一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统，包括工质泵驱动部分、背板蒸发散热部分和气液分离换热部分，工质泵驱动部分包括储液罐、工质泵；背板蒸发散热部分为背板蒸发器；气液分离换热部分包括气液分离器、压缩机驱动气相散热子部分和液相散热子部分；所述工质泵可与单向阀并联布置，所述压缩机可与单向阀并联布置。本发明专利技术运行可靠性高，成本低；可通过气液分离部分实现气液分离，并通过工质液位高度的自适应从而实现散热工质干度波动状态下气液的稳定分离；实现对气相工质的精确冷凝。质的精确冷凝。质的精确冷凝。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统


[0001]本专利技术涉及空调
，具体涉及一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统。

技术介绍

[0002]近几年随着5G、物联网、人工智能、自动驾驶等计算科学技术不断进步和迭代，我国数据中心的规模、数量、技术和产业等方面保持高速增长。同时数据中心的迅速发展和其数量规模的不断壮大也带来了巨大的能源消耗。数据中心中传统散热设备的能耗是除IT设备能耗外耗能占比最大的能耗因素。充分利用自然冷源是目前降低数据中心散热能耗最有效的手段之一，得到了大量学者和技术人员的关注。其中散热效果好，结构简单的热管散热系统是研究重点之一，其中热管散热系统包括重力式分离热管、液泵驱动分离热管、气泵驱动分离热管、毛细热管等形式。但热管散热系统在夏季高温环境下无法工作，热管散热系统必须与空调散热系统结合运行。
[0003]专利技术专利ZL201610425330.4提出了一种复合型机房空调系统及其控制方法。该系统的制冷单元和热管单元在低压储液器处耦合，根据室外环境温度控制阀门切换，分别运行制冷循环、复合循环和热管循环。与本方案相比，该方案有以下缺点和不足：1、该方案采用电动三通阀切换运行模式，系统复杂，且电动阀门长期运行有泄露的隐患。2、该方案制冷单元和热管单元无法互为冗余：当热管单元的泵出现故障时，即使压缩机可以正常工作，整个散热系统也无法工作。3、该方案并未提出背板蒸发器出口如何实现气液分离、分别对气路和液路散热，散热效率较低。
[0004]专利技术专利ZL201910498291.4提出了一种带自然冷却型空调系统及其控制系统。该方案包括室内、室外模块。与本方案相比，该方案有以下缺点和不足：1、系统运行模式通过压缩机的旁通阀进行切换，系统复杂，且电动阀门长期运行有泄露的隐患，可靠性较低。2、该方案并未提出背板蒸发器出口如何实现气液分离、分别对气路和液路散热，散热效率较低。
[0005]专利技术专利ZL201910497418.0公开了一种数据中心用复合型空调系统及其控制方法。与本方案相比，该方案有以下缺点和不足：1、该方案采用阀门切换系统运行模式，系统部件多且切换复杂，电动阀门长期运行有泄露的隐患，可靠性较低。2、该方案制冷单元和热管单元无法互为冗余：当工质泵出现故障时，即使压缩机可以正常工作，整个散热系统也无法工作。3、该方案中的工质泵的回路无法参与冷凝散热，有单独的热管冷凝回路，使得系统构造和管路复杂，长期的运行可靠性无法保证。
[0006]专利技术专利ZL201610174000.2涉及一种热管复合型空调系统及其控制方法。与本方案相比，该方案有以下缺点和不足：该方案的形式和蒸气压缩循环一样，且只能采用的气泵热管模式，而气泵热管散热效率远低于液泵热管的散热效率。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统。
[0008]根据本申请实施例提供的技术方案，一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统，设置工质泵驱动部分、背板蒸发散热部分和气液分离换热部分，其中工质泵驱动部分包括一个储液罐、一个或多个工质泵和一个单向阀，单向阀和工质泵并联。
[0009]气液分离换热部分：包括一个气液分离器、压缩机驱动气相散热子部分和液相散热子部分，气液分离器可将待散热的气液两相工质分离成单气和单液相并分别流入压缩机驱动气相散热子部分和液相散热子部分。压缩机驱动气相散热子部分对气相工质进行冷凝散热，液相散热子部分对液相工质进行冷凝散热。
[0010]压缩机驱动气相散热子部分包括一个或多个压缩机、一个气相冷凝器、一个电子膨胀阀和一个单向阀，单向阀和压缩机并联；液相散热子部分包括一个调节阀和一个液相冷却器。液相冷却器可视散热条件不安装。
[0011]液态工质泵驱动部分、背板蒸发散热部分和气液分离换热部分串联；压缩机驱动气相散热子部分和液相散热子部分并联。使得系统可工作于液泵热管模式，气泵热管模式、混合模式和蒸气压缩制冷模式。其中液泵热管模式、气泵热管模式和蒸气压缩制冷模式互为冗余。
[0012]综上所述，本申请的有益效果：
[0013]1、本系统的运行可靠性高，成本低：系统中的动力部件压缩机可作为工质泵备份，当工质泵损坏时，系统可工作于高散热效率的气泵热管散热模式或蒸气压缩制冷模式，减少了多个工质泵的冗余成本；系统的模式切换只需通过工质泵和压缩机的启停完成，无需使用各种手动和电动阀门，减少了系统的运动部件和控制部件，提高系统可靠性，降低了电动阀门和控制部件的成本。
[0014]2、系统可通过气液分离部分实现气液分离，并通过工质液位高度的自适应从而实现波动状态下气液的稳定分离，
[0015]3、实现对气相工质的精确冷凝，可降低冷却部分管路阻力80％，提高冷却部分的效率30％。
附图说明
[0016]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0017]图1为本专利技术的整体装置连接结构图；
[0018]图2为本专利技术不使用液相冷却器的装置连接结构图；
[0019]图3为本专利技术多个制冷背板协同工作的装置连接结构图。
[0020]图中标号：1
‑
储液罐；2
‑
工质泵；3
‑
单向阀；4
‑
背板蒸发器；5
‑
气液分离器；6
‑
压缩机；7
‑
单向阀；8
‑
气相冷凝器；9
‑
电子膨胀阀；10
‑ꢀ
阀门；11
‑
单向阀；12
‑
液相冷却器。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0023]如图1所示，工质泵2可采用1个或多个，工质泵2可与单向阀3并联布置。其中工质泵2的入口与单向阀的入口相连，工质泵2的出口与单向阀3 的出口相连。当工质泵停机或故障时，工质可自动由单向阀3旁通再流入背板蒸发器5中。
[0024]所述压缩机6可采用1个或多个，压缩机6可与单向阀7并联布置。其中压缩机6进气口与单向阀7入口相连，压缩机6排气口与单相阀7出口相连。当压缩机停机时，气相工质可自动由单向阀7旁通再流入气相冷凝器 8中。
[0025]液相冷却器12与单向阀11间可加装阀门10。阀门10可采用手阀、电子膨胀阀、电动阀等形式，阀门10用于设定液相管路的初始压降。系统初始调试时可通过阀门10和电子膨胀阀9分别调节气相和液相的压降，使气液分离器5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心用泵驱两相回路空调背板散热系统，其特征是：包括工质泵驱动部分、背板蒸发散热部分和气液分离换热部分，工质泵驱动部分包括储液罐(1)、工质泵(2)；背板蒸发散热部分为背板蒸发器(4)；气液分离换热部分包括气液分离器(5)、压缩机驱动气相散热子部分和液相散热子部分；压缩机驱动气相散热子部分包括压缩机(6)、气相冷凝器(8)和电子膨胀阀(9)，液相散热子部分包括单向阀(11)和液相冷却器(12)；所述储液罐(1)出口与所述工质泵(2)入口相连，所述工质泵(2)出口与所述背板蒸发器(4)入口相连，所述背板蒸发器(4)出口与所述气液分离器(5)入口相连；所述气液分离器(5)有一个液相出口和一个气相出口，其中所述气液分离器(5)的液相出口与所述液相冷却器(12)入口相连，所述液相冷却器(12)的出口与所述单向阀(11)入口相连；所述气液分离器(5)的气相出口与所述压缩机(6)吸气口相连，所述压缩机(6)排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁卫星，王磊鑫，任柯先，程浩，杨通智，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：