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随着信息化时代高速发展,数据业务需求爆炸式增长,传统数据机房的制冷方式已经不能满足IT设备的扩展以及部署高密度计算机设备的散热需求。为解决当前数据中心存在的高能耗、能源利用效率低以及散热能力不足等问题,提出一种新型的数据中心散热解决方案-水冷型热管散热系统:即以“液冷为主、风冷为辅”的双通道的精准致冷系统,通过水冷型热管散热器将服务器内部主要发热元件的热量带到服务器外,经由板式换热器将热量传输至冷却塔,最后利用自然冷源进行冷却。针对曙光天阔I620-G15和华为Tecal RH2288服务器设计了水冷型热管散热器,其结构包括热管、水冷板和基板,并对各部件进行选型及制造工艺进行分析。通过对工作介质、吸液芯结构和蒸汽与液体流动压降的分析,选择以水作为工质、管径为8mm、齿数为68、壁厚为0.5mm,具有渗透率高的沟槽式热管。选择6061铝合金作为水冷板材质,采用真空钎焊工艺焊接,并进行泄露测试。最后通过回流焊工艺完成水冷型热管散热器的热管、水冷板和基板的连接。利用Icepak软件对服务器级水冷型热管散热系统和风冷型散热系统进行数值模拟分析与比较,在进水温度25℃、进水速度为0.2m/s的情况下,水冷型热管散热系统CPU最高温度低于50℃,CPU和硬盘温度降低20℃以上,内存温度降低10℃以上,并进行实验对比测试,进一步验证水冷型热管散热系统可行性和优越性。从水冷型热管散热器的工艺性和影响因素两方面,分析基板和热管的换热温差、水冷板进出水温差和CPU温度与环境温度、CPU负载、进水温度以及进水流量等因素的关系,并通过数学建模推导出他们之间的关联公式。最后,搭建了水冷型热管散热系统的的实验机房,对其能耗、PUE值和经济效益进行分析。实验结果表明:在数据中心中使用水冷型热管散热系统,不但可以消除服务器热岛效应,还可以提升单机架平均运行功率至25kW和机房装机密度增加200%以上,空调系统能耗约19.2%-30.6%,使PUE可以达到1.2以下。