CN108375315B - 换热单元及包含该换热单元的换热器和换热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种换热单元及包含该换热单元的换热器和换热系统，该换热单元包括：微通道扁管和翅片，其中，微通道扁管包括至少两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。本申请可降低换热单元的总热阻，进而可较大幅度地降低包含该换热单元的换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

Description

换热单元及包含该换热单元的换热器和换热系统

技术领域

本申请涉及换热器技术，尤其涉及一种换热单元及包含该换热单元的换热器和换热系统。

背景技术

随着大数据时代的到来，数据处理量不断攀升，且用于数据处理的数据中心的耗电量也逐年增加。因此，对如何降低整个数据中心的能源使用率(Power UsageEffectiveness，PUE)成为行业内研究的热门课题。其中，作为数据中心必不可少的制冷设备，机房空调的高能效和微型化对数据中心PUE的降低起到举足轻重的作用。

机房空调的核心部件是换热器。在相同换热温差下，换热器的总热阻越小，热量越大，因此，提升换热器换热效率的关键在于减小总热阻。其中，换热器的总热阻由空气侧热阻、接触热阻和制冷剂侧热阻串联组成。

目前业界常用的提高换热器换热效率的方法是采用微通道换热器代替管翅式换热器，以减小其中的制冷剂侧热阻和接触热阻。但相比管翅式换热器，微通道换热器仅可减小约16％的总热阻，总热阻降低幅度有限。

发明内容

本申请提供一种换热单元及包含该换热单元的换热器和换热系统，以较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

第一方面，本申请提供一种换热单元，包括：微通道扁管和翅片。其中，微通道扁管包括至少两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。

通过在第一排微通道和翅片之间设置第二排微通道，其中，第一排微通道用于制冷剂流通，第二排微通道用于填充相变抑制工质，利用相变抑制工质的相变抑制均温特性有效地降低了过热段翅片的温度，从而降低了换热单元的空气侧热阻；另外，结合微通道换热技术还可降低换热单元的制冷剂侧热阻，综上，使用该换热单元可较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

一种可能的实施方式中，上述微通道扁管还可以包括另一用于填充相变抑制工质的第三排微通道。其中，第二排微通道和第三排微通道分别设置在第一排微通道的两侧。通过在第一排微通道的两侧分别设置第二排微通道和第三排微通道，这两排微通道均用于填充相变抑制工质，可更有效地降低过热段翅片的温度，进一步降低空气侧热阻。

一种可能的实施方式中，用于填充相变抑制工质的微通道高于或低于第一排微通道，以使用于填充相变抑制工质的微通道与用于制冷剂流通的第一排微通道在高度上相互错开。也就是说，当微通道扁管包括两排微通道时，第二排微通道高于或低于第一排微通道；或者，当微通道扁管包括三排微通道时，第二排微通道和第三排微通道均高于第一排微通道，或者，第二排微通道和第三排微通道均低于第一排微通道。

一种可能的实施方式中，微通道扁管中各微通道的横截面形状为以下形状中的任一个或多个：矩形、六边形、圆形、三角形及其各自的相关变异形状。

一种可能的实施方式中，微通道扁管中各微通道的横截面形状相同或不同。也即，微通道扁管中各微通道可以是对称或非对称的。

一种可能的实施方式中，微通道扁管与翅片通过钎焊固定，从而可降低换热单元的接触热阻，进而降低包含该换热单元的换热器的接触热阻。

一种可能的实施方式中，换热单元的材质为铝。

一种可能的实施方式中，微通道扁管中各微通道的当量直径为d，且d＜1mm。

第二方面，本申请提供一种换热器，包括：至少一个如第一方面任一项所述的换热单元；以及，与第一排微通道连通的进口集管和出口集管。其中，进口集管用于制冷剂的输入，出口集管用于制冷剂的输出。

一种可能的实施方式中，换热器还包括：工质集管。工质集管与微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道连通，工质集管的一端部设置有充注孔，该充注孔用于相变抑制工质的输入，在相变抑制工质充注完成后封闭充注孔。该实施方式采用整体充注的方式将相变抑制工质填充至工质集管。

一种可能的实施方式中，换热器还包括：第一端板。第一端板焊接在用于填充相变抑制工质的微通道的一端。第一端板包括：充注孔和混合槽，混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至用于填充相变抑制工质的微通道，在相变抑制工质充注完成后封闭充注孔及用于填充相变抑制工质的微通道的另一端。该实施方式采用单片充注的方式将相变抑制工质填充至工质集管。

一种可能的实施方式中，换热器还包括：第二端板。第一端板和第二端板分别焊接在用于填充相变抑制工质的微通道的两端，且第二端板和第一端板的结构相同，在相变抑制工质充注完成后封闭第一端板和第二端板的充注孔。相比上一种可能的实施方式中，本实施方式中的换热器填充相变抑制工质的效果更佳。

第三方面，本申请提供一种换热系统，包括如第二方面任一项所述的换热器。该换热系统例如为机房空调等。

本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为换热器传热过程的等效电路图；

图2为微通道换热器与管翅式换热器的热阻分布对比图；

图3为微通道换热器中传热单元沿高度方向的温度分布示意图；

图4为本申请一实施例提供的换热单元的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的换热单元的结构示意图；

图6为本申请又一实施例提供的换热单元中微通道扁管的端部结构示意图；

图7为本申请又一实施例提供的换热单元中微通道扁管的横截面形状示意图；

图8为本申请一实施例提供的换热器的外部结构示意图；

图9为本申请另一实施例提供的换热器中换热单元充注端口示意图；

图10为本申请又一实施例提供的换热器中换热单元充注端口示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，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，仅用于解释本申请，而不能理解对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为换热器传热过程的等效电路图。如图1所示，换热器的热阻由空气侧热阻R1、接触热阻R2和制冷剂侧热阻R3串联组成，换热器的传热过程可以类比欧姆定律，在相同换热温差ΔT下，热阻越小，换热量越大，因此，提升换热效率的关键在于减小热阻。

图2为微通道换热器与管翅式换热器的热阻分布对比图。参考图2，管翅式换热器的总热阻R中，空气侧热阻R1约为0.8R，接触热阻R2约为0.05R，制冷剂侧热阻R3约为0.15R；微通道换热器的热阻为约0.84R，其中，空气侧热阻R1约为0.82R，制冷剂侧热阻R3约为0.02R，即相比管翅式换热器，总热阻减少16％。其中，微通道换热器利用制冷剂侧微小尺度换热较宏观尺度换热系数大幅提升，制冷剂侧热阻R3可减小80％左右，通过铝管与铝翅片焊接工艺可以消除接触热阻R2。

如图2所示，微通道换热器虽然有效的降低了制冷剂侧热阻R3和接触热阻R2，但是对于占总热阻80％左右的空气侧热阻R1并未减小，因此总热阻降低幅度受限。

另外，图3为微通道换热器中传热单元沿高度方向的温度分布示意图。如图3所示，在微通道换热器中，传热单元包括微通道扁管和翅片，其中，微通道扁管仅包括用于制冷剂流通的一排微通道，空气在翅片之间流通；且传热单元沿高度方向温度分布不均匀。由于传热单元沿高度方向温度分布不均匀，使得微通道换热器出风温度不均匀，进而导致机房空调风机背板凝露严重，且有吹水风险。

基于上述所述的现有微通道换热器存在的问题，本申请提供一种新型的换热单元及包含该换热单元的换热器和换热系统，通过降低换热单元的空气侧热阻来较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

图4为本申请一实施例提供的换热单元的结构示意图。如图4所示，换热单元40包括：微通道扁管和翅片。其中，微通道扁管包括两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。

其中，相变抑制工质，指的是一种气体或者液体或者气体与液体的混合物组成的传热工质。当有温差存在时，该相变抑制工质在封闭腔体内可由于相变抑制实现相变抑制工质内部迅速均温。因此，相比现有的微通道换热器，该实施例在第一排微通道和翅片之间增设用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，利用其中相变抑制工质的相变抑制均温特性降低过热段翅片的温度，使得换热单元40的出风温度均匀，从而降低换热单元40的空气侧热阻，可使换热单元40的热阻降低20％～25％，换热效率提升25％～30％，实现换热单元40的换热效率的大幅度提升。

图4所示结构中，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径均小于1mm，通过微通道换热技术可降低传热单元40的制冷剂侧热阻。例如，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

该实施例通过在第一排微通道和翅片之间设置第二排微通道，其中，第一排微通道用于制冷剂流通，第二排微通道用于填充相变抑制工质，利用相变抑制工质的相变抑制均温特性有效地降低了过热段翅片的温度，从而降低了换热单元的空气侧热阻；另外，结合微通道换热技术还可降低换热单元的制冷剂侧热阻，综上，使用该换热单元可较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

图5为本申请另一实施例提供的换热单元的结构示意图。如图5所示，在图4所示结构的基础上，换热单元50中，微通道扁管还可以包括另一用于填充相变抑制工质(即工质A)的第三排微通道。其中，第二排微通道和第三排微通道分别设置在第一排微通道的两侧。

其中，第三排微通道中各微通道的当量直径小于1mm。示例性地，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

由于换热器可包括多个换热单元，该多个换热单元依次并联。因此，通过如图5所示的换热单元50，可同时降低该换热单元50左右两侧的过热段翅片的温度，也就是说，一个翅片通过两排用于填充相变抑制工质的微通道来保证其温度均匀，因此，可实现过热段翅片的快速均温。

该实施例通过在第一排微通道的两侧分别设置第二排微通道和第三排微通道，这两排微通道均用于填充相变抑制工质，可更有效地降低过热段翅片的温度，进一步降低空气侧热阻。

在上述实施例的基础上，一种具体的实现方式中，用于填充相变抑制工质的微通道高于或低于第一排微通道，以使用于填充相变抑制工质的微通道与用于制冷剂流通的第一排微通道在高度上相互错开。也就是说，当微通道扁管包括两排微通道时，如图4所示，第二排微通道高于或低于第一排微通道；或者，当微通道扁管包括三排微通道时，如图5所示，第二排微通道和第三排微通道均高于第一排微通道，或者，第二排微通道和第三排微通道均低于第一排微通道。

示例性地，图6为本申请又一实施例提供的换热单元中微通道扁管的端部结构示意图。如图6所示，用于填充相变抑制工质(即工质A)的微通道，即第二排微通道和第三排微通道，接口保持平齐，但与第一排微通道的接口沿高度方向错开：用于填充相变抑制工质(即工质A)的微通道的接口可以较第一排微通道的接口短。

对于上述微通道扁管中各微通道的横截面形状，本申请不限于如图4或图5所示的形状。可选地，微通道扁管中各微通道的横截面形状可以为以下形状中的任一个或多个：矩形、六边形、圆形、三角形及其各自的相关变异形状等。

进一步地，微通道扁管中各微通道的横截面形状相同或不同。也即，微通道扁管中各微通道可以是对称或非对称的。

图7为本申请又一实施例提供的换热单元中微通道扁管的横截面形状示意图。参考图7，微通道扁管的横截面形状可以是对称的，或者，微通道扁管的横截面形状可以是非对称的，具体可根据实际需求进行设置，本申请不对其进行限制。

需说明的是，上述实施例中，微通道扁管与翅片通过钎焊固定。通过钎焊固定微通道扁管与翅片，可降低换热单元的接触热阻，进而降低包含该换热单元的换热器的接触热阻；其中，上述换热单元的材质可以为铝，但本申请不以此为限，也就是说，换热单元的材质也可以为其他散热性较好的材料。

图8为本申请一实施例提供的换热器的外部结构示意图。如图8所示，本实施例提供一种换热器80，该换热器80包括：至少一个换热单元；以及，与换热单元中第一排微通道连通的进口集管和出口集管。其中，进口集管用于制冷剂的输入，出口集管用于制冷剂的输出。

一种实现方式中，该实施例中的换热单元具体结构可如图4所示：换热单元40包括：微通道扁管和翅片。其中，微通道扁管包括两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。

其中，相变抑制工质，指的是一种气体或者液体或者气体与液体的混合物组成的传热工质。当有温差存在时，该相变抑制工质在封闭腔体内可由于相变抑制实现相变抑制工质内部迅速均温。因此，相比现有的微通道换热器，该实施例在第一排微通道和翅片之间增设用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，利用其中相变抑制工质的相变抑制均温特性降低过热段翅片的温度，使得换热单元40的出风温度均匀，从而降低换热单元40的空气侧热阻，可使换热单元40的总热阻降低20％～25％，换热效率提升25％～30％，实现换热单元40的换热效率的大幅度提升。

图4所示结构中，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径均小于1mm，通过微通道换热技术可降低传热单元40的制冷剂侧热阻。例如，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

该实施例通过在换热单元的第一排微通道和翅片之间设置第二排微通道，其中，第一排微通道用于制冷剂流通，第二排微通道用于填充相变抑制工质，利用相变抑制工质的相变抑制均温特性有效地降低了过热段翅片的温度，从而降低了换热器的空气侧热阻；另外，结合微通道换热技术还可降低换热器的制冷剂侧热阻，综上，可较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

另一种实现方式中，该实施例中的换热单元具体结构可如图5所示：在图4所示结构的基础上，换热单元50中，微通道扁管还可以包括另一用于填充相变抑制工质(即工质A)的第三排微通道。其中，第二排微通道和第三排微通道分别设置在第一排微通道的两侧。

其中，第三排微通道中各微通道的当量直径小于1mm。示例性地，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

由于换热器80包括多个换热单元，该多个换热单元依次并联。因此，通过如图5所示的换热单元50，可同时降低该换热单元50左右两侧的过热段翅片的温度，也就是说，一个翅片通过两排用于填充相变抑制工质的微通道来保证其温度均匀，因此，可实现过热段翅片的快速均温。

该实施例通过在换热单元中第一排微通道的两侧分别设置第二排微通道和第三排微通道，这两排微通道均用于填充相变抑制工质，可更有效地降低过热段翅片的温度，进一步降低换热器的空气侧热阻。

仍参考图8，换热器80还包括：工质集管。工质集管与微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道连通，工质集管的一端部设置有充注孔，该充注孔用于相变抑制工质的输入，在相变抑制工质充注完成后封闭充注孔。

以图4所示换热单元40为例，工质集管与第二排微通道连通；以图5所示换热单元50为例，工质集管分别与第二排微通道和第三排微通道连通。

相变抑制工质和制冷剂均有上下集管将各自的微通道连通。其中，进口集管和出口集管将第一排微通道连通，工质集管与微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道连通。且，工质集管和进口集管、出口集管在高度方向错开，其相对位置与微通道扁管接头的接口相对应，例如图8所示结构，工质集管位于均内侧，进口集管和出口集管在外端，其对应微通道扁管接头。

综上，该实施方式采用整体充注的方式将相变抑制工质(例如工质A)填充至工质集管。

与上述整体充注对应，本申请还可采用单片充注的方式将相变抑制工质填充至工质集管。具体地，图9为本申请另一实施例提供的换热器中换热单元充注端口示意图。

与上述实施例类似，换热器90包括：至少一个换热单元；以及，与换热单元中第一排微通道连通的进口集管和出口集管。其中，进口集管用于制冷剂的输入，出口集管用于制冷剂的输出。

一种实现方式中，该实施例中的换热单元具体结构可如图4所示：换热单元40包括：微通道扁管和翅片。其中，微通道扁管包括两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。

其中，相变抑制工质，指的是一种气体或者液体或者气体与液体的混合物组成的传热工质。当有温差存在时，该相变抑制工质在封闭腔体内可由于相变抑制实现相变抑制工质内部迅速均温。因此，相比现有的微通道换热器，该实施例在第一排微通道和翅片之间增设用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，利用其中相变抑制工质的相变抑制均温特性降低过热段翅片的温度，使得换热单元40的出风温度均匀，从而降低换热单元40的空气侧热阻，可使换热单元40的总热阻降低20％～25％，换热效率提升25％～30％，实现换热单元40的换热效率的大幅度提升。

图4所示结构中，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径均小于1mm，通过微通道换热技术可降低传热单元40的制冷剂侧热阻。例如，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

该实施例通过在换热单元的第一排微通道和翅片之间设置第二排微通道，其中，第一排微通道用于制冷剂流通，第二排微通道用于填充相变抑制工质，利用相变抑制工质的相变抑制均温特性有效地降低了过热段翅片的温度，从而降低了换热器的空气侧热阻；另外，结合微通道换热技术还可降低换热器的制冷剂侧热阻，综上，可较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

另一种实现方式中，该实施例中的换热单元具体结构可如图5所示：在图4所示结构的基础上，换热单元50中，微通道扁管还可以包括另一用于填充相变抑制工质(即工质A)的第三排微通道。其中，第二排微通道和第三排微通道分别设置在第一排微通道的两侧。

其中，第三排微通道中各微通道的当量直径小于1mm。示例性地，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

由于换热器80包括多个换热单元，该多个换热单元依次并联。因此，通过如图5所示的换热单元50，可同时降低该换热单元50左右两侧的过热段翅片的温度，也就是说，一个翅片通过两排用于填充相变抑制工质的微通道来保证其温度均匀，因此，可实现过热段翅片的快速均温。

该实施例通过在换热单元中第一排微通道的两侧分别设置第二排微通道和第三排微通道，这两排微通道均用于填充相变抑制工质，可更有效地降低过热段翅片的温度，进一步降低换热器的空气侧热阻。

如图9所示出的，换热器90还包括：第一端板。该第一端板焊接在用于填充相变抑制工质的微通道的一端，即用于填充相变抑制工质的一排微通道共用一个第一端板。其中，第一端板包括：充注孔和混合槽。混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至用于填充相变抑制工质的微通道，在相变抑制工质充注完成后封闭充注孔及用于填充相变抑制工质的微通道的另一端。

以图4所示换热单元40为例，第一端板焊接在第二排微通道的一端，混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第二排微通道。

若以图5所示换热单元50为例，此时，第一端板的个数可以为一个，也可以为两个。当第一端板的个数为一个时，该第一端板上的混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第二排微通道和第三排微通道；当第一端板的个数为两个时，这两个第一端板中一个第一端板焊接在第二排微通道的一端，其上设置的混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第二排微通道，这两个第一端板中另一个第一端板焊接在第三排微通道的一端，其上设置的混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第三排微通道，这里所述的充注孔分别指的是焊接在对应微通道的第一端板上的充注孔。

进一步地，参考图10，换热器90还可以包括：第二端板。第一端板和第二端板分别焊接在用于填充相变抑制工质的微通道的两端，且第二端板和第一端板的结构相同，在相变抑制工质充注完成后封闭所述第一端板和所述第二端板的充注孔。相比换热器90仅包含第一端板的实施方式中，本实施方式中的换热器填充相变抑制工质的效果更佳。

上述换热器与相同体积下管翅式换热器相比，总热阻可降低20％～25％，换热效率可提升25％～30％，且整机显热比增加，风阻降低，出风温度均匀，实现整机能效可提升5％～7％，达到提升机房空调的整机能效比和降低整个数据中心PUE的目的。以半柜25千瓦(kw)为例，每台每年可节省电费2000～3000元。

另外，该换热器为全铝制品，成本低，重量轻，换热效率高，换热器体积小，有利于实现机房空调的高能效和微型化设计。

本申请还提供一种换热系统，该换热系统包括如上述任一实施例中所述的换热器。

该实施例中换热器可如图8所示，该换热器80包括：至少一个换热单元；以及，与换热单元中第一排微通道连通的进口集管和出口集管。其中，进口集管用于制冷剂的输入，出口集管用于制冷剂的输出。

一种实现方式中，该实施例中的换热单元具体结构可如图4所示：换热单元40包括：微通道扁管和翅片。其中，微通道扁管包括两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。

其中，相变抑制工质，指的是一种气体或者液体或者气体与液体的混合物组成的传热工质。当有温差存在时，该相变抑制工质在封闭腔体内可由于相变抑制实现相变抑制工质内部迅速均温。因此，相比现有的微通道换热器，该实施例在第一排微通道和翅片之间增设用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，利用其中相变抑制工质的相变抑制均温特性降低过热段翅片的温度，使得换热单元40的出风温度均匀，从而降低换热单元40的空气侧热阻，可使换热单元40的总热阻降低20％～25％，换热效率提升25％～30％，实现换热单元40的换热效率的大幅度提升。

图4所示结构中，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径均小于1mm，通过微通道换热技术可降低传热单元40的制冷剂侧热阻。例如，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

该实施例通过在换热单元的第一排微通道和翅片之间设置第二排微通道，其中，第一排微通道用于制冷剂流通，第二排微通道用于填充相变抑制工质，利用相变抑制工质的相变抑制均温特性有效地降低了过热段翅片的温度，从而降低了换热器的空气侧热阻；另外，结合微通道换热技术还可降低换热器的制冷剂侧热阻，综上，可较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

另一种实现方式中，该实施例中的换热单元具体结构可如图5所示：在图4所示结构的基础上，换热单元50中，微通道扁管还可以包括另一用于填充相变抑制工质(即工质A)的第三排微通道。其中，第二排微通道和第三排微通道分别设置在第一排微通道的两侧。

其中，第三排微通道中各微通道的当量直径小于1mm。示例性地，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

由于换热器80包括多个换热单元，该多个换热单元依次并联。因此，通过如图5所示的换热单元50，可同时降低该换热单元50左右两侧的过热段翅片的温度，也就是说，一个翅片通过两排用于填充相变抑制工质的微通道来保证其温度均匀，因此，可实现过热段翅片的快速均温。

该实施例通过在换热单元中第一排微通道的两侧分别设置第二排微通道和第三排微通道，这两排微通道均用于填充相变抑制工质，可更有效地降低过热段翅片的温度，进一步降低换热器的空气侧热阻。

仍参考图8，换热器80还包括：工质集管。工质集管与微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道连通，工质集管的一端部设置有充注孔，该充注孔用于相变抑制工质的输入，在相变抑制工质充注完成后封闭充注孔。

以图4所示换热单元40为例，工质集管与第二排微通道中各微通道连通；以图5所示换热单元50为例，工质集管分别与第二排微通道和第三排微通道中各微通道连通。

相变抑制工质和制冷剂均有上下集管将各自的微通道连通。其中，进口集管和出口集管将第一排微通道连通，工质集管与微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道连通。且，工质集管和进口集管、出口集管在高度方向错开，其相对位置与微通道扁管接头的接口相对应，例如图8所示结构，工质集管位于均内侧，进口集管和出口集管在外端，其对应微通道扁管接头。

换热系统中换热器还可为如图9所示的换热器。其中，换热器90包括：至少一个换热单元；以及，与换热单元中第一排微通道连通的进口集管和出口集管。其中，进口集管用于制冷剂的输入，出口集管用于制冷剂的输出。

一种实现方式中，该换热单元具体结构可如图4所示：换热单元40包括：微通道扁管和翅片。其中，微通道扁管包括两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，第二排微通道位于第一排微通道和翅片之间。

其中，相变抑制工质，指的是一种气体或者液体或者气体与液体的混合物组成的传热工质。当有温差存在时，该相变抑制工质在封闭腔体内可由于相变抑制实现相变抑制工质内部迅速均温。因此，相比现有的微通道换热器，该实施例在第一排微通道和翅片之间增设用于填充相变抑制工质(即工质A)的第二排微通道，利用其中相变抑制工质的相变抑制均温特性降低过热段翅片的温度，使得换热单元40的出风温度均匀，从而降低换热单元40的空气侧热阻，可使换热单元40的总热阻降低20％～25％，换热效率提升25％～30％，实现换热单元40的换热效率的大幅度提升。

图4所示结构中，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径均小于1mm，通过微通道换热技术可降低传热单元40的制冷剂侧热阻。例如，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第一排微通道和第二排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

该实施例通过在换热单元的第一排微通道和翅片之间设置第二排微通道，其中，第一排微通道用于制冷剂流通，第二排微通道用于填充相变抑制工质，利用相变抑制工质的相变抑制均温特性有效地降低了过热段翅片的温度，从而降低了换热器的空气侧热阻；另外，结合微通道换热技术还可降低换热器的制冷剂侧热阻，综上，可较大幅度地降低换热器总热阻，提高换热器的换热效率。

另一种实现方式中，该换热单元具体结构可如图5所示：在图4所示结构的基础上，换热单元50中，微通道扁管还可以包括另一用于填充相变抑制工质(即工质A)的第三排微通道。其中，第二排微通道和第三排微通道分别设置在第一排微通道的两侧。

其中，第三排微通道中各微通道的当量直径小于1mm。示例性地，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.6mm，或者，第三排微通道中各微通道的当量直径为0.7mm，等等。

由于换热器80包括多个换热单元，该多个换热单元依次并联。因此，通过如图5所示的换热单元50，可同时降低该换热单元50左右两侧的过热段翅片的温度，也就是说，一个翅片通过两排用于填充相变抑制工质的微通道来保证其温度均匀，因此，可实现过热段翅片的快速均温。

该实施例通过在换热单元中第一排微通道的两侧分别设置第二排微通道和第三排微通道，这两排微通道均用于填充相变抑制工质，可更有效地降低过热段翅片的温度，进一步降低换热器的空气侧热阻。

如图9所示出的，换热器90还包括：第一端板。该第一端板焊接在微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道的一端，即用于填充相变抑制工质的一排微通道共用一个第一端板。其中，第一端板包括：充注孔和混合槽。混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至用于填充相变抑制工质的微通道，在相变抑制工质充注完成后封闭充注孔及用于填充相变抑制工质的微通道的另一端。

以图4所示换热单元40为例，第一端板焊接在第二排微通道的一端，混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第二排微通道。

若以图5所示换热单元50为例，此时，第一端板的个数可以为一个，也可以为两个。当第一端板的个数为一个时，该第一端板上的混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第二排微通道和第三排微通道；当第一端板的个数为两个时，这两个第一端板中一个第一端板焊接在第二排微通道的一端，其上设置的混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第二排微通道，这两个第一端板中另一个第一端板焊接在第三排微通道的一端，其上设置的混合槽用于将经充注孔输入的相变抑制工质导向至第三排微通道，这里所述的充注孔分别指的是焊接在对应微通道的第一端板上的充注孔。

进一步地，参考图10，换热器90还包括：第二端板。第一端板和第二端板分别焊接在用于填充相变抑制工质的微通道的两端，且第二端板和第一端板的结构相同，在相变抑制工质充注完成后封闭所述第一端板和所述第二端板的充注孔。相比换热器90仅包含第一端板的实施方式中，本实施方式中的换热器填充相变抑制工质的效果更佳。

上述换热器与相同体积下管翅式换热器相比，热阻可降低20％～25％，换热效率可提升25％～30％，且整机显热比增加，风阻降低，出风温度均匀，实现整机能效可提升5％～7％，达到提升机房空调的整机能效比和降低整个数据中心PUE的目的。以半柜25千瓦(kw)为例，每台每年可节省电费2000～3000元。

另外，该换热器为全铝制品，成本低，重量轻，换热效率高，换热器体积小，有利于实现机房空调的高能效和微型化设计。

示例性地，上述换热系统可以具体为机房空调等。

虽然仅仅已经对本申请的某些部件和实施例进行了图示并且描述，但是在不实际脱离在权利要求书中的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和改变(例如，各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、安装布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。而且，为了提供对示例性实施例的简洁说明，可能尚未描述实际实施方式的所有部件(即，与目前视为是执行本申请的最佳模式无关的部件、或者与实现所要求的发明无关的部件)。应该了解，在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或者设计项目中一样，可能进行若干具体实施决策。这种开发工作可能是复杂的且耗时的，但对受益于本申请的那些普通技术人员来说，仍将是设计、加工和制造的例行程序，而无需过多实验。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种换热单元，包括：微通道扁管和翅片，其特征在于，所述微通道扁管包括至少两排微通道：用于制冷剂流通的第一排微通道和用于填充相变抑制工质的第二排微通道，所述第二排微通道位于所述第一排微通道和所述翅片之间。

2.根据权利要求1所述的换热单元，其特征在于，所述微通道扁管还包括另一用于填充相变抑制工质的第三排微通道，所述第二排微通道和所述第三排微通道分别设置在所述第一排微通道的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的换热单元，其特征在于，用于填充相变抑制工质的微通道高于或低于所述第一排微通道。

4.根据权利要求1或2所述的换热单元，其特征在于，所述微通道扁管中各微通道的横截面形状为以下形状中的任一个或多个：

矩形、六边形、圆形、三角形及其各自的相关变异形状。

5.根据权利要求4所述的换热单元，其特征在于，所述微通道扁管中各微通道的横截面形状相同或不同。

6.根据权利要求1或2或5所述的换热单元，其特征在于，所述微通道扁管与所述翅片通过钎焊固定。

7.根据权利要求1或2或5所述的换热单元，其特征在于，所述微通道扁管中各微通道的当量直径为d，且d＜1mm。

8.一种换热器，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至7任一项所述的换热单元；

与所述第一排微通道连通的进口集管和出口集管，其中，所述进口集管用于制冷剂的输入，所述出口集管用于制冷剂的输出。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括：

工质集管，所述工质集管与所述微通道扁管中用于填充相变抑制工质的微通道连通，所述工质集管的一端部设置有充注孔，所述充注孔用于相变抑制工质的输入，在相变抑制工质充注完成后封闭所述充注孔。

10.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括：

第一端板，所述第一端板焊接在所述用于填充相变抑制工质的微通道的一端；

所述第一端板包括：充注孔和混合槽，所述混合槽用于将经所述充注孔输入的相变抑制工质导向至所述用于填充相变抑制工质的微通道，在相变抑制工质充注完成后封闭所述充注孔及所述用于填充相变抑制工质的微通道的另一端。

11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于，所述换热器还包括：

第二端板，所述第一端板和所述第二端板分别焊接在所述用于填充相变抑制工质的微通道的两端，且所述第二端板和所述第一端板的结构相同，在相变抑制工质充注完成后封闭所述第一端板和所述第二端板的充注孔。

12.一种换热系统，其特征在于，包括如权利要求8至11任一项所述的换热器。