用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,該冷卻裝置包括制冷壓縮機(jī)(1)、冷凝器(2)、干燥過濾器(3)、制冷劑液體管路電磁閥(4)、膨脹閥(5)、氣液分離與再冷器(7)、制冷劑循環(huán)泵(8)和三通調(diào)節(jié)閥(12),所述的氣液分離與再冷器(7)既可與制冷壓縮機(jī)(1)和冷凝器(2)相連通,又可與外界天然冷源相連通。本發(fā)明通過采用氟利昂作為液體制冷劑,通過蒸汽壓縮制冷循環(huán)或自然冷卻循環(huán)對制冷劑的狀態(tài)進(jìn)行變換,提高了制冷裝置的工作效率,節(jié)能降耗且擴(kuò)展了自然冷卻制冷的運(yùn)行范圍,該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,提高了大型設(shè)備的安全性并可節(jié)省20%以上的電力消耗。
【專利說明】用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)中心以及石油化工和食品制藥等工業(yè)領(lǐng)域里大型設(shè)備的冷卻,具體地說是一種采用液體冷卻的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代大型的計(jì)算機(jī)中心和數(shù)據(jù)中心,由于數(shù)據(jù)處理過程中電能最終會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能,這部分熱能如果不能及時(shí)設(shè)法將其消除,將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)設(shè)備溫度過高,從而造成計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度降低,故障率增加,甚至發(fā)生宕機(jī)故障而丟失關(guān)鍵數(shù)據(jù)。因此,所有的大型計(jì)算機(jī)中心和數(shù)據(jù)中心,都需要一種專門的制冷裝置用來為計(jì)算機(jī)設(shè)備提供常年24小時(shí)不間斷的冷卻服務(wù),以確保計(jì)算機(jī)設(shè)備可靠的運(yùn)行。
[0003]現(xiàn)有計(jì)算機(jī)設(shè)備的冷卻一般分為兩種類型:(1)空氣冷卻型,即制冷裝置將空氣溫度降低,低溫的空氣被風(fēng)機(jī)輸送到發(fā)熱的計(jì)算機(jī)設(shè)備,帶走熱量,保持計(jì)算機(jī)的溫度。而吸收了計(jì)算機(jī)熱量溫度升高的空氣回到制冷裝置被再冷卻;(2)液體冷卻型,即制冷裝置將一種液體的溫度降低,低溫的液體被泵輸送到發(fā)熱的計(jì)算機(jī)設(shè)備,帶走熱量,保持計(jì)算機(jī)的溫度。而吸收了計(jì)算機(jī)熱量溫度升高的液體回到制冷裝置被再冷卻。由于計(jì)算機(jī)的處理能力越來越強(qiáng),處理器的功率越來越大,而電子元器件的體積卻越來越小,也就是說,在同樣的體積下,計(jì)算機(jī)的功率密度越來越高。在這種情況下,由于空氣的熱容量較低,即同樣體積流量的空氣,其所能攜帶的熱量遠(yuǎn)低于液體能夠攜帶的熱量,并且空氣的熱傳導(dǎo)能力也遠(yuǎn)低于液體,因此,對于高功率密度的計(jì)算機(jī)設(shè)備,上述第一種空氣冷卻型的計(jì)算機(jī)冷卻裝置,已經(jīng)不能很好的為計(jì)算機(jī)設(shè)備提供冷卻服務(wù),大型的計(jì)算機(jī)設(shè)備越來越多的采用液體冷卻型的裝置。
[0004]在液體冷卻型的計(jì)算機(jī)設(shè)備中,通常將集成電路板安裝在一個(gè)冷卻基板的上面,在冷卻基板的內(nèi)部有供冷卻液體流動(dòng)的復(fù)雜的微通道。溫度較低的冷卻液體從冷卻基板的入口流入,從出口流出。冷卻液體在微通道離流動(dòng)的過程中,集成電路板上電子器件散發(fā)的熱量,通過冷卻基板的熱傳導(dǎo)傳遞給微通道內(nèi)流動(dòng)的冷卻液體,因此冷卻液體將集成電路板散發(fā)的熱量帶出計(jì)算機(jī),這部分熱量再由計(jì)算機(jī)外部的制冷設(shè)備通過制冷的方式將其消除。每一臺(tái)大型的計(jì)算機(jī)設(shè)備會(huì)由很多的集成電路板組成,因此,在計(jì)算機(jī)設(shè)備里相應(yīng)的有將冷卻液體的分配到每個(gè)冷卻基板,并將由每個(gè)冷卻基板流出的冷卻液體匯集在一起的裝置。
[0005]目前大型計(jì)算機(jī)設(shè)備采用液體冷卻型的最典型方式是水冷卻型的系統(tǒng),即一種叫做冷水機(jī)組的制冷設(shè)備,將水的溫度降低,成為溫度較低的冷凍水,冷凍水通過輸送泵輸送到計(jì)算機(jī)設(shè)備的冷卻基板中,對計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行冷卻。水吸收熱量后溫度升高回到冷水機(jī)組中,再次被冷水機(jī)組設(shè)備制冷降溫,成為溫度較低的冷凍水。使用冷凍水冷卻的過程對于計(jì)算設(shè)備而言,帶來以下的不足甚至是潛在危險(xiǎn):(I)水在計(jì)算機(jī)設(shè)備中循環(huán)時(shí),始終存在泄漏的可能性,而一旦水發(fā)生泄漏,電氣短路將會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。這是任何一個(gè)大型的計(jì)算中心或數(shù)據(jù)中心都無法承受的災(zāi)難。而無論采取何種防范措施,這種隱患始終都是存在的。(2)水在制冷裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備之間僅僅是一種熱量傳遞的媒介,制冷裝置先要通過制冷劑的循環(huán)將水的溫度降低,再讓水循環(huán)到計(jì)算機(jī)設(shè)備中吸收熱量。因此,在制冷裝置中,這樣的冷卻轉(zhuǎn)換過程存在降低制冷效率的制冷劑和水的二次換熱過程,對于提高計(jì)算機(jī)設(shè)備和數(shù)據(jù)中心的效率來說,不是一個(gè)好的途徑。
[0006]根據(jù)熱力學(xué)定律,熱力循環(huán)制冷裝置總是需要輸入一定的能量來才能驅(qū)動(dòng)制冷的過程,例如,蒸汽壓縮循環(huán)的制冷系統(tǒng),它包括了制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、熱力膨脹閥等。無論是夏季或是冬季,制冷壓縮機(jī)都需要消耗電能,才能完成對制冷劑進(jìn)行壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)的過程。在地球的高緯度地區(qū),冬季的環(huán)境溫度比較低,甚至低于計(jì)算機(jī)設(shè)備的運(yùn)行溫度。在這一類冬季環(huán)境溫度較低的地區(qū),實(shí)際上存在可以充分利用低溫環(huán)境資源來進(jìn)行制冷的機(jī)會(huì),即本發(fā)明所說的自然冷卻制冷技術(shù)。如果在冬季低溫環(huán)境下,減少甚至不使用常規(guī)的熱力循環(huán)制冷,將會(huì)大大減少全年制冷所需要消耗的電力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提供一種采用氟利昂為液體制冷劑并能利用自然環(huán)境的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:
一種用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,包括制冷壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過濾器、制冷劑液體管路電磁閥、膨脹閥、氣液分離與再冷器、制冷劑循環(huán)泵和三通調(diào)節(jié)閥,其特征在于所述的氣液分離與再冷器上的氣體制冷劑出口通過管路與制冷壓縮機(jī)上的吸氣口相連通,制冷壓縮機(jī)上的排氣口通過管路與冷凝器上的制冷劑進(jìn)口相連通,冷凝器上的制冷劑出口通過管路依次與干燥過濾器、制冷劑液體管路電磁閥、膨脹閥相連通,膨脹閥的出口通過管路與氣液分離與再冷器上的氣液混合制冷劑進(jìn)口相連通,氣液分離與再冷器上的液體制冷劑出口通過管路與制冷劑循環(huán)泵相連通,制冷劑循環(huán)泵的出口端通過管路與液體制冷劑集管的入口相連通,液體制冷劑集管的出口與冷卻基板的入口相連通,冷卻基板的出口與氣體制冷劑集管的入口相連通,氣體制冷劑集管的出口與氣液分離與再冷器上的氣體制冷劑進(jìn)口相連通;所述的冷凝器上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口處設(shè)有冷卻介質(zhì)管,冷卻介質(zhì)管上設(shè)有三通調(diào)節(jié)閥和溫度檢測裝置,溫度檢測裝置位于三通調(diào)節(jié)閥的進(jìn)入端口處的冷卻介質(zhì)管上,三通調(diào)節(jié)閥的排出端口通過冷卻介質(zhì)管與氣液分離與再冷器上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口相連通,氣液分離與再冷器上的冷卻介質(zhì)出口通過冷卻介質(zhì)管與冷凝器上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口相連通且冷凝器上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口通過冷卻介質(zhì)管與三通調(diào)節(jié)閥的旁通端口相連通。
[0009]所述制冷壓縮機(jī)上的冷卻接口通過管路與干燥過濾器的出口端和制冷劑液體管路電磁閥的進(jìn)口端之間的管路相連通,制冷壓縮機(jī)的冷卻接口處的管路上設(shè)有冷卻電磁閥。
[0010]所述的氣液分離與再冷器包括第一端蓋、第一管端板、冷凝換熱管、殼體、擋液板、第二管端板、第二端蓋和再冷換熱管,殼體的兩端分別設(shè)有第一管端板和第二管端板,第一管端板和第二管端板的外側(cè)分別設(shè)有用于密封的第一端蓋和第二端蓋,冷凝換熱管和再冷換熱管的兩端分別設(shè)置在第一管端板和第二管端板上且冷凝換熱管位于再冷換熱管的上方,擋液板位于冷凝換熱管的上方。
[0011]所述的第一端蓋和第二端蓋分別與第一管端板和第二管端板構(gòu)成冷卻介質(zhì)腔,該冷卻介質(zhì)腔皆與冷凝換熱管和再冷換熱管相連通且第一端蓋或第二端蓋上設(shè)有與冷卻介質(zhì)腔相連通的冷卻介質(zhì)出口和冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ;所述的氣體制冷劑出口、氣液混合制冷劑進(jìn)口、液體制冷劑出口和氣體制冷劑進(jìn)口皆設(shè)置在殼體上,且氣體制冷劑出口、氣液混合制冷劑進(jìn)口、液體制冷劑出口和氣體制冷劑進(jìn)口皆與殼體和第一管端板、第二管端板構(gòu)成的密封腔相連通。
[0012]所述的冷卻介質(zhì)腔內(nèi)設(shè)有隔板,冷卻介質(zhì)出口和冷卻介質(zhì)進(jìn)口分別設(shè)置在隔板上側(cè)和下側(cè)的第一端蓋或第二端蓋上。
[0013]所述的氣液分離與再冷器內(nèi)設(shè)有噴淋器,噴淋器設(shè)置在擋液板的上方且噴淋器通過殼體上的噴淋接口與噴淋管相連通,噴淋管的另一端與液體制冷劑出口處的管道相連通且噴淋管上設(shè)有噴淋泵和噴淋控制閥,噴淋控制閥位于噴淋泵和噴淋接口之間的噴淋管上。
[0014]所述的氣液分離與再冷器處設(shè)有壓力傳感器,壓力傳感器設(shè)置在氣液分離與再冷器上或連通氣液分離與再冷器和制冷壓縮機(jī)的管道上。
[0015]所述的氣液分離與再冷器上設(shè)有液位傳感器。
[0016]所述的制冷壓縮機(jī)采用磁懸浮無油離心式壓縮機(jī),且所述的制冷壓縮機(jī)處設(shè)有負(fù)載平衡閥,平衡閥分別與制冷壓縮機(jī)的排氣口和吸氣口相連通。
[0017]所述的液體制冷劑出口與制冷劑循環(huán)泵之間的管路上設(shè)有液體制冷劑均流管,制冷劑循環(huán)泵與液體制冷劑集管之間的管路上設(shè)有液體制冷劑分配集管,氣體制冷劑集管與氣體制冷劑進(jìn)口之間的管路上設(shè)有氣體制冷劑回氣匯集管;所述冷卻介質(zhì)管的進(jìn)口處設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管,冷凝器上的冷卻介質(zhì)出口處的管路與冷卻介質(zhì)排出端匯集管相連通。
[0018]發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過將制冷壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過濾器、制冷劑液體管路電磁閥、膨脹閥、氣液分離與再冷器、制冷劑循環(huán)泵和三通調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),采用氟利昂作為液體制冷劑,液體制冷劑輸送到大型設(shè)備的冷卻基板當(dāng)中,在冷卻基板的微通道里,液體制冷劑吸收大型設(shè)備散發(fā)的熱量,蒸發(fā)成為氣體狀態(tài),氣體狀態(tài)的制冷劑回到制冷裝置中,通過蒸汽壓縮制冷循環(huán)或自然冷卻循環(huán),重新成為液體制冷劑,再被輸送到大型設(shè)備中;由于氟利昂制冷劑是不導(dǎo)電的介質(zhì)并且在一個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于常溫,因此如發(fā)生氟利昂的泄漏則氟利昂會(huì)迅速蒸發(fā)成氣體,而不會(huì)導(dǎo)致大型設(shè)備的電氣短路,不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的事故和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的丟失;另外制冷劑既是蒸汽壓縮制冷循環(huán)的工作介質(zhì),同時(shí)也是冷卻計(jì)算機(jī)設(shè)備的介質(zhì),因此整個(gè)冷卻循環(huán)過程中,不需要像冷凍水的冷卻方式一樣,要在冷卻裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備之間進(jìn)行二次換熱,從而可以提高制冷裝置的工作效率。
[0019]本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置可利用大自然的天然冷源來進(jìn)行制冷,從而極大地減少傳統(tǒng)熱力循環(huán)制冷方式所消耗的大量的能量,達(dá)到節(jié)能降耗的目的;另外該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置不僅可以利用空氣干球溫度變化所具有的自然冷源,還可以利用空氣濕球溫度變化的自然冷源,大大擴(kuò)展了自然冷卻制冷的運(yùn)行范圍。
[0020]本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過磁懸浮無油離心式制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用,相對于傳統(tǒng)的冷水機(jī)組對計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行冷卻的方式,不僅大大提高了大型計(jì)算機(jī)中心和數(shù)據(jù)中心的安全性,而且全年可以節(jié)省電力消耗20%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]附圖1為本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置基本工作原理圖;
附圖2為本發(fā)明的氣液分離和再冷器結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖3為附圖2的氣液分離和再冷器截面結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖4為本發(fā)明的帶噴淋冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置基本工作原理圖;
附圖5為本發(fā)明的帶噴淋冷卻功能的氣液分離和再冷器結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖6為附圖5的帶噴淋冷卻功能的氣液分離和再冷器截面結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖7為本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元基本工作原理圖;
附圖8為本發(fā)明的帶噴淋冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元基本工作原理
圖;
附圖9為本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元的組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中:1 一制冷壓縮機(jī);1_1 一排氣口 ;1_2—吸氣口 ;1_3—冷卻接口 ;2—冷凝器;
2-1—制冷劑進(jìn)口 ;2-2—制冷劑出口 ;2-3—冷卻介質(zhì)出口 ;2-4—冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ;3—干燥過濾器;4一制冷劑液體管路電磁閥;5—膨脹閥;6—壓縮機(jī)冷卻電磁閥;7—?dú)庖悍蛛x與再冷器;7-1—?dú)怏w制冷劑出口 ;7-2—?dú)庖夯旌现评鋭┻M(jìn)口 ;7-3—液體制冷劑出口 ;7-4—?dú)怏w制冷劑進(jìn)口 ;7_5—冷卻介質(zhì)出口 ;7-6—冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ;7-7—冷卻介質(zhì)腔;7-8—隔板;7_9—第一端蓋;7_10—第一管端板;7_11—冷凝換熱管;7_12—?dú)んw;7_13—擋液板;7-14—第二管端板;7-15—第二端蓋;7-16—再冷換熱管;7_17—噴淋接口 ;7_18—噴淋器;8—制冷劑循環(huán)泵;9一冷卻基板;10—液體制冷劑集管;11一氣體制冷劑集管;12—三通調(diào)節(jié)閥;12_1—進(jìn)入端口 ;12_2—排出端口 ;12_3—芳通端口 ;13—液位傳感器;14一液體制冷劑均流管;15—液體制冷劑分配集管;16—?dú)怏w制冷劑回氣匯集管;17—冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管;18—冷卻介質(zhì)排出端匯集管;19一噴淋泵;20—噴淋控制閥;21—負(fù)載平衡閥;22—壓力傳感器;23—管道連接器;24—溫度檢測裝置;25—冷卻介質(zhì)管;26 —電腦控制器;27—通訊線;28—噴淋管。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0024]如圖1-6所示:一種用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,包括制冷壓縮機(jī)1、冷凝器2、干燥過濾器3、制冷劑液體管路電磁閥4、膨脹閥5、氣液分離與再冷器7、制冷劑循環(huán)泵8和三通調(diào)節(jié)閥12,其中氣液分離與再冷器7包括第一端蓋7-9、第一管端板7-10、冷凝換熱管7-11、殼體7-12、擋液板7_13、第二管端板7_14、第二端蓋7-15和再冷換熱管7-16,殼體7-12的兩端分別設(shè)有第一管端板7_10和第二管端板7-14,第一管端板7-10和第二管端板7-14的外側(cè)分別設(shè)有用于密封的第一端蓋7-9和第二端蓋7-15,冷凝換熱管7-11和再冷換熱管7-16的兩端分別設(shè)置在第一管端板7_10和第二管端板7-14上且冷凝換熱管7-11位于再冷換熱管7-16的上方,擋液板7_13位于冷凝換熱管7-11的上方;第一端蓋7-9和第二端蓋7-15分別與第一管端板7-10和第二管端板7-14構(gòu)成冷卻介質(zhì)腔7-7,該冷卻介質(zhì)腔7-7皆與冷凝換熱管7-11和再冷換熱管7_16相連通且第一端蓋7-9或第二端蓋7-15上設(shè)有與冷卻介質(zhì)腔7-7相連通的冷卻介質(zhì)出口7-5和冷卻介質(zhì)進(jìn)口 7-6,另外在冷卻介質(zhì)腔7-7內(nèi)設(shè)有隔板7-8,冷卻介質(zhì)出口 7_5和冷卻介質(zhì)進(jìn)口 7-6分別設(shè)置在隔板7-8上側(cè)和下側(cè)的第一端蓋7-9或第二端蓋7-15上;殼體7-12和第一管端板7-10、第二管端板7-14構(gòu)成密封腔且該密封腔分別與殼體7_12上設(shè)置的氣體制冷劑出口 7-1、氣液混合制冷劑進(jìn)口 7-2、液體制冷劑出口 7-3和氣體制冷劑進(jìn)口7-4相連通。氣液分離與再冷器7上的氣體制冷劑出口 7-1通過管路與制冷壓縮機(jī)I上的吸氣口 1-2相連通,制冷壓縮機(jī)I上的排氣口 1-1通過管路與冷凝器2上的制冷劑進(jìn)口 2-1相連通,冷凝器2上的制冷劑出口 2-2通過管路依次與干燥過濾器3、制冷劑液體管路電磁閥4、膨脹閥5相連通,膨脹閥5的出口通過管路與氣液分離與再冷器7上的氣液混合制冷劑進(jìn)口 7-2相連通,氣液分離與再冷器7上的液體制冷劑出口 7-3通過管路與制冷劑循環(huán)泵8相連通,制冷劑循環(huán)泵8的出口端通過管路與液體制冷劑集管10的入口相連通,液體制冷劑集管10的出口與冷卻基板9的入口相連通,冷卻基板9的出口與氣體制冷劑集管11的入口相連通,氣體制冷劑集管11的出口與氣液分離與再冷器7上的氣體制冷劑進(jìn)口 7-4相連通;冷凝器2上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2-4處設(shè)有冷卻介質(zhì)管25,冷卻介質(zhì)管25上設(shè)有三通調(diào)節(jié)閥12和溫度檢測裝置24,溫度檢測裝置24位于三通調(diào)節(jié)閥12的進(jìn)入端口 12_1處的冷卻介質(zhì)管25上,三通調(diào)節(jié)閥12的排出端口 12-2通過冷卻介質(zhì)管25與氣液分離與再冷器7上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 7-6相連通,氣液分離與再冷器7上的冷卻介質(zhì)出口 7-5通過冷卻介質(zhì)管25與冷凝器2上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2-4相連通且冷凝器2上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2-4通過冷卻介質(zhì)管25與三通調(diào)節(jié)閥12的旁通端口 12-3相連通。另外制冷壓縮機(jī)I上的冷卻接口 1-3通過管路與干燥過濾器3的出口端和制冷劑液體管路電磁閥4的進(jìn)口端之間的管路相連通,制冷壓縮機(jī)I的冷卻接口 1-3處的管路上設(shè)有冷卻電磁閥6 ;為了更高效率地獲取自然環(huán)境所具有的冷量,在氣液分離與再冷器7內(nèi)設(shè)有噴淋器7-18,噴淋器7-18設(shè)置在擋液板7-13的上方且噴淋器7-18通過殼體7-12上的噴淋接口 7_17與噴淋管28相連通,噴淋管28的另一端與液體制冷劑出口 7-3處的管道相連通且噴淋管28上設(shè)有噴淋泵19和噴淋控制閥20,噴淋控制閥20位于噴淋泵19和噴淋接口 7-17之間的噴淋管28上。另外為了有效監(jiān)控該冷卻裝置,在氣液分離與再冷器7上設(shè)有液位傳感器13,液位傳感器13用于檢測氣液分離和再冷器7內(nèi)液體制冷劑的液位高度,根據(jù)檢測結(jié)果,控制膨脹閥5的開度,當(dāng)液位高度較低時(shí),增大膨脹閥5的開度,讓更多的制冷劑進(jìn)入氣液分離和再冷器7內(nèi),當(dāng)液位高度較高時(shí),則減小膨脹閥5的開度,減少制冷劑的進(jìn)入;在氣液分離與再冷器7處還設(shè)有壓力傳感器22,壓力傳感器22設(shè)置在氣液分離與再冷器7上或連通氣液分離與再冷器7和制冷壓縮機(jī)I的管道上,壓力檢測裝置22根據(jù)壓力檢測結(jié)果,調(diào)節(jié)制冷壓縮機(jī)I的輸出制冷量,當(dāng)壓力較高時(shí),提高制冷壓縮機(jī)I的輸出制冷量,而當(dāng)壓力降低時(shí),則減小制冷壓縮機(jī)I的輸出制冷量,或者關(guān)閉制冷壓縮機(jī)I的運(yùn)行。
[0025]如圖7-9所示,本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形態(tài)可以是單機(jī)組模式的,也可以是模塊化組合方式的,模塊化組合方式,是每一個(gè)模塊單元除了包括了以上所述的各個(gè)部件之外,還包括了模塊之間用于互相連接的部件,用于互相連接的部件包括液體制冷劑均流管14、液體制冷劑分配集管15、氣體制冷劑回氣匯集管16、冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管17和冷卻介質(zhì)排出端匯集管18,液體制冷劑均流管14設(shè)置在液體制冷劑出口 7-3與制冷劑循環(huán)泵8之間的管路上、液體制冷劑分配集管15設(shè)置在制冷劑循環(huán)泵8與液體制冷劑集管10之間的管路上、氣體制冷劑回氣匯集管16設(shè)置在氣體制冷劑集管11與氣體制冷劑進(jìn)口 7-4之間的管路上、冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管17設(shè)置在冷卻介質(zhì)管25的進(jìn)口處、冷卻介質(zhì)排出端匯集管18設(shè)置在冷凝器2上的冷卻介質(zhì)出口 2-3處;加入液體制冷劑均流管14、液體制冷劑分配集管15、氣體制冷劑回氣匯集管16、冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管17和冷卻介質(zhì)排出端匯集管18等連接結(jié)構(gòu)的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置構(gòu)成了一個(gè)能夠相互組合的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元。該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元既可以獨(dú)立使用,也可以將一個(gè)以上的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元通過管道連接器23互相連接起來,成為一個(gè)由復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元組成的模塊化機(jī)組使用,從而成為一個(gè)制冷能力更大的、并且是互為備用和可擴(kuò)展的組合體。這個(gè)組合體由電腦控制器26和通訊線路27組成的系統(tǒng)控制,根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)備的負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié),并具有故障時(shí)冗余備用能力。復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元的基本工作原理圖如圖7-8所示,圖9則為復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元的組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]本發(fā)明采用的制冷壓縮機(jī)I采用磁懸浮無油離心式壓縮機(jī),由于磁懸浮無油離心式制冷壓縮機(jī)不需要潤滑油潤滑,因此,可以將純凈的制冷劑輸送到計(jì)算機(jī)設(shè)備中,而不必憂慮潤滑油是否會(huì)對計(jì)算機(jī)設(shè)備造成污染,以及潤滑油是否能夠回到壓縮機(jī)中。此外,磁懸浮無油離心式壓縮機(jī)具有變速驅(qū)動(dòng)的功能,可以高效率地根據(jù)負(fù)荷的變化和外界環(huán)境條件的變化,改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。而壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的改變,意味著壓縮機(jī)的輸出制冷量和運(yùn)行工況與實(shí)際條件的變化保持高度的一致,從而大大提高全年制冷運(yùn)行的效率。另外在制冷壓縮機(jī)I處設(shè)有負(fù)載平衡閥21,平衡閥21分別與制冷壓縮機(jī)I的排氣口 1-1和吸氣口 1-2相連通,當(dāng)制冷壓縮機(jī)I的輸出負(fù)載比較低時(shí),負(fù)載平衡閥21打開,制冷壓縮機(jī)I的部分排氣由負(fù)載平衡閥21的進(jìn)口進(jìn)入,經(jīng)過負(fù)載平衡閥21的調(diào)節(jié)控制,再由負(fù)載平衡閥21的出口流出,進(jìn)入制冷壓縮機(jī)I的吸氣口 1-2。
[0027]如圖1-3所示,本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置使用時(shí),從制冷壓縮機(jī)I的吸氣口 1-2進(jìn)入制冷壓縮機(jī)I的氣體制冷劑,被制冷壓縮機(jī)I壓縮成為溫度較高的高壓氣體制冷劑,高壓氣體制冷劑由制冷壓縮機(jī)I的排氣口 1-1排出,通過冷凝器2的制冷劑進(jìn)口 2-1進(jìn)入冷凝器2的制冷劑通道中,冷卻介質(zhì)通過冷卻介質(zhì)管25從三通調(diào)節(jié)閥12的進(jìn)入端口12-1進(jìn)入,通過三通調(diào)節(jié)閥12的分配,由冷凝器2的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2-4進(jìn)入冷凝器2的冷卻介質(zhì)通道中,在冷凝器2內(nèi),高壓的制冷劑釋放熱量后冷凝成為高壓的液體制冷劑,高壓的液體制冷劑由冷凝器2的制冷劑排出口 2-2排出,而冷卻介質(zhì)吸收了制冷劑釋放的熱量后溫度被提高,由冷凝器2的冷卻介質(zhì)出口 2-3排出;由冷凝器2排出的高壓液體制冷劑從干燥過濾器3的進(jìn)口進(jìn)入干燥過濾器3,在干燥過濾器3中干燥過濾以消除微量的水分,再由干燥過濾器3的出口排出,排出的液體制冷劑被分成兩部分,一部分經(jīng)過壓縮機(jī)冷卻電磁閥6,由制冷壓縮機(jī)I的冷卻接口 1-3進(jìn)入到制冷壓縮機(jī)I中,該部分液體制冷劑吸收制冷壓縮機(jī)I內(nèi)部電動(dòng)機(jī)和電氣兀件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量,蒸發(fā)成為氣體制冷劑后被制冷壓縮機(jī)I再次壓縮,而干燥過濾器3排出的另外一部分液體制冷劑則通過電磁閥4進(jìn)入膨脹閥5,并在膨脹閥5內(nèi)膨脹節(jié)流,呈現(xiàn)低溫低壓的氣體和液體混合狀態(tài),再從膨脹閥5的出口排出,由膨脹閥5排出的制冷劑通過氣液分離和再冷器7上的氣液混合制冷劑進(jìn)口 7-2進(jìn)入到氣液分離和再冷器7內(nèi);從膨脹閥5進(jìn)入氣液分離和再冷器7內(nèi)的氣液混合狀態(tài)的制冷劑在氣液分離和再冷器7內(nèi)發(fā)生氣體和液體的分離,其中液體狀態(tài)的制冷劑流向氣液分離和再冷器7的液腔,而氣體狀態(tài)的制冷劑則流向氣液分離和再冷器7的氣腔,在氣液分離和再冷器7內(nèi),液體制冷劑由液體制冷劑出口 7-3流出,經(jīng)制冷劑循環(huán)泵8提升液體制冷劑的壓力后被輸送到大型設(shè)備中,首先該液體制冷劑被輸送至大型設(shè)備的液體制冷劑集管10中,經(jīng)由液體制冷劑集管10分別到不同的冷卻基板9內(nèi),在冷卻基板9的內(nèi)部有用于液體制冷劑流動(dòng)的微通道,冷卻基板9上的集成電路板將工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過冷卻基板9的導(dǎo)熱,傳遞給在微通道內(nèi)流動(dòng)的液體制冷劑,液體制冷劑吸收熱量后蒸發(fā)成為氣體制冷劑,進(jìn)入大型設(shè)備的氣體制冷劑集管11,再由氣體集管11的出口流出大型設(shè)備;流出計(jì)算機(jī)設(shè)備的氣體制冷劑,再由氣液分離和再冷器7的氣體制冷劑進(jìn)口 7-4,回到上述的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,由氣液分離和再冷器7的氣體制冷劑進(jìn)口 7-4進(jìn)入氣液分離和再冷器7的氣體制冷劑,部分可能沒有完全氣化蒸發(fā)的液體制冷劑被分離出來,進(jìn)入氣液分離和再冷器7的液腔,再次加入輸送往計(jì)算機(jī)設(shè)備的循環(huán),而被分離出來的氣體制冷劑則和存在于氣液分離和再冷器7內(nèi)的其他氣體制冷劑一起,由氣體制冷劑出口 7-1排出,經(jīng)過制冷壓縮機(jī)I的吸氣口 1-2進(jìn)入制冷壓縮機(jī)I內(nèi),再次被制冷壓縮機(jī)I壓縮,從而完成一次制冷劑對設(shè)備蒸發(fā)冷卻的循環(huán)。在氣液分離和再冷器7內(nèi)的換熱過程可總結(jié)為:氣體制冷劑由氣體制冷劑入口 7-4、氣體和液體混合狀態(tài)的制冷劑由氣液混合制冷劑入口 7-2分別進(jìn)入制冷劑通道,在制冷劑通道內(nèi),氣體制冷劑和液體制冷劑被分離,氣體制冷劑被在冷凝換熱管7-11內(nèi)的溫度較低的冷卻介質(zhì)冷卻,由氣體狀態(tài)冷凝成為液體狀態(tài),冷凝熱量則通過冷凝換熱管7-11的熱傳導(dǎo)釋放給冷卻介質(zhì);而從氣液混合制冷劑入口 7-2進(jìn)入的氣液混合制冷劑中被分離出來的液體制冷劑,以及以上由氣體冷凝成為液體的制冷劑,被在液體制冷劑再冷換熱管7-16內(nèi)溫度較低的冷卻介質(zhì)冷卻,液體制冷劑的溫度降低,再由液體制冷劑出口7-3排出。
[0028]當(dāng)溫度檢測裝置24檢測到進(jìn)入三通調(diào)節(jié)閥12上的進(jìn)入端口 12-1的冷卻介質(zhì)的溫度,高于由氣液分離和再冷器7的液體制冷劑出口 7-3排出的液體制冷劑溫度時(shí),三通調(diào)節(jié)閥12的進(jìn)入端口 12-1和旁通端口 12-3之間的通道將導(dǎo)通,而進(jìn)入端口 12-1和排出端口 12-2之間的通道將關(guān)閉,此時(shí)冷卻介質(zhì)將不進(jìn)入氣液分離和再冷器7,而是直接通過冷凝器2上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2-4進(jìn)入冷凝器2內(nèi),在冷凝器2內(nèi)吸收熱量后由冷凝器2上的冷卻介質(zhì)出口 2-3排出冷凝器2 ;當(dāng)溫度檢測裝置24檢測到進(jìn)入三通調(diào)節(jié)閥12上的進(jìn)入端口 12-1的冷卻介質(zhì)的溫度,低于由氣液分離和再冷器7的液體制冷劑出口 7-3排出的液體制冷劑溫度時(shí),三通調(diào)節(jié)閥12的進(jìn)入端口 12-1和旁通端口 12-3之間的通道將關(guān)閉,而進(jìn)入端口 12-1和排出端口 12-2之間的通道將導(dǎo)通,此時(shí),冷卻介質(zhì)首先由氣液分離和再冷器7上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 7-6進(jìn)入再冷換熱管7-16和冷凝換熱管7-11內(nèi),通過熱傳導(dǎo)吸收制冷劑通道內(nèi)制冷劑的熱量,再從氣液分離和再冷器7上的冷卻介質(zhì)出口 7-5排出氣液分離和再冷器7,接著通過冷凝器2上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 2-4進(jìn)入冷凝器2內(nèi),在冷凝器2內(nèi)繼續(xù)吸收熱量后,由冷凝器2上的冷卻介質(zhì)出口 2-3排出冷凝器2。
[0029]為進(jìn)一步提升該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的性能,在氣液分離和再冷器7內(nèi)設(shè)有噴淋器7-18。使用時(shí),當(dāng)溫度檢測裝置24檢測到進(jìn)入三通調(diào)節(jié)閥12上的進(jìn)入端口 12-1的冷卻介質(zhì)的溫度,低于由氣液分離和再冷器7的液體制冷劑出口 7-3排出的液體制冷劑溫度時(shí),關(guān)閉制冷壓縮機(jī)I的運(yùn)行,打開噴淋控制閥20并啟動(dòng)噴淋泵19運(yùn)行,一部分由氣液分離和再冷器7中的液體制冷劑出口 7-3排出的液體制冷劑,通過噴淋泵19和噴淋控制閥20后從氣液分離和再冷器7的噴淋接口 7-17進(jìn)入噴淋器7-18內(nèi),氣液分離與再冷器7內(nèi)的過冷狀態(tài)的液體制冷劑,被噴淋器7-18均勻布灑成為下落的液滴狀態(tài),使液體制冷劑與氣體狀態(tài)的制冷劑有更大的接觸面積,由于過冷的液體制冷劑溫度低于氣體制冷劑的飽和溫度,因此液體制冷劑在下落的過程中,會(huì)吸收一部分與其接觸到的氣體制冷劑的熱量,而將其冷凝成為液體,這樣不僅氣液分離與再冷器7內(nèi)的冷凝換熱管7-11可以將氣體制冷劑冷凝成為液體,噴淋器7-18噴灑的液體制冷劑也加入了對氣體制冷劑的冷凝過程,因而提高了可以完全利用自然環(huán)境冷量所需要的冷卻介質(zhì)的進(jìn)入溫度。
[0030]當(dāng)該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置需要組合使用時(shí),各個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元上的液體制冷劑均流管14、液體制冷劑分配集管15、氣體制冷劑回氣匯集管16、冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管17和冷卻介質(zhì)排出端匯集管18之間通過管道連接器23相連接即可形成制冷劑和冷卻介質(zhì)流動(dòng)的通道。例如:第一個(gè)模塊單元的冷卻介質(zhì)入口端匯集管17上的連接口和第二個(gè)模塊單元的冷卻介質(zhì)入口端集管17上的連接口通過管道連接器23相連,第二個(gè)模塊單元的冷卻介質(zhì)入口端集管17上的連接口和第三個(gè)模塊單元的的冷卻介質(zhì)入口端集管17上的連接口通過管道連接器23相連,其余的模塊單元都以相同的方法依次連接,這些依次相連的冷卻介質(zhì)入口端集管17,成為冷卻介質(zhì)進(jìn)入組合體中復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的公共通道;第一個(gè)模塊單元的冷卻介質(zhì)排出端匯集管18上的連接口和第二個(gè)模塊單元的冷卻介質(zhì)排出端匯集管18上的連接口通過管道連接器23相連,第二個(gè)模塊單元的冷卻介質(zhì)排出端匯集管18上的連接口和第三個(gè)模塊單元的的冷卻介質(zhì)排出端匯集管18上的連接口通過管道連接器23相連,其余的模塊單元都以相同的方法依次連接,這些依次相連的冷卻介質(zhì)排出端匯集管18,成為冷卻介質(zhì)離開組合體中復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的公共通道;第一個(gè)模塊單元的液體制冷劑均流管14上的連接口和第二個(gè)模塊單元的液體制冷劑均流管14上的連接口通過管道連接器23相連,第二個(gè)模塊單元的液體制冷劑均流管14上的連接口和第三個(gè)模塊單元的的液體制冷劑均流管14上的連接口通過管道連接器23相連,其余的模塊單元都以相同的方法依次連接,這些依次相連的液體制冷劑均流管14,各個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置之間平衡制冷劑的通道;第一個(gè)模塊單元的液體制冷劑分配集管15上的連接口和第二個(gè)模塊單元的液體制冷劑分配集管15上的連接口通過管道連接器23相連,第二個(gè)模塊單元的液體制冷劑分配集管15上的連接口和第三個(gè)模塊單元的的液體制冷劑分配集管15上的連接口通過管道連接器23相連,其余的模塊單元都以相同的方法依次連接,這些依次相連的液體制冷劑分配集管15,成為液體制冷劑流出各個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的公共通道;第一個(gè)模塊單元的氣體制冷劑回氣匯集管16上的連接口和第二個(gè)模塊單元的氣體制冷劑回氣匯集管16上的連接口通過管道連接器23相連,第二個(gè)模塊單元的氣體制冷劑回氣匯集管16上的連接口和第三個(gè)模塊單元的的氣體制冷劑回氣匯集管16上的連接口通過管道連接器23相連,其余的模塊單元都以相同的方法依次連接,這些依次相連的氣體制冷劑回氣匯集管16,成為氣體制冷劑流回各個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的公共通道。在上述的組合體中,每個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置內(nèi)都設(shè)有一個(gè)電腦控制器26,當(dāng)多個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元組合在一起時(shí),每一個(gè)模塊單元上的電腦控制器26通過通訊線27互相連接,組成了一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò),在所有的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元中,任意一個(gè)模塊單元上的電腦控制器26都可以成為控制網(wǎng)絡(luò)中的主控制器,主控制器可以根據(jù)大型設(shè)備的發(fā)熱量、復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元存在故障的情況,讓各個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置模塊單元投入、退出或輪換運(yùn)行。
[0031]本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置通過制冷壓縮機(jī)I吸入氣體制冷劑并對其進(jìn)行壓縮,使其成為溫度較高的高壓氣體制冷劑,這部分高壓氣體制冷劑進(jìn)入冷凝器2,冷凝成為液體狀態(tài)的制冷劑,再通過膨脹閥5節(jié)流,成為溫度較低的氣液混合制冷劑進(jìn)入氣液分離和再冷器7中,氣液分離和再冷器7對氣體制冷劑和液體制冷劑進(jìn)行分離,其中液體制冷劑通過制冷劑循環(huán)泵8輸送到待冷卻的大型設(shè)備中,再由待冷卻的大型設(shè)備內(nèi)的分配裝置將液體制冷劑分配到每一個(gè)結(jié)合了集成電路板的冷卻基板9中,而進(jìn)入冷卻基板9的液體制冷劑吸收集成電路板散發(fā)的熱量,蒸發(fā)成為氣體制冷劑流出冷卻基板9,并在匯集后再次回到復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的氣液分離和再冷器7中;在氣液分離和再冷器7內(nèi),一部分可能沒有完全蒸發(fā)完的還是液體狀態(tài)的制冷劑被分離出來,與氣液分離和再冷器7內(nèi)的其他液體制冷劑匯聚,繼續(xù)加入供給大型設(shè)備冷卻的循環(huán),而被分離出來的氣體制冷劑,連同氣液分離和再冷器7內(nèi)的其他氣體狀態(tài)的制冷劑一起被制冷壓縮機(jī)I吸入,開始了下一個(gè)循環(huán);在冷凝器2中,通常由別的冷卻介質(zhì)(比如水或空氣)來對制冷壓縮機(jī)I排出的溫度較高的高壓氣體制冷劑進(jìn)行冷凝,冷卻介質(zhì)攜帶了由大型設(shè)備內(nèi)傳遞出來的熱量,通過另一個(gè)裝置排除到其他地方。以水作為冷卻介質(zhì)為例,從冷凝器2出來的冷卻介質(zhì)水,會(huì)被輸送到冷卻塔或類似的設(shè)備中,通過冷卻塔,將熱量發(fā)散到大氣環(huán)境中。
[0032]對于地球的高緯度地區(qū)的冬季或春秋過渡季節(jié),由于環(huán)境溫度比較低,甚至低于輸送往待冷卻的大型設(shè)備的液體制冷劑的溫度,在這種情況下,完全可以利用環(huán)境自然存在的冷源來對待冷卻的大型設(shè)備進(jìn)行冷卻。因此,在本發(fā)明裝置中,一個(gè)溫度檢測裝置24用來檢測冷卻介質(zhì)的進(jìn)入溫度與輸送往待冷卻的大型設(shè)備內(nèi)的液體制冷劑之間的溫度差,如果冷卻介質(zhì)的進(jìn)入溫度比輸送往待冷卻的大型設(shè)備的液體制冷劑溫度低至一定的程度,此時(shí),將會(huì)打開三通調(diào)節(jié)閥12上的進(jìn)入端口 12-1至排出端口 12-2的通道,同時(shí)關(guān)閉進(jìn)入端口 12-1至旁通端口 12-3的通道,因此冷卻介質(zhì)先進(jìn)入氣液分離和再冷器7中,對氣液分離和再冷器7內(nèi)的制冷劑進(jìn)行冷卻,在這個(gè)過程中,液體狀態(tài)的制冷劑被過冷,而氣體狀態(tài)的制冷劑則被冷凝成為液體。由于有這一部分來源于自然環(huán)境的冷量的加入,因此制冷壓縮機(jī)I可以降低輸出制冷量,當(dāng)冷卻介質(zhì)的溫度足夠低時(shí),甚至完全由自然環(huán)境冷量來替代壓縮機(jī)I制冷,從而大大節(jié)省制冷的消耗電力。在這一過程中,氣液分離與再冷器7不僅具有氣液分離的作用,還有利用自然環(huán)境冷源,對制冷劑進(jìn)行自然冷卻制冷的作用。噴淋器7-18、噴淋泵19和噴淋控制閥20的使用進(jìn)一步提高了獲取自然環(huán)境所具有的冷量的效率。
[0033]本發(fā)明通過將制冷壓縮機(jī)1、冷凝器2、干燥過濾器3、制冷劑液體管路電磁閥4、膨脹閥5、氣液分離與再冷器7、制冷劑循環(huán)泵8和三通調(diào)節(jié)閥12構(gòu)成一個(gè)復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),采用氟利昂作為液體制冷劑,液體制冷劑輸送到大型設(shè)備的冷卻基板9當(dāng)中,在冷卻基板9的微通道里,液體制冷劑吸收大型設(shè)備散發(fā)的熱量,蒸發(fā)成為氣體狀態(tài),氣體狀態(tài)的制冷劑回到制冷裝置中,通過蒸汽壓縮制冷循環(huán)或自然冷卻循環(huán),重新成為液體制冷劑,再被輸送到大型設(shè)備中;由于氟利昂制冷劑是不導(dǎo)電的介質(zhì)并且在一個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于常溫,因此如發(fā)生氟利昂的泄漏則氟利昂會(huì)迅速蒸發(fā)成氣體,而不會(huì)導(dǎo)致大型設(shè)備的電氣短路,不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的事故和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的丟失;另外制冷劑既是蒸汽壓縮制冷循環(huán)的工作介質(zhì),同時(shí)也是冷卻計(jì)算機(jī)設(shè)備的介質(zhì),因此整個(gè)冷卻循環(huán)過程中,不需要像冷凍水的冷卻方式一樣,要在冷卻裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備之間進(jìn)行二次換熱,從而可以提高制冷裝置的工作效率。例如如果計(jì)算機(jī)設(shè)備所需要的冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度為10°c,對于采用冷凍水冷卻的方式,冷水機(jī)組必須提供給計(jì)算機(jī)設(shè)備的冷凍水的出水溫度為10°c。而為了獲得10°c的冷凍水,在冷水機(jī)組中的蒸發(fā)器內(nèi),蒸汽壓縮制冷循環(huán)的蒸發(fā)溫度就要為5°C左右,以保持一定的傳熱溫差,此時(shí)制冷系統(tǒng)的效率就是在蒸發(fā)溫度為5°C時(shí)的效率;而對于本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,直接將飽和溫度為10°C的制冷劑送入計(jì)算機(jī)設(shè)備的冷卻基板9中,在計(jì)算機(jī)的冷卻基板9內(nèi)吸收熱量直接蒸發(fā)成為氣體,也就是說制冷循環(huán)的蒸發(fā)溫度比采用冷水機(jī)組的方式提高了 5°C左右,對于蒸汽壓縮制冷循環(huán)來說,蒸發(fā)溫度越高,制冷效率也就越高。另外制冷劑攜帶熱量的能力依靠的是制冷劑由液體蒸發(fā)成為蒸汽的汽化潛熱。以R134A制冷劑為例,每輸送Ikg的制冷劑,能夠帶走190kJ的熱量,這相當(dāng)于輸送45kg的冷凍水,并讓其溫度升高5°C時(shí),才能夠帶走的熱量。因此,氣化潛熱方式可以攜帶的熱能是顯熱方式可以攜帶的熱能的數(shù)十倍,冷卻同樣的發(fā)熱量,蒸發(fā)冷卻方式所需要的制冷劑的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于冷凍水方式所需要水的流量,從而大大減少泵的輸送功率,提高系統(tǒng)的效率。
[0034]本發(fā)明的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過磁懸浮無油離心式制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用,相對于傳統(tǒng)的冷水機(jī)組對計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行冷卻的方式,不僅大大提高了大型計(jì)算機(jī)中心和數(shù)據(jù)中心的安全性,而且全年可以節(jié)省電力消耗20%以上;另外該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置可利用大自然的天然冷源來進(jìn)行制冷,從而極大地減少傳統(tǒng)熱力循環(huán)制冷方式所消耗的大量的能量,達(dá)到節(jié)能降耗的目的;且該復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置不僅可以利用空氣干球溫度變化所具有的自然冷源,還可以利用空氣濕球溫度變化的自然冷源,大大擴(kuò)展了自然冷卻制冷的運(yùn)行范圍。
[0035]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想,不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng),均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi);本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,包括制冷壓縮機(jī)(I)、冷凝器(2)、干燥過濾器(3)、制冷劑液體管路電磁閥(4)、膨脹閥(5)、氣液分離與再冷器(7)、制冷劑循環(huán)泵(8)和三通調(diào)節(jié)閥(12),其特征在于所述的氣液分離與再冷器(7)上的氣體制冷劑出口(7-1)通過管路與制冷壓縮機(jī)(I)上的吸氣口( 1-2)相連通,制冷壓縮機(jī)(I)上的排氣口(1-1)通過管路與冷凝器(2)上的制冷劑進(jìn)口(2-1)相連通,冷凝器(2)上的制冷劑出口(2-2)通過管路依次與干燥過濾器(3)、制冷劑液體管路電磁閥(4)、膨脹閥(5)相連通,膨脹閥(5)的出口通過管路與氣液分離與再冷器(7)上的氣液混合制冷劑進(jìn)口(7-2)相連通,氣液分離與再冷器(7)上的液體制冷劑出口(7-3)通過管路與制冷劑循環(huán)泵(8)相連通,制冷劑循環(huán) 泵(8)的出口端通過管路與液體制冷劑集管(10)的入口相連通,液體制冷劑集管(10)的出口與冷卻基板(9)的入口相連通,冷卻基板(9)的出口與氣體制冷劑集管(11)的入口相連通,氣體制冷劑集管(11)的出口與氣液分離與再冷器(7 )上的氣體制冷劑進(jìn)口(7-4)相連通;所述的冷凝器(2)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(2-4)處設(shè)有冷卻介質(zhì)管(25),冷卻介質(zhì)管(25)上設(shè)有三通調(diào)節(jié)閥(12)和溫度檢測裝置(24),溫度檢測裝置(24)位于三通調(diào)節(jié)閥(12)的進(jìn)入端口(12-1)處的冷卻介質(zhì)管(25)上,三通調(diào)節(jié)閥(12)的排出端口(12-2)通過冷卻介質(zhì)管(25)與氣液分離與再冷器(7)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(7-6)相連通,氣液分離與再冷器(7)上的冷卻介質(zhì)出口(7-5)通過冷卻介質(zhì)管(25)與冷凝器(2)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(2-4)相連通且冷凝器(2)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(2-4)通過冷卻介質(zhì)管(25)與三通調(diào)節(jié)閥(12)的旁通端口(12-3)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述制冷壓縮機(jī)(I)上的冷卻接口( 1-3 )通過管路與干燥過濾器(3 )的出口端和制冷劑液體管路電磁閥(4)的進(jìn)口端之間的管路相連通,制冷壓縮機(jī)(I)的冷卻接口(1-3 )處的管路上設(shè)有冷卻電磁閥(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的氣液分離與再冷器(7)包括第一端蓋(7-9)、第一管端板(7-10)、冷凝換熱管(7-11)、殼體(7-12)、擋液板(7-13)、第二管端板(7-14)、第二端蓋(7-15)和再冷換熱管(7-16),殼體(7-12)的兩端分別設(shè)有第一管端板(7-10)和第二管端板(7-14),第一管端板(7-10)和第二管端板(7-14)的外側(cè)分別設(shè)有用于密封的第一端蓋(7-9)和第二端蓋(7-15),冷凝換熱管(7-11)和再冷換熱管(7-16)的兩端分別設(shè)置在第一管端板(7-10)和第二管端板(7-14)上且冷凝換熱管(7-11)位于再冷換熱管(7-16)的上方,擋液板(7-13)位于冷凝換熱管(7-11)的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的第一端蓋(7-9)和第二端蓋(7-15)分別與第一管端板(7-10)和第二管端板(7-14)構(gòu)成冷卻介質(zhì)腔(7-7),該冷卻介質(zhì)腔(7-7)皆與冷凝換熱管(7-11)和再冷換熱管(7-16)相連通且第一端蓋(7-9)或第二端蓋(7-15)上設(shè)有與冷卻介質(zhì)腔(7_7)相連通的冷卻介質(zhì)出口(7-5)和冷卻介質(zhì)進(jìn)口(7-6);所述的氣體制冷劑出口(7-1)、氣液混合制冷劑進(jìn)口(7-2)、液體制冷劑出口(7-3)和氣體制冷劑進(jìn)口(7-4)皆設(shè)置在殼體(7-12)上,且氣體制冷劑出口(7-1)、氣液混合制冷劑進(jìn)口(7-2)、液體制冷劑出口(7-3)和氣體制冷劑進(jìn)口(7-4)皆與殼體(7-12)和第一管端板(7-10)、第二管端板(7-14)構(gòu)成的密封腔相連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的冷卻介質(zhì)腔(7-7)內(nèi)設(shè)有隔板(7-8),冷卻介質(zhì)出口(7-5)和冷卻介質(zhì)進(jìn)口(7-6)分別設(shè)置在隔板(7-8)上側(cè)和下側(cè)的第一端蓋(7-9)或第二端蓋(7-15)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的氣液分離與再冷器(7)內(nèi)設(shè)有噴淋器(7-18),噴淋器(7-18)設(shè)置在擋液板(7-13)的上方且噴淋器(7-18)通過殼體(7-12)上的噴淋接口(7-17)與噴淋管(28)相連通,噴淋管(28)的另一端與液體制冷劑出口(7-3)處的管道相連通且噴淋管(28)上設(shè)有噴淋泵(19 )和噴淋控制閥(20 ),噴淋控制閥(20 )位于噴淋泵(19 )和噴淋接口( 7-17 )之間的噴淋管(28)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的氣液分離與再冷器(7)處設(shè)有壓力傳感器(22),壓力傳感器(22)設(shè)置在氣液分離與再冷器(7 )上或連通氣液分離與再冷器(7 )和制冷壓縮機(jī)(I)的管道上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的氣液分離與再冷器(7)上設(shè)有液位傳感器(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的制冷壓縮機(jī)(I)采用磁懸浮無油離心式壓縮機(jī),且所述的制冷壓縮機(jī)(I)處設(shè)有負(fù)載平衡閥(21),平衡閥(21)分別與制冷壓縮機(jī)(I)的排氣口(1-1)和吸氣口(1-2)相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型設(shè)備的帶有自然冷卻功能的復(fù)合型蒸發(fā)式冷卻裝置,其特征在于所述的液體制冷劑出口(7-3)與制冷劑循環(huán)泵(8)之間的管路上設(shè)有液體制冷劑均流管(14),制冷劑循環(huán)泵(8)與液體制冷劑集管(10)之間的管路上設(shè)有液體制冷劑分配集管(15),氣體制冷劑集管(11)與氣體制冷劑進(jìn)口(7-4)之間的管路上設(shè)有氣體制冷劑回氣匯集管(16);所述冷卻介質(zhì)管(25)的進(jìn)口處設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)入端匯集管(17),冷凝器(2)上的冷卻介質(zhì)出口(2-3)處的管路與冷卻介質(zhì)排出端匯集管(18)相連通。
【文檔編號】F25B27/00GK103528256SQ201310515191
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】周偉 申請人:周偉