换热系统的制作方法

2021-03-11 15:03:36|

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[0001]
本申请涉及设备冷却技术领域，具体地，涉及可用于(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心的冷却技术领域。

背景技术：

[0002]
数据中心机房在工作时内部设备会产生热量，为了不影响数据中心机房的正常工作，需要配置相应的换热系统对数据中心机房进行换热。然而，现有的换热系统由于结构设计不合理，因此无法有效的对数据中心机房内排出的室内回风进行换热。

技术实现要素：

[0003]
根据本申请的一方面，提供了一种换热系统，包括：
[0004]
至少两排相对设置的热管组，每排热管组包括并排设置的多个热管；每个热管的下部形成蒸发段，上部形成冷凝段；
[0005]
热通道，形成于两排热管组的下部之间，热通道的两端分别连通室内回风管和室内送风管，热通道用于通过各热管的蒸发段对室内回风管输入的热空气进行降温；
[0006]
冷通道，形成于两排热管组的上部之间，冷通道的两端分别连通室外进风管和室外排风管，冷通道用于通过室外进风管输入的室外空气对各热管的冷凝段进行换热。
[0007]
在一种实施方式中，每排热管组的各热管竖直设置。
[0008]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0009]
第一隔热层，设置在两排热管组之间，且第一隔热层的两侧边分别与两排热管组的各热管的连接段连接，热管的连接段的两端分别连通热管的蒸发段和冷凝段；第一隔热层的顶部端面与各热管的冷凝段共同构成冷通道，第一隔热层的底部端面与各热管的蒸发段共同构成热通道。
[0010]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0011]
第二隔热层，设置在两排热管组的上部之间，第二隔热层、第一隔热层以及各热管的冷凝段共同构成冷通道。
[0012]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0013]
第三隔热层，设置在两排热管组的下部之间，第三隔热层、第一隔热层以及各热管的蒸发段共同构成热通道。
[0014]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0015]
喷淋装置，设置在冷通道中，用于对室外进风管输入的室外空气喷淋冷却液。
[0016]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0017]
集水部，设置在冷通道的内部底面，用于收集喷淋装置喷淋的冷却液；
[0018]
排水管，与集水部连接。
[0019]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0020]
辅助换热装置，包括冷凝器、蒸发器以及压缩机；蒸发器设置在室内送风管的出
口，冷凝器设置在室外排风管的出口，压缩机分别与冷凝器和蒸发器连接，冷凝器与蒸发器连接。
[0021]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0022]
第一风机，设置在热通道的进口和/或热通道的出口。
[0023]
在一种实施方式中，换热系统还包括：
[0024]
第二风机，设置在冷通道的进口和/或冷通道的出口。
[0025]
本申请实施例由于设置有两排相对设置的热管组，并且在两排热管组之间形成有热通道和冷通道，因此通过各热管的蒸发段和冷凝段内的制冷剂相变以及输送室外风的冷通道，即可有效的利用间接蒸发冷却技术对热通道中输送的室内热空气进行自动热交换，无需额外的动力源驱动热交换过程，不仅提高了换热效率还降低了能耗。
[0026]
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0027]
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
[0028]
图1是根据本申请一实施例的换热系统的示意图；
[0029]
图2是根据本申请另一实施例的换热系统的示意图；
[0030]
图3是根据本申请另一实施例的换热系统的示意图。
具体实施方式
[0031]
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0032]
需要说明的是，为了便于方位的描述和理解，定义图1中所示换热系统的上部为各实施例所描述的上方位，图1中所示换热系统的下部为各实施例所描述的下方位。
[0033]
根据本申请的实施例，如图1所示，本申请提供了一种换热系统，包括至少两排相对设置的热管组10、热通道20和冷通道30。
[0034]
每排热管组10包括并排设置的多个热管11。每个热管11的下部形成蒸发段111，每个热管11的上部形成冷凝段112。热管11的蒸发段内的制冷剂受热后会蒸发相变为气态制冷剂，气态制冷剂依靠自身浮力会移动至热管11的冷凝段中。冷凝段内的气态制冷剂受外界环境温度影响会冷凝相变为液态的制冷剂，液态制冷剂依靠自身重力会移动至热管11的蒸发段。热管11通过内部制冷剂相变而产生的循环流动，可以实现通过蒸发段吸收周围环境中的热量，并将热量传递至冷凝段进行放热，通过制冷剂的往复循环移动和相变即可实现对蒸发段周围环境中的空气进行持续的降温换热。
[0035]
热管组10的数量可以根据换热需求进行选择。各排热管组10之间沿同一直线方向间隔设置即可。热管组10中包括的热管11的数量也可以根据换热需要进行选择和调整。相对设置的两排热管组10所包含的热管11数量可以一致。
[0036]
热管11可以采用现有技术中的任意热管11结构，只要能够实现热管11内部的制冷
剂受温度影响自动相变换热即可。热管11内部的制冷剂也可以根据需要进行选择，例如制冷剂可以采用r134a(1，1，1，2-四氟乙烷，hfc-134a)、甲醇、铜、镍等任何受温度影响可相变的制冷剂。
[0037]
热通道20形成于两排热管组10的下部之间。热通道20的两端分别连通室内回风管21和室内送风管22。室内回风管21用于将数据中心机房内的热空气抽出并输送至热通道20中。热通道20用于通过各热管11的蒸发段对室内回风管21输入的热空气进行降温换热。室内送风管22用于将降温换热后的冷空气输送回数据中心机房中。
[0038]
冷通道30形成于两排热管组10的上部之间。冷通道30的两端分别连通室外进风管31和室外排风管32。室外进风管31用于将室外环境中的室外空气输送至冷通道30中。冷通道30用于通过室外进风管31输入的室外空气对各热管11的冷凝段进行换热。室外排风管32用于将与冷凝段换热后的室外空气排出到室外。
[0039]
冷通道30与热通道20为相互独立的两个密闭通道。也即是说，流入热通道20中的室内热空气不会泄漏至热通道20外部，流入冷通道30中的室外空气不会泄漏至冷通道30外部。
[0040]
在本实施例中，由于设置有两排相对设置的热管组10，并且在两排热管组10之间形成有热通道20和冷通道30，因此通过各热管11的蒸发段和冷凝段内的制冷剂相变以及输送室外风的冷通道30，即可有效的利用间接蒸发冷却技术对热通道20中输送的室内热空气进行自动热交换，无需额外的动力源驱动热交换过程，不仅提高了换热效率还降低了能耗。
[0041]
在一个示例中，换热系统包括多排热管组10，各排热管组10沿一直线方向间隔设置，且相邻的每两排热管组10的端面相对设置。每两排相邻的热管组10之间均可以形成一对热通道20和冷通道30。各对热通道20和冷通道30可以同时对一个数据中心机房内的热空气进行换热。各对热通道20和冷通道30也可以分别对多个数据中心机房分别进行热空气的换热。
[0042]
本申请各实施例所述的数据中心机房可以应用于云计算、云服务、云平台、云存储以及大数据等业务领域，以及神经网络、深度学习等数据处理场景中。
[0043]
在一种实施方式中，每排热管组10的各热管11竖直设置。从而使得热管11中的制冷剂在相变后能够顺畅的在蒸发段111和冷凝段112内循环往复移动。
[0044]
在一个示例中，热通道20的两侧壁面由两排热管组10中各热管11的蒸发段形成。冷通道30的两侧壁面由两排热管组10中各热管11的冷凝段形成。
[0045]
在一种实施方式中，如图2所示，换热系统还包括第一隔热层40。第一隔热层40设置在两排热管组10之间，且第一隔热层40的两侧边分别与两排热管组10的各热管11的连接段连接。热管11的连接段的两端分别连通热管11的蒸发段和冷凝段。热管11的连接段为绝热材料制成。第一隔热层40的顶部端面与各热管11的冷凝段共同构成冷通道30，第一隔热层40的底部端面与各热管11的蒸发段共同构成热通道20。也即是说，第一隔热层40的顶部端面作为冷通道30的底面，第一隔热层40的底部端面作为热通道20的顶面。
[0046]
在本实施例中，通过第一隔热层40可以有效的隔绝热通道20和冷通道30之间的热量传递。
[0047]
在一个示例中，第一隔热层40可以采用隔热板。隔热板可以为现有技术中的任意隔热板产品。隔热板的材料也可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0048]
在一种实施方式中，如图2所示，换热系统还包括第二隔热层50。设置在两排热管组10的上部之间。第二隔热层50、第一隔热层40以及各热管11的冷凝段共同构成冷通道30。也即是说，第一隔热层40作为冷通道30的底面，第二隔热层50作为冷通道30的顶面，两排热管组10的各热管11的冷凝段分别形成冷通道30的两侧壁面。
[0049]
在本实施例中，通过第二隔热层50可以有效的避免冷通道30内的空气与外界环境发生热交换。
[0050]
在一个示例中，第二隔热层50可以采用隔热板。隔热板可以为现有技术中的任意隔热板产品。隔热板的材料也可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0051]
在一种实施方式中，如图2所示，换热系统还包括第三隔热层60。设置在两排热管组10的下部之间。第三隔热层60、第一隔热层40以及各热管11的蒸发段共同构成热通道20。也即是说，第三隔热层60作为热通道20的底面，第一隔热层40作为热通道20的顶面，两排热管组10的各热管11的蒸发段分别形成热通道20的两侧壁面。
[0052]
在一个示例中，第三隔热层60可以采用隔热板。隔热板可以为现有技术中的任意隔热板产品。隔热板的材料也可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0053]
在本实施例中，通过第三隔热层60可以有效的避免热通道20内的空气与外界环境发生热交换。
[0054]
在一个示例中，相邻的两排热管组10之间沿高度方向间隔设置三个隔热层。第一隔热层40设置在两排热管组10之间，且第一隔热层40的两侧边分别与两排热管组10的各热管11的连接段连接。第二隔热层50设置在两排热管组10的顶部之间。第三隔热层60间隔设置在两排热管组10的底部之间。第一隔热层40和第二隔热层50之间的空间形成冷通道30。第一隔热层40和第三隔热层60之间的空间形成热通道20。
[0055]
在一种实施方式中，如图3所示，换热系统还包括喷淋装置70。喷淋装置70设置在冷通道30中，用于对室外进风管31输入的室外空气喷淋冷却液。
[0056]
在本实施例中，由于在冷通道30中设置有喷淋装置70，因此可以实现对输入冷通道30中的空气进行换热，从而降低冷通道30中空气的温度，使得冷通道30中的空气有效的与各热管的冷凝段112换热。
[0057]
在一个示例中，如图3所示，喷淋装置70包括输液管71和与输液管71连通的多个喷淋头72。输液管71用于输送冷却液至各喷淋头72中。喷淋头72的结构、喷淋方式以及数量均可以根据换热需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0058]
在一种实施方式中，如图3所示，换热系统还包括集水部73和排水管74。集水部73设置在冷通道30的内部底面，用于收集喷淋装置70喷淋的冷却液。排水管74与集水部73连接，用于将集水部73收集的冷却液排出。
[0059]
在一个示例中，集水部73可以采用盘型结构或凹槽结构，以便于冷却液的收集。
[0060]
在一个示例中，输液管71和排水管74与冷却液收集装置连接。冷却液收集装置用于将排水管74输送的冷却液进行降温后，将降温后的冷却液输送至输液管71中进行循环使用。
[0061]
在一种实施方式中，如图3所示，换热系统还包括辅助换热装置80。辅助换热装置80包括冷凝器81、蒸发器82以及压缩机83。蒸发器82设置在室内送风管22的出口，冷凝器81设置在室外排风管32的出口，压缩机83分别与冷凝器81和蒸发器82连接，冷凝器81与蒸发
器82连接。蒸发器82用于将室内送风管22输出的经过热通道20降温换热后的室内回风进行二次降温换热，以保证最终输入到数据中心机房内的是冷空气。压缩机83用于为蒸发器82和冷凝器81之间的冷媒介质流动提供动力，以增加蒸发器82的换热效率。
[0062]
冷凝器81可以采用现有技术中的任意冷凝器81，冷凝器81的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。蒸发器82可以采用现有技术中的任意蒸发器82，蒸发器82的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。压缩机83可以采用现有技术中的任意压缩机83，压缩机83的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0063]
在一种实施方式中，如图3所示，换热系统还包括第一风机91。第一风机91可以设置在热通道20的进口和/或热通道20的出口，用于为热通道20中室内回风的空气的流动提供动力。
[0064]
第一风机91可以采用现有技术中的任意风机。第一风机91的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0065]
在一种实施方式中，如图3所示，换热系统还包括第二风机92。第二风机92设置在冷通道30的进口和/或冷通道30的出口，用于为冷通道30中室外空气的流动提供动力。
[0066]
第二风机92可以采用现有技术中的任意风机。第二风机92的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。
[0067]
在本申请中，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，还可以是通信；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申请中的具体含义。
[0068]
在本申请中，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上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0069]
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

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