顾璐
鸿富锦精密电子（天津）有限公司 天津市 300450
摘要：目前，我国已经成功跻身世界互联网大国行列，其网民数量位居世界第一。而互联网的快速发展也引起了国内服务器市场呈现爆炸式增长。为了满足市场需要，服务器的更新换代越来越快，硬件的发热量越来越大，这在很大程度上限制了服务器的发展。服务器的高性能、高可用、高性价比成为衡量一款服务器好坏的重要指标。由于机架式服务器体积有限，众多大功率配件在其内长时间、高负荷的运行，能否及时的将配件产生的热量传递到外部直接关系到服务器运行的稳定性。因此，服务器的散热问题成为制约服务器发展的一大障碍。
关键词：散热；散热器；机架式服务器
随着电子设备的发展，机房内高热密度服务器数量逐渐增多，其散热量也以惊人的速度增长，仅增加穿过架空地板或者天花板的冷空气供应量不仅不能满足高热密度服务器机柜散热的需要，而且造成能源浪费。当大量的高热密度服务器机柜运行时，机房每平方米都会产生更多的热量，这也就要求数据中心提供足够的制冷能力。因此，在机房“寸土寸金”的今天，针对刀片服务器的高热密度问题，必须在机房空调单位面积制冷量的提高上努力实践，现有传统机房热负荷解决理念是将机房当作大型冷柜处理，先将环境温度冷却，再带走主设备散发出的热量。而随着机房通信设备集成度的日益提高，单个机架的功率越来越高，有些机房出现了局部过热的现象。
一、机房空调散热方式存在的弊端
数据机房是通过空调系统来降低机柜内服务器产生的热量，维持机柜内服务器的正常工作。
通过架空地板的送风方式，空调的冷风通过架空网格地板送入房间。相比天花板的上送风方式，下送风方式制冷效率更高，通常在高发热量的机房，采用下送风方式，配合服务器等设备前进风、后出风的散热形式，在机房内机柜正面形成冷风道送风，背面形成热风道回风，而机柜采用高通孔率的前后门，提高机柜内设备的通风率，促进散热，来满足高发热量的机柜散热需求。
目前数据中心能耗较高的一个主要原因是制冷系统的过度规划。该方案提出既要发现并消除数据中心冷却不足区域，也要发现和消除过度冷却区域，以最大限度地挖掘数据中心节能降耗潜力。因此，当前更为迫在眉睫的工作是对采用传统制冷技术的机房冷却系统进行改造。这时，如采取“面对面，背靠背”的机柜摆放方式，在两排机柜的正面，面对通道中间布置冷风出口，就能形成一个“冷通道”的冷空气区域，冷空气流经设备后形成的热空气，排放到两排机柜背面中的“热通道”中，通过热通道上方布置的回风口回到空调系统，使整个机房气流流动通畅，提高机房精密空调的利用率，进一步提高制冷效果。
二、散热方式
散热的方式包括热传导、热对流和热辐射。热传导实质是由大量物质的粒子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。在热传导的过程中物体中的分子不发生相对位移，固体、液体和气体都能以这种方式传热；热对流又称对流传热，是指流体中质子发生相对位移而引起的热量传递过程，热对流可分为自然对流和强制对流，这种传热方式仅发生在液体和气体中；热辐射也可称为辐射传热，是物质由于本身温度自发产生电磁波而被另一低温物体吸收后，又重新全部或部分转化为热能的过程。辐射传热不需要任何介质做媒介，它可以在真空中传播，一般只有物体温度大于400摄氏度时，才有明显的热辐射。多数的散热系统采用混合方式，比如现实中用一个带风扇可以形成强制对流的铝基座热的良导体散热器给处理器芯片散热降温。散热的关键是如何快速的将大功率热源产生的热量传递出去。
三、现今服务器散热系统的应用
机架式服务器是指按照工业标准可以直接安装到标准19英寸机柜当中的服务器。机架式服务器的主要作用是节省空间，将许多服务器装的一个机柜中，便于统一管理，机架式服务器主要内部硬件包括硬盘、电源、主板、风扇等。由于服务器需要具备高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等特点，在81.28cm（L）*48.26cm（W）*4.45cm（H）(1U服务器）的小空间之中放置了大量的高功率产热原件，这已经对服务器的散热系统构成了较大威胁。
当今服务器的主要散热系统主要由强制对流（风扇）散热器和（未普及的）水冷散热器构成。
1、强制对流散热器。强制对流散热器的构成主要由散热基座、散热片、固定部件、风扇等部件，散热基座大部分由热导率较高的金属铜加工而成，该部件可以更快的将热量传递到散热片；散热片一般采用铝合金加工而成，一方面，铝合金比铜更容易加工；另一方面，铝合金又可以弥补纯铝易氧化、易腐蚀的缺点。散热片主要是通过增大与冷空气的接触面积来使冷空气迅速将散热片中的热量带走。风扇的作用就是为散热片提供足够强的风力。机架式服务器中的散热系统并不是只由强制对流散热器构成，它由防尘罩、过滤网、鼓风机、风扇、散热片构成，热源通过散热器将热量传到空气中，然后由风扇（鼓风机）将热量传到外界，而防尘罩和过滤网的作用就是阻止空气中的灰尘进入机箱内。这种散热方式的优点是，全部构件已经标准化，成本大大降低，整个机箱散热结构相对简单，稳定性较高。但是随着电子器件的热功率不断升高，风扇的性能也在不断提升并逐渐达到极限；机箱内部风扇数量越来越多（现在风扇的数量已经高达到八枚）；风扇长时间的运作所带来的噪声越来越大；机房中的大环境温度不断升高……，这些都会导致风冷散热系统对机架式服务器所要求的高稳定、低温度力不从心。
2、水冷散热器。水冷散热器的构成主要由初级水冷装置和次级水冷装置，初级和次级之间的水流互不串流，初级水冷装置由冷冻机组、循环水泵、储冷罐、全封闭式水冷机柜等构成，主要负责传输次级水冷装置传递过来的热量；而次级水冷装置由水冷块、循环液、水泵、水箱、水冷液、水管等构成，负责将热源产生的热量传递到外界。
水冷散热装置采用浸入式液冷散热方式能完全阻绝灰尘的进入，增强系统稳定性。机箱内部常规水冷散热装置的运用降低了噪声；减少风扇的使用，也是对电力资源的极大节省。同时降低电子配件设备的使用温度，增加使用寿命，提高企业效益。水冷散热装置也具备很多缺点，其最大缺点就是加工工艺的低劣导致漏液情况，漏液将会导致整块主板直接报废，甚至还会牵连与之相近的处理器、内存等器件；水冷散热装置的安装也是非常麻烦的，安装时要使金属器件尽可能的远离主板上的微小器件，防止短路。初级水冷装置通过热交换器件可将服务器中次级水冷装置的热量传递到机房外部。因此，这种散热方法可以降低机房中的温度和噪声，既提升了电子器件的使用寿命，也改善了工作人员的工作环境。
随着高热密度机架式服务器及其它机器服务器运行速度的越来越快，对服务器的散热器效果要求日益增高。只有不断的优化产品设计方案和制造出既能高效散热又能防尘的新型散热器，才能满足各类日新月异服务器的高效散热和稳定持久运行的需求。
参考文献：
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