用高压冷气间隙方式对GPU芯片等降温降噪声的方法与流程

用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法
技术领域
1.本发明涉及计算机服务器散热技术领域，特别是涉及一种用高压冷气流对gpu高效降温，可减少风扇或不用风扇的降噪的装置。


背景技术：

2.现在对电脑服务器的gpu [cpu、电路板等] 的散热方法主要有风冷和液冷这两种。
[0003]
关于风冷方法，风扇抽风是连续性抽取机箱外面的机房机柜环境中的10℃—35℃冷气体对40℃以上的最温gpu的散热，缺点是冷气体的能源利用效率低、成本高、风扇噪声大；原因：1是如机房环境10℃气温则机房内大量空间无意义的大量耗能，而且在房机的操作员进出机房的温差大而易生病，2是又如机房环境35℃气温则对gpu的散热的效果很差，在运算量大时，很易出现超温停机，甚至损坏gpu和其它发热部件；3是再如常用机房环境25℃气温则对gpu的散热，冷气25℃与gpu40℃之间的温差小，风扇要大功能运转产生快速气流，而使机房噪声大，影响操作人员和振动损坏服务器。
[0004]
关于液冷蒸发式降温方法，这种设备复杂，成本高，如发生冷却液泄漏，冷却液将对gpu和电路板造成损坏。
[0005]
关于冷却液浸泡式降温方法，这种冷却液昂贵，设备复杂，成本更高，适用面窄。
[0006]
浪潮电子信息产业股份有限公司的中国专利201610058267.5一种新型集成高密度gpu的散热方法本发明公开了一种新型集成高密度gpu的散热方法，其具体实现过程为：首先将服务器系统通过板卡分成上下两层独立散热空间，上层空间内放置gpu显卡，下层空间内放置交换芯片，两独立空间均通过设置在服务器机箱后部的散热风扇散热；对上层的gpu显卡进行隔断式散热，将前排gpu显卡之间的空隙通过导风罩连接到对应的后排gpu显卡之间的空隙。该一种新型集成高密度gpu的散热方法与现有技术相比，通过分层式架构和隔离式的散热设计，解决了后部gpu显卡的散热，同时能保证交换芯片的散热，进而保证整个服务器系统散热最优；利用独立导风罩，能够高度集成显卡，适用范围广泛，可应用于所有电子产品的散热设计中。该专利解决了一个机壳中不同位置的多个gpu显卡的均匀散热的问题，但用于散热的风冷气体仍然是机房气体，一般c级机房气体温度许可范围在10～35℃，温度越低，如机房环境10℃则大量空间无意义的大量耗能，如机房环境35℃则对gpu的散热的效果很差，很易出现超温停机，甚至损坏gpu芯片和其它发热部件。
[0007]
浪潮电子信息产业股份有限公司201510901883.8一种高密度集成显卡的新型服务器散热设计方法本发明公开了一种高密度集成显卡的新型服务器散热设计方法，属于服务器散热设计方法，本发明要解决的技术问题为如何能够满足高功耗gpu 卡的散热，同时又要保证高功耗交换芯片的散热。技术方案为 ：包括如下步骤 ：（1）显卡的位置 ：系统中放置高功率的显卡，前排放置一半，后排放置另一半 ；前后两排的显卡在同一高度上，前后两排的显卡错开摆放 ； （2）散热通道 ：包含通道 a 和通道 b 两个独立的风道 ； （3）服务器机箱系统的 1u 空间放置交换模块 ：与上部 3u 空间隙离。
[0008]
国网黑龙江省电力有限公司信息通信公司201910689432.0循环液冷散热服务器节点机箱针对现有整机风路的机箱不能完全密封、易使灰尘进入问题，本发明提供一种循环液冷散热服务器节点机箱，属于处理散热技术领域。本发明的散热器固定在外壳上，外壳与散热器形成密封空间，cpu换热器、gpu换热器、液泵和液箱设置在该空间内；液箱内装有冷却液，散热器具有的若干个散热鳍片，散热鳍片为中空结构，冷却液在若干个散热鳍片内以蛇形流动，将热量传导至鳍片中，冷却液依次从液箱、cpu换热器、散热器、gpu换热器再流入液箱形成循环液；cpu换热器，与服务器的cpu主电路板紧密接触，将cpu产生的热量传导至冷却液；gpu换热器，与服务器的gpu从电路板紧密接触，将gpu从电路板产生的热量传导至冷却液。本专利用循环冷却液体在换热器中，对gpu和电路板散热，但这种设置复杂，成本高，如发生冷却液泻漏，冷却液将对gpu和电路板造成损坏。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的是提供对制冷的能源高效利用、机房噪声低、gpu芯片等保持清洁、gpu芯片等工作温度更低、gpu芯片等实际运算能力更强的高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法。
[0010]
本发明所述的gpu芯片等指gpu芯片、cpu芯片、芯片上的散热器，为叙述简便用gpu芯片简单文字代替。
[0011]
gpu指gpu芯片或cpu芯片这些要发热的运算器，为叙述简便用gpu简单文字代替。
[0012]
gpu盒4指装有gpu芯片或cpu芯片的盒体，有进气口和出气口。
[0013]
高压冷气指：高压冷气与高压冷气体、高压冷却气、高压冷却气体是指相同概念，仅因在不同地用语方便而用不同的词。高压冷气的高压是大于一个大气压到到比普通家用高压锅的气压稍小的气压，使其吹出气体对gpu芯片等的气体流速5米/秒—40米/秒，因受储高压冷气箱2到gpu芯片等的气体管道大小、长短和气管实物安装产生的弯曲等影响采用不同的气压值，所以高压的具体含义是压力为105kpa—150kpa范围的变化式气压。冷气是制冷设备输出的低于环境室温的10℃—17℃制冷气体。与现在风扇的抽风负压相比，本发明高压冷气的高压意思是，具有正向气压的制冷气体。现有技术因为噪声和振动问题使gpu盒4和机箱的风扇功率不能太大，风扇功率受限止，而本发明用正向气压，可以放在机房外的气压泵1产生正向气压，气压泵1功率不受限止，气压大小就可以大于风扇产生的气压，可以提供比风扇功率更大，气流速度更快的高气压。用气压泵1产生高气压快速气流替代gpu盒4和机箱的风扇低气压慢速气流是本发明的重要发明点。
[0014]
本发明的构思是：本发明用可以放在机房外的气压泵1产生气压，气压泵1功率不受限止，可以提供比风扇功率更大，气流速度更快的高气压，用高气压可以有效驱除雾露，则就可以用比现在风扇降温更低的气体温度对gpu芯片等降温，用更低的气体温度就提高了降温效率，更好保护gpu芯片等，提高gpu芯片运算能力。用气压泵1产生高气压快气流替代gpu盒4和机箱的风扇低气压慢气流是本发明的重要发明点，用了高压气体可除雾露，散热用的气体才能用10℃—17℃这种比风扇降温更低的气体温度。
[0015]
现有风扇降温的常用机房温度为室温或25℃左右，因为这个温度范围对于风扇连续排气的工作方式比较节约制冷的能源，但缺点是25℃左右与gpu芯片等发热元件的温差小，散热效率不高，对制冷的能源利用率低，降温成本高，风扇的噪声大，特别是gpu芯片等
的工作量大而温度高时，风扇散热慢，降温效果差而使gpu芯片等升温不止，运算能力减低，易停机或损坏gpu芯片等。
[0016]
本发明的用更低的冷气散热解决问题：为解决散热的气体温度与gpu芯片温差小这些问题，本发明用高压间隙方式吹出10℃—17℃冷气直接吹gpu芯片等降温，增大了冷气与gpu芯片等发热元件的温差，散热效率提高，制冷的能源利用率高，降温成本降低，不用或低功率用风扇而噪声低，制冷设备放在机房外使其噪声不影响机房，特别是能使gpu芯片等的工作温度降低，不会停机并增加gpu芯片等寿命，使运算能力增强。
[0017]
现有风扇降温不用10℃—17℃，而造成温度选择缺陷的原因：现有风扇降温是连续排出气体，风扇产生的负压压力很低，不能在gpu芯片等周围产生高速气流而使散热效果不佳，抽入的降温气体与机房气体温度相同，如房机用10℃—17℃，机房大量空间的低温就太浪费制冷能源，连续排出10℃—17℃气体使大量制冷能量没充分利用就排出了，造成机房温度太低和gpu芯片等没能充分利用气流的制冷能量，所以现在风扇降温房机不用10℃—17℃冷却温度，而国标gb2887－89规定gpu芯片环境温度a级22
±
2℃。
[0018]
本发明冷却气体10℃—17℃温度范围选择原因：第一原因，关于节约能源和降噪声问题，而本发明用高压间隙方式供冷气就可用10℃—17℃冷气降温，因为机房是室温不是高压冷气，当高压冷气只吹gpu芯片等，温差大于现在风扇降温的气体，而可以更快速降温，降温达到额定值后可以停止吹入，充分利用gpu盒子中和机箱中保留的10℃—17℃冷气继续对gpu芯片新发的热进行降温，充分利用制冷的能源；制冷机可以放在机房外，则机房不噪声，所以本发明可使gpu芯片等降温用的总体能耗减少、降温成本降低、gpu芯片等工作温度更佳、算能力增强、噪声很低。第二原因，关于防雾露问题，现有技术规定，风扇降温技术的国标gb2887－89规定gpu芯片环境温度a级22
±
2℃，b 级15～30℃，c级10℃～35℃； 环境湿度a级45％～65％时，适宜数据中心环境的最大露点温度是17℃。该标准规定最低温度为10℃，所以本发明最低温度选10℃。高温度选17℃的原因是，本发明用高压吹入冷气的技术方案，冷气的流速远远大于现有技术风扇产生的降温气体流速，所以本发明用高压吹入冷气可以驱散雾露，所以本发明可以选用高限值为17℃，用10℃以上，17℃以下的低温气体对gpu芯片等降温。因为本发明用高压吹入冷气可以随时驱散雾露，所以可以现有风扇降温不能选用的易产生雾露的气温10℃—17℃。本发明冷气低限温为10℃的原因是现有技术规定降温低限为10℃，如果有实际具体的gpu芯片等的正常工作温度是低于10℃，如5℃更好时，则本发明提供的技术可以选用高压冷气温度低限值为5℃，因为本发明解决了5℃冷气产生雾露的问题。
[0019]
本发明冷却气体105kpa—150kpa高压范围选择原因：本发明冷却气体高压值与冷却气体温度选择，是与储气箱出气管8和均分盒出气管19的长度、直径大小等各因素有关，还与gpu芯片等发热量有关，气压范围选105kpa—150kpa之间，气压低值是要大于一个大气压[100kpa]的 105kpa，在gpu芯片等降到额定低温后，还可用小气流补偿gpu芯片等发热的降温使用。气压高限要小于家用高压锅的气压是从安全考虑，所以选用高压限止为150kpa。本发明高压冷却气体吹向gpu芯片等的不同时间段，gpu芯片等被降到的温度不同，也可以在不同时段选择105kpa—150kpa气压范围之中的某具体值，即gpu芯片等不同温度时，该时的气压选择105kpa—150kpa之中的某具体值。
[0020]
本发明的发明点：首先是用可以产生比一般gpu盒风扇或机箱风扇气流更快的高
气压冷却气体用于对gpu芯片等降温，由于采用高压气体吹到gpu盒4内的gpu上或gpu散热片27上，不仅快速降温，还能将先前在gpu盒4内的可能有的雾露吹出gpu盒4，能将雾露吹出gpu盒4，解决了雾露问题，则高压气体可以选用风扇降温所不能用的更低冷却温度10℃—17℃，成为本发明才能用的高压气冷却体。又由于先吹入的高压气冷却体10℃—17℃在gpu和散热片27降温后，gpu盒4中还有大量的冷却能量可保留利用，则可以暂停吹入压气冷却体，形成冷气时有时无的间隙方式吹出冷却气体，或流量为时大时小的间隙式提供压气冷却体的降温方法，简言之为高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温的方法，是由于有高压使冷却气体高速流动除去雾露；并且可以不用风扇、少用风扇或间隙用风扇，把制冷设备放在机房外面，则机房的噪声大大减小。
[0021]
总之，本发明就用正向高压冷气解决了雾露问题，又可以不用风扇而大大降低噪声，还可以用间隙方式提供冷气便充分利用冷气而节约制冷能源，解决了雾露问题就可以用低温的10℃—17℃冷气使其降温快，gpu芯片能在比风扇降温方法更低的温度环境中工作，更好保护了gpu芯片等，使gpu芯片运算效率提高；还到节能降噪又运算效率提高的发明目的。
[0022]
本发明的内容是：用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法，包括气压泵1，储高压冷气箱2，gpu芯片和散热器3，芯片温度传感器16和自动控制器13；gpu芯片和散热器3设置在gpu盒4内，gpu盒4上设有进气孔5和出气孔6，气压泵1上设有气泵电原开关11，其特征在于：对gpu芯片和散热器3散热用的冷气，通过气压泵1将冷气压入储高压冷气箱2中成高压冷却气体备用，储高压冷气箱2中设有气体压力传感器9，在储高压冷气箱2的储气箱出气管8上设有气管电磁阀15，自动控制器13分别电线连接芯片温度传感器16、气管电磁阀15、气体压力传感器9和气泵电原开关11；芯片温度传感器16通过自动控制器13去控制气管电磁阀15的打开、微量开放或关闭来控制储高压冷气箱2中的高压冷气对gpu芯片和散热器3的输量和时间，实现间隙方式排除的高压冷气对gpu芯片和散热器3散热，将gpu芯片和散热器3控制在设定的温度变化范围内；具体方式如下：当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定高温设定值后，芯片温度传感器16使自动控制器13驱动气管电磁阀15打开，储气箱出气管8向gpu盒4内的gpu芯片和散热器3放出大量高压冷气，对gpu芯片和散热器3快速降温；当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定低温设定值后，芯片温度传感器16使自动控制器13驱动气管电磁阀15微量开放，储气箱出气管8向gpu盒4内的gpu芯片和散热器3放出少量高压冷气，保持gpu芯片和散热器3低温或使gpu芯片和散热器3缓慢升温；或者当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定低温设定值后，芯片温度传感器16使自动控制器13驱动气管电磁阀15关闭。
[0023]
上所述的高压冷气的气压优选为105kpa—150kpa，温度为10℃—17℃。
[0024]
关于气压和气流的选用：gpu芯片和贴在上面的散热器用冷却气体吹的方式降温，可按冷却气体流量大小选用一定的气体流速5米/秒—40米/秒，并按冷却气体流量和风速的要求选用储高压冷气箱2中的冷却气体压力，一般储高压冷气箱2内气压为105kpa—150kpa范围内，有足够的压力又安全。
[0025]
储气箱出气管8上设置气管电磁阀15是产生间隙方式提供高压冷气的关键，间隙方式提供高压冷气使冷气的温度可以低于现有风扇连续式抽气方式的机房机柜的室内常温，本发明提供高压冷气10℃—17℃的降温效果明显优于17℃—35℃，而且间隙方式提供高压冷气在间隙期间可充分利用留在gpu盒4内的10℃—17℃气体的能源，而不是现在技术风扇连续排风。
[0026]
关于间隙式低温的设定和优点：本发明因为是高压间隙式吹入冷却气体，所以该高压冷气体温度可选10℃—17℃，则远低于现有风扇连续式抽气方式的机房机柜的室内常温或者17℃—35℃，风扇连续式抽气只能用较高的室内常温或者17℃—35℃，如果用10℃—17℃低温则风扇连续排除的低温气体对能源浪费太大，所以要想用冷却gpu效率更好的低温冷却气体，又不浪费能源，只能是用本发明的吹入比现有风扇更低温的冷却气体，即当gpu芯片等耗电元件再次升温到额定高温如50℃—65℃时，再大量吹入10℃—17℃低温冷却气体，把gpu芯片等耗电元件降温到10℃—17℃后，停止吹入10℃—17℃低温冷却气体或者吹入少量的低温冷却气体，等待其升再高到50℃—65℃时又大量吹入10℃—17℃低温冷却气体，再把gpu芯片等耗电元件降温到10℃—17℃。这样大量吹入10℃—17℃低温冷却气体时，冷却气体与gpu芯片温差大，降温快于风扇的室内常温气体或者17℃—35℃气体，所以本发明用冷却气体对gpu芯片等降温的能源利用效率更高，更节约能源，gpu芯片等有更长的低温工作时间，gpu芯片的运算能力也更高。冷却气体吹入式降温还能随时吹除尘埃和水雾露，不会有结晶水损坏gpu芯片等，使其能用比风扇方式更低的10℃—17℃低温冷却气体。
[0027]
优选的是：当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定低温设定值后，储气箱出气管8放出大量高压冷气为130kpa—150kpa，气体流速20米/秒—40米/秒，温度为10℃—17℃；当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定低温设定值后，气管电磁阀15微量开放，储气箱出气管8放出少量高压冷气为105kpa—130kpa，气体流速5米/秒—20米/秒，温度为10℃—17℃；或者当芯片温度传感器16的温度达到低温设定值时气管电磁阀15关闭，不放出高压冷气。
[0028]
本发明的重点间隙方式吹入高压冷气降温：间隙方式降温的吹入高压冷气体温度如10℃—17℃，也可以用10℃以下更低温度的气体输入对gpu芯片和散热器3降温，降温更快，延长最低温度到最高启动降温的最高温度之间的间隙时间，但气体10℃以下低温度产水雾露的时间很快，可能130kpa—150kpa高压气流难以完全吹除水雾露而建议最低为10℃的气体温度。从10℃—17℃高压冷气体把gpu芯片和散热器3降到10℃—17℃后，停止或少量吹入高压冷气体，致到gpu芯片和散热器3再升到50℃—60℃有一定升温的时间，这停止或少量吹入高压冷气体的时间里，gpu盒4中的10℃—17℃冷气能源被充分利用于对gpu芯片和散热器3降温，减少降温的能源消耗，节约降温成本。
[0029]
而现有技术连续不断的风扇排风，如恒定的25℃散热用的气体是一至被风扇抽出，散热用的气体温度高，降温效率低，流入与流出的气体温差小，浪费制取散热用的气体的能源；如现有技术将散热用的气体改用低温15℃，虽然可使gpu芯片和散热器3的温度更低，但制取15℃散热用的气体的能源更多，降温的能源还大大有余，又被风扇不断抽出，更
浪漫能源；如现有技术散热用的气体改高温40℃，降温效果太差，不能使用，没有意义。所以本发明的间隙方式高压冷气降温是降温效率高，又节约能源的方法。
[0030]
优选的是：还包括一个气体均分盒18和多根均分盒出气管19，用气体均分盒18把储气箱出气管8中的高压冷气体均匀地分散输入给多个gpu盒4或多个gpu芯片和散热器3；每个气体均分盒18接通多根均分盒出气管19，每根均分盒出气管19进入一个gpu盒4上的进气孔5，把高压冷气体输入gpu盒4内，或每根均分盒出气管19直接对准gpu芯片和散热器3吹出高压冷气体。
[0031]
气体均分盒18的作用是减少储气箱出气管8的数量，在有大量机柜的机房内可以一个机柜只用一根储气箱出气管8和一个气体均分盒18，配多根均分盒出气管19，使机房整洁有序，否则储气箱出气管8太多太乱，无法清理故障而维修困难，又能作到同一个机柜内的每个gpu盒4或每个gpu芯片和散热器3获得相同压力、相同流量、相同温度的高压冷却气体。
[0032]
优选的是：气体均分盒18内设有倾斜设置的气体均分板21，气体均分板21上设有大小不同的漏风孔22，接近储气箱出气管8位置的漏风孔22面积小于远离储气箱出气管8的漏风孔22面积，使气体均分盒18上连通的全部均分盒出气管19分别都能获得相同气压和流量的冷却气体。
[0033]
因为高压冷气在气体均分盒18中是间断式的存在，气体均分盒18中的气压高低是循环变化的，在储高压冷气箱2每次开始向气体均分盒18输出高压的气体时，气体均分盒18总是处于低压状态，为了快速使气体均分盒18中的每根均分盒出气管19能获得相同气压和气流量，在气体均分盒18中需要设置气体均分板21，用气体均分板21作气压气流快速均分装置。
[0034]
用气体均分板21将接近储气箱出气管8的漏风孔22小一些，远离储气箱出气管8的漏风孔22大一些，是因为接近储气箱出气管8的漏风孔22面积小但气压大，远离储气箱出气管8的漏风孔22面积大而气压小；这样，使接近和远离的均分盒出气管19都能平均获得来自储气箱出气管8的高压冷气体的流量。气体均分板21最好倾斜的设置，将接近储气箱出气管8的位置高一些，远离储气箱出气管8的位置低一些，有利于高压冷气体自动流向远离储气箱出气管8的均分盒出气管19，使接近和远离的均分盒出气管19都能平均获得来自储气箱出气管8的高压冷气体的流量。
[0035]
优选的是：气体均分盒18是由两部分或多部分连接而成的球形壳体，多根均分盒出气管19均匀分布在球形壳体外，并与球形壳体内相通；在球形壳体的气体均分盒18内，设有一个或多个均分气体锥体凸31，均分气体锥体凸31的顶尖接近储气箱出气管8在气体均分盒18内的开口，均分气体锥体凸31的底部远离储气箱出气管8在气体均分盒18内的开口，均分气体锥体凸31的底部与气体均分盒18固定连接，使气体均分盒18上连通的全部均分盒出气管19分别都能获得相同气压和流量的冷却气体。
[0036]
气体均分盒18用球形壳体，能减小多根均分盒出气管19与储气箱出气管8在气体均分盒18内开口的距离，提高气体均分效率；均分气体锥体凸31将储气箱出气管8输入到气体均分盒18的柱状气体用锥体斜面迅速均匀分散到每个均分盒出气管19。球形壳体单位体积有更大的表面积用于连接均分盒出气管19，这种结构可以尽量减少球形壳体气体均分盒18的内部体积，从而缩短气体均分盒18内从低压上升到高压的时间，使一个气体均分盒18
上连通的多根均分盒出气管19最快获得相同气压、相同流量的冷却气体，均匀的对不同的gpu芯片和散热器3进行散热。
[0037]
优选的是：gpu盒4内设置有扁喇叭形出气管20，扁喇叭形出气管20的小开口端与均分盒出气管19连通，扁喇叭形出气管20的大开口端对准gpu芯片和散热器3；在扁喇叭形出气管20的内壁上设有放射状分布的多根气体均分条形凸起32，其放射状的集中端位于接近均分盒出气管19的一端；扁喇叭形出气管20内壁上放射状分布的多根气体均分条形凸起32将均分盒出气管19放出的气体均匀的分布在扁喇叭形出气管20的大开口端吹向gpu芯片和散热器3。
[0038]
为了使gpu芯片和散热器3的中心和边缘位置都能获得相同流量的冷却气体，在扁喇叭形出气管20内壁上放射状分布的多根气体均分条形凸起32，把均分盒出气管19输出的集中度很高的冷却气体均匀分散到gpu芯片和散热器3的各个位置进行散热，使gpu芯片和散热器3的散热更均匀。
[0039]
优选的是：在多块gpu芯片和散热器3的散热板23上面设置由多根竖立散热小柱24组成有主次两种气流通道组成的波纹曲线25组，相临的波纹曲线25之间的间隙距离为主气流通道，组成一条波纹曲线25中的相临竖立散热小柱24之间的间隙距离为次气流通道，主气流通道的宽度大于次气流通道的宽度；储气箱出气管8或均分盒出气管19输出的高压冷气体吹在波纹曲线25组上时，主气流通道使高压冷气体能从前到后全部穿过波纹曲线25组，因为又有次气流通道产生气体涡流，延长高压冷气体滞留在竖立散热小柱24的降温时间。
[0040]
波纹曲线25组成快慢两种气流通道的结构：gpu芯片和散热器3上设有散热板23，散热板23上竖立的设有多根竖立散热小柱24，许多竖立散热小柱24排成多排波纹曲线25，散热板23上设有许多波纹曲线25；相临的波纹曲线25之间的间隙距离大于同一条波纹曲线25之中相临的竖立散热小柱24之间的间隙距离；相临的波纹曲线25之间的间隙距离为冷气主通道，储气箱出气管8或均分盒出气管19的出风流动线与多条的波纹曲线25之间冷气主通道开口段的通道方向一致；接近储气箱出气管8或接近均分盒出气管19的波纹曲线25的波峰与波谷间距30宽度大于远离储气箱出气管8或远离均分盒出气管19的波纹曲线25的波峰与波谷间距30宽度。
[0041]
gpu芯片和散热器3上的波纹曲线25组有主次两种气流通道，使高压冷气体能流遍全部波纹曲线25组，并利用高气压冲走停滞在波纹曲线25组中的热气体，又能用次通道产生的涡流延长高压冷气体对竖立散热小柱24降温时间，加快竖立散热小柱24降温，充分利用最先吹入最低温度气体，充分利用制冷的能源，减少降温成本。
[0042]
优选的是：在多块gpu芯片和散热器3共用的散热片27上面设置有随高压冷气体的气压变化而能作往复运动的往复挡风板28，高压冷气体吹入的不同时间，使往复挡风板28在散热片27的不同位置阻挡高压冷气体流向散热片27的底部，能有更多气流通过散热片27温度最高的部位。
[0043]
优选的是：多块gpu芯片和散热器3共用一张散热板23，共用散热板23上竖立的设有多张相互之有平行间隙26的散热片27，在多张散热片27的上方设有能往复位移的往复挡风板28；固定往复挡风板28的支撑架29设在散热片27之间的间隙26之中，或支撑架29设在散热板23上设置的滑轨上；散热板23成倾斜的方式设置，或散热板23上的滑轨成倾斜的方
式设置，使往复挡风板28能被高压冷气从低位置吹到高位置，当无高压冷气时，往复挡风板28受重力作用又滑回到低位置。
[0044]
往复挡风板28使长形散热片27各处分时段获得最低冷气的游动式分布装置：往复挡风板28有产生旋涡气流的作用，因为往复挡风板28在散热片27的不同位置阻挡高压冷气体气流，在任何阻挡位置，高压冷气体从直线气流变成旋涡气流，旋涡气流增加了在该位置的降温气体停留时间，充分利用了高气压时段的气流，防止高气压冷气体快速离开散热片27，则增强对该位置的散热片27的散热效果。
[0045]
往复挡风板28在上散热片27可移动而不封闭散热片27结构设计的发明意义：这种开放式的结构也能延长高压冷气体在有高压时尽量延长时间，以旋涡气流方式滞留在散热片27上。往复挡风板28即能在有高压冷气体吹入时，使高压冷气体延长每个位点冷却gpu芯片和散热器3的时间，用高压尽量吹走在gpu芯片和散热器3上面散热片27的高温气体，实现快速冷却；又能在没有高压冷气体吹入时，不遮挡散热片27的热量散发和冷热气体流动。所以往复挡风板28是高压冷气体最先接触被降温对象时，减慢扩散、延长散热接触时间而充分利用高压冷气体的高压吹走滞留的热气，还在无高压冷气体吹入时，使散热片27无遮挡冷热气体快速对流，充分利用制冷的能源，减少降温成本。
[0046]
优选的是：在储高压冷气箱2内设有气体压力传感器9，在接气压泵1的电源线10上设有电源自动开关11；气体压力传感器9与电源自动开关11以及自动控制器13连接形成正常额定气体压力或额定时间输出高压冷气体的控制回路。
[0047]
对温度的正常制冷控制回路，用气管气压阀15设置额定气体压力或额定时间输出高压冷气体的的意义：气体压力传感器9主要用于设定在储高压冷气箱2内的额定气体压力，特别是设定最高额定气体压力，实现方法是用气体压力传感器9的气压信息通过自动控制器13对气压泵1的电源开关11进行控制，而控制了储高压冷气箱2中的气压不超额定气压值。设定额定压力或额定时间，能够间断式或起伏式的用带压力快速流动的冷却气体冲向gpu芯片和散热器3，能快速去除粘滞在gpu芯片和散热器3附近的高温气体，达到gpu芯片和散热器3快速降温目的。用同样多的能耗，如用10℃这种较低温度冷却气体冲向gpu芯片和散热器3和周围的高温气体降温效果一定优于连续用风扇吸入25℃室温的分散广泛式降温效果。也就是说，用本发明的吹低温气体降温方法比现有风扇吸入较高温气体的降温方法的降温效果更好、更节约能源。气管气压阀15间断式打开，就可以不再连续用gpu风扇和机箱风扇，则机房的噪音大大降低；因为气压泵1可放在房外面，机房内只有轻微的、低频的、间隙式的气流声音，而不是大量的、高频的、甚至共振的、甚至有金属磨擦的、连续的风扇声音。所以，用本装置加高压冷气对gpu芯片和散热器3间断式吹风，对gpu芯片和散热器3降温效果更好、节约降温能源、机房内噪音低。
[0048]
优选的是：在gpu盒4内设有盒内湿度传感器17，盒内湿度传感器17用电线连接自动控制器13形成应急输出高压冷气体去除雾露的控制回路。
[0049]
应急降湿驱雾控制回路：gpu芯片等的工作环境对温度和湿度都有规定范围，国标b2887－89认为环境湿度为a级45％～65％条件下，最大露点温度是17℃。在湿度为45％～65％条件下，用芯片温度传感器16的温度额定值10℃—45℃，即在芯片温度传感器16温度达到45℃时，启动温度为10℃—17℃的高压冷气吹入gpu盒4内降温，当温度降到10℃后停止高压冷气吹入，待芯片温度传感器16温度再次达到45℃时又高压冷气吹入降温，形成吹
入到停止，再吹入再停止的降温与停止的循环。在降温与停止的循环时间中，如果gpu盒4内能产生雾露，也被下次吹入的高压冷气驱出gpu盒4，使雾露不能长期存在于gpu盒4内。所以环境湿度为45％～65％条件下，用本发明不会有雾露影响gpu芯片等的问题。但是，如果环境湿度为85％以上的特殊不良条件下，gpu盒4内产生雾露的时延长并且量也增加，长期这样可能对gpu芯片等不利，为解决这种雾露延长并且量也增加的问题，本发明在gpu盒4内设有盒内湿度传感器17，盒内湿度传感器17用产生雾露的时间长短和数量多少的雾露数据，通过自动控制器13对气管气压阀15控制关闭，即可以在芯片温度传感器16温度没有达到45℃以前，用雾露数据提前将气管气压阀15打开，提前用高压冷气强行驱出gpu盒4内的雾露，实现在环境湿度为85％以上的特殊不良条件下，应急降湿驱出雾露，保护gpu芯片等不受雾露影响。
[0050]
本发明的优点：本发明用正向高压冷气解决了在gpu盒4中产生雾露问题，高压产生气体流速20米/秒—40米/秒大于风扇气流速度，就可以不用风扇而大大降低机房噪声；用10℃—17℃高压冷气则可以选用间隙方式提供冷气，便能充分利用冷气而节约制冷能源；解决了雾露问题就可以用低温的10℃—17℃冷气使其对gpu芯片等的降温更快，比风扇气体温度更低而更好保护了gpu芯片等，确保gpu芯片等的工作温度不超温，使gpu芯片运算效率提高；即节能降噪又运算效率提高。
[0051]
用本发明用高压冷气，能实现间隙方式输出冷却气体对gpu芯片和散热器3散热，节约散热耗能，提高运算效率，节约算力成本，降低机房噪声。
[0052]
气管气压阀15是温度和湿度控制储高压冷气箱2是否对gpu芯片和散热器3输出冷却气的关键部件，是实现间隙方式输出冷却气的最终部件。
[0053]
用芯片温度传感器16控制自动控制器13，再用自动控制器13控制气管气压阀15和气压泵1的方法，实现对高压冷气的自动间隙方式排除去对gpu芯片等散热。
[0054]
气体均分盒18的作用是减少储气箱出气管8和减少均分盒出气管19的数量，使机房整洁有序，使每个gpu芯片和散热器3获得相同压力、相同流量、相同温度的高压冷却气体。
[0055]
波纹曲线25和往复挡风板28能产生涡流延长高压冷气体对gpu芯片和散热器3降温时间、减幔扩散、快速降温，充分利用最先吹入最低温度气体，充分利用制冷的能源，减少降温成本。
[0056]
应急降湿驱雾控制回路，能在环境湿度为85％以上的特殊不良条件下，应急降湿驱出雾露，保护gpu芯片等不受雾露影响。
附图说明
[0057]
图1是本发明储高压冷气箱直接对一个gpu盒中的gpu芯片等降温的整体结构示意图；图2是本发明储高压冷气箱通过一个气体均分盒对多个gpu盒中的gpu芯片等降温的整体结构示意图；图3是本发明一个剖开的气体均分盒与多个gpu盒的气流立体结构示意图；图4是本发明gpu盒中的gpu芯片和多根竖立散热小柱的立体结构示意图；图5是本发明多根竖立散热小柱组成拼排的两条波纹曲线结构示意图；
图6是本发明多根竖立散热小柱组成拼排的多条波纹曲线与均分盒出气管的结构示意图；图7是本发明多个gpu芯片共用散热片式的散热器上设有往复挡风板接受均分盒出气管吹出高压冷却气体对gpu芯片和散热器散热，往复挡风板受气压变化而往复运动阻挡高压冷却气体，使高压冷却气体产生涡流，高压冷却气体延长在多块散热片之间间隙中，提高压冷却气体利用率的立体结构示意图；图8是本发明gpu芯片上多块散热片之间的间隙中设有往复挡风板立体结构示意图；图9是本发明往复挡风板的支撑架设置在散热片间隙中，往复挡风板受气压变化而往复运动的结构示意图；图10是本发明球形气体均分盒的剖面结构示意图；图11是本发明扁喇叭形出气管结构示意图。
[0058]
图中1是气压泵、2是储高压冷气箱、3是gpu芯片和散热器、4是gpu盒、5是进气孔、6是出气孔、7是泵出气管、8是储气箱出气管、9是气体压力传感器、10是电源线、11是气泵电原开关、13是自动控制器、14是单向阀、15是气管气压阀、16是芯片温度传感器、17是盒内湿度传感器、18是气体均分盒、19是均分盒出气管、20是扁喇叭形出气管、21是多孔气体均分板、22是漏风孔、23是散热板、24是竖立散热小柱、25是波纹曲线、26是间隙、27是散热片、28是往复挡风板、29是支撑架、30是波峰与波谷间距、31是均分气体锥体凸、32是气体均分条形凸起。
具体实施方式
[0059]
实施例1、最基本的用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图1，用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法，包括气压泵1，储高压冷气箱2，gpu芯片和散热器3，芯片温度传感器16和自动控制器13；gpu芯片和散热器3设置在gpu盒4内，gpu盒4上设有进气孔5和出气孔6，气压泵1上设有气泵电原开关11，对gpu芯片和散热器3散热用的冷气，通过气压泵1将冷气压入储高压冷气箱2中成高压冷却气体备用，储高压冷气箱2中设有气体压力传感器9，在储高压冷气箱2的储气箱出气管8上设有气管电磁阀15，自动控制器13分别电线连接芯片温度传感器16、气管电磁阀15、气体压力传感器9和气泵电原开关11；芯片温度传感器16通过自动控制器13去控制气管电磁阀15的打开、微量开放或关闭来控制储高压冷气箱2中的高压冷气对gpu芯片和散热器3的输量和时间，实现间隙方式排除的高压冷气对gpu芯片和散热器3散热，将gpu芯片和散热器3控制在设定的温度变化范围内；具体方式如下：当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定高温设定值后，芯片温度传感器16使自动控制器13驱动气管电磁阀15打开，储气箱出气管8向gpu盒4内的gpu芯片和散热器3放出大量高压冷气，对gpu芯片和散热器3快速降温；当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定低温设定值后，芯片温度传感器16使自动控制器13驱动气管电磁阀15微量开放，储气箱出气管8向gpu盒4内的gpu
芯片和散热器3放出少量高压冷气，保持gpu芯片和散热器3低温或使gpu芯片和散热器3缓慢升温；或者当芯片温度传感器16的温度达到自动控制器13设置的额定低温设定值后，芯片温度传感器16使自动控制器13驱动气管电磁阀15关闭。
[0060]
芯片温度传感器16一般是gpu芯片自带的，不用另外安装，只需要把gpu芯片上温度传感器的接线脚或主板上的温度传感器接线用电线焊接，再把该电线与自动控制器13的有脚焊接即可。
[0061]
气管电磁阀15选用有从小到大逐渐变化的阀门，使其在对gpu芯片和散热器3降温达到额定值后，可以不完全关闭，还留有很小缝隙流出少量的冷却气体，作为补偿gpu芯片和散热器3升温要消耗的部分热量，延长gpu芯片和散热器3再次达到高温额定值的时间。
[0062]
参数设置：gpu芯片和散热器3的低温额定值可选用10℃，高温额定值可选用45℃或65℃，为实现这一温度额定值组合，本实施例配用的高压冷气的气压为105kpa—150kpa，温度为10℃—17℃，气体流速5米/秒—40米/秒，配用的各项参数值留输气管直径大小、长度、弯曲程度，是gpu是在gpu盒4这种小空间中还是放在机箱这种大空间中而定。
[0063]
实施例2、按芯片温度变化选用气压、气流量和冷却气体温度的高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图1，本实施例同于实施例1，仅将实施例1的参数设置改为如下：当芯片温度传感器16的温度达到高温设定值时45℃，储气箱出气管8放出大量高压冷气为130kpa—140kpa，气体流速20米/秒—30米/秒，气体温度为10℃；当芯片温度传感器16的温度达到低温设定值时10℃—14℃，气管电磁阀15微量开放，储气箱出气管8放出少量高压冷气为105kpa—120kpa，气体流速5米/秒—10米/秒，气体温度为10℃；或者当芯片温度传感器16的温度达到低温设定值10℃—14℃时，气管电磁阀15关闭，不放出高压冷气。
[0064]
吹入的降温气体最低为10℃，把芯片温度传感器16的温度降到10℃—14℃就达到了降温目的。
[0065]
实施例3、按芯片温度变化选用气压、气流量和冷却气体温度的高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图1，本实施例同于实施例1，仅将实施例1的参数设置改为如下：当芯片温度传感器16的温度达到高温设定值时65℃，储气箱出气管8放出大量高压冷气为140kpa—150kpa，气体流速30米/秒—40米/秒，气体温度为17℃；当芯片温度传感器16的温度达到低温设定值时17℃—18℃，气管电磁阀15微量开放，储气箱出气管8放出少量高压冷气为105kpa—130kpa，气体流速10米/秒—20米/秒，气体温度为17℃；或者当芯片温度传感器16的温度达到低温设定值17℃—18℃时，气管电磁阀15关闭，不放出高压冷气。
[0066]
吹入的降温气体最低为17℃，把芯片温度传感器16的温度降到17℃—18℃就达到
了降温目的。
[0067]
实施例4、矩形气体均分盒内用气体均分板均匀分布冷却气体的用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图2、3，本实施例同于实施例2或3，仅将储气箱出气管8接通一个一进多出的矩形气体均分盒18，用一个气体均分盒18把一根储气箱出气管8中的高压冷气均匀分配给多根均分盒出气管19再分别插入到多个gpu盒4中，使每个gpu盒4中都能获将气压、气流、气温都相同的高压冷气，具体结构如下：还包括一个气体均分盒18和多根均分盒出气管19，用气体均分盒18把储气箱出气管8中的高压冷气体均匀地分散输入给多个gpu盒4或多个gpu芯片和散热器3；每个气体均分盒18接通多根均分盒出气管19，每根均分盒出气管19进入一个gpu盒4上的进气孔5，把高压冷气体输入gpu盒4内，或每根均分盒出气管19直接对准gpu芯片和散热器3吹出高压冷气体。
[0068]
为了使气体均分盒18更好的把储气箱出气管8的气体平均分配给多根均分盒出气管19，在气体均分盒18中加一个气体均分片形装置，气体均分片形装置可用下述的气体均分板21。具体结构如下：气体均分盒18内设有倾斜设置的气体均分板21，气体均分板21上设有大小不同的漏风孔22，接近气体均分盒18进气口位置的漏风孔22面积小于远离气体均分盒18进气口的漏风孔22面积。气体均分板21上的漏风孔22大小分布规律满足对高压冷气在气体均分盒18内均匀分布，使气体均分盒18上连通的全部均分盒出气管19分别都能获得相同气压和流量的冷却气体。
[0069]
实施例5、球形气体均分盒内用均分气体锥体凸均匀分布冷却气体的用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图2、10，本实施例同于实施例2或3，仅将储气箱出气管8接通一个一进多出的气体均分盒18，用一个气体均分盒18把一根储气箱出气管8中的高压冷气均匀地分配给多根均分盒出气管19，多根均分盒出气管19又分别插入到多个gpu盒4中，使每个gpu盒4中都能获将气压、气流、气温都相同的高压冷气，具体结构如下：气体均分盒18是由可撤卸的两部分半球连接而成的球形壳体，多根均分盒出气管19均匀分布在球形壳体外，并与球形壳体内相通；在球形壳体的气体均分盒18内，设有一个或多个均分气体锥体凸31，均分气体锥体凸31的顶尖接近储气箱出气管8在气体均分盒18内的开口，均分气体锥体凸31的底部远离储气箱出气管8在气体均分盒18内的开口，均分气体锥体凸31的底部与气体均分盒18固定连接，均分气体锥体凸31使气体均分盒18上连通的全部均分盒出气管19分别都能获得相同气压和流量的冷却气体。
[0070]
气体均分盒18是由上半球壳和下半球壳两部分可撤卸式连接而成的球形壳体，上半球壳中心位置接通储气箱出气管8，正对储气箱出气管8内的下半球壳内固定设置一个中心位置均分气体锥体凸31，还可在储气箱出气管8内多设置几个均分气体锥体凸31，侧位置均分气体锥体凸31应短于和小于中心位置的均分气体锥体凸31。上半球壳和下半球壳两部分的接触环形圈用橡胶圈封闭，在上半球壳和下半球壳两部分外面用扣件或螺栓将两部固
定，使之可以承受壳体内高压冷却气体的高气压而不漏气。
[0071]
均分气体锥体凸31的锥顶夹角选择15—30度，根据均分气体锥体凸31长度与球形球形气体均分盒18的直径比例而定，均分气体锥体凸31越长则均分气体锥体凸31的锥顶夹角越小。
[0072]
实施例6、gpu芯片的散热片上面的多根竖立散热小柱是主次两种气流通道的用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图1、2、3、4、5、6、11，本实施例同于实施例1、2、3、4，为增强高压冷气对散热器的散热效果，对散热器的改造如下：在多块gpu芯片和散热器3的散热板23上面设置由多根竖立散热小柱24组成有主次两种气流通道组成的波纹曲线25组，相临的波纹曲线25之间的间隙距离为主气流通道，组成一条波纹曲线25中的相临竖立散热小柱24之间的间隙距离为次气流通道，主气流通道的宽度大于次气流通道的宽度；储气箱出气管8或均分盒出气管19输出的高压冷气体吹在波纹曲线25组上时，主气流通道使高压冷气体能从前到后全部穿过波纹曲线25组，因为又有次气流通道产生气体涡流，延长高压冷气体滞留在竖立散热小柱24的降温时间。
[0073]
用主次两种气流通道，主气流通道使不同位置的竖立散热小柱24能获得降温需要的足够气体和流速，次气流通道使产生气体涡流。
[0074]
竖立散热小柱24的大小和高度以现有技术的要求为准。
[0075]
gpu盒4内设置有扁喇叭形出气管20，扁喇叭形出气管20的小开口端与均分盒出气管19连通，扁喇叭形出气管20的大开口端对准gpu芯片和散热器3；在扁喇叭形出气管20的内壁上设有放射状分布的多根气体均分条形凸起32，其放射状的集中端位于接近均分盒出气管19的一端；扁喇叭形出气管20内壁上放射状分布的多根气体均分条形凸起32将均分盒出气管19放出的气体均匀的分布在扁喇叭形出气管20的大开口端吹向gpu芯片和散热器3。
[0076]
实施例7、gpu芯片和散热器3上设有往复挡风板的用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图1、2、7、8、9、10、11，本实施例同于实施例1、2、3、5，为增强高压冷气对散热器的散热效果，对散热器的改造如下：在多块gpu芯片和散热器3共用的散热片27上面设置有随高压冷气体的气压变化而能作往复运动的往复挡风板28，高压冷气体吹入的不同时间，使往复挡风板28在散热片27的不同位置阻挡高压冷气体流向散热片27的底部，能有更多气流通过散热片27温度最高的部位。
[0077]
多块gpu芯片和散热器3共用一张散热板23，共用散热板23上竖立的设有多张相互之有平行间隙26的散热片27，在多张散热片27的上方设有能往复位移的往复挡风板28；固定往复挡风板28的支撑架29设在散热片27之间的间隙26之中，或支撑架29设在散热板23上设置的滑轨上；散热板23成倾斜的方式设置，或散热板23上的滑轨成倾斜的方式设置，使往复挡风板28能被高压冷气从低位置吹到高位置，当无高压冷气时，往复挡风板28受重力作用又滑回到低位置。
[0078]
往复挡风板28的迎风面与散热片27的上面夹角应小于90度，使吹来的高压冷气体
被阻挡向散热片27的下方成涡流旋转流动。
[0079]
往复挡风板28与支撑架29是固定连接的结构，高压冷气吹到往复挡风板28上之后，往复挡风板28不会转动。
[0080]
往复挡风板28的往复回位功能是用散热板23成倾斜的方式设置，使其支撑架29在倾斜的散热板23上能从上向下滑动回位，而均分盒出气管19放出的高压冷气体又能将复挡风板28吹到最髙的位置。在高压冷气体将复挡风板28吹到最髙的位置的过程中，复挡风板28向上滑动的每个位置，高压冷气体都被阻挡向散热片27的下方成气体涡流方式流动，增加了散热片27下方最热部位的高压冷气流量，减少了刚从管道吹出的最低温度气体直接吹过，快速离开散热板23的问题，充分利用刚从管道吹出的最低温度气体以涡流方式散热。而在均分盒出气管19停止吹出高压冷气体之后，往复挡风板28的开放结构又不能影响散热板23中冷热气体流动，不会影响散热板23的传统方式散热。
[0081]
gpu盒4内设置有扁喇叭形出气管20，扁喇叭形出气管20的小开口端与均分盒出气管19连通，扁喇叭形出气管20的大开口端对准gpu芯片和散热器3；在扁喇叭形出气管20的内壁上设有放射状分布的多根气体均分条形凸起32，其放射状的集中端位于接近均分盒出气管19的一端；扁喇叭形出气管20内壁上放射状分布的多根气体均分条形凸起32将均分盒出气管19放出的气体均匀的分布在扁喇叭形出气管20的大开口端吹向gpu芯片和散热器3。
[0082]
实施例8、用温度和湿度传感器借助控制器进行自动调节的用高压冷气间隙方式对gpu芯片等降温降噪声的方法如图2、7、8、9、10，本实施例同于实施例2、3、5、7，为增强高压冷气对散热器的散热效果，用温度和湿度传感器和控制器对设备进行间隙方式工作的自动控制如下：在储高压冷气箱2内设有气体压力传感器9，在接气压泵1的电源线10上设有电源自动开关11；气体压力传感器9与电源自动开关11以及自动控制器13连接形成正常额定气体压力或额定时间输出高压冷气体的控制回路。当气体压力传感器9感受到储高压冷气箱2内的气压低于额定最高140kpa气压时，自动控制器13使电源自动开关11接通导电，气压泵1对储高压冷气箱2增加冷却气体使之达到140kpa；当气体压力传感器9感受到储高压冷气箱2内的气压高于额定140kpa气压时，自动控制器13使电源自动开关11断电，气压泵1停止对储高压冷气箱2增加冷却气体。
[0083]
在gpu盒4内设有盒内湿度传感器17，盒内湿度传感器17用电线连接自动控制器13形成应急输出高压冷气体去除雾露的控制回路。如当盒内湿度传感器17感受到gpu盒4内的相对湿度达到或超过70%—80%时，自动控制器13使电源自动开关11接通导电，气压泵1对储高压冷气箱2增加冷却气体使之达到150kpa，并且自动控制器13使气管电磁阀15处于一直开放状态；当盒内湿度传感器17感受到gpu盒4内的相对湿度达到或低于40%时，自动控制器13使电源自动开关11断电，自动控制器13还使气管电磁阀15回到实施例1所述的用温度进行正常的状态。