CN212227181U - 一种电子计算设备冷却供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子计算设备冷却的技术领域，尤其是涉及一种电子计算设备冷却供热系统。一种电子计算设备冷却供热系统，包括一个散热模块、一个热用户系统以及至少一个小型单元，每个小型单元均包括电子设备模块和热能提升模块，散热模块与电子设备模块通过管路连接，热能提升模块与电子设备模块通过管路连接，热用户系统与热能提升模块通过管路连接。通过电子设备模块吸收电子计算设备的产热，通过热能提升模块将电子设备模块的冷却液中的热量转化为可被热用户利用的高温热源，然后通过热用户系统向热用户供热。当热用户并不需要供热或热能提升模块输出的热量多于热用户所需要的热量时，可以将电子设备模块产生的热量直接散发到其他环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子计算设备冷却的技术领域，尤其是涉及一种电子计算设备冷却供热系统。
背景技术
随着电子计算技术的快速进步，数据中心电子计算机等电子计算设备的发热量快速增加、发热密度越来越高。如果这些电子计算设备产生的热量不能被及时带走，则会导致电子计算设备不能连续工作或性能降低。为此，电子计算设备需要配备相应的冷却系统来维持电子设备长时间高性能或可靠工作。
原先的技术是通过散热风机换气带走热量或者将其置于控温房内进行温度调控。散热风机散热的效果差，无法达到散热需求，而设置控温房控温的成本高昂。
现有的申请公布号为CN108200753A的发明专利公开了一种电子设备的冷却系统。该冷却系统中通过在机柜内盛放冷却液，然后通过循环泵带动冷却液循环，冷却液循环的过程中，将机柜内的热量吸走并输送至冷源处散热。温度降低的冷却液循环输送至机柜内，对机柜内进行冷却降温。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：电子计算设备使用过程中的产热属于低品位热源，上述方案的冷却液散热环节热量最终都是被散发至大气中，而无法被有效利用。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种电子计算设备冷却供热系统，其优势在于可以将电子计算设备使用过程中的产热进行回收利用。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电子计算设备冷却供热系统，包括一个散热模块、一个热用户系统以及至少一个小型单元，每个小型单元均包括电子设备模块和热能提升模块，散热模块与电子设备模块通过管路连接，热能提升模块与电子设备模块通过管路连接，热用户系统与热能提升模块通过管路连接。
通过采用上述技术方案，通过电子设备模块吸收电子计算设备在使用过程中的产热，电子设备模块吸收的热量通过热能提升模块转化为可被热用户利用的高温热源，然后通过热用户系统向热用户供热。当热用户并不需要供热或热能提升模块输出的热量多于热用户所需要的热量时，可以将电子设备模块吸收的热量直接散发到其他环境（如大气或低温水）。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电子设备模块包括电子计算设备放置箱、与电子计算设备放置箱连通的进液管和出液管、安装于出液管上的冷却液循环泵以及第一换热器，所述电子计算设备放置箱内设有不导电冷却液。
通过采用上述技术方案，直接将电子计算设备放置在电子计算设备放置箱中以接受不导电冷却液的冷却，使得电子计算设备使用过程中的产热能够高效地传导给不导电冷却液。冷却液循环泵将电子计算设备放置箱内吸热后的不导电冷却液输送至第一换热器换热降温，并将降温后的不导电冷却液输送回电子计算设备放置箱内。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：热能提升模块包括压缩机、连接在压缩机的进气口的制冷剂吸气管、连接在压缩机的出气口的制冷剂排气管、膨胀阀、连接在膨胀阀一端的阀前制冷剂液体管、连接在膨胀阀另一端的阀后制冷剂液体管、第二换热器和第三换热器，制冷剂吸气管和阀后制冷剂液体管的另一端分别与第二换热器的出口和进口相连通；制冷剂排气管和阀前制冷剂液体管的另一端与第三换热器的进口和出口相连通。
通过采用上述技术方案，低温低压制冷剂气体在经过第二换热器时吸热成为低温低压制冷剂气体，之后低温低压制冷剂气体经过压缩机压缩后形成高温高压制冷剂气体，高温高压制冷剂气体输送至第三换热器内。高温高压制冷剂气体在热交换后降温冷凝形成高温高压的制冷剂液体，并在通过膨胀阀后重新成为低温低压制冷剂气体进行下一个循环。通过热能提升模块将电子设备模块中形成的低温热源转化为易被热用户利用的高温热源。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述热能提升模块还包括模块控制装置，模块控制装置通过电源线快速接头与电子计算设备的配电控制装置相连接。
通过采用上述技术方案，热能提升模块的模块控制装置通过电源线快速接头与配电控制装置相连接，使得配电控制装置同时为热能提升模块供电。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述热用户系统包括热用户、供热供水管、供热回水管以及供热循环泵，供热供水管与第三换热器的出口、热用户的进口相连通；供热回水管与第三换热器的进口、热用户的出口相连通，供热循环泵安装于供热供水管上。
通过采用上述技术方案，通过供热循环泵输送介质在经过第三换热器时吸热，介质经过热用户时放热，为热用户供热。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述出液管远离电子计算设备放置箱的一端通过三通连接有散热模式切换阀一和供热模式切换阀一，散热模式切换阀一的另一端连接有第一换热器进口管，第一换热器进口管通入第一换热器内，连接在第一换热器出口的第一换热器出口管上连接有散热模式切换阀二；供热模式切换阀一的另一端连接有冷却液高温管，冷却液高温管通入第二换热器内，连接在第二换热器出口的冷却液低温管上连接有供热模式切换阀二；散热模式切换阀二和供热模式切换阀二通过三通与进液管远离电子计算设备放置箱的一端相连接。
通过采用上述技术方案，需要供热时，打开供热模式切换阀一和供热模式切换阀二，关闭散热模式切换阀一和散热模式切换阀二。使得冷却液循环泵输送的不导电冷却液通过冷却液高温管进入第二换热器内换热，最终将热量传送到热用户。不需要供热时，打开散热模式切换阀一和散热模式切换阀二，关闭供热模式切换阀一和供热模式切换阀二，使得冷却液循环泵输送的不导电冷却液进入第一换热器内换热，最终通过通过散热模块将热量散发出去。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述散热模块包括散热装置、散热供水管、散热回水管以及散热循环泵，散热供水管连接散热装置的进口和第一换热器的出口，散热回水管连接散热装置的出口和第一换热器的进口，散热循环泵安装于散热供水管上。
通过采用上述技术方案，散热循环泵输送介质经过第一换热器和散热装置，在经过第一换热器时，介质吸热；在经过散热装置时，介质散热。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述出液管远离冷却液循环泵的一端通过三通换向阀连接有第一换热器进口管和冷却液高温管，第一换热器进口管和冷却液高温管的另一端通过三通换向阀和进液管相连接。
通过采用上述技术方案，通过两个三通换向阀来代替四个切换阀实现供热模式和散热模式的切换。
综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
1.电子设备模块吸收的热量通过热能提升模块将不易利用的低温热源转化为易利用的高温热源，然后通过热用户系统向需要供热的用户供热，将热能有效利用；
2.直接将电子计算设备放置在电子计算设备放置箱内与温度较低的不导电冷却液直接进行热交换，不但使得电子计算设备使用过程中的产热能够高效地散发出去，还可提高电子计算设备的运行性能和使用寿命。
附图说明
图1是使用一个小型单元的系统示意图；
图2是使用中型单元（由多个小型单元构成）的系统示意图；
图3是使用集装箱单元（由多个中型单元构成）的系统示意图。
附图标记：1、电子设备模块；2、散热模块；3、热能提升模块；4、热用户系统；5、电子计算设备放置箱；6、进液管；7、出液管；8、冷却液循环泵；9、第一换热器；10、散热模式切换阀一；11、供热模式切换阀一；12A、第一换热器进口管；12B第一换热器换热器出口管；13、散热模式切换阀二；14A、冷却液高温管；14B、冷却液低温管15、第二换热器；16、供热模式切换阀二；17、散热循环泵；18A、散热供水管；18B、散热回水管；19、散热装置；20、压缩机；21A、制冷剂吸热管；21B、制冷剂排气管；22A、阀前制冷剂液体管；22B、阀后制冷剂液体管；23、膨胀阀；24、模块控制装置；25、电源线快速接头；26、配电控制装置；27、供热循环泵；28A、供热供水管；28B、供热回水管；29、热用户；30、第三换热器；31、快速接头。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种电子计算设备冷却供热系统，包括吸收电子计算设备产生的热量的电子设备模块1、散热模块2、热能提升模块3和热用户系统4。
如图1所示，电子设备模块1包括电子计算设备放置箱5、与电子计算设备放置箱5连通的进液管6和出液管7、安装于出液管7上的冷却液循环泵8以及第一换热器9。出液管7远离电子计算设备放置箱5的一端通过三通连接有散热模式切换阀一10和供热模式切换阀一11（该结构亦可以通过三通换向阀代替）。散热模式切换阀一10的另一端连接有第一换热器进口管12A，第一换热器进口管12A通入第一换热器9内，连接在第一换热器9出口的第一换热器出口管12B上连接有散热模式切换阀二13。供热模式切换阀一11的另一端连接有冷却液高温管14A，冷却液高温管14A通入第二换热器15内，连接在第二换热器15出口的冷却液低温管14B上连接有供热模式切换阀二16。散热模式切换阀二13和供热模式切换阀二16通过三通与进液管6远离电子计算设备放置箱5的一端相连接（该结构亦可以通过三通换向阀代替）。第一换热器进口管12A和冷却液高温管14A上均设有快速接头31。将电子计算设备放置于电子计算设备放置箱5内，电子计算设备放置箱5内的不导电冷却液（可以是冷却油或其他不导电的冷却液）与电子计算设备直接接触换热。
如图1所示，散热模块2包括散热装置19、散热供水管18A、散热回水管18B以及散热循环泵17。散热供水管18A连接散热装置19的进口和第一换热器9的出口，散热回水管18B连接散热装置19的出口和第一换热器9的进口，散热循环泵17安装于散热供水管18A上。散热装置19可以是散热器和风机、冷却塔或者其他现有的具有散热功能的装置。通过散热循环泵17输送介质通入第一换热器9时吸收热量，之后介质继续输送至散热装置19散热降温。
如图1所示，热能提升模块3包括压缩机20、连接在压缩机20的进气口的制冷剂吸气管21A、连接在压缩机20的出气口的制冷剂排气管21B、膨胀阀23、连接在膨胀阀23一端的阀前制冷剂液体管22A、连接在膨胀阀23另一端的阀后制冷剂液体管22B、第二换热器15和第三换热器30。制冷剂吸气管21A和阀后制冷剂液体管22B的另一端分别与第二换热器15的出口和进口相连通；制冷剂排气管21B和阀前制冷剂液体管22A的另一端与第三换热器30的进出口相连通。热能提升模块3还包括模块控制装置24，模块控制装置24通过电源线快速接头25与电子计算设备的配电控制装置26相连接，通过配电控制装置26向热能提升模块3供电。
如图1所示，热用户系统4包括热用户29、供热供水管28A、供热回水管28B以及供热循环泵27。供热供水管28A与第三换热器30的出口、热用户29的进口相连通；供热回水管28B与第三换热器30的进口、热用户29的出口相连通，供热循环泵27安装于供热供水管28A上。
如图1所示，低温低压制冷剂气体在经过第二换热器15时吸热成为低温低压制冷剂气体，之后低温低压制冷剂气体经过压缩机20压缩后形成高温高压制冷剂气体，高温高压制冷剂气体输送至第三换热器30内。供热循环泵27输送的介质经过第三换热器30时吸热，并将吸热后的介质继续输送至热用户29进行供热。而第三换热器30内的高温高压制冷剂气体在热交换后降温冷凝形成高温高压的制冷剂液体，并在通过膨胀阀23后重新成为低温低压制冷剂气体进行下一个循环。
如图2和图3所示，一个电子设备模块1和一个对应的热能提升模块3作为一个小型单元，系统既可以是一个小型单元和一个散热模块2、一个热用户系统4组合使用，亦可以是多个小型单元和一个散热模块2、一个热用户系统4组合使用。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电子计算设备冷却供热系统，其特征是：包括一个散热模块(2)、一个热用户系统(4)以及至少一个小型单元，每个小型单元均包括电子设备模块(1)和热能提升模块(3)，散热模块(2)与电子设备模块(1)通过管路连接，热能提升模块(3)与电子设备模块(1)通过管路连接，热用户系统(4)与热能提升模块(3)通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述电子设备模块(1)包括电子计算设备放置箱(5)、与电子计算设备放置箱(5)连通的进液管(6)和出液管(7)、安装于出液管(7)上的冷却液循环泵(8)以及第一换热器(9)，所述电子计算设备放置箱(5)内设有不导电冷却液。
3.根据权利要求2所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述热能提升模块(3)包括压缩机(20)、连接在压缩机(20)的进气口的制冷剂吸气管(21A)、连接在压缩机(20)的出气口的制冷剂排气管(21B)、膨胀阀(23)、连接在膨胀阀(23)一端的阀前制冷剂液体管(22A)、连接在膨胀阀(23)另一端的阀后制冷剂液体管(22B)、第二换热器(15)和第三换热器(30)，制冷剂吸气管(21A)和阀后制冷剂液体管(22B)的另一端分别与第二换热器(15)的出口和进口相连通；制冷剂排气管(21B)和阀前制冷剂液体管(22A)的另一端分别与第三换热器(30)的进口和出口相连通。
4.根据权利要求3所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述热能提升模块(3)还包括模块控制装置(24)，模块控制装置(24)通过电源线快速接头(25)与电子计算设备的配电控制装置(26)相连接。
5.根据权利要求3所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述热用户系统(4)包括热用户(29)、供热供水管(28A)、供热回水管(28B)以及供热循环泵(27)，供热供水管(28A)与第三换热器（30）的出口、热用户(29)的进口相连通；供热回水管(28B)与第三换热器(30)的进口、热用户(29)的出口相连通，供热循环泵(27)安装于供热供水管(28A)上。
6.根据权利要求3所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述出液管(7)远离电子计算设备放置箱(5)的一端通过三通连接有散热模式切换阀一(10)和供热模式切换阀一(11)，散热模式切换阀一(10)的另一端连接有第一换热器进口管(12A)，第一换热器进口管(12A)通入第一换热器(9)内，连接在第一换热器(9)出口的第一换热器出口管(12B)上连接有散热模式切换阀二(13)；供热模式切换阀一(11)的另一端连接有冷却液高温管(14A)，冷却液高温管(14A)通入第二换热器(15)内，连接在第二换热器(15)出口的冷却液低温管(14B)上连接有供热模式切换阀二(16)；散热模式切换阀二(13)和供热模式切换阀二(16)通过三通与进液管(6)远离电子计算设备放置箱(5)的一端相连接。
7.根据权利要求6所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述散热模块(2)包括散热装置(19)、散热供水管(18A)、散热回水管(18B)以及散热循环泵(17)，散热供水管(18A)连接散热装置(19)的进口和第一换热器(9)的出口，散热回水管(18B)连接散热装置(19)的出口和第一换热器(9)的进口，散热循环泵(17)安装于散热供水管(18A)上。
8.根据权利要求3所述的电子计算设备冷却供热系统，其特征是：所述出液管(7)远离冷却液循环泵(8)的一端通过三通换向阀连接有第一换热器进口管(12A)和冷却液高温管(14A)，第一换热器进口管(12A)和冷却液高温管(14A)的另一端通过三通换向阀和进液管(6)相连接。
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| CN113484674A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-08 | 珠海康晋电气股份有限公司 | 一种馈线自动化终端测试装置 |
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