一种机房机柜的间接蒸发冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及蒸发冷却和热交换产品和控制领域，具体涉及到一种机房机柜的间接蒸发冷却系统。


背景技术：

2.随着数据越来越多，数据中心的密度也越来越大，数据中心的温度随之也逐步上升，数据中心降温节能就成为了一个主要解决的方向，当前数据中心的机房采取列间空调和房间空调形式对机房进行降温，然而列间空调和房间空调均需采用压缩机机械制冷降温，这样方式很耗能，且这种方式不能根据外界环境温度变化进行多种模式切换利用自然冷源，没有充分利用自然风冷，不够节能。
3.同时，在一些间接蒸发冷却系统中虽然利用了自然风，但采用的是板式热交换器将机房中的热风换热降温，然而该种板式热交换器在高风速使用时会有限制，风速过高会削弱膜片的使用寿命，并且噪音及风阻也会变大；其次换热芯体存在易脏堵的现象，需要定期维护；同时也存在体积大的问题，占据系统空间较多。


技术实现要素：

4.为了克服现有产品和技术的不足，本实用新型提供一种机房机柜的间接蒸发冷却系统，其能根据季节不同，采取不同的运行模式，充分利用外部自然风冷进行散热降温，能降低能耗。
5.本实用新型实施案例的技术方案如下：
6.一种机房机柜的间接蒸发冷却系统，所述系统包括板式过滤器、预冷盘管、三通阀、循环水泵、喷淋装置、填料、接水盘、水箱、第一风机、热管换热器、第二风机、温度传感器和控制器，所述板式过滤器、所述预冷盘管、所述三通阀、所述循环水泵、所述喷淋装置、所述填料、所述接水盘、所述水箱、第一风机置于机房外部密闭空间内，所述板式过滤器处于机房外部密闭空间的进风口，所述预冷盘管置于所述板式过滤器的正后方，所述填料置于所述预冷盘管的后方，所述喷淋装置置于所述填料的正上方，所述接水盘置于所述填料的下方，所述水箱置于所述接水盘的下方且与所述接水盘连通，所述循环水泵进水端通过管道与所述水箱连通，所述循环水泵出水端通过管道与所述三通阀的第一端口连通，所述三通阀的第二端口通过管道与所述预冷盘管的一端连通，所述预冷盘管的另一端通过管道与所述喷淋装置连通，所述三通阀的第三端口通过管道与所述喷淋装置连通，所述循环水泵、所述三通阀、所述第一风机、所述第二风机、所述温度传感器与所述控制器电性连接，所述控制器控制根据所述温度传感器测量的环境温度控制所述循环水泵、所述三通阀、所述第一风机、所述第二风机；
7.所述热管换热器具有冷凝段、绝热段和蒸发段，所述冷凝段一端与机房外部密闭空间连通，所述冷凝段另一端与机房外部开放空间连通，所述绝热段处于机房与机房外部孔的接驳处，所述蒸发段和所述第二风机处于机房内，机柜将机房分隔成冷通道和热通道，
所述蒸发段一端与所述冷道道连通，所述蒸发段另一端与所述热通道连通，所述第一风机抽吸机房外部密闭空间内的冷风进入所述冷凝段的一端，从所述冷凝段的另一端排出到机房外部开放空间，所述第二风机抽吸所述热通道内的热风进入所述蒸发段的一端，从所述蒸发段的另一端排出到所述冷通道内。
8.优选地，所述热管换热器包括壳体和多个热管，所述壳体具有连接成一体的冷凝腔体、绝热腔体、蒸发腔体，多个间隔均匀的所述热管的一端位于所述冷凝腔体内，所述热管的另一端位于所述蒸发腔体内，所述热管穿过整个所述绝热腔体，所述热管管道内存贮为温差相变汽化液体。
9.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
10.通过设置板式过滤器对外界自然风进行过滤，通过设置预冷盘管对自然风进行预冷，预冷后的自然风与填料中的循环水蒸发换热交换，换热效率更高，通过设置在循环水泵输出管道上设置三通阀，可根据季节温度控制三通阀的通断实现间接蒸发冷却系统的三种运行模式，在夏季，切换为自然风预冷模式，在春秋季，切换为不预冷模式，在冬季切换为直接自然风模式，通过设置热管换热器，由于热管里存贮了相变汽化液体实现了冷热端的高效换热效率，同时使用热管也极大缩小了换热器的体积，也更容易进行污脏清理。
附图说明
11.图1为本实用新型中的一种机房机柜的间接蒸发冷却系统的原理示意图；
12.图2为本实用新型中的一种热管换热器的结构示意图；
13.100、机房外部密闭空间；11、板式过滤器；12、预冷盘管；13、喷淋装置；14、填料；15、接水盘；16、水箱；17、循环水泵；18、三通阀；19、第一风机；20、第二风机；200、机房外部开放空间；22、热管换热器；221、冷凝腔体；222、绝热腔体；223、蒸发腔体；224、热管；225、壳体；226、冷凝段；227、绝热段；228、蒸发段；300、机房；301、机柜；302、热通道；303、冷通道。
具体实施方式
14.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
15.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
16.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
17.如图1、图2所示，图1为本实用新型中的一种机房机柜的间接蒸发冷却系统的原理示意图；图2为本实用新型中的一种热管换热器的结构示意图；一种机房机柜的间接蒸发冷却系统，包括板式过滤器、预冷盘管、三通阀、循环水泵、喷淋装置、填料、接水盘、水箱、第一风机、热管换热器、第二风机、温度传感器和控制器，所述板式过滤器、所述预冷盘管、所述
三通阀、所述循环水泵、所述喷淋装置、所述填料、所述接水盘、所述水箱、第一风机置于机房外部密闭空间内，所述板式过滤器处于机房外部密闭空间的进风口，所述预冷盘管置于所述板式过滤器的正后方，所述填料置于所述预冷盘管的后方，所述喷淋装置置于所述填料的正上方，所述接水盘置于所述填料的下方，所述水箱置于所述接水盘的下方且与所述接水盘连通，所述循环水泵进水端通过管道与所述水箱连通，所述循环水泵出水端通过管道与所述三通阀的第一端口连通，所述三通阀的第二端口通过管道与所述预冷盘管的一端连通，所述预冷盘管的另一端通过管道与所述喷淋装置连通，所述三通阀的第三端口通过管道与所述喷淋装置连通，所述循环水泵、所述三通阀、所述第一风机、所述第二风机、所述温度传感器与所述控制器电性连接，所述控制器控制根据所述温度传感器测量的环境温度控制所述循环水泵、所述三通阀、所述第一风机、所述第二风机；
18.所述热管换热器具有冷凝段、绝热段和蒸发段，所述冷凝段一端与机房外部密闭空间连通，所述冷凝段另一端与机房外部开放空间连通，所述绝热段处于机房与机房外部孔的接驳处，所述蒸发段和所述第二风机处于机房内，机柜将机房分隔成冷通道和热通道，所述蒸发段一端与所述冷道道连通，所述蒸发段另一端与所述热通道连通，所述第一风机抽吸机房外部密闭空间内的冷风进入所述冷凝段的一端，从所述冷凝段的另一端排出到机房外部开放空间，所述第二风机抽吸所述热通道内的热风进入所述蒸发段的一端，从所述蒸发段的另一端排出到所述冷通道内。
19.在数据中心机房中，服务器存放在机柜上，服务器作为大功率设备，需要及时散热，需要对机房机会进行散热，在机房中，机柜作为散热对象主体，通常从一端进入冷风与机柜中的热风进行换热降温，热风从另一侧排出，这样，可以利用机柜的物理属性将机房分隔成冷通道和热通道，冷风经冷通道进入机柜内部，热风从机柜内部排出经热通道排出。机房为了保证服务器的工作环境，通常为密封环境，防止外界杂质进入，只留有新风通道即可，本实用新型采用热管换热器，将机房中的热通道中的热风输送至热管换热器，与外部进入热管换热器的冷风进行换热降温。热管换热器在外部的部分为冷凝段，在机房部分为蒸发段，在机房和外部的交接处为绝热段，蒸发段提供冷量，机房的热风进入蒸发段与冷量进行换热降温，冷凝段对应蒸发段释放热量，其与外部冷却系统提供的冷量进行换热降温，释放热量，实现了机房的换热降温。外部冷却系统在本实用新型中为间接蒸发冷却系统，其在机房外部密封空间将自然风制成冷风，将冷风输入至热管换热器的冷凝段。间接蒸发冷却系统的工作原理如下：在夏季时，自然风温度较高，需要预冷，自然风经板式过滤器过滤进入机房外部密封空间内与预冷盘管进行换热预冷，降温后再进入填料中与循环水进行蒸发换热，换热降温后经第一风机抽吸进入热管换热器的冷凝段，对冷凝段进行降温释压，换热升温后排出到机房外部开放空间；蓄水箱中的水经循环水泵抽送经三通阀输送至预冷盘管，与自然换热升温后，输送至喷淋装置，喷淋装置将升温后的循环水布淋在填料上与热风进行蒸发降温，汇集在接水盘中，流落至蓄水箱中；在春秋季时，控制器控制三通阀，循环水泵抽吸循环水直接到喷淋装置，在冬季时，控制关闭循环水泵，自然直接经第一风机抽吸进冷凝段。
20.对于热管换热器需要满足冷凝段高温，蒸发段低温，且机房与外部空间接驳处为绝段，在本实用新型中，优选地，所述热管换热器包括壳体和多个热管，所述壳体具有连接成一体的冷凝腔体、绝热腔体、蒸发腔体，多个间隔均匀的所述热管的一端位于所述冷凝腔
体内，所述热管的另一端位于所述蒸发腔体内，所述热管穿过整个所述绝热腔体，所述热管管道内存贮为温差相变汽化液体。
21.热管管道贯穿蒸发段、绝热段和冷凝段，热管在蒸发腔体内为低温段，热管在冷凝腔体内为高温段，热管通过管道内部存贮温差相变材料，在冷凝高温段相变为高温气体状态，在遇到外部冷风后，冷凝成低温液体，液体再沿着热管中的多孔材料靠毛细力的作用经绝热段流回蒸发段，低温液体在蒸发段与进入蒸发腔体的机房热风进行换热，吸热蒸发为气体，由于汽化潜热大，能带走热风的大量的热量。这里温差相变汽化液体为cacl2
·
6h2o、srcl2
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6h2o、羟甲基纤维素钠按重量百分比混合而成。
22.本实用新型的间接蒸发冷却系统的控制方法；包括：
23.步骤100：温度传感器实时测量环境温度，并同步将温度值传输至控制器；
24.控制器根据环境温度控制间接蒸发冷却系统的水泵、三通阀、第一风机、第二风机的开关或开度进行夏季模式、春秋模式、冬季模式的切换以及每种模式下的循环水流量和风机风量的调节，温度传感器为控制提供实时原始数据。
25.步骤200：控制器根据温度值控制三通阀的三个端口的开通，控制器根据温度值调节循环水泵的输送流量和风机的输出风量。
26.控制通过控制三通阀的三个端口的开通，决定了循环水循环路线，通过根据温度值得变化对循环水泵的开度和风机的转速进行调节进而控制流量和风量。
27.具体的地，当温度值大于25℃，控制器发出第一模式信号至三通阀，三通阀第一端口和第二端口导通，当温度值为30℃，循环水泵、第一风机、第二风机按第一组设定固定功率运行，当温度值大于30℃或小于30℃，控制器根据温度值进行pid调节循环水泵的开度和风机的转速进而控制输送流量和输出风量；
28.当温度值小于和等于25℃且大于16℃，控制器发出第二模式信号至三通阀，三通阀第一端口和第三端口导通，当温度值为20℃，循环水泵、第一风机、第二风机按第二组设定固定功率运行，当温度值大于20℃或小于20℃，控制器根据温度值进行pid调节循环水泵的开度和风机的转速进而控制输送流量和输出风量；
29.当温度值小于和等于16℃，控制器发出关停信号至循环水泵，循环水泵停止运行，当温度值为10℃，第一风机、第二风机按第三组设定固定功率运行，当温度值大于10℃或小于10℃，控制器根据温度值进行pid调节循环水泵的开度和风机的转速进而控制输送流量和输出风量。
30.控制器为每种运行模式都设定了一组固定运行功率，包括循环水泵的运行功率，第一风机、第二风机的功率，功率固定了，其循环水流量和风的风量也是固定量，当控制器接收到当前温度大于25℃，当前间接冷却系统需要进入夏季模式，此时控制发出第一模式信号至三通阀，三通阀的第一端口和第二端口导通，循环水经预冷盘管进行循环，当温度大于或小于固定功率对应的30℃时，控制器根据温度值进行pid调节循环水泵的开度和风机的转速进而控制输送流量和输出风量。即温度越大循环水泵开度越大，风机转速越快；当控制器接收到当前温度小于和等于25℃且大于16℃，当前间接冷却系统需要进入春秋季模式，此时控制器发出第二模式信号至三通阀，三通阀的第一端口和第三端口导通，循环水不经预冷盘管直接送至喷淋装置进行循环，当温度大于或小于固定功率对应的20℃时，控制器根据温度值进行pid调节循环水泵的开度和风机的转速进而控制输送流量和输出风量。
即温度越大循环水泵开度越大，风机转速越快；当控制器接收到当前温度小于16℃，当前间接冷却系统需要进入冬季模式，此时控制器发出关停信号至循环水泵，循环水泵停止运行，当温度大于或小于固定功率对应的10℃时，控制器根据温度值进行pid调节循环水泵的开度和风机的转速进而控制输送流量和输出风量。即温度越大循环水泵开度越大，风机转速越快。
31.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
32.通过设置板式过滤器对外界自然风进行过滤，通过设置预冷盘管对自然风进行预冷，预冷后的自然风与填料中的循环水蒸发换热交换，换热效率更高，通过设置在循环水泵输出管道上设置三通阀，可根据季节温度控制三通阀的通断实现间接蒸发冷却系统的三种运行模式，在夏季，切换为自然风预冷模式，在春秋季，切换为不预冷模式，在冬季切换为直接自然风模式，通过设置热管换热器，由于热管里存贮了相变汽化液体实现了冷热端的高效换热效率，同时使用热管也极大缩小了换热器的体积，也更容易进行污脏清理。
33.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
34.以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种机房机柜的间接蒸发冷却系统，其特征在于，所述系统包括板式过滤器、预冷盘管、三通阀、循环水泵、喷淋装置、填料、接水盘、水箱、第一风机、热管换热器、第二风机、温度传感器和控制器，所述板式过滤器、所述预冷盘管、所述三通阀、所述循环水泵、所述喷淋装置、所述填料、所述接水盘、所述水箱、所述第一风机置于机房外部密闭空间内，所述板式过滤器处于机房外部密闭空间的进风口，所述预冷盘管置于所述板式过滤器的正后方，所述填料置于所述预冷盘管的后方，所述喷淋装置置于所述填料的正上方，所述接水盘置于所述填料的下方，所述水箱置于所述接水盘的下方且与所述接水盘连通，所述循环水泵进水端通过管道与所述水箱连通，所述循环水泵出水端通过管道与所述三通阀的第一端口连通，所述三通阀的第二端口通过管道与所述预冷盘管的一端连通，所述预冷盘管的另一端通过管道与所述喷淋装置连通，所述三通阀的第三端口通过管道与所述喷淋装置连通，所述循环水泵、所述三通阀、所述第一风机、所述第二风机、所述温度传感器与所述控制器电性连接；所述热管换热器具有冷凝段、绝热段和蒸发段，所述冷凝段一端与机房外部密闭空间连通，所述冷凝段另一端与机房外部开放空间连通，所述绝热段处于机房与机房外部孔的接驳处，所述蒸发段和所述第二风机处于机房内，机柜将机房分隔成冷通道和热通道，所述蒸发段一端与所述冷通道连通，所述蒸发段另一端与所述热通道连通，所述第一风机抽吸机房外部密闭空间内的冷风进入所述冷凝段的一端，从所述冷凝段的另一端排出到机房外部开放空间，所述第二风机抽吸所述热通道内的热风进入所述蒸发段的一端，从所述蒸发段的另一端排出到所述冷通道内。2.根据权利要求1所述的机房机柜的间接蒸发冷却系统，其特征在于，所述热管换热器包括壳体和多个热管，所述壳体具有连接成一体的冷凝腔体、绝热腔体、蒸发腔体，多个间隔均匀的所述热管的一端位于所述冷凝腔体内，所述热管的另一端位于所述蒸发腔体内，所述热管穿过整个所述绝热腔体，所述热管管道内存贮为温差相变汽化液体。

技术总结
本实用新型涉及一种机房机柜的间接蒸发冷却系统，包括板式过滤器、预冷盘管、三通阀、循环水泵、喷淋装置、填料、接水盘、水箱、第一风机、热管换热器、第二风机、温度传感器和控制器，所述蒸发段和所述第二风机处于机房内，机柜将机房分隔成冷通道和热通道，所述蒸发段一端与所述冷道道连通，所述蒸发段另一端与所述热通道连通，所述第一风机抽吸机房外部密闭空间内的冷风进入所述冷凝段的一端，从所述冷凝段的另一端排出到机房外部开放空间，所述第二风机抽吸所述热通道内的热风进入所述蒸发段的一端，从所述蒸发段的另一端排出到所述冷通道内。其能根据季节不同，采取不同的运行模式，充分利用外部自然风冷进行散热降温，能降低能耗。耗。耗。


技术研发人员：白本通
受保护的技术使用者：深圳博健科技有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/9/1