[发明专利]一种利用液冷散热的电子装置、散热装置及其冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及液体冷却领域，尤其涉及一种利用液冷散热的电子装置、散热装置及其冷却方法。

背景技术

随着科学技术的进步，数据中心发展迅速，但能耗居高不下。距统计，数据中心能耗中，冷却能耗已经占总能耗达40％，降低冷却耗能，提高数据中心运行效率刻不容缓。目前数据中心使用的服务器等IT装备，基本上采用风冷技术来冷却服务器等IT装备。其主要特点为采用风扇将空气吹过发热器件表面。由于空气与服务器内发热器件的换热系数小，必须有较大的换热温差，因此只能先采用空调将机房中的空气温度降低至约20℃，然后将低温空气送至服务器的风冷散热方式。由于存在空调降温的环节，这样的设计增加了数据中心能耗。

近年来，采用冷却液对服务器进行直接冷却或间接冷却逐渐兴起。与风冷相比，液冷可将冷却液直接或间接导向热源，由于液体的比热容远大于气体，单位体积可传输的热量也远高于空气。如果技术方案合理，采用液冷有机会取消空调，从而大大降低耗能。

目前，液冷已经在服务器领域有所应用，其应用方法大致可分为直接液体冷却和间接液体冷却两种。直接液体冷却，顾名思义为冷却液与发热器件直接接触，现有的直接液体冷却方法应用有专利公开号为CN104597994的浸没式液冷服务器、中国专利公开号为CN102626006和美国专利公开号为US8467189B2的设置有换热盘管的浸没式液冷服务器，上述直接液体冷却均需要大量冷却液，导致系统重量大、结构复杂。此外，由于换热强度不够，往往要求用于带走热量的冷却液温度不高于45℃，这样就缩小了应用范围。当前计算机芯片的计算能力迅速提高，发热量也在继续增加，上述直接液体冷却技术适应这种挑战的能力有限。

现有技术中，还有一种直接冷却系统，是将储液箱中的冷却液进入发热装置内，热交换后的冷却液蒸汽进入冷凝器中冷凝，回流至储液箱实现系统循环。但是这种加装冷凝器的发热装置仅适用于大型发热装置，并不适用于体积较小的服务器单元，这就缩小了应用范围，况且上述冷却系统的工作使发热装置处于低气压状态，这就势必会提高发热装置对密封性的要求，加大了装置的制造成本。

与直接液体冷却相对应，间接液体冷却中的冷却液与发热器件不直接接触，如专利公开号为CN101751096B披露的超级计算机表贴式蒸发冷却装置、专利公布号为CN102711414A中采用的液冷冷板与发热器件接触，间接带走热量的装置。这两种方案只能冷却处理CPU、GPU等具备规则散热表面的发热器件散发出来的热量，而对电路板上的其他发热器件如内存、电阻等部件无能为力，因此往往还需要与风冷结合。此外由于冷却液与发热器件不直接接触，中间存在接触热阻和传导热阻，导致换热效能低。在同等发热器件表面温度情况下，比直接液体冷却需要更低的冷却液温度。

基于上述的不足，因此，需要研发一种结构简单、换热效能高、可靠性好的利用液冷散热的电子装置、散热装置及其冷却方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的是提供一种利用液冷散热的电子装置，包括壳体、电路板、液冷散热模块，所述电路板与所述液冷散热模块置于所述壳体内，所述电路板上设置有一个或多个发热器件，

所述液冷散热模块包括进液管道以及与所述进液管道连通的喷嘴，所述进液管道将冷却液从壳体外导入壳体内，所述喷嘴将冷却液喷射在所述壳体形成的空间内或直接喷射在所述发热器件上，对所述发热器件进行降温冷却，热交换后的冷却液蒸汽与喷嘴喷射的冷却液混合使冷却液蒸汽冷凝。

优选地，所述喷嘴将冷却液以喷雾形式喷射在所述发热器件上，对所述发热器件进行降温冷却。

可选地，所述壳体还设有与所述进液管道连接的进液口以及用于排出所述壳体内冷却液的出液口，所述出液口设置在所述壳体的下端。

具体地，所述进液管道包括主管道和与所述主管道连通的分支管道，所述喷嘴安装在所述分支管道和/或主管道上，或者通过转接头安装在所述进液管道上。

优选地，所述喷嘴能够自上而下喷射冷却液。

可选地，所述壳体内还设置有冷却模块，所述冷却模块与所述发热器件的位置相对应，所述冷却模块能够直接或间接对所述发热器件进行散热冷却。

具体地，所述冷却模块与所述进液管道连接，所述冷却模块能够容纳从所述进液管道流进的冷却液，所述冷却模块上设置有一个或多个喷嘴，所述喷嘴与所述发热器件的表面存在间隙，所述喷嘴具有多种喷射方向，所述喷嘴能够将冷却液以喷雾形式喷射在所述发热器件上。