CN212064745U - 换热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种换热系统，涉及可用于(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心的冷却技术领域。换热系统包括：冷凝热管组，设于冷凝室，冷凝热管组包括并排设置的多个冷凝热管，冷凝热管用于供冷媒与室外风进行换热；蒸发热管组，设于蒸发室，蒸发热管组包括并排设置的多个蒸发热管，蒸发热管用于供冷媒与室内风进行换热；其中，冷凝热管组与蒸发热管组之间设有冷媒循环管路，用于供冷媒在冷凝热管与蒸发热管之间循环流动。本申请实施例的换热系统无需设置单独的压缩机制冷设备，通过冷媒的往复循环流动和相变作用可实现对数据中心机房内的空气进行持续的冷却换热，具有结构简单、换热效率高等优点。

Description

换热系统

技术领域

本申请涉及热交换技术领域，尤其涉及可用于(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心的冷却技术领域。

背景技术

数据中心机房在工作时内部设备会产生热量，为了不影响数据中心机房的正常工作，需要配置相应的换热系统对数据中心机房进行换热。然而，现有的换热系统由于结构设计不合理，因此无法有效的对数据中心机房内排出的室内回风进行换热。

为了解决上述问题，本申请提供了涉及可用于(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心的冷却技术领域的换热系统。

实用新型内容

本申请提供了一种换热系统。

根据本申请实施例的换热系统包括：

冷凝热管组，设于冷凝室，冷凝热管组包括并排设置的多个冷凝热管，冷凝热管用于供冷媒与室外风进行换热；

蒸发热管组，设于蒸发室，蒸发热管组包括并排设置的多个蒸发热管，蒸发热管用于供冷媒与室内风进行换热；

其中，冷凝热管组与蒸发热管组之间设有冷媒循环管路，用于供冷媒在冷凝热管与蒸发热管之间循环流动。

在一种实施方式中，冷媒循环管路包括：

供液主管，连接于冷凝热管组的输出端和蒸发热管组的输入端之间，用于将冷凝热管内的液态冷媒输送至蒸发热管；

供气主管，连接于蒸发热管组的输出端和冷凝热管组的输入的端之间，用于将蒸发热管内的气态冷媒输送至冷凝热管。

在一种实施方式中，冷媒循环管路还包括冷凝侧集液管和蒸发侧集液管，多个冷凝热管的输出端连接于冷凝侧集液管，冷凝侧集液管的输出端与供液主管的输入端相连；多个蒸发热管的输入端连接于蒸发侧集液管，蒸发侧集液管的输入端与供液主管的输出端相连。

在一种实施方式中，冷媒循环管路还包括冷凝侧集气管和蒸发侧集气管，多个冷凝热管的输入端连接于冷凝侧集气管，冷凝侧集气管的输入端连接于供气主管的输出端；多个蒸发热管的输出端连接于蒸发侧集气管，蒸发侧集气管的输出端与供气主管的输入端相连。

在一种实施方式中，冷凝热管和蒸发热管均沿竖直方向设置；

其中，冷凝热管的上端和下端分别形成冷凝热管的输入端和输出端；蒸发热管的上端和下端分别形成蒸发热管的输出端和输入端。

在一种实施方式中，换热系统还包括：

由上至下间隔设置的冷凝室和蒸发室，冷凝室的进风口和出风口分别连通室外进风管和室外排风管，蒸发室的进风口和出风口分别连通室内送风管和室内回风管。

在一种实施方式中，换热系统还包括：

喷淋装置，设于冷凝室内，用于对冷凝热管组喷淋冷却液。

在一种实施方式中，还包括：

集水部，设于冷凝室且位于冷凝热管组的下方，用于收集喷淋装置喷淋的冷却液；

排水管，与集水部连接，用于排放集水部内的冷却液。

在一种实施方式中，换热系统还包括：

第一风机，设置在蒸发室的进风口和/或蒸发室的出风口。

在一种实施方式中，换热系统还包括：

第二风机，设置在冷凝室的进风口和/或冷凝室的出风口。

本申请实施例的换热系统通过采用上述技术方案，无需设置单独的压缩机制冷设备，通过冷媒的往复循环流动和相变作用即可实现对数据中心机房内的空气进行持续的冷却换热，具有结构简单、换热效率高等优点。

本申请实施例的液冷空调系统通过采用上述技术方案，具有测试方便、效率高、交付速度快等优点。

应当理解，实用新型内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是根据本申请实施例的换热系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

下面参考图1描述根据本申请实施例的换热系统1。根据本申请实施例的换热系统1可以用于向数据中心提供制冷，以使数据中心的机组在适宜的温度下工作。其中，数据中心可以是涉及(包括但不限于)云计算、云存储、大数据计算、深度学习和图像处理等应用的数据中心。

如图1所示，换热系统1包括冷凝热管组10和蒸发热管组20。

具体地，冷凝热管组10设于冷凝室40，冷凝热管组10包括并排设置的多个冷凝热管11，冷凝热管11用于供冷媒与室外风进行换热。蒸发热管组20设于蒸发室50，蒸发热管组20包括并排设置的多个蒸发热管21，蒸发热管21用于供冷媒与室内风进行换热。其中，冷凝热管组10与蒸发热管组20之间设有冷媒循环管路30，用于供冷媒在冷凝热管11与蒸发热管21之间循环流动。

可以理解的是，冷凝室40用于通入室外风，多个冷凝热管11内的气态冷媒与室外风进行换热，气态冷媒吸热后冷凝为液态，并依靠自身重力通过冷媒循环管路30流动至多个蒸发热管21内。蒸发室50用于通入室外风，多个蒸发热管21内的液态冷媒与室内风进行换热，液态冷媒放热后蒸发为气态，并依靠自身的浮力通过冷媒循环管路30流动至多个冷凝热管11内。

根据本申请实施例的换热系统1，通过在蒸发室50设置蒸发热管组20、在冷凝室40设置冷凝热管组10，冷媒在换热过程中进行相变，以使冷媒可以通过冷媒循环管路30在冷凝热管组10和蒸发热管组20内的循环流动，且液态冷媒在蒸发热管组20吸收室内风的热量，从而对室内风进行冷却，冷却后的室内风输送至数据中心的机房，以达到对数据中心的机房进行冷却的目的；气态冷媒将热量传递至冷凝段进行放热，通过冷媒的往复循环流动和相变作用即可实现对数据中心机房内的空气进行持续的冷却换热。由此，本申请实施例的换热系统1无需设置单独的压缩机制冷设备，具有结构简单、换热效率高的优点。

再者，相比于相关技术中的换热系统将热管同时分布于冷凝室和蒸发室的技术方案，本申请实施例的换热系统1的冷凝热管11和蒸发热管21分别布置于冷凝室40和蒸发室50，以使冷媒在冷凝热管11和蒸发热管21分别独立进行换热，并且在相变过程中通过冷媒循环管路30循环流动，由此，可以保证冷媒在吸热过程和放热过程相互独立不受干扰，从而进一步提高换热系统1的换热效率。

需要说明的是，冷凝热管组10的冷凝热管11的数量以及蒸发热管组20的蒸发热管21的数量可以根据换热需求进行选择。冷凝热管组10位于蒸发热管组20的上方，各冷凝热管11之间沿同一直线方向间隔设置，各蒸发热管21之间沿同一直线方向间隔设置。优选地，冷凝热管组10的冷凝热管11的数量以及蒸发热管组20的蒸发热管21的数量可以一致。

在一个示例中，冷凝热管组10的数量可以为多个，蒸发热管组20的数量可以为多个且与多个冷凝热管组10一一对应设置，每个冷凝热管组10和对应的蒸发热管组20通过冷媒循环管路30相连。其中，冷凝热管组10的数量或蒸发热管组20的数量可以根据换热需求进行选择，且各个冷凝热管组10之间沿同一直线方向间隔设置，各个蒸发热管组20之间沿同一直线方向间隔设置。

冷凝热管11以及蒸发热管21可以采用现有技术中的任意热管结构，只要能够实现热管内部的冷媒受温度影响自动相变换热即可。冷凝热管11以及蒸发热管21内部的冷媒也可以根据需要进行选择，例如冷媒可以采用R134a(1，1，1，2-四氟乙烷，HFC-134a)、甲醇、铜、镍等任何受温度影响可相变的制冷剂。

在一种实施方式中，如图1所示，冷媒循环管路30包括供液主管31和供气主管32。具体地，供液主管31连接于冷凝热管组10的输出端和蒸发热管组20的输入端之间，用于将冷凝热管11内的液态冷媒输送至蒸发热管21。供气主管32连接于蒸发热管组20的输出端和冷凝热管组10的输入端之间，用于将蒸发热管21内的气态冷媒输送至冷凝热管11。

在一个示例中，冷凝热管组10的输出端即为多个冷凝热管11的输出端，多个冷凝热管11的输出端与供液主管31的输入端相连；蒸发热管组20的输入端即为多个蒸发热管21的输入端，多个蒸发热管21的输入端与供液主管31的输出端相连。蒸发热管组20的输出端即为多个蒸发热管21的输出端，多个蒸发热管21的输出端与供气主管32的输入端相连；蒸发热管组20的输入端即为多个蒸发热管21的输入端，多个蒸发热管21的输入端与供气主管32的输出端相连。

通过设置供液主管31和供气主管32，可以使冷凝热管11内的液态冷媒通过供液主管31输送至蒸发热管21，同时可以使蒸发热管21内的气态冷媒通过供气主管32输送至冷凝热管11，从而保证冷媒可以在发生相变后循环流动于冷凝热管组10和蒸发热管组20之间，保证了冷媒的循环效率，从而提高换热系统1的制冷效果。再者，可有效的利用间接蒸发冷却技术对蒸发室50中输送的室内热空气进行自动热交换，无需额外的动力源驱动热交换过程，不仅提高了换热效率还降低了能耗。

在一种实施方式中，如图1所示，冷凝热管11和蒸发热管21均沿竖直方向设置。其中，冷凝热管11的上端和下端分别形成冷凝热管11的输入端和输出端；蒸发热管21的上端和下端分别形成蒸发热管21的输出端和输入端。

可以理解的是，冷凝热管11内的冷媒在放热转化为液态后，通过自身的重力作用由冷凝热管11下端的输出端流出，然后经过供液主管31进入蒸发热管21下端的输入端；蒸发热管21内的冷媒在吸热转化为气态后，通过自身的浮力作用有蒸发热管21上端的输出端流出，然后经过供气主管32进入冷凝热管11上端的输入端。由此，通过将冷凝热管11和蒸发热管21均沿竖直方向设置，可以提高冷凝热管11内的液态冷媒进入蒸发热管21的效率，同时可以提高蒸发热管21内的气态冷媒进入冷凝热管11的效率，从而提高冷媒在冷凝热管组10和蒸发热管组20之间的流动效率，以进一步提高换热系统1的换热效率。

在一种实施方式中，如图1所示，冷媒循环管路30还包括冷凝侧集液管311和蒸发侧集液管312，多个冷凝热管11的输出端(即图示中冷凝热管11的下端)连接于冷凝侧集液管311，冷凝侧集液管311的输出端与供液主管31的输入端相连；多个蒸发热管21的输入端(即图示中蒸发热管21的下端)连接于蒸发侧集液管312，蒸发侧集液管312的输入端与供液主管31的输出端相连。

在一个示例中，冷凝侧集液管311的输入端为多个且与多个冷凝热管11一一对应设置，多个冷凝热管11的输出端并联设置于冷凝侧集液管311的多个输入端，以保证多个冷凝热管11内的液态冷媒可以同时进入冷凝侧集液管311。蒸发侧集液管312的输出端为多个且与多个蒸发热管21一一对应设置，多个蒸发热管21的输入端并联设置于蒸发侧集液管312的多个输出端，以保证蒸发侧集液管312内的液态冷媒可以同时进入多个蒸发热管21。可以理解的是，冷凝侧集液管311内的液态冷媒通过供液主管31进入蒸发侧集液管312。

通过设置连接于供液主管31两端的冷凝侧集液管311和蒸发侧集液管312，可以保证液态冷媒在蒸发热管21内的均匀分配，以保证每个蒸发热管21的制冷效果均匀。

在一种实施方式中，如图1所示，冷媒循环管路30还包括冷凝侧集气管321和蒸发侧集气管322，多个冷凝热管11的输入端(即图示中冷凝热管11的上端)连接于冷凝侧集气管321，冷凝侧集气管321的输入端连接于供气主管32的输出端；多个蒸发热管21的输出端(即图示中蒸发热管21的上端)连接于蒸发侧集气管322，蒸发侧集气管322的输出端与供气主管32的输入端相连。

在一个示例中，蒸发侧集气管322的输入端为多个且与多个蒸发热管21一一对应设置，多个蒸发热管21的输入端并联设置于蒸发侧集气管322的多个输入端，以保证多个蒸发热管21内的气态冷媒可以同时进入蒸发侧集气管322。冷凝侧集气管321的输出端为多个且与多个冷凝热管11一一对应设置，多个冷凝热管11的输入端并联设置于冷凝侧集气管321的多个输出端，以保证蒸发侧集气管322内的气态冷媒可以同时进入冷凝侧集气管321。可以理解的是，蒸发侧集气管322内的气态冷媒通过供气主管32进入冷凝侧集气管321。

通过设置连接于供气主管32两端的冷凝侧集气管321和蒸发侧集气管322，可以保证气态冷媒在冷凝热管11内均匀分配，以保证每个冷凝热管11对气态冷媒的冷凝效果均匀。

在一种实施方式中，如图1所示，换热系统1还包括由上至下间隔设置的冷凝室40和蒸发室50。冷凝室40的进风口和出风口分别连通室外进风管和室外排风管，室外进风管用于向冷凝室40通入室外(即数据中心的机房外界)的空气，室外排风管用于将冷凝室40内的空气排出至室外。蒸发室50的进风口和出风口分别连通室内送风管和室内回风管，室内送风管用于向蒸发室50通入室内(即数据中心的机房内)的空气，室内回风管用于将蒸发室50内的空气排出至室内。

可以理解的是，冷凝室40与蒸发室50为相互独立的两个密闭腔体。也即是说，流入蒸发室50中的室内热空气不会泄漏至蒸发室50的外部，流入冷凝室40中的室外空气不会泄漏至冷凝室40的外部。

在一种实施方式中，如图1所示，换热系统1还包括喷淋装置60，设于冷凝室40内，用于对冷凝热管组10喷淋冷却液。其中，冷却液可以为水。通过设置喷淋装置60，在室外风的温度较高时，即室外风对冷凝热管组10内的冷媒的冷凝效果欠佳时，可以通过喷淋装置60向冷凝热管组10喷淋冷却液，以对冷媒热管组内的冷媒进行冷媒，从而保证冷媒热管组的冷凝效果。

在一个示例中，喷淋装置60包括输液管和与输液管连通的多个喷淋头。输液管用于输送冷却液至各喷淋头中。喷淋头的结构、喷淋方式以及数量均可以根据换热需要进行选择和调整，在此不做具体限定。

可选地，喷淋装置60还包括集水部61和排水管62。集水部61设于冷凝室40且位于冷凝热管组10的下方，用于收集喷淋装置60喷淋的冷却液。排水管62与集水部61连接，用于排放集水部61内的冷却液。

在一个示例中，集水部61可以采用盘型结构或凹槽结构，以便于冷却液的收集。输液管和排水管62与集水部61连接。集水部61用于将排水管62输送的冷却液进行降温后，将降温后的冷却液输送至输液管中进行循环使用。

在一种实施方式中，如图1所示，换热系统1还包括第一风机。第一风机设置在蒸发室50的进风口和/或蒸发室50的出风口，用于为蒸发式中室内回风的空气的流动提供动力。其中，第一风机可以采用现有技术中的任意风机，第一风机的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。

在一种实施方式中，如图1所示，换热系统1还包括第二风机。第二风机设置在冷凝室40的进风口和/或冷凝室40的出风口，用于为冷凝室40中室外空气的流动提供动力。其中，第二风机可以采用现有技术中的任意风机，第二风机的结构可以根据需要进行选择和调整，在此不做具体限定。

上述实施例的换热系统1的其他构成可以采用本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。

根据本申请实施例的换热系统1，通过在蒸发室50设置蒸发热管组20、在冷凝室40设置冷凝热管组10，通过冷媒的往复循环流动和相变作用即可实现对数据中心机房内的空气进行持续的冷却换热。由此，本申请实施例的换热系统1无需设置单独的压缩机制冷设备，具有结构简单、换热效率高的优点。再者，本申请实施例的换热系统1的冷凝热管11和蒸发热管21分别布置于冷凝室40和蒸发室50，以使冷媒在冷凝热管11和蒸发热管21分别独立进行换热，并且在相变过程中通过冷媒循环管路30循环流动，由此，可以保证冷媒在吸热过程和放热过程相互独立不受干扰，从而进一步提高换热系统1的换热效率。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热系统，其特征在于，包括：

冷凝热管组，设于冷凝室，所述冷凝热管组包括并排设置的多个冷凝热管，所述冷凝热管用于供冷媒与室外风进行换热；

蒸发热管组，设于蒸发室，所述蒸发热管组包括并排设置的多个蒸发热管，所述蒸发热管用于供所述冷媒与室内风进行换热；

其中，所述冷凝热管组与所述蒸发热管组之间设有冷媒循环管路，用于供所述冷媒在所述冷凝热管与所述蒸发热管之间循环流动。

2.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述冷媒循环管路包括：

供液主管，连接于所述冷凝热管组的输出端和所述蒸发热管组的输入端之间，用于将所述冷凝热管内的液态冷媒输送至所述蒸发热管；

供气主管，连接于所述蒸发热管组的输出端和所述冷凝热管组的输入的端之间，用于将所述蒸发热管内的气态冷媒输送至所述冷凝热管。

3.根据权利要求2所述的换热系统，其特征在于，所述冷媒循环管路还包括冷凝侧集液管和蒸发侧集液管，多个所述冷凝热管的输出端连接于所述冷凝侧集液管，所述冷凝侧集液管的输出端与所述供液主管的输入端相连；多个所述蒸发热管的输入端连接于所述蒸发侧集液管，所述蒸发侧集液管的输入端与所述供液主管的输出端相连。

4.根据权利要求2所述的换热系统，其特征在于，所述冷媒循环管路还包括冷凝侧集气管和蒸发侧集气管，多个所述冷凝热管的输入端连接于所述冷凝侧集气管，所述冷凝侧集气管的输入端连接于所述供气主管的输出端；多个所述蒸发热管的输出端连接于所述蒸发侧集气管，所述蒸发侧集气管的输出端与所述供气主管的输入端相连。

5.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述冷凝热管和所述蒸发热管均沿竖直方向设置；

其中，所述冷凝热管的上端和下端分别形成所述冷凝热管的输入端和输出端；所述蒸发热管的上端和下端分别形成所述蒸发热管的输出端和输入端。

6.根据权利要求1-5任一项所述的换热系统，其特征在于，还包括：

由上至下间隔设置的所述冷凝室和所述蒸发室，所述冷凝室的进风口和出风口分别连通室外进风管和室外排风管，所述蒸发室的进风口和出风口分别连通室内送风管和室内回风管。

7.根据权利要求6所述的换热系统，其特征在于，还包括：

喷淋装置，设于所述冷凝室内，用于对所述冷凝热管组喷淋冷却液。

8.根据权利要求7所述的换热系统，其特征在于，还包括：

集水部，设于所述冷凝室且位于所述冷凝热管组的下方，用于收集所述喷淋装置喷淋的冷却液；

排水管，与所述集水部连接，用于排放所述集水部内的冷却液。

9.根据权利要求6所述的换热系统，其特征在于，还包括：

第一风机，设置在所述蒸发室的进风口和/或所述蒸发室的出风口。

10.根据权利要求6所述的换热系统，其特征在于，还包括：

第二风机，设置在所述冷凝室的进风口和/或所述冷凝室的出风口。

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