冷却换热系统的制作方法

[0001]
本发明涉及制冷系统技术领域，具体而言，涉及一种冷却换热系统。


背景技术：

[0002]
由于传统的冷却换热系统中制冷循环系统内的换热介质均为水等非相变介质，因此采用的换热方式为显热换热，换热系数较小，导致换热效果较差，且所消耗的驱动能源更多，存在改进空间。


技术实现要素：

[0003]
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种冷却换热系统，该冷却换热系统的换热效果更好且更节省能源。
[0004]
根据本发明的实施例的冷却换热系统，包括：制冷循环系统和换热循环系统，所述制冷循环系统与所述换热循环系统通过换热中心进行换热；第一相变介质，所述第一相变介质设置在所述制冷循环系统内，并在所述制冷循环系统内循环运动，以通过自身相态的改变来与所述换热循环系统进行换热；冷却装置，所述冷却装置适于在所述制冷循环系统处与所述第一相变介质换热以改变所述第一相变介质的相态；驱动装置，所述驱动装置适于驱动所述第一相变介质在所述制冷循环系统内循环运动。
[0005]
根据本发明的实施例的冷却换热系统，该冷却换热系统的换热效果更好且更节省能源。
[0006]
另外，根据发明实施例的冷却换热系统，还可以具有如下附加技术特征：
[0007]
根据本发明的一些实施例，所述第一相变介质在与所述冷却装置换热后由气态的所述第一相变介质转变成液冷的所述第一相变介质以降低自身温度，液态的所述第一相变介质流动到所述换热中心以与所述换热循环系统换热。
[0008]
根据本发明的一些实施例，所述第一相变介质在所述换热中心处由液态的所述第一相变介质转变回气态的所述第一相变介质以吸收所述换热循环系统的热量。
[0009]
根据本发明的一些实施例，所述换热循环系统通过换热结构与待换热件换热。
[0010]
根据本发明的一些实施例，所述换热结构包括：液冷柜体，所述待换热件设置在所述液冷柜体内，所述换热循环系统与所述液冷柜体进行换热，所述液冷柜体与所述待换热件接触换热。
[0011]
根据本发明的一些实施例，所述换热循环系统包括：进液环管和出液环管，所述进液环管适于将所述换热循环系统在所述换热中心处换热后所得到的工质与所述换热结构进行换热，换热后的所述工质通过所述出液环管回流到所述换热中心。
[0012]
根据本发明的一些实施例，所述液冷柜体内具有换热空腔，所述换热空腔具有进液端和出液端，所述进液环管通过第一支管与所述进液端连通，所述出液环管通过第二支管与所述出液端连通。
[0013]
根据本发明的一些实施例，所述进液环管和所述出液环管上分别设置有多个关断
阀。
[0014]
根据本发明的一些实施例，所述进液环管上设置有多个排气阀。
[0015]
根据本发明的一些实施例，所述第一相变介质为r134a换热剂、r410a换热剂、r407c换热剂中的至少一种。
附图说明
[0016]
图1是根据本发明实施例的冷却换热系统的结构示意图；
[0017]
图2是根据本发明实施例的换热循环系统的结构示意图；
[0018]
图3是根据本发明实施例的换热循环系统的局部结构示意图；
[0019]
图4是根据本发明实施例的机柜的结构示意图。
[0020]
附图标记：
[0021]
冷却换热系统100，制冷循环系统1，制冷循环管路11，换热循环系统2，换热中心3，冷却装置4，驱动装置5，换热结构6，待换热件200，进液环管21，出液环管22，关断阀23，排气阀24，第一支管25，第二支管26，第三支管27，第四支管28，电子膨胀阀271，感温包281，第二相变介质7，机柜8，冷却盘管81。
具体实施方式
[0022]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0023]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0024]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0025]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
[0027]
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的冷却换热系统100。
[0028]
根据本发明实施例的冷却换热系统100可以包括：制冷循环系统1、换热循环系统2、第一相变介质、冷却装置4和驱动装置5。该冷却换热系统100可用于冷却数据中心，当然也可冷却其他结构或设备，为了描述清楚，下面以冷却换热系统100冷却数据中心为例示意说明，但是这种示意说明不能理解为是对本发明保护范围的一种限制，本领域技术人员可以清楚地理解，将冷却换热系统100应用于冷却其他结构或设备也落入到本发明的保护范围之内。
[0029]
如图1所示，制冷循环系统1与换热循环系统2通过换热中心3进行换热。其中，制冷循环系统1适于设置在外部，以通过循环制冷持续与换热循环系统2进行换热，而换热循环系统2适于设置在内部，以用于与数据中心(待换热件200)换热，进而降低数据中心(待换热件200)的温度。
[0030]
换言之，数据中心(待换热件200)的热量适于通过与换热循环系统2的换热而转移到换热循环系统2内，再由换热循环系统2与制冷循环系统1的换热而转移到制冷循环系统1内，最后制冷循环系统1还可将此热量排出到室外，以实现循环制冷。
[0031]
由于传统的制冷循环系统内的换热介质均为水等非相变介质，因此采用的换热方式为显热换热，换热系数较小，导致换热效果较差。
[0032]
为解决此问题，本发明实施例将第一相变介质设置在制冷循环系统1内，即将制冷循环系统1内的换热介质设置成相变介质，其中，第一相变介质在制冷循环系统1内循环运动，以通过自身相态的改变来与换热循环系统2进行换热。由于制冷循环系统1内的换热介质转变为相变介质，因此，第一相变介质在与换热循环系统2换热时为潜热换热，可使换热系数更大，进而可使换热效果更好，以保证对数据中心(待换热件200)的换热效果。
[0033]
其中，第一相变介质可为在气态与液态之间转化的换热介质，当然也可为固态与气态或液态之间转化的换热介质。只要满足相变换热且换热系数较大即可。
[0034]
进一步，冷却装置4适于在制冷循环系统1处与第一相变介质换热以改变第一相变介质的相态。即在换热循环系统2与制冷循环系统1进行换热以将数据中心(待换热件200)的热量转移到制冷循环系统1内后，制冷循环系统1会与冷却装置4进行换热，以将制冷循环系统1内的热量转移到冷却装置4内，并最终转移到室外，以完成循环换热制冷。
[0035]
其中，冷却装置4可为冷却塔，采用冷却塔可使换热冷却效果更好。
[0036]
驱动装置5适于设置在制冷循环系统1的制冷循环管路11上以驱动第一相变介质在制冷循环系统1的制冷循环管路11内循环运动。
[0037]
由于传统制冷循环系统1的换热介质为水等换热系数较小的非相变介质，因此，为保证换热效果，需要把制冷循环管路11的流量截面设置的较大，以保证制冷循环管路11内具有大量的换热介质流动，以在单位时间内保证换热效果。而换热介质的增多，以及管路流量截面的增大，势必需要较大的动力来驱动换热介质流动，因此，传统制冷循环系统1上的驱动装置需要向换热介质提供巨大的驱动能量，进而导致能量的过多使用以及浪费。
[0038]
而本发明实施例由于使用换热效率更大的第一相变介质代替传统的换热效率较小的换热介质，因此，制冷循环管路11内可流通更少的第一相变介质，进而制冷循环管路11的流量截面也可设置的较小，因此，驱动装置5所需提供的驱动能量也就更小。由此，可以达
到节省能源的目的。
[0039]
并且，由于制冷循环管路11的流量截面设置的更小，制冷循环系统1的整体体积也就变得更小，因此可使制冷循环系统1能够占用更小的空间，更便于布置。
[0040]
其中，驱动装置5可为氟泵，由于第一相变介质大多为具有一定腐蚀性的物质，因此采用抗腐蚀效果较好的氟泵来驱动第一相变介质能够有效保证驱动效果。
[0041]
根据本发明实施例的冷却换热系统100，该冷却换热系统100的换热效果更好且更节省能源。
[0042]
根据本发明的一些实施例，第一相变介质在与冷却装置4换热后由气态的第一相变介质转变成液冷的第一相变介质放出能量以降低自身温度，液态的第一相变介质流动到换热中心3处以与换热循环系统2换热，以带走换热循环系统2内换热介质的热量，进而降低换热循环系统2内换热介质的温度。即第一相变介质为在液态与气态间转变的相变换热介质。
[0043]
其中，换热中心3可为冷量分配单元。
[0044]
其中，第一相变介质在换热中心3处由液态的第一相变介质转变回气态的第一相变介质以吸收换热循环系统2的热量。而温度降低的换热循环系统2内的换热介质会与数据中心(待换热件200)进行换热，以降低数据中心(待换热件200)的温度。由此，形成了循环换热制冷。
[0045]
作为一种优选的实施例，换热循环系统2通过换热结构6与数据中心(待换热件200)换热。其中，换热结构6包括：液冷柜体，数据中心(待换热件200)可设置在液冷柜体内，换热循环系统2与液冷柜体进行换热，之后液冷柜体再与数据中心(待换热件200)进行接触换热，以降低数据中心(待换热件200)的温度。
[0046]
进一步，如图1和图2所示，换热循环系统2包括：进液环管21和出液环管22，进液环管21适于将换热循环系统2在换热中心3处换热后所得到的温度较低的换热工质与换热结构6中的液冷柜体进行换热，换热后的换热工质会通过出液环管22回流到换热中心3，以进行与第一相变介质的下一次换热，进而形成了循环换热形式。
[0047]
再进一步，液冷柜体的柜壁内具有换热空腔，换热空腔具有进液端和出液端，进液环管21适于通过第一支管25与进液端连通，出液环管22通过第二支管26与出液端连通。其中，进液环管21内温度较低的换热介质会通过第一支管25以及进液端输送进换热空腔内，以降低柜壁的温度，之后柜壁适于与数据中心(待换热件200)进行接触换热，以使换热介质带走数据中心(待换热件200)的热量，以降低其温度，而换热空腔内换热后的温度较高的换热介质可通过出液端以及第二支管26回流到出液环管22内，并最终在换热中心3处与第一相变介质进行换热。
[0048]
其中，设置第一支管25以及第二支管26可使多个换热结构6能够并联在进液环管21和出液环管22上，以实现换热循环系统2能够同时为多个数据中心(待换热件200)进行换热的目的。
[0049]
作为另一种优选的实施例，换热循环系统2通过第二相变介质7与数据中心(待换热件200)换热。即可实现四次相变换热，第一次相变换热为冷却装置4与第一相变介质之间的换热，第二次相变换热为第一相变介质与换热循环系统2之间的换热，而第三次相变换热为换热循环系统2与第二相变介质7之间的换热，而第四次相变换热为第二相变介质7与数
据中心(待换热件200)之间的换热。由于整个换热循环经过四次相变换热，因此，可进一步提升换热效果。
[0050]
进一步，第二相变介质7包括：氟化液，氟化液适于设置在封闭的机柜8内，而数据中心(待换热件200)适于浸泡在氟化液内，数据中心(待换热件200)适于与氟化液换热以带走数据中心(待换热件200)的热量，以将液态的氯化液转变为气态的氟化液，而气态的氯化液会与换热循环系统2进行换热，以带走气态的氯化液的热量，气态的氯化液经过换热又转变为液态的氯化液回流到数据中心(待换热件200)处。
[0051]
再进一步，进液环管21适于将换热循环系统2在换热中心3处换热后所得到的温度较低的换热工质与第二相变介质7进行换热，换热后得到的温度较高的换热工质又会通过出液环管22回流到换热中心3，以进行下一次换热。
[0052]
由此，实现了循环换热。
[0053]
具体地，参照图4，机柜8的上端具有冷却盘管81，冷却盘管81具有第一端和第二端，进液环管21适于通过第三支管27与第一端相连，出液环管22适于通过第四支管28与第二端相连。其中，进液环管21内的温度较低的换热介质适于通过第三支管27以及第一端进入到冷却盘管81内，以与处于气态的第二相变介质7进行换热，而换热后得到的温度较高的换热介质则会通过第二端以及第四支管28回流到出液环管22内，并最终在换热中心3处与第一相变介质进行换热。
[0054]
其中，设置第三支管27以及第四支管28可使多个机柜8能够并联在进液环管21和出液环管22上，以实现换热循环系统2能够同时为多个数据中心(待换热件200)进行换热的目的。
[0055]
其中，如图3所示，第三支管27上设置有电子膨胀阀271，而第四支管28上设置有感温包281，感温包281适于与电子膨胀阀271进行通讯。电子膨胀阀271适于对通过第三支管27流入的换热介质进行节流，而感温包281适于对第四支管28流出的液体的温度进行检测，当温度较高时，证明机柜8的负载较大，此时，电子膨胀阀271会适当控制阀门开度，以此调节进入冷却盘管81的换热介质的流量，以保证换热过程的稳定运行。
[0056]
参照图2，进液环管21和出液环管22上分别设置有多个关断阀23。关闭阀可关闭进液环管21和出液环管22的某一段，以使换热介质不流经这一段。具体地，可闭合进液环管21和出液环管22上对应的四个关断阀23，以禁止换热循环系统2内的换热介质流过这四个关断阀23之间的液冷柜体，此时处于此处的数据中心(待换热件200)将不能进行换热。如可在机柜8出现损坏需维修或更换时进行上述操作。
[0057]
其中，关断阀23可为关断蝶阀。
[0058]
如图2所示，进液环管21上设置有多个排气阀24。排气阀24可用于进液环管21的排气，以避免进液环管21内有多于的气体而影响换热效果。
[0059]
其中，排气阀24可为自动排气阀24。即可进行自动排气。由此，可使排气更加方便。
[0060]
根据本发明的一些实施例，第一相变介质为r134a换热剂、r410a换热剂、r407c换热剂中的至少一种。由此，可使换热系数更高，进而可使整体换热效果更好。
[0061]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0062]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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