[发明专利]一种两相流主被动式多层级数据中心机柜散热装置及方法

权利要求书

1.一种两相流主被动式多层级数据中心机柜散热装置，其特征在于，该散热装置中，数据中心机柜阵列（1）包含多个数据中心机柜（2），每一个数据中心机柜（2）中包含多个刀片服务器主板（17），每个刀片服务器主板（17）的机架级环路热虹吸管（11）级联并连接到热虹吸管冷却工质入口管道（12）和热虹吸管冷却工质出口管道（13）；每个机柜的热虹吸管冷却工质入口管道（12）和热虹吸管冷却工质出口管道（13）级联并和其他组件通过液体管道连接；位于每个机架级环路热虹吸管（11）上的机柜冷凝装置（3）的冷凝水入口管道（14）和冷凝水出口管道（15）级联；冷却工质入口的储液器（6）和冷却工质出口的储液器（7）均有气体空间，并通过储液器间气体歧管（9-1），机柜气体歧管（9-2）相互连接并连接至具有很大气体空间的气体室（10）和机架级环路热虹吸管（11）的顶端；冷却工质入口的储液器（6）位于比机架级环路热虹吸管（11）高的位置，而冷却工质出口的储液器（7）位于比机架级环路热虹吸管（11）低的位置；

具体连接方式：

冷却工质入口的储液器液体出口（b）连接至数据中心机柜（2）的热虹吸管冷却工质入口管道（12），热虹吸管冷却工质出口管道（13）通过液体管道依次连接冷却工质循环余热回收装置（8-2），冷却工质出口的储液器（7），并连接到冷却工质循环的液体泵液体入口（f），冷却工质循环的液体泵液体出口（g）通过液体管道连接至冷却工质入口的储液器液体入口（a）；

机柜冷凝装置（3）的冷凝水出口管道（15）通过液体管道连接冷凝水循环余热回收装置（8-1），再通过液体管道连接至冷凝水系统的液体泵液体入口（n），冷凝水系统的液体泵液体出口（m）连接至机柜冷凝装置（3）的冷凝水入口管道（14）；

冷却工质入口的储液器气体出口（c）连接至冷却工质出口的储液器气体入口（d），冷却工质出口的储液器气体出口（e）连接至气体室（10）和机架级环路热虹吸管顶部管道（p）；

所述的两相流主被动式多层级数据中心机柜散热装置的散热方法为：冷却工质入口的储液器（6）、机架级环路热虹吸管（11）、冷却工质循环余热回收装置（8-2）、冷却工质出口的储液器（7）、冷却工质循环的液体泵（4）构成封闭循环结构，冷却工质工作在低气压状态，工质采用蒸馏水，此封闭循环结构抽真空后充入少量氮气，最终使系统在注入工质后工作在0.1个大气压下；机柜冷凝装置（3）、冷凝水循环余热回收装置（8-1）、冷凝水系统的液体泵（5）构成封闭循环结构，此封闭循环结构采用水作为冷却工质，工作在常压下；由冷凝装置温度传感器（22）监测冷凝水温度；由第一CPU温度传感器（27-1）和第二CPU温度传感器（27-2）监测CPU结温；

所述第一CPU温度传感器（27-1）和第二CPU温度传感器（27-2）监测的CPU结温均低于CPU高温阈值时，冷却工质入口的温控阀（19）、冷却工质出口的温控阀（20）和气体阀（21）均关闭，机架级环路热虹吸管（11）进行被动式两相流冷却；当第一CPU温度传感器（27-1）或第二CPU温度传感器（27-2）监测的CPU结温高于CPU高温阈值时，超过阈值温度的传感器发出信号，冷却工质入口的温控阀（19）和冷却工质出口的温控阀（20）开启，气体阀（21）维持关闭状态，位于高处的冷却工质入口的储液器（6）中的工质流向机架级环路热虹吸管（11），并通过管道流向位于低处的冷却工质出口的储液器（7），机架级环路热虹吸管（11）开始进行主动式两相流冷却；第一CPU温度传感器（27-1）和第二CPU温度传感器（27-2）监测的CPU结温均低于CPU低负荷阈值温度，且冷却工质入口的温控阀（19）、冷却工质出口的温控阀（20）开启时，第一CPU温度传感器（27-1）和第二CPU温度传感器（27-2）发出信号，冷却工质入口的温控阀（19）关闭，同时气体阀（21）开启，机架级环路热虹吸管（11）顶部管道的工质流向低处的冷却工质出口的储液器（7），随后冷却工质出口的温控阀（20）与气体阀（21）关闭，机架级环路热虹吸管（11）回到被动式两相流冷却。