TWM629180U - 可除濕冷卻系統 - Google Patents

Abstract

一種可除濕冷卻系統，包括熱交換器、第一循環單元、第二循環單元、冷凝單元、控制單元以及感測單元。第一循環單元連接於熱交換器的一側且包括第一供應管路、第一回流管路以及第一工作流體；第二循環單元連接於熱交換器的另一側且包括第二供應管路、第二回流管路以及第二工作流體，且第一工作流體的溫度低於第二工作流體；冷凝單元配置於第二回流管路上；控制單元耦接於第一循環單元；感測單元電性連接於控制單元且包括濕度感測器以及溫度感測器，其中濕度感測器用以偵測工作環境的濕度，且溫度感測器用以偵測第二工作流體的溫度。

Description

可除濕冷卻系統

本新型創作提供一種可除濕冷卻系統，且特別是關於一種具備自動除濕功能的二次側冷卻管路的可除濕冷卻系統。

配冷單元(Cooling Distribution Unit, CDU)為工業上相當常見的一種冷卻用機械設備。一般而言，為了使配冷單元模組化以同時對應多台不同設備的冷卻需求，通常會在熱交換器的兩側配置一次側冷卻管路以及複數組二次側冷卻管路，各組二次側冷卻管路彼此之間為並聯關係，如此一來即便這些二次側冷卻管路中的其中一組需要較強或較低的冷卻能力時，操作人員可調整一次側中用以帶走熱交換器熱量的一次側工作流體，即可對應二次側的冷卻需求且同時兼顧冷卻能力。

在工業環境當中，濕度是影響機器效率以及元件使用壽命的一個重大變因，且由於二次側冷卻管路直接連接於運轉中的設備端，因此需要對於二次側冷卻管路所在的工作環境進行除濕以維持設備運轉的效能。然而，若在二次側冷卻管路上額外加裝除濕裝置，一方面會大幅減少設備內部的可用空間，另一方面也會增加額外的功耗，使得整體的電能使用效率(Power Usage Effectiveness, PUE)因而下降。

創作人遂竭其心智悉心研究，進而研發出一種具備自動除濕功能的二次側冷卻管路的可除濕冷卻系統，以期達到減少功耗以及佔據體積的效果。

本新型創作提供一種可除濕冷卻系統，包括一熱交換器、一第一循環單元、一第二循環單元、一冷凝單元、一控制單元以及一感測單元。第一循環單元連接於熱交換器的一側且包括一第一供應管路、一第一回流管路以及一第一工作流體，其中第一工作流體依序流經第一供應管路、熱交換器以及第一回流管路；第二循環單元連接於熱交換器的另一側且包括一第二供應管路、一第二回流管路以及一第二工作流體，其中第二工作流體依序流經第二供應管路、熱交換器以及第二回流管路，且第一工作流體的溫度低於第二工作流體；冷凝單元配置於第二回流管路上；控制單元耦接於第一循環單元；感測單元電性連接於控制單元且包括一濕度感測器以及一溫度感測器，濕度感測器用以偵測一工作環境的濕度，且溫度感測器用以偵測第二工作流體的溫度。

在一實施例中，上述的第一循環單元還包括一控溫閥以及一調節管路，控溫閥配置於第一供應管路以及第一回流管路的其中之一上，且調節管路連接於控溫閥與第一供應管路以及第一回流管路的另一者之間。

在一實施例中，上述的第一循環單元還包括一輔助閥，且輔助閥配置於調節管路上。

在一實施例中，上述的第二循環單元還包括一第二工作流體儲存槽以及一排氣閥，第二工作流體儲存槽配置於第二供應管路上，且排氣閥配置於第二工作流體儲存槽上。

在一實施例中，上述的第二循環單元還包括至少一輔助幫浦，且輔助幫浦配置於第二回流管路上。

在一實施例中，上述的冷凝單元包括至少一冷凝件以及一冷凝水槽，且冷凝水槽配置於冷凝件的下方。

在一實施例中，上述的冷凝單元還包括一排水管路以及一排水閥，排水管路連通於冷凝水槽，且排水閥配置於排水管路上。

在一實施例中，上述的冷凝件為鰭片，且第二回流管路穿設於冷凝件。

在一實施例中，上述的感測單元還包括一第一流量計以及一第二流量計，第一流量計配置於第一供應管路以及第一回流管路的其中之一上，且第二流量計配置於第二供應管路以及第二回流管路的其中之一上。

在一實施例中，上述的熱交換器為一板式熱交換器。

藉此，本新型創作的可除濕冷卻系統能透過濕度感測器偵測工作環境的濕度，並藉由控制單元控制第一循環單元流經熱交換器的流量，從而控制第二工作流體的溫度並進一步使得配置於第二回流管陸上的冷凝單元將工作環境中的水氣冷凝，達到自動除濕並減少功耗的效果。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本新型創作之前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。值得一提的是，以下實施例所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明，而非對本新型創作加以限制。此外，在下列的實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

請參考圖1，圖1為本新型創作的可除濕冷卻系統的一實施例的方塊示意圖。本實施例的可除濕冷卻系統1包括一熱交換器100、一第一循環單元200、一第二循環單元300、一冷凝單元400、一控制單元500以及一感測單元600，其中第一循環單元200連接於熱交換器100的一側，第二循環單元300連接於熱交換器100的另一側，冷凝單元400配置於第二循環單元300上，控制單元500耦接於第一循環單元200，而感測單元600電性連接於控制單元500。

請參考圖2至圖4，其中圖2為圖1的可除濕冷卻系統的正視示意圖，圖3為圖2的後視示意圖，而圖4為圖1的管路配置示意圖。詳細而言，可除濕冷卻系統1例如是可安裝於伺服器或工業用設備機櫃內的一配冷單元，且分別透過由第一循環單元200擔任的一次側冷卻管路以及由第二循環單元300擔任的二次側冷卻管路分別流經熱交換器100以達到降低設備溫度的效果。如圖4所示，熱交換器100例如是一板式熱交換器，可降低工作流體在內部的阻塞情形且易於清洗，此外只要增加或減少內部的流道板片便可針對設備數量的更動改變熱傳需求。當然，在其它可能的實施例中，熱交換器100也可以是殼管式、熱管式或鰭管式熱交換器，本新型創作對此不加以限制。

除此之外，如圖3及圖4所示，第一循環單元200包括一第一供應管路210、一第一回流管路220以及一第一工作流體F1，在本實施例中第一工作流體F1例如是冰水，且第一供應管路210連接於一冰水供應器。當可除濕冷卻系統1運轉時，第一工作流體F1將依序流經第一供應管路210、熱交換器100內部的板片以及第一回流管路220從而帶走熱交換器100內部的熱量。另一方面，如圖2及圖4所示，第二循環單元300包括一第二供應管路310、一第二回流管路320以及一第二工作流體F2，在本實施例中第二供應管路310以及第二回流管路320用於連接一設備端，其中設備端例如是一致冷背門或是一水冷伺服器，且第二工作流體F2例如是冷水。當可除濕冷卻系統1運轉時，第二工作流體F2將依序流經第二供應管路310、熱交換器100內部的板片以及第二回流管路320並將熱量傳遞至熱交換器100，從而降低設備端的溫度。值得一提的是，雖然第一工作流體F1以及第二工作流體F2均流經熱交換器100內部，但兩者間並不會流體交換，且在實際操作時第一工作流體F1的工作溫度大約為7~11℃，而第二工作流體F2的工作溫度大約為15~16.5℃，換言之，第一工作流體F1的溫度低於第二工作流體F2的溫度，但本新型創作對於第一工作流體F1以及第二工作流體F2的流體種類以及具體工作溫度範圍不加以限制。

如圖3及圖4所示，第一循環單元200還包括一調節管路230以及一控溫閥240，其中控溫閥240配置於第一供應管路210以及第一回流管路220的其中之一上，且調節管路230連接於控溫閥240與第一供應管路210以及第一回流管路220的另一者之間，在本實施例中以控溫閥240配置於第一回流管路220上，且調節管路230連接於控溫閥240與第一供應管路210之間為例。透過這樣的配置，第一循環單元200可以藉由控溫閥240控制第一工作流體F1自第一供應管路210分別流入熱交換器100以及直接繞道流入第一回流管路220的流量，從而控制第一循環單元200相對於熱交換器100的單位時間熱傳量以及第二工作流體F2的溫度。

如圖4所示，控溫閥240例如是一三通閥，且第一回流管路220被控溫閥240分隔為連接於熱交換器100與控溫閥240之間的一第一回流上游段222以及自控溫閥240接出的一第一回流下游段224。較佳地，第一循環單元200還包括一輔助閥232，其中輔助閥232例如是一關斷閥且配置於調節管路230上。藉此，第一循環單元200可透過控溫閥240以及輔助閥232的搭配使用，自由調整相對於熱交換器100的熱傳量。舉例而言，當第二循環單元300需要較高的熱傳效率時，使用者可將輔助閥232關閉，此時流經第一供應管路210的第一工作流體F1將全部流入熱交換器100內並依序沿第一回流上游段222、控溫閥240以及第一回流下游段224流出；相對地，當第二循環單元300僅需前者的80%熱傳效率時，使用者可開啟輔助閥232，並調整控溫閥240使得流經調節管路230的第一工作流體F1的流量為第一工作流體F1最大流量的20%，進而達到減少對熱交換器100的熱傳。另一方面，第二循環單元300則設定為定流量的密閉迴路，為了防止第二工作流體F2在運轉過程中損失造成第二循環單元300的熱傳能力下降，第二循環單元300較佳地還包括一第二工作流體儲存槽330以及一排氣閥332，其中第二工作流體儲存槽330裝有充足的備用第二工作流體F2且配置於第二供應管路310上，而排氣閥332配置於第二工作流體儲存槽330上，用以將第二工作流體F2中的氣體排出以避免其附著到熱交換器100。較佳地，第二工作流體儲存槽330連接於一補水軟袋。透過上述的配置，第二供應管路310以及第二回流管路320內部隨時具有定量的第二工作流體F2，從而能維持熱傳能力。

如圖4所示，感測單元600較佳地包括一第一流量計630以及一第二流量計640，其中第一流量計630配置於第一供應管路210以及第一回流管路220的其中之一上，且第二流量計640配置於第二供應管路310以及第二回流管路320的其中之一上，在本實施例中以第一流量計630配置於第一回流管路220的第一回流下游段224上，且第二流量計640配置於第二供應管路310上為例。透過這樣的配置，使用者可隨時透過第一流量計630以及第二流量計640偵測的流量訊號得知第一工作流體F1以及第二工作流體F2的流量，並透過人工或自動的方式補充因蒸發或逸散等情形而減少的第一工作流體F1或第二工作流體F2。

除此之外，為了使第二工作流體F2具有固定的流向及壓力，如圖4所示，第二循環單元300較佳地還包括至少一輔助幫浦340，在本實施例中輔助幫浦340的數量例如是兩個，且分別配置於第二回流管路320相對於熱交換器100的兩個下游分支上。更進一步而言，第二循環單元300更佳地還包括至少一逆止閥350，逆止閥350的數量在本實施例中對應於輔助幫浦340同樣為兩個，且配置於對應的輔助幫浦340的下游端，以防止經由輔助幫浦340加壓後的第二工作流體F2再度朝熱交換器100的方向流動。

為了能將設備端所在的工作環境的濕度控制在理想範圍內，本實施例的可除濕冷卻系統1透過冷凝單元400、控制單元500以及感測單元600對工作環境進行濕度偵測並選擇性地除濕。如圖4所示，冷凝單元400配置於第二回流管路320上且包括至少一冷凝件410以及一冷凝水槽420，其中冷凝件410例如是具有高熱傳能力的鰭片且在本實施例配置有複數個，第二回流管路320穿設於這些冷凝件410，且冷凝水槽420配置於這些冷凝件410的下方，用以容置凝結於冷凝件410上而滴下的水滴。較佳地，冷凝單元400還包括一排水管路430以及一排水閥432，其中排水管路430連通於冷凝水槽420，較佳地位於冷凝水槽420的底部；而排水閥432配置於排水管路430上，用以控制冷凝水是否能通過排水管路430，而無需使用者手動清除集滿的冷凝水。

另一方面，本實施例的控制單元500例如是一工業用電腦且包括一可程式化邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)，其中可程式化邏輯控制器電性連接於上述的控溫閥240、輔助閥232、排氣閥332以及排水閥432，且可依據編程後的程序對這些閥體進行控制。如圖4所示，控制單元500較佳地包括一控溫閥驅動單元510，可用以驅動控溫閥240進而如上文所述改變流經熱交換器100的第一工作流體F1的流量。

除此之外，如圖3及圖4所示，感測單元600還包括一濕度感測器610以及一溫度感測器620，其中濕度感測器610例如是可偵測第二循環單元300的工作環境的溫度及濕度的一電子式溫濕度感測器；而溫度感測器620例如是一接觸式熱電偶，用以偵測第二回流管路320中第二工作流體F2的溫度。

如圖3所示，可除濕冷卻系統1還可包括一過濾單元700，其中過濾單元700例如是一過濾器且配置於第一回流管路220上，可過濾流經熱交換器100的第一工作流體F1，防止循環過程中可能夾帶的雜質或異物污染第一工作流體F1的供應源(倘若第一循環單元200亦設計為密閉循環迴路)。

以下針對本實施例的可除濕冷卻系統1如何針對第二循環單元300的工作環境除濕進行詳細的說明。首先，控制單元500會透過濕度感測器610偵測目前工作環境的相對濕度以及此相對濕度對應的露點溫度，例如是18℃。接著，控制單元500將透過溫度感測器620，量測第二回流管路320中第二工作流體F2的溫度是否低於露點溫度，倘若第二回流管路320中第二工作流體F2的溫度低於露點溫度，此時工作環境中的水氣通過配置於第二回流管路320上的冷凝單元400時將會凝結在冷凝件410上，代表此時冷凝單元400具備除濕功能；倘若第二回流管路320中第二工作流體F2的溫度高於露點溫度，意味著工作環境中的水氣無法有效地凝結在冷凝件410，此時控制單元500會透過控溫閥驅動單元510驅動控溫閥240，使得流經調節管路230的第一工作流體F1的流量減小，必要時可完全關閉輔助閥232而使流經第一供應管路210的第一工作流體F1全部流經熱交換器100，從而使第一循環單元200對熱交換器100的熱傳效果提昇，進而使第二工作流體F2的工作溫度下降並達到目標露點溫度。

同理，若溫度感測器620偵測得知第二工作流體F2的溫度過低，控制單元500也可驅動控溫閥240並開啟輔助閥232，使得流經調節管路230的第一工作流體F1的流量提高，從而使第二工作流體F2的溫度上升。實務上，在使用時會將第二工作流體F2的工作溫度維持為較當下工作環境的露點溫度低1.5~3℃，即上文中敘述過的15~16.5℃，這樣的配置能讓可除濕冷卻系統1在具備除濕能力的情況下不會額外增加過大的功耗。

綜上所述，本新型創作的可除濕冷卻系統1透過在第二回流管路320上配置冷凝單元400，可在不額外加裝主動除濕元件的情況下，在冷卻設備端的同時對工作環境進行除濕，不僅可省去除濕裝置需要的功耗以及佔據的龐大體積，且能維持設備的乾燥度避免其因潮濕而受損。

本新型創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，上述實施例僅用於描繪本新型創作，而不應解讀為限制本新型創作之範圍。且應注意的是，舉凡與上述實施例等效之變化與置換，均應視為涵蓋於本新型創作之範疇內。因此，本新型創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1:可除濕冷卻系統 100:熱交換器 200:第一循環單元 210:第一供應管路 220:第一回流管路 222:第一回流上游段 224:第一回流下游段 230:調節管路 232:輔助閥 240:控溫閥 300:第二循環單元 310:第二供應管路 320:第二回流管路 330:第二工作流體儲存槽 332:排氣閥 340:輔助幫浦 350:逆止閥 400:冷凝單元 410:冷凝件 420:冷凝水槽 430:排水管路 432:排水閥 500:控制單元 510:控溫閥驅動單元 600:感測單元 610:濕度感測器 620:溫度感測器 630:第一流量計 640:第二流量計 700:過濾單元 F1、F2:工作流體

圖1為本新型創作的可除濕冷卻系統的一實施例的方塊示意圖。 圖2為圖1的可除濕冷卻系統的正視示意圖。 圖3為圖2的後視示意圖。 圖4為圖1的管路配置示意圖。

1:可除濕冷卻系統

100:熱交換器

200:第一循環單元

300:第二循環單元

400:冷凝單元

500:控制單元

600:感測單元

Claims (10)

1. 一種可除濕冷卻系統，包括： 一熱交換器； 一第一循環單元，連接於該熱交換器的一側且包括一第一供應管路、一第一回流管路以及一第一工作流體，其中該第一工作流體依序流經該第一供應管路、該熱交換器以及該第一回流管路； 一第二循環單元，連接於該熱交換器的另一側且包括一第二供應管路、一第二回流管路以及一第二工作流體，其中該第二工作流體依序流經該第二供應管路、該熱交換器以及該第二回流管路，且該第一工作流體的溫度低於該第二工作流體； 一冷凝單元，配置於該第二回流管路上； 一控制單元，耦接於該第一循環單元；以及 一感測單元，電性連接於該控制單元且包括一濕度感測器以及一溫度感測器，該濕度感測器用以偵測一工作環境的濕度，且該溫度感測器用以偵測該第二工作流體的溫度。
2. 如請求項1所述的可除濕冷卻系統，其中該第一循環單元還包括一控溫閥以及一調節管路，該控溫閥配置於該第一供應管路以及該第一回流管路的其中之一上，且該調節管路連接於該控溫閥與該第一供應管路以及該第一回流管路的另一者之間。
3. 如請求項2所述的可除濕冷卻系統，其中該第一循環單元還包括一輔助閥，且該輔助閥配置於該調節管路上。
4. 如請求項1所述的可除濕冷卻系統，其中該第二循環單元還包括一第二工作流體儲存槽以及一排氣閥，該第二工作流體儲存槽配置於該第二供應管路上，且該排氣閥配置於該第二工作流體儲存槽上。
5. 如請求項1所述的可除濕冷卻系統，其中該第二循環單元還包括至少一輔助幫浦，且該至少一輔助幫浦配置於該第二回流管路上。
6. 如請求項1所述的可除濕冷卻系統，其中該冷凝單元包括至少一冷凝件以及一冷凝水槽，且該冷凝水槽配置於該至少一冷凝件的下方。
7. 如請求項6所述的可除濕冷卻系統，其中該冷凝單元還包括一排水管路以及一排水閥，該排水管路連通於該冷凝水槽，且該排水閥配置於該排水管路上。
8. 如請求項6所述的可除濕冷卻系統，其中該至少一冷凝件為鰭片，且該第二回流管路穿設於該至少一冷凝件。
9. 如請求項1所述的可除濕冷卻系統，其中該感測單元還包括一第一流量計以及一第二流量計，該第一流量計配置於該第一供應管路以及該第一回流管路的其中之一上，且該第二流量計配置於該第二供應管路以及該第二回流管路的其中之一上。
10. 如請求項1所述的可除濕冷卻系統，其中該熱交換器為一板式熱交換器。

Images