CN110972448A - 换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及换热技术领域，公开了一种换热系统。本发明中，换热系统包括：柜体；液液换热器设置在柜体的底部；液液换热器包括与柜体任一内壁相对设置的安装侧，安装侧上设有一次侧进水口、一次侧出水口、二次侧进水口、二次侧出水口；一次侧管路装置与一次侧进水口和一次侧出水口连接；循环装置设置在液液换热器的上方；循环装置上开设有进水端，循环装置的进水端与安装侧相对设置的内壁相对设置；控制箱；安装侧所在的平面与安装侧相对设置的内壁之间相互隔开形成容置区域。与现有技术相比，使得换热系统集成在一起，占用机房面积减小，方便换热系统检修，也增加换热系统的使用场景，让换热系统可多次重复利用。

Description

换热系统

技术领域

本发明实施例涉及换热技术领域，特别涉及换热系统。

背景技术

服务器，作为一种提供计算服务的设备，以广泛应用于各种行业，例如在线零售行业、互联网行业、金融行业、大学机构等。

由于服务器在工作中会产生大量的热量，使得服务器的温度上升，这样就会对服务器的运算能力造成影响。而为了提高服务器的散热效率，换热系统孕育而生。传统的换热系统包括液冷服务器、冷却液流通的管路、循环水力装置和液液换热器，并设置专门的冷却机房，用于安装冷却液流通管路、循环水力装置和液液换热器。但传统的这种换热系统，换热系统的主要设备分立安装，需要独立的冷却系统机房；设备和设备之间通过复杂的管路连接，需要占用大量的机房面积；设备的安装调试均在现场通过工程安装完成，安装的精确性和测试条件有限，影响系统的可靠性；系统的维护检修是通过系统设备的逐一检修，无法做到系统级的冗余和更换；同时，在服务器系统升级和移动时，该冷却机房换热系统只能从房间内各部件单独从房间拆除或报废在房间内，不能整体增加或从房间移出再次使用，造成换热系统重复利用率低，浪费资源。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种换热系统，使得换热系统集成在一个机柜内，不需要专门的冷却机房，占用机房面积减小，让服务器系统更好的在机房内布局，工厂预制的整体系统可以去工程化，提高系统的可靠性，且方便换热系统的整体升级和系统级检修，也增加换热系统的使用场景，让换热系统可多次重复利用。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种换热系统，包括：

柜体；

液液换热器，设置在所述柜体内，且设置在所述柜体的底部；所述液液换热器包括与所述柜体任一内壁相对设置的安装侧，所述安装侧上设有一次侧进水口、与所述一次侧进水口相通的一次侧出水口、二次侧进水口、与所述二次侧进水口相通的二次侧出水口；

一次侧管路装置，连接外界冷源设备，且与所述一次侧进水口和所述一次侧出水口连接，用于所述外界冷源设备中的冷却介质流经所述液液换热器；

二次侧管路装置，连接所述二次侧进水口和所述二次侧出水口；

循环装置，设置在所述柜体内，且设置在所述液液换热器的上方；所述循环装置上开设有进水端，所述循环装置的进水端与所述安装侧相对设置的内壁相对设置；所述循环装置用于驱动所述二次侧管路装置中的冷却液在所述二次侧管路装置中与所述液液换热器中循环；

控制箱，设置在所述柜体内，与所述循环装置电性连接；

其中，所述安装侧所在的平面与所述安装侧相对设置的内壁之间相互隔开形成用于容纳一次侧管路装置和二次侧管路装置的容置区域。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于设有柜体、液液换热器、一次侧管路装置、二次侧管路装置、循环装置和控制箱，液液换热器、一次侧管路装置、二次侧管路装置、循环装置和控制箱都集成在柜体内。且液液换热器重量较大，放置在柜体的底部，使得换热系统的中心靠下，不易倾倒，能稳定的放置。另外，液液换热器的安装侧与柜体的任一内壁相对设置，液液换热器的安装侧所在的平面与安装侧相对设置的内壁之间相互隔开形成用于容纳一次侧管路装置和二次侧管路装置的容置区域，从而让一次侧管路装置和二次侧管路装置可在容置区间被排布。一次侧进水口、一次侧出水口、二次侧进水口、二次侧出水口又均设置在安装侧上，一次侧管路装置与循环装置又设置在液液换热器的上方，循环装置的进水端与安装侧相对设置的内壁相对设置，一次侧管路装置和二次侧管路装置可之间在容置区间内顺着方向与液液换热器和循环装置相连，不需要变换方向缠绕多次连接液液换热器和循环装置，减短一次侧管路装置和二次侧管路装置的路径轨迹，让一次侧管路装置和二次侧管路装置缩短，柜体内的各部件布局更为有条理性，且布局紧凑，实现换热系统的集成化。进而集成化的换热系统占用机房更小的空间，服务器系统可更合理的在机房内布局，让机房空间得到合理运用。且在换热系统检修时，可直接将换热系统从机房内拖出检修，不会对服务器干扰，或直接更换换热系统，使用更方便。另外，在服务器系统更换机房时，换热系统不用拆除各部件就可整体移走，换热系统可适应更多的运用场景，重复利用率高，机房也不会由于换热系统的拆装而受到损伤。

另外，所述一次侧管路装置包括：

一次侧进水管，连接所述一次侧进水口和所述外界冷源设备；

一次侧出水管，连接所述一次侧出水口，将所述外界冷源设备中流经所述液液换热器的冷却介质排出；

所述一次侧进水口位于所述一次侧出水口上方。

另外，所述换热系统还包括：一次侧过滤装置，设置在所述一次侧进水管上。

另外，所述一次侧管路装置还包括：旁通管路，与所述一次侧进水管和所述一次侧出水管相连。

另外，所述循环装置的进水端与所述二次侧出水口连接；

所述二次侧管路装置包括：

二次侧进水管，连接所述二次侧进水口；

二次侧出水管，与所述循环装置的出水端相连；

所述二次侧进水口位于所述二次侧出水口下方。

另外，所述换热系统还包括：二次侧过滤装置，设置在所述二次侧出水管上，与所述循环装置的出水端相连。

另外，所述循环装置包括若干个循环水泵，各所述循环水泵的进水口形成所述进水端，各所述循环水泵的出水口形成所述出水端；各所述循环水泵的进水口并联设置与所述二次侧进水口相连；

各所述循环水泵的出水口并联设置与所述二次侧出水管相连。

另外，所述换热系统还包括：若干个二次侧过滤装置，与所述二次侧出水管相连；各所述循环水泵的出水口处至少串联一个所述二次侧过滤装置。

另外，所述控制箱设置在所述循环水泵的上方，且贴设在所述柜体的内侧壁上。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式中循环装置为一个水泵时换热系统管道连接的结构示意图；

图2是本发明第一实施方式中循环装置为两个水泵时换热系统管道连接的结构示意图；

图3是本发明第一实施方式中柜体内的结构示意图；

图4是本发明第二实施方式中柜体内的结构示意图；

图5是本发明第二实施方式中循环装置为一个水泵时换热系统管道连接的结构示意图；

图6是本发明第三实施方式中循环装置为两个水泵时换热系统管道连接的结构示意图；

图7是本发明第三实施方式中换热系统管道连接的结构示意图；

图8是本发明第三实施方式中柜体内的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种换热系统，如图1和图3所示，包括柜体1、液液换热器2、一次侧管路装置3、二次侧管路装置4、循环装置5和控制箱6，液液换热器2、一次侧管路装置3、二次侧管路装置4、循环装置5和控制箱6均设置在柜体1内，该循环装置5可为水泵。液液换热器2设置在柜体1的底部，可通过固定件或螺钉等方式锁紧在柜体1的底部。液液换热器2包括与柜体1任一内壁相对设置的安装侧，在本实施方式中，安装侧20与柜体1的后侧壁10相对设置，安装侧20所在的平面与后侧壁10之间相互隔开形成容纳一次侧管路装置3和二次侧管路装置4的容置区域30。安装侧20上设有一次侧进水口2-1、与一次侧进水口2-1相通的一次侧出水口2-2、二次侧进水口2-3、与二次侧进水口2-3相通的二次侧出水口2-4。液液换热器2内部有连接一次侧进水口2-1和一次侧出水口2-2的第一管路，连接二次侧进水口2-3和二次侧出水口2-4的第二管路，一次侧管路装置3与外界冷源设备相连，一次侧管路装置3还与一次侧进水口2-1和一次侧出水口2-2连接，外界冷源设备中的冷却介质通过一次侧管路装置3在液液换热器2中的第一管路中流经，再从一次侧出水口2-2流出到一次侧管路装置3中。二次侧管路装置4连接二次侧进水口2-3和二次侧出水口2-4，循环装置5驱动冷却液在二次侧管路装置4和液液换热器2中循环流动，冷却液在二次侧管路装置4中流动时，通过二次管路装置4与液冷服务器中发热器件直接接触，对其进行冷却，此时冷却液温度升高，冷却液流入液液换热器2的第二管路中，第一管路中的冷却介质与第二管路中的冷却液进行热交换，让冷却液温度降低重新在二次侧管路装置4中流动，对液冷服务器进行冷却。第一管路中的冷却介质从一次侧管路装置3中流出，该冷却介质可以是水，外界冷源设备可以为水冷机、冷却塔或干冷器，持续向一次侧管路装置3中供冷水。二次侧管路装置4中循环流动的冷却液也可以为水。循环装置5设置在液液换热器2的上方，循环装5上开设有进水端50，循环装置的进水端50与后侧壁10相对设置。控制箱6与循环装置5电性连接，控制箱6的传感器安装在一次侧管路装置3和二次侧管路装置4上，检测一次侧冷却介质和二次侧冷却液的温度、压力和流量。控制箱6上可有控制界面，通过控制箱6可操作循环装置5开启关闭和转速。控制箱6可操作控制一次侧阀门的开启关闭比例。

通过上述内容不难发现，由于设有柜体1、液液换热器2、一次侧管路装置3、二次侧管路装置4、循环装置5和控制箱6，液液换热器2、一次侧管路装置3、二次侧管路装置4、循环装置5和控制箱6都集成在柜体1内。且液液换热器2重量较大，放置在柜体1的底部，使得换热系统的中心靠下，不易倾倒，能稳定在静置。另外，液液换热器2的安装侧20与柜体1的任一内壁相对设置，液液换热器2的安装侧20所在的平面与安装侧20相对设置的内壁之间相互隔开形成用于容纳一次侧管路装置3和二次侧管路装置4的容置区域30，从而让一次侧管路装置3和二次侧管路装置4可在容置区间被排布。一次侧进水口2-1、一次侧出水口2-2、二次侧进水口2-3、二次侧出水口2-4又均设置在安装侧20上，一次侧管路装置3与循环装置5又设置在液液换热器2的上方，循环装置5的进水端50与安装侧20相对设置的内壁相对设置，一次侧管路装置3和二次侧管路装置4可设置在容置区间内顺着方向与液液换热器2和循环装置5相连，不需要变换方向缠绕多次连接液液换热器2和循环装置5，减短一次侧管路装置3和二次侧管路装置4的路径轨迹，让一次侧管路装置3和二次侧管路装置4缩短，柜体1内的各部件布局更为有条理性，且布局紧凑，实现换热系统的集成化。进而集成化的换热系统占用机房更小的空间，服务器系统可更合理的在机房内布局，让机房空间得到合理运用。且在换热系统检修时，可直接将换热系统从机房内拖出检修，不会对服务器干扰，或直接更换换热系统，使用更方便。另外，集成化的换热系统可以去工程化，提高系统的可靠性，在服务器系统更换机房时，换热系统不用拆除各部件就可整体移走，换热系统可适应更多的运用场景，重复利用率高，机房也不会由于换热系统的拆装而受到损伤。

进一步的，如图1和图3所示，一次侧管路装置3中箭头为冷却介质的流向示意，一次侧管路装置3包括：一次侧进水管31和一次侧出水管32，一次侧进水管31连接一次进水口和外界冷源设备，一次侧出水管32连接一次侧出水口2-2，将外界冷源设备中流经液液换热器2的冷却介质排出，一次侧进水口2-1位于一次侧出水口2-2上方。在实际使用中，一次侧进水管31与一次侧进水口2-1处可设有阀门，一次侧出水管32与一次侧出水口2-2也可设有阀门。

另外，如图1和图3所示，二次侧管路装置4中箭头为冷却液的流向示意，循环装置5的进水端50与二次侧出水口2-4连接，二次侧管路装置4包括：二次侧进水管41和二次侧出水管42，二次侧进水管41连接二次侧进水口2-3，二次侧出水管42与循环装置5的出水端500相连，二次侧进水口2-3位于二次侧出水口2-4下方。在实际使用中，二次侧进水管41与二次侧进水口2-3处可设有阀门，循环装置5可为水泵，水泵的进水口与液液换热器2的二次侧出水口2-4相连。换热系统还包括膨胀罐，膨胀罐与水泵连接，用来平衡二次侧系统的压力。需要说明的是，在实际应用中，二次侧管路上还设置有泄压阀。泄压阀的入口在二次侧管路上，出口用软管引导托水盘。当二次侧管路压力高于系统设计的警戒压力时，泄压阀打开，将冷却液排到机柜托水盘中，降低二次侧管路的压力。

在实际使用中，如图2所示，一次侧管路装置3中箭头为冷却介质的流向示意，换热系统可以进行冗余设计，此时循环装置5包括若干个循环水泵，各循环水泵的进水口形成进水端，各循环水泵的出水口形成出水端。各循环水泵的进水口并联设置与二次侧进水口2-3相连，各所述循环水泵的出水口并联设置与二次侧出水管42相连。如图2中的循环水泵51和循环水泵52，本实施方式中以两个为例，在循环水泵51的进水口处设有阀门，在循环水泵51使用时打开阀门让二次侧出水口2-4的冷却液流入循环水泵中。在循环水泵52的进水口处也设有阀门，在循环水泵52使用时打开阀门让二次侧出水口2-4的冷却液流入循环水泵中。循环水泵51和循环水泵52选择一个正常使用，还有一个留作备用。从而在任意一个出现异常时，换热系统也可以正常工作。对应的膨胀罐也可设置两个，与循环水泵一一对应。

优选的，如图1和图3所示，控制箱6设置在循环水泵的上方，且贴设在柜体1的内侧壁上。在本实施方式中，控制箱6与箱体的前侧壁100相贴，方便操作人员操作控制箱6。

本发明的第二实施方式涉及一种换热系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，在本发明第二实施方式中，如图4和图5所示，一次侧管路装置中箭头为冷却介质的流向示意，换热系统还包括：一次侧过滤装置7，设置在一次侧进水管31上，冷却介质通过一次侧过过滤装置过滤后，进入到液液换热器2中，使得冷却介质更为纯净。

另外，如图4和图5所示，二次侧管路装置中箭头为冷却液的流向示意，换热系统还包括：二次侧过滤装置8。在循环装置5为水泵时，二次侧过滤装置8的进水口与水泵的出水口相连，二次侧过滤装置8的出水口与二次侧出水管42相连。冷却液从液液换热器2中流出后，通过水泵再进入到二次侧过滤装置8中。每个水泵出口接一个二次侧过滤装置8，过滤器的冗余可以实现在线更换或维护过滤器。且二次侧过滤装置8也可以设置多个串联在一起，多次对冷却液过滤。

进一步的，如图6所示，一次侧管路装置中箭头为冷却介质的流向示意，二次侧管路装置中箭头为冷却液的流向示意，循环装置5包括多个并联的循环水泵时，二次侧过滤装置8也可设置多个，一个循环水泵对应一个二次侧过滤装置8。以循环水泵设置两个，分别为循环水泵51和循环水泵52为例，二次侧过滤装置8也设置两个，分别为二次侧过滤装置81和二次侧过滤装置82，循环水泵51的出水口与二次侧过滤装置81的进水口相连，循环水泵52的出水口与二次侧过滤装置82的进水口相连，二次侧过滤装置81的出水口和二次侧过滤装置82的出水口均与二次侧出水管42相连。在实际使用中，也可以有些水泵串联一个或多个二次侧过滤装置8，有些水泵没有与二次侧过滤装置8相连，按实际使用需求进行设置。

本发明第三实施方式涉及一种换热系统，如图7和图8所示，一次侧管路装置中箭头为冷却介质的流向示意，二次侧管路装置中箭头为冷却液的流向示意，一次侧管路装置3还包括：旁通管路9，与一次侧进水管31和一次侧出水管32相连。旁通管路9包括连接管道91、三通阀92，三通阀92连接一次侧出水管32和连接管道91，连接管道91接入到一次侧进水管31，一次侧进水管31中进入的冷却介质分开两个流向部分进入到液液换热器2中，还有部分向连接管道91流通，连接管道91内的冷却介质经过三通阀92与从一次侧出水口2-2流出的冷却介质合并通过一次侧出水管32排出。从而能够根据需要选择进入液液换热器2内冷却介质的量，实现液液换热器2内一次侧流量的控制，来实现在二次侧不同负载下的温度控制。比如在利用大型冷冻站提供的一次侧冷却水的项目中，通过上述调节，可以满足一次侧冷却介质进回水定温差的要求，从而能够避免能量的损耗，使得冷冻机能够在高速有效的工作，大大提高其工作效率。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式和第二实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式和第二实施方式互相配合实施。第一实施方式和第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种换热系统，其特征在于，包括：

柜体；

液液换热器，设置在所述柜体内，且设置在所述柜体的底部；所述液液换热器包括与所述柜体任一内壁相对设置的安装侧，所述安装侧上设有一次侧进水口、与所述一次侧进水口相通的一次侧出水口、二次侧进水口、与所述二次侧进水口相通的二次侧出水口；

一次侧管路装置，连接外界冷源设备，且与所述一次侧进水口和所述一次侧出水口连接，用于所述外界冷源设备中的冷却介质流经所述液液换热器；

二次侧管路装置，连接所述二次侧进水口和所述二次侧出水口；

循环装置，设置在所述柜体内，且设置在所述液液换热器的上方；所述循环装置上开设有进水端，所述循环装置的进水端与所述安装侧相对设置的内壁相对设置；所述循环装置用于驱动所述二次侧管路装置中的冷却液在所述二次侧管路装置中与所述液液换热器中循环；

控制箱，设置在所述柜体内，与所述循环装置电性连接；

其中，所述安装侧所在的平面与所述安装侧相对设置的内壁之间相互隔开形成用于容纳所述一次侧管路装置和所述二次侧管路装置的容置区域。

2.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述一次侧管路装置包括：

一次侧进水管，连接所述一次侧进水口和所述外界冷源设备；

一次侧出水管，连接所述一次侧出水口，将所述外界冷源设备中流经所述液液换热器的冷却介质排出；

所述一次侧进水口位于所述一次侧出水口上方。

3.根据权利要求2所述的换热系统，其特征在于，所述换热系统还包括：一次侧过滤装置，设置在所述一次侧进水管上。

4.根据权利要求2所述的换热系统，其特征在于，所述一次侧管路装置还包括：旁通管路，与所述一次侧进水管和所述一次侧出水管相连。

5.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述循环装置的进水端与所述二次侧出水口连接；

所述二次侧管路装置包括：

二次侧进水管，连接所述二次侧进水口；

二次侧出水管，与所述循环装置的出水端相连；

所述二次侧进水口位于所述二次侧出水口下方。

6.根据权利要求5所述的换热系统，其特征在于，所述换热系统还包括：二次侧过滤装置，设置在所述二次侧出水管上，与所述循环装置的出水端相连。

7.根据权利要求5所述的换热系统，其特征在于，所述循环装置包括若干个循环水泵，各所述循环水泵的进水口形成所述进水端，各所述循环水泵的出水口形成所述出水端；各所述循环水泵的进水口并联设置与所述二次侧进水口相连；

各所述循环水泵的出水口并联设置与所述二次侧出水管相连。

8.根据权利要求7所述的换热系统，其特征在于，所述换热系统还包括：若干个二次侧过滤装置，与所述二次侧出水管相连；各所述循环水泵的出水口处至少串联一个所述二次侧过滤装置。

9.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述控制箱设置在所述循环水泵的上方，且贴设在所述柜体的内侧壁上。

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