用于高密度热负荷的冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有挥发性工作流体的用于将热负荷的热量传递给环境的冷却系统（１０）。该冷却系统包括第一冷却循环（１２）和与该第一冷却循环热连接的第二冷却循环（１４）。所述第一冷却循环不是蒸气压缩循环，并包括泵（２０）、空气－流体热交换器（３０）以及流体－流体热交换器（４０）。第二冷却循环可包括用于将热量从流体－流体热交换器传递给环境的冷水系统。或者，第二冷却循环可包括用于将热量从流体－流体热交换器传递给环境的蒸气压缩系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及冷却系统，更具体地，涉及一种用于高密度热负荷的冷却系统。
技术介绍
处于关键位置例如计算机室或通信室的电子设备需要精确、可靠地控制室内温度、湿度和气流。过热或过潮都会损害或削弱计算机系统以及其它元件的操作。为此，操作精确冷却系统以在这些位置进行冷却。但是，当使用直接蒸发(DX)冷却系统冷却这种高密度热负荷时会产生问题。现有的用于高密度负荷的DX系统监控空气温度和其它变量，以响应于负荷改变而控制系统的冷却能力。因此，现有DX系统需要相当复杂的控制、温度传感器以及其它控制元件。因此，需要一种可对密度变化的热负荷敏感并且需要较少地控制阀以及其它系统元件的冷却系统。此外，传统的计算机室空调系统需要过大的地板面积以便管理高密度热负荷。本公开旨在克服或至少减小上文提到的一个或多个问题的影响。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于将热负荷的热量传递到环境的冷却系统。该冷却系统具有工作流体，该工作流体在示例性实施例中为挥发性工作流体。该冷却系统包括相互热连接的第一冷却循环和第二冷却循环。第一冷却循环包括泵、第一热交换器以及第二热交换器。第一热交换器通过管道与泵流体连通，并与热负荷热连通，该热负荷可以是计算机室、电子器件封装件或其它空间。第一热交换器可以是例如空气-流体热交换器。另外，可在泵和第一热交换器之间安置流量调节器。第二热交换器包括相互热连通的第一流体通路和第二流体通路。第二热交换器可以是例如流体-流体热交换器。该冷却系统的用于工作流体的第一流体通路使第一热交换器与泵连接。第二流体通路形成第二冷却循环的一部分。在所公开的冷却系统的一个实施例中，第二冷却循环包括与环境热连通的冷水系统。在所公开的冷却系统的另一个实施例中，第二冷却循环包括与环境热连通的制冷系统。该制冷系统可包括压缩机、冷凝器和膨胀设备。压缩机与第二热交换器的第二流体通路的一端流体连通。冷凝器与环境流体连通，该冷凝器可以是空气-流体热交换器。冷凝器具有连接到压缩机的入口，并具有通过第二热交换器连接到第二流体通路的另一端的出口。膨胀设备设置在冷凝器的出口和第二流体通路的另一端之间。前文的概要并不是意图总结本公开的每个潜在的实施例或每个方面。附图说明参照下文结合附图对特定实施例的详细说明最好地理解本专利技术的主题的前述概要、优选实施例以及其它方面，在附图中图1示意性地示出根据本公开的某些教导的冷却系统的一个实施例；图2示意性地示出根据本公开的某些教导的冷却系统的另一个实施例；图3示出所公开的冷却系统的循环图；图4示出典型的蒸气压缩制冷系统的循环图。尽管所公开的冷却系统存在许多变型和可选择的形式，但是该系统的特定实施例已作为示例在附图内示出并在文中被详细说明。附图以及书面说明并不意图以任何方式限制专利技术概念的范围。相反，附图以及书面说明将通过参照特定实施例向本领域内的普通技术人员说明专利技术概念。具体实施例方式参照图1和图2，所公开的冷却系统10包括与第二循环14热连通的第一冷却循环12。所公开的冷却系统10还包括控制系统100。第一循环12和第二循环14都包含独立的工作流体。第一循环内的工作流体是任何适于用作传统制冷剂的挥发性流体，包括但不局限于氯氟烃(CFC)、氢氟烃(HFC)或氢氯氟烃(HCFC)。使用挥发性流体可避免使用位于敏感设备上方的水，而在用于冷却计算机室的传统系统内有时会使用水。第一循环12包括泵20、一个或多个第一热交换器(蒸发器)30、第二热交换器40和使第一循环12的各个元件互连的管道。第一循环12并不是蒸气压缩制冷系统。相反，第一循环12使用泵20而不是压缩机来使挥发性工作流体循环以除去热负荷的热量。泵20优选地能够将挥发性工作流体泵送到整个第一冷却循环12内，并且优选地被控制系统100控制。第一热交换器30是空气-流体热交换器，当第一工作流体通过第一热交换器30内的第一流体通路时，该热交换器将热量从热负荷(未示出)转移到第一工作流体。例如，空气-流体热交换器30可包括多个设置成允许热空气从其间通过的用于工作流体的管。应理解，现有技术内已知的许多空气-流体热交换器都可用于所公开的冷却系统10。可在管道22和蒸发器30的入口之间连接流量调节器32，以调节流入蒸发器30的工作液体的流量。流量调节器32可以是用来调节冷却系统10内的流量的电磁阀或其他类型的装置。流量调节器32优选地维持在与系统的工作压力范围内的入口压力无关的恒定的输出流量。在图1和图2的实施例中，第一循环12包括连接到管道22的多个蒸发器30和流量调节器32。但是，所公开的系统可具有一个或多个连接到管道22的蒸发器30和流量调节器32。第二热交换器40是将第一工作流体的热量传递给第二循环14的流体-流体热交换器。应理解，现有技术内已知的许多流体-流体热交换器可用于所公开的冷却系统10。例如，流体-流体热交换器40可包括多个用于一种流体的管，所述管安置在容纳第二流体的室或壳体内。同轴(“套管式”)交换器也适用。在一些实施例中，优选地使用板式热交换器。第一循环12还包括通过旁通管路52连接到第二热交换器40的出口管道46的接收器50。接收器50可存储并积聚第一循环12内的工作流体，以应对温度和热负荷改变。在一个实施例中，空气-流体热交换器30可用于冷却存放计算机设备的房间。例如，风扇34可通过热交换器30从房间(热负荷)抽出空气，在该热交换器内第一工作流体吸收空气的热量。在另一个实施例中，通过将空气-流体热交换器30安装在发热的电子设备(热负荷)之上或附近，可使用热交换器30直接除去该电子设备的热量。例如，电子设备通常被容纳在封装件(未示出)内。热交换器30可安装在该封装件上，并且风扇34可通过热交换器30从该封装件抽出空气。可选择地，第一交换器30可与热源(例如冷却板)直接热接触。本领域内的技术人员应理解，所公开的冷却系统10的元件的传热速率、尺寸以及其它设计变量依赖于所公开的冷却系统10的大小、将被管理的热负荷的量以及具体实施的其它细节。在图1所示的所公开的冷却系统10的实施例中，第二循环14包括连接到第一循环12的流体-流体热交换器40的冷水循环60。具体地，第二热交换器40具有相互热连通的第一部分或流体通路42和第二部分或流体通路44。用于挥发性工作流体的第一流体通路42连接在第一热交换器30和泵之间。第二流体通路44连接到冷水循环60。冷水循环60可类似于本领域内已知的那些。冷水系统60包括第二工作流体，该第二工作流体吸收通过流体-流体热交换器40的第一工作流体的热量。第二工作流体通过本领域内已知的用于传统的冷水循环的技术而冷却。通常，第二工作流体可以是挥发性的或非挥发性的。例如，在图1的实施例中，第二工作流体可以是水、乙二醇或它们的混合物。因此，图1内的第一循环12的实施例可构造成独立的单元，该独立的单元容纳泵20、空气-流体热交换器30和流体-流体热交换器40，并且可连接到例如在容纳将被冷却的设备的建筑物内可得到的现有的冷水供应。在图2所示的所公开的冷却系统10的实施例中，第一循环12与以上所述基本相同。但是，第二循环14包括蒸气压缩制冷系统70，该系统连接到第一循环12的热交换器40的第二部分或流体通路44。图2内的制冷系统70直接连接到流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将热负荷的热量传递给热交换系统的冷却系统，该冷却系统包括：挥发性工作流体；泵；与所述泵流体连通并与所述热负荷热连通的第一热交换器；以及第二热交换器，该第二热交换器具有与所述第一热交换器和泵流体连通的第 一流体通路以及连接到所述热交换系统的第二流体通路，所述第一流体通路和所述第二流体通路相互热连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA博罗尔，FE迪保罗，TE哈维，SM马达拉，RJ马姆，SC西拉托，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]