采用环路热管的数据中心冷却系统及其冷却方法技术方案

本发明专利技术涉及一种采用环路热管的数据中心冷却系统及其冷却方法。适用于数据中心的冷却技术领域。本发明专利技术所采用的技术方案是：该系统包括：环路热管管路，其上设有能使管路内工质沿指定方向循环流动的热管工质泵；蒸发器，设置于所述环路热管管路上，用于吸收数据中心散热，并利用吸收的热量将环路热管管路内的工质由液态转化为气态；双段冷却器，设置于所述环路热管管路上，用于吸收环路热管管路上内气态工质的热量，将气态工质转化为液态工质；所述双段冷却器具有冷却筒，冷却筒内设有上层填料和位于上层填料下方的下层填料，上层填料和下层填料内均设有冷凝管，冷凝管接于所述环路热管管路上。管管路上。管管路上。

【技术实现步骤摘要】
采用环路热管的数据中心冷却系统及其冷却方法


[0001]本专利技术涉及一种采用环路热管的数据中心冷却系统及其冷却方法。适用于数据中心的冷却


技术介绍

[0002]数据中心冷却系统为电子设备提供适宜的温度环境，是数据中心中能耗最大的辅助设备，约占整个数据中心能耗的20％～40％。因此，除营造合理的温度环境外，减少电能和冷却水等外部资源消耗是数据中心冷却系统的重要研究对象。
[0003]常规的机械蒸汽压缩式冷却系统存在能耗巨大、空气换热系数低和散热不均等多方面问题。相对而言，热管冷却系统能够在不需要外部能量的情况下实现高效导热，冷量输配效率更高，能耗更低。同时，热管冷却系统不需要直接引入外部新风，不会对机房内的洁净度产生影响，已经发展成为最具潜力的数据中心自然冷却方式之一。
[0004]数据中心冷却过程实际上是在一定温差驱动下的热量采集、传递和排放过程。热管技术可以高效地将室内热源散发的热量搬运到室外冷源，所以室外冷源决定着热管冷却系统的整体效率。传统的风冷方式虽然可以充分利用外部的自然冷源，但易受环境影响，稳定性和可靠性较差；水冷方式虽然整体冷却效率较高，但会耗费大量淡水资源，在寒冷地区和缺水地区存在其先天性的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种采用环路热管的数据中心冷却系统。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于，包括：
[0007]环路热管管路，其上设有能使管路内工质沿指定方向循环流动的热管工质泵；
[0008]蒸发器，设置于所述环路热管管路上，用于吸收数据中心散热，并利用吸收的热量将环路热管管路内的工质由液态转化为气态；
[0009]双段冷却器，设置于所述环路热管管路上，用于吸收环路热管管路上内气态工质的热量，将气态工质转化为液态工质；
[0010]所述双段冷却器具有冷却筒，冷却筒内设有上层填料和位于上层填料下方的下层填料，上层填料和下层填料内均设有冷凝管，冷凝管接于所述环路热管管路上；
[0011]所述上层填料上方设有上层喷淋装置，该上层喷淋装置连通循环水管路，所述下层填料上方设有下层喷淋装置，该下层喷淋装置经降温冷却支路连通所述循环水管路，降温冷却支路上设有降温冷却装置；所述冷却筒底部连通所述循环水管路；
[0012]所述冷却筒侧壁上、下层填料下方位置开设有进气口，冷却筒顶部设有出气口，冷却筒内部设有能带动空气流动的风机。
[0013]所述降温冷却装置包括减压冷却器，减压冷却器上接有低温气体管路，低温气体
管路上设有真空泵。
[0014]所述低温气体管路上沿空气流动方向依次设有蓄冷器、吸附器和第八截止阀；
[0015]所述环路热管管路上并联有热管旁路，该热管旁路上设有分别位于所述蓄冷器和吸附器内的换热段。
[0016]所述低温气体管路上、蓄冷器和吸附器之间接有供气支路，供气支路上设有第九截止阀；
[0017]所述低温气体管路上、吸附器和第八截止阀之间经水汽回收管路连通所述循环水管路，该水汽回收管路上设有冷凝器。
[0018]所述冷凝器的冷源为自然冷源或所述减压冷却器内的低温冷却水。
[0019]所述蓄冷器内装有相变蓄冷材料；所述吸附器内装有对水具有吸附能力的吸附剂。
[0020]所述上层填料内的冷凝管和下层填料内的冷凝管沿工质循环流动方向依次接于所述环路热管管路上。
[0021]所述环路热管管路分为蒸发段、冷凝段和绝热段，其中蒸发段连通所述蒸发器的出气口和冷凝段的进口，冷凝段上设有所述冷凝管，冷凝段的出口经绝热段连通蒸发器的进液口，绝热段包覆绝热材料。
[0022]一种所述采用环路热管的数据中心冷却系统的冷却方法，其特征在于：
[0023]环路热管管路连通，启动热管工质泵，数据中心散热量自蒸发器进入，经管路内工质输送至双段冷却器后在双段冷却器排出；
[0024]双段冷却器排出热量的运行模式一：在环境气温较低时，启动风机，外部空气在风机的作用下进入双段冷却器，并依次通过下层填料和上层填料，对填料内部的冷凝管进行冷却，随后排出双段冷却器；
[0025]运行模式二：在环境气温较高且循环水充足时，循环水管路内的常温循环水通过上层喷淋装置对上层填料进行喷淋，喷淋出的常温循环水对填料内部的冷凝管进行冷却；
[0026]同时，启动风机，外部空气在风机的作用下进入双段冷却器，并依次通过下、上层填料，填料中的常温循环水蒸发吸热，对其内部的冷凝管进行冷却降温；
[0027]运行模式三：在环境气温较高且循环水较少时，通过降温冷却装置将循环水管路内的常温循环水变成低温冷却水，低温冷却水通过下层喷淋装置对下层填料进行喷淋，喷淋出的低温冷却水对填料内部的冷凝管进行冷却；
[0028]运行模式四：在外部环境气温较高且数据中心热负荷过大时，通过降温冷却装置将循环水管路内的常温循环水变成低温冷却水，低温冷却水通过下层喷淋装置对下层填料进行喷淋，喷淋出的低温冷却水对填料内部的冷凝管进行冷却；
[0029]同时，循环水管路内的常温循环水通过上层喷淋装置对上层填料进行喷淋，喷淋出的常温循环水对填料内部的冷凝管进行冷却；
[0030]同时，启动风机，外部空气在风机的作用下进入双段冷却器，并依次通过下、上层填料，填料中的常温循环水蒸发吸热，对其内部的冷凝管进行冷却降温。
[0031]所述降温冷却装置包括减压冷却器，减压冷却器上接有低温气体管路，低温气体管路上设有真空泵；
[0032]所述低温气体管路上沿空气流动方向依次设有蓄冷器、吸附器和第八截止阀；
[0033]所述环路热管管路上并联有热管旁路，该热管旁路上设有分别位于所述蓄冷器和吸附器内的换热段；
[0034]所述低温气体管路上、蓄冷器和吸附器之间接有供气支路，供气支路上设有第九截止阀；
[0035]所述低温气体管路上、吸附器和第八截止阀之间经水汽回收管路连通所述循环水管路，该水汽回收管路上设有冷凝器；
[0036]所述通过降温冷却装置将循环水管路内的常温循环水变成低温冷却水，包括：
[0037]向减压冷却器中充注适量的常温循环水，启动真空泵，对减压冷却器中的常温循环水进行抽空降温，真空泵排出的低温气体依次经过蓄冷器和吸附器，释放冷量并将气体中的水汽吸附；减压冷却器中的循环水达到设定温度后变成低温冷却水；
[0038]吸附器吸附饱和后，使外部空气通过供气支路经第九截止阀流入，将吸附器中的水汽带走，随后经水汽回收管路进入冷凝器，水汽冷凝并回收。
[0039]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过蒸发器吸收数据中心热量，并经环路热管管路将热量传递给双段冷却器，由双段冷却器排出热量，双段冷却器具有风冷、常温循环水冷却、常温循环水配合风机蒸发吸热及冷却水降温等多种运行模式，可适用于不同的工况。
[0040]在环境温度较低时，可充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于，包括：环路热管管路，其上设有能使管路内工质沿指定方向循环流动的热管工质泵；蒸发器，设置于所述环路热管管路上，用于吸收数据中心散热，并利用吸收的热量将环路热管管路内的工质由液态转化为气态；双段冷却器，设置于所述环路热管管路上，用于吸收环路热管管路上内气态工质的热量，将气态工质转化为液态工质；所述双段冷却器具有冷却筒，冷却筒内设有上层填料和位于上层填料下方的下层填料，上层填料和下层填料内均设有冷凝管，冷凝管接于所述环路热管管路上；所述上层填料上方设有上层喷淋装置，该上层喷淋装置连通循环水管路，所述下层填料上方设有下层喷淋装置，该下层喷淋装置经降温冷却支路连通所述循环水管路，降温冷却支路上设有降温冷却装置；所述冷却筒底部连通所述循环水管路；所述冷却筒侧壁上、下层填料下方位置开设有进气口，冷却筒顶部设有出气口，冷却筒内部设有能带动空气流动的风机。2.根据权利要求1所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述降温冷却装置包括减压冷却器，减压冷却器上接有低温气体管路，低温气体管路上设有真空泵。3.根据权利要求2所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述低温气体管路上沿空气流动方向依次设有蓄冷器、吸附器和第八截止阀；所述环路热管管路上并联有热管旁路，该热管旁路上设有分别位于所述蓄冷器和吸附器内的换热段。4.根据权利要求3所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述低温气体管路上、蓄冷器和吸附器之间接有供气支路，供气支路上设有第九截止阀；所述低温气体管路上、吸附器和第八截止阀之间经水汽回收管路连通所述循环水管路，该水汽回收管路上设有冷凝器。5.根据权利要求4所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述冷凝器的冷源为自然冷源或所述减压冷却器内的低温冷却水。6.根据权利要求3或4所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述蓄冷器内装有相变蓄冷材料；所述吸附器内装有对水具有吸附能力的吸附剂。7.根据权利要求1所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述上层填料内的冷凝管和下层填料内的冷凝管沿工质循环流动方向依次接于所述环路热管管路上。8.根据权利要求1或7所述的采用环路热管的数据中心冷却系统，其特征在于：所述环路热管管路分为蒸发段、冷凝段和绝热段，其中蒸发段连通所述蒸发器的出气口和冷凝段的进口，冷凝段上设有所述冷凝管，冷凝段的出口经绝热段连通蒸发器的进液口，绝热段包覆绝热材料。9.一种权利要求1～8任意一项所述采用环路热管的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣杨一鸣，冯飙，高俊，杜博闻，李成军，郑应霞，张宝勇，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：