一種機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，單位體積內(nèi)電子設(shè)備的發(fā)熱量急驟上升，數(shù)據(jù)中心內(nèi)制冷量越來越大，一旦電源發(fā)生故障，此時雖然服務(wù)器依靠UPS系統(tǒng)能夠繼續(xù)運(yùn)行，但由于制冷設(shè)備停止運(yùn)行，致使機(jī)房溫度快速上升，仍會導(dǎo)致服務(wù)器過熱而停止運(yùn)行。
[0003]根據(jù)Intel實驗分析，一個單機(jī)柜1.2KW的機(jī)房，制冷系統(tǒng)停止10分鐘，溫度將上升10.5°C。而一個單機(jī)柜9KW的機(jī)房，一旦制冷系統(tǒng)停止運(yùn)行，溫度從22°C上升到40°C只需要18秒，上升到57°C只需要35秒。而一旦超過32°C，服務(wù)器設(shè)備就會出現(xiàn)故障，當(dāng)溫度繼續(xù)升高，服務(wù)器設(shè)備將會停止運(yùn)行，甚至損壞。可見，機(jī)房需要不間斷的制冷才能保證服務(wù)器設(shè)備正常運(yùn)行。
[0004]經(jīng)檢索，應(yīng)急制冷的技術(shù)方案種類較多，如:
[0005](I)公開號為CN204176828U的中國專利公開了一種應(yīng)急蓄冷系統(tǒng)(申請?zhí)?201420592264.6)，采用冰柜、蓄冷箱、泵、控制器、不間斷電源、風(fēng)機(jī)和蒸發(fā)器，采用單路循環(huán)的換熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，但是需要采用“冰柜、蓄冷箱、泵”等設(shè)備，投資較大，換熱效率不尚O
[0006](2)公開號為CN 103322633 A的專利公開了一種機(jī)房空調(diào)應(yīng)急制冷，申請?zhí)枮?01210078079.0，該專利通過把附加儲液罐內(nèi)的液態(tài)制冷劑，引入機(jī)房空調(diào)的管路中，由膨脹閥、蒸發(fā)器的制冷，經(jīng)背壓閥的釋放來實現(xiàn)應(yīng)急制冷。該方案過于簡單，應(yīng)急制冷的效果有限。
[0007](3)公開號為CN203147950U的專利公開了一種蓄冷型應(yīng)急供冷裝置(申請?zhí)?201320086909.4)，該專利采用專用的筒體和布水器，通過冷凍水的循環(huán)實現(xiàn)應(yīng)急制冷，占用體積大，不適合機(jī)房布置，且制冷效果有限。
[0008](4)公開號為CN203454325U的專利公開了一種機(jī)房用蓄冷式熱管空調(diào)系統(tǒng)(CN201320580665)，該系統(tǒng)包括:冷凝器及其風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器及其風(fēng)機(jī)、蓄冷箱、換熱器、2個電磁閥、控制器、室內(nèi)外溫度及蓄冷介質(zhì)溫度傳感器；蒸發(fā)器、換熱器的輸入管路相連，并與冷凝器的輸出管路相連，一電磁閥位于該輸出管路上；蒸發(fā)器、換熱器的輸出管路相連，并與冷凝器的輸入管路相連，另一電磁閥位于該輸入管路上；控制器分別與冷凝器風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)、液管電磁閥、氣管電磁閥、室內(nèi)溫度傳感器、室外溫度傳感器、蓄冷介質(zhì)溫度傳感器相連。本實用新型有機(jī)地融合了熱管技術(shù)與蓄冷技術(shù)，實現(xiàn)了機(jī)房對自然冷源最大程度的利用，具有無粉塵污染、噪音低、綠色環(huán)保、節(jié)能顯著等優(yōu)點。該專利中，兩個回路部分重疊且部分并聯(lián)，該專利主要利用室外自然冷源進(jìn)行蓄冷，無法在機(jī)房制冷系統(tǒng)停止運(yùn)行時，迅速提供相應(yīng)的冷量，且2次蓄冷周期長，不能應(yīng)對在短時間內(nèi)多次放冷的情況。
[0009]因此，有必要設(shè)計一種機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)及方法，該機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)及方法易于實施，能有效保障電源故障時，制冷系統(tǒng)能夠通過蓄冷模塊繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，維持正常的室內(nèi)溫度，防止機(jī)房電子設(shè)備因溫度超過限度而發(fā)生故障。
[0011]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0012]一種機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)，包括用于排出機(jī)房內(nèi)熱量的冷凝端機(jī)柜和用于吸收機(jī)房內(nèi)熱量的蒸發(fā)端機(jī)柜；
[0013]所述冷凝端機(jī)柜包括壓縮機(jī)(I)、冷凝器(2)、毛細(xì)管(3)、蓄冷裝置(4)、第一電磁閥(5);壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蓄冷裝置中的第一換熱器⑶和第一電磁閥通過管道相連形成循環(huán)蓄冷回路；
[0014]所述毛細(xì)管作為蓄冷回路的節(jié)流裝置，將從冷凝器出來的高壓液態(tài)制冷劑，通過節(jié)流膨脹使其成為低壓的液態(tài)制冷劑，再進(jìn)入蒸發(fā)器(蓄冷裝置中第一換熱器對應(yīng)的盤管)。毛細(xì)管為空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)的常見節(jié)流部件。
[0015]蒸發(fā)端機(jī)柜包括蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器(6)和第二電磁閥(7);蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器
(6)、第二電磁閥(7)與冷凝機(jī)柜內(nèi)蓄冷裝置中的第二換熱器(9)通過管道相連組成分離式熱管系統(tǒng)，工質(zhì)在該系統(tǒng)內(nèi)形成循環(huán)放冷回路。
[0016]分離式熱管系統(tǒng)，其蒸發(fā)段和冷凝段是分開的，通過蒸汽上升管和液體下降管連通起來，形成一個自然循環(huán)回路。工作時，工質(zhì)在蒸發(fā)段吸熱汽化，蒸汽通過蒸汽上升管到達(dá)冷凝段釋放潛熱而凝結(jié)成液體，在重力作用下，經(jīng)液體下降管流到蒸發(fā)段，如此循環(huán)往復(fù)運(yùn)行，從而實現(xiàn)熱量的傳遞。
[0017]第一換熱器(8)作為蓄冷回路蒸發(fā)器，第二換熱器(9)作為放冷回路冷凝器。
[0018]所述冷凝端機(jī)柜冷凝器(2)為風(fēng)冷冷凝器，所述蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器(6)為微通道換熱器。
[0019]所述微通道換熱器是為了滿足電子工業(yè)發(fā)展的需要而設(shè)計的一類結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、高效的換熱器，即通道當(dāng)量直徑在10-1000 μm的換熱器。這種換熱器的扁平管內(nèi)有數(shù)十條細(xì)微流道，在扁平管的兩端與圓形集管相聯(lián)。集管內(nèi)設(shè)置隔板，將換熱器流道分隔成數(shù)個流程。工質(zhì)流經(jīng)這些細(xì)微流道在風(fēng)機(jī)的作用下與機(jī)房內(nèi)空氣進(jìn)行換熱。
[0020]所述蓄冷裝置(4)內(nèi)裝有相變蓄冷材料；所述第一換熱器(8)和第二換熱器(9)均完全浸沒于相變蓄冷材料中。
[0021]所述相變蓄冷選用相變溫度低于0°C的共晶鹽相變材料，如氯化鈉、氯化鉀、乙醇水溶液等或水。利用相變材料的相變潛熱對冷量進(jìn)行儲存與釋放；也可以選用其他相變材料。
[0022]所述第一換熱器(8)和第二換熱器(9)均為S形盤管。
[0023]所述S形盤管為銅制盤管，自上端以S形盤繞到下端。采用銅制盤管，換熱效率高，延展性好，不容易結(jié)垢。
[0024]在S形盤管外焊接有鋁制螺旋翅片，以強(qiáng)化傳熱效果。
[0025]所述第一換熱器(8)內(nèi)循環(huán)工質(zhì)從蓄冷裝置(4)下端進(jìn)入蓄冷裝置(4)，從蓄冷裝置(4)上端流出蓄冷裝置(4);所述第二換熱器(9)內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)均從蓄冷裝置(4)上端進(jìn)入蓄冷裝置(4)，從蓄冷裝置(4)下端流出蓄冷裝置(4)。
[0026]在市電供電條件下【即正常工作時】，所述第一電磁閥(5)開啟，第二電磁閥(7)關(guān)閉，所述蓄冷回路進(jìn)行蓄冷，放冷回路不工作，蓄冷回路的耗電量由市電提供；在市電停電時，所述第一電磁閥(5)關(guān)閉，第二電磁閥(7)開啟，放冷回路進(jìn)行放冷，蓄冷回路不工作，此時放冷回路的耗電量由機(jī)房UPS提供。
[0027]所述蓄冷裝置外殼制作材料選用不銹鋼鋼板，外殼上設(shè)有保溫層。所述保溫層材料為聚氨酯、聚苯乙烯、硅酸鋁棉氈或橡塑。
[0028]蓄冷時:由壓縮機(jī)(1)、冷凝器(2)、毛細(xì)管(3)、蓄冷裝置中的第一換熱器、第一電磁閥(5)和連接管道連通形成循環(huán)蓄冷回路，毛細(xì)管(3)出口的低壓液態(tài)工質(zhì)進(jìn)入蓄冷裝置(4)內(nèi)第一換熱器(8)，所述低壓液態(tài)工質(zhì)變成低壓氣態(tài)工質(zhì)，然后所述低壓氣態(tài)工質(zhì)吸入壓縮機(jī)(I)變?yōu)楦邏簹鈶B(tài)工質(zhì)，所述高壓液態(tài)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器(2)，變成高壓液態(tài)工質(zhì)，所述高壓液態(tài)工質(zhì)經(jīng)由毛細(xì)管(3)節(jié)流變成低壓液態(tài)工質(zhì)，形成一個封閉的蓄冷回路；所述高壓液態(tài)工質(zhì)壓力18-20bar ;所述低壓氣態(tài)工質(zhì)壓力為5-7bar。在蓄冷時，第二電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，放冷回路不工作；bar是一種表壓力(gauge pressure)的單位。
[0029]放冷時:由蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器(6)、第二電磁閥(7)與蓄冷裝置⑷內(nèi)第二換熱器
(9)通過管道相連組成分離式熱管系統(tǒng)，工質(zhì)在該系統(tǒng)內(nèi)形成循環(huán)放冷回路，蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器流出的氣態(tài)工質(zhì)流入蓄冷裝置(4)內(nèi)第二換熱器(9)，所述氣態(tài)工質(zhì)變成液態(tài)工質(zhì)，然后所述液態(tài)工質(zhì)流入蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器(6)變?yōu)闅鈶B(tài)工質(zhì)，形成一個封閉的放冷回路，在放冷時，第一電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，蓄冷回路不工作。
[0030]所述蓄冷裝置(4)能夠儲存冷量。在蓄冷時，蓄冷回路液態(tài)工質(zhì)流經(jīng)蓄冷裝置
(4)，所述蓄冷裝置(4)吸收冷量；在放冷時，放冷回路氣態(tài)工質(zhì)流經(jīng)蓄冷裝置(4)，所述蓄冷裝置(4)釋放冷量。
[0031]在放冷過程中，第二換熱器(9)中的氣態(tài)工質(zhì)在壓力作用下進(jìn)入蓄冷裝置(4)中吸收冷量，變成液態(tài)工質(zhì)，所述液態(tài)工質(zhì)在重力作用下流入蒸發(fā)端機(jī)柜換熱器(6)變?yōu)闅鈶B(tài)工質(zhì)，形成一個封閉的放冷回路。
[0032]一種機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷方法，采用前述的機(jī)房熱管蓄冷耦合的應(yīng)急制冷系統(tǒng)；
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