一種利用液冷散熱的電子裝置、散熱裝置及其冷卻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液體冷卻領(lǐng)域，尤其涉及一種利用液冷散熱的電子裝置、散熱裝置及其冷卻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅速，但能耗居高不下。距統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心能耗中，冷卻能耗已經(jīng)占總能耗達(dá)40%，降低冷卻耗能，提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)行效率刻不容緩。目前數(shù)據(jù)中心使用的服務(wù)器等IT裝備，基本上采用風(fēng)冷技術(shù)來(lái)冷卻服務(wù)器等IT裝備。其主要特點(diǎn)為采用風(fēng)扇將空氣吹過(guò)發(fā)熱器件表面。由于空氣與服務(wù)器內(nèi)發(fā)熱器件的換熱系數(shù)小，必須有較大的換熱溫差，因此只能先采用空調(diào)將機(jī)房中的空氣溫度降低至約20°C，然后將低溫空氣送至服務(wù)器的風(fēng)冷散熱方式。由于存在空調(diào)降溫的環(huán)節(jié)，這樣的設(shè)計(jì)增加了數(shù)據(jù)中心能耗。
[0003]近年來(lái)，采用冷卻液對(duì)服務(wù)器進(jìn)行直接冷卻或間接冷卻逐漸興起。與風(fēng)冷相比，液冷可將冷卻液直接或間接導(dǎo)向熱源，由于液體的比熱容遠(yuǎn)大于氣體，單位體積可傳輸?shù)臒崃恳策h(yuǎn)高于空氣。如果技術(shù)方案合理，采用液冷有機(jī)會(huì)取消空調(diào)，從而大大降低耗能。
[0004]目前，液冷已經(jīng)在服務(wù)器領(lǐng)域有所應(yīng)用，其應(yīng)用方法大致可分為直接液體冷卻和間接液體冷卻兩種。直接液體冷卻，顧名思義為冷卻液與發(fā)熱器件直接接觸，現(xiàn)有的直接液體冷卻方法應(yīng)用有專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN104597994的浸沒(méi)式液冷服務(wù)器、中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN102626006和美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為US8467189B2的設(shè)置有換熱盤(pán)管的浸沒(méi)式液冷服務(wù)器，上述直接液體冷卻均需要大量冷卻液，導(dǎo)致系統(tǒng)重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，由于換熱強(qiáng)度不夠，往往要求用于帶走熱量的冷卻液溫度不高于45°C，這樣就縮小了應(yīng)用范圍。當(dāng)前計(jì)算機(jī)芯片的計(jì)算能力迅速提高，發(fā)熱量也在繼續(xù)增加，上述直接液體冷卻技術(shù)適應(yīng)這種挑戰(zhàn)的能力有限。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種直接冷卻系統(tǒng)，是將儲(chǔ)液箱中的冷卻液進(jìn)入發(fā)熱裝置內(nèi)，熱交換后的冷卻液蒸汽進(jìn)入冷凝器中冷凝，回流至儲(chǔ)液箱實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)循環(huán)。但是這種加裝冷凝器的發(fā)熱裝置僅適用于大型發(fā)熱裝置，并不適用于體積較小的服務(wù)器單元，這就縮小了應(yīng)用范圍，況且上述冷卻系統(tǒng)的工作使發(fā)熱裝置處于低氣壓狀態(tài)，這就勢(shì)必會(huì)提高發(fā)熱裝置對(duì)密封性的要求，加大了裝置的制造成本。
[0006]與直接液體冷卻相對(duì)應(yīng)，間接液體冷卻中的冷卻液與發(fā)熱器件不直接接觸，如專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN101751096B披露的超級(jí)計(jì)算機(jī)表貼式蒸發(fā)冷卻裝置、專(zhuān)利公布號(hào)為CN102711414A中采用的液冷冷板與發(fā)熱器件接觸，間接帶走熱量的裝置。這兩種方案只能冷卻處理CPU、GPU等具備規(guī)則散熱表面的發(fā)熱器件散發(fā)出來(lái)的熱量，而對(duì)電路板上的其他發(fā)熱器件如內(nèi)存、電阻等部件無(wú)能為力，因此往往還需要與風(fēng)冷結(jié)合。此外由于冷卻液與發(fā)熱器件不直接接觸，中間存在接觸熱阻和傳導(dǎo)熱阻，導(dǎo)致?lián)Q熱效能低。在同等發(fā)熱器件表面溫度情況下，比直接液體冷卻需要更低的冷卻液溫度。
[0007]基于上述的不足，因此，需要研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、換熱效能高、可靠性好的利用液冷散熱的電子裝置、散熱裝置及其冷卻方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是提供一種利用液冷散熱的電子裝置，包括殼體、電路板、液冷散熱模塊，所述電路板與所述液冷散熱模塊置于所述殼體內(nèi)，所述電路板上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱器件，
[0009]所述液冷散熱模塊包括進(jìn)液管道以及與所述進(jìn)液管道連通的噴嘴，所述進(jìn)液管道將冷卻液從殼體外導(dǎo)入殼體內(nèi)，所述噴嘴將冷卻液噴射在所述殼體形成的空間內(nèi)或直接噴射在所述發(fā)熱器件上，對(duì)所述發(fā)熱器件進(jìn)行降溫冷卻，熱交換后的冷卻液蒸汽與噴嘴噴射的冷卻液混合使冷卻液蒸汽冷凝。
[0010]優(yōu)選地，所述噴嘴將冷卻液以噴霧形式噴射在所述發(fā)熱器件上，對(duì)所述發(fā)熱器件進(jìn)行降溫冷卻。
[0011]可選地，所述殼體還設(shè)有與所述進(jìn)液管道連接的進(jìn)液口以及用于排出所述殼體內(nèi)冷卻液的出液口，所述出液口設(shè)置在所述殼體的下端。
[0012]具體地，所述進(jìn)液管道包括主管道和與所述主管道連通的分支管道，所述噴嘴安裝在所述分支管道和/或主管道上，或者通過(guò)轉(zhuǎn)接頭安裝在所述進(jìn)液管道上。
[0013]優(yōu)選地，所述噴嘴能夠自上而下噴射冷卻液。
[0014]可選地，所述殼體內(nèi)還設(shè)置有冷卻模塊，所述冷卻模塊與所述發(fā)熱器件的位置相對(duì)應(yīng)，所述冷卻模塊能夠直接或間接對(duì)所述發(fā)熱器件進(jìn)行散熱冷卻。
[0015]具體地，所述冷卻模塊與所述進(jìn)液管道連接，所述冷卻模塊能夠容納從所述進(jìn)液管道流進(jìn)的冷卻液，所述冷卻模塊上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)噴嘴，所述噴嘴與所述發(fā)熱器件的表面存在間隙，所述噴嘴具有多種噴射方向，所述噴嘴能夠?qū)⒗鋮s液以噴霧形式噴射在所述發(fā)熱器件上。
[0016]優(yōu)選地，所述冷卻模塊與所述進(jìn)液管道連接，所述冷卻模塊設(shè)置有流道分隔肋板，所述流道分隔肋板與發(fā)熱器件表面貼合，所述進(jìn)液管道能夠?qū)⒗鋮s液導(dǎo)入流道分隔肋板中，與發(fā)熱器件表面進(jìn)行熱交換。
[0017]本發(fā)明還提供一種利用液冷散熱的散熱裝置，包括至少一個(gè)如上所述的一種利用液冷散熱的電子裝置、儲(chǔ)液器、供液栗、換熱器、供液管道和回液管道，所述換熱器至少有一個(gè)，所述供液栗也至少有一個(gè)，所述供液管道用于將冷卻液導(dǎo)入所述電子裝置內(nèi)，所述回液管道用于將冷卻液從所述電子裝置內(nèi)導(dǎo)出，所述換熱器用于對(duì)經(jīng)過(guò)所述回液管道或進(jìn)液管道的冷卻液進(jìn)行降溫放熱，所述儲(chǔ)液器儲(chǔ)存有冷卻液，所述供液栗用于對(duì)所述冷卻液循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力。
[0018]優(yōu)選地，所述供液管道的一端與所述每個(gè)電子裝置的進(jìn)液管道相連，所述供液管道的另一端與所述供液栗或換熱器連接，所述回液管道的一端與所述每個(gè)電子裝置殼體上的出液口相連，在所述回液管道的另一端形成所述儲(chǔ)液器，或者所述儲(chǔ)液器為一獨(dú)立器件，所述儲(chǔ)液器的一端與所述回液管道連接，所述儲(chǔ)液器的另一端與所述供液栗或換熱器連接，所述供液栗與所述換熱器相連，所述回液管道位于所述每個(gè)電子裝置的下方。
[0019]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液器內(nèi)部包括液體層、氣體層，所述液體層與氣體層相通，所述液體層存儲(chǔ)有冷卻液，所述回液管道與所述儲(chǔ)液器的氣體層連通，所述儲(chǔ)液器的液體層與所述供液栗或換熱器連通。
[0020]具體地，所述散熱裝置還包括一機(jī)柜體，所述電子裝置裝設(shè)在所述機(jī)柜體內(nèi)，機(jī)柜體內(nèi)部或外部設(shè)置有換熱器和供液栗。
[0021]本發(fā)明還提供一種采用如上所述的一種利用液冷散熱的散熱裝置的冷卻方法，包括以下步驟:
[0022]S1、冷卻液通過(guò)供液栗流入電子裝置的進(jìn)液管道，進(jìn)液管道上的噴嘴將冷卻液噴射到電子裝置內(nèi)；
[0023]S2、噴射到電子裝置內(nèi)的冷卻液，在電子裝置底部積聚，并從出液口流出；
[0024]S3、流出電子裝置的冷卻液經(jīng)過(guò)換熱器降溫放熱，并通過(guò)供液栗流入進(jìn)液管道。
[0025]本發(fā)明提供的一種利用