CN118009564A - 吸附制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种吸附制冷装置,涉及吸附制冷技术领域。该吸附制冷装置包括吸附器组件、蒸发器、冷凝器和驱动装置。吸附器组件的出口端与冷凝器的进口端相连。冷凝器的出口端通过驱动装置与蒸发器的进口端相连。蒸发器和冷凝器均在水平方向上与吸附器组件并排设置,或者,蒸发器和冷凝器均设置在吸附器组件的下方。如此,可使对吸附器组件的结构强度的要求较低、吸附制冷装置占用的空间较小,利于提高吸附制冷装置的制冷密度。
Description
技术领域
本申请实施例涉及吸附制冷技术领域,尤其涉及一种吸附制冷装置。
背景技术
数据中心常包括通信设备、存储设备、供电设备等设备,数据中心在运行时会产生大量的热。吸附制冷技术是利用吸附效应使液态的吸附质蒸发来实现制冷的技术,数据中心可以包括吸附制冷装置,吸附制冷装置可以利用数据中心中产生的热量来进行制冷。
在相关技术中,吸附制冷装置包括用于进行吸附和脱附的吸附器组件。然而,相关技术中的吸附制冷装置,对吸附器组件的结构强度的要求较高,吸附制冷装置占用的空间较大。
发明内容
本申请实施例提供一种吸附制冷装置,吸附制冷装置的蒸发器和冷凝器之间通过驱动装置相连,蒸发器和冷凝器不需要被吸附器组件支撑,可使对吸附器组件的结构强度的要求较低、吸附制冷装置占用的空间较小,利于提高吸附制冷装置的制冷密度。
本申请实施例提供一种吸附制冷装置,包括吸附器组件、蒸发器、冷凝器和驱动装置。吸附器组件用于对流入吸附器组件内的吸附质进行吸附以及使吸附器组件内被吸附剂吸附的吸附质脱附。吸附器组件的出口端与冷凝器的进口端相连,使得从吸附器组件内脱附的吸附质可以流入冷凝器,冷凝器用于对流入冷凝器的吸附质进行冷凝。冷凝器的出口端通过驱动装置与蒸发器的进口端相连,使得冷凝器内的吸附质可以在驱动装置的驱动下流入蒸发器,蒸发器用于使流入蒸发器的吸附质蒸发。蒸发器和冷凝器均在水平方向上与吸附器组件并排设置,或者,蒸发器和冷凝器均设置在吸附器组件的下方。
本申请实施例提供的吸附制冷装置,吸附器组件无须支撑蒸发器和冷凝器,使得对吸附器组件的结构强度的要求较低,利于在吸附器组件的侧面开设尺寸较大的门洞,以便在吸附腔内装配换热部件、吸附剂等物件。另外,蒸发器和冷凝器与用于支撑吸附制冷装置的承载面之间的间距均较小,对吸附制冷装置用于支撑蒸发器和冷凝器的部分的结构强度的要求较低,如此,可使吸附制冷装置用于支撑蒸发器和冷凝器的部分的结构件的数量较少、厚度较薄,进而利于减小吸附制冷装置的尺寸,使得吸附制冷装置占用的空间较小,吸附制冷装置占用的空间较小可使吸附制冷装置的制冷密度较高。除此之外,蒸发器、冷凝器和吸附器组件集成在一个装置上,集成度较高,可减少使蒸发器、冷凝器和吸附器组件连接的管线的设置,进而可减少对空间的占用,可使蒸发器、冷凝器和吸附器组件形成的系统的制冷密度较高。
在一种可能的实施方式中,蒸发器和冷凝器在水平方向上并排设置,蒸发器和冷凝器均设置在吸附器组件的下方,蒸发器的出口端与吸附器组件的进口端相连,冷凝器的进口端与吸附器组件的出口端相连。其中,吸附器组件的进口端和吸附器组件的出口端均设置在吸附器组件的底部,蒸发器的出口端设置在蒸发器的顶部,冷凝器的进口端设置在冷凝器的顶部。
这样,蒸发器、冷凝器和吸附器组件之间连接较为方便。
在一种可能的实施方式中,吸附器组件包括吸附腔,吸附腔包括沿第一方向分布的第一腔室和第二腔室,吸附器组件的进口端包括在第二方向上间隔分布的第一进口和第二进口,吸附器组件的出口端包括在第二方向上间隔分布的第一出口和第二出口,第一进口和第一出口与第一腔室连通,第二进口和第二出口与第二腔室连通。蒸发器和冷凝器沿第二方向并排设置。冷凝器的进口端包括在第一方向上间隔分布的第三进口和第四进口,第三进口与第一出口相连,第四进口与第二出口相连。蒸发器的出口端包括在第一方向上间隔分布的第三出口和第四出口,第三出口与第一进口相连,第四出口与第二进口相连。其中,第一方向和第二方向均为水平方向,第一方向与第二方向垂直。
这样,在吸附器组件包括第一腔室和第二腔室时,可使第一腔室和第二腔室与蒸发器和冷凝器连接较为方便。
在一种可能的实施方式中,吸附器组件包括吸附箱体,吸附箱体内包括吸附腔,吸附腔内设置有隔板,隔板将吸附腔分隔为第一腔室和第二腔室。
这样,包括第一腔室和第二腔室的吸附器组件的集成度较高、占用空间较小。
在一种可能的实施方式中,吸附器组件包括换热部件,换热部件设置在吸附器组件的吸附腔内,换热部件的表面附着有第一吸附剂。
这样,可以通过换热部件表面附着的第一吸附剂来使吸附腔内的吸附质进行吸附和脱附,第一吸附剂与换热部件之间的换热效率较高,吸附质在吸附腔内进行吸附和脱附的效率较高。
在一种可能的实施方式中,第一吸附剂包括活性炭。其中,活性碳的比表面积处于大于或者等于200m2/g、且小于或者等于5000m2/g的范围内,或者,活性炭的孔径处于大于或者等于0.1nm、且小于或者等于50nm的范围内,或者,活性碳的孔容处于大于或者等于0.1cc/g、且小于或者等于5cc/g的范围内。
这样,活性炭对吸附质具有较好的吸附和脱附性能。
在一种可能的实施方式中,吸附器组件的吸附腔内填充有第二吸附剂。
这样,可以填充的第二吸附剂的量较大,可使吸附器组件对吸附质的吸附量较大。
在一种可能的实施方式中,吸附器组件的换热部件包括多层换热板,多层换热板沿换热板的厚度方向并排设置,相邻的两层换热板之间具有间隔空间,间隔空间内设置有换热翅片。第二吸附剂为颗粒状结构,第二吸附剂填充在间隔空间内。换热板的边缘设置有多孔板,多孔板具有多个通孔,通孔的孔径小于第二吸附剂的粒径,多孔板用于将第二吸附剂限制在间隔空间内。
这样,换热板和换热翅片均可以用于与第二吸附剂进行换热,第二吸附剂吸附和脱附的效率较高。
在一种可能的实施方式中,蒸发器和冷凝器之间具有隔热层,蒸发器和冷凝器通过隔热层贴合设置。
这样,便于使蒸发器与冷凝器贴合设置,蒸发器与冷凝器之间的间距小,可使连接蒸发器的进口端与冷凝器的出口端的管路的长度较短,可使吸附制冷装置的集成度较高、整体尺寸较小。
在一种可能的实施方式中,该吸附制冷装置还包括支撑件。蒸发器、冷凝器和吸附器组件均固定设置在支撑件上。蒸发器和冷凝器在竖直方向上均与吸附器组件间隔设置,和/或,蒸发器和冷凝器在竖直方向上均与支撑件的下端间隔设置。
这样,部分器件可以设置在蒸发器和冷凝器与吸附器组件的间隔内,可使吸附制冷装置的集成度较高、占用的柱状空间较小。此外,通过支撑件,也便于将蒸发腔、冷凝器和吸附器组件集成在一个装置上。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种数据中心的示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种数据中心的示意图;
图3为本申请实施例提供的一种吸附制冷装置的蒸发器和冷凝器的连接示意图;
图4为本申请实施例提供的一种吸附制冷装置的示意图;
图5为本申请实施例提供的另一种吸附制冷装置的示意图;
图6为本申请实施例提供的又一种吸附制冷装置的一个视角的示意图;
图7为图6中提供的吸附制冷装置的一侧开启时的示意图;
图8为图6中提供的吸附制冷装置的吸附器组件处的示意图;
图9为图6中提供的吸附制冷装置的蒸发器和冷凝器处的示意图;
图10为图6中提供的吸附制冷装置的又一个视角的示意图;
图11为本申请实施例提供的一种吸附腔内设置换热部件处的示意图;
图12为本申请实施例提供的另一种吸附腔内设置换热部件处的示意图;
图13为本申请实施例提供的又一种吸附腔内设置换热部件处的示意图。
附图标记说明:
10、机房;20、液冷设备;30、冷源设备;40、冷却液分配装置;41、第三换热流道;42、第四换热流道;50、第二驱动装置;60、吸附制冷装置;
100、蒸发器;110、供热部件;111、第一换热流道;120、蒸发腔;121、第三出口;122、第四出口;123、旁通出口;130、喷淋部件;
200、冷凝器;210、供冷部件;211、第二换热流道;220、冷凝腔;221、第三进口;222、第四进口;
300、吸附器组件;
310、换热部件;311、第一换热器;312、第二换热器;313、换热板;314、第三换热翅片;315、间隔空间;
320、吸附腔;321、第一腔室;3211、第一进口;3212、第一出口;322、第二腔室;3221、第二进口;3222、第二出口;
330、第一吸附剂;340、第二吸附剂;350、多孔板;351、通孔;360、吸附箱体;
410、第一换向装置; 411、第一阀门; 412、第二阀门;
420、第二换向装置; 421、第三阀门; 422、第四阀门;
430、第三换向装置; 431、第一四通换向阀;
440、第四换向装置; 441、第二四通换向阀;
510、第一驱动装置;520、第五阀门;530、第一管路;540、第六阀门;550、第二管路;
610、第一隔热层;620、隔板;
700、支撑件;
x、第一方向;y、第二方向;z、竖直方向;
a、第三方向;b、第四方向;c、换热板的厚度方向。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请,下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。
吸附制冷是利用吸附效应使液态的吸附质蒸发来实现制冷的技术。吸附制冷装置可以通过热能、吸附势能、相变势能的转化,利用吸附过程和相变过程构建热力学循环,以实现以热制冷的目的。
本申请实施例提供一种吸附制冷装置,该吸附制冷装置可应用于数据中心、基站等系统中。也就是说,该吸附制冷装置可以包括但不限于为数据中心的吸附制冷装置、基站的吸附制冷装置等。
在申请实施例中,吸附制冷装置包括蒸发器、冷凝器和吸附器组件。蒸发器具有进口端和出口端,冷凝器具有进口端和出口端,吸附器组件具有进口端和出口端。吸附器组件的出口端与冷凝器的进口端相连,冷凝器的出口端与蒸发器的进口端相连,蒸发器的出口端与吸附器组件的进口端相连,吸附制冷装置内具有在蒸发器、吸附器组件和冷凝器之间循环流动的吸附质。
蒸发器用于使流入蒸发器内的吸附质蒸发。具体来说,蒸发器包括蒸发腔,蒸发器的进口端和蒸发器的出口端均与蒸发腔连通,蒸发器的进口端用于供吸附质流入蒸发腔内,以使吸附质在蒸发腔内吸热蒸发,蒸发器的出口端用于供在蒸发腔内蒸发后的吸附质流出蒸发腔。蒸发器包括设于蒸发腔内的供热部件,蒸发腔内的液态的吸附质蒸发时吸收供热部件的热量,使得供热部件可以用于制冷。
冷凝器用于对流入冷凝器的吸附质进行冷凝。具体来说,冷凝器包括冷凝腔,冷凝器的进口端和冷凝器的出口端均与冷凝腔连通,冷凝器的进口端用于供吸附质流入冷凝腔内,以使吸附质在冷凝腔内放热冷凝,冷凝器的出口端用于供在冷凝腔内冷凝后的吸附质流出冷凝腔。冷凝器包括设于冷凝腔内的供冷部件,供冷部件用于吸收冷凝腔内的吸附质中的热量,以使吸附质在冷凝腔内放热冷凝。冷凝器的出口端与蒸发器的进口端相连后,冷凝器内的吸附质可以流入蒸发器。
吸附器组件用于对流入吸附器组件内的吸附质进行吸附以及使吸附器组件内被吸附剂吸附的吸附质脱附。具体来说,吸附器组件包括吸附腔,吸附腔内设有吸附剂,吸附器组件的进口端和吸附器组件的出口端均与吸附腔连通,吸附器组件的进口端用于供吸附质流入吸附腔内,吸附器组件的出口端用于供吸附腔内的吸附质流出吸附腔,吸附质在吸附腔内被吸附剂吸附和从吸附剂上脱附。吸附器组件的出口端与冷凝器的进口端相连后,从吸附器组件内脱附的吸附质可以流入冷凝器。
可通过周期性的加热和冷却吸附腔内的吸附质,使吸附腔内的吸附质交替脱附和吸附,脱附的吸附质从吸附腔流入冷凝腔,从吸附腔流入冷凝腔的吸附质在冷凝腔内被冷凝器冷凝为液态后进入蒸发腔,蒸发器通过使蒸发腔内液态的吸附质蒸发来实现制冷,从蒸发腔内流出的气态的吸附质又流入吸附腔内被吸附剂吸附。
示例性的,吸附质可以包括但不限于为冷却水、冷却油等。
示例性的,吸附剂可以包括以下一种或者多种物质:活性炭、硅胶、金属有机框架(metal organic frameworks,MOF)、活性氧化铝等。
示例性的,供热部件可以包括用于供换热介质流过的换热管等。
示例性的,供冷部件可以包括用于供换热介质流过的换热管等。
在相关技术中,冷凝器常设置在吸附器组件的上方、并由吸附器组件支撑,蒸发器设置在吸附器组件的下方,蒸发器和冷凝器之间通过管路相连,吸附腔内脱附的吸附质可以在自身升力的作用下进入冷凝腔,在冷凝腔内被冷凝器冷凝为液态的吸附质可以在自身重力的作用下沿管路流到蒸发腔。
然而,经发明人研究发现:由于冷凝器的重量较重,导致对用于支撑冷凝器的吸附器组件的结构强度的要求较高,使得不易在吸附器组件的侧面开设尺寸较大的门洞,导致在将器件装配到吸附腔内时的操作难度较大。此外,由于冷凝器与用于支撑吸附制冷装置的承载面之间的间距较大,使得吸附制冷装置用于支撑冷凝器的部分的跨度较大,增大了对吸附制冷装置用于支撑冷凝器的部分的结构强度的要求,为满足吸附制冷装置用于支撑冷凝器的部分的结构强度要求,常常需要在吸附制冷装置用于支撑冷凝器的部分上增设加强结构或者增大部分结构件的厚度,进而会导致吸附制冷装置的尺寸较大,使得吸附制冷装置占用的空间较大,吸附制冷装置占用的空间较大会造成吸附制冷装置的制冷密度较低。
需要说明的是,吸附制冷装置的制冷密度等于吸附制冷装置的制冷量除以吸附制冷装置整体占用的柱状空间的体积。
在通过向蒸发器内通入待冷却流股来制备低温流股时,可以根据进入蒸发器的待冷却流股与流出蒸发器的低温流股之间的温差以及流股的性质计算得到吸附制冷装置的制冷量。
基于此,本申请实施例提供一种吸附质制冷装置,使蒸发器和冷凝器在水平方向上并排设置,并使蒸发器和冷凝器均在水平方向上与吸附器组件并排设置,或者,使蒸发器和冷凝器均设置在吸附器组件的下方。如此,可使对吸附器组件的结构强度的要求较低、吸附制冷装置占用的空间较小,利于提高吸附制冷装置的制冷密度。
本申请实施例以应用在数据中心中的吸附制冷装置为例来进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种数据中心的示意图。
如图1所示,本申请实施例提供一种数据中心,该数据中心可以包括机房10以及设于机房10内的至少一个液冷设备20。示例性的,机房10可以为封闭的房间,也可为一侧或者多侧开放的房间。机房10可以为搭建的临时性房间(如帐篷房、板房等),也可为修建的永久性房间。
液冷设备20包括发热器件,液冷设备20的发热器件产生的热量可以被液冷设备20中的冷却液带走,使得液冷设备20具有较高的散热效率。
液冷设备20具有进口端和出口端,液冷设备20的出口端用于供吸收了发热器件产生的热量的冷却液流出液冷设备20,液冷设备20的出口端用于供冷却液流入液冷设备20。
示例性的,任意一个液冷设备20可以包括但不限于为液冷服务器、液冷柜等。液冷服务器可以为刀片式服务器、机架式服务器等。
示例性的,任意一个液冷设备20可以包括但不限于为冷板式液冷设备、浸没式液冷设备等。
数据中心还包括吸附制冷装置60,吸附制冷装置60可以设于机房10内。
图2为本申请实施例提供的另一种数据中心的示意图。
如图2所示,在本申请实施例中,吸附制冷装置60的吸附器组件300包括换热部件310,换热部件310设于吸附腔320内。
换热部件310具有进口端和出口端,换热部件310的进口端用于供高温介质或者低温介质流入换热部件310内,以与吸附腔320内的吸附质进行热交换,换热部件310的出口端用于供与吸附腔320内的吸附质进行热交换后的介质流出换热部件310。
液冷设备20的出口端与换热部件310的进口端相连,换热部件310的出口端与液冷设备20的进口端相连。使得从液冷设备20的出口端流出的吸收了液冷设备20的发热器件产生的热量的冷却液可以流入换热部件310,流入换热部件310的冷却液可以用于加热吸附腔320内被吸附剂吸附的吸附质,以使吸附质脱附,来自液冷设备20的冷却液从换热部件310流出后,可以流回液冷设备20内继续用于带走液冷设备20的发热器件产生的热量。
这样,可以利用液冷设备20的发热器件产生的热量来使吸附质在吸附腔320内脱附,进而使吸附制冷装置60制冷,对液冷设备20的发热器件产生的热量进行了回收利用,可提高数据中心的热回收效率,利于减少数据中心中的能源浪费。
示例性的,从液冷设备20的出口端流出的冷却液可以包括但不限于为冷却水、氟化液等。
在一些示例中,换热部件310的进口端还与冷源设备30的出口端相连,换热部件310的出口端还与冷源设备30的进口端相连,使得从冷源设备30的出口端流出的温度较低的介质可以流入换热部件310,流入换热部件310的该介质可以用于冷却吸附腔320内的吸附质,以使吸附质被吸附剂吸附,来自冷源设备30的介质从换热部件310流出后,可以流回冷源设备30进行散热。其中,冷源设备30具有进口端和出口端,冷源设备30的出口端用于输出低温的介质,冷源设备30的进口端用于供吸收了热量的介质流入冷源设备30,吸收了热量的介质可以在冷源设备30内进行散热。
示例性的,从冷源设备30的出口端流出的介质可以包括但不限于为冷却水、冷却油等。
示例性的,冷源设备30可以包括但不限于为冷却塔、冷水主机等。
示例性的,数据中心可以包括冷源设备30。
示例性的,数据中心也可以不包括冷源设备30,冷源设备30可以独立于数据中心之外。
示例性的,供热部件110可以包括第一换热流道111,例如,供热部件110可以包括第一换热管,第一换热管包括第一换热流道111,第一换热管的表面可以具有第一换热翅片。第一换热流道111与蒸发腔120相互隔离,蒸发器100用于使第一换热流道111内的介质与蒸发腔120内的吸附质进行热交换,蒸发腔120内液态的吸附质蒸发时吸收第一换热流道111内的介质中的热量。蒸发器100可以通过向第一换热流道111内通入高温或者常温介质来制成低温介质。例如,蒸发器100可以通过向第一换热流道111内供入常温水或者高温水来制成冷水。
示例性的,蒸发器100制成的冷水可以用于冷源设备30、冷却装置等需要冷量的设备或者装置,以降低数据中心的能耗。具体来说,在供热部件110包括第一换热流道111的一些示例中,第一换热流道111可以与冷源设备30连通,使得经过第一换热流道111制成的低温介质可以用于对吸收了热量后流回冷源设备30的介质进行散热。例如,在冷源设备30为冷却塔时,第一换热流道111可以与冷却塔的布水器连通,经过第一换热流道111制成的低温介质可以流向冷却塔的布水器。
示例性的,供冷部件210可以包括第二换热流道211,例如,供冷部件210可以包括第二换热管,第二换热管包括第二换热流道211,第二换热管的表面可以具有第二换热翅片。第二换热流道211与冷凝腔220相互隔离,冷凝器200用于使第二换热流道211内的介质与冷凝腔220内的吸附质进行热交换,可以通过向第二换热流道211内通入温度较低的介质来带走冷凝腔220内的吸附质中的热量,以使冷凝腔220内的吸附质冷凝。
第二换热流道211具有进口端和出口端,用于与冷凝腔220内的吸附质进行换热的介质通过第二换热流道211的进口端流入第二换热流道211,第二换热流道211内的介质与冷凝腔220内的吸附质进行换热后,通过第二换热流道211的出口端流出第二换热流道211。
在一些可能的实施方式中,吸附腔320包括第一腔室321和第二腔室322,第一腔室321和第二腔室322内均设有吸附剂,吸附器组件300的进口端包括第一进口3211和第二进口3221,吸附器组件300的出口端包括第一出口3212和第二出口3222,第一进口3211和第一出口3212与第一腔室321连通,第二进口3221和第二出口3222与第二腔室322连通。
第一进口3211用于供吸附质流入第一腔室321,以在第一腔室321内被吸附,第一出口3212用于供吸附质流出第一腔室321,以使从第一腔室321内脱附的吸附质可以从第一腔室321内流出。
第二进口3221用于供吸附质流入第二腔室322,以在第二腔室322内被吸附,第二出口3222用于供吸附质流出第二腔室322,以使从第二腔室322内脱附的吸附质可以从第二腔室322内流出。
第一进口3211和第二进口3221通过第一换向装置410与蒸发器100的出口端相连,第一出口3212和第二出口3222通过第二换向装置420与冷凝器200的进口端相连。第一换向装置410用于使第一进口3211与蒸发器100的出口端连通,或者,使第二进口3221与蒸发器100的出口端连通。第二换向装置420用于使第一出口3212与冷凝器200的进口端连通,或者,使第二出口3222与冷凝器200的进口端连通。
这样,可以通过对第一换向装置410和第二换向装置420的控制,使第一腔室321和第二腔室322中的其中一个用于吸附,另一个用于脱附,第一腔室321和第二腔室322可以交替向冷凝器200供入液态的吸附质,从蒸发器100流出的吸附质可以交替流入第一腔室321和第二腔室322,使得蒸发器100处持续有液态的吸附质进行蒸发,可实现吸附制冷装置60的连续制冷。
换热部件310包括设于第一腔室321内的第一换热器311和设于第二腔室322内的第二换热器312。
第一换热器311可以向第一腔室321内的吸附质提供热量或者冷量,第一腔室321内的吸附质在受冷时会被第一腔室321内的吸附剂吸附,以使第一腔室321内的吸附质被第一腔室321内的吸附剂固定,第一腔室321内被吸附剂吸附的吸附质在受热时会脱附,以使第一腔室321内的吸附质从吸附剂上脱离。例如,第一腔室321内的吸附质在受冷液化后,会被第一腔室321内的吸附剂吸附,被第一腔室321内的吸附剂吸附的液化的吸附质在受热汽化后,会从吸附剂上脱附。
第一换热器311具有进口端和出口端,第一换热器311的进口端用于供高温介质或者低温介质流入第一换热器311内,以与第一腔室321内的吸附质进行热交换,第一换热器311的出口端用于供与第一腔室321内的吸附质进行热交换后的介质流出第一换热器311。
第二换热器312可以向第二腔室322内的吸附质提供热量或者冷量,第二腔室322内的吸附质在受冷时会被第二腔室322内的吸附剂吸附,以使第二腔室322内的吸附质被第二腔室322内的吸附剂固定,第二腔室322内被吸附剂吸附的吸附质在受热时会脱附,以使第二腔室322内的吸附质从吸附剂上脱离。例如,第二腔室322内的吸附质在受冷液化后,会被第二腔室322内的吸附剂吸附,被第二腔室322内的吸附剂吸附的液化的吸附质在受热汽化后,会从吸附剂上脱附。
第二换热器312具有进口端和出口端,第二换热器312的进口端用于供高温介质或者低温介质流入第二换热器312内,以与第二腔室322内的吸附质进行热交换,第二换热器312的出口端用于供与第二腔室322内的吸附质进行热交换后的介质流出第二换热器312。
换热部件310的进口端包括第一换热器311的进口端和第二换热器312的进口端,换热部件310的出口端包括第一换热器311的出口端和第二换热器312的出口端。
在第一腔室321进行吸附、第二腔室322进行脱附时,蒸发器100的出口端与第一进口3211连通,第二出口3222与冷凝器200的进口端连通,此时,在蒸发腔120内吸热蒸发后的吸附质流入第一腔室321内被第一腔室321内的吸附剂吸附,被第二腔室322内的吸附剂吸附的吸附质从第二腔室322内的吸附剂上脱附后从第二出口3222流向冷凝腔220,吸附质在冷凝腔220内放热冷凝后流向蒸发腔120,以向蒸发器100提供用于蒸发的吸附质。
当第一腔室321内的吸附剂的吸附过程和第二腔室322内的吸附剂的脱附过程中的其中一个完成后,通过控制第一换向装置410和第二换向装置420,使蒸发器100的出口端与第二进口3221连通,第一出口3212与冷凝器200的进口端连通,此时,在蒸发腔120内吸热蒸发后的吸附质流入第二腔室322内被第二腔室322内的吸附剂吸附,也就是说,第二腔室322进行吸附,被第一腔室321内的吸附剂吸附的吸附质从第一腔室321内的吸附剂上脱附后从第一出口3212流向冷凝腔220,也就是说,第一腔室321进行脱附,吸附质在冷凝腔220内放热冷凝后流向蒸发腔120,以向蒸发器100提供用于蒸发的吸附质。当第二腔室322内的吸附剂的吸附过程和第一腔室321内的吸附剂的脱附过程中的其中一个完成后,再通过控制第一换向装置410和第二换向装置420,使第一腔室321进行吸附、第二腔室322进行脱附。这样,可使吸附器组件300实现持续的向冷凝器200和蒸发器100供入液态的吸附质,使得蒸发器100可以持续制冷。
第一腔室321内的吸附剂和第二腔室322内的吸附剂可以相同,也可以不同。
在一些示例中,第一换向装置410可以包括第一阀门411和第二阀门412。第一阀门411的出口端与第一进口3211连通,第一阀门411的进口端与蒸发器100的出口端连通。第二阀门412的出口端与第二进口3221连通,第二阀门412的进口端与蒸发器100的出口端连通。
在第一腔室321进行吸附、第二腔室322进行脱附时,可将第一阀门411开启、第二阀门412关闭,以使从蒸发腔120内流出的吸附质可以进入第一腔室321内被第一腔室321内的吸附剂吸附。在第二腔室322进行吸附、第一腔室321进行脱附时,可将第一阀门411关闭、第二阀门412开启,以使从蒸发腔120内流出的吸附质可以进入第二腔室322内被第二腔室322内的吸附剂吸附。
通过设置第一阀门411和第二阀门412来控制换向,可使对第一进口3211和第二进口3221通断的控制更加灵活。例如,在某些特定场景下使第一阀门411和第二阀门412同时关闭或者同时开启,或者使第一阀门411和第二阀门412中的其中一个完全关闭或者完全开启后,再开启或者关闭第一阀门411和第二阀门412中的另一个。
在一些可能的实施方式中,第二换向装置420包括第三阀门421和第四阀门422。第三阀门421的进口端与第一出口3212连通,第三阀门421的出口端与冷凝器200的进口端连通。第四阀门422的进口端与第二出口3222连通,第四阀门422的出口端与冷凝器200的进口端连通。
在第一腔室321进行吸附、第二腔室322进行脱附时,可将第三阀门421关闭、第四阀门422开启,以使从第二腔室322内的吸附剂上脱离的吸附质可以从第二腔室322流入冷凝腔220。在第二腔室322进行吸附、第一腔室321进行脱附时,可将第三阀门421开启、第四阀门422关闭,以使从第一腔室321内的吸附剂上脱离的吸附质可以从第一腔室321流入冷凝腔220。
通过设置第三阀门421和第四阀门422来控制换向,可使对第一出口3212和第二出口3222通断的控制更加灵活。例如,在某些特定场景下使第三阀门421和第四阀门422同时关闭或者同时开启,或者使第三阀门421和第四阀门422中的其中一个完全关闭或者完全开启后,再开启或者关闭第三阀门421和第四阀门422中的另一个。
在设有第一阀门411、第二阀门412、第三阀门421和第四阀门422时,可同时关闭第一阀门411和第三阀门421来将第一腔室321进行隔离,也可同时关闭第二阀门412和第四阀门422来将第二腔室322进行隔离。
示例性的,第一阀门411、第二阀门412、第三阀门421和第四阀门422均可以为真空阀,以适用于负压环境。
数据中心还可以包括第三换向装置430。第一换热器311的进口端和第二换热器312的进口端用于通过第三换向装置430与冷源设备30的出口端和液冷设备20的出口端相连。第三换向装置430用于使第一换热器311的进口端与冷源设备30的出口端连通、第二换热器312的进口端与液冷设备20的出口端连通,或者,使第一换热器311的进口端与液冷设备20的出口端连通,第二换热器312的进口端与冷源设备30的出口端连通。
这样,液冷设备20中流出的吸收了液冷设备20产生的热量的高温冷却液可以供入第一换热器311或者第二换热器312中,以使第一腔室321内的吸附剂吸附的吸附质脱附或者使第二腔室322内的吸附剂吸附的吸附质脱附。冷源设备30中流出的低温的介质可以供入第一换热器311或者第二换热器312中,以使第一腔室321内的吸附质被第一腔室321内的吸附剂吸附或者使第二腔室322内的吸附质被第二腔室322内的吸附剂吸附。
具体来说,在第一腔室321进行吸附、第二腔室322进行脱附时,可以通过控制第三换向装置430,使从冷源设备30流出的低温介质流入第一换热器311、使从液冷设备20中流出的高温冷却液流入第二换热器312,流经第一换热器311的低温介质可以降低第一腔室321内的吸附质的温度,以使第一腔室321内的吸附质被第一腔室321内的吸附剂吸附,流经第二换热器312的高温冷却液可以使被第二腔室322内的吸附剂吸附的吸附质升温,以使被第二腔室322内的吸附剂吸附的吸附质从吸附剂上脱附。
在第一腔室321进行脱附、第二腔室322进行吸附时,可以通过控制第三换向装置430,使从冷源设备30流出的低温介质流入第二换热器312、使从液冷设备20中流出的高温冷却液流入第一换热器311,流经第二换热器312的低温介质可以降低第二腔室322内的吸附质的温度,以使第二腔室322内的吸附质被第二腔室322内的吸附剂吸附,流经第一换热器311的高温冷却液可以使被第一腔室321内的吸附剂吸附的吸附质升温,以使被第一腔室321内的吸附剂吸附的吸附质从吸附剂上脱附。
通过液冷设备20输出的热量和冷源设备30输出的冷量,可以实现第一腔室321和第二腔室322交替进行吸附和脱附,可使冷凝器200的进口端持续有吸附质供入,便于实现蒸发器100的持续制冷。
数据中心还包括第四换向装置440。第一换热器311的出口端和第二换热器312的出口端用于通过第四换向装置440与冷源设备30的进口端和液冷设备20的进口端相连。第四换向装置440用于使第一换热器311的出口端与冷源设备30的进口端连通、第二换热器312的出口端与液冷设备20的进口端连通,或者,使第一换热器311的出口端与液冷设备20的进口端连通、第二换热器312的出口端与冷源设备30的进口端连通。
这样,在液冷设备20向第一换热器311供入冷却液、冷源设备30向第二换热器312供入介质时,也就是说,在第一腔室321进行脱附、第二腔室322进行吸附时,可以通过控制第四换向装置440,使来自液冷设备20的冷却液从第一换热器311内流出后流向液冷设备20、来自冷源设备30的介质从第二换热器312内流出后流向冷源设备30。在液冷设备20向第二换热器312供入冷却液、冷源设备30向第一换热器311供入介质时,也就是说,在第一腔室321进行吸附、第二腔室322进行脱附时,可以通过控制第四换向装置440,使来自液冷设备20的冷却液从第二换热器312内流出后流向液冷设备20、来自冷源设备30的介质从第一换热器311内流出后流向冷源设备30。如此,可以根据供入第一换热器311和第二换热器312的介质的来源,调整从第一换热器311和第二换热器312流出的介质的走向,使得从液冷设备20流出的冷却液可以流回液冷设备20中,从冷源设备30流出的介质可以流回冷源设备30中,便于实现液冷设备20中的冷却液和冷源设备30中的介质的循环利用。
在一些可能的实施方式中,第三换向装置430包括第一四通换向阀431。第一四通换向阀431的四个端口分别用于与第一换热器311的进口端、第二换热器312的进口端、冷源设备30的出口端和液冷设备20的出口端相连。第一四通换向阀431用于使连接第一换热器311的进口端的端口与连接液冷设备20的出口端的端口连通、连接第二换热器312的进口端的端口与连接冷源设备30的出口端的端口连通,或者,使连接第一换热器311的进口端的端口与连接冷源设备30的出口端的端口连通、连接第二换热器312的进口端的端口与连接液冷设备20的出口端的端口连通。这样,第三换向装置430的结构较为简单,控制较为方便。
在另一些示例中,第三换向装置430也可以为包括多条设有阀门的管路组成的换向组件。
在一些可能的实施方式中,第四换向装置440包括第二四通换向阀441。第二四通换向阀441的四个端口分别用于与第一换热器311的出口端、第二换热器312的出口端、冷源设备30的进口端和液冷设备20的进口端相连。第二四通换向阀441用于使连接第一换热器311的出口端的端口与连接液冷设备20的进口端的端口连通、连接第二换热器312的出口端的端口与连接冷源设备30的进口端的端口连通,或者,使连接第一换热器311的出口端的端口与连接冷源设备30的进口端的端口连通、连接第二换热器312的出口端的端口与连接液冷设备20的进口端的端口连通。这样,第四换向装置440的结构较为简单,控制较为方便。
在另一些示例中,第四换向装置440也可以为包括多条设有阀门的管路组成的换向组件。
在一些可能的实施方式中,供冷部件210的第二换热流道211的出口端用于与冷源设备30的进口端连通,第二换热流道211的进口端与第四换向装置440相连,使得第四换向装置440用于通过第二换热流道211与冷源设备30的进口端相连。第四换向装置440用于使第一换热器311的出口端通过第二换热流道211与冷源设备30的进口端连通,或者,使第二换热器312的出口端通过第二换热流道211与冷源设备30的进口端连通。
这样,从冷源设备30流出的低温介质在流经第一换热器311或者第二换热器312后,可以先流入第二换热流道211来吸收冷凝腔220内的吸附质的热量,以使冷凝腔220内的吸附质降温冷凝,然后再从第二换热流道211流出,以流回冷源设备30中。如此,对冷源设备30流出的低温介质的利用率较高,可以减少数据中心中的管路等附属设备的设置数量以及减少数据中心中的用于冷却的介质的使用量。
在第四换向装置440包括第二四通换向阀441的示例中,冷源设备30的进口端通过第二换热流道211与第二四通换向阀441对应的端口相连,以使冷源设备30的进口端通过第二换热流道211与第二四通换向阀441对应的端口连通。
在另一些示例中,第二换热流道211的进口端和出口端也可以分别通过与第四换向装置440并列的管路与冷源设备30的出口端和进口端连通,以使冷源设备30可以向第二换热流道211供入低温的介质。
如图2所示,在一些可能的实施方式中,数据中心还包括冷却液分配装置40(coolant distribution units,CDU),冷却液分配装置40包括第三换热流道41,冷却液分配装置40可以用于使第三换热流道41内的冷却液散热。
第三换热流道41具有进口端和出口端,第三换热流道41的进口端用于供从冷却液流入第三换热流道41,以使冷却液在第三换热流道41内进行散热,第三换热流道41的出口端用于供在第三换热流道41内散热后的冷却液流出第三换热流道41。
第三换热流道41出口端用于与液冷设备20的进口端连通,第三换热流道41的进口端用于与换热部件310的出口端连通。
这样,从液冷设备20流出的冷却液经过吸附器组件300的换热部件310换热后,可以进入冷却液分配装置40进行进一步散热,以使流回液冷设备20的冷却液的温度满足液冷设备20的进液温度要求。
在数据中心包括第四换向装置440时,第三换热流道41的进口端与第四换向装置440相连,使得第四换向装置440用于通过第三换热流道41与液冷设备20的进口端相连。第四换向装置440用于使第一换热器311的出口端通过第三换热流道41与液冷设备20的进口端连通,或者,使第二换热器312的出口端通过第三换热流道41的进口端与液冷设备20的进口端连通。
这样,从液冷设备20流出的冷却液经过第一换热器311或者第二换热器312换热后,可以进入冷却液分配装置40进行进一步散热,以使流回液冷设备20的冷却液的温度满足液冷设备20的进液温度要求。
在第四换向装置440包括第二四通换向阀441的示例中,液冷设备20的进口端通过第三换热流道41与第二四通换向阀441对应的端口相连,以使液冷设备20的进口端通过第三换热流道41与第二四通换向阀441对应的端口连通。
示例性的,冷却液分配装置40处可以设置朝向第三换热流道41吹风的风扇,第三换热流道41的外壁上可以设有散热翅片,以使第三换热流道41内的冷却液可以将热量释放。
示例性的,冷却液分配装置40还可以包括第四换热流道42,第三换热流道41和第四换热流道42为相互隔离的流道,冷却液分配装置40用于使第三换热流道41内的冷却液和第四换热流道42内的介质进行热交换,可以通过向第四换热流道42内通入温度较低的介质来带走第三换热流道41内的冷却液中的热量,以使第三换热流道41内的冷却液可以将热量释放。
第四换热流道42具有进口端和出口端,用于带走第三换热流道41内的冷却液的热量的介质通过第四换热流道42的进口端流入第四换热流道42,第四换热流道42内的介质与第三换热流道41内的冷却液进行热交换后,通过第四换热流道42的出口端流出第四换热流道42。
在一些可能的实施方式中,第四换热流道42的出口端用于与冷源设备30的进口端连通,第四换热流道42的进口端用于与冷源设备30的出口端连通。
这样,可以利用向第一换热器311或者第二换热器312供入低温介质的冷源设备30来向第四换热流道42内供入低温介质,也就是说,同一个冷源设备30既可以使第一腔室321或者第二腔室322进行吸附,又可以使第三换热流道41内的冷却液散热,如此,可使需要设置的设备的数量较少。
在本申请实施例中,吸附制冷装置60还包括第一驱动装置510,冷凝器200的出口端通过第一驱动装置510与蒸发器100的进口端相连。第一驱动装置510用于驱动第一驱动装置510进口端的吸附质向蒸发器100的进口端流动。
这样,冷凝腔220中的吸附质可以在第一驱动装置510的驱动下流向蒸发器100的进口端,也就是说,冷凝器200内的吸附质可以在第一驱动装置510的驱动下流入蒸发器100。冷凝腔220中的吸附质流出后,冷凝腔220内的压力降低,可以从吸附器组件300的出口端将吸附质吸入冷凝腔220,如此,可使蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300的布置位置可以较为灵活。此外,通过第一驱动装置510驱动吸附质向蒸发器100的进口端流动较为稳定,使得不易出现因蒸发腔120内压力较大导致的从蒸发器100的进口端流入吸附质困难的问题,进而蒸发器100不易出现因吸附质流入困难导致的蒸发效率降低的问题。
示例性的,第一驱动装置510可以包括但不限于为驱动泵、节流阀等。第一驱动装置510为驱动泵时,该驱动泵可以为定频泵,也可以为变频泵。
在一些可能的实施方式中,吸附制冷装置60还包括第五阀门520,第五阀门520可以串联在冷凝器200的出口端与第一驱动装置510的进口端之间,也就是说,第一驱动装置510的进口端与第五阀门520的出口端相连,第一驱动装置510的出口端与蒸发器100的进口端相连。第五阀门520用于控制冷凝器200的出口端与蒸发器100的进口端之间流路的通断。
这样,在蒸发腔120内的液位过高时,可以关闭第五阀门520,使冷凝器200的出口端与蒸发器100的进口端之间的流路截断,蒸发腔120内的液态的吸附质继续蒸发,可使蒸发腔120内的液位降低,待蒸发腔120内的液位降低到设置的液位后再开启第五阀门520,可将蒸发腔120内的液位控制在较为合适的高度,以使蒸发器100的蒸发效率不易因蒸发腔120内的液位较高而降低,进而使得吸附制冷装置60的制冷效率不易因蒸发腔120内的液位较高而降低。
示例性的,蒸发腔120、冷凝腔220和吸附腔320内可以为负压环境,这样,利于吸附质受热蒸发。
在一些可能的实施方式中,数据中心还包括第二驱动装置50,第二驱动装置50的出口端与第三换向装置430相连,第二驱动装置50的进口端用于与冷源设备30的出口端相连,使得第三换向装置430用于通过第二驱动装置50与冷源设备30的出口端相连,第二驱动装置50用于驱动冷源设备30内的介质流向第三换向装置430。第三换向装置430用于使第一换热器311的进口端通过第二驱动装置50与冷源设备30的出口端连通,或者,使第二换热器312的进口端通过第二驱动装置50与冷源设备30的出口端连通。
这样,第二驱动装置50可以提供使冷源设备30内的介质流向第三换向装置430的动力,便于使从冷源设备30流出的介质较为稳定的循环流动。
示例性的,第二驱动装置50可以包括但不限于为驱动泵、节流阀等。
在第三换向装置430包括第一四通换向阀431的示例中,冷源设备30的出口端通过第二驱动装置50的出口端与第一四通换向阀431对应的端口相连,以使冷源设备30的出口端通过第二驱动装置50与第一四通换向阀431对应的端口连通。
图3为本申请实施例提供的一种吸附制冷装置的蒸发器和冷凝器的连接示意图。
如图3所示,在一些可能的实施方式中,蒸发器100的出口端可以包括第三出口121和第四出口122,第三出口121和第四出口122均与蒸发腔120连通,第三出口121用于与第一进口3211相连,第四出口122用于与第二进口3221相连,第三出口121用于使在蒸发腔120内蒸发后的吸附质流向第一进口3211,第四出口122用于使在蒸发腔120内蒸发后的吸附质流向第二进口3221。
第一阀门411设置在第三出口121与第一进口3211之间,第一阀门411用于控制第三出口121与第一进口3211之间流路的通断。
第二阀门412设置在第四出口122与第二进口3221之间,第二阀门412用于控制第四出口122与第二进口3221之间流路的通断。
在第一腔室321进行吸附时,第三出口121与第一进口3211连通。在第二腔室322进行吸附时,第四出口122与第二进口3221连通。
冷凝器200的进口端包括第三进口221和第四进口222,第三进口221和第四进口222均与冷凝腔220连通,第三进口221用于与第一出口3212相连,第四进口222用于与第二出口3222相连。第三进口221用于使来自第一出口3212的吸附质流入冷凝腔220,第四进口222用于使来自第二出口3222的吸附质流入冷凝腔220。
第三阀门421设置在第三进口221与第一出口3212之间,第三阀门421用于控制第三进口221与第一出口3212之间流路的通断。
第四阀门422设置在第四进口222与第二出口3222之间,第四阀门422用于控制第四进口222与第二出口3222之间流路的通断。
在第一腔室321进行脱附时,第三进口221与第一出口3212连通。在第二腔室322进行脱附时,第四进口222与第二出口3222连通。
在一些可能的实施方式中,蒸发器100还具有旁通出口123,旁通出口123与蒸发腔120连通,旁通出口123位于蒸发腔120的下部,第一驱动装置510的进口端还与旁通出口123相连,旁通出口123用于使蒸发腔120内的吸附质流向第一驱动装置510的进口端,使得蒸发腔120可以通过旁通出口123向第一驱动装置510供入吸附质。
这样,在第五阀门520关闭时,第一驱动装置510可以驱动旁通出口123处的液态的吸附质经过第一驱动装置510后从蒸发器100的进口端流入蒸发腔120内。也就是说,在第五阀门520关闭时,蒸发腔120内的液态的吸附质可以从旁通出口123流出蒸发腔120,再从蒸发器100的进口端流入蒸发腔120内,从蒸发器100的进口端进入蒸发腔120的液态的吸附质可以沿供热部件110的表面流动,蒸发腔120内的液体的吸附质可以保持流动性,可使蒸发器100的蒸发效率较高,使得不易出现因关闭第五阀门520而造成蒸发器100的进口端无液态的吸附质流入导致的蒸发器100的蒸发效率降低的问题。此外,旁通出口123位于蒸发腔120的下部,便于对蒸发腔120内的液位进行控制。
在一些可能的实施方式中,吸附制冷装置60还包括第一管路530,第一管路530具有第一端口、第二端口、第三端口。第五阀门520的出口端与第一端口相连,第一驱动装置510的进口端与第二端口相连,旁通出口123与第三端口相连。
这样,便于使第五阀门520、第一驱动装置510和旁通出口123相连。
在一些可能的实施方式中,吸附制冷装置60还包括第六阀门540,第三管路还具有第四端口,第四端口设有第六阀门540,第六阀门540用于控制第四端口流路的通断。
这样,在吸附制冷装置60内的吸附质的量过少时,可以通过第四端口进行补充,在吸附制冷装置60内的吸附质的量过多时,可以通过第四端口使吸附制冷装置60内的吸附质外排,便于对吸附制冷装置60内的吸附质的量进行调整。
在一些可能的实施方式中,第五阀门520可以为开关阀。
在一些可能的实施方式中,第五阀门520可以为流量调节阀,第五阀门520还用于调节由冷凝器200流向蒸发器100的吸附质的流量。
在一些可能的实施方式中,蒸发器100的蒸发腔120内设有第一液位检测装置,第一液位检测装置用于检测蒸发腔120内的液位。这样,便于实时掌握蒸发腔120内的液位,以便于根据蒸发腔120内的液位对第一阀门411进行控制。
在一些可能的实施方式中,第一液位检测装置和第五阀门520均与控制器电连接,控制器可以根据第一液位检测装置检测到的液位对第五阀门520进行控制。
在一些可能的实施方式中,第一驱动装置510与控制器电连接,控制器可以根据第一液位检测装置检测到的液位对第一驱动装置510进行控制。
在一些可能的实施方式中,冷凝器200的冷凝腔220内设有第二液位检测装置,第二液位检测装置用于检测冷凝腔220内的液位。这样,便于实时掌握冷凝腔220内的液位,以便于根据冷凝腔220内的液位对第五阀门520进行控制。
示例性的,第二液位检测装置可以与控制器电连接,控制器可以根据第二液位检测装置检测到的液位对第五阀门520进行控制。
示例性的,可以设置第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值,第一阈值大于第三阈值,第二阈值小于第四阈值。在第一液位检测装置检测到的液位大于或者等于第一阈值,第二液位检测装置检测到的液位小于或者等于第二阈值时,可以控制第五阀门520关闭,第一驱动装置510可以驱动蒸发腔120内的液态的吸附质从旁通出口123流出蒸发腔120,并从蒸发腔120外流向蒸发器100的进口端,如此,经过一段时间后,可使蒸发腔120内的液位降低,冷凝器200内的液位上升。在第一液位检测装置检测到的液位大于或者等于第三阈值且小于第一阈值,第二液位检测装置检测到的液位大于第二阈值且小于或者等于第四阈值时,可控制第五阀门520开启,冷凝器200可以为蒸发器100输送用于蒸发的液态的吸附质。在第一液位检测装置检测到的液位大于第一阈值,第二液位检测装置检测到的液位大于第四阈值时,可以发出第一警报,在第一液位检测装置检测到的液位小于第三阈值,第二液位检测装置检测到的液位小于第二阈值时,可以发出第二警报。
在一些可能的实施方式中,蒸发器100还包括喷淋部件130,喷淋部件130的至少部分设于蒸发器100的蒸发腔120内。喷淋部件130具有进口端,喷淋组件130的进口端用于供吸附质流入喷淋部件130.喷淋部件130的进口端与第一驱动装置510的出口端相连,喷淋部件130用于朝向供热部件110喷淋吸附质。
这样,可使从蒸发器100的进口端流入的液态的吸附质与供热部件110之间具有较大的接触面积,可使蒸发器100的蒸发效率较高。
在蒸发器100具有旁通出口123时,喷淋部件130的进口端通过第一驱动装置510与旁通出口123相连。
示例性的,喷淋组件可以包括多个喷头,每个喷头的进口端均可以通过第二管路550与第一驱动装置510的出口端相连。
第二管路550可以位于蒸发腔120内,也可以位于蒸发腔120外。
图4为本申请实施例提供的一种吸附制冷装置的示意图。图5为本申请实施例提供的另一种吸附制冷装置的示意图。
在本申请实施例中,蒸发器100和冷凝器200均在水平方向上与吸附器组件300并排设置(参看图4所示)。或者,蒸发器100和冷凝器200均设置在吸附器组件300的下方(参看图5所示)。
这样,吸附器组件300无须支撑蒸发器100和冷凝器200,使得对吸附器组件300的结构强度的要求较低,利于在吸附器组件300的侧面开设尺寸较大的门洞,以便在吸附腔320内装配换热部件310、吸附剂等物件。另外,蒸发器100和冷凝器200与用于支撑吸附制冷装置60的承载面之间的间距均较小,对吸附制冷装置60用于支撑蒸发器100和冷凝器200的部分的结构强度的要求较低,如此,可使吸附制冷装置60用于支撑蒸发器100和冷凝器200的部分的结构件的数量较少、厚度较薄,进而利于减小吸附制冷装置60的尺寸,使得吸附制冷装置60占用的空间较小,吸附制冷装置60占用的空间较小可使吸附制冷装置60的制冷密度较高。除此之外,蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300集成在一个装置上,集成度较高,可减少使蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300连接的管线的设置,进而可减少对空间的占用,可使蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300形成的系统的制冷密度较高。
蒸发器100和冷凝器200均在水平方向上与吸附器组件300并排设置的一些示例中,蒸发器100和冷凝器200可以设于吸附器组件300的长度方向或者宽度方向的同一侧,也可以分别设于吸附器组件300的长度方向或者宽度方向不同的两侧。
在蒸发器100和冷凝器200均设置在吸附器组件300的下方的一些示例中,蒸发器100和冷凝器200可以上下设置。例如,蒸发器100可以设置在冷凝器200的下方。
如图4所示,在一些可能的实施方式中,蒸发器100和冷凝器200在水平方向上并排设置。例如,蒸发器100和冷凝器200可以在吸附器组件300的长度方向上并排设置,或者,蒸发器100和冷凝器200也可以在吸附器组件300的宽度方向上并排设置。
这样,可使蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300的集成度较高,利于减小吸附制冷装置60占用的空间,利于提高吸附制冷装置60的制冷密度。
如图5所示,在一些可能的实施方式中,蒸发器100和冷凝器200之间具有第一隔热层610,蒸发器100和冷凝器200通过第一隔热层610贴合设置。
这样,蒸发器100与冷凝器200贴合设置,蒸发器100与冷凝器200之间的间距小,可使连接蒸发器100的进口端与冷凝器200的出口端的管路的长度较短,可使吸附制冷装置60的集成度较高、整体尺寸较小,在此基础上,蒸发器100内的热量与冷凝器200内的热量之间不易因贴合而相互传导,利于使贴合设置的蒸发器100和冷凝器200正常运行。此外,连接蒸发器100的进口端与冷凝器200的出口端的管路的长度较短,也利于提高对从冷凝器200流出的吸附质中携带的冷量的利用效率。
在一些示例中,第一隔热层610夹于蒸发腔120和冷凝器200之间,第一隔热层610可以包括但不限于为隔热板、隔热垫等。
在一些示例中,蒸发腔120的腔壁具有第一隔热层610。
在一些示例中,冷凝腔220的腔壁具有第一隔热层610。
图6为本申请实施例提供的又一种吸附制冷装置的一个视角的示意图,图7为图6中提供的吸附制冷装置的一侧开启时的示意图,图8为图6中提供的吸附制冷装置的吸附器组件处的示意图,图9为图6中提供的吸附制冷装置的蒸发器和冷凝器处的示意图,图10为图6中提供的吸附制冷装置的又一个视角的示意图。其中,x方向为第一方向,y方向为第二方向,z方向为竖直方向,第一方向和第二方向均与竖直方向垂直,也就是说,第一方向和第二方向均为水平方向,第一方向与第二方向垂直。
如图6、图7所示,在一些可能的实施方式中,蒸发器100和冷凝器200均设置在吸附器组件300的下方。吸附器组件300的进口端和吸附器组件300的出口端均设置在吸附器组件300的底部,蒸发器100的出口端设置在蒸发器100的顶部,冷凝器200的进口端设置在冷凝器200的顶部。
这样,蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300之间连接较为方便,利于提高吸附制冷装置60的集成度,使得吸附制冷装置60的整体尺寸较小。
如图7所示,在一些可能的实施方式中,第一腔室321和第二腔室322沿第一方向分布。如图8所示,第一进口3211和第二进口3221在第二方向上间隔分布,第一出口3212和第二出口3222在第二方向上间隔分布。如图9所示,蒸发器100和冷凝器200沿第二方向并排设置,第三进口221和第四进口222在第一方向上间隔分布,第三出口121和第四出口122在第一方向上间隔分布。
这样,在吸附器组件300包括第一腔室321和第二腔室322时,可使第一腔室321和第二腔室322与蒸发器100和冷凝器200连接较为方便。此外,第一腔室321和第二腔室322与蒸发器100和冷凝器200连接后,吸附制冷装置60的整体尺寸较小。
示例性的,第一方向可以为吸附器组件300的长度方向,第二方向可以为吸附器组件300的宽度方向。或者,第一方向可以为吸附器组件300的宽度方向,第二方向可以为吸附器组件300的长度方向。
如图7所示,在一些可能的实施方式中,吸附器组件300包括吸附箱体360,吸附箱体360内包括吸附腔320,吸附腔320内设置有隔板620,隔板620将吸附腔320分隔为第一腔室321和第二腔室322。
这样,包括第一腔室321和第二腔室322的吸附器组件300的集成度较高、占用空间较小。
隔板620具有第二隔热层,以使第一腔室321内的热量与第二腔室322内的热量不易相互传导。
第一驱动装置510设置在蒸发器100和冷凝器200在第一方向上的一侧。如此,可使冷凝器200的出口端通过第一驱动装置510与蒸发器100的进口端连接较为容易,用于使冷凝器200的出口端与蒸发器100的进口端连接的管路较短。
在数据中心包括第一四通换向阀431和第二四通换向阀441的一些示例中,吸附制冷装置60可以包括第一四通换向阀431和第二四通换向阀441,第一四通换向阀431和第二四通换向阀441可以设置在吸附器组件300的上方,具体来说,第一四通换向阀431和第二四通换向阀441可以设置在吸附箱体360的上方,以便于第一四通换向阀431和第二四通换向阀441与液冷设备20和冷源设备30的连接。
在吸附制冷装置60包括第六阀门540的一些示例中,第六阀门540可以设置在蒸发器100在第一方向上的一侧,使得第六阀门540与其他部件连接较为容易。第六阀门540和第一驱动装置510可以位于蒸发器100在第一方向上的同一侧。如此,可使吸附制冷装置60在第一方向上的尺寸较小。
如图6-图10所示,在一些可能的实施方式中,吸附制冷装置60还可以包括支撑件700,蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300均固定设置在支撑件700上,支撑件700用于支撑蒸发器100、冷凝器200和吸附器组件300,蒸发器100和冷凝器200均在竖直方向上与吸附器组件300间隔设置。
这样,部分器件可以设置在蒸发器100和冷凝器200与吸附器组件300的间隔内,可使吸附制冷装置60的集成度较高、占用的柱状空间较小。此外,通过支撑件700,也便于将蒸发腔100、冷凝器200和吸附器组件300集成在一个装置上。
示例性的,第一阀门411、第二阀门412、第三阀门421、第四阀门422和第二管路550均安装在蒸发器100和冷凝器200与吸附器组件300之间的间隔内。使得第一阀门411、第二阀门412、第三阀门421、第四阀门422和第二管路550装配较为方便,且吸附制冷装置60的集成度较高、占用的柱状空间较小。
示例性的,第一阀门411、第二阀门412、第三阀门421和第四阀门422均可以为蝶阀。
在一些可能的实施方式中,蒸发器100和冷凝器200在竖直方向上均与支撑件700的下端间隔设置,使得蒸发器100和冷凝器200用于通过支撑件700与支撑吸附制冷装置60的承载面间隔设置。
这样,部分器件可以设置在蒸发器100和冷凝器200与支撑吸附制冷装置60的承载面之间的间隔内,可使吸附制冷装置60的集成度较高、占用的柱状空间较小。
示例性的,第五阀门520、第一管路530和第六阀门540设置在蒸发器100和冷凝器200的下方。使得第五阀门520、第一管路530和第六阀门540装配较为方便,在蒸发器100具有旁通出口123时,便于使蒸发腔120内的液态的吸附质通过旁通出口123流入第一管路530。此外,也可使吸附制冷装置60的集成度较高、占用的柱状空间较小。
图11为本申请实施例提供的一种吸附腔内设置换热部件处的示意图。其中,a方向为第三方向,c方向为换热板313的厚度方向,第三方向与换热板313的厚度方向垂直。
在一些可能的实施方式中,换热部件310的表面附着有第一吸附剂330。
这样,可以通过换热部件310表面附着的第一吸附剂330来使吸附腔320内的吸附质进行吸附和脱附,第一吸附剂330与换热部件310之间的换热效率较高,吸附质在吸附腔320内进行吸附和脱附的效率较高。此外,也利于提高吸附制冷装置60的能量转化效率。
需要说明的是,吸附制冷装置60的能量转化效率等于吸附制冷装置60的制冷量除以吸附制冷装置60的吸热量。
在通过向换热部件310内通入从液冷设备20流出的冷却液时,可以根据流入换热部件310的冷却液与流出换热部件310的冷却液之间的温差以及冷却液的性质计算得到吸附制冷装置60的吸热量。
示例性的,第一吸附剂330可以通过环氧树脂等粘接剂粘接在换热部件310的表面。
示例性的,换热部件310的各侧的表面可以均附着有第一吸附剂330。
在一些可能的实施方式中,第一吸附剂330包括活性炭。
在一些示例中,活性碳的比表面积处于大于或者等于200m2/g、且小于或者等于5000m2/g的范围内。
这样,活性炭对吸附质具有较好的吸附和脱附性能,吸附制冷装置60的能量转化效率较高。
示例性的,活性碳的比表面积处于大于或者等于800m2/g、且小于或者等于2000m2/g的范围内。
这样,活性炭对吸附质的吸附量较大,吸附质被活性炭吸附后的稳定性较好。
在一些示例中,活性炭的孔径处于大于或者等于0.1nm、且小于或者等于50nm的范围内。
这样,活性炭对吸附质具有较好的吸附和脱附性能,吸附制冷装置60的能量转化效率较高。
示例性的,活性炭的孔径处于大于或者等于0.5nm、且小于或者等于1.5nm的范围内。
这样,活性炭对吸附质的吸附量较大,吸附质被活性炭吸附后的稳定性较好。
在一些示例中,活性碳的孔容处于大于或者等于0.1cc/g、且小于或者等于5cc/g的范围内。
这样,活性炭对吸附质具有较好的吸附和脱附性能,吸附制冷装置60的能量转化效率较高。
示例性的,活性碳的孔容处于大于或者等于0.3cc/g、且小于或者等于1.5cc/g的范围内。
这样,活性炭对吸附质的吸附量较大,吸附质被活性炭吸附后的稳定性较好。
在一些示例中,换热部件310的表面附着的活性碳的厚度处于大于或者等于0.1mm、且小于或者等于2mm的范围内。
这样,活性碳的厚度大于或者等于0.1mm,可使活性炭对吸附质的吸附量较大。活性碳的小于或者等于2mm,可使在吸附吸附质时,不易因活性炭堆叠厚度较厚而造成贴近换热部件310表面的活性炭不能充分吸附,活性炭进行吸附时的利用率较高。
在一些可能的实施方式中,吸附腔320内填充有第二吸附剂340。
这样,可以填充的第二吸附剂340的量较大,可使吸附器组件300对吸附质的吸附量较大,利于提高吸附制冷装置60的能量转化效率。
在一些示例中,换热部件310的表面附着有第一吸附剂330,且吸附腔320内填充有第二吸附剂340。
这样,吸附器组件300对吸附质的吸附量较大,吸附效率较高,吸附制冷装置60的能量转化效率较高。
在另一些示例中,换热部件310的表面附着有第一吸附剂330,吸附腔320内未填充第二吸附剂340。
在另一些示例中,吸附腔320内填充有第二吸附剂340,换热部件310的表面未附着第一吸附剂330。
在一些示例中,第二吸附剂340为颗粒状结构。
这样,第二吸附剂340之间的间隙可以用于容纳被吸附的吸附质,可使第二吸附剂340对吸附质的吸附量较大。
示例性的,第二吸附剂340可以包括以下中的一种或者多种物质:硅胶、活性氧化铝等。
在一些可能的实施方式中,换热部件310包括多层换热板313,多层换热板313沿换热板313的厚度方向并排设置,相邻的两层换热板313之间具有间隔空间315,间隔空间315内设置有第三换热翅片314。第二吸附剂340填充在间隔空间315内。
这样,换热板313和第三换热翅片314均可以用于与第二吸附剂340进行换热,第二吸附剂340吸附和脱附的效率较高,利于提高吸附制冷装置60的能量转化效率。
在换热部件310包括第一换热器311和第二换热器312的一些示例中,第一换热器311包括设于第一腔室321内的多层换热板313,第二换热器312包括设于第二腔室322内的多层换热板313。
示例性的,间隔空间315内设有沿第三方向分布的多个第三换热翅片314,第三换热翅片314可以与换热板313倾斜设置,第三换热翅片314在换热板313的厚度方向的两端分别与两侧的换热板313相连,间隔空间315被其内的第三换热翅片314分隔为多个子空间,每个子空间内均填充有第二吸附剂340。
示例性的,换热板313可以为由导热材料制成的实心的导热板。
示例性的,换热板313内可以包括用于供来自液冷设备20的冷却液和供来自冷源设备30的介质流动的流道。
在一些可能的实施方式中,换热板313的边缘设置有多孔板350,多孔板350具有多个通孔351,通孔351的孔径小于第二吸附剂340的粒径,多孔板350用于将第二吸附剂340限制在间隔空间315内。
这样,间隔空间315内填充的第二吸附剂340不易从间隔空间315内脱出,利于使第二吸附剂340与换热板313之间保持较高的换热效率,使得第二吸附剂340吸附和脱附的效率较高。多孔板350的通孔351可以供吸附质流过,也使吸附质进入间隔空间315内被吸附,以及脱附的吸附质从间隔空间315内流出。
示例性的,换热板313在第三方向的至少一侧的边缘可以设有多孔板350,设置在换热板313在第三方向的边缘的多孔板350可以用于限制第二吸附剂340在第三方向移动。
示例性的,换热板313在第三方向的两侧的边缘可以均不设置多孔板350,可以通过第三换热翅片314限制第二吸附剂340在第三方向移动。
图12为本申请实施例提供的另一种吸附腔内设置换热部件处的示意图。其中,b方向第四方向,第四方向与第三方向垂直,第四方向与换热板313的厚度方向垂直。
示例性的,换热板313在第四方向两侧的边缘可以均设有多孔板350。此时,第三方向和第四方向均可以为水平方向,换热板313的厚度方向可以为竖直方向。
图13为本申请实施例提供的又一种吸附腔内设置换热部件处的示意图。
如图13所示,在第四方向为竖直方向时,也就是说,换热板313竖直设置时,换热板313可以在下侧的边缘设置多孔板350,多孔板350可以用于支撑第二吸附剂340,换热板313的上侧的边缘可以设置多孔板350,也可以不设置多孔板350。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,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实施例中的具体含义。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明,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实施例各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种吸附制冷装置,其特征在于,包括吸附器组件、蒸发器、冷凝器和驱动装置;
所述吸附器组件用于对流入所述吸附器组件内的吸附质进行吸附以及使所述吸附器组件内被吸附剂吸附的吸附质脱附;
所述吸附器组件的出口端与所述冷凝器的进口端相连,使得从所述吸附器组件内脱附的吸附质可以流入所述冷凝器,所述冷凝器用于对流入所述冷凝器的所述吸附质进行冷凝;
所述冷凝器的出口端通过所述驱动装置与所述蒸发器的进口端相连,使得所述冷凝器内的所述吸附质可以在所述驱动装置的驱动下流入所述蒸发器,所述蒸发器用于使流入所述蒸发器的所述吸附质蒸发;
所述蒸发器和所述冷凝器均在水平方向上与所述吸附器组件并排设置,或者,所述蒸发器和所述冷凝器均设置在所述吸附器组件的下方。
2.根据权利要求1所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述蒸发器和所述冷凝器在水平方向上并排设置,所述蒸发器和所述冷凝器均设置在所述吸附器组件的下方,所述蒸发器的出口端与所述吸附器组件的进口端相连,所述冷凝器的进口端与所述吸附器组件的出口端相连;
其中,所述吸附器组件的进口端和所述吸附器组件的出口端均设置在所述吸附器组件的底部,所述蒸发器的出口端设置在所述蒸发器的顶部,所述冷凝器的进口端设置在所述冷凝器的顶部。
3.根据权利要求2所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述吸附器组件包括吸附腔,所述吸附腔包括沿第一方向分布的第一腔室和第二腔室,所述吸附器组件的进口端包括在第二方向上间隔分布的第一进口和第二进口,所述吸附器组件的出口端包括在所述第二方向上间隔分布的第一出口和第二出口,所述第一进口和所述第一出口与所述第一腔室连通,所述第二进口和所述第二出口与所述第二腔室连通;
所述蒸发器和所述冷凝器沿所述第二方向并排设置;
所述冷凝器的进口端包括在所述第一方向上间隔分布的第三进口和第四进口,所述第三进口与所述第一出口相连,所述第四进口与所述第二出口相连;
所述蒸发器的出口端包括在所述第一方向上间隔分布的第三出口和第四出口,所述第三出口与所述第一进口相连,所述第四出口与所述第二进口相连;
其中,所述第一方向和所述第二方向均为水平方向,所述第一方向与所述第二方向垂直。
4.根据权利要求3所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述吸附器组件包括吸附箱体,所述吸附箱体内包括所述吸附腔,所述吸附腔内设置有隔板,所述隔板将所述吸附腔分隔为所述第一腔室和所述第二腔室。
5.根据权利要求1-4任一项所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述吸附器组件包括换热部件,所述换热部件设置在所述吸附器组件的吸附腔内,所述换热部件的表面附着有第一吸附剂。
6.根据权利要求5所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述第一吸附剂包括活性炭;
其中,所述活性碳的比表面积处于大于或者等于200m2/g、且小于或者等于5000m2/g的范围内;或者,
所述活性炭的孔径处于大于或者等于0.1nm、且小于或者等于50nm的范围内;或者,
所述活性碳的孔容处于大于或者等于0.1cc/g、且小于或者等于5cc/g的范围内。
7.根据权利要求1-6任一项所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述吸附器组件的吸附腔内填充有第二吸附剂。
8.根据权利要求7所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述吸附器组件的换热部件包括多层换热板,多层所述换热板沿所述换热板的厚度方向并排设置,相邻的两层所述换热板之间具有间隔空间,所述间隔空间内设置有换热翅片;
所述第二吸附剂为颗粒状结构,所述第二吸附剂填充在所述间隔空间内;
所述换热板的边缘设置有多孔板,所述多孔板具有多个通孔,所述通孔的孔径小于所述第二吸附剂的粒径,所述多孔板用于将所述第二吸附剂限制在所述间隔空间内。
9.根据权利要求1-8任一项所述的吸附制冷装置,其特征在于,所述蒸发器和所述冷凝器之间具有隔热层,所述蒸发器和所述冷凝器通过所述隔热层贴合设置。
10.根据权利要求1-9任一项所述的吸附制冷装置,其特征在于,还包括支撑件;
所述蒸发器、所述冷凝器和所述吸附器组件均固定设置在所述支撑件上;
所述蒸发器和所述冷凝器在竖直方向上均与所述吸附器组件间隔设置,和/或,所述蒸发器和所述冷凝器在竖直方向上均与所述支撑件的下端间隔设置。
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