本申请要求于 2010 年 09 月 13 日提交中国专利局、 申请号为 201010281175.6、发明名称为"一种散热方法和装置 "的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及散热技术领域， 尤其涉及一种散热方法和装置。

背景技术

全球机房热管理组织之一 ASHRAE TC9.9曾于 2005年发布了机房的功耗 发展趋势， 随着机房的功耗密度在逐年大幅提升，机房的 供电能力和散热能力 难以跟上设备功耗的发展趋势。尤其是传统的 存量老机房，设计散热能力一般 也就是单机拒功耗 2 ~ 3kW, 而且由于气流管理不善等原因， 空调利用效率较 低。 当新出现的 8kW甚至 20kW的大功耗设备进入这种传统机房时， 对机房 的散热和配电带来了极大挑战， 可能导致局部热点问题或宕机事件。

近几年伴随云计算的出现， 机房内单机拒功耗成倍数上升至 10KW ~ 30KW, 而且由于云计算本身的特点， 云计算数据中心内常常布置大量的功耗 10KW - 30KW的设备， 也就是机房平均散热能力常常需要达到单机拒 10kW 以上。 这种新的需求催生了新建机房在散热和供电方 面的全面升级换代。

除了上述解决散热问题以外，节能减排及经济 因素催生机房热管理行业蓬 勃发展的另一个重要原因。 为了解决机房散热问题并实现节能减排的目的 ，技 术人员提出了液冷， ETNO 2008 年年度报告明确提出了在单机拒功耗大于 10kW或者机房平均功耗大于 10kW时， 应该使用机拒级液冷。

目前最常用的液冷散热系统为，控制液体工质 在机房产热设备间吸收产热 设备的热量， 并利用驱动力将吸收热量的液体工质推送到其 他地方，使得液体 工质将热量散去， 又将散去热量的液体工质循环推送回到产热设 备来吸收热 量， 从而带走产热设备的热量。

发明人在实践中发现， 这些液冷系统在推送吸收热量的液体到其他地 方 , 以及将散热的液体工质循环至产热设备时，均 需要泵或其他驱动力来驱动液体 工质的循环， 克服循环阻力， 增加了散热的能耗。 发明内容

本发明实施例中提供了一种散热方法和装置， 用于降低散热的能耗。 一种散热装置， 包括：

蒸发端换热模块， 用于控制液体工质吸收产热设备产生的热量， 将所述液 体工质蒸发为气体的气体工质；

冷凝端换热模块， 用于控制冷源吸收气体工质的热量，将所述气 体工质冷 凝为液体工质； 所述冷凝端换热模块在重力方向上高于所述蒸 发端换热模块； 工质循环环路， 用于将蒸发的气体工质导入所述冷凝端换热模 块， 并将冷 凝的液体工质回流导入所述蒸发端换热模块。

一种散热方法， 包括：

控制液体工质吸收产热设备产生的热量，将所 述液体工质蒸发为气体的气 体工质；

将蒸发的气体工质导入在重力方向上高于产热 设备的冷源；

控制冷源吸收所述气体工质的热量， 将所述气体工质冷凝为液体工质； 将冷凝的所述液体工质回流至产热设备。

与现有的技术相比， 本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例中，散热装置控制液体工质吸收 产热设备产生的热量后，将 液体工质蒸发为气体的气体工质，并将蒸发为 气体的气体工质导入在重力方向 上高于产热设备的冷源，使得冷源将气体工质 冷凝为液体工质， 并回流导入产 热设备重新吸收热量。本发明实施例提供的散 热装置中， 气体工质在无需驱动 力的情况下可以导入冷源进行冷凝，而冷凝后 的液体工质也无需驱动力即可回 流至产热设备， 整个循环过程无需泵或风机等驱动设备的驱动 力， 降低了散热 的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例中所需要使 用的附图作筒单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 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性的前提下， 还 可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明第一实施例提供的一种散热装置的� �构示意图； 图 2是本发明第二实施例提供的一种散热装置的� �构示意图； 图 3 是本发明第二实施例提供的一种散热装置的蒸 发端换热模块的结构 示意图；

图 4是本发明第二实施例提供的一种散热装置的� �凝端换热模块的结构 示意图；

图 5 是本发明第二实施例提供的第二种连接方式的 散热装置的结构示意 图；

图 6是本发明第二实施例提供的第三种连接方式� �散热装置的结构示意 图；

图 7是本发明第三实施例提供的一种散热方法的� �程示意图。

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。

本发明实施例提供一种散热装置，无需驱动可 以使得散热的液体工质和气 体工质在产热设备和冷源之间循环利用，从而 达到产热设备散热的目的， 本发 明实施例还提供相应的散热方法。 以下分别进行详细说明。

实施例一：

请参见图 1 , 图 1是本发明第一实施例的散热装置的结构示意� �， 该散热 装置可以包括：

蒸发端换热模块 11 , 用于控制液体工质吸收产热设备产生的热量， 将液 体工质蒸发为气体的气体工质。

本发明实施例中，液体工质可以为水或其他液 体，分布于产热设备的四周， 液体工质与产热设备的接触面越大， 吸收热量的速度越快。

冷凝端换热模块 12, 用于控制冷源吸收气体工质的热量， 将气体工质冷 凝为液体工质； 其中， 冷凝端换热模块 12在重力方向上高于蒸发端换热模块 11。

本发明实施例中， 冷源用于制冷和吸热， 热量会从温度高的物体自动转向 温度低的物体， 冷源不停的制冷， 保证温度比气体工质高， 就可以吸收气体工 质的热量， 使得气体工质被冷凝成液体工质。 其中， 冷源与气体工质的接触面 越大， 吸热和冷凝的速度越快； 冷源可以是空调、 冷空气、 冷冻水等。

工质循环环路 13, 用于将蒸发的气体工质导入冷凝端换热模块 12, 并将 冷凝的液体工质回流导入蒸发端换热模块 11;

也就是说， 工质循环环路 13, 用于将蒸发的气体工质导入重力方向高于 蒸发端换热模块 11的冷凝端换热模块 12, 并将冷凝端换热模块 12冷凝的液 体工质回流导入蒸发端换热模块 11重新吸热。

在一个实施例中，工质循环环路 13可以是连接于冷凝端换热模块 12和蒸 发端换热模块 11之间的管道网络。

本发明实施例提供的散热装置中， 蒸发端换热模块 11控制液体工质吸收 产热设备产生的热量后， 将液体工质蒸发为气体的气体工质； 工质循环环路

13 将蒸发为气体的气体工质导入在重力方向上高 于产热设备的冷凝端换热模 块 12, 使得冷凝端换热模块 12将气体工质冷凝为液体工质， 并通过工质循环 环路 13回流导入产热设备重新吸收热量。 本发明实施例提供的散热装置中， 气体工质在无需驱动力的情况下可以导入冷源 进行冷凝，而冷凝后的液体工质 也无需驱动力即可回流至产热设备，整个循环 过程无需泵或风机等驱动设备的 驱动力， 降低了散热的能耗。

实施例二：

请参见图 2, 图 2是本发明第二实施例的机房散热示意图， 如图 2所示， 该机房中有三台产热设备， 分别是产热设备 201、 产热设备 202以及产热设备 203。 其中， 产热设备 201、 产热设备 202以及产热设备 203可以是机房中正 常工作的机拒。

其中， 该机房的散热装置包括：

安装于产热设备 201的蒸发端换热模块 21、 安装于产热设备 202的蒸发 端换热模块 22以及安装于产热设备 203的蒸发端换热模块 23; 其中， 蒸发端 换热模块 21用于控制液体工质吸收产热设备 201产生的热量， 并将液体工质 蒸发为气体的气体工质； 蒸发端换热模块 22用于控制液体工质吸收产热设备 202产生的热量， 并将液体工质蒸发为气体的气体工质； 蒸发端换热模块 23 用于控制液体工质吸收产热设备 203产生的热量，并将液体工质蒸发为气体的 气体工质。

其中， 该机房的散热装置还包括：

重力方向上高于蒸发端换热模块 21、 蒸发端换热模块 22以及蒸发端换热 模块 23安装的冷凝端换热模块 24。 其中， 冷凝端换热模块 24用于控制冷源 吸收蒸发端换热模块 21、 蒸发端换热模块 22以及蒸发端换热模块 23产生的 气体工质的热量， 将气体工质冷凝为液体工质。

其中， 冷源可以是空调、 冷空气、 冷冻水等， 用于制冷并吸收气体工质的 热量以达到冷凝气体的目的。

其中， 该机房的散热装置还包括工质循环环路 25:

工质循环环路 25是一个管道网络， 用于将蒸发端换热模块 21、 蒸发端换 热模块 22以及蒸发端换热模块 23的气体工质出口与冷凝换热模块 24的气体 工质入口相连接， 使得蒸发端换热模块 21、 蒸发端换热模块 22以及蒸发端换 热模块 23产生的气体工质能够自动导入到冷凝换热模� �� 24进行冷凝； 以及， 用于将蒸发端换热模块 21、 蒸发端换热模块 22以及蒸发端换热模块 23的液 体工质入口与冷凝换热模块 24的液体工质出口相连接， 使得冷凝换热模块 24 冷凝的液体工质自动回流至蒸发端换热模块 21、 蒸发端换热模块 22以及蒸发 端换热模块 23重新吸热。

如图 2所示的机房中， 散热装置也可以安装一个公共的蒸发端换热模 块， 用于同时控制液体工质吸收产热设备 201、 产热设备 202以及产热设备 203产 生的热量， 将液体工质蒸发为气体的气体工质， 并通过工质循环环路 25导入 冷凝换热模块 24进行冷凝， 冷凝后的液体工质自动回流导入公共的蒸发端 换 热模块， 使得公共的蒸发端换热模块可以控制液体工质 重新对产热设备 201、 产热设备 202以及产热设备 203进行吸热。

请参见图 3 , 图 3是本发明第二实施例提供的一种蒸发端换热� �块 21的 结构示意图。 如图 3所示， 该蒸发端换热模块 21的右边接触产热设备， 吸收 产热设备产生的热量， 左边包括一个气体工质出口和一个液体工质入 口， 液体 工质进入液体工质入口， 吸收产热设备的热量后， 蒸发为气体工质， 气体工质 再从气体工质出口导出。 由于有源源不断的液体工质回流至蒸发换热模 块， 这 些液体工质不停的被蒸发为气体工质， 气体工质增多， 体积增大， 会自动被压 送到出口， 从而根据循环环路的连接， 无需驱动力到达冷凝换热模块 24。

其中，蒸发端换热模块 22和蒸发端换热模块 23的结构示意图可以类似于 蒸发端换热模块 21 , 本实施例不作复述。

请参见图 4, 图 4是本发明第二实施例提供的一种冷凝换热模� � 24的结 构示意图。 如图 4所示， 该冷凝换热模块的一面包括冷源入口和冷源出 口， 冷 源可以冷冻水或冷空气， 冷源循环地从冷源入口流入冷凝换热模块， 吸收了气 体工质的热量并从冷源出口流出。 该冷凝换热模块 24的另一面包括气体工质 入口和液体工质出口， 工质循环环路 24将蒸发换热模块 21、 蒸发换热模块 22 以及蒸发换热模块 23产生的气体工质导入冷凝换热模块 24的气体工质入口， 随着冷源将气体工质的热量带走， 气体工质被冷凝为液体工质， 液体工质从液 体工质出口流出， 随着工质循环环路的连接， 自动回流至蒸发换热模块 21、 蒸发换热模块 22以及蒸发换热模块 23。

本实施例中，根据蒸发换热模块和冷凝换热模 块的数量不同， 工质循环环 路的管道网络连接也不相同。 请参见图 5 , 图 5是三个蒸发换热模块和一个冷 凝换热模块的连接示意图； 请参见图 6, 图 6是三个蒸发换热模块和两个冷凝 换热模块的连接示意图。只要保证各个蒸发换 热模块的气体工质出口连接至少 一个冷凝换热模块的气体工质入口，且至少有 一个冷凝换热模块的液体工质出 口连接于蒸发换热模块的液体工质入口即可。

本实施例的散热装置控制液体工质吸收产热设 备产生的热量，将液体工质 蒸发为气体的气体工质，控制冷源吸收气体工 质的热量，将气体工质冷凝为液 体工质，从而实现了将蒸发的气体工质导入具 有高度差的冷源进行冷凝， 又将 冷凝的液体工质回流导入高度低的产热设备， 气体工质无需驱动力就自动随管 道被推送到高处冷凝设备，在高处冷凝的液体 工质无需驱动力， 利用高度差又 可随管道回流至产热设备， 整个循环过程无需贡或风机等驱动设备的驱动 力， 降低了能耗。

实施例三：

请参见图 7,图 7是本发明第三实施例提供的一种散热方法的� �程示意图。 其中， 该散热方法可以包括以下步骤： 701、 控制液体工质吸收产热设备产生的热量， 将液体工质蒸发为气体的 气体工质；

702、 将步骤 701蒸发的气体工质导入冷源进行冷凝， 该冷源的位置在重 力方向上高于产热设备；

举例来说，可以通过工质循环环路将步骤 701蒸发的气体工质导入在重力 方向上高于产热设备的冷源。其中， 工质循环环路可以是运输气体工质和液体 工质的管道； 冷源为空调、 冷冻水、 冷空气或制冷剂。

703、 控制冷源吸收气体工质的热量， 将气体工质冷凝为液体工质；

704、 将步骤 703冷凝的液体工质回流至产热设备。

举例来说，可以通过工质循环环路将步骤 704冷凝的液体工质回流至产热 设备。

本实施例三提供的散热方法中， 控制液体工质吸收产热设备产生的热量 后，将液体工质蒸发为气体的气体工质， 并将蒸发为气体的气体工质导入在重 力方向上高于产热设备的冷源，使得冷源将气 体工质冷凝为液体工质， 并回流 导入产热设备重新吸收热量。本发明实施例提 供的散热方法中， 气体工质在无 需驱动力的情况下可以导入冷源进行冷凝，而 冷凝后的液体工质也无需驱动力 即可回流至产热设备， 整个循环过程无需泵或风机等驱动设备的驱动 力， 降低 了散热的能耗。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各 种方法中的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成， 该程序可以存储于一计算机可读 存储介质中， 存储介质可以包括： U盘、 只读存储器（ROM )、 随机存取器 ( RAM )、 磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种散热方法和 装置进行了详细介绍，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 ； 同时，对于本领域的一般技术 人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处 ， 综 上， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。