CN109782884A - 一种服务器、机箱及其散热模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种散热模组，包括：用以提供压缩气体的气源；与所述气源连通、用以将所述气源提供的压缩气体分离成冷气流和热气流的涡流管；所述涡流管包括用以引出冷气流的第一出风口和用以引出热气流的第二出风口；与所述第一出风口连通、用以将冷气流输送至待散热区域的第一气管；与所述第二出风口连通、用以将热气流输送至远离待散热区域的出风***的第二气管。本发明还公开了一种包括散热模组的机箱和服务器。上述散热模组，能够有效降低机箱的内部温度。

Description

一种服务器、机箱及其散热模组

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种服务器、机箱及其散热模组。

背景技术

随着服务器平台的不断更新换代，服务器的性能也稳步提升，随之而来的就是各个元器件的功耗逐步攀升。

例如，CPU的功耗已由145W逐渐上升至205W，当前某些产品平台的CPU能够达到300W。存储器的功耗也已由7.5W升级到12.5W。可以看出，服务器中的热量不断攀升，无论是对于服务器中的任何元器件来说，提高散热效率均亟待解决。

综上，如何降低服务器的温度是本领域技术人员需要思考的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种服务器、机箱及其散热模组，能够有效降低机箱的内部温度。

为实现上述目的，本发明提供一种散热模组，包括：

用以提供压缩气体的气源；

与所述气源连通、用以将所述气源提供的压缩气体分离成冷气流和热气流的涡流管；所述涡流管包括用以引出冷气流的第一出风口和用以引出热气流的第二出风口；

与所述第一出风口连通、用以将冷气流输送至待散热区域的第一气管；

与所述第二出风口连通、用以将热气流输送至远离待散热区域的出风***的第二气管。

优选地，所述涡流管还包括与所述气源相连、用以接收所述气源提供的压缩气体的入风口，所述入风口连通用以将压缩气体分离成温度和流向均不同的涡旋室，所述涡旋室连通所述第一出风口和所述第二出风口。

优选地，所述第一出风口和所述第二出风口同轴设置。

优选地，所述涡旋室的内部还设有热阀，用以调节冷气流和热气流的流量比例。

优选地，所述入风口垂直于所述第一出风口和所述第二出风口。

优选地，所述出风***包括用以将热气流进行降温的降温装置。

优选地，所述出风***还包括用以将经所述降温装置降温后的气流朝向远离待散热区域的方向引导的引流管。

优选地，所述降温装置具体为至少两个风扇。

本发明还提供一种机箱，包括上述任一项所述的散热模组。

本发明还提供一种服务器，包括上述机箱。

相对于上述背景技术，本发明提供的散热模组，包括气源、涡流管、第一气管和第二气管，气源用以提供压缩气体，压缩气体进入涡流管之后被分离成两股不同温度的气流，即冷气流和热气流，冷气流经涡流管的第一出风口进入第一气管，第一气管将冷气流输送至待散热区域，也即利用冷气流降低待散热区域的温度；而热气流经涡流管的第二出风口进入第二气管，第二气管将热气流输送至远离待散热区域的出风***，也即热气流通过出风***排出；如此设置，可以有效的对待散热区域进行散热，而且也不会限制其他部件的功耗，进而增加服务器的综合性能。本发明提供的散热模组，可以在不改变整体服务器结构的前提下，将高难解过的发热元器件进行补偿式散热，通过这种方法来满足散热需求。可以在不介入水冷，不需要改变服务器整体布局。这样使本方案有着很好的兼容性，既可以用在高配的新一代服务器，也可以在量产服务器增配时做散热补偿。这样会省去新产品的水冷部署费用，并且没有了水冷漏液所导致的风险。

本发明提供的包括散热模组的机箱和服务器，其有益效果如上文所述，此处将不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的机箱的散热示意图；

图2为本发明实施例所提供的散热模组的涡流管的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本文中的CFM，是英文Cubic Feet per Minute的缩写，中文为立方英尺每分钟；CPU又被称作中央处理器，是英文Central Processing Unit的缩写；GPU又被称作图形处理器，是英文Graphics Processing Unit的缩写。

本发明提供散热模组，如说明书附图1所示，包括气源1、涡流管2、第一气管31、第二气管32和出风***4；在介绍本申请的散热模组之前，先对散热模组的设计动机进行简要描述。

基于对某厂家的1U服务器的散热仿真研究，得到散热仿真温度场图片，根据图片可以看出，PCIe总线位置处的入风温度已经非常高，第一发热区域已经由SATA SAS变化到NVMe，功耗也由最大的12W飙升到了25W。这样一来，对于1U服务器来说，NVME相较于SATASAS的出风温度会增加8℃。并且第二发热区域的功耗同样会有大幅度攀升，因此第三发热区域的入风温度极大的提高，部分区域已经达到高于70℃的入风温度。

针对1U服务器的GPU所需的风量风压研究后得知，当入风温度增加1℃，通常会用大量的风量去做补偿。随着温度越来越高，每升高一摄氏度，对风量的需求量更高。当入风温度为55℃时，需求风量为55.7CFM。当入风温度上升到60℃的时候，需要76.9CFM的风量才可以满足服务器的散热需求。

由此可知，倘若需要通过风冷支持GPU，只能从入风温度、风量和风压这三个方面进行入手。当60℃入风的时候已经需要76.9CFM的入风。以此类推，当环境温度到65℃以上时最少需要100CFM以上的风量。对于当前评估的2U服务器通常会给到150CFM的总入风量。当150CFM的总风量通过第一第二高阻抗发热区域以后，就达不到100CFM以上的总风量。如果无限量增加风扇的总风量，与之而来的会是风扇的高转速，高转速带来的问题则是高噪音。因为风扇的这一局限性，因此针对今后高性能GPU，就需要从入风温度来考虑。

基于上述研究，本发明提供的散热模组，利用气源1提供压缩气体，可以是压缩空气，气源1和涡流管2连通，涡流管2利用压缩气体高速旋转运动时产生的涡流效应进行工作。涡流效应是指高速旋转的可压气流产生的由边缘指向轴心的径向温度梯度分布。

具体地，涡流管2包括入风口20、第一出风口21、第二出风口22和涡旋室23，涡旋室23连通第一出风口21和第二出风口22。第一出风口21和第二出风口22可同轴设置，如说明书附图2所示。

气源1提供压缩气体经入风口20进入涡旋室23；当涡流管2在工作时，高压气体(压缩气体)由入风口20沿切向进入涡流室23，高压气体在涡流室23内作高速旋转运动产生涡流效应，分离成总温不同的两部分气流，中心部分为冷气流经分离孔板由第一出风口21流出，而外缘部分的热气流经热阀由第二出风口22流出。涡流管2可以同时产生制冷和制热效应，通过调节热阀的开启度可获得不同冷热气流量比例，进而得到最佳的制冷效果。

入风口20和涡流室23之间可通过喷嘴连通，高压气体(压缩气体)通过入风口20进入涡流管2，且通过喷嘴变为切向进入涡流室23。进入涡流室23的压缩气体通过自身涡旋效应做功，热量由热空气带走由第二出风口22送出。同时，冷空气反方向行走由第一出风口21送出，这样可以实现冷热空气分离的目的。

第一出风口21连通第一气管31，第一气管31的出口位于待散热区域处，待散热区域可以为CPU和/或GPU所处的区域，冷气流依次经过第一出风口21和第一气管31，最终流向待散热区域，实现对待散热区域的散热。

第二出风口22连通第二气管32，第二气管32和出风***4连通，且出风***4位于远离待散热区域的位置，热气流依次经过第二出风口22、第二气管32和出风***4，最终由出风***4排出，避免影响待散热区域的散热效果。

更为具体地，入风口20垂直于第一出风口21和第二出风口22，如说明书附图2所示；如此设置，有利于对涡流管2进行布局，无需大范围调节服务器的内部布局，气源1、涡流管2和出风***4均可设置于服务器的外部，仅仅将第一气管31伸入服务器的机箱的内部，第一气管31所提供的冷气流即可对服务器的内部的待散热区域进行降温，而第二气管32和出风***4流过的热气流不会对服务器的内部的温度造成不利影响。

本发明提供的出风***4还可以设有降温装置，降温装置用以将热气流进行降温，针对温度较高的热气流，出风***4还可设置引流管，用以将经过降温装置降温后的气流朝向远离待散热区域的方向引导，其中降温装置可具体为至少两个风扇。

结合说明书附图1，通过气源1将压缩气体输送至涡流管2。常温的气体(25℃)进入涡流管2的喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室23，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。中心部分的气流就速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管2的中心的孔板从一端引出(从第一出风口21流出)，得到制冷需要的冷气流。而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡流管2的内壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管的另一端(第二出风口22)通过控制阀被引出，形成热气流。将急速降温的冷气流(如果为25℃的入风，急速降温冷气流为5℃左右。)引入到待散热区域的入风区域。第二出风口22流出的接近100℃的热气流通过风扇将大风量的25℃融合，得到50℃的出风进行排出，也即，引流管将最终得到的50℃的出风引流至远离待散热区域的位置，上述过程即为各个气流的运行路径，从而持续不断的进行对待散热区域的散热过程。

需要强调的是，当前情况遇见此类高配置高性能的服务器散热问题，已经开始启用水冷散热方案。但是弊端是，同款服务器需要支持两套散热方案，顶配配套的水冷散热方案，以及中级配套的风冷散热方案，并且使用水冷方案也需要进行配套的部署改造，对于很多机房来说并不是一个很好的选择方案。然而本发明的出现可以很好的解决这个问题。通过对特定区域进行散热，而且不需要改动之前风冷散热的整体结构，可以在有限的空间内很好的做出散热补偿，有非常好的通用兼容性。

本发明所提供的一种具有散热模组的机箱和服务器，包括上述具体实施例所描述的散热模组；机箱和服务器的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

以上对本发明所提供的服务器、机箱及其散热模组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热模组，其特征在于，包括：

用以提供压缩气体的气源(1)；

与所述气源(1)连通、用以将所述气源(1)提供的压缩气体分离成冷气流和热气流的涡流管(2)；所述涡流管(2)包括用以引出冷气流的第一出风口(21)和用以引出热气流的第二出风口(22)；

与所述第一出风口(21)连通、用以将冷气流输送至待散热区域的第一气管(31)；

与所述第二出风口(22)连通、用以将热气流输送至远离待散热区域的出风***(4)的第二气管(32)。

2.根据权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述涡流管(2)还包括与所述气源(1)相连、用以接收所述气源(1)提供的压缩气体的入风口(20)，所述入风口(20)连通用以将压缩气体分离成温度和流向均不同的涡旋室(23)，所述涡旋室(23)连通所述第一出风口(21)和所述第二出风口(22)。

3.根据权利要求2所述的散热模组，其特征在于，所述第一出风口(21)和所述第二出风口(22)同轴设置。

4.根据权利要求2所述的散热模组，其特征在于，所述涡旋室(23)的内部还设有热阀，用以调节冷气流和热气流的流量比例。

5.根据权利要求3所述的散热模组，其特征在于，所述入风口(20)垂直于所述第一出风口(21)和所述第二出风口(22)。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的散热模组，其特征在于，所述出风***(4)包括用以将热气流进行降温的降温装置。

7.根据权利要求6所述的散热模组，其特征在于，所述出风***(4)还包括用以将经所述降温装置降温后的气流朝向远离待散热区域的方向引导的引流管。

8.根据权利要求6所述的散热模组，其特征在于，所述降温装置具体为至少两个风扇。

9.一种机箱，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的散热模组。

10.一种服务器，其特征在于，包括如权利要求9所述的机箱。