(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210532771.X (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 中国科学院工程热物理研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路1 1 号 申请人 中科南京未来能源系统研究院 (72)发明人 周敬之　周国辉　淮秀兰　刘斌　 贾潇　陈俊霖　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 黄欣 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种能耗低的超算/数据中心 被动式散热系 统 (57)摘要 本发明公开一种能耗低的超算/数据中心被 动式散热系统， 各类集装箱式可扩展机箱的顶端 均通过管道连接至非能动冷却器的一端， 非能动 冷却器的另一端通过管道连接分液系统的一端， 分液系统的另一端连接各类集装箱式可扩展机 箱的底端， 从而形成一个密闭的管道系统。 此种 散热系统采用 “绝缘冷却液浸没式冷却 ”+“分离 式热管”+“高效紧凑式冷凝器 ”的传热传质流程， 全程为被动式散热， 极大降低超算/数据中心的 散热功耗， 可实现超低的PUE数值。 此外， 该系统 可实现更高紧凑度的架构组装， 减小超算/数据 中心的空间占据规模。 该系统的散热功率高， 散 热能力可扩展性强， 计算机的并入/断开操作快 捷方便， 节能环保。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114727566 A 2022.07.08 CN 114727566 A 1.一种能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 包括均热板、 机箱快速 连接/断开系统、 非能动冷却器、 分液系统、 压力维持系统、 液体补/放系统、 监测系统和若干 类集装箱式可扩展机箱， 其中， 各类集装箱式可扩展机箱的顶端均通过管道连接至非能动 冷却器的一端， 非能动冷却器的另一端通过管道连接分液系统的一端， 分液系统的另一端 连接各类集装箱式可扩展机箱的底端， 从而形成一个密闭的管道系统； 所述类集装箱式可扩展机箱用于容置热源， 类集装箱式可扩展机箱内充有绝缘冷却 液； 所述机箱快速连接/断开系统设于类集装箱式可扩展机箱顶端与非能动冷却器连接的 管道上， 以及类集装箱式可扩展机箱 底端与分液系统连接的管道上； 所述非能动冷却器的入口与类集装箱式可扩展机箱 的蒸汽口连通， 出口设于底部， 与 分液系统连通； 所述分液系统的入口与非能动冷却器的出口连通， 而出口则设置多个， 分别与各个类 集装箱式可扩展机箱的底端经由机箱快速连接 /断开系统连接； 所述均热板设于类集装箱式可扩展机箱内， 并贴附于热源的表面； 所述监测系统用于实时监测系统 的运行状态， 并控制压力维持系统、 液体补/放系统 的 动作； 所述压力维持系统用于在监测系统的控制下， 调节管道系统内的气压； 所述液体补/放系统用于在监测系统的控制下， 调节管道系统内的绝 缘冷却液量。 2.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述类 集装箱式可扩展机箱 为具开口可打开的密封结构， 内部中空， 用于容置热源， 类集装箱式可 扩展机箱内设有与容置的热源相连的电源和I/O接口。 3.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述机 箱快速连接/断开系统采用手动阀、 电动阀或气动阀控制两侧流体的通断， 采用KF真空接头 实现机箱从整个散热系统的拆下或安装。 4.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述非 能动冷却器采用具烟囱效应的外部包裹结构， 通过烟囱效应产生自然风以增强空气与冷却 器的换热， 或将非能动冷却器直接铺设在自然冷源中进行自然对流散热。 5.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述非 能动冷却器采用翅片管、 翅片板、 微 通道换热器或高效紧凑式换 热器。 6.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述均 热板为封闭空腔结构， 内部充 有液态工质， 外壳采用铜/铝/不锈钢材质。 7.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述监 测系统采用液位传感器感测类集装箱式可扩展机箱内绝缘冷却液的液位状态， 并根据感测 结果控制液体补/放系统的动作； 监测系统采用空气传感器、 压力 传感器分别感测管道系统 的空气含量和压力， 并根据感测结果控制压力维持系统的动作。 8.如权利要求1所述的能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 其特征在于： 所述类 集装箱式可扩展机箱内充的绝 缘冷却液的沸点 为30~70摄氏度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114727566 A 2一种能耗低的超算/ 数据中心被动式散热系统 技术领域 [0001]本发明属于电子设备散热降温技术领域， 特别涉及一种能耗低的超算/数据 中心 被动式散热系统。 背景技术 [0002]随着超算/数据 中心和高性能、 高功率密度电子芯片的快速发展， 超算/数据 中心 等大中型计算机集群的发热量逐年攀升， 据文献报道 年增长率达到20%~40%， 散热成为重大 课题。 大量的电能用于计算机系统散热， 而不是用于计算， 电能的有效利用率低， 能源浪费 严重。 开发新型、 低能耗的超算/数据中心散热系统， 极大降低PUE， 可年节约电能数以百亿 千瓦时， 对双碳有重大意 义。 [0003]传统的风冷散热系统对计算机组的紧凑度有限制， 紧凑度过高会导致气流不畅， 且风冷无法处理高功 率密度高功 耗芯片的散热问题； 传统水冷散热系统存在泄漏短路的致 命风险， 可靠度低， 且水冷系统结构复杂， 水管布局困难； 传统浸没式冷却技术需要采用泵、 冷水机等组件， 系统仍然具有较高的电耗。 为了改进以上问题， 本 案由此产生。 发明内容 [0004]本发明的目的， 在于提供一种能耗低的超算/数据中心被动式散热系统， 能够实现 超算/数据中心的有效散热， 且能耗极低， 计算机的并入/断开操作快捷方便， 节能环保。 [0005]为了达成上述目的， 本发明的解决方案是： 一种能耗低的超算/数据 中心被动式散热系统， 包括均热板、 机箱快速连接/断开 系统、 非能动冷却器、 分液系统、 压力维持系统、 液体补/放系统、 监测系统和若干类集装箱 式可扩展机箱， 其中， 各类集装箱式可扩展机箱的顶端均通过管道连接至非能动冷却器的 一端， 非能动冷却器的另一端通过管道连接分液系统的一端， 分液系统的另一端连接各类 集装箱式可扩展机箱的底端， 从而形成一个密闭的管道系统； 所述类集装箱式可扩展机箱用于容置热源， 即计算机的电源、 主板、 CPU、 GPU、 内存 等一系列电路组件， 类集装箱式可扩展机箱内充 有绝缘冷却液； 所述机箱快速连接/断开系统设于类集装箱式可扩展机箱顶端与非能动冷却器连 接的管道上， 以及类集装箱式可扩展机箱 底端与分液系统连接的管道上； 所述非能动冷却器的入口与类集装箱式可扩展机箱的蒸汽口连通， 出口设于底 部， 与分液系统连通； 所述分液系统的入口与非能动冷却器的出口连通， 而出口则设置多个， 分别与各 个类集装箱式可扩展机箱的底端经由机箱快速连接 /断开系统连接； 所述均热板设于类集装箱式可扩展机箱内， 并贴附于热源的表面； 所述监测系统用于实时监测系统的运行状态， 并控制压力维持系统、 液体补/放系 统的动作； 所述压力维持系统用于在监测系统的控制下， 调节管道系统内的气压；说　明　书 1/5 页 3 CN 114727566 A 3