一种收集计算设备余热的模块化供热设备的制作方法

2021-03-09 15:03:56|

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[0001]
本发明涉及芯片散热设备领域，具体而言，涉及一种收集计算设备余热的模块化供热设备。

背景技术：

[0002]
近年来云计算云存储、大型数据中心、人工智能等领域快速发展，计算设备性能和功耗不断提升，为保证计算设备长时间稳定工作需要更好的散热组件解决芯片高温问题，当计算设备的功耗较高时，传统的风冷方式已经无法实现高效降温。目前市场上已经出现依靠水冷装置对芯片进行降温的技术方案，相较于传统的风冷方式，水冷系统的散热性能优异，噪音更小。在实现本发明的过程中发明人发现：大型数据中心、数字货币矿场等计算设备密集的场景中，虽采用液冷降温装置对计算设备进行降温，但液冷装置将芯片热量通过散热介质带离芯片后，散热介质携带的热量没有得到有效运用。考虑到我国还有很多地区采用燃煤烧锅炉的方式进行供暖，浪费大量能源，也不利于环保。因此，设计一种能够利用计算设备的芯片余热进行供暖的设备很有必要。此外，现有的芯片液冷散热方案均采用分立式液冷散热系统，即一组计算设备配备一套液冷系统，各个液冷系统之间相互独立，无法实现大规模集热，散热系统的结构和规模在设计阶段已经定型，扩展能力差或无法扩展。

技术实现要素：

[0003]
本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种收集计算设备余热的模块化供热设备，其模块式箱体支持堆叠和/或拼接，液冷管路便于扩展，该设备通过油冷介质收集芯片发热产生的热量进行供热，节能环保无污染。
[0004]
本发明是通过以下技术方案予以实现：一种收集计算设备余热的模块化供热设备，包括：模块式箱体、设置在模块式箱体内部的散热仓，与散热仓连通的液冷管路以及连通液冷管路的换热器，其中，散热仓被配置为容纳计算设备的芯片组件以及液体换热介质，芯片组件置于液体换热介质中，液冷管路连通散热仓和换热器以输送液体换热介质，模块式箱体具有允许散热仓置入或取出的散热仓插槽，液冷管路的进液口和出液口设置在模块式箱体的外壁上，以使多个模块式箱体相互拼接后多套液冷管路连通，换热器用于收集芯片组件散发的热量以便于实施供热。
[0005]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，模块式箱体具体包括：框架和外壁，外壁与框架围成的箱体的两端均设有散热仓插槽，两个散热仓通过散热仓插槽置入模块式箱体内部，液冷管路的进液口和出液口设置在两个散热仓之间的模块式箱体的外壁上。
[0006]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，散热仓具有液体换热介质入口和液体换热介质出口，液体换热介质入口设置在液体换热介质出口上侧，液体换热介质出口设置在散热仓底部或侧壁上；芯片组件置于散热仓中，液体换热介质接触芯片组件，液体换热介质的液面漫过液体换热介质出口。
[0007]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，液冷管路具体包括：进液主管道、进液支管、排液主管道和排液支管，进液主管道固定在模块式箱体的外壁上，进液主管道的端部穿过外壁与外界连通作为进液口，进液支管的一端连通散热仓，进液支管的另一端连通进液主管道，排液主管道固定在模块式箱体的外壁上，排液主管道端部穿过外壁与外界连通作为出液口，排液支管的一端连通散热仓，排液支管的另一端连通进液主管道。
[0008]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，进液主管道和排液主管道为金属管道，进液支管和排液支管为软管，一个进液主管道连通多个进液支管，一个排液主管道连通多个排液支管。
[0009]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，进液支管和排液支管的管体跟随散热仓移动，散热仓抽出至模块式箱体外部时管体趋向于伸直，散热仓插入模块式箱体内部时管体收缩或弯曲。
[0010]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，液体换热介质为绝缘型的导热油。
[0011]
根据本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备，优选地，换热器的进液端通过排液泵连接出液口，换热器的排液端通过排液泵连接进液口。
[0012]
本发明取得的有益效果至少包括：模块式箱体支持卧式放置，每一个模块式箱体均具有独立的液冷管路，多个模块式箱体通过进液口和出液口之间的相互对接实现扩展，拼接之后多个独立的液冷管路能够相互连通，实现了液冷管路的扩展，液冷管路输送油冷介质对散热仓内部的芯片组件进行散热降温，大规模拼接后的多个散热模块将其收集到的芯片余热通过换热器释放出来可实现供热。主管道作为换热介质的流通干路，换热介质输送到散热仓或从散热仓回收换热介质则通过支管实现，这种管路设计使得模块式箱体两端均能够设置散热仓，增强了模块式箱体的芯片组件总容量，节省空间，实现高效集热，此外，采用油冷浸没的散热方式对芯片组件进行散热，相较于水冷散热或水冷浸没的方式，更加安全稳定，降低芯片组件的短路风险。
附图说明
[0013]
图1示出了根据本发明实施例的收集计算设备余热的模块化供热设备的模块式箱体内部结构俯视示意图。
[0014]
图2示出了根据本发明实施例的收集计算设备余热的模块化供热设备的模块式箱体内部结构侧视示意图。
[0015]
图3示出了根据本发明实施例的收集计算设备余热的模块化供热设备的供热原理图。
[0016]
图中：1.模块式箱体，2.散热仓，3.进液口，4.出液口，5.进液主管道6.进液支管，7.排液主管道，8.排液支管。
具体实施方式
[0017]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
[0018]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0019]
如图1和图2所示，本发明公开的收集计算设备余热的模块化供热设备，包括：模块式箱体1、设置在模块式箱体内部的散热仓2，与散热仓连通的液冷管路以及连通液冷管路的换热器，其中，散热仓被配置为容纳计算设备的芯片组件以及液体换热介质，芯片组件置于液体换热介质中，液冷管路连通散热仓和换热器以输送液体换热介质，模块式箱体具有允许散热仓置入或取出的散热仓插槽，液冷管路的进液口3和出液口4设置在模块式箱体的外壁上，以使多个模块式箱体相互拼接后多套液冷管路连通，换热器用于收集芯片组件散发的热量以便于实施供热。
[0020]
在该实施例中，模块式箱体、设置在模块式箱体内部的散热仓以及与散热仓连通的液冷管路共同组成了一个散热模块，多个散热模块之间进液口相互对接，出液口相互对接形成散热模块阵列，换热器通过进液口和出液口连通散热模块阵列将各个散热模块收集到的芯片热量集中起来进行供暖，能够将分散在各个芯片组件上的发热量集中起来，实现芯片余热的再利用，是一种节能环保的供热方式。
[0021]
根据上述实施例，优选地，模块式箱体具体包括：框架和外壁，外壁与框架围成的箱体的两端均设有散热仓插槽，两个散热仓通过散热仓插槽置入模块式箱体内部，液冷管路的进液口和出液口设置在两个散热仓之间的模块式箱体的外壁上。
[0022]
根据上述实施例，优选地，散热仓具有液体换热介质入口和液体换热介质出口，液体换热介质入口设置在液体换热介质出口上侧，液体换热介质出口设置在散热仓底部或侧壁上；芯片组件置于散热仓中，液体换热介质接触芯片组件，液体换热介质的液面漫过液体换热介质出口。
[0023]
根据上述实施例，优选地，液冷管路具体包括：进液主管道5、进液支管6、排液主管道7和排液支管8，进液主管道固定在模块式箱体的外壁上，进液主管道的端部穿过外壁与外界连通作为进液口，进液支管的一端连通散热仓，进液支管的另一端连通进液主管道，排液主管道固定在模块式箱体的外壁上，排液主管道端部穿过外壁与外界连通作为出液口，排液支管的一端连通散热仓，排液支管的另一端连通进液主管道。
[0024]
根据上述实施例，优选地，进液主管道和排液主管道为金属管道，进液支管和排液支管为软管，一个进液主管道连通多个进液支管，一个排液主管道连通多个排液支管。
[0025]
根据上述实施例，优选地，进液支管和排液支管的管体跟随散热仓移动，散热仓抽出至模块式箱体外部时管体趋向于伸直，散热仓插入模块式箱体内部时管体收缩或弯曲。
[0026]
根据上述实施例，优选地，液体散热介质为绝缘型的导热油。
[0027]
根据上述实施例，优选地，换热器的进液端通过排液泵连接出液口，换热器的排液端通过排液泵连接进液口。
[0028]
在该实施例中，图3所如示，进液主管道通过进液支管向多个散热仓中注入冷却后的换热介质，排液主管道通过排液支管从各个散热仓中排出载热后的换热介质，载热后的换热介质在换热器中冷却形成冷却后的换热介质，同时释放出热量用于供暖。
[0029]
本发明提供的收集计算设备余热的模块化供热设备的模块式箱体支持卧式放置，每一个模块式箱体均具有独立的液冷管路，多个模块式箱体通过进液口和出液口之间的相互对接实现扩展，拼接之后多个独立的液冷管路能够相互连通，实现了液冷管路的扩展，液冷管路输送油冷介质对散热仓内部的芯片组件进行散热降温，大规模拼接后的多个散热模块将其收集到的芯片余热通过换热器释放出来可实现供热。主管道作为换热介质的流通干路，换热介质输送到散热仓或从散热仓回收换热介质则通过支管实现，这种管路设计使得模块式箱体两端均能够设置散热仓，增强了模块式箱体的芯片组件总容量，节省空间，实现高效集热，此外，采用油冷浸没的散热方式对芯片组件进行散热，相较于水冷散热或水冷浸没的方式，更加安全稳定，降低芯片组件的短路风险。
[0030]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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