一种数据中心热管空调系统技术方案

本实用新型专利技术属于数据中心空调节能领域。本实用新型专利技术提供的数据中心热管空调系统包括设立在数据中心内部的热管蒸发端、设立在机房外大气环境中的热管空调冷凝端、埋设于地下或湖泊里的地埋管、循环水泵及自动控制装置，其中热管空调冷凝端与地埋管通过换热器进行连接，当在过渡季和冬季，数据中心内外温差较大时，地埋管系统停用，靠室外风冷将冷凝端热量带走，在室内外温差较小时，地埋管系统开始运行，将热量导入大地或湖泊，从而确保一年四季，热管空调连续运行，两种模式可以混合运行，有助于降低数据中心空调系统全年的电能消耗、降低其PUE，既节能又环保，同时热管空调系统也减少了数据中心空调系统的占地面积。了数据中心空调系统的占地面积。了数据中心空调系统的占地面积。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心热管空调系统


[0001]本技术属于数据中心空调系统节能领域，具体涉及一种数据中心热管空调系统。

技术介绍

[0002]随着科技和时代的进步，第四次工业革命即将到来，信息技术广泛应用，大数据人工智能领域发展迅猛，5G网络即将普及，这些均离不开数据中心的支撑，数据中心的规模、单机功率密度也因此而不断扩大，带来的问题归根结底是电能的高度消耗，据估计目前全国数据中心耗电量占全社会用电量比例高达3%，据测2025年这一比例将高达4%，其中空调系统在数据中心能耗占比中高达40%，因此降低空调系统在数据中心的能耗比是缓解能源紧张，节能环保工作的关键所在。
[0003]目前数据中心空调系统一般有电动压缩式冷水机组外加冷却塔的水冷系统，蒸发冷却冷水系统、热管空调系统、液冷技术等形式，对数据中心进行降温，保证其正常运行。
[0004]在应用热管空调系统对数据中心进行降温时，现有技术下存在以下问题：热管空调耗电量虽小，但在蒸发端与冷凝端温差即驱动温差较小时，效率较低，数据中心内外温差随着季节、地域而异，在低纬度区，热管空调高效运行时间较短，而在高纬度区则较长，这就给热管空调在数据中心大面积应用，及连续运行提出了挑战，也就使得数据中心全年使用热管空调困难重重，阻碍了一种节能道路。
[0005]如果能解决热管空调在内外温差较小的情况下仍能高效运行，那么将使得低能耗的热管空调系统在数据中心连续运行变为现实，这对降低数据中心空调系统能耗，降低数据中心PUE(Power Usage Effectiveness)以及实现绿色节能型数据中心的建设和可持续发展具有重大的现实意义。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种解决热管空调在数据中心应用时低驱动温差下低效率运行的节能方案，解决热管空调在内外温差较小时效率低下的问题，降低数据中心空调系统能耗，降低数据中心PUE。
[0007]为了达到上述目的，本技术采用以下方案：一种数据中心热管空调系统，包括置于数据中心内部的热管空调蒸发端、置于数据中心外部大气环境中的热管空调冷凝端、蒸汽泵、地埋管，板式换热器、循环水泵、安装在热管空调冷凝端的风机以及自动控制装置，热管空调内部填充制冷剂，热管空调蒸发端至热管空调冷凝端的管路上设置热管蒸汽泵，热管空调蒸发端的介质进出口设置蝶阀，热管空调冷凝端的进出口设置电动蝶阀，板式换热器连通连接地埋管与热管空调冷凝端，板式换热器还连通热管空调蒸发端和地埋管，循环水泵设置在地埋管至板式换热器的管路上；自动控制装置包括控制器和运算器，所述运算器的输出端连接控制器的输入端，电动阀和电动蝶阀的控制信号输入端连接所述控制器的输出端，置于室内的室内干球温度传感器，置于室外的室外干球温度传感器，室内干球温
度传感器和室外干球温度传感器均连接运算器的输入端；所述热管空调冷凝端垂直高度应高于热管空调蒸发端；热管蒸汽泵的两端并联旁路管道，热管蒸汽泵入口处设置第一蝶阀。
[0008]所述热管空调蒸发端为平板型、翅片管型、蛇形盘管中的一种，所述热管空调冷凝端的形式为翅片管型换热器。
[0009]所述热管空调蒸发端，位于数据中心顶棚、热通道顶部、机柜背板、总气流回风口或侧墙上，热管空调冷凝端的垂直高度应高于热管空调蒸发端，且两者之间气管与液管采用平直管道连通。
[0010]热管空调蒸发端和热管空调冷凝端的热管内制冷剂为乙二醇溶液或氟利昂族制冷剂。
[0011]板式换热器与热管空调冷凝端之间的连接管上设置电动阀门。
[0012]地埋管内部冷却液为水，地埋管布置在0℃以上的天然冷源中，地埋管竖直或水平布置。
[0013]垂直布置的地埋管为U形管，当采用多个U形管时，U形管并联或串联。
[0014]地埋管采用PE管、金属管、铝塑管或PPR管。
[0015]所述地埋管埋地深度为100
‑
200m。
[0016]循环水泵为变频泵。
[0017]与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术所述空调系统，有助于实现热管空调在数据中心的连续运行，并且，在不同的气候区均可应用，使得空调冷却能够运行不同的冷却模式，达到数据中心节能减排的目的，所述风机安装在热管空调冷凝端，用于强化冷凝端散热；所述热管蒸汽泵连接于热管空调系统气管中，如果热管系统阻力较大，用于给气化的制冷剂蒸汽加压，使得制冷剂蒸汽能够高效进入冷凝端进行换热，在热管系统阻力较小时不启动热管蒸汽泵，采用旁路管道连通；另外本技术也能用于基站的冷却。
[0018]进一步地，其中所述热管冷凝端垂直高度应高于热管蒸发端，且两者之间气管与液管要平直，以减少阻力。
[0019]进一步地，其中所述循环水泵为变频泵，所述循环水泵连接于地埋管回路中。
附图说明
[0020]图1为本技术流程示意图。
[0021]图中：1
‑
数据中心机房；2
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机柜；3
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热管空调蒸发端；4
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热管空调冷凝端；5
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板式换热器；6
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地埋管；7
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风机；8
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循环水泵；9
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热管蒸汽泵；10
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土壤；11
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第一电动阀；12
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第二电动阀；13
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第一蝶阀；14
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第二蝶阀；15
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第三电动阀；16
‑
第四电动阀；17
‑
自动控制装置；18
‑
室内干球温度测点；19
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室外干球温度测点，20
‑
第三蝶阀。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术实施例的确保数据中心热管空调系统连续运行的新方案详细描述。
[0023]如图1所示，其为本技术实施例的确保数据中心热管空调系统连续运行的系统结构示意图，其中，包括置于数据中心内部的热管空调蒸发端3、置于数据中心外部大气
环境中的热管空调冷凝端4、热管蒸汽泵9、埋于土壤、湖泊或其他冷源的地埋管6、连接地埋管与热管空调冷凝端的板式换热器5、连接在地埋管上的循环水泵8、安装在热管空调冷凝端4的风机7、置于热管空调内部的制冷剂及自动控制装置17、连接于各个回路上的第一电动阀11、第二电动阀12、第三电动阀15、第四电动阀16、第一蝶阀13、第二蝶阀14、室内干球温度测点18以及室外干球温度测点19；热管空调内部填充制冷剂，热管空调蒸发端3至热管空调冷凝端4的管路上设置热管蒸汽泵9，热管空调蒸发端3的介质进出口设置蝶阀，热管空调冷凝端4的进出口设置电动蝶阀，板式换热器5连通连接地埋管6与热管空调冷凝端4，板式换热器5还连通热管空调蒸发端3和地埋管6，循环水泵8设置在地埋管6至板式换热器5的管路上；自动控制装置17包括控制器和运算器，所述运算器的输出端连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心热管空调系统，其特征在于，包括置于数据中心内部的热管空调蒸发端（3）、置于数据中心外部大气环境中的热管空调冷凝端（4）、蒸汽泵（9）、地埋管（6），板式换热器（5）、循环水泵（8）、安装在热管空调冷凝端（4）的风机（7）以及自动控制装置，热管空调内部填充制冷剂，热管空调蒸发端（3）至热管空调冷凝端（4）的管路上设置热管蒸汽泵（9），热管空调蒸发端（3）的介质进出口设置蝶阀，热管空调冷凝端（4）的进出口设置电动蝶阀，板式换热器（5）连通连接地埋管（6）与热管空调冷凝端（4），板式换热器（5）还连通热管空调蒸发端（3）和地埋管（6），循环水泵（8）设置在地埋管（6）至板式换热器（5）的管路上；自动控制装置（17）包括控制器和运算器，所述运算器的输出端连接控制器的输入端，电动阀和电动蝶阀的控制信号输入端连接所述控制器的输出端，置于室内的室内干球温度传感器，置于室外的室外干球温度传感器，室内干球温度传感器和室外干球温度传感器均连接运算器的输入端；所述热管空调冷凝端（4）垂直高度应高于热管空调蒸发端（3）；热管蒸汽泵（9）的两端并联旁路管道，热管蒸汽泵（9）入口处设置第一蝶阀（13）。2.根据权利要求1所述的数据中心热管空调系统，其特征在于，所述热管空调蒸发端为平板型、翅片管型、蛇形盘管中的一种，所述热管空调冷凝端...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵坤锋，陈磊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：