蒸汽压缩制冷技术的分析介绍

蒸汽压缩制冷是民用领域应用最为广泛的主动制冷技术，但直到20世纪90年代随着芯片热管理问题的日益凸显才逐渐应用于电子散热领域。典型的蒸汽压缩制冷系统包含压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器4个基本组件，其最大的优点在于可获得传统散热方式难以达到的极低冷却温度，而且制冷量按需可控。

Lv等［19］曾提出利用空调系统降低计算机机箱内环境空气温度的热管理方案。实验表明，设计的蒸汽压缩制冷系统能够降低机箱环境温度20℃。Rao等［20］设计了针对多CPU冷却的多通道蒸汽压缩制冷系统，其直接用蒸发冷头对CPU进行降温，效果非常显著。类似的，Liu等［21］设计了针对服务器的多CPU蒸汽压缩冷却系统，在单颗CPU热设计功耗89 W的情况下，设计的蒸汽压缩制冷系统能保证CPU工作温度低于37℃，制冷COP可达2.23，具有很好的应用前景。

Thermaltake公司也曾推出一款基于蒸汽压缩制冷的台式电脑散热器Xpressar RCS100（图1-8）［22］。其官方网站显示，该冷却系统采用R134a作为制冷剂，功耗低于50 W，其热阻可达到0.02℃／W，远低于当前市场上的顶级热管散热器。(www.xing528.com)

图1-8　蒸汽压缩制冷CPU散热系统

蒸汽压缩制冷技术已相对成熟，但应用在高端芯片散热领域最重要的问题在于压缩机的微型化。微型蒸汽压缩冷却系统具有出色的冷却能力，但其系统相对复杂，震动、噪声、结露等问题还需要进一步克服，同时其成本尚需进一步降低。