一種重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于空調(diào)機(jī)組的制冷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用自然冷源的數(shù)據(jù)中心機(jī)房制冷蓄冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心對(duì)制冷設(shè)備的持續(xù)制冷能力要求很高，當(dāng)外部電源斷電后，UPS可以用于IT設(shè)備供電，但通常不足以給同樣耗電巨大的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行供電，僅能給風(fēng)機(jī)、水栗等功耗較小的設(shè)備供電。因此當(dāng)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)斷電后，機(jī)房空調(diào)設(shè)備的輸送冷源溫度會(huì)在2，3分鐘內(nèi)快速上升至40°C左右，無法為機(jī)房提供足夠的冷源，容易造成機(jī)房電子設(shè)備的宕機(jī)或損壞。目前機(jī)房空調(diào)的斷電繼電都是采用大型水系統(tǒng)蓄冷罐，體積龐大、占據(jù)空間大，給保溫工作帶來麻煩，造成系統(tǒng)節(jié)能效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，體積較小，利用重力熱管的高效傳熱性能將外環(huán)境的自然冷源存儲(chǔ)在相變冷媒中，有效利用了冷媒的潛熱。
[0004]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種重力熱管式冷水機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，所述冷水機(jī)組設(shè)有供冷水的冷水管道，包括蓄冷換熱器和置于外環(huán)境的冷凝熱管陣列，所述蓄冷換熱器包括蓄有冷媒的密閉水箱和設(shè)在密閉水箱內(nèi)部的蒸發(fā)熱管陣列，所述密閉水箱設(shè)有進(jìn)口和出口，且進(jìn)口和出口通過管道與冷水機(jī)組的冷水管道并聯(lián)連接，并通過設(shè)在管道上的閥門控制蓄冷換熱器的并入；所述密閉水箱內(nèi)的蒸發(fā)熱管陣列作為熱管的蒸發(fā)段，且頂部的蒸汽出口通過蒸發(fā)管與外環(huán)境的冷凝熱管陣列連通；所述冷凝熱管陣列作為熱管的冷凝段，且底部通過回液管再與蒸發(fā)熱管陣列連接形成循環(huán)，所述冷凝熱管陣列還配有噴淋水洗和冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，且冷凝熱管陣列相對(duì)蒸發(fā)熱管陣列更高從而形成重力差；所述蒸發(fā)熱管陣列和冷凝熱管陣列均由多列螺旋熱管豎直排列組成，每列螺旋熱管由兩根螺旋狀熱管纏繞而成，且螺旋熱管的內(nèi)壁設(shè)有吸液芯層。
[0005]進(jìn)一步改進(jìn)，所述密閉水箱還連接有冷媒緩沖容器，從而能防止冷媒結(jié)冰膨脹溢出。
[0006]進(jìn)一步改進(jìn)，所述密閉水箱外壁設(shè)有盤管層，盤管層的外圍設(shè)有保溫層。當(dāng)水箱內(nèi)冷媒結(jié)冰過度時(shí)，可以在盤管層中盤管中流通機(jī)房熱風(fēng)或其他熱源進(jìn)行換熱；當(dāng)水箱內(nèi)冷媒還需進(jìn)一步蓄冷時(shí)，盤管層可作為隔熱層與保溫層共同起到保溫隔熱的作用。
[0007]進(jìn)一步改進(jìn)，所述蒸發(fā)熱管陣列的上端的1/2?2/3部位的外壁光滑，剩余部位的外壁設(shè)有環(huán)形翅片。由于本實(shí)用新型中熱管采用兩股纏繞的螺旋熱管并浸入冷媒中吸熱使工質(zhì)蒸發(fā)，且管長(zhǎng)在lm左右，該過程中蒸發(fā)吸熱段在管上部，因此熱管外壁首先從中上部開始結(jié)冰，僅在下段設(shè)置環(huán)形翅片有利于下段的結(jié)冰速度趕上中上部位，從而達(dá)到均勻結(jié)冰。另外，更重要的是使中上段的兩股熱管之間保持更大間距，利于傳熱。
[0008]進(jìn)一步改進(jìn)，所述蒸發(fā)熱管陣列和冷凝熱管陣列中的各熱管的間距為8?30cm，優(yōu)選15cm。
[0009]進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷媒是水、乙二醇水溶液、30%?45%的氯化鈣水溶液、或者是含20%?40%十水合硫酸鈉和15%?25%三水合醋酸鈉的水溶液，或者是含20%?40%十水合硫酸鈉和15%?30%氯化鈣的水溶液。
[0010]進(jìn)一步改進(jìn)，所述螺旋熱管采用銅質(zhì)管，且內(nèi)壁上的吸液芯層為多孔泡沫銅層，具有微孔毛細(xì)管作用高效的將工質(zhì)冷凝液吸附收集回流再次蒸發(fā)吸熱，且燒結(jié)成本低。
[0011]進(jìn)一步改進(jìn)，所述密閉水箱與冷水機(jī)組的冷水管道的連接處設(shè)有三通閥，從而可以控制蓄冷系統(tǒng)是否接入冷水機(jī)組，也可同時(shí)接入。
[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):通過蓄冷系統(tǒng)，在斷電的時(shí)候僅開啟風(fēng)機(jī)、水栗的輔助設(shè)備，也能夠持續(xù)為數(shù)據(jù)機(jī)房提供冷量，蓄冷系統(tǒng)只要能夠提供10-15分鐘的冷量，從而有足夠時(shí)間啟動(dòng)數(shù)據(jù)機(jī)房的備用電源；可以開啟蓄冷和壓縮制冷混合運(yùn)行的模式在短期內(nèi)提供更大的冷量，從而應(yīng)對(duì)機(jī)房負(fù)荷突變。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型所述蓄冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型所述蓄冷系統(tǒng)的原理示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型所述螺旋熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中，冷水機(jī)組1、蓄冷換熱器2、冷凝熱管陣列3、密閉水箱4、蒸發(fā)熱管陣列5、冷水管道6、冷媒緩沖罐7、閥門8、螺旋熱管9、風(fēng)機(jī)10。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型的重力熱管式冷水機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，主要包括:蓄冷換熱器和置于外環(huán)境的冷凝熱管陣列，所述蓄冷換熱器包括蓄有冷媒的密閉水箱和設(shè)在密閉水箱內(nèi)部的蒸發(fā)熱管陣列，所述密閉水箱的進(jìn)口和出口通過管道與冷水機(jī)組的冷水管道并聯(lián)連接，并通過設(shè)在管道上的閥門控制蓄冷換熱器的并入，同時(shí)水箱還連接有冷媒緩沖罐對(duì)冷媒結(jié)冰膨脹進(jìn)行緩沖。所述密閉水箱內(nèi)的蒸發(fā)熱管陣列作為熱管的蒸發(fā)段，且頂部的蒸汽出口通過蒸發(fā)管與外環(huán)境的冷凝熱管陣列連通；所述冷凝熱管陣列作為熱管的冷凝段，且底部通過回液管再與蒸發(fā)熱管陣列連接形成循環(huán)，所述冷凝熱管陣列還配有噴淋水洗和冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，且冷凝熱管陣列相對(duì)蒸發(fā)熱管陣列更高從而形成重力差；所述蒸發(fā)熱管陣列和冷凝熱管陣列均由多列螺旋熱管豎直排列組成，每列螺旋熱管由內(nèi)徑為3?8cm的兩根螺旋狀熱管纏繞而成，且螺旋熱管的內(nèi)壁設(shè)有吸液芯層。螺旋管的行程相對(duì)直管更長(zhǎng)，具有更大的換熱面積和工質(zhì)容量，尤其是當(dāng)雙管呈螺旋盤繞設(shè)置時(shí)，能以較小的空間換取更大的換熱面積。
[0019]上述方案中，冷媒可以直接采用水，或者采用潛熱大的氯化鈣水溶液。作為優(yōu)選方案，還可以是含20%?40%十水合硫酸鈉和15%?25%三水合醋酸鈉的水溶液，或者是含20%?40%十水合硫酸鈉和15%?30%氯化鈣的水溶液，因?yàn)樯鲜龌旌侠涿降慕Y(jié)冰相變溫度可達(dá)5?25°C，從而可以再溫度較高的夏天通過其相變潛熱能有效利用外界環(huán)境溫度，尤其是配套冷凝熱管外的噴淋水洗冷風(fēng)機(jī)能有效利用環(huán)境冷源。
[0020]作為優(yōu)選方案，蒸發(fā)熱管陣列的上端的1/2?2/3部位的外壁光滑，剩余部位的外壁設(shè)有環(huán)形翅片。由于本實(shí)用新型中熱管采用兩股纏繞的螺旋熱管并浸入冷媒中吸熱使工質(zhì)蒸發(fā)，且管長(zhǎng)在lm左右，該過程中蒸發(fā)吸熱段在管上部，因此熱管外壁首先從中上部開始結(jié)冰，僅在下段設(shè)置環(huán)形翅片有利于下段的結(jié)冰速度趕上中上部位，從而達(dá)到均勻結(jié)冰。另外，更重要的是使中上段的兩股熱管之間保持更大間距，利于傳熱。進(jìn)一步的，蒸發(fā)熱管陣列和冷凝熱管陣列中的各熱管的間距為8?30cm，優(yōu)選15cm，從而在保證一定制冷密度的前提下，防止水箱完全結(jié)冰。
[0021]進(jìn)一步的，所述螺旋熱管采用銅質(zhì)管，且內(nèi)壁上的吸液芯層為多孔泡沫銅層，具有微孔毛細(xì)管作用高效的將工質(zhì)冷凝液吸附收集回流再次蒸發(fā)吸熱。生產(chǎn)時(shí)可以將氯化鈉和電解銅粉在保護(hù)氣體下燒結(jié)形成網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的微孔泡沫銅層，有利于冷凝水的回流。
[0022]當(dāng)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)正常工作的同時(shí)，熱管的冷凝熱管陣列通過噴淋水洗蒸發(fā)和風(fēng)機(jī)冷風(fēng)換熱，不斷的將蒸發(fā)熱管陣列蒸發(fā)釋放的氟利昂蒸汽進(jìn)行冷卻成液體工質(zhì)，并通過重力差作用回流至蒸發(fā)熱管陣列，并再次吸收水箱冷媒中的熱量蒸發(fā)，從而不斷從外部環(huán)境中獲取冷源并對(duì)水箱中的冷媒供冷，并逐漸將其冷卻成冰水混合物。當(dāng)數(shù)據(jù)中心發(fā)生斷電時(shí)，UPS啟動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)和循環(huán)栗，并控制閥門使冷水機(jī)組的冷源切換，為數(shù)據(jù)中心持續(xù)供冷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，所述冷水機(jī)組設(shè)有供冷水的冷水管道，其特征在于:包括蓄冷換熱器和置于外環(huán)境的冷凝熱管陣列，所述蓄冷換熱器包括蓄有冷媒的密閉水箱和設(shè)在密閉水箱內(nèi)部的蒸發(fā)熱管陣列，所述密閉水箱設(shè)有進(jìn)口和出口，且進(jìn)口和出口通過管道與冷水機(jī)組的冷水管道并聯(lián)連接，并通過設(shè)在管道上的閥門控制蓄冷換熱器的并入；所述密閉水箱內(nèi)的蒸發(fā)熱管陣列作為熱管的蒸發(fā)段，且頂部的蒸汽出口通過蒸發(fā)管與外環(huán)境的冷凝熱管陣列連通；所述冷凝熱管陣列作為熱管的冷凝段，且底部通過回液管再與蒸發(fā)熱管陣列連接形成循環(huán)，且冷凝熱管陣列相對(duì)蒸發(fā)熱管陣列更高從而形成重力差。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)熱管陣列和冷凝熱管陣列均由多列螺旋熱管豎直排列組成，每列螺旋熱管由兩根螺旋狀熱管纏繞而成，且螺旋熱管的內(nèi)壁設(shè)有吸液芯層，所述冷凝熱管陣列還配有噴淋水洗和冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述密閉水箱還連接有冷媒緩沖容器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述密閉水箱外壁設(shè)有盤管層，盤管層的外圍設(shè)有保溫層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)熱管陣列的上端的1/2?2/3部位的外壁光滑，剩余部位的外壁設(shè)有環(huán)形翅片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)熱管陣列和冷凝熱管陣列中的各熱管的間距為8?30cm。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述螺旋熱管采用銅質(zhì)管，且內(nèi)壁上的吸液芯層為多孔泡沫銅層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述密閉水箱與冷水機(jī)組的冷水管道的連接處設(shè)有三通閥。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，其特征在于:所述每列螺旋熱管的外包徑為14?45cm，每根螺旋熱管的管徑為5?15cm,導(dǎo)程為5?12cm ;每列螺旋熱管中的兩列螺旋熱管的纏繞方向相同或相反。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種重力熱管式水冷機(jī)組蓄冷系統(tǒng)，包括蓄冷換熱器和置于外環(huán)境的冷凝熱管陣列，所述蓄冷換熱器包括蓄有冷媒的密閉水箱；所述密閉水箱內(nèi)的蒸發(fā)熱管陣列作為熱管的蒸發(fā)段，且頂部的蒸汽出口通過蒸發(fā)管與外環(huán)境的冷凝熱管陣列連通；所述冷凝熱管陣列作為熱管的冷凝段，且底部通過回液管再與蒸發(fā)熱管陣列連接形成循環(huán)，所述冷凝熱管陣列還配有噴淋水洗和冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，相對(duì)蒸發(fā)熱管陣列更高從而形成重力差；所述熱管陣列均由多列螺旋熱管豎直排列組成，每列螺旋熱管由兩根螺旋狀熱管纏繞而成，且螺旋熱管的內(nèi)壁設(shè)有吸液芯層。本實(shí)用新型體積較小，利用重力熱管的高效傳熱性能將外環(huán)境的自然冷源存儲(chǔ)在相變冷媒中，有效利用了冷媒的潛熱。
【IPC分類】F24F5/00
【公開號(hào)】CN205066002
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520728111
【發(fā)明人】張衛(wèi)星, 張宗勤, 王繼鴻, 李鵬飛
【申請(qǐng)人】南京佳力圖空調(diào)機(jī)電有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日