I內(nèi)的服務(wù)器4中。
[0038]2)冷柜冷氣流13與服務(wù)器4里面的發(fā)熱部件進行換熱過程，冷柜冷氣流13吸收熱量后升溫變成了熱氣流14。熱氣流14由位于機柜I后方頂部的抽氣風(fēng)扇16抽走，向上方流動匯集于熱風(fēng)管路7。
[0039]3)第一熱管6的蒸發(fā)段緊貼服務(wù)器4的發(fā)熱部位，并與發(fā)熱部件進行換熱過程。熱量從發(fā)熱部件以導(dǎo)熱的方式傳向第一熱管6的蒸發(fā)段，第一熱管6的蒸發(fā)段里面的液態(tài)工質(zhì)吸收熱量后產(chǎn)生相變，液體變成了氣體。氣體在蒸汽壓力的作用下自動向第一熱管6的冷卻段方向流動。
[0040]如果第一熱管6的傳熱性能優(yōu)異，可以將服務(wù)器4產(chǎn)生的熱量全部輸送到第一熱管6的冷卻段，那么一方面可以去掉封閉冷柜2下方地板的第一風(fēng)口孔板和封閉冷柜2，也就沒有了冷柜冷氣流13和通過服務(wù)器后產(chǎn)生的熱氣流14，從而可以進一步去掉服務(wù)器4內(nèi)部的抽氣風(fēng)扇16，大大降低服務(wù)器的運行噪聲，減少數(shù)據(jù)中心的巨大噪聲污染，提高數(shù)據(jù)中心工作人員的整體舒適性。這是本發(fā)明提出采用第一熱管6這一結(jié)構(gòu)特征來進行服務(wù)器散熱，所可能能夠帶來的附加效果和巨大優(yōu)勢，并有可能顛覆目前數(shù)據(jù)中心的整體散熱方式。
[0041]4)封閉熱柜3底部的地板有第二風(fēng)口孔板，送風(fēng)通道冷空氣12的一部分從地底送風(fēng)通道5出來后進入封閉熱柜3形成均勻的熱柜冷氣流15。熱柜冷氣流15流過第一熱管6的冷卻段，并跟第一熱管6的冷卻段進行換熱過程。第一熱管6將熱量傳遞給熱柜冷氣流15，熱管冷卻段內(nèi)的工質(zhì)由于放熱而發(fā)生冷凝相變，氣體變成了液體，液體在重力的作用下從熱管的冷卻段自動流回?zé)峁艿恼舭l(fā)段，如此不斷循環(huán)反復(fù)。熱柜冷氣流15吸收熱量后升溫，由小功率抽氣風(fēng)扇25抽走而匯聚于熱風(fēng)管路7。
[0042]5)熱風(fēng)管路7中的熱氣流14和吸收熱量后的熱柜冷氣流15這兩路熱氣流匯集后形成高溫?zé)峥諝?7。高溫?zé)峥諝?7從熱管式空調(diào)8的熱風(fēng)側(cè)的入口流入，流過第二熱管20的蒸發(fā)段。高溫?zé)峥諝?7與第二熱管20的蒸發(fā)段進行換熱，熱量從高溫?zé)峥諝?7傳向第二熱管20的蒸發(fā)段，熱管蒸發(fā)段內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)吸收熱量后產(chǎn)生相變，液體變成了氣體，氣態(tài)工質(zhì)自動流向熱管的冷卻段。高溫?zé)峥諝?7釋放熱量后溫度得到了降低，變成了低溫?zé)峥諝?8。
[0043]6)第二熱管20的冷卻段位于熱管式空調(diào)8的冷風(fēng)側(cè)，冷風(fēng)側(cè)位于機房外面。外界大氣環(huán)境中的外界冷空氣19從熱管式空調(diào)8的冷風(fēng)側(cè)的入口流入，流過第二熱管20的冷卻段。外界冷空氣19與第二熱管20的冷卻段進行換熱，熱量從第二熱管20的冷卻段傳向外界冷空氣19，熱管冷卻段內(nèi)的工質(zhì)由于放熱而發(fā)生冷凝相變，氣體變成了液體，液體在重力的作用下從熱管的冷卻段自動流回?zé)峁艿恼舭l(fā)段，如此不斷循環(huán)反復(fù)。外界冷空氣19吸熱熱量后升溫變成外界熱空氣21，外界熱空氣21通過冷風(fēng)側(cè)的鼓風(fēng)機直接排放到外界大氣中。
[0044]7)低溫?zé)峥諝?8流入回風(fēng)管路9中，并最終匯集到機房空調(diào)10中進行制冷降溫。熱風(fēng)管路7中的高溫?zé)峥諝?7因為經(jīng)過了熱管式空調(diào)8的降溫處理，因此機房空調(diào)10的制冷負(fù)荷大大減小。
[0045]在整個冬季如果熱管式空調(diào)8的降溫效果顯著，機房空調(diào)10甚至可以停止使用。
[0046]在夏季如果熱管式空調(diào)8冷風(fēng)側(cè)的外界冷空氣19接近甚至超過熱管式空調(diào)8熱風(fēng)側(cè)的入口高溫?zé)峥諝?7，則熱管式空調(diào)8自動停止工作，且熱量無法逆向傳遞，即熱量無法從外界通過熱管式空調(diào)8向機房內(nèi)傳遞。而高溫?zé)峥諝?7仍然可以順暢地流過熱管式空調(diào)8的熱風(fēng)側(cè)，直接返回機房空調(diào)10進行制冷降溫處理。
[0047]8)機房空調(diào)10制冷降溫后的送風(fēng)通道冷空氣12再次通過送風(fēng)管路11向整個地底送風(fēng)通道5進行輸送，并按照上述過程依次進行，循環(huán)反復(fù)，構(gòu)成了整個閉環(huán)循環(huán)回路22。
[0048]本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，包括封閉熱柜(3)、地底送風(fēng)通道(5)、第一熱管(6)、熱風(fēng)管路(7)、熱管式空調(diào)(8)、回風(fēng)管路(9)、機房空調(diào)(10)和送風(fēng)管路(11);封閉熱柜(3)、地底送風(fēng)通道(5)、第一熱管(6)、熱風(fēng)管路(7)、熱管式空調(diào)(8)、回風(fēng)管路(9)、機房空調(diào)(10)和送風(fēng)管路(11)均不與數(shù)據(jù)中心中的環(huán)境空氣連通;封閉熱柜(3)在機柜(I) 一側(cè)，并且不與機柜(I)連通，第一熱管(6)的蒸發(fā)段與機柜(I)中的服務(wù)器(4)貝占合，第一熱管(6)的冷卻段位于封閉熱柜(3)中；熱風(fēng)管路(7)的一端與機柜(I)的出風(fēng)口和封閉熱柜(3)的出風(fēng)口連接，另一端與熱管式空調(diào)(8)熱風(fēng)側(cè)的入風(fēng)口連接，回風(fēng)管路(9)連接在熱管式空調(diào)(8)熱風(fēng)側(cè)的出風(fēng)口和機房空調(diào)(10)的入風(fēng)口之間，送風(fēng)管路(11)的一端與機房空調(diào)(10)的出風(fēng)口連接，另一端與地底送風(fēng)通道(5)連通;地底送風(fēng)通道(5)設(shè)有與封閉熱柜(3)底部相連通的第二送風(fēng)口。2.一種如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱系統(tǒng)還包括封閉冷柜(2)，所述封閉冷柜(2)在機柜(I) 一側(cè)，并與機柜(I)相連通，所述地底送風(fēng)通道(5)設(shè)有與封閉冷柜(2)底部相連通的第一送風(fēng)口，封閉冷柜(2)不與數(shù)據(jù)中心中的環(huán)境空氣連通。3.一種如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述封閉冷柜(2)的寬度大于機柜(I)的寬度5?10_，封閉冷柜(2)的高度與機柜(I)中的位置最高的服務(wù)器(4)的高度齊平。4.一種如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述送風(fēng)管路(11)在地底送風(fēng)通道(5)中，包括主管和支管，主管與機房空調(diào)(10)的出風(fēng)口連接，支管的一端與主管連接，支管的另一端為支管出風(fēng)口，支管朝不同的方位延伸，并向地底送風(fēng)通道(5)送風(fēng)。5.—種如權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述支管出風(fēng)口位于第一送風(fēng)口處或第二送風(fēng)口處。6.一種如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述送風(fēng)管路(I I)的支管出風(fēng)口在距離主管較遠(yuǎn)的第一送風(fēng)口處的數(shù)量多于在距離主管較近的第一送風(fēng)口處的數(shù)量，在距離主管較遠(yuǎn)的第二送風(fēng)口處的數(shù)量多于在距離主管較近的第二送風(fēng)口處的數(shù)量。7.一種如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第一送風(fēng)口與地面的連接處設(shè)有第一送風(fēng)口孔板，第二送風(fēng)口處與地面的連接處設(shè)有第二送口風(fēng)孔板，第一送風(fēng)口孔板的孔洞和第二送風(fēng)口孔板的孔洞均是離送風(fēng)管路(11)的支管出風(fēng)口越近，孔徑越小。8.一種如權(quán)利要求1至8之一所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述機柜(I)、封閉熱柜(3)和熱風(fēng)管路(7)為兩個或兩個以上，機柜(I)和封閉熱柜(3)通過熱風(fēng)管路(7)以并聯(lián)的方式連接到熱管式空調(diào)(8)的熱風(fēng)側(cè)入風(fēng)口。9.一種如權(quán)利要求1至8之一所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管式空調(diào)(8)包括第二熱管(20)，第二熱管(20)的蒸發(fā)段位于熱管式空調(diào)(8)的熱風(fēng)側(cè)，冷卻段位于熱管式空調(diào)(8)的冷風(fēng)側(cè)，第二熱管(20)相對水平方向逆時針傾斜5?15度。10.一種如權(quán)利要求1至8之一所述的數(shù)據(jù)中心的四位一體散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱管(6)的冷卻段相對蒸發(fā)段向上彎折5?15度。
【文檔編號】H05K7/20GK105848452SQ201610286818
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】陳思員, 薛志虎, 謝銘慧, 曲偉, 艾邦成, 俞繼軍
【申請人】中國航天空氣動力技術(shù)研究院