一种新型主被动结合式热力冷却设备制造技术

本发明专利技术结合压缩机主动制冷和热管被动冷却的方式，并采用一体式的布局，组成一种新型主被动结合式热力循环设备。该设备包括内循环风扇、隔离板、主动蒸发器、压缩机、排水管、热管蒸发段、热管、节流元件、主动冷凝器、热管冷凝段、外循环风扇和壳体。当大气温度高于目标设备的设定控制温度时，此时设备和通常的空调系统一样工作，当大气温度低于目标设备的设定控制温度时，压缩机主动制冷冷却系统不工作，依靠被动冷却系统中的热管配合内、外循环风扇将目标设备处的热量泵送到大气中，这样可以减少压缩机的启动次数和连续运行时间，减少主动制冷却系统的故障率和节省大量电能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型主被动结合式热力冷却设备
本专利技术涉及一种新型主被动结合式热循环设备，具体为一种结合主动和被动两种热转移方式的冷却设备，包括热管被动式冷却方式和压缩机制冷主动冷却方式。
技术介绍
热管是传热技术中的一项高科技成果,热管传热技术有极高的导热率(是良导热金属如银的100至1000倍)和热效率,其反应灵敏、工作范围广、结构简单、工作可靠、成本低廉,已逐步推广于机械工程,电子电力,医疗及家用电器等各个领域，尤其在工业换热和节能等方面获得了广泛应用,并在冶金、化工、电子、建材、动力等行业有很多成功的实例。在电子行业,近年来热管技术己在电器设备散热、电子器件冷却、半导体元件以及大规模集成电路板的散热方面取得了很多应用成果。电子技术的发展又对热管技术提出了许多更高的要求,微型热管、小型热管、回路热管、毛细泵回路热针、振荡热管等新型、高效、紧凑热管散热器一也迅速被开发。在建材行业,80年代国内己有许多单位应用热管技术回收陶瓷、水泥生产中排放的余热取得良好的节能效果。90年代高温热管技术的工业开发获得成功,这些都为今后的推广应用和开展新的开发研究打下了很好的基石。伴随着我国信息化产业及数字化建设的快速发展,数据中心的建设速度大大加快,其数量迅速增加,越来越成为能耗大户。为了响应国家节能减排发展绿色经济的号召,数据中心的节能减排越来越受到重视。数据中心内各类数据存储、交换和处理设备具有发热量大,且发热量持续稳定的特点,一般通信机房空调热负荷达到300瓦/平方。为了维持数据中心内设备正常运行所需要的温湿度环境,数据中心空调系统必须全年全时的为数据中心提供所需的冷量。因此,数据中心空调系统的能耗在数据中心总能耗中占有相当一部分比例。据统计,数据中心空调系统消耗的电能可以占到数据中心总耗电量的40%至60%。目前,我国电信业每年耗电量为200多亿度,其中基站空调年耗电量就高达70亿度。因此,数据中心空调系统的节能是数据中心节能减排的关键点。在冬季及过渡季节，如果能合理使用自然冷源为机房降温，则原空调系统压缩机的运行时间将会缩短，节约大量的电能。如直接釆用新风系统,不能保证机房内空气的洁净度及湿度,无法杜绝室外的灰尘、水分等进入数据中心。伴随着我国电力以及铁路电气化、智能化的快速发展，对控制系统的稳定性、可靠性提出了很高的要求，同时随着节能环保措施的深入，电力系统、铁路系统的节能减排指标要求越来越高，电力电气设备、铁路电气设备的稳定运行要求和节能减排要求越来越高。电气化一个最重要的设备之一是户外电气控制柜，由于在户外太阳下暴晒，由于至于户外有绝缘防水防虫等要求，因此电气控制柜往往被设计成与外部空气隔绝，其冷却主要依靠机柜空调。由于电气控制柜处于阳光下，即使室外空气温度较低，由于太阳辐射和内部元器件发热，机柜内温度迅速升高，此时智能通过机柜空调给机柜降温，因此空调长期处于工作状态，故障率高，能耗高。本专利技术针对上述数据中心和电气控制柜的工作特征，提出一个结合热管散热和压缩机制冷散热的新型热力冷却设备，最大化利用外部自然冷源,实现数据中心和电气控制柜的高效节能冷却。
技术实现思路
本专利技术是对现有数据中心和电气控制柜压缩机冷却系统的改进，结合压缩机主动制冷主动和热管被动冷却的方式，将两种冷却方式结合到一种冷却设备中，并采用一体式的布局，组成一种新型主被动结合式热力循环设备。设备中压缩机主动制冷系统包括压缩机、节流元件、主动冷凝器、主动蒸发器、内循环风扇和外循环风扇，热管有热管冷凝段、热管蒸发段组成，热管冷凝段与主动冷凝器共用外循环风扇，热管蒸发段和主动蒸发器共用内循环风扇，所有的部件都紧凑的安装在壳体内，隔离板将壳体隔离成两个区域，内循环风扇、热管蒸发段和主动蒸发器在壳体内区域，其功能是利用内循环风扇，将被冷却区域的热空气循环经过热管蒸发段和主动蒸发器，降低温度后送回被冷却区域。压缩机、外循环风扇、热管冷凝段、主动冷凝器在壳体的外区域，其功能是将热管蒸发段和主动蒸发器泵出来的热量散布到大气中，隔离板的作用是将内外冷热气体隔离。节流元件和热管均穿过隔离板，穿孔处均需要密封。本专利技术的优点在于：（1）采用主动和被动冷却结合的方式对目标设备进行冷却，当大气空气温度低于目标设备的设定控制温度，这时候压缩机主动制冷冷却系统不工作，依靠被动冷却系统中的热管配合内、外循环风扇将目标设备处的热量泵送到大气中，这样可以减少压缩机的启动次数和连续运行时间，减少主动制冷系统的故障率和节省大量电能，根据实际运行情况最高可以节约80%的电能；（2）主动冷凝器和热管冷凝段成紧密并排布置，两者共用一个外循环风扇，减小体积也节省了部件费用；（3）主动蒸发器和热管蒸发段成精密并排布置，减小体积也节省了部件费用；（4）内、外循环风扇采用离心式风机，结构紧凑送风距离远，有利于对目标设备的冷却；（5）热管采用重力和结合毛细作用相互辅助的方式，具有良好的导热单向性，当主动压缩机制冷系统不工作、热管工作时，毛细作用有助于提高热管的工作效率，此时毛细作用和重力均对热管的泵热起到促进作用；当主动压缩机制冷系统工作时，此时需要热管停止工作，避免主动压缩机制冷系统产生的冷量被热管泵送到大气中。由于重力方向的原因，热管此时正好处于停止工作状态，毛细作用虽然处于泵热状态，但是由于输送距离长，而且需要克服逆重力，且在热管绝热段无毛细结构，因此无法实现泵热，因此压缩机主动制冷系统产生的冷量全部用于冷却目标设备。附图说明图1.a是本专利技术一种新型主被动结合式热力冷却设备的正面视图图1.b是本专利技术一种新型主被动结合式热力冷却设备的反面视图图1.c是本专利技术一种新型主被动结合式热力冷却设备的45度等轴视图图2是本专利技术一种新型主被动结合式热力冷却设备的侧面剖视图图3是本专利技术一种新型主被动结合式热力冷却设备中热管的横截面剖视图图中符号说明：1：内循环风扇2：隔离板3：主动蒸发器4：压缩机5：排水管6：热管蒸发段7：热管8：节流元件9：主动冷凝器10：热管冷凝段11：外循环风扇12：壳体具体实施方式如图1和2所示，本专利技术涉及的一种新型主被动结合式热循环设备主要包括内循环风扇1、隔离板2、主动蒸发器3、压缩机4、排水管5、热管蒸发段6、热管7、节流元件8、主动冷凝器9、热管冷凝段10、外循环风扇11、和壳体12。该设备中，所有的部件全部置于壳体12内，隔离板2将壳体12隔离成内、外两个区域，内区域主要有主动蒸发器3、热管蒸发段6和内循环风扇1组成，外区域主要有压缩机4、外循环风扇11、主动冷凝器9和热管冷凝段10组成。排水管5的主要作用就是将压缩机制冷系统工作时产生的冷凝水排到壳体12外，节流元件8的主要作用是连接主动冷凝器9和主动蒸发器3，将高压常温的制冷剂节流到低压低温的状态。该设备主要用于冷却一定空间或区域内的目标设备，如电信机房或者电气控制柜等，由于目标设备具有很高的可靠性要求，往往采用封闭的方式，防止外部灰尘或者其他物体进入目标设备，因此无法采用送新风的方式来冷却目标设备。该设备主被动工作方式的切换主要依据目标设备的控制温度和大气温度，当目标设备的控制低温低于大气温度时，此时智能采用压缩机主动制冷冷却方式，当目标设备的控制温度高于大气温度时，可以采用热管将热量泵送到大气中，不需要启动压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型主被动结合式热循环设备主要包括内循环风扇1、隔离板2、主动蒸发器3、压缩机4、排水管5、热管蒸发段6、热管7、节流元件8、主动冷凝器9、热管冷凝段10、外循环风扇11、和壳体12。

【技术特征摘要】
1.一种新型主被动结合式热循环设备主要包括内循环风扇1、隔离板2、主动蒸发器3、压缩机4、排水管5、热管蒸发段6、热管7、节流元件8、主动冷凝器9、热管冷凝段10、外循环风扇11、和壳体12。2.一种新型主被动结合式热循环设备，其特征在于：热管7主要是铜管、铝管、不锈钢管或者钛合金，管上段外壁有翅片，形成热管冷凝段10，管下段外壁有翅片，形成热管蒸发段6。3.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁文清，刘向波，
申请(专利权)人：江苏鸿源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32