CN202025275U - 一种机柜式服务器散热*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种机柜式服务器散热***，包括机柜以及位于所述机柜内部的服务器单元，所述机柜内部分为多个相对独立的对流空间；所述服务器单元垂直放置于所述对流空间内，相邻的服务器单元之间形成纵向风道；各所述对流空间的底部和顶部分别设有进风口和出风口。该散热***在机柜内部设有多个独立的对流空间，且服务器单元之间形成竖向的散热风道，可以有效利用热空气向上流动的特性，将机柜中的热量散发出去，从而使机柜式服务器的散热性能得到显著提高。

Description

一种机柜式服务器散热***
技术领域
本实用新型涉及计算机及信息技术领域，特别是涉及用于对机柜式服务器内部各组成单元进行降温的散热***。
背景技术
目前，在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂，内部设备较多，有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中，这种服务器就是机柜式服务器。
随着机柜式服务器外形越来越小巧、功能越来越强大，在机柜式服务器中，服务器单元一般被横向塞进机柜内部，各服务器单元的宽度正好和机柜中间的宽度相吻合，深度也和机柜的深度相吻合，服务器单元横向放入导轨后，连同导轨的滑动部分一起推入机柜内部。
由于机柜的导轨与导轨之间的间隙非常小，如果这些导轨都放满服务器单元的话，服务器单元与服务器单元之间的间隙非常小，在狭小的空间里有大量的硬件高速运行，且服务器一般要求24小时不间断工作，散发的热量将急剧增加，所以散热问题非常关键，能否及时散热直接关系到服务器的稳定度，也直接影响到客户能否安全应用。
通常大量服务器机群会采用两大方式散热：一是靠机器自身的散热***主动散热，另一种是通过控制机器外部环境的空气温度来协助服务器散热，即人们经常讲到的机房温度控制。
上述主动散热方式主要依靠各服务器单元内部的风扇实现，由于服务器单元横向水平放置，服务器单元之间形成的风道也是横向的，每层风道之间相互独立，无法形成统一的整体散热通道，导致各服务器单元风扇排出的热风无法及时散发出去，这些热风聚集在机柜内部循环往复，导致机柜***内部散热不良和供电能量的浪费。
对此，可以在机柜上设置对应于各服务器单元的进风口和出风口，使各服务器单元排出的热风快速散发出去。这样，虽然能够在一定程度上解决散热不足的问题。但过多的进风口和出风口会降低机柜的密封性能，引起灰尘堆积现象，进而影响硬件的正常运行，容易导致死机、重启、短路等各种情况。
另外一种主动散热方式是在服务器机柜上增设散热风扇，这些散热风扇安装在机柜的顶部，机柜底部镂空作为进风口，在散热风扇工作时，温度较低的气流从底部进入机柜内部，经过机柜内部后从机柜顶部排出，以带走机柜内部的热量。这种散热方式对位于顶部的服务器单元具有非常好的散热效果，但是在中、低部区域，由于服务器单元层层阻挡的原因，散热效果不甚理想。
上述协助散热方式一般应用于高端的机柜式服务器，通过前后门上密密麻麻的风孔进行通风散热，有的甚至通过扩展内置空调的配件，利用空调的冷气分布到机柜内每一台服务器单元周围，其散热效果虽然十分显著。但是对于机柜的用料、防腐防锈、承重能力都有较高的要求，应用范围极为有限。
因此，如何改进机柜式服务器的风道结构和散热方式，以提高其散热性能，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种机柜式服务器散热***。该散热***在机柜内部设有多个独立的对流空间，且服务器单元之间形成竖向的散热风道，可以有效利用热空气向上流动的特性，将机柜中的热量散发出去，从而使机柜式服务器的散热性能得到显著提高。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种机柜式服务器散热***，包括机柜以及位于所述机柜内部的服务器单元，所述机柜内部分为多个相对独立的对流空间；所述服务器单元垂直放置于所述对流空间内，相邻的服务器单元之间形成纵向风道；各所述对流空间的底部和顶部分别设有进风口和出风口。
优选地，各所述对流空间的底部进一步设置有散热风扇。
优选地，各所述对流空间的散热风扇的数量为多个，并且在同一平面内以矩阵的方式排列布置，其进气方向与所述纵向风道相一致。
优选地，各所述对流空间的顶部进一步设置有散热风扇。
优选地，各所述对流空间的散热风扇的数量为多个，并且在同一平面内以矩阵的方式排列布置，其排气方向与所述纵向风道相一致。
优选地，位于最底层的所述对流空间的进风口位于所述机柜底部、出风口位于所述机柜侧面；位于最顶层的所述对流空间的进风口位于所述机柜侧面、出风口位于所述顶部；位于中间的所述对流空间的进风口和出风口均位于所述机柜的侧面。
优选地，各所述对流空间内设有用于放置所述服务器单元的导轨组件，所述导轨组件包括上导轨和下导轨，所述上导轨位于所述对流空间的顶部，所述下导轨位于所述对流空间的底部。
优选地，所述机柜内部设有多道相互平行的横向隔板，所述隔板将机柜内部分成多个相对独立的对流空间。
优选地，所述对流空间的数量为3～5个。
优选地，各所述对流空间的进风口和出风口分别设有温度传感器，所述温度传感器通过信号线连接于机柜控制管理模块的温度信号输入端，所述机柜控制管理模块的风扇转速信号输出端与所述散热风扇在电路上相连接。
本实用新型提供的机柜式服务器散热***在现有技术的基础上作了进一步改进，针对机柜式服务器散热不良的问题，利用现有的机柜空间，以一个机柜为单位，统一设计和规划服务器单元安装位置，并重新设计整体散热通道。首先，将机柜中需要放置的服务器单元安装位置由水平放置改为垂直放置，这样能够使机柜内部形成纵向的风道，温度较低的空气从进风口进入风道，携带热量后从出风口排出，可以有效的利用热空气向上流动的特性，更有效的把***热量散发出去。另外，将机柜内部规划为多个相对独立的对流空间，每一层对流空间的风道长度大体上与垂直放置的服务器单元的高度相同，与通体散热的方式相比，分层散热可确保处于顶部、中部、底部区域的服务器单元都能与温度较低的空气充分地进行热交换，从而最大限度的提高散热效果。
在一种具体实施方式中，各所述对流空间的底部或顶部进一步设置有散热风扇，散热风扇旋转时，可将温度较低的冷空气从进风口强制吸入各对流空间，或者将温度较高的热空气从出风口强制排出各对流空间，使气流更加快速地经过纵向风道和服务器单元内部，及时带走***运行产生的热量，保证位于机柜各层的服务器单元都能得到充分的散热，较快的对流速度可进一步提升散热效果。
在另一种具体实施方式中，通过智能风扇控制方式，由温度传感器自动感应各个关键点的温度，并由机柜控制管理模块根据温度传感器适时检测的温度信号，按照预定策略自动调节散热风扇的转速，当机柜内部温度过高时可加大散热风扇转速，当机柜内部温度过低时，可减小散热风扇转速直至将其关闭，从而避免机柜内部过热或过冷，同时，还能达到节能降噪的目的，确保设备的高效运作。
附图说明
图1为本实用新型所提供机柜式服务器散热***的结构示意图；
图2为本实用新型所提供机柜式服务器散热***的智能风扇控制部分的控制原理图。
图1中：
10.机柜  10-1.支架  10-2.隔板  20.服务器单元  30-1.上导轨30-2.下导轨  40-1.顶部纵梁  40-2.底部纵梁  50.进风口  60.出口50′.进风口  60′.出风口  50″.进风口  60″.出风口  70.散热风扇80.纵向风道
具体实施方式
本实用新型的核心在于通过将机柜内部分为多个独立的对流空间，并且把服务器单元垂直放置形成竖向的散热风道，来有效利用热空气向上流动的特性，将机柜中的热量散发出去，使机柜式服务器的散热性能得到显著提高。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本实用新型所提供机柜式服务器散热***的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本实用新型提供的机柜式服务器散热***设有两组左右并排布置的机柜10，机柜之间为服务器机柜支架10-1，左右两侧的机柜10在结构和布局上相互对称。
以右侧机柜10为例，其内部由两块平行的隔板10-2分成三个相对独立的对流空间；各对流空间内分别设有四个服务器单元20，与传统的机柜式服务器不同，这里将服务器单元20垂直放置于对流空间内，对流空间的高度略大于服务器单元20垂直放置时的高度，每一层对流空间能够放置的服务器单元数量视机柜10的具体宽度而定。
服务器单元20通过导轨组件放置在对流空间，导轨组件包括上导轨30-1和下导轨30-2，上导轨30-1安装在对流空间的顶部纵梁40-1上，下导轨3-2安装在对流空间的底部纵梁40-2上，上、下导轨又分为固定部分和活动部分，安装服务器单元时，先将上、下导轨的活动部分抽出，将服务器单元20竖向放入导轨，然后推回机柜内部，用紧固件定位即可。
上述纵梁在各对流空间内沿服务器单元20的推入和拉出的方向纵向布置，其两端与机柜10的前、后壁固定，相互间留有适当间距，在支承服务器单元20的同时，不会影响气流的通过。
对于服务器单元20在对流空间内的安装，还可以采用其它方式，本文不做限制，只要能实现服务器单元20垂直放置且保证气流能够顺利通过即可。
将服务器单元20垂直放置之后，相邻的服务器单元20之间可形成纵向风道80，为了气流能够在各对流空间内独立循环，还需要为纵向风道设置进风口50和出口60，其中位于最底层的对流空间的进风口50位于机柜底部、出风口60位于机柜侧面；位于最顶层的对流空间的进风口50′位于机柜侧面、出风口60′位于所述顶部；位于中间的对流空间的进风口50″和出风口60″均位于机柜10的侧面，图中虚线箭头代表冷空气，实线箭头代表热空气。
如图所示，位于中间的对流空间的进风口50″与最底层对流空间的出风口60距离较近，而出风口60″又与最顶层的对流空间的进风口50′距离较近，为避免由出风口排出的热风直接从进风口进入下一层对流空间而影响散热效果，可以对出风口和进风口的结构作出有针对性的设计，以改变进风口和出风口的气流走向，使其不会形成混流。
具体来讲，可以将位于机柜侧面的进风口和出风口设计为一排风孔，且相邻的进风口和出风口的风孔上下错位排列，其中进风口处加装向下弯曲一定角度的进风管，出风口处加装向上弯曲一定角度的出风管。如此，机房内的冷空气可以沿进风管自下而上经进风口进入对流空间，对流空间内部的热空气可以经出风口自下而上从出风管排出，进风口和出风口的气流走向相反，可有效避免热空气直接进入下一层对流空间。
当然，为避免位于机柜侧面的进风口和出风口相互干扰，还可以采用其它方式，由于可能实现的技术手段较多，这里就不再一一举例说明。
上述机柜式服务器散热***利用现有的机柜空间，以一个机柜为单位，统一设计和规划服务器单元安装位置，并重新设计整体散热通道。
首先，将机柜中需要放置的服务器单元安装位置由水平放置改为垂直放置，这样能够使机柜内部形成纵向的风道，温度较低的空气从进风口进入风道，携带热量后从出风口排出，可以有效的利用热空气向上流动的特性，更有效的把***热量散发出去。
另外，将机柜内部规划为多个相对独立的对流空间，每一层对流空间的风道长度大体上与垂直放置的服务器单元的高度相同，与通体散热的方式相比，分层散热可确保处于顶部、中部、底部区域的服务器单元都能与温度较低的空气充分地进行热交换，从而最大限度的提高散热效果。
为进一步提高散热性能，可以在各对流空间底部气流经过的路径上加装散热风扇。
根据需要覆盖面积的大小，散热风扇70的数量为多个，并且在同一水平面内以矩阵的方式排列布置，其进气方向与纵向风道80相一致。这样，散热风扇70在旋转时，可将温度较低的冷空气从进风口强制吸入各对流空间，或者将温度较高的热空气从出风口强制排出各对流空间，使气流更加快速地经过纵向风道80和服务器单元20内部，及时带走***运行产生的热量，保证位于机柜各层的服务器单元20都能得到充分的散热，较快的对流速度可进一步提升散热效果。
上述散热风扇70不仅可以设置在各对流空间的底部，还可以设置在各对流空间的顶部，其数量和布置方式与安装在底部时大体相同，工作原理和散热效果也大体相同。
此外，在机柜尺寸允许的条件下，可以采用单体的大口径风扇直接对对流空间进行散热，与阵列布置小口径风扇的方式相比，在结构上更加简单，也更容易实现。
请参考图2，图2为本实用新型所提供机柜式服务器散热***的智能风扇控制部分的控制原理图。
各所述对流空间的进风口和出风口分别设有温度传感器，这些温度传感器均通过信号线连接于机柜控制管理模块的温度信号输入端，机柜控制管理模块的风扇转速信号输出端与散热风扇70在电路上相连接。
***工作时，由温度传感器自动感应各个关键点的温度，并由机柜控制管理模块根据温度传感器适时检测的温度信号，按照预定策略自动调节散热风扇70的转速，当机柜内部温度过高时可加大散热风扇70的转速，当机柜内部温度过低时，可减小散热风扇70的转速直至将其关闭，从而避免机柜内部过热或过冷，同时，还能达到节能降噪的目的，确保设备的高效运作。
由于上述智能控制方法采用现有技术即可实现，这里就不再展开描述。
以上对本实用新型所提供的机柜式服务器散热***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机柜式服务器散热***，包括机柜以及位于所述机柜内部的服务器单元，其特征在于，所述机柜内部分为多个相对独立的对流空间；所述服务器单元垂直放置于所述对流空间内，相邻的服务器单元之间形成纵向风道；各所述对流空间的底部和顶部分别设有进风口和出风口。
2.根据权利要求1所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，各所述对流空间的底部进一步设置有散热风扇。
3.根据权利要求2所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，各所述对流空间的散热风扇的数量为多个，并且在同一平面内以矩阵的方式排列布置，其进气方向与所述纵向风道相一致。
4.根据权利要求1所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，各所述对流空间的顶部进一步设置有散热风扇。
5.根据权利要求4所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，各所述对流空间的散热风扇的数量为多个，并且在同一平面内以矩阵的方式排列布置，其排气方向与所述纵向风道相一致。
6.根据权利要求1至5任一项所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，位于最底层的所述对流空间的进风口位于所述机柜底部、出风口位于所述机柜侧面；位于最顶层的所述对流空间的进风口位于所述机柜侧面、出风口位于所述顶部；位于中间的所述对流空间的进风口和出风口均位于所述机柜的侧面。
7.根据权利要求1至5任一项所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，各所述对流空间内设有用于放置所述服务器单元的导轨组件，所述导轨组件包括上导轨和下导轨，所述上导轨位于所述对流空间的顶部，所述下导轨位于所述对流空间的底部。
8.根据权利要求7所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，所述机柜内部设有多道相互平行的横向隔板，所述隔板将机柜内部分成多个相对独立的对流空间。
9.根据权利要求8所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，所述对流空间的数量为3～5个。
10.根据权利要求1至5任一项所述的机柜式服务器散热***，其特征在于，各所述对流空间的进风口和出风口分别设有温度传感器，所述温度传感器通过信号线连接于机柜控制管理模块的温度信号输入端，所述机柜控制管理模块的风扇转速信号输出端与所述散热风扇在电路上相连接。
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