自然對流熱管機組散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自然對流熱管機組散熱系統(tǒng)，包括設(shè)置在機房外的冷凝器室外機、機房內(nèi)的蒸發(fā)器室內(nèi)機、連接機組的路管、機組控制器以及依工況需要可選擇設(shè)置的氟泵等。以靠近機房服務(wù)器機柜實現(xiàn)就近冷卻的思路，采用熱管技術(shù)原理在在機組內(nèi)充滿循環(huán)工質(zhì)，防止將水引入機房的風(fēng)險，同時熱管室內(nèi)機安裝于服務(wù)器機柜上方，不設(shè)置風(fēng)機，依靠熱通道內(nèi)高溫空氣受熱浮力上升流經(jīng)熱管內(nèi)機，完成機房高溫空與熱管室內(nèi)機內(nèi)循環(huán)工質(zhì)的自然對流熱交換，降低機房內(nèi)溫度，余熱通過此熱管機組出室外。本實用新型采用熱管循環(huán)工質(zhì)，防止了將水引水機房的風(fēng)險，同時室內(nèi)部分熱管室內(nèi)機不帶風(fēng)機，室內(nèi)機功耗為零，且無動運部件，運行具有良好的節(jié)能性和穩(wěn)定性表現(xiàn)。
【專利說明】自然對流熱管機組散熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子信息系統(tǒng)機房排熱領(lǐng)域，特別涉及適用于高散熱密度機房或有局部有熱點機房的熱管機組及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國電子信息系統(tǒng)機房行業(yè)發(fā)展迅速，機房內(nèi)的服務(wù)器設(shè)備發(fā)熱量更大，但對PUE值追求更小，為了保證機房內(nèi)的服務(wù)器設(shè)備穩(wěn)定、節(jié)能的運行在適宜的環(huán)境溫度下，對各類機房排熱降溫設(shè)備提出更高要求，同時亦是促其發(fā)展。
[0003]當(dāng)前國內(nèi)高散熱密度機房的節(jié)能型排熱方式主要有以下幾種。
[0004]其一是精密空調(diào)地板送風(fēng)加冷通道或熱通道封閉。此方式是當(dāng)前采用最多的，優(yōu)點是系統(tǒng)設(shè)計簡單，實現(xiàn)了均勻送風(fēng)及冷熱風(fēng)的隔離，提高回風(fēng)溫度，減小了冷量的衰減。缺點是受送風(fēng)量限制，單臺機柜冷量受限，同時考慮氣流組織和結(jié)構(gòu)布局，空調(diào)一般布置在房間端側(cè)，送風(fēng)距離遠，有較大的風(fēng)機功耗。
[0005]其二是精密空調(diào)精確送風(fēng)，采用空調(diào)通過風(fēng)管系統(tǒng)將冷風(fēng)直接送入機柜，優(yōu)點是風(fēng)量增大提出了機柜容量，并按需送風(fēng)，使機柜運行在較理想狀態(tài)。缺點是，風(fēng)管系統(tǒng)比地板送風(fēng)系統(tǒng)有更大的風(fēng)阻，提高了風(fēng)機的功耗，對風(fēng)管的設(shè)計和調(diào)節(jié)有更高的要求。
[0006]其三是采用行間空調(diào)方式，行間空調(diào)布置在機柜中間，實現(xiàn)就近送冷風(fēng)。優(yōu)點是送風(fēng)距離近，風(fēng)量大，可以較小風(fēng)機功耗提高冷風(fēng)，較好的解決局部熱點問題。缺點是行間空調(diào)占用一個機柜的位置，減少了機柜布置數(shù)量，同時如果采用水冷的行間空調(diào)，則有將水引入機房的風(fēng)險。
實用新型內(nèi)容
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的風(fēng)機功耗大、水入機房存在風(fēng)險的問題，本實用新型提出一種自然對流熱管散熱系統(tǒng)，可以滿足機房內(nèi)服務(wù)器機柜的排熱需求，以靠近機房服務(wù)器機柜實現(xiàn)就近冷卻的思路，采用熱管技術(shù)防止將水引入機房的風(fēng)險，同時熱管室內(nèi)機安裝于服務(wù)器機柜上方，不設(shè)置風(fēng)機，依靠空氣受熱浮力與熱管內(nèi)機完成自然對流換熱，完全節(jié)省室內(nèi)風(fēng)機功耗。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]自然對流熱管機組及其系統(tǒng)，適用于電子信息系統(tǒng)機房的排熱，自然對流熱管機組包括設(shè)置在機房外的熱管室外機、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機、連接機組的路管、機組控制器以及依工況需要可選擇設(shè)置的氟泵。自然對流熱管機組與電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)的服務(wù)器機柜、熱通道封閉等部件組成自然對流熱管機組系統(tǒng)。其特征在于:
[0009]所述自然對流熱管機組各部件由管道連，組成系統(tǒng)，管道包含了閥門等，內(nèi)部充滿低溫工質(zhì)，低溫工質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，通過室內(nèi)機吸收機房熱量，通過管道將熱量循環(huán)到室外機排出。
[0010]進一步的，所述的自然對流熱管機組的低溫工質(zhì)采用為R134a，R407c,R410a,R22，R714中的至少一種或組合。
[0011]進一步的，所述的自然對流熱管機組的室內(nèi)機，安裝在服務(wù)器機柜的上部，與服務(wù)器機柜背部的熱通道組成封閉空間，由服務(wù)器機柜排出的高溫空氣在熱通道內(nèi)上升，與熱管熱管室內(nèi)機進行自然對流熱交換，降低溫度后的冷空氣排向機柜前部，不設(shè)風(fēng)機，形成自然循環(huán)，排出余熱。
[0012]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機，即可設(shè)置風(fēng)機，但如果設(shè)置了風(fēng)機，則室內(nèi)機的蒸發(fā)換熱變成了強制對流，可以提高部分換熱量，同時亦不受限熱通道封閉，也可以安裝成冷通道封閉，但增加風(fēng)機必然有功耗。
[0013]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機，其臺數(shù)為一臺或多臺，由連接機組的管路連接各設(shè)備。受管路主管徑限制和低溫工質(zhì)水力平衡等多因素的影響，一般室內(nèi)機臺數(shù)不超過三臺，特殊情況不限，如室內(nèi)機大于一臺，則構(gòu)成多聯(lián)熱管機組。
[0014]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機，其單臺設(shè)備的長度與服務(wù)器機柜的寬度相等或成倍數(shù)關(guān)系。如一臺機柜上部設(shè)置一臺熱管室內(nèi)機或幾臺機柜上部共設(shè)一臺熱管室內(nèi)機，便于有效利用空間，從經(jīng)驗上看，一般單臺熱管室內(nèi)機的長度不越過2.4米，即四臺標(biāo)準(zhǔn)600mm機柜或三臺寬體800mm機柜的總寬度,特殊情況不限。
[0015]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機，其單臺設(shè)備的高度和厚度的設(shè)計受室內(nèi)機換設(shè)計換熱量的影響。
[0016]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機包括下部的接水盤，用于收集排出室內(nèi)機的冷凝水，包括了冷凝水排出管路。自然對流熱管機組從系統(tǒng)設(shè)計上為全顯熱，電子信息系統(tǒng)機房采用溫濕度獨立控制，熱管室內(nèi)機不產(chǎn)生冷凝水，但為防不可遇見的突變工況發(fā)生，設(shè)置接水盤。
[0017]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機，在安裝上形成了熱通道封閉，且沒有風(fēng)機，相應(yīng)的要求封閉空間實完整，對于服務(wù)器機柜上進行未使用區(qū)域端口的封閉，及其它的措施，減小熱氣回流。
[0018]進一步的，所述的熱管室內(nèi)機，安裝在服務(wù)器機柜的上部，機柜下部可以不安裝常規(guī)的高架靜電地板，節(jié)約了成本。同時弱電、強電全部上部進出線，方便了檢修。
[0019]進一步的，所述的熱管熱管室外機，安裝在機房外部區(qū)域，與電子信息系統(tǒng)機房進行隔離。熱管室外機負責(zé)將熱管循環(huán)工質(zhì)進行降溫，將熱量排出，在室外機側(cè)，與熱管循環(huán)工質(zhì)進行熱交換的可是以空氣、水或其它流體。常用為空氣或水或氟，即為空氣冷卻冷凝型室外機，水冷卻型冷凝室外機或氟冷卻型室外機，熱管內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)在經(jīng)過室外機后被冷卻為低溫液態(tài)工質(zhì)。
[0020]進一步的，所述的熱管室個機的臺數(shù)，常規(guī)為一臺，當(dāng)為空氣冷卻器時，也可以采用多臺。
[0021]進一步的，所述的熱管的可選擇設(shè)置的氟泵，主要用于多臺熱管室內(nèi)機時，提供額外的壓力，來減小多臺室內(nèi)機工況時流體的水力不平衡影響，在一臺室外機與一臺室內(nèi)機相對應(yīng)設(shè)置時，可以選擇不安裝氟泵。選擇氟泵時，考慮使用在嚴(yán)寒地區(qū)冬季工況和系統(tǒng)大小需要，依設(shè)計可能會增加配合的儲液裝置。
[0022]進一步的，所述的熱管機組控制器，包括用于監(jiān)測熱管室內(nèi)機進口處空氣溫度的探測器，包括用于監(jiān)測熱管室外機與熱管循環(huán)工質(zhì)進行換熱的外界流體的溫度探測器，以及箱體和線纜。當(dāng)監(jiān)測到所述熱管室內(nèi)機進口處的空氣溫度高于設(shè)定值時，啟動制冷模式，控制室外機的冷卻流體。當(dāng)監(jiān)測到所述熱管室內(nèi)機進口處的空氣溫度低于設(shè)定值時，關(guān)閉制冷模式。同時因熱管室風(fēng)機沒有配置風(fēng)機，靠服務(wù)器機柜的送回風(fēng)空氣熱溫差為空氣動氣，當(dāng)服務(wù)器機柜散熱量小時，自然溫差小，熱管室內(nèi)機不工作，此項不設(shè)風(fēng)機對熱管機組的控制有優(yōu)化作用。
[0023]本實用新型還涉及一種自然對流熱管機組散熱系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)具有自然對流熱管機組，自然對流熱管機組包括設(shè)置在機房外的熱管室外機、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機、連接機組的管路、機組控制器(為現(xiàn)有技術(shù)，可以采用單片機例如PL5250)，自然對流熱管機組還包括機房內(nèi)的熱通道上部密封板、接水盤及冷凝水管、服務(wù)器機柜、熱通道封閉門、熱管室內(nèi)機支吊架、消防翻轉(zhuǎn)天窗，設(shè)置在機房外的熱管室外機、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機由連接機組的管路連接在一起組成循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)部充滿循環(huán)工質(zhì)，循環(huán)工質(zhì)在機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機吸收機房內(nèi)熱量后，經(jīng)連接機組的管路流動到機房外的熱管器室外機，由機房外的熱管器室外機將余熱排向外界流體，其改進之處在于:所述的熱管室內(nèi)機安裝于服務(wù)器機柜上部以形成一熱通道的封閉空間。
[0024]其進一步改進在于:所述的連接機組的管路上還設(shè)置有氟泵。
[0025]其進一步改進在于:所述的熱通道的封閉空間由安裝于服務(wù)器機柜上部的熱管室內(nèi)機與機房內(nèi)的熱通道上部的密封板、熱管室內(nèi)機、連接機組的管路、接水盤及冷凝水管、服務(wù)器機柜、熱通道封閉門、熱管室內(nèi)機支吊架、消防翻轉(zhuǎn)天窗構(gòu)成。
[0026]其進一步改進在于:所述的熱管室內(nèi)機不設(shè)置循環(huán)風(fēng)機，僅依造熱通道內(nèi)的高溫空氣自然上升流經(jīng)熱管室內(nèi)機進行自然對流換熱，熱管室內(nèi)機不消耗風(fēng)機電能。
[0027]其進一步改進在于:所述的熱管室內(nèi)機數(shù)量大于一臺，且成對布置。
[0028]其進一步改進在于:所述的設(shè)置在機房外的熱管室外機，其換熱器形式是板式、翅片管式、殼管式或微通道式其中之一。
[0029]其進一步改進在于:所述一臺熱管室外機與多個機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機連接。
[0030]其進一步改進在于:所述多臺熱管室外機與一個機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機連接。
[0031]由以上技術(shù)方案可知，本實用新型為滿足機房內(nèi)服務(wù)器機柜的排熱需求，以靠近機房服務(wù)器機柜實現(xiàn)就近冷卻的思路，采用熱管技術(shù)防止將水引入機房的風(fēng)險，同時熱管室內(nèi)機安裝于服務(wù)器機柜上部，依靠空氣受熱浮力與熱管內(nèi)機完成自然對流換熱，完全節(jié)省室內(nèi)風(fēng)機功耗，達到節(jié)能高效排熱功效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本實用新型自然對流熱管機組的結(jié)構(gòu)示意圖
[0033]圖2為本實用新型自然對流熱管機組及其系統(tǒng)應(yīng)用時的系統(tǒng)圖和室內(nèi)機的正面視圖
[0034]圖3為本實用新型自然對流熱管機組及其系統(tǒng)應(yīng)用時的室內(nèi)機的立面與氣流組織圖

【具體實施方式】
[0035]為使本實用新型的技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚，以下參照附圖并舉實例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0036]圖1為本實用新型自然對流熱管機組的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖。本實用新型包括設(shè)置在機房外的熱管室外機1、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機2、連接機組的管路3、機組控制器4以及依工況需要可選擇設(shè)置的氟泵5。其中室內(nèi)機2不限于一臺，圖中僅為示例為2和2’兩臺，氟泵5以及配合的儲液裝置非必需部件，按工況設(shè)計可選擇是否安裝。其中由路管3而連接各部件組成的設(shè)備中，充滿了熱管循環(huán)工質(zhì)，在室外機I內(nèi)，外部的低溫流體經(jīng)過室外機1，與室外機I機的熱管循環(huán)工質(zhì)進行熱交換，將將熱管循環(huán)工質(zhì)由氣態(tài)冷卻成低溫液態(tài)工質(zhì)，將熱量傳遞給了流經(jīng)室外機I的外部流體，低溫工質(zhì)由重力作用由管路3進入室內(nèi)機2，在室內(nèi)機2中機房機機柜熱通道中的熱空氣上升，經(jīng)過室內(nèi)機2與其內(nèi)部低溫工質(zhì)進行熱交換，低溫工質(zhì)吸熱氣化液態(tài)變成氣態(tài)，氣態(tài)工質(zhì)上升經(jīng)過氟泵5和管路3進入到室外機1，完成一個循環(huán)，將機房內(nèi)余熱排入外部的流體。其中控制器4 一般安裝在室內(nèi)，通過控制室外機I的外部低溫流體的流量或溫度來實現(xiàn)對熱管系統(tǒng)的控制。
[0037]圖2為本實用新型自然對流熱管機組及其系統(tǒng)應(yīng)用時的系統(tǒng)圖和室內(nèi)機的正面視圖。應(yīng)用于電子信息系統(tǒng)機房中，包括設(shè)置在機房外的熱管室外機1、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機2、連接機組的路管3、機組控制器4、氟泵及儲液裝置5、接水盤及冷凝水管6、服務(wù)器機柜7以及另一組熱管室內(nèi)機8。本實例舉例為一個由20臺服務(wù)器機柜組的熱通道組合，單排為10臺600mm標(biāo)準(zhǔn)機柜。選取兩臺兩個機柜寬度和兩臺三個機柜寬度的熱管室內(nèi)機，共四臺。由于單臺機柜發(fā)熱量較大，受循環(huán)工質(zhì)流動管徑限制，四臺熱管室內(nèi)機分成兩組，與熱管室外機相連接。即為室內(nèi)機2和室內(nèi)機2’為一組管路，與室外機I和氟泵及儲液裝置5相連接，室內(nèi)機8和室內(nèi)機8，為一組管路，與室內(nèi)機2的管路并聯(lián)接入室外機2和氟泵及儲液裝置5.其中各管路上均設(shè)置有較小局部阻力的閥門，以備檢修使用。其中控制器4安裝在機房內(nèi)，對熱管機組進行運行控制。
[0038]圖3為本實用新型自然對流熱管機組及其系統(tǒng)應(yīng)用時的室內(nèi)機的立面與氣流組織圖，是作為圖2的補充，對圖2所舉實例的室內(nèi)機部分進行立面的詳細說明。熱管的室內(nèi)機部分與服務(wù)器的機柜配合安裝，包括熱通道上部密封板11、熱管室內(nèi)機2、連接機組的管路3、強電線槽位置12、弱電線槽位置13、接水盤及冷凝水管6、服務(wù)器機柜7、熱通道封閉門8、熱管室內(nèi)機支吊架9、消防翻轉(zhuǎn)天窗10。其中熱通道上部密封板11、熱管室內(nèi)機2等、月艮務(wù)器機柜7、熱通道封閉門8、熱管室內(nèi)機支架架9、消防翻轉(zhuǎn)開窗10以及地面，組成了一個密閉的空間，其中服務(wù)器機柜7包含了前面不用部分的密封擋板。在此密閉空間內(nèi)，機房內(nèi)空氣被吸入服務(wù)器機柜7，吸熱后從背部排出進入密閉的熱通道空間，空氣溫度上升后密度減小自然向上升，進熱通道上部腔，后進入兩側(cè)布置的熱管室內(nèi)機2，熱空氣與熱管室內(nèi)機2內(nèi)部的低溫液態(tài)工質(zhì)進行自然對流熱交換，降溫后的空氣進入房間，自然下沉被吸入服務(wù)器機柜7完成機房內(nèi)的空氣流動循環(huán)。其中空氣的流動示意如圖3中的箭頭所示。
[0039]以上所述僅為本實用新型的較佳實施案例而已，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員還可以跟據(jù)本實用新型作出各種改變與變形，只要不脫離本實用新型的精神，均應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.自然對流熱管機組散熱系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)具有自然對流熱管機組，自然對流熱管機組包括設(shè)置在機房外的熱管室外機(I)、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機(2)、連接機組的管路(3)、機組控制器(4)，自然對流熱管機組還包括機房內(nèi)的熱通道上部密封板(11)、接水盤及冷凝水管(6)、服務(wù)器機柜(7)、熱通道封閉門(8)、熱管室內(nèi)機支吊架(9)、消防翻轉(zhuǎn)天窗(10)，設(shè)置在機房外的熱管室外機(I)、機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機(2)由連接機組的管路(3)連接在一起組成循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)部充滿循環(huán)工質(zhì)，循環(huán)工質(zhì)在機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機(2)吸收機房內(nèi)熱量后，經(jīng)連接機組的管路(3)流動到機房外的熱管器室外機(I)，由機房外的熱管器室外機(I)將余熱排向外界流體，其特征在于:所述的熱管室內(nèi)機(2)安裝于服務(wù)器機柜(7)上部以形成一熱通道的封閉空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的管路(3)上還設(shè)置有氟泵(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱通道的封閉空間由安裝于服務(wù)器機柜(7)上部的熱管室內(nèi)機(2)與機房內(nèi)的熱通道上部的密封板(11)、熱管室內(nèi)機(2)、連接機組的管路(3)、接水盤及冷凝水管(6)、服務(wù)器機柜(7)、熱通道封閉門(8)、熱管室內(nèi)機支吊架(9)、消防翻轉(zhuǎn)天窗(10)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱管室內(nèi)機(2)不設(shè)置循環(huán)風(fēng)機，僅依靠熱通道內(nèi)的高溫空氣自然上升流經(jīng)熱管室內(nèi)機(2)進行自然對流換熱，熱管室內(nèi)機(2)不消耗風(fēng)機電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱管室內(nèi)機(2)數(shù)量大于一臺，且成對布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的設(shè)置在機房外的熱管室外機(I)，其換熱器形式是板式、翅片管式、殼管式或微通道式其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱系統(tǒng),其特征在于:所述一臺熱管室外機(I)與多個機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱系統(tǒng),其特征在于:所述多臺熱管室外機(I)與一個機房內(nèi)的熱管室內(nèi)機連接。
【文檔編號】F24F5/00GK204026888SQ201420455955
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】劉昀, 洪志方, 王敏 申請人:北京中環(huán)瑞德環(huán)境工程技術(shù)有限公司