[发明专利]用于高性能计算机的模块化冷却系统

说明书

本发明属于冷却技术领域，旨在解决现有的冷却装置不易应用于分布式热源的冷却问题，提供了一种用于高性能计算机的模块化冷却系统，包括与发热元件紧密接触的N个冷却装置、通过回液总管连通的一级温控装置和二级温控装置；N个冷却装置的出口通过N个集气管路与一级温控装置连通，入口通过N个分液管路与二级温控装置连通；在工作状态下，冷却装置中的蒸发冷却工质吸收发热元件中的热量发生相变，相变后的两相蒸发冷却工质沿集气管路进入一级温控装置，经过与一级温控装置中的二次冷却工质热交换，冷凝至饱和液态工质，然后经过回液总管进入二级温控装置中冷却，被冷却后的工质通过分液管路回流至冷却装置以进行下一阶段的换热循环。

技术领域

本发明属于冷却技术领域，具体涉及一种用于高性能计算机的模块化冷却系统。

背景技术

随着高性能计算机的高速发展，其计算速度、数据处理能力不断提高，相应地能耗也不断增加，然而若芯片等核心部件的温度升高，对计算机性能及工作寿命均有不同程度的影响；因此，高性能计算机冷却成为亟需解决的关键问题之一。

作为一种传统冷却方式，空冷系统原理简单，操作简单，具有良好的安全可靠性；目前，高性能计算机普遍采用的冷却方式为空冷，然而，空冷系统的冷却效率较低，并且面对集成度、复杂度越来越高的高性能计算机，空冷系统较难在复杂系统中实现均匀的温度分布；不仅如此，在实际应用中还需面对噪音，以及冷却系统自身的能耗问题。蒸发冷却技术利用蒸发冷却介质的潜热实现冷却；与传统的冷却方式利用工质比热吸热相比，蒸发冷却技术冷却效率高，温度分布均匀性好；该技术所采用的蒸发冷却工质具有绝缘性好、不燃不爆、安全稳定、无毒环保的特点，保证系统运行的安全可靠性；不仅如此，自循环蒸发冷却系统不需要提供外部动力，且运行压力较低，具有自调节自适应的能力，易于运行和维护。

现有技术中公开的用于高性能计算机的表贴式蒸发冷却装置，可以和计算机系统的模块化组件一起使用，但是装置中的冷凝器需要安装在计算机机柜的顶部，位置设置受限于冷凝器的结构和安装，不易于实现模块化设计和应用，不便于应用于分布式热源，降低构建系统的灵活性、可扩展性和可互换性的能力，并且当高性能计算机采用节点式计算的运行方式，集中设置的冷凝器会给各并联液路带来不可避免的影响。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的冷却装置不易应用于分布式热源的冷却问题，本发明提供了一种用于高性能计算机的模块化冷却系统，其特征在于，该系统包括一级温控装置、二级温控装置和N个冷却装置，所述一级温控装置与所述二级温控装置通过回液总管连通；N个所述冷却装置与M个发热元件紧密接触；N个所述冷却装置的出口通过N个集气管路与所述一级温控装置连通，入口通过N个分液管路与所述二级温控装置连通；

当计算机处于工作状态时，所述冷却装置中的蒸发冷却工质吸收发热元件中的热量发生相变，相变后的两相蒸发冷却工质沿N个所述集气管路进入所述一级温控装置，经过与所述一级温控装置中的二次冷却工质热交换，冷凝至饱和液态工质；饱和液态工质经过所述回液总管进入所述二级温控装置中冷却，被冷却后的工质通过N个所述分液管路回流至N个所述冷却装置以进行下一阶段的换热循环。

在一些优选实施例中，所述一级温控装置为冷凝器；

所述二级温控装置为冷却器；

所述冷却装置为冷却液盒。

在一些优选实施例中，该系统设置于计算机的机柜中；

所述冷凝器设置于N个所述冷却液盒的上方；

所述冷却器设置于N个所述冷却液盒的下方；

所述冷却液盒为多种异型结构液槽，液槽与待冷却发热元件匹配设置。

在一些优选实施例中，所述集气管路与所述冷凝器的连接部设置有第一单向控制装置，以控制相变后的两相蒸发冷却工质单向流入所述冷凝器；所述分液管路与所述冷却器的连接部设置有第二单向控制装置，以控制冷却后的工质单向流入所述冷却液盒。