一种计算机群集中散热机柜

技术领域

本发明属于热管理技术领域，具体涉及一种计算机群集中散热机柜。

背景技术

近年来随着计算机技术的发展，芯片功率越来越高，对高功率计算机设备内电子元器件的高效热管理提出了更高要求。在计算机散热方面，数据中心规模的计算机设备热管理受到广泛关注，但一些存在计算机群的办公房间设备热管理同样不可忽视。在这样的办公环境下，设备发热量一般通过暖通空调负荷承担，计算机群的散热方案依旧是利用风机以及翅片将主要发热部件的热量通过强制对流带到室内空气中，再由暖通空调设备承担空气中的这部分冷负荷。暖通空调负荷升高，综合换热效率低，且计算机芯片表面温度得不到有效控制。

因此，发明一种计算机群液气双通道集中散热机柜，将计算机群产生热量集中处理，从而降低芯片表面温度、减少暖通空调负荷、提高能源利用效率，提升办公人员舒适度等。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种计算机群集中散热机柜。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种计算机群集中散热机柜，包括：机柜柜体以及设置在机柜柜体侧面的风通道和水通道，

所述机柜柜体内部设置有若干块计算机主板，所述计算机主板横向呈两列竖直等间距安装于机柜上半部分；

所述计算机主板上有Ⅰ类芯片以及Ⅱ类芯片板卡，所述Ⅱ类芯片板卡由Ⅱ类芯片和热管式散热器组合构成；

所述风通道由挡板、室外空气过滤器、室外空气入口、室内空气过滤器、室内空气入口以及空气出口组成；

所述水通道由入水口、分流三通、水泵、风机盘管、合流三通、A阀门、出水口、B阀门以及连接各部件的管路组成。

本发明一个较佳实施例中，所述Ⅰ类芯片侧面设置有冷板，所述Ⅰ类芯片使用冷板散热，所述Ⅱ类芯片通过热管式散热器及机柜内冷却气流进行风冷对流散热。

本发明一个较佳实施例中，所述Ⅰ类芯片与所述冷板直接接触，且所述Ⅰ类芯片与所述冷板接触面涂覆有导热硅脂。

本发明一个较佳实施例中，所述室内空气入口设置于机柜侧面，所述室内空气入口内设置室内空气过滤器；所述室外空气入口设置于机柜侧面，所述室外空气入口内设置室外空气过滤器。

本发明一个较佳实施例中，所述室内空气入口与所述室外空气入口之间位置设置有挡风板；空气出口设置于机柜柜体顶面。

本发明一个较佳实施例中，所述分流三通与合流三通之间依次串联水泵、风机盘管以及若干块冷板。

本发明一个较佳实施例中，所述分流三通与所述合流三通之间连接B阀门；所述分流三通与所述入水口直接相连；所述合流三通出口与所述出水口之间连接所述A阀门。

本发明一个较佳实施例中，还包括温度传感器，所述风机盘管与所述水泵能够根据所述温度传感器实时调整风速和流量。

本发明一个较佳实施例中，所述冷板有若干块，且若干块所述冷板之间通过所述管路相连接，所述管路内部设置有冷却剂。

本发明一个较佳实施例中，所述冷板与所述管式散热器能够控制所述Ⅰ类芯片和Ⅱ类芯片的温度在40-80℃。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

1、该计算机群集中散热机柜，通过设置冬夏两用工况；夏季工况下，冷却剂依次经过风机盘管以及各冷板，全部热量由冷却剂带走，不影响房间暖通空调负荷；冬季工况下，冷却剂在风机盘管以及冷板之间循环，全部负荷由室外引进冷空气承担，只消耗泵功与风机功，大大降低机柜能耗。同时，巧妙利用机械设计，达到冬夏两用效果，降低设备制造成本。

2、该计算机群集中散热机柜，通过设置气液双通道散热方式；根据计算机主板上芯片所集成形式不同，分别设置水冷方式与风冷方式分类散热，大幅提高制冷效率，进一步降低芯片表面温度。

3、该计算机群集中散热机柜，通过PID控制方法，根据机柜气通道中空气出口温度调节风机盘管风速，以及根据液通道中出水口温度调节水泵流量，从而降低设备能耗。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中机柜柜体的结构示意图

图2为本发明实施例中机柜柜体的原理示意图

图3为本发明实施例中机柜柜体的夏季工况图

图4为本发明实施例中机柜柜体的冬季工况图

图5为本发明实施例中机柜的Ⅰ类芯片与Ⅱ类芯片部分放大示意图

图中：1、机柜柜体；2、计算机主板；3、Ⅰ类芯片；4、Ⅱ类芯片板卡；41、Ⅱ类芯片；42、热管式散热器；5、冷板；6、风机盘管；7、挡板；8、室外空气过滤器；9、室外空气入口；10、室内空气过滤器；11、室内空气入口；12、入水口；13、分流三通；14、水泵；15、B阀门；16、出水口；17、A阀门；18、合流三通；19、管路；21、空气出口。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

一种计算机群集中散热机柜，包括：机柜柜体1以及设置在机柜柜体1侧面的风通道和水通道，风通道由挡板7、室外空气过滤器8、室外空气入口9、室内空气过滤器10、室内空气入口11以及空气出口21组成；水通道由入水口12、分流三通13、水泵14、风机盘管6、合流三通18、A阀门17、出水口16、B阀门15以及连接各部件的管路19组成。

该计算机群集中散热机柜，通过设置冬夏两用工况；夏季工况下，冷却剂依次经过风机盘管6以及各冷板5，全部热量由冷却剂带走，不影响房间暖通空调负荷；冬季工况下，冷却剂在风机盘管6以及冷板5之间循环，全部负荷由室外引进冷空气承担，只消耗泵功与风机功，大大降低机柜能耗。同时，巧妙利用机械设计，达到冬夏两用效果，降低设备制造成本。

机柜柜体1内部设置有若干块计算机主板2，计算机主板2横向呈两列竖直等间距安装于机柜上半部分；计算机主板2上有Ⅰ类芯片3以及Ⅱ类芯片板卡4，Ⅱ类芯片板卡4由Ⅱ类芯片41和热管式散热器42组合构成；Ⅰ类芯片3侧面设置有冷板5，Ⅰ类芯片3使用冷板5散热，Ⅱ类芯片41通过热管式散热器42及机柜内冷却气流进行风冷对流散热；Ⅰ类芯片3与冷板5直接接触，且Ⅰ类芯片3与冷板5接触面涂覆有导热硅脂；冷板5有若干块，且若干块冷板5之间通过管路19相连接，管路19内部设置有冷却剂；冷板5与管式散热器能够控制Ⅰ类芯片3和Ⅱ类芯片41的温度在40-80℃。

室内空气入口11设置于机柜侧面，室内空气入口11内设置室内空气过滤器10；室外空气入口9设置于机柜侧面，室外空气入口9内设置室外空气过滤器8；室内空气入口11与室外空气入口9之间位置设置有挡风板；空气出口21设置于机柜柜体1顶面。

分流三通13与合流三通18之间依次串联水泵14、风机盘管6以及若干块冷板5；分流三通13与合流三通18之间连接B阀门15；分流三通13与入水口12直接相连；合流三通18出口与出水口16之间连接A阀门17。

该计算机群集中散热机柜，通过设置气液双通道散热方式；根据计算机主板2上芯片所集成形式不同，分别设置水冷方式与风冷方式分类散热，大幅提高制冷效率，进一步降低芯片表面温度。

还包括温度传感器，风机盘管6与水泵14能够根据温度传感器实时调整风速和流量；该计算机群集中散热机柜，通过PID控制方法，根据机柜气通道中空气出口21温度调节风机盘管6风速，以及根据液通道中出水口16温度调节水泵14流量，从而降低设备能耗。

实施例二

在实施一的基础上，本发明在夏季温度较高时，运行工况如图所示

气通道中，拨动挡风板至图中所示位置。室内空气由室内空气入口11进入，首先经过室内空气过滤器10过滤，再经由风机盘管6降温处理，接着与水冷板5以及机柜内空气对流换热，最后由空气出口21由机柜内排出进入室内，形成室内空气循环；

液通道中，打开A阀门17，关闭B阀门15。外部冷冻水由入水口12进入管路19，依次经过水泵14、风机盘管6、六块水冷板5后，经出水口16流出，形成水循环如图所示。

夏季控制具体实施：

在气通道中，根据空气出口21温度，调节风机盘管6风速；当Ⅱ类芯片41以最小功率运行时，风机盘管6风机最小风速便可满足Ⅱ类芯片41散热需求；当Ⅱ类芯片41功率上升，空气出口21温度逐渐升高，空气出口21温度传感器将信号反馈给风机，增大风机风速；当Ⅱ类芯片41功率下降，空气出口21温度逐渐降低，空气出口21温度传感器将信号反馈给风机盘管6，减小风机风速，运用PID控制方法，直至空气出口21温度控制在设定范围内。

水通道中根据出水口16温度，调节水泵14流量；当Ⅰ类散热芯片以最小功率运行时，水泵14保持最小流量即可满足散热需求；当Ⅰ类芯片3功率逐步上升，出水口16温度逐渐升高，出水口16温度传感器将信号反馈给水泵14增大流量；当Ⅰ类芯片3功率逐步下降，出水口16温度逐渐降低，出水口16温度传感器将信号反馈给水泵14减小流量，运用PID控制方法，直至出水口16温度控制在设定范围内。

实施例三

在实施一的基础上，本发明在冬季温度较低时，运行工况如图所示

气通道中，拨动挡风板至图中所示位置。室外空气由室外空气入口9进入，首先经过室外空气过滤器8过滤，再经由风机盘管6，接着与水冷板5以及机柜内空气对流换热，最后由空气出口21由机柜内排出进入室内，使房间形成正压；

液通道中，关闭A阀门17，打开B阀门15。冷却水由水泵14依次经过风机盘管6与六块水冷板5，形成内部水循环，其冷却水流动方向如图所示。

所有热源产生热量经过室外冷空气处理接近室温后进入室内，不影响暖通空调负荷。

冬季控制具体实施：

冬季工况下，由风机盘管6与室外空气换热降低管路19内冷却水温度，水泵14流量设定为恒定值，根据空气出口21温度调节风机盘管6风速；当Ⅰ类芯片3与Ⅱ类芯片41处于最小功率运行时，风机盘管6风速设定为最低，调整水泵14流量至空气出口21温度至设定范围内，并设定此时水泵14流量为一恒定值；当Ⅰ类芯片3或Ⅱ类芯片41功率上升，空气出口21温度逐渐升高，空气出口21温度传感器将信号反馈给风机，增大风机风速；当Ⅰ类芯片3或Ⅱ类芯片41功率下降，空气出口21温度逐渐降低，空气出口21温度传感器将信号反馈给风机盘管6，减小风机风速，运用PID控制方法，直至空气出口21温度控制在设定范围内。

本发明的工作原理为：

温度较高时，气通道中，拨动挡风板至图中所示位置。室内空气由室内空气入口11进入，首先经过室内空气过滤器10过滤，再经由风机盘管6降温处理，接着与冷板5以及机柜内空气对流换热，最后由空气出口21由机柜内排出进入室内，形成室内空气循环；液通道中，打开A阀门17，关闭B阀门15。外部冷冻水由入水口12进入管路19，依次经过水泵14、风机盘管6、冷板5后，经出水口16流出，形成水循环如图所示。

温度较低时，气通道中，拨动挡风板至图中所示位置。室外空气由室外空气入口9进入，首先经过室外空气过滤器8过滤，再经由风机盘管6，接着与冷板5以及机柜内空气对流换热，最后由空气出口21由机柜内排出进入室内，使房间形成正压；液通道中，关闭A阀门17，打开B阀门15。冷却水由水泵14依次经过风机盘管6与六块冷板5，形成内部水循环，其冷却水流动方向如图所示

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”“一些实施例”“实施例”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述，是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必须针对的是相同的实施例或示例。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。