一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置

摘要

本发明公开了服务器散热技术领域的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，包括机房、服务器、机房降温设备、服务器降温设备和控制组件，服务器降温设备包括冷却罩、循环管、高压输送管、储存罐、CPU温度感应器和循环设备，冷却罩固定罩在服务器的CPU上方，冷却罩侧壁相连通有进气管路，冷却罩顶部相连通有出气管路，出气管路与循环管相连通，储存罐出口端固定安装有电磁阀，CPU温度感应器固定安装在服务器的CPU顶部，机房降温设备包括水帘、循环泵、冷却箱、除湿扇和机房感应设备，本发明迅速有效的降低主要升温部件的温度，降低了整个机房散热的能耗，节省资源，降低了机房散热成本。

权利要求

1.一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，包括机房(1)、服务器(2)、机房降温设备、服务器降温设备和控制组件，其特征在于：所述服务器降温设备包括冷却罩(3)、循环管(4)、高压输送管(5)、储存罐(6)、CPU温度感应器(7)和循环设备(8)，所述冷却罩(3)固定罩在服务器(2)的CPU上方，所述冷却罩(3)侧壁相连通有进气管路(9)，所述冷却罩(3)顶部相连通有出气管路(10)，所述出气管路(10)与循环管(4)相连通，所述进气管路(9)与储存罐(6)相连通，所述储存罐(6)出口端固定安装有电磁阀(12)，所述循环设备(8)一端通过高压输送管(5)与储存罐(6)相连通，所述循环设备(8)的另一端与循环管(4)相连通，所述CPU温度感应器(7)固定安装在服务器(2)的CPU顶部，所述控制组件与CPU温度感应器(7)和电磁阀(12)电连接，所述循环设备(8)包括二氧化碳压缩机(24)、二氧化碳冷凝器(25)和高压输送设备(26)，所述循环管(4)与二氧化碳压缩机(24)的进气口相连通，所述二氧化碳压缩机(24)的出气口与二氧化碳冷凝器(25)的进口相连通，所述二氧化碳冷凝器(25)的出口与高压输送设备(26)相连通，所述高压输送设备(26)通过高压输送管(5)与储存罐(6)相连通，所述机房降温设备包括水帘(13)、循环泵(14)、冷却箱(15)、除湿扇(16)和机房感应设备，所述循环泵(14)通过冷却管路(17)与水帘(13)相连通，所述水帘(13)通过回流管路(18)与冷却箱(15)相连通，所述机房感应设备与控制组件和循环泵(14)、除湿扇(16)电连接，所述机房感应设备固定安装在机房(1)侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述CPU温度感应器(7)外壁包裹有隔热材料，所述高压输送管(5)外壁均包裹有隔热防护材料。

3.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述冷却箱(15)包括过滤箱(19)和补水箱(20)，所述回流管路(18)与过滤箱(19)相连通，所述循环泵(14)与补水箱(20)相连通。

4.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述机房感应设备包括机房温度传感器(21)和机房湿度传感器(22)，所述机房温度传感器(21)与循环泵(14)和控制组件电连接，所述机房湿度传感器(22)与除湿扇(16)和控制组件电连接，所述除湿扇(16)固定安装在机房(1)侧壁上，所述除湿扇(16)包括风扇和干燥芯。

5.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述水帘(13)间隔设置在机房(1)四壁上，所述水帘(13)内侧固定连接有水帘纸(23)，所述水帘纸(23)面积大于水帘(13)面积。

6.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述控制组件包括单片机、泵体继电器和除湿扇继电器，离心风扇继电器，所述CPU温度感应器(7)、机房温度传感器(21)和机房湿度传感器(22)的输出端均与单片机的输入端相连接，所述泵体继电器与循环泵(14)电连接，所述除湿扇继电器与除湿扇(16)电连接，所述离心风扇继电器与离心风扇(11)电连接，所述单片机的输出端分别与电磁阀(12)、泵体继电器、除湿扇继电器和离心风扇继电器电连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述冷却箱(15)嵌入式安装在机房(1)墙壁上，所述循环泵(14)固定安装在冷却箱(15)内部，所述机房(1)设有顶层，所述循环设备(8)固定安装在顶层上。

8.根据权利要求1所述的一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，其特征在于：

所述出气管路(10)端部固定安装有离心风扇(11)，所述冷却罩(3)外壁固定包裹有吸水材料。

说明书

一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置

技术领域

[0001] 本发明涉及服务器散热技术领域，具体为一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置。

背景技术

[0002] 机房与基站的设备运行时发热量巨大，为维持设备的正常工作温度，机房需要配置相关设备全年运行给机房设备散热。随着信息行业的飞速发展，机房与基站建设速度增快，服务器的数量大幅度增加，其耗电量与散热量也在不断增加，机房散热设备的需求也随之增加，其节能性越来越受到生产商和用户的广泛关注。传统的机房降温方式是降低机房空调温度，然后再使低温空气进入服务器，与散热部件强制对流换热，带走服务器运行时的热量。采用上述空气冷却的方式，由于空气比热容、空气密度以及强制对流换热系数比较低，散热效果较差。根据国标的推荐，机房冷空气温度应为24℃，而要全年保持24℃的室内温度，必须通过机械制冷方式实现。一般机房采用压缩机制冷系统全年运行，制取低温冷冻水或者低温制冷剂来冷却空气；此外，空调还需要配置风机强制机房空气流动散热，配置加热、加湿装置保持机房的恒温恒湿。据统计，这种方式下，空调能耗占机房总能耗的35％～45％，其中60％～70％电量被压缩机消耗。也有部分空调机组利用了室外冷源包括室外新风、冷水系统自然冷却，这种降温方式主要通过减少压缩机的运行时间，来达到节能目的，但是其他部件的耗电量也不能减少，并且夏季高温时，仍然需要压缩机制冷，采用空调自然冷却时的节能效果大约可以达到50％左右，耗电量仍然比较大；此外，采用空气调节方式的降温，空调设备比较复杂，需要各种机械装置和转动设备，初投资大，维护比较麻烦。有效降低机房内空调系统的能耗是空调行业和数据机房运营行业面临的一个重要问题。

[0003] 基于此，本发明设计了一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，以解决上述问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，包括机房、服务器、机房降温设备、服务器降温设备和控制组件，所述服务器降温设备包括冷却罩、循环管、高压输送管、储存罐、CPU温度感应器和循环设备，所述冷却罩固定罩在服务器的CPU上方，所述冷却罩侧壁相连通有进气管路，所述冷却罩顶部相连通有出气管路，所述出气管路与循环管相连通，所述进气管路与储存罐相连通，所述储存罐出口端固定安装有电磁阀，所述循环设备一端通过高压输送管与储存罐相连通，所述循环设备的另一端与循环管相连通，所述CPU温度感应器固定安装在服务器的CPU顶部，所述控制组件与CPU温度感应器和电磁阀电连接，所述循环设备包括二氧化碳压缩机、二氧化碳冷凝器和高压输送设备，所述循环管与二氧化碳压缩机的进气口相连通，所述二氧化碳压缩机的出气口与二氧化碳冷凝器的进口相连通，所述二氧化碳冷凝器的出口与高压输送设备相连通，所述高压输送设备通过高压输送管与储存罐相连通，所述机房降温设备包括水帘、循环泵、冷却箱、除湿扇和机房感应设备，所述循环泵通过冷却管路与水帘相连通，所述水帘通过回流管路与冷却箱相连通，所述机房感应设备与控制组件和循环泵、除湿扇电连接，所述机房感应设备固定安装在机房侧壁上。

[0007] 优选的，所述CPU温度感应器外壁包裹有隔热材料，所述高压输送管外壁均包裹有隔热防护材料。

[0008] 优选的，所述冷却箱包括过滤箱和补水箱，所述回流管路与过滤箱相连通，所述循环泵与补水箱相连通。

[0009] 优选的，所述机房感应设备包括机房温度传感器和机房湿度传感器，所述机房温度传感器与循环泵和控制组件电连接，所述机房湿度传感器与除湿扇和控制组件电连接，所述除湿扇固定安装在机房侧壁上，所述除湿扇包括风扇和干燥芯。

[0010] 优选的，所述水帘间隔设置在机房四壁上，所述水帘内侧固定连接有水帘纸，所述水帘纸面积大于水帘面积。

[0011] 优选的，所述控制组件包括单片机、泵体继电器和除湿扇继电器，离心风扇继电器，所述CPU温度感应器、机房温度传感器和机房湿度传感器的输出端均与单片机的输入端相连接，所述泵体继电器与循环泵电连接，所述除湿扇继电器与除湿扇电连接，所述离心风扇继电器与离心风扇电连接，所述单片机的输出端分别与电磁阀、泵体继电器、除湿扇继电器和离心风扇继电器电连接。

[0012] 优选的，所述冷却箱嵌入式安装在机房墙壁上，所述循环泵固定安装在冷却箱内部，所述机房设有顶层，所述循环设备固定安装在顶层上。

[0013] 优选的，所述出气管路端部固定安装有离心风扇，所述冷却罩外壁固定包裹有吸水材料。

[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0015] 1.本发明通过在机房服务器的主要发热部件CPU顶部固定连接冷却罩，通过CPU温度感应器实时监测CPU的温度，当其温度超过预设值时，电磁阀打开液体二氧化碳气化为二氧化碳气体，使冷却罩内的温度迅速降低，形成高温度差，快速产生热交换从而迅速有效降低CPU内的温度。

[0016] 2.通过降低整个机房的温度，降低机房服务器其他部件产生的温度，当机房内的机房温度传感器感应到室内温度超过预设值时打开循环泵，循环泵将冷却箱的补水箱内的水输送至机房的水帘处，经水的蒸发吸热，从而降低机房内的温度，从而达到机房的标准温度。

[0017] 本发明通过服务器降温设备和机房降温设备的协同合作，通过服务器降温设备针对性的降低CPU的温度，迅速有效的降低主要升温部件的温度，减少了温度扩散，避免机房整体升温过快，使整体服务器更稳定的运行，也降低了整个机房散热的能耗，同时通过机房降温设备调控机房的整体温度，降低其他部件的温度，维护服务器整体正常运行，服务器降温设备和机房降温设备的配合降低机房温度的同时，节省资源，降低了机房散热成本。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1为本发明机房俯视角结构示意图；

[0020] 图2为本发明冷却罩俯视局部剖结构示意图；

[0021] 图3为本发明机房水帘侧视角结构示意图；

[0022] 图4为本发明机房降温设备结构示意图；

[0023] 图5为本发明循环设备结构示意图；

[0024] 图6为本发明控制组件接线图。

[0025] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[0026] 1-机房，2-服务器，3-冷却罩，4-循环管，5-高压输送管，6-储存罐，7-CPU温度感应器，8-循环设备，9-进气管路，10-出气管路，11-离心风扇，12-电磁阀，13-水帘，14-循环泵，15-冷却箱，16-除湿扇，17-冷却管路，18-回流管路，19-过滤箱，20-补水箱，21-机房温度传感器，22-机房湿度传感器，23-水帘纸，24-二氧化碳压缩机，25-二氧化碳冷凝器，26-高压输送设备。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：

[0029] 一种基于热传递原理的机房服务器用散热装置，包括机房1、服务器2、机房降温设备、服务器降温设备和控制组件，服务器降温设备包括冷却罩3、循环管4、高压输送管5、储存罐6、CPU温度感应器7和循环设备8，冷却罩3固定罩在服务器2的CPU上方，冷却罩3侧壁相连通有进气管路9，冷却罩3顶部相连通有出气管路10，出气管路10与循环管4相连通，进气管路9与储存罐6相连通，储存罐6出口端固定安装有电磁阀12，循环设备8一端通过高压输送管5与储存罐6相连通，循环设备8的另一端与循环管4相连通，CPU温度感应器7固定安装在服务器2的CPU顶部，控制组件与CPU温度感应器7和电磁阀12电连接，循环设备8包括二氧化碳压缩机24、二氧化碳冷凝器25和高压输送设备26，循环管4与二氧化碳压缩机24的进气口相连通，二氧化碳压缩机24的出气口与二氧化碳冷凝器25的进口相连通，二氧化碳冷凝器25的出口与高压输送设备26相连通，高压输送设备26通过高压输送管5与储存罐6相连通，机房降温设备包括水帘13、循环泵14、冷却箱15、除湿扇16和机房感应设备，循环泵14通过冷却管路17与水帘13相连通，水帘13通过回流管路18与冷却箱15相连通，机房感应设备与控制组件和循环泵14、除湿扇16电连接，机房感应设备固定安装在机房1侧壁上。

[0030] 其中，CPU温度感应器7外壁包裹有隔热材料，高压输送管5外壁均包裹有隔热防护材料。出气管路10端部固定安装有离心风扇11，冷却罩3外壁固定包裹有吸水材料。

[0031] 冷却箱15包括过滤箱19和补水箱20，回流管路18与过滤箱19相连通，循环泵14与补水箱20相连通。机房感应设备包括机房温度传感器21和机房湿度传感器22，机房温度传感器21与循环泵14和控制组件电连接，机房湿度传感器22与除湿扇16和控制组件电连接，除湿扇16固定安装在机房1侧壁上，除湿扇16包括风扇和干燥芯。水帘13间隔设置在机房1四壁上，水帘13内侧固定连接有水帘纸23，水帘纸23面积大于水帘13面积。冷却箱15嵌入式安装在机房1墙壁上，循环泵14固定安装在冷却箱15内部，机房1设有顶层，循环设备8固定安装在顶层上。

[0032] 控制组件包括单片机、泵体继电器和除湿扇继电器，离心风扇继电器，所述CPU温度感应器7、机房温度传感器21和机房湿度传感器22的输出端均与单片机的输入端相连接，所述泵体继电器与循环泵14电连接，所述除湿扇继电器与除湿扇16电连接，所述离心风扇继电器与离心风扇11电连接，所述单片机的输出端分别与电磁阀12、泵体继电器、除湿扇继电器和离心风扇继电器电连接。

[0033] 本实施例的一个具体应用为：

[0034] 请参照图2、图5和图6，本发明通过在机房服务器2的主要发热部件CPU顶部固定连接冷却罩3，冷却罩3与CPU之间为密闭空间，并填充有二氧化碳，通过CPU顶部固定安装的CPU温度感应器7实时监测CPU的温度，当其温度超过预设值时，CPU温度感应器7将信号传输给控制组件的单片机，然后通过单片机控制电磁阀12打开和离心风扇11运行，电磁阀12打开从而使储存罐6内的少量液体二氧化碳从高压环境释放出来，在冷却罩3内气化为二氧化碳气体，气化吸热，使冷却罩3内的温度迅速降低，形成高温度差，快速产生热交换从而迅速降低CPU内的温度，运行的离心风扇11加快二氧化碳其他的向外传输，避免冷却罩3内压强过大，同时将气化的二氧化碳通过循环管4统一收集输送至二氧化碳压缩机24内，当CPU温度降低到一定值后，通过控制组件使电磁阀12关闭，停止二氧化碳气化冷却。由于CPU温度感应器7的外壁包裹有隔热材料，二氧化碳气化后瞬间产生的冷气对CPU温度感应器7的影响较小，不会在CPU温度没降下之前关闭二氧化碳冷却管路，保证降温彻底，由于预先在冷却罩3内填充有二氧化碳，所以二氧化碳冷却时，不会产生水雾，引起短路等意外发生，由于二氧化碳冷却时瞬间使冷却罩3变凉，在外部的冷却罩3表面会形成水雾，然后被其表面的吸水材料吸收，所以不会形成水雾聚集滴落的现象，不会出现意外。变潮湿的吸水材料会在平时受热将水分蒸发出去，可以循环使用，同时也降低了冷却罩3温度，从而降低CPU温度。

[0035] 请参照图5，气化后的二氧化碳通过循环管4统一收集输送至二氧化碳压缩机24内，经二氧化碳压缩机24压缩后经高压输送管5输送至二氧化碳冷凝器25内，经冷却成为液态二氧化碳，经高压输送设备26将液态二氧化碳输送至储存罐6内，并关闭输送阀，完成储存和二氧化碳的回收利用。

[0036] 请参照图1和图3-4，机房服务器其他部件产生的温度，通过降低整个机房1的温度，来散热，当机房1内的机房温度传感器21感应到室内温度超过预设值时，控制组件收到机房温度传感器21的信号控制循环泵继电器打开循环泵14，循环泵14将冷却箱15的补水箱20内的水输送至机房1的水帘13处，经水的蒸发吸热，降低机房1内的温度，从而达到机房1的适宜温度，之后通过机房温度传感器21给控制组件发送信号，通过循环泵继电器关闭循环泵14。流过水帘13的水经回流管路18汇流收集在过滤箱19内，经过滤后流入补水箱20内，实现水的循环利用，水帘降温对比空调系统降温节约能源，降低了成本。水帘系统降温会造成湿度较大，通过水帘前端设有的水帘纸，初步吸收水汽同时，不影响空气流通和散热效果，当机房内湿度超过预设值后，通过机房湿度传感器22发送信号给控制组件，通过除湿扇继电器打开除湿扇16，除湿扇16运转将机房1内空气抽出，经除湿扇16的干燥芯吸收水汽，降低机房1内的湿度以达到湿度标准。

[0037] 请参照图6，控制组件包括单片机、泵体继电器和除湿扇继电器，离心风扇继电器，CPU温度感应器7、机房温度传感器21和机房湿度传感器22的输出端均与单片机的输入端相连接，泵体继电器与循环泵14电连接，除湿扇继电器与除湿扇16电连接，离心风扇继电器与离心风扇11电连接，单片机的输出端分别与电磁阀12、泵体继电器、除湿扇继电器和离心风扇继电器电连接，通过单片机与各传感器和继电器等之间的配合，使得CPU温度高温时被及时监测到，然后服务器降温设备及时响应，通过二氧化碳的气化迅速降低CPU温度，降低温度后，停止二氧化碳的气化过程，服务器降温设备不用一直工作，降低能耗，随时响应，降温效果迅速有效。通过单片机与机房温度传感器21和机房湿度传感器22的配合控制各继电器等，使机房总体温度和湿度超过预设值时，机房降温设备及时响应，通过水帘系统降低温度，配合除湿扇16和水帘纸除湿，以达到降低温度的同时，湿度不超过标准。

[0038] 本发明通过在机房服务器2的主要发热部件CPU顶部固定连接冷却罩3，通过CPU温度感应器7实时监测CPU的温度，当其温度超过预设值时，电磁阀12打开液体二氧化碳气化为二氧化碳气体，使冷却罩3内的温度迅速降低，形成高温度差，快速产生热交换从而迅速有效降低CPU内的温度。通过降低整个机房1的温度，降低机房服务器其他部件产生的温度，当机房1内的机房温度传感器21感应到室内温度超过预设值时打开循环泵14，循环泵14将冷却箱15的补水箱20内的水输送至机房1的水帘13处，经水的蒸发吸热，从而降低机房1内的温度，从而达到机房1的标准温度。

[0039] 本发明通过服务器降温设备和机房降温设备的协同合作，通过服务器降温设备针对性的降低CPU的温度，迅速有效的降低主要升温部件的温度，减少了温度扩散，避免机房整体升温过快，使整体服务器更稳定的运行，也降低了整个机房散热的能耗，同时通过机房降温设备调控机房1的整体温度，降低其他部件的温度，维护服务器整体正常运行，服务器降温设备和机房降温设备的配合降低机房温度的同时，节省资源，降低了机房散热成本。

[0040] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0041] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。