CN218210043U - 表冷器、风机盘管及数据中心空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种表冷器、风机盘管及数据中心空调系统。表冷器包括进水集管、出水集管和多个换热管，每一换热管具有与进水集管连通的进液口，以及和出水集管连通的出液口。进液口、出液口和放水阀两两之间具有高度差。当表冷器处于工作状态时，放水阀处于关闭状态，在外部压力的作用下，换热介质在换热管内自下而上流动的过程中，与换热管外的空气发生热交换。当表冷器处于非工作状态时，放水阀处于开启状态，换热管内残留的换热介质能够在重力的作用下自发的向下流动至下方的进液口，经进液口向下流动至进水集管并经放水阀排出，积水不易残留在换热管内，因此不易出现低温环境下冻管胀裂的问题，提升表冷器的使用寿命。

Description

表冷器、风机盘管及数据中心空调系统

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，特别是涉及一种表冷器、风机盘管及数据中心空调系统。

背景技术

随着云计算、物联网、大数据及人工智能等行业技术的飞速发展，对海量数据及时和高效处理的需求不断提高。数据中心作为数据处理加工的最底层的基础设施，其重要性不言而喻。为了保证数据中心的运行安全可靠性，一般会配备冷却系统例如空调系统对数据中心进行散热。风机盘管是空调系统的送风装置，风机盘管具有表冷器，空调系统产生的冷冻水流过表冷器内的换热管，使风机盘管内吹出的空气被冷却，从而对数据中心进行降温。

而表冷器内流通的换热介质，易残留在换热管内，若在低温环境下长时间静置，会出现液体凝固结冰的现象，从而导致换热管胀裂。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的表冷器存在换热介质易残留在换热管内，导致换热管胀裂的问题，提供一种解决上述问题的表冷器。

一种表冷器，包括：

进水集管和出水集管，所述进水集管设置有放水阀；以及

换热单元，包括多个换热管，每一所述换热管具有与进水集管连通的进液口和与出水集管连通的出液口；

其中，同一所述换热管的所述出液口、所述进液口和所述放水阀两两之间在竖直方向具有高度差，以形成在重力作用下换热介质能够依次通过所述出液口、所述进液口和所述放水阀流出的排液路径。

在其中一个实施例中，所述进水集管和所述出水集管沿第一方向位于换热单元的两侧；

多个所述换热管沿竖直方向间隔排布。

在其中一个实施例中，每一所述换热管包括多段相互平行设置的直管，以及连接于相邻两个所述直管之间的弯管；

同一所述换热管的多段所述直管两两之间在竖直方向具有高度差，以使换热介质能够在重力作用下从所述出液口流向所述进液口。

在其中一个实施例中，同一所述换热管中，至少一组相邻的两个所述直管的中轴线的连线方向与第一方向呈夹角设置，且均与所述直管的延伸方向垂直。

在其中一个实施例中，多个所述换热管的所有所述直管呈阵列排布；

且，多个所述换热管中对应的所述直管沿竖直方向排布成列。

在其中一个实施例中，所述出水集管的底部设置有排水阀；和/或

所述出水集管的顶部设置有排气阀。

在其中一个实施例中，所述出水集管的顶部设置有排气阀；

所述排气阀的出口端连接有排水管。

在其中一个实施例中，所述换热单元还包括换热翅片，所述换热翅片连接于所述换热管的外壁。

一种风机盘管，包括如上所述的表冷器。

在其中一个实施例中，所述风机盘管还包括风扇，所述进水集管和所述出水集管的布置方向与所述风扇产生的气流的流动方向相反。

一种数据中心空调系统，包括服务器机柜和如上所述的风机盘管；

所述风机盘管位于所述服务器机柜的侧面，所述风扇产生的气流能够通过所述表冷器冷却后流入所述服务器机柜。

本技术方案具有以下有益效果：上述表冷器，包括进水集管、出水集管和换热单元，换热单元包括多个换热管，每一换热管具有与进水集管连通的进液口，以及和出水集管连通的出液口。进液口、出液口和放水阀两两之间具有高度差。当表冷器处于工作状态时，放水阀处于关闭状态，在外部压力的作用下，换热介质能够从进水集管流入换热管的进液口处，经进液口从下至上流动至高处的出液口并排出；换热介质在换热管内自下而上流动的过程中，与换热管外的空气发生热交换。当表冷器处于非工作状态时，放水阀处于开启状态，换热管内残留的换热介质能够在重力的作用下自发的向下流动至下方的进液口，经进液口向下流动至进水集管并经放水阀排出，积水不易残留在换热管内，因此不易出现低温环境下冻管胀裂的问题，提升表冷器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的表冷器的结构示意图；

图2为图1所示的表冷器中的多组换热管的流路示意图；

图3为图1所示的表冷器中的多组换热管的结构示意图；

图4为图1所示的表冷器中的单组换热管的结构图；

图5为图4所示的表冷器中的单组换热管的右视简图；

图6为本实用新型另一实施例提供的表冷器的结构示意图。

附图标记：100-表冷器；110-进水集管；111-放水阀；120-出水集管；121-排水阀；122-排气阀；130-换热管；131-进液口；132-出液口；133-直管；134-弯管；140-壳体；200-风扇。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实用新型一实施例提供了一种表冷器100，包括进水集管110、出水集管120和换热单元。进水集管110设置有放水阀111。换热单元包括多个换热管130，每一换热管130具有进液口131和出液口132，进液口131与进水集管110连通，出液口132与出水集管120连通。其中，同一换热管130的出液口132、进液口131和放水阀111两两之间在竖直方向具有高度差，以形成在重力作用下换热介质能够依次通过出液口132、进液口131和放水阀111流出的排液路径。

具体地，进水集管110用于输入换热介质，出水集管120用于排出换热介质。出液口132所在的位置高于进液口131，进液口131所在的位置高于放水阀111，放水阀111可以设置在进水集管110的底部。当表冷器100处于工作状态即运行状态时，放水阀111处于关闭状态，在外界动力源例如动力泵的驱使作用下，换热介质能够从进水集管110流入换热管130的进液口131处，经进液口131从下往上流动至高处的出液口132并排出。温度较低的换热介质在换热管130内自下而上流动的过程中，与换热管130外的空气发生热交换，从而将空气的热量带走，起到冷却降温的作用，冷却后的空气可以被送入待冷却系统例如数据中心。例如换热介质为液态水，当表冷器100处于工作状态时，水的流动路径为依次经过进水集管110、进液口131、出液口132和出水集管120，且流过进液口131的水为冷水，直至流到出液口132时，水的温度升高。

当表冷器100处于非工作状态时，外界动力源处于停机的状态，同时放水阀111处于开启状态。换热管130内残留的换热介质能够在重力的作用下自发的向下流动至下方的进液口131，经进液口131向下流动至进水集管110并经放水阀111排出，换热介质不易残留在换热管130内。因此当表冷器100长期处于非工作状态，且环境温度较低的情况下，由于换热管130内不易积存换热介质，也就不易出现换热介质结冰导致换热管130胀裂的问题，提升表冷器100的使用寿命，降低维修和更换成本。

如图1所示，在其中一个实施例中，进水集管110和出水集管120沿第一方向位于换热单元的两侧。在一实际的应用场景中，第一方向为图示中的X方向，竖直方向为图示中的Z方向。相较于将进水集管110和出水集管120布置于换热单元沿竖直方向的两侧的设计而言，将进水集管110和出水集管120设置于换热管130沿X方向的两侧，使得换热介质的流动阻力增加，因此换热介质与换热管130外的空气的接触时间延长，使得二者之间的热量交换更为充分，使得表冷器100的冷却效果更佳。

如图1和图2所示，在其中一个实施例中，多个换热管130沿竖直方向间隔排布。竖直方向即为图示中的Z方向。通过多个换热管130沿Z方向间隔排布，使得进水集管110和出水集管120之间形成了多个换热流路，由进水集管110流入的换热介质可以分流至多个换热管130内，并同时在多个换热管130内与空气进行热交换，提高换热效率，进而提高表冷器100的冷却效率，提高对数据中心的降温效果。另外，由于设置了多个换热管130，且各个换热管130相对独立，即使某个换热管损坏或发生堵塞，其他换热管也可以完成换热操作，保证表冷器100的使用可靠性。

如图3至图5所示，在其中一个实施例中，每一换热管130包括多段相互平行设置的直管133，以及连接于相邻两个直管133之间的弯管134。同一换热管130的多段直管133两两之间在竖直方向即图示中的Z方向具有高度差，以使换热介质能够在重力作用下从出液口132流向进液口131。通过设置多段直管133和多段弯管134，使得每一换热管130形成不断折弯的较长的换热流路。通过延长换热介质的流动路径，从而延长空气与换热介质的接触面积和接触时间，进而提升换热介质与空气的热交换效果。具体在本实施例中，每一换热管130包括八段直管133和七段弯管134。可以理解地，直管和弯管的段数并不以此为限，可根据实际的安装空间内适应性布置。弯管可以为U形管。

如图4和图5所示，在其中一个实施例中，同一换热管130中，至少一组相邻的两个直管133的中轴线的连线方向与第一方向呈夹角设置，且中轴线的连线方向与直管133的延伸方向垂直。此处所说的相邻的两个直管133，即为沿换热介质的流动路径上，依次连接的两个直管133。如图4和图5所示，第一方向为图示中的X方向，直管133的延伸方向为图示中的Y方向，相邻的两个直管133的中轴线的连线方向与X方向之间的夹角可以为30度。具体地，相邻的两个直管133中的其中一个直管133可以位于另一直管133的左侧，也可以位于另一直管133的右侧，只要满足二者之间在竖直方向即Z方向上具有高度差即可，从而既能设置较多段的直管133和弯管134，保证换热效果，又能降低积存换热介质的可能。

如图2所示，在其中一个实施例中，多个换热管130的所有直管133呈阵列排布；且多个换热管130中对应的直管133沿竖直方向排布成列。通过将所有直管133呈阵列排布，且对应位置的直管133沿竖直方向排布成列，使得同一换热管130的多段直管133两两之间具有高度差，且换热单元的整体布局较为整齐美观，且组装更为方便。在其他实施例中，多个换热管中的对应的直管也可以沿相邻两个直管的中轴线的连线方向排布成列。

如图1所示，换热单元还包括壳体140，壳体140内形成有容置空间，多个换热管130安装于壳体140的容置空间内。进水集管110和出水集管120均设置于壳体140外，且位于壳体140沿第一方向的两侧。通过在进水集管110和进液口131之间，以及出液口132和出水集管120之间设置连接管路，从而将换热介质引入换热管130内。可以理解地，壳体上还设置有多个供空气流入的进气口以及多个供空气流出的出气口，空气经进气口流入，以与内部的换热管发生热交换，冷却后经出气口流出。

如图6所示，在另一实施例中，对于位于壳体140顶部和底部的换热管130而言，至少两个依次连接的直管133位于同一高度，即二者处于同一水平面上。通过此种布置，可以充分利用壳体140顶部和底部的安装空间，无需减少直管133和弯管134的布置数量，使得换热介质流过顶部和底部的换热管130的流动路径所需的流动时长与换热介质流过其他位置的换热管130的流动时长的差异较小，使得不同位置的换热管130之间的换热效果较为均衡，整体的换热更为均匀。

如图1所示，在其中一个实施例中，出水集管120的底部设置有排水阀121。当表冷器100处于非工作状态时，排水阀121处于开启状态，若出水集管120内积存有换热介质，则换热介质能够在重力的作用下汇集至底部，并经排水阀121排出。通过排水阀121和放水阀111的配合，降低换热介质积存在换热管130、进水集管110以及出水集管120的可能，降低低温环境下由于换热介质结冰导致换热管130胀裂的可能，延长表冷器100的使用寿命。

如图1所示，在又一实施例中，出水集管120的顶部设置有排气阀122。当放水阀111处于开启状态以排出换热管130内的换热介质时，由于换热介质是从出水集管120的顶部向下流动，因此可能出现出水集管120顶部的气压降低的现象，从而阻碍换热介质的向下流动。通过排气阀122排气，使得顶部气压与大气压保持一致，保证换热介质顺畅排出的可靠性。其中，排气阀122可以处于常开的状态。当表冷器100处于工作状态时，位于出水集管120顶部的排气阀122处于开启状态且开度较小，因此换热介质在换热管130内流动的过程中，若换热管130内存在空气，则能够将管内的空气通过排气阀122挤出，使得换热管130内的换热介质与换热管130外部空气的换热效率更高。

在一实施例中，排气阀的出口端连接有排水管，排水管向下延伸至表冷器底部。当换热介质从排气阀溢出时，通过排水管对溢出的换热介质引流，降低换热介质流到其他部件上的可能。

在其中一个实施例中，换热单元还包括换热翅片，换热翅片连接于换热管130的外壁。通过换热翅片增大换热管130和空气的接触面积，提升换热管130的散热效果。其中，换热翅片的材质可以使用亲水铝箔，即换热翅片上可以涂覆有亲水涂层，使其具有较高的换热效率。通过设置亲水涂层，能够降低换热翅片上的冷凝水被空气带走的可能，且能够起到一定程度的防腐作用。换热翅片的类型可以为矩形翅片、三角形翅片、开孔三角形翅片、锯齿形翅片、波纹翅片或三角形百叶窗翅片中的一种，也可为多种类型的翅片的结合，可根据实际的散热需求进行适应性设置。优选地，换热翅片的类型为高肋化系数开窗片，以增大散热效果。

在又一实施例中，换热翅片的数量为多个，多个换热翅片沿换热管130的周向间隔均布，以提升散热效率。各个翅片之间的间距实际使用中根据风阻力调整，翅片的厚度尽可能薄。在其他实施方式中，换热翅片可以为板状结构，并开设有多个间隔的穿孔，各换热管依次穿过对应位置的穿孔，以实现换热管和换热翅片的连接。

可以理解地，换热单元的壳体140外也可以设置换热翅片，用于提升表冷器100整体的散热效果。

如图1所示，进一步地，本实用新型还提供一种风机盘管，包括上述的表冷器100。当风机盘管处于非工作状态时，换热管130内的换热介质能够在重力的作用下自发的向下流动并经放水阀111排出，积水不易残留在表冷器100的换热管130内，因此不易出现低温环境下冻管胀裂的问题，提升风机盘管的使用寿命。

如图1所示，在其中一个实施例中，风机盘管还包括风扇200，进水集管110和出水集管120的布置方向与风扇200产生的气流的流动方向相反。图1用箭头示意出了气流的流动方向。进水集管110内通入的是温度较低的换热介质，与气流进行热交换后，从出水集管120流出的换热介质的温度升高。由于气流的流向相反，因此温度较高的气流先与靠近出水集管120的温度较高的换热介质之间传热，随着其继续向靠近进水集管110的方向流动，使得流过换热管130的气流的温度逐渐降低，直至到达进水集管110位置，并被吹向待冷却系统。也就是说，温度较高的换热介质对应温度较高的气流，温度较低的换热介质对应温度较低的气流，使得换热介质和气流之间的换热效果更好。需要说明的是，此处所述的温度较高和温度较低是相对而言，即流出出水集管120的换热介质的温度高于流入进水集管110的换热介质的温度。

另外，本实用新型还提供一种数据中心空调系统，包括服务器机柜和上述的风机盘管。服务器机柜设置于数据中心的机房内，风机盘管可以位于服务器机柜的侧面。风扇产生的气流与表冷器内通入的低温换热介质发生热交换，从而被表冷器冷却，冷却后的气流被送入服务器机柜，从而对服务器机柜进行散热降温。具体地，风机盘管可以设置于服务器机柜的侧面，服务器机柜可以设置有冷风通道，冷风通道与风机盘管的出风口连通，从而将冷气流引入服务器机柜，以对服务器机柜进行散热降温。

该数据中心空调系统由于具有上述的风机盘管，因此当数据中心空调系统处于非运行状态时，风机盘管内的换热介质能够在重力的作用下自发的向下流动并排出，积水不易残留在风机盘管的换热管内，也就不易出现低温环境下冻管胀裂的问题，提升风机盘管的使用寿命，进而提升该数据中心空调系统的运行可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种表冷器，其特征在于，包括：

进水集管(110)和出水集管(120)，所述进水集管(110)设置有放水阀(111)；以及

换热单元，包括多个换热管(130)，每一所述换热管(130)具有与进水集管连通的进液口(131)和与出水集管(120)连通的出液口(132)；

其中，同一所述换热管的所述出液口(132)、所述进液口(131)和所述放水阀(111)两两之间在竖直方向具有高度差，以形成在重力作用下换热介质能够依次通过所述出液口(132)、所述进液口(131)和所述放水阀(111)流出的排液路径。

2.根据权利要求1所述的表冷器，其特征在于，所述进水集管(110)和所述出水集管(120)沿第一方向位于换热单元的两侧；

多个所述换热管(130)沿竖直方向间隔排布。

3.根据权利要求2所述的表冷器，其特征在于，每一所述换热管(130)包括多段相互平行设置的直管(133)，以及连接于相邻两个所述直管(133)之间的弯管(134)；

同一所述换热管(130)的多段所述直管(133)两两之间在竖直方向具有高度差，以使换热介质能够在重力作用下从所述出液口(132)流向所述进液口(131)。

4.根据权利要求3所述的表冷器，其特征在于，同一所述换热管(130)中，至少一组相邻的两个所述直管(133)的中轴线的连线方向与第一方向呈夹角设置，且均与所述直管(133)的延伸方向垂直。

5.根据权利要求4所述的表冷器，其特征在于，多个所述换热管(130)的所有所述直管(133)呈阵列排布；

且，多个所述换热管(130)中对应的所述直管(133)沿竖直方向排布成列。

6.根据权利要求1-5任一项所述的表冷器，其特征在于，所述出水集管(120)的底部设置有排水阀(121)；和/或

所述出水集管(120)的顶部设置有排气阀(122)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的表冷器，其特征在于，所述换热单元还包括换热翅片，所述换热翅片连接于所述换热管(130)的外壁。

8.一种风机盘管，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的表冷器(100)。

9.根据权利要求8所述的风机盘管，其特征在于，所述风机盘管还包括风扇(200)，所述进水集管(110)和所述出水集管(120)的布置方向与所述风扇(200)产生的气流的流动方向相反。

10.一种数据中心空调系统，其特征在于，包括服务器机柜和权利要求9所述的风机盘管；

所述风机盘管位于所述服务器机柜的侧面，所述风扇产生的气流能够通过所述表冷器冷却后流入所述服务器机柜。

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