CN109104842B - 散热循环系统 - Google Patents

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Abstract

一种散热循环系统，包括有天然气循环子系统、用于散热的电子设备冷却子系统、连接在所述天然气循环子系统与所述电子设备冷却子系统之间的蓄水池、连接所述蓄水池的高温侧热交换器及连接所述天然气循环子系统的储冰系统，所述天然气循环子系统排出的冷源用于排放于蓄水池中而作为所述高温侧热交换器需要的冷源，所述储冰系统用于存储所述天然气循环子系统排出的冷源的冷量以对电子设备进行冷却，所述电子设备冷却子系统排出的冷却水流经所述高温侧热交换器而作为所述高温侧热交换器需要的热源，从而使所述天然气循环子系统与电子设备冷却子系统通过所述高温侧热交换器进行热交换。

Description

散热循环系统
技术领域
本发明涉及散热循环系统，尤其涉及一种应用于天然气汽化站与冷却系统上的的散热循环系统。
背景技术
目前，电子设备需要相当大的电力去冷却发热源。常见的散热方式是为电子设备配置空调。虽然空调可以提供较低的冷气给电子设备进行散热，但空调不利于节能减排。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种可节能的散热循环系统。
一种散热循环系统，包括有天然气循环子系统及用于散热的电子设备冷却子系统，所述电子设备冷却子系统为水冷式冷却子系统，所述散热循环系统还包括有连接在所述天然气循环子系统与所述电子设备冷却子系统之间的蓄水池、连接所述蓄水池的高温侧热交换器及连接所述天然气循环子系统的储冰系统，所述储冰系统存储所述天然气循环子系统排出的冷源的冷量以对电子设备进行冷却，所述天然气循环子系统排出的冷源用于排放于蓄水池中而作为所述高温侧热交换器需要的冷源，所述电子设备冷却子系统排出的冷却水流经所述高温侧热交换器而作为所述高温侧热交换器需要的热源，从而使所述天然气循环子系统与电子设备冷却子系统通过所述高温侧热交换器进行热交换。
进一步地，所述天然气循环子系统包括有电机、水池及抽水泵，所述抽水泵连接水池与蓄水池，用于从所述水池或所述蓄水池中抽水来供应所述电机所需要的热源，所述天然气循环子系统还包括有液态天然气储存器、用于抽取液态天然气的泵、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器，所述第二热交换器连接于所述电机，并与所述第一热交换器之间连接有一循环泵，所述抽水泵连接所述第二热交换器，以从所述水池或所述蓄水池中抽水来供应所述第二热交换器及第三热交换器所需要的热源。
进一步地，所述第三热交换器通过管道连接所述第一热交换器，并连接有出气管及出水管，所述出气管用于供气态天然气输出所述第三热交换器，所述出水管用于供水输出所述第三热交换器，所述第三热交换器连接有第一阀门及一连接所述水池的第二阀门，排出所述第三热交换器的水可通过第一阀门回流至所述蓄水池中，加以循环利用，或通过所述第二阀门排出所述天然气循环子系统。
进一步地，所述储冰系统包括一第一储冰槽及一第二储冰槽，所述第一储冰槽及第二储冰槽用于存储所述天然气循环子系统排出的冷源的冷量。
进一步地，所述电子设备冷却子系统包括有一第一冷却水塔，所述电子设备冷却子系统排出的热源能够通过所述第一冷却水塔排放于大气中，或通过所述高温侧热交换器进行排热。
进一步地，当所述蓄水池内的水的温度符合或低于所述电子设备冷却子系统内的冰水的出水温度时，所述冰水直接进入高温侧热交换器与所述蓄水池内的水做热交换后再返回到电子设备冷却子系统内的一风扇散热装置与室内空气做热交换。
进一步地，当电子设备冷却子系统持续工作，所述天然气循环子系统的液态天然气不足以连续供应冷源或维修保养时，所述电子设备冷却子系统能够依靠自身的水冷式冷却系统对电子设备进行冷却。
进一步地，所述电子设备冷却子系统包括有一第二冷却水塔，当外部环境不适合做自然冷却，所述天然气循环子系统发生制冷中断或处于维修保养时，所述电子设备冷却子系统启动冰水主机对所述电子设备进行冷却，所述第一冷却水塔对所述冰水主机进行散热，当外部环境适合做自然冷却，所述天然气循环子系统发生制冷中断或处于维修保养时，所述电子设备冷却子系统启动所述冰水主机与自然冷却同时对所述电子设备进行冷却，而让所述第一冷却水塔对所述冰水主机进行散热，所述第二冷却水塔提供自然冷却。
进一步地，所述散热循环系统还还包括有低温侧热交换器，所述低温侧热交换器与所述高温侧热交换器并列，而连接在所述蓄水池与所述电子设备之间，当蓄水池的水温度低于或符合所述电子设备的入水温度时，所述天然气循环子系统提供的冷源由低温侧热交换器对所述电子设备进行冷却，当蓄水池内的水温度介于所述电子设备的入水温度与回水温度之间时，所述天然气循环子系统提供的冷源同时经过高温侧热交换器回路与低温侧热交换器回路对所述电子设备进行冷却，在通过所述高温侧热交换器回路对所述电子设备进行冷却时，所述第一冷却塔配合所述冰水主机一起对所述电子设备冷却。
与现有技术相比，在上述散热循环系统中，所述天然气循环子系统散发的冷源可作为电子设备冷却子系统散热的冷源，以为所述电子设备进行散热，所述电子设备冷却子系统排放的热量可作为天然气循环子系统所需要的热源。这样，所述天然气循环子系统排放的热量就加以充分地利用，达到了节能的有益效果。
附图说明
图1是本发明散热循环系统的一第一较佳实施方式的一结构示意图。
图2是图1中的散热循环系统的液态天热气变气态天然气的一流路示意图。
图3为图1中散热循环系统的水池内的水热源的一流路示意图。
图4是图1中散热循环系统中的电机内工作流体的一流路示意图。
图5是图1中散热循环系统中的电子设备冷却子系统的一结构示意图。
图6是图1中散热循环系统中的一散热循环流路示意图。
图7是本发明散热循环系统的一第二较佳实施方式的一结构示意图。
图8是本发明散热循环系统的一第三较佳实施方式的第一示意图。
图9是本发明散热循环系统的第三较佳实施方式的第二示意图。
图10是本发明散热循环系统的一第四较佳实施方式的结构示意图。
主要元件符号说明
散热循环系统 100
天然气循环子系统 10
液态天然气储存器 11
泵 12
第一热交换器 13
电机 14
第二热交换器 15
第三热交换器 16
出气管 161
出水管 163
第一阀门 165
第二阀门 167
循环泵 17
抽水泵 18
管道 19
电子设备冷却子系统 20
冰水循环路 21
冷媒循环路 23
冷却水循环路 25
第一冷却水塔 27
第二冷却水塔 28
冰水主机 29
蓄水池 30
水池 40
第七热交换器 50
阀门 60
储冰系统 70
第一储冰槽 72
第二储冰槽 74
第九热交换器 76
第十热交换器 78
电子设备 80
第八热交换器 90
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1，在本发明的一较佳实施方式中，一散热循环系统100包括一天然气循环子系统10、一电子设备冷却子系统20、及一连接在所述天然气循环子系统10与所述电子设备冷却子系统20之间的蓄水池30。在一实施方式中，所述电子设备冷却子系统20可为一空调冷却子系统，所述空调冷却子系统可以为一数据中心、住宅大楼、工厂、办公大楼进行散热。
所述天然气循环子系统10包括有一液态天然气储存器11、一用于抽取液态天然气的泵12、一第一热交换器13、一连接第一热交换器13的电机14、一第二热交换器15、一第三热交换器16。所述第二热交换器15连接于电机14，并与所述第一热交换器13之间连接有一循环泵17。所述第二热交换器15连接有一抽水泵18，所述抽水泵18可放置在一水池40中，例如海水，用于抽取水池的水。所述第三热交换器16通过管道19连接所述第一热交换器13，并连接有一出气管161及一出水管163。所述出气管161用于供气态天然气输出所述第三热交换器16，所述出水管163用于供水输出所述第三热交换器16。
请参阅图2，图2为液态天热气变气态天然气的一流路示意图。所述天然气循环子系统10在工作时，进入所述泵12的液态天然气经过第一热交换器13、电机14、及第三热交换器16与水池40内的水做热交换，吸热而变成气态天然气，并通脱所述出气管161输出所述第三热交换器16。
请参阅图3，图3为水池40内的水热源的一流路示意图。所述抽水泵18抽取所述水池40内的水进入所述第二热交换器15，进入所述第二热交换器15的水通过所述第二热交换器15而与电机14内的工作流体和第三热交换器16内的液态天然气做热交换，并在热交换降温后排出所述第三热交换器16。在一实施方式中，所述第三热交换器16连接有一第一阀门165及一连接所述水池40的第二阀门167。这样，排出所述第三热交换器16的水可通过第一阀门165回流至所述蓄水池30中，加以循环利用，亦可通过所述第二阀门167排出所述天然气循环子系统10。
请参阅图4，图4为电机14内工作流体的一流路示意图。所述循环泵17抽取进入所述第二热交换器15内的水进入所述电机14，所述电机14内的工作流体吸收所述水的热量后推动所述电机14而排放热量至进入第一热交换器13的液态天然气，循环反复运作。
在一实施方式中，当所述电机14不存在所述天然气循环子系统10时，所述天然气循环子系统10可不需要第一热交换器13与第二热交换器15，而采用第三热交换器16与水池40内的水做热交换即可。
请参阅图5，所述电子设备冷却子系统20可为一水冷式空调冷却系统，包括有一冰水循环路21、一连接所述冰水循环路21的冷媒循环路23、及一连接所述冷媒循环路23的冷却水循环路25。例如，冰水可通过第四热交换器(图未示)系统周边室内的热源后温度上升，并在上升过后进入第四热交换器将热源传递给冷媒，从而冰水温度下降。所述冷媒(低温低压)通过热交换器系统冰水传递过来的热量(中温中压)，而利用压缩机(图未示)将压力温度提升(高温高压)，然后在经过一第五热交换器(图未示)将热源传递给冷却水(低温高压)，并再经过一膨胀阀(图未示)变成低温低压，而再次吸收第四热交换器的热源。所述冷却水经过一第六热交换器(图未示)吸收冷媒的热源后，再经过一第一冷却水塔27将热源排放于大气。
请参阅图6，所述蓄水池30的一侧连接有一第七热交换器50，所述第七热交换器50连接在所述第一冷却水塔27，这样，所述冷却水经过第六热交换器吸收冷媒的热源后，亦可通过所述第七热交换器50进行排热。在一实施方式中，所述冷却水经过所述第六热交换器吸收冷媒的热源后，一部分可通过第一冷却水塔27将热源排放于大气，另一部分可通过所述第七热交换器50进行排热。所述第七热交换器50一侧连接第一冷却水塔27，另一侧连接蓄水池30。这样，第一冷却水塔27提供的冷却水可提供热源，蓄水池30内的水提供冷源而通过所述第七热交换器50做热交换。
所述蓄水池30的另一侧连接有一阀门60。这样，所述抽水泵18可通过开启阀门60来抽取所述蓄水池30内的水去供应所述天然气循环子系统10内的第二热交换器15与第三热交换器16所需要的热源。在一实施方式中，进入所述第二热交换器15的水的比例亦可通过所述抽水泵18去控制，例如，进入所述第二热交换器15的三分之二的水由所述蓄水池30的水提供，进入所述第二热交换器15的三分之一的水由所述水池40内的水提供。
请参阅图7，图7为所述散热循环系统100的第二较佳实施方式示意图。当所述蓄水池30内的水的温度符合或低于所述电子设备冷却子系统20内的冰水的出水温度时，所述冰水可选择直接进入所述第七热交换器50与所述蓄水池30内的水做热交换后再回到电子设备冷却子系统20内的一风扇散热装置26与室内空气做热交换，此时，冰水无需经过冷媒循环路23，而减少冷媒循环路23工作。在一实施方式中，所述风扇散热装置26亦可为一带有风扇的热交换器，该热交换器一侧为空气，另一侧为冰水。
在一实施方式中，当电子设备冷却子系统20持续工作，而导致所述天然气循环子系统10的液态天然气不足以连续供应冷源或维修保养时，所述电子设备冷却子系统20可脱离所述天然气循环子系统10的冷源供应，可靠所述冰水循环路21、所述冰水循环路21的冷媒循环路23、及所述冷却水循环路25对电子设备80进行冷却。
请参阅图8，图8为所述散热循环系统100的第三较佳实施方式的第一示意图。所述电子设备冷却子系统20另包括有一第二冷却水塔28，当外部环境不适合做自然冷却时，例如，所述天然气循环子系统10发生制冷中断或处于维修保养时，所述电子设备冷却子系统20启动一冰水主机29对所述电子设备80进行冷却，所述第一冷却水塔27对所述冰水主机29进行散热。
请参阅图9，图9为所述散热循环系统100的第三较佳实施方式的第二示意图。当外部环境适合做自然冷却时，例如，所述天然气循环子系统10发生制冷中断或处于维修保养时，所述电子设备冷却子系统20启动所述冰水主机29与自然冷却同时对所述电子设备进行冷却。这时，所述第一冷却水塔27对所述冰水主机29进行散热，所述第二冷却水塔28提供自然冷却。
如图10所示，为所述散热循环系统100的第四较佳实施方式的示意图。所述散热循环系统100还可包括有一储冰系统70、一第八热交换器90、一第九热交换器76及一第十热交换器78。在一实施方式中，所述第九热交换器76及第十热交换器78均为一板式热交换器。所述储冰系统70包括一第一储冰槽72及一第二储冰槽74。所述储冰系统70通过所述第九热交换器76及所述第十热交换器78连接于天然气循环子系统10及电子设备80之间，所述储冰系统70中的第一储冰槽72及第二储冰槽74存储所述天然气循环子系统10排出的冷源的冷量，并对所述电子设备80进行冷却。
所述第八热交换器90与所述第七热交换器50并列，而连接在所述蓄水池30与所述电子设备80之间。在一实施方式中，所述第八热交换器90可为一低温侧热交换器，所述第七热交换器50可为一高温侧热交换器。当蓄水池30内的水温度低于或符合所述电子设备80的入水温度时，所述天然气循环子系统10提供的冷源由第八热交换器90(低温侧热交换器)对所述电子设备80进行冷却。
当蓄水池30内的水温度介于所述电子设备80的入水温度与回水温度之间时，所述天然气循环子系统10提供的冷源同时经过第七热交换器50(高温侧热交换器)回路与第八热交换器90(低温侧热交换器)回路对所述电子设备80进行冷却。在通过所述第七热交换器50(高温侧热交换器)回路对所述电子设备80进行冷却时，所述第一冷却塔27配合所述冰水主机29一起对所述电子设备冷却。
在一实施方式中，当天然气循环子系统10排出的冷源的冷量大于所述电子设备冷却子系统20排出的热源的热量时，所述多余的冷量可预先存储在蓄水池中作为储备冷源，以备所述电子设备冷却子系统20后续使用。可以理解，当所述电子设备冷却子系统20排出的热源的热量大于所述天然气循环子系统10排出的冷源的冷量时，所述多余的热量可预先存储在蓄水池中作为储备热源，以备所述天然气循环子系统10后续使用。
在一实施方式中，当天然气循环子系统10发生制冷中断(冷源提供量不连续)及电子设备冷却子系统20排出的热源的热量发生中断(热源提供量不连续)时，并且温度及能量能够满足两者需求时，所述储冰系统70中所存储的冷源的冷量可以直接对所述电子设备80进行冷却。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种散热循环系统，包括有天然气循环子系统及用于散热的电子设备冷却子系统，所述电子设备冷却子系统为水冷式冷却子系统，其特征在于：所述散热循环系统还包括有连接在所述天然气循环子系统与所述电子设备冷却子系统之间的蓄水池、连接所述蓄水池的高温侧热交换器及连接所述天然气循环子系统的储冰系统，所述储冰系统存储所述天然气循环子系统排出的冷源的冷量以对电子设备进行冷却，所述天然气循环子系统排出的冷源用于排放于蓄水池中而作为所述高温侧热交换器需要的冷源，所述电子设备冷却子系统排出的冷却水流经所述高温侧热交换器而作为所述高温侧热交换器需要的热源，从而使所述天然气循环子系统与电子设备冷却子系统通过所述高温侧热交换器进行热交换；当天然气循环子系统的冷源提供量不连续时，所述储冰系统中所存储的冷源的冷量直接对所述电子设备进行冷却；所述电子设备冷却子系统还包括冰水循环路、连接所述冰水循环路的冷媒循环路及连接所述冷媒循环路的冷却水循环路，冰水在所述冰水循环路中流动以吸收热源的热量并将热源传递给所述冷媒循环路的冷媒，所述冷媒将热源传递给所述冷却水循环路的冷却水，所述冷却水将热源传递给所述蓄水池中的水。
2.如权利要求1所述的散热循环系统，其特征在于：所述天然气循环子系统包括有电机、水池及抽水泵，所述抽水泵连接水池与蓄水池，用于从所述水池或所述蓄水池中抽水来供应所述电机所需要的热源，所述天然气循环子系统还包括有液态天然气储存器、用于抽取液态天然气的泵、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器，所述第二热交换器连接于所述电机，并与所述第一热交换器之间连接有一循环泵，所述抽水泵连接所述第二热交换器，以从所述水池或所述蓄水池中抽水来供应所述第二热交换器及第三热交换器所需要的热源。
3.如权利要求2所述的散热循环系统，其特征在于：所述第三热交换器通过管道连接所述第一热交换器，并连接有出气管及出水管，所述出气管用于供气态天然气输出所述第三热交换器，所述出水管用于供水输出所述第三热交换器，所述第三热交换器连接有第一阀门及一连接所述水池的第二阀门，排出所述第三热交换器的水可通过第一阀门回流至所述蓄水池中，加以循环利用，或通过所述第二阀门排出所述天然气循环子系统。
4.如权利要求1所述的散热循环系统，其特征在于：所述储冰系统包括一第一储冰槽及一第二储冰槽，所述第一储冰槽及第二储冰槽用于存储所述天然气循环子系统排出的冷源的冷量。
5.如权利要求1所述的散热循环系统，其特征在于：所述电子设备冷却子系统包括有一第一冷却水塔，所述电子设备冷却子系统排出的热源能够通过所述第一冷却水塔排放于大气中，或通过所述高温侧热交换器进行排热。
6.如权利要求1所述的散热循环系统，其特征在于：当所述蓄水池内的水的温度符合或低于所述电子设备冷却子系统内的冰水的出水温度时，所述冰水直接进入高温侧热交换器与所述蓄水池内的水做热交换后再返回到电子设备冷却子系统内的一风扇散热装置与室内空气做热交换。
7.如权利要求5所述的散热循环系统，其特征在于：当电子设备冷却子系统持续工作，所述天然气循环子系统的液态天然气不足以连续供应冷源或维修保养时，所述电子设备冷却子系统能够依靠自身的水冷式冷却系统对电子设备进行冷却。
8.如权利要求7所述的散热循环系统，其特征在于：所述电子设备冷却子系统包括有一第二冷却水塔，当外部环境不适合做自然冷却，所述天然气循环子系统发生制冷中断或处于维修保养时，所述电子设备冷却子系统启动冰水主机对所述电子设备进行冷却，所述第一冷却水塔对所述冰水主机进行散热，当外部环境适合做自然冷却，所述天然气循环子系统发生制冷中断或处于维修保养时，所述电子设备冷却子系统启动所述冰水主机与自然冷却同时对所述电子设备进行冷却，而让所述第一冷却水塔对所述冰水主机进行散热，所述第二冷却水塔提供自然冷却。
9.如权利要求8所述的散热循环系统，其特征在于：所述散热循环系统还还包括有低温侧热交换器，所述低温侧热交换器与所述高温侧热交换器并列，而连接在所述蓄水池与所述电子设备之间，当蓄水池的水温度低于或符合所述电子设备的入水温度时，所述天然气循环子系统提供的冷源由低温侧热交换器对所述电子设备进行冷却，当蓄水池内的水温度介于所述电子设备的入水温度与回水温度之间时，所述天然气循环子系统提供的冷源同时经过高温侧热交换器回路与低温侧热交换器回路对所述电子设备进行冷却，在通过所述高温侧热交换器回路对所述电子设备进行冷却时，所述第一冷却塔配合所述冰水主机一起对所述电子设备冷却。
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