基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统及方法，属于冷却散热设备领域

【技术实现步骤摘要】
基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统及方法


[0001]本专利技术属于冷却散热设备领域，具体涉及一种基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统及方法
。

技术介绍

[0002]目前，大型服务器等计算设备在多种学科和领域应用的越来越多，如航天器运行路径模拟，计算流体力学，药物筛选，气象预报，军事行动等
。
由于应用的领域和行业对大型计算设备的计算能力和计算速度要求极高，设备也在逐渐朝高集成化和模块化发展
。
特别是，大型计算设备在前沿科学和战略性新兴产业方面所起的作用越来越大，服务器等大型计算设备正快速向集成化
、
大型化方向发展
。
大型计算设备集成化程度高
、
运行负荷大，使用过程中不可避免的会产生大量的热量导致自身和机房空间等的温度快速升高
。
若不能及时对此类大型计算设备进行降温冷却并将产生的热量进行有效转移和散失，将会大大削弱计算设备的工作性能和使用寿命，更有甚者温度过高会导致设备烧毁和引起火灾
。
由于大型计算设备无论在高校科研还是在国家工业生产中发挥的作用越来越大，大型计算设备的冷却散热技术受到的关注也越来越多，与其配套的冷却散热系统的效果将极大影响设备的使用性能和使用寿命
。
因此，对大型服务器等计算设备进行温度控制和冷却散热的技术研究具有深刻的理论和现实意义
。
目前，常用的针对大型计算设备的温度控制和冷却散热技术主要包括间接式冷却散热技术和直接式冷却散热技术，两种冷却散热技术使用的工质不同，系统应用场合也各不相同，实际的冷却散热效果也会有差异
。
[0003]间接式冷却散热技术顾名思义是指系统并不直接与设备接触或工质并不直接对计算设备进行冷却散热，而是通过将机柜和服务器所处的室内环境进行温度控制和冷却散热，降低室内温度，从而间接达到对设备冷却散热目的
。
间接式冷却散热系统通常是让处理后的温度较低的空气流动进入设备所在的机房，降低机房内的整体环境温度，强化计算设备与室内冷空气的换热从而实现对机柜和设备的间接冷却散热
。
间接式冷却散热方式虽然仅仅依靠室内空调系统即可达到对房间内设备冷却散热的目的，但是间接式冷却散热方式仅对封闭空间内服务器数量较少或者服务器工作负荷较低时才有效果
。
另外，间接式冷却散热温度分布不均匀，不进行人为干预的话会在房间内形成稳定的高温区域，若设备附近冷空气流量较小，冷却降温效果会迅速恶化
。
因此，间接式冷却散热系统仅适用于对冷却散热的热量大小要求不太大
、
设备不太集中的机房环境
。
另外，间接式冷却散热任由冷空气进入机房自由流动，换热效果不均匀，冷却方式单一容易产生高能耗，这些问题导致间接式冷却散热技术在实际使用过程中效果并不好，间接式冷却散热技术难以满足现实需求
。
[0004]直接式冷却散热系统和技术能够直接对高温的机房
、
机柜内部或者大型计算设备自身进行定向冷却降温处理，因此冷却散热效果较好，潜在的应用范围也更广泛
。
直接式冷却散热系统能将低温的工质直接输送到封闭机房内环境
、
机柜内部
、
计算设备表面甚至是内部
(
如氟化液能够直接与服务器接触
)
，这种直接定向冷却散热的技术和方法能够直接作用于高温对象，最大限度地将热量从高温对象内部或表面带离，保证计算设备位于安全温
度范围内从而保证设备的工作性能，延长其使用寿命
。
[0005]现有的针对高温机房和大型计算设备的直接式冷却散热技术主要包括空气式直接冷却散热技术和液体式直接冷却散热技术两种
。
一般情况下，空气式直接冷却散热采用送风口将温度较低的空气输送到机柜内部或计算设备表面，低温空气直接与高温对象进行热交换，将热量及时带离高温设备附近，从而起到降温效果，达到冷却散热的目的
。
空气式直接冷却散热系统虽然是将计算设备产生的热量带离计算设备表面或附近，但是热量仍然滞留在室内，不借助于室内空调系统将导致室内整体环境温度升高，从而反向影响空气式直接冷却散热系统的冷却降温效果
。
被低温空气带离计算设备等高温表面或机柜内高温环境的热量还需要借助于室内的空调系统进一步处理，借助全屋空调系统配备的室外冷却设备，如冷水浴或冷却塔等，使得热量转移散失到室外环境中
。
因此，空气式直接冷却散热系统常常需要与间接式冷却散热系统相结合，两套系统协同工作，实现对服务器冷却散热的效果
。
[0006]但是，当计算设备的集成程度较高或者运行负荷较大时，无论是空气式直接冷却散热系统还是间接式冷却散热系统均受制于空气自身热容较小，导热性差等缺点难以满足特定的冷却散热要求
。
特别是对计算设备所处的环境温度指标要求较高时，由于空气式直接冷却散热系统和技术的故障风险较大，其应用必然受到限制
。
[0007]大型服务器等计算设备冷却散热技术中的液冷式直接冷却散热技术一般包括制冷剂式直接冷却散热技术和氟化液液冷式直接冷却散热技术
。
制冷剂式直接冷却散热技术是指将制冷剂
(
包含水
)
作为工质，通过构建大型的制冷循环系统，使制冷剂在循环流动过程中将计算设备的表面或内部和机柜内部的热量带离，并输送到室外环境散失掉
。
但是，由于大型服务器等计算设备的精密性和连续使用的要求较高，制冷剂泄露的问题必须被着重考虑防止制冷剂泄露对计算设备自身性能和组件造成的影响和损害
。
另外，制冷剂式直接冷却散热技术将制冷剂密封在输送管路中，不仅不能让制冷剂直接与计算设备直接接触，还必须严格控制密封性，这增加了制冷剂与高温对象之间的热交换阻力
。
综上，由于管内制冷剂泄露的风险较高，制冷剂又常常具有毒性，制冷剂式直接冷却散热技术被应用的领域还不多，使用范围还不普及
。
[0008]以氟化液为工质的直接冷却散热系统由于冷却散热效果较好，也逐渐被应用于大型计算设备的冷却散热领域
。
但是，氟化液液冷式直接冷却散热技术目前还不成熟，氟化液的成本较高，极大的限制了它的应用，以氟化液为工质的直接冷却散热系统及技术的应用目前尚在探索
。
[0009]综上，从冷却散热效果的角度来说，液冷式直接冷却散热系统对计算设备的冷却散热性能要强于空气式直接冷却散热系统和空气式间接冷却散热系统
。
然而，现有的针对大型服务器等计算设备的液冷式和空气式冷却两类冷却散热技术冷却散热过程中工质自身的温度波动较大，难以同时克服冷却散热效果差
、
系统不稳定
、
安全性不足和冷却散热温度范围窄的问题
。
另外，部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统，其特征在于，包括第一级冷却散热模块和第二级冷却散热模块；所述第一级冷却散热模块包括计算元件
(1)、
设备壳
(2)、
机柜
(4)
和内部盛有相变胶囊乳液的液泡；所述机柜
(4)
内设有若干设备壳
(2)
，每个设备壳
(2)
内间隔设有若干计算元件
(1)
，计算元件
(1)
之间设有用于换热的若干液泡；所述第二级冷却散热模块包括冷却塔
(10)
和搅拌槽
(13)
；每个所述液泡分别通过引流管
(3)
与设有调压阀
(6)
的热流管
(5)
连通，热流管
(5)
与冷却塔
(10)
连通，冷却塔
(10)
通过冷流管
(11)
与搅拌槽
(13)
连通，搅拌槽
(13)
通过设有乳液泵
(18)
的回流管
(17)
与分流器
(19)
连通，分流器
(19)
后方通过设有截止阀
(21)
的分流管
(20)
与若干导流管
(22)
连通，导流管
(22)
与液泡连通
。2.
根据权利要求1所述的基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统，其特征在于，所述液泡为格栅型液泡，具体是在同一设备壳
(2)
内的若干计算元件
(1)
之间，以横向或纵向或竖向的方式设置
。3.
根据权利要求1所述的基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统，其特征在于，所述液泡为网型液泡，具体是在同一设备壳
(2)
内的若干计算元件
(1)
之间，以网状形式环绕于每个计算元件
(1)
周向设置
。4.
根据权利要求1所述的基于相变胶囊乳液的计算设备双模块冷却散热系统，其特征在于，所述热流管
(5)
上设有第一单向阀
(7)。5.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，李胜，江龙，高近爽，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：