CN113543605B - 一种双循环热管列间散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双循环热管列间散热系统，包括成列机柜、布置在成列机柜之间的热管工质吸热单元、热管工质冷凝单元，热管工质吸热单元采用双热管换热器双系统设计，热管工质冷凝单元可提供自然冷源冷凝模式、压缩制冷冷凝模式和同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式等三种冷凝模式；布置在成列机柜之间的奇数位的热管换热器Ⅰ与热管工质冷凝单元Ⅰ、Ⅱ连通，布置在成列机柜之间的偶数位的热管换热器Ⅰ与热管工质冷凝单元Ⅲ、Ⅳ连通，布置在成列机柜之间的所有热管换热器Ⅱ与热管工质冷凝单元Ⅴ、Ⅵ连通；其中热管工质冷凝单元Ⅰ～Ⅳ根据全年自然冷源供应情况在三种冷凝模式中选择切换，而热管工质冷凝单元Ⅴ、Ⅵ作为备用冷源。

Description

一种双循环热管列间散热系统
技术领域
本发明涉及机房排热领域，涉及一种机房热管散热系统，特别涉及一种双循环热管列间散热系统。
背景技术
机房内机柜服务器集成密度越来越高，服务器的发热量越来越大，为了保证高散热密度机房内服务器工作在最适宜的环境温度下，需要及时将不断产生的热量排出机房。
目前大中型数据中心排热室外利用自然冷源主要有以下几种方式：
其一是采用冷却塔、水泵、板式换热器，在冬季采用冷却塔通过板式换热器提供冷冻水，间接利用自然冷源。该方式比较适用于过渡季、冬季室外气温比较低的地区，但缺点是耗水量大，严寒地区存在很大的冬季冻结风险，而加入乙二醇溶液，又有对系统管路腐蚀的风险。
其二是采用风冷表冷器，将温度较高冷却水回水，直接引入风冷表冷器中，利用室外低温空气，实现表冷器内冷却水回水温度的降低，从而为系统提供低温供水，该方式因水是闭式系统，故适用于缺水地区，但在严寒地区，需解决好防冻问题，如表冷器冬季不使用，其内冷却水未排空干净，也会导致表冷器换热管冻裂问题。
还有在过渡季或冬季室外气温较凉时，引入室外新风来冷却机房内的设备。这种设备可以直接利用室外自然冷源，但难以满足机房内的空气洁净度及湿度调控要求，且对机房维护结构的破坏较大。在新风系统停止工作时，存在漏风的隐患，在天气比较炎热时导致室内冷量流失。在新风系统的进、出风口处需要安置过滤网，而过滤网不仅增加了系统风阻，而且需要经常更换，维护量较大。
综上，从节水、节能及散热安全备份角度考虑，可考虑热管自然冷源与机械压缩制冷相结合的风冷冷源换热模式及配套的备份方案设计。
发明内容
针对现有技术的上述缺点和不足，本发明提出了一种双循环热管列间散热系统，当热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ中任意一台出现单点故障时，可通过启动备用冷源热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ与布置在成列机柜之间的所有热管列间空调的热管换热器Ⅱ所构成的热管工质循环回路，来保障成列机柜总的供冷需求，保障系统正常运行；采用风冷形式，适用于我国大部分地区；自然冷却与压缩制冷无级平滑切换，过渡季实现双循环同时高效运行，最大限度利用自然冷源，保障系统节能运行；蓄冷罐的使用使得一旦出现市电断电而引起热管工质冷凝单元停止运行时，系统中的蓄冷罐可实现一定后备时间内的冷源供给；系统可依靠重力运行，当选配有热管工质泵时可通过热管工质泵加强了系统驱动力。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双循环热管列间散热系统，包括布置在机房室内的成列机柜、多个热管工质吸热单元、布置在机房室外的多个热管工质冷凝单元，所述多个热管工质吸热单元分布设置在所述成列机柜之间，其特征在于：
每一所述热管工质吸热单元，均包括热管换热器Ⅰ、热管换热器Ⅱ；
所述多个热管工质冷凝单元，包括热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ、热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ；
布置在所述成列机柜之间的奇数位的每一所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅰ，通过气管组件和液管组件分别与所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ连通，形成热管工质循环回路；
布置在所述成列机柜之间的偶数位的每一所述热管工质吸热单元中的所述热管换热器Ⅰ，通过气管组件和液管组件分别与所述热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ连通，形成热管工质循环回路；
布置在所述成列机柜之间的所有所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅱ，通过气管组件和液管组件分别与所述热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ连通，形成热管工质循环回路；
每一所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅰ、热管换热器Ⅱ的进出口管路上均有截止阀，当任一布置在所述成列机柜之间的热管工质吸热单元或与其连通的气管组件和/或液管组件出现单点故障时，通过关闭对应截止阀的方式实现检修或更换，保障系统正常运行；
所述系统正常运行时，利用所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ实现对热管工质的冷凝，所述热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ作为备用冷源；
当所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ中任意一台出现单点故障时，通过启动备用的热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ与布置在各所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅱ形成的热管工质循环回路，来保障成列机柜总的供冷需求，保障系统正常运行。
优选地，每一所述热管工质冷凝单元，均包括压缩机、热管冷凝器、空调冷凝器、节流装置、中间换热器、风机、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ，所述热管冷凝器、空调冷凝器布置在上部，所述节流装置、中间换热器、压缩机、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ布置在下部，所述热管冷凝器、空调冷凝器的入口均设置于其上部，出口均设置于其底部；所述三通阀Ⅰ包括入口、第一出口和第二出口，所述入口择一地并可同时地与所述第一出口、第二出口导通；所述三通阀Ⅱ包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地并可同时地与所述第一入口、第二入口导通；所述三通阀Ⅰ的第一出口通过管路与所述热管冷凝器的入口连通；所述三通阀Ⅱ的第一入口通过管路与所述热管冷凝器的出口连通；所述三通阀Ⅰ的第二出口通过管路与所述中间换热器的热端入口连通；所述三通阀Ⅱ的第二入口通过管路与所述中间换热器的热端出口连通；所述中间换热器的冷端出口通过管路与所述压缩机连通；所述压缩机通过管路与所述空调冷凝器的入口连通；所述空调冷凝器的出口通过管路依次与所述节流装置、中间换热器冷端入口连通；所述三通阀Ⅰ的入口通过管路引入热管工质吸热单元中的高温热管工质蒸汽；所述三通阀Ⅱ的出口通过管路向热管工质吸热单元输送低温热管工质液体。
进一步地，每一所述热管工质冷凝单元均包括自然冷源冷凝模式、压缩制冷冷凝模式、和同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式，其中，
当所述系统处于自然冷源冷凝模式时，所述三通阀Ⅰ的入口与其第一出口导通，所述三通阀Ⅱ的第一入口与其出口导通，关闭所述中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及所述三通阀Ⅰ的入口引入，通过所述三通阀Ⅰ第一出口及管路进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ第一入口，并通过管路经所述三通阀Ⅱ的出口输送回热管工质吸热单元；
当所述系统处于压缩制冷冷凝模式时，所述三通阀Ⅰ的入口与其第二出口导通，所述三通阀Ⅱ的第二入口与其出口导通，打开所述中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及所述三通阀Ⅰ的入口引入，通过所述三通阀Ⅰ的第二出口及管路进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ第二入口；再从所述三通阀Ⅱ出口及管路输送回热管工质吸热单元；
当所述系统处于同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式时，所述三通阀Ⅰ的入口同时与其第一出口、第二出口导通，所述三通阀Ⅱ的第一入口、第二入口同时与其出口导通，打开所述中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及所述三通阀Ⅰ的入口引入，一部分通过所述三通阀Ⅰ的第一出口及管路进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ的第一入口；另一部分通过所述三通阀Ⅰ的第二出口及管路进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ的第二入口；制冷剂液体经所述三通阀Ⅱ的出口及管路输送回热管工质吸热单元。
本发明的双循环热管列间散热系统中，所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ根据自然冷源供应情况在三种冷凝模式中选择切换，而所述热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ作为备用冷源。
优选地，所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ的供液管路上均并联安装有蓄冷罐，所述蓄冷罐的使用使得一旦出现市电断电而引起热管工质冷凝单元停止运行时，系统中的蓄冷罐可实现一定后备时间内的冷源供给。
本发明的双循环热管列间散热系统中，所述热管工质冷凝单元可提供三种冷凝模式，热管工质冷凝单元中设置控制器可实现自然冷却与压缩制冷无级平滑切换，过渡季实现双循环同时高效运行，最大限度利用自然冷源，保障系统节能运行。
优选地，每一热管工质冷凝单元均采用风冷形式。
优选地，系统可依靠重力运行，当在热管工质冷凝单元向热管工质吸热单元输送制冷剂液体的管路上设置热管工质泵时可加强系统驱动力。
同现有技术相比，本发明的双循环热管列间散热系统，当热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ中任意一台出现单点故障时，可通过启动备用冷源热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ与布置在成列机柜之间的所有热管工质吸热单元的热管换热器Ⅱ所构成的系统，来保障成列机柜总的供冷需求，保障系统正常运行；采用风冷形式，适用于我国大部分地区；自然冷却与压缩制冷无级平滑切换，过渡季实现双循环同时高效运行，最大限度利用自然冷源，保障系统节能运行；蓄冷罐的使用使得一旦出现市电断电而引起热管工质冷凝单元停止运行时，系统中的蓄冷罐可实现一定后备时间内的冷源供给；系统可依靠重力运行，当选配有热管工质泵时可通过热管工质泵加强系统驱动力。
附图说明
图1为本发明的双循环热管列间散热系统的结构示意图。
图2为本发明的双循环热管列间散热系统工作在“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”下的结构示意图。
图3为本发明的双循环热管列间散热系统工作在“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”下的结构示意图。
图4为本发明的双循环热管列间散热系统工作在“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”模式下的结构示意图。
图5为本发明的双循环热管列间散热系统工作在备用冷源启用时的结构示意图。
附图标记说明：
成列机柜1，热管工质吸热单元2，热管换热器Ⅰ2-1，热管换热器Ⅱ2-2，风机2-3，控制器Ⅰ2-4，热管工质冷凝单元3，热管工质冷凝单元Ⅰ3-1，热管工质冷凝单元Ⅱ3-2，热管工质冷凝单元Ⅲ3-3，热管工质冷凝单元Ⅳ3-4，热管工质冷凝单元Ⅴ3-5，热管工质冷凝单元Ⅵ3-6，液管集管Ⅰ4-1，液管集管Ⅱ4-2，液管集管Ⅲ4-3，气管集管Ⅰ5-1，气管集管Ⅱ5-2，气管集管Ⅲ5-3，液管总管Ⅰ6-1，液管总管Ⅱ6-2，液管总管Ⅲ6-3，气管总管Ⅰ7-1，气管总管Ⅱ7-2，气管总管Ⅲ7-3，室外液管Ⅱ-Ⅰ8-1，室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2，室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3，室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4，室外液管Ⅰ-Ⅰ8-5，室外液管Ⅰ-Ⅱ8-6，室外气管Ⅱ-Ⅰ9-1，室外气管Ⅱ-Ⅱ9-2，室外气管Ⅲ-Ⅰ9-3，室外气管Ⅲ-Ⅱ9-4，室外气管Ⅰ-Ⅰ9-5，室外气管Ⅰ-Ⅱ9-6，蓄冷罐Ⅰ10-1，蓄冷罐Ⅱ10-2，蓄冷罐Ⅲ10-3，蓄冷罐Ⅳ10-4，压缩机11，中间换热器12，热管冷凝器Ⅰ13-1，热管冷凝器Ⅱ13-2，空调冷凝器Ⅰ14-1，空调冷凝器Ⅱ14-2，风机15，钣金框架16，三通阀Ⅰ17，三通阀Ⅱ18，节流装置19，控制器Ⅱ20，储液罐21，热管工质泵22，截止阀23。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的双循环热管列间散热系统的结构示意图。本发明的双循环热管列间散热系统，包括布置在机房室内的成列机柜1、布置在成列机柜之间的多个热管工质吸热单元2、布置在机房室外的热管工质冷凝单元3，其中，热管工质吸热单元2采用双热管换热器双系统设计，分为热管换热器Ⅰ2-1、热管换热器Ⅱ2-2，还包括风机2-3、控制器Ⅰ2-4；热管工质冷凝单元3包括热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2、热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4、热管工质冷凝单元Ⅴ3-5、热管工质冷凝单元Ⅵ3-6；布置在成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1与热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2通过气管集管Ⅱ5-2、气管总管Ⅱ7-2、室外气管Ⅱ-Ⅰ9-1、室外气管Ⅱ-Ⅱ9-2、室外液管Ⅱ-Ⅰ8-1、室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2、液管总管Ⅱ6-2、液管集管Ⅱ4-2连通；布置在成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1与热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4通过气管集管Ⅲ5-3、气管总管Ⅲ7-3、室外气管Ⅲ-Ⅰ9-3、室外气管Ⅲ-Ⅱ9-4、室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3、室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4、液管总管Ⅲ6-3、液管集管Ⅲ4-3连通；布置在成列机柜1之间的所有热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅱ2-2与热管工质冷凝单元Ⅴ3-5、热管工质冷凝单元Ⅵ3-6通过气管集管Ⅰ5-1、气管总管Ⅰ7-1、室外气管Ⅰ-Ⅰ9-5、室外气管Ⅰ-Ⅱ9-6、室外液管Ⅰ-Ⅰ8-5、室外液管Ⅰ-Ⅱ8-6、液管总管Ⅰ6-1、液管集管Ⅰ4-1连通；热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2、热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4根据全年自然冷源供应情况在三种冷凝模式中选择切换，而热管工质冷凝单元Ⅴ3-5、热管工质冷凝单元Ⅵ3-6作为备用冷源；热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2、热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4各自供液管路室外液管Ⅱ-Ⅰ8-1、室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2、室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3、室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4上分别并联安装有蓄冷罐Ⅰ10-1、蓄冷罐Ⅱ10-2、蓄冷罐Ⅲ10-3、蓄冷罐Ⅳ10-4。
热管工质冷凝单元3均包括钣金框架16、压缩机11、热管冷凝器Ⅰ13-1、热管冷凝器Ⅱ13-2、空调冷凝器Ⅰ14-1、空调冷凝器Ⅱ14-2、节流装置19、中间换热器12、风机15、三通阀Ⅰ17、三通阀Ⅱ18、控制器Ⅱ20，可选装储液罐21与制冷剂泵22；热管工质冷凝单元3可提供“利用自然冷源的热管直接冷凝模式(自然冷源冷凝模式)”、“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式(压缩制冷冷凝模式)”、或“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行(同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式)”三种冷凝模式。
当系统处于自然冷源冷凝模式时，三通阀Ⅰ的入口与其第一出口导通，三通阀Ⅱ的第一入口与其出口导通，关闭中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及三通阀Ⅰ的入口引入，通过三通阀Ⅰ第一出口及管路进入热管冷凝器中进行冷凝，经过热管冷凝器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入三通阀Ⅱ第一入口，并通过管路经三通阀Ⅱ的出口输送回热管工质吸热单元。当系统处于压缩制冷冷凝模式时，三通阀Ⅰ的入口与其第二出口导通，三通阀Ⅱ的第二入口与其出口导通，打开中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及三通阀Ⅰ的入口引入，通过三通阀Ⅰ的第二出口及管路进入中间换热器中进行冷凝，经过中间换热器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入三通阀Ⅱ第二入口；再从三通阀Ⅱ出口及管路输送回热管工质吸热单元。当系统处于同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式时，三通阀Ⅰ的入口同时与其第一出口、第二出口导通，三通阀Ⅱ的第一入口、第二入口同时与其出口导通，打开中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及三通阀Ⅰ的入口引入，一部分通过三通阀Ⅰ的第一出口及管路进入热管冷凝器中进行冷凝，经过热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过管路流入三通阀Ⅱ的第一入口；另一部分通过三通阀Ⅰ的第二出口及管路进入中间换热器中进行冷凝，经过中间换热器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入三通阀Ⅱ的第二入口；制冷剂液体经三通阀Ⅱ的出口及管路输送回热管工质吸热单元。
控制器Ⅱ20可实现自然冷却与压缩制冷无级平滑切换，过渡季实现双循环同时高效运行，最大限度利用自然冷源，保障系统节能运行；当热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2、热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4中任意一台出现单点故障时，可通过启动备用冷源热管工质冷凝单元Ⅴ3-5、热管工质冷凝单元Ⅵ3-6与布置在成列机柜1之间的所有热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅱ2-2所构成的热管工质循环回路，来保障成列机柜1总的供冷需求，保障系统正常运行；热管工质冷凝单元3采用风冷形式；蓄冷罐Ⅰ10-1、蓄冷罐Ⅱ10-2、蓄冷罐Ⅲ10-3、蓄冷罐Ⅳ10-4的使用使得一旦出现市电断电而引起热管工质冷凝单元3停止运行时，蓄冷罐Ⅰ10-1、蓄冷罐Ⅱ10-2、蓄冷罐Ⅲ10-3、蓄冷罐Ⅳ10-4可实现一定后备时间内的冷源供给；系统可依靠重力运行，当选配有热管工质泵22时可通过热管工质泵22加强了系统驱动力；布置在成列机柜1之间的热管工质吸热单元2中，热管换热器Ⅰ2-1、热管换热器Ⅱ2-2的进出口管路上均有截止阀23，当任一布置在成列机柜1之间的热管工质吸热单元2或管路出现单点故障需要检修或更换时，不影响系统的正常运行。
图2为本发明的双循环热管列间散热系统工作在“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”下的结构示意图。当室外自然冷源条件具备，压缩机系统不运行，仅热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2、热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4及各自连通的系统工作在“利用自然冷源的热管直接冷凝模式”下。此时来自机房内的成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1中的高温制冷剂蒸汽通过连接管气管集管Ⅱ5-2、气管总管Ⅱ7-2、室外气管Ⅱ-Ⅰ9-1、室外气管Ⅱ-Ⅱ9-2、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2的热管冷凝器Ⅰ13-1、热管冷凝器Ⅱ13-2中进行冷凝，经过冷凝后的制冷剂液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、制冷剂泵22、蓄冷罐10-1、蓄冷罐10-2、室外液管Ⅱ-Ⅰ8-1、室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2、液管总管Ⅱ6-2、液管集管Ⅱ4-2输送回成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头C所示；来自机房内的成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1与热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4通过气管集管Ⅲ5-3、气管总管Ⅲ7-3、室外气管Ⅲ-Ⅰ9-3、室外气管Ⅲ-Ⅱ9-4、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4的热管冷凝器Ⅰ13-1、热管冷凝器Ⅱ13-2中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、蓄冷罐10-3、蓄冷罐10-4、室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3、室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4、液管总管Ⅲ6-3、液管集管Ⅲ4-3连通输送回成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头D示；如此循环，实现机房内蒸发端降温目的。此时室外机空气由风机15强制换热排出，空气流动方向如图中箭头A所示；热管工质吸热单元中空气流动方向如图中箭头B所示。
图3为本发明的双循环热管列间散热系统工作在“利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”下的结构示意图。当室外环境温度不能满足利用自然冷源条件时，仅利用压缩机制冷提供冷源。来自机房内的成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1中的高温热管工质蒸汽通过连接管气管集管Ⅱ5-2、气管总管Ⅱ7-2、室外气管Ⅱ-Ⅰ9-1、室外气管Ⅱ-Ⅱ9-2、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2的中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、蓄冷罐10-1、蓄冷罐10-2、室外液管Ⅱ-Ⅰ8-1、室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2、液管总管Ⅱ6-2、液管集管Ⅱ4-2输送回成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头E所示；来自机房内的成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1与热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4通过气管集管Ⅲ5-3、气管总管Ⅲ7-3、室外气管Ⅲ-Ⅰ9-3、室外气管Ⅲ-Ⅱ9-4、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4的中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、蓄冷罐10-3、蓄冷罐10-4、室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3、室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4、液管总管Ⅲ6-3、液管集管Ⅲ4-3连通输送回成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头F所示；而高温热管工质在中间换热器12中的冷凝，通过启动由中间换热器12、压缩机11、空调冷凝器Ⅰ14-1、空调冷凝器Ⅱ14-2、节流装置19所构成的压缩机制冷系统并由风机15强制换热来实现，系统中热管工质流动如图中箭头G所示。此时室外机空气由风机15强制换热排出，空气流动方向如图中箭头A所示；热管工质吸热单元中空气流动方向如图中箭头B所示。
图4为本发明的双循环热管列间散热系统工作在“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式同时运行”模式下的结构示意图。当可部分利用自然冷源时，同时启动“利用自然冷源的热管直接冷凝模式与利用压缩机制冷循环而创造的热管中间换热冷凝模式”。此时，机房内成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1中的高温热管工质蒸汽通过连接管气管集管Ⅱ5-2、气管总管Ⅱ7-2、室外气管Ⅱ-Ⅰ9-1、室外气管Ⅱ-Ⅱ9-2、三通阀Ⅱ18分别进入热管工质冷凝单元Ⅰ3-1、热管工质冷凝单元Ⅱ3-2的热管冷凝器Ⅰ13-1、热管冷凝器Ⅱ13-2、中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、蓄冷罐10-1、蓄冷罐10-2、室外液管Ⅱ-Ⅰ8-1、室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2、液管总管Ⅱ6-2、液管集管Ⅱ4-2输送回成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头H所示；来自机房内的成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1与热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4通过气管集管Ⅲ5-3、气管总管Ⅲ7-3、室外气管Ⅲ-Ⅰ9-3、室外气管Ⅲ-Ⅱ9-4、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4的热管冷凝器Ⅰ13-1、热管冷凝器Ⅱ13-2、中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、蓄冷罐10-3、蓄冷罐10-4、室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3、室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4、液管总管Ⅲ6-3、液管集管Ⅲ4-3连通输送回成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头J所示；而高温热管工质在中间换热器12中的冷凝，通过启动由中间换热器12、压缩机11、空调冷凝器Ⅰ14-1、空调冷凝器Ⅱ14-2、节流装置19所构成的压缩机制冷系统并由风机15强制换热来实现，系统中热管工质流动如图中箭头G所示。此时室外机空气由风机15强制换热排出，空气流动方向如图中箭头A所示；热管工质吸热单元中空气流动方向如图中箭头B所示。
图5为本发明的双循环热管列间散热系统工作在备用冷源启用时的结构示意图。如热管工质冷凝单元Ⅰ3-1出现单点故障不能制冷，则可启动备用冷源热管工质冷凝单元Ⅴ3-5进行制冷补充。此时当工作在压缩机制冷模式时，来自机房内的成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1中的高温热管工质蒸汽通过连接管气管集管Ⅱ5-2、气管总管Ⅱ7-2、室外气管Ⅱ-Ⅱ9-2、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅱ3-2的中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、蓄冷罐10-2、室外液管Ⅱ-Ⅱ8-2、液管总管Ⅱ6-2、液管集管Ⅱ4-2输送回成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头K所示；来自机房内的成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅱ2-2中的高温热管工质蒸汽通过连接管气管集管Ⅰ5-1、气管总管Ⅰ7-1、室外气管Ⅰ-Ⅰ9-5、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元3-5的中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、室外液管Ⅰ-Ⅰ8-5、液管总管Ⅰ6-1、液管集管Ⅰ4-1连通输送回成列机柜1之间的奇数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头L所示；来自机房内的成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2的热管换热器Ⅰ2-1与热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4通过气管集管Ⅲ5-3、气管总管Ⅲ7-3、室外气管Ⅲ-Ⅰ9-3、室外气管Ⅲ-Ⅱ9-4、三通阀Ⅱ18引入热管工质冷凝单元Ⅲ3-3、热管工质冷凝单元Ⅳ3-4的中间换热器12中进行冷凝，经过冷凝后的热管工质液体，经过三通阀Ⅰ17、储液罐21、热管工质泵22、室外液管Ⅲ-Ⅰ8-3、室外液管Ⅲ-Ⅱ8-4、液管总管Ⅲ6-3、液管集管Ⅲ4-3连通输送回成列机柜1之间的偶数位的热管工质吸热单元2中，系统中热管工质流动如图中箭头F所示；而高温热管工质在中间换热器12中的冷凝，通过启动由中间换热器12、压缩机11、空调冷凝器Ⅰ14-1、空调冷凝器Ⅱ14-2、节流装置19所构成的压缩机制冷系统并由风机15强制换热来实现，系统中热管工质流动如图中箭头G所示。此时室外机空气由风机15强制换热排出，空气流动方向如图中箭头A所示；热管工质吸热单元中空气流动方向如图中箭头B所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种双循环热管列间散热系统，包括布置在机房室内的成列机柜、多个热管工质吸热单元、布置在机房室外的多个热管工质冷凝单元，所述多个热管工质吸热单元分布设置在所述成列机柜之间，其特征在于：
每一所述热管工质吸热单元，均包括热管换热器Ⅰ、热管换热器Ⅱ；
所述多个热管工质冷凝单元，包括热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ、热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ；
布置在所述成列机柜之间的奇数位的每一所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅰ，通过气管组件和液管组件分别与所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ连通，形成热管工质循环回路，且在液管组件中设置有热管工质泵以增强系统对制冷剂液体的驱动力；
布置在所述成列机柜之间的偶数位的每一所述热管工质吸热单元中的所述热管换热器Ⅰ，通过气管组件和液管组件分别与所述热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ连通，形成热管工质循环回路，且在液管组件中设置有热管工质泵以增强系统对制冷剂液体的驱动力；
布置在所述成列机柜之间的所有所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅱ，通过气管组件和液管组件分别与所述热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ连通，形成热管工质循环回路，且在液管组件中设置有热管工质泵以增强系统对制冷剂液体的驱动力；
每一所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅰ、热管换热器Ⅱ的进出口管路上均有截止阀，当任一布置在所述成列机柜之间的热管工质吸热单元或与其连通的气管组件和/或液管组件出现单点故障时，通过关闭对应截止阀的方式实现检修或更换，保障系统正常运行；
所述系统正常运行时，利用所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ实现对热管工质的冷凝，所述热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ作为备用冷源；
当所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ中任意一台出现单点故障时，通过启动备用的热管工质冷凝单元Ⅴ、热管工质冷凝单元Ⅵ与布置在各所述热管工质吸热单元中的热管换热器Ⅱ形成的热管工质循环回路，来保障成列机柜总的供冷需求，保障系统正常运行；
所述热管工质冷凝单元Ⅰ、热管工质冷凝单元Ⅱ、热管工质冷凝单元Ⅲ、热管工质冷凝单元Ⅳ的供液管路上均并联安装有蓄冷罐，使得出现断电而引起热管工质冷凝单元停止运行时，系统中的蓄冷罐可实现一定后备时间内的冷源供给。
2.根据权利要求1所述的双循环热管列间散热系统，其特征在于：每一所述热管工质冷凝单元，均包括压缩机、热管冷凝器、空调冷凝器、节流装置、中间换热器、风机、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ，所述热管冷凝器、空调冷凝器布置在上部，所述节流装置、中间换热器、压缩机、三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ布置在下部，所述热管冷凝器、空调冷凝器的入口均设置于其上部，出口均设置于其底部；所述三通阀Ⅰ包括入口、第一出口和第二出口，所述入口择一地并可同时地与所述第一出口、第二出口导通；所述三通阀Ⅱ包括第一入口、第二入口和出口，所述出口择一地并可同时地与所述第一入口、第二入口导通；所述三通阀Ⅰ的第一出口通过管路与所述热管冷凝器的入口连通；所述三通阀Ⅱ的第一入口通过管路与所述热管冷凝器的出口连通；所述三通阀Ⅰ的第二出口通过管路与所述中间换热器的热端入口连通；所述三通阀Ⅱ的第二入口通过管路与所述中间换热器的热端出口连通；所述中间换热器的冷端出口通过管路与所述压缩机连通；所述压缩机通过管路与所述空调冷凝器的入口连通；所述空调冷凝器的出口通过管路依次与所述节流装置、中间换热器冷端入口连通；所述三通阀Ⅰ的入口通过管路引入热管工质吸热单元中的高温热管工质蒸汽；所述三通阀Ⅱ的出口通过管路向热管工质吸热单元输送低温热管工质液体。
3.根据权利要求2所述的双循环热管列间散热系统，其特征在于：每一热管工质冷凝单元均包括自然冷源冷凝模式、压缩制冷冷凝模式、和同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式，其中，
当所述系统处于自然冷源冷凝模式时，所述三通阀Ⅰ的入口与其第一出口导通，所述三通阀Ⅱ的第一入口与其出口导通，关闭所述中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及所述三通阀Ⅰ的入口引入，通过所述三通阀Ⅰ第一出口及管路进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ第一入口，并通过管路经所述三通阀Ⅱ的出口输送回热管工质吸热单元；
当所述系统处于压缩制冷冷凝模式时，所述三通阀Ⅰ的入口与其第二出口导通，所述三通阀Ⅱ的第二入口与其出口导通，打开所述中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及所述三通阀Ⅰ的入口引入，通过所述三通阀Ⅰ的第二出口及管路进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ第二入口；再从所述三通阀Ⅱ出口及管路输送回热管工质吸热单元；
当所述系统处于同时利用自然冷源与压缩制冷冷凝模式时，所述三通阀Ⅰ的入口同时与其第一出口、第二出口导通，所述三通阀Ⅱ的第一入口、第二入口同时与其出口导通，打开所述中间换热器、压缩机、节流装置，高温热管工质蒸汽通过管路及所述三通阀Ⅰ的入口引入，一部分通过所述三通阀Ⅰ的第一出口及管路进入所述热管冷凝器中进行冷凝，经过所述热管冷凝器冷凝后的制冷剂液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ的第一入口；另一部分通过所述三通阀Ⅰ的第二出口及管路进入所述中间换热器中进行冷凝，经过所述中间换热器冷凝后的低温热管工质液体，经过管路流入所述三通阀Ⅱ的第二入口；制冷剂液体经所述三通阀Ⅱ的出口及管路输送回热管工质吸热单元。
4.根据权利要求1所述的双循环热管列间散热系统，其特征在于：每一热管工质冷凝单元均采用风冷形式。
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