[发明专利]用于计算机系统的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于计算机系统的冷却装置以及用于冷却计算机系统的至少一个发热组件的方法。

背景技术

现今的计算机系统，例如所谓的服务器群，已经可具有高达数千个处理器。考虑到网络业务的越来越多的需求，可预测在未来的系统中处理器数量的持续增长。此外，单个处理器的逐渐提高的性能伴随着需要的电功率的增长。合在一起，一方面这导致大型计算机系统的巨大的主功率需求(功率消耗)，而另一方面导致大量的废弃热量，其必须通过适当的冷却装置从计算机系统传输出去，其中已知使用废弃热量用于加热目的或用于生产热水并因此使其有用。

发明内容

本发明的目的是创造一种用于计算机系统的冷却装置，以及用于冷却计算机系统的至少一个发热元件的方法，其使得能够进行有效的冷却并且使得来自计算机系统的废弃热量能被高效且多方面地利用。

这个问题被通过独立权利要求的特征解决。改进和有利的配置在各从属权利要求中指出。

根据本发明的第一方面，所述问题通过一种用于计算机系统的冷却装置来解决，所述冷却装置具有用于工作介质的蒸发器，其中所述蒸发器可热耦接到计算机系统的至少一个发热组件，并且所述冷却装置是热机。

对于冷却装置，工作介质的蒸发实现有效的热量吸收，这带来良好的冷却特性。在冷却装置中，所吸收的热量可在热机的热力循环中被转化成机械能，其可以多种方式利用。例如，可采用具有用于将机械能转化成电功率的发电机的蒸汽涡轮机，并且所述电功率可用来满足计算机系统的主功率需求。还可将蒸汽涡轮机耦接到用于空调系统中的冷却介质压缩机。空调系统常被用来对用于计算机系统的房间提供气候控制。如果用于操作空气调节系统所需的能量/功率的一部分是通过利用计算机系统的废弃热量来提供，这转而导致与计算机系统的操作有关的能量消耗的减少。

在冷却装置的优选的改进中，工作介质是氨和水的混合物。基于该工作介质的热力循环也被称作Kalina过程。该混合物在低于电子组件(尤其是处理器)的最大可能工作温度的温度蒸发。因此，这种工作介质的蒸发较好地适用于冷却计算机系统的组件。此外，在蒸发期间出现氨含量高的气相和氨含量低的液相，借助于此，在蒸发期间混合物中仍然是液态的部分的蒸发温度升高。所述升高导致蒸发器中良好的热量传递特性。如果在通过蒸汽涡轮机之后气相重新与工作介质的未蒸发液相结合，沸点相似地同样降低，导致冷凝器中温度降低。这样实现的在蒸发器和冷凝器之间较大的温度差导致比使用具有恒定沸点的工作介质可实现更高的Carnot效率。

根据本发明的第二方面，所述问题通过一种用于冷却计算机系统的至少一个发热组件的方法来解决，其中蒸发器能够热耦接到计算机系统的至少一个发热组件并且冷却装置是吸收式致冷器。

被吸收进蒸发器中的热量可通过吸收式致冷器的热力循环来用于冷却装置中的冷却目的。例如，可操作并支持空调系统以便为计算机系统的房间提供气候控制，从而有效地降低与计算机系统的操作相关的主功率需求。

根据本发明的第三方面，所述问题通过下述方法来解决：工作介质在蒸发器中通过产生的热量至少部分地被蒸发，以及在蒸发期间出现的工作介质的气相在蒸汽涡轮机中膨胀，其中传递机械当量(mechanical yield)。

根据本发明的第四方面，所述问题通过下述方法来解决：工作介质在蒸发器中通过产生的热量至少部分地被蒸发，在部分蒸发期间出现的所述工作介质的气相被致冷并冷凝，并且所冷凝的工作介质在另外的蒸发器中被蒸发，同时吸收蒸发热量。

本发明的第三和第四方面的优点对应于第一和第二方面的优点。

附图说明

在下面，借助于三个附图基于实施例更详细地解释本发明。

附图所示为：

图1是用于计算机系统的冷却装置的第一实施例的示意图，

图2是用于计算机系统的冷却装置的第二实施例的示意图，以及

图3是用于计算机系统的冷却装置的第三实施例的示意图。

附图标记列表

1处理器       2蒸发器          3工作介质回路    4分离器

5蒸汽涡轮机   6发电机          7冷凝器          8冷却水流

9冷凝泵       10第一热交换器   11第二热交换器   13冷却介质泵

13冷却回路    14冷却表面       15冷却气流       16另外的蒸发器

17冷却回路    18吸收器         19回程

具体实施方式