[发明专利]一种液体冷却系统

说明书

本发明公开了一种液体冷却系统，包括一个或多个冷却中枢和一个或多个传热装置。其中传热装置具有节点和通路组成的内部路径，其中有两相工作流体。节点和路径构成的网络以链路方式运作，使得两相工作流体从电子设备内部的发热元件吸收热量，并将热量传递至冷却中枢。中枢‑链路结构将发热元件和冷却源之间直接的几何关联解除耦合关系，从而得到更高程度的设计自由度、空间管理和冷却冗余。

技术领域

本发明涉及一种液体冷却系统，特别涉及一种中枢-链路液体冷却系统，属于热管理技术领域。

背景技术

计算机系统里运行元件会产生大量热量，其中包括中央处理器、图像处理器、内存、储存系统等等。在许多数据中心，计算机服务器阵列设置于封闭环境内，需要相应的热管理方案收集电子系统产生的热量并且将热量排放到数据中心的外部。但是，典型的热管理系统较为复杂并且效率不高，传统技术应用空气冷却进行热管理，在元件层级上往往不能满足功耗需求，同时会消耗大量的电力和水资源，对于数据中心的日常运行是很大的成本支出。采用液态冷媒的液冷系统同空气冷却系统相比具备更高的传热性能，同时其能量消耗也很低，在近年开始被逐渐采用。但是，考虑到液冷系统在安全性、可靠性和维护性等方面还存在的问题，其广泛应用特别是在大型数据中心的应用还存在巨大的挑战。

计算机系统里产生的热量如果处理不适当会导致元件寿命的大幅缩短、永久性的破坏以及数据丢失。传统的热管理系统驱动冷媒(气体、液体或者二者混合)进入放置计算机系统的机壳内部，同计算机元件在本地进行热交换，然后被引导至系统外部，进行下一阶段的热交换，直至最终将热量排放到数据中心外部。这意味着冷却部件会与电子元件共同占有系统机壳内部空间，电子元件的放置同冷媒通道会相互干涉，这往往是造成电子系统内部冷却不足的根本原因。一些设计采用冷板或虹吸式热管储存并循环液体或其它冷却介质，与电子系统元件进行直接热交换，可以减少系统内部空间占用，但是当电子系统内部有多个发热元件时，元件之间的复杂布局使得连接冷却液体回路依旧占用很多系统内部空间。同时，为了形成液体冷却回路，必须在各个冷却部件之间连接，这样，在运行过程中经历内部高压和长期的腐蚀，发生漏液的风险很高，会对计算机服务器产生致命危险。

一些技术通过将计算机系统甚至整个服务器机柜浸入到非导电性的液态冷却液中，从而避免复杂的冷却回路布局和漏液风险，但是又带来材料匹配和操作维护困难的问题。

还有一些技术采用热传导器件，例如热管，或者固态导热材料将热量从计算机元件传导至计算机机壳外部的冷却部件上，这些热传导器件往往包括多个热管，并且需要弯折热管躲避电子元件并最终连接到外部冷却部件上，实际上并没有减少冷却系统的内部空间占用比例。热管的导热性能受限于内壁微结构产生的毛细管力大小，会随着热管的管径减小、长度增加而减小，同时它的传热方向和重力间的角度(从90°到-90°)也会影响热管导热性能。除此以外，热管的形状通常为管状，与平板形状的电子元件和冷却部件相接触的时候，需要另外加上转接部件，这些转接部件会带来更多的热阻和传热性能限制。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种紧凑的、综合性液体冷却系统，在很多情况下，具备很高的热传导效率和能量利用效率。另外，本发明还提供一种液体冷却系统的机械结构，适用于复杂的、具有多个发热元件和多个辅助元件的计算机系统布局。本发明还提供一种液体冷却设置方式，可以提供一种冷却冗余，用于单一计算机系统的单一元件或者分布于大型计算数据中心的群集系统，该冷却冗余系统不会增加系统结构的复杂度或备用部件的使用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：