通信数据机房用热管式换热系统及其热交换方法.pdf

1、10申请公布号CN102355807A43申请公布日20120215CN102355807ACN102355807A21申请号201110215178422申请日20110729H05K7/20200601F28D15/0220060171申请人上海威特力热管散热器有限公司地址201318上海市浦东新区建韵路55号72发明人朱晓琼姚勇74专利代理机构北京连和连知识产权代理有限公司11278代理人王光辉54发明名称通信数据机房用热管式换热系统及其热交换方法57摘要本发明公开一种通信数据机房用热管式换热系统，包括壳体，用以形成一热交换区域；放置于壳体内部的热管换热器，该热管换热器由复数个热管和复数

2、个散热片组成，该热管与散热片垂直；一控制单元，根据室内室外温度差是否小于阈值以控制该热管式换热系统开启；还包括一隔板，该隔板将该壳体分为受热区域和冷却区域，该热管换热器被该隔板分为受热段与冷却段。本发明同时公开一种通信数据机房用热交换方法。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102355817A1/1页21一种通信数据机房用热管式换热系统，包括壳体，用以形成一热交换区域；放置于壳体内部的热管换热器，所述热管换热器由复数个热管和复数个散热片组成，所述热管与散热片垂直；一控制单元，根据室内室外温度差是否小于阈值以控制所述热管式换热系统开

3、启；其特征在于，还包括一隔板，所述隔板将所述壳体分为受热区域和冷却区域，所述热管换热器被所述隔板分为受热段与冷却段。2如权利要求1所述的热管式换热系统，其特征在于，所述受热区域和所述冷却区域均包括至少一个风机和一个通风口。3如权利要求2所述的热管式换热系统，其特征在于，所述风机为变频调速风机，所述风机和通风口均固定于壳体上。4如权利要求1所述的热管式换热系统，其特征在于，所述受热段位于所述隔板下方，所述冷却段位于所述隔板上方。5如权利要求2所述的热管式换热系统，其特征在于，所述热管式换热系统还包括一支架，用于与地面或墙壁保持固定。6一种通信数据机房用热交换方法，包括设定机房工作温度T0及启动阈

4、值T采集机房内温度T1和机房外温度T2；当T1T0，且T1T2T，则启动换热系统。7如权利要求6所述的热交换方法，其特征在于，所述换热系统是空调或热管式换热系统。8如权利要求7所述的热交换方法，其特征在于，所述热管式换热系统包括壳体，用以形成一热交换区域；放置于壳体内部的热管换热器，所述热管换热器由复数个热管和复数个散热片组成，所述热管与散热片垂直；一控制单元，根据室内室外温度差是否小于阈值以控制所述热管式换热系统开启；还包括一隔板，所述隔板将所述壳体分为受热区域和冷却区域，所述热管换热器被所述隔板分为受热段与冷却段。9如权利要求8所述的热交换方法，其特征在于，所述受热区域和所述冷却区域均包括

5、至少一个风机和一个通风口；所述风机为变频调速风机，所述风机和通风口均固定于壳体上；所述受热段位于所述隔板下方，所述冷却段位于所述隔板上方。10如权利要求8所述的热交换方法，其特征在于，所述热管式换热系统还包括一支架，用于与地面或墙壁保持固定。权利要求书CN102355807ACN102355817A1/4页3通信数据机房用热管式换热系统及其热交换方法技术领域0001本发明涉及热管换热技术领域，具体地说是一种用于通信行业数据机房的热管式换热系统。背景技术0002在通信行业的数据机房中心中，存在能耗过高的情况，具有极大的节能减排空间。通信设备工作释放出大量显热，使得机房内环境温度逐渐上升，影响设备

6、的正常工作，严重时会导致数据网络的故障，对工业生产、生活等造成不可估量的损失。为了保证机房中心设备的稳定可靠运行，使数据机房内环境温度需维持在2630范围内，现有技术中通常在数据机房中安装了精密空调设备，来满足设备运行所需的温度和湿度要求。但空调设备的能耗较高，占机房中心整个耗电量的30以上。由于机房内设备分布密集，热对流不充分，同样会导致空调降温不明显。并且，当机房内通信设备与空调设备同时运行时，会导致电力负荷过重，存在发生火灾等安全隐患。发明内容0003本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种用于通信行业数据机房的热管式换热系统及其热交换方法，既能解决机房内有效换热的问题，还能降

7、低能耗，并能进一步消除因机房内环境温度过高带来的设备运行安全隐患，且缓解了空调设备能耗过高带来的用电压力。0004为了实现上述发明目的，本发明公开一种通信数据机房用热管式换热系统，包括壳体，用以形成一热交换区域；放置于壳体内部的热管换热器，该热管换热器由复数个热管和复数个散热片组成，该热管与散热片垂直；一控制单元，根据室内室外温度差是否小于阈值以控制该热管式换热系统开启；还包括一隔板，该隔板将该壳体分为受热区域和冷却区域，该热管换热器被该隔板分为受热段与冷却段。0005更进一步地，该受热区域和该冷却区域均包括至少一个风机和一个通风口。该风机为变频调速风机，该风机和通风口均固定于壳体上。该受热段

8、位于该隔板下方，该冷却段位于该隔板上方。该热管式换热系统还包括一支架，用于与地面或墙壁保持固定。0006本发明同时公开一种通信数据机房用热交换方法，包括设定机房工作温度T0及启动阈值T采集机房内温度T1和机房外温度T2；当T1T0，且T1T2T，则启动换热系统。0007更进一步地，该换热系统是空调或热管式换热系统。该热管式换热系统包括壳体，用以形成一热交换区域；放置于壳体内部的热管换热器，该热管换热器由复数个热管和复数个散热片组成，该热管与散热片垂直；一控制单元，根据室内室外温度差是否小于阈值以控制该热管式换热系统开启；还包括一隔板，该隔板将该壳体分为受热区域和冷却区域，该热管换热器被该隔板分

9、为受热段与冷却段。该受热区域和该冷却区域均包括至少一个风机和一个通风口；该风机为变频调速风机，该风机和通风口均固定于壳体上；该受热段位说明书CN102355807ACN102355817A2/4页4于该隔板下方，该冷却段位于该隔板上方。该热管式换热系统还包括一支架，用于与地面或墙壁保持固定。0008本发明同现有技术相比，采用热管式换热系统，且控制该系统与现有空调联动运行，充分发挥热管换热系统高能效比的优势，解决机房内换热与高能耗的问题，有效消除了因机房内环境温度过高带来的设备运行安全隐患，且缓解了空调设备能耗过高带来的用电压力，且本发明结构简单、便于安装，能够广泛应用于现有高能耗的通信机房节能

10、改造和新建节能型通信机房的换热。附图说明0009关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。0010图1是本发明所涉及的热管式换热系统的结构示意图；图2是热管式换热系统的使用状态结构示意图；图3是本发明所涉及的热管式换热系统的流程图。0011主要图示说明1热管式换热系统11控制系统12散热片13热管14箱体15风机16风机接口17外部风道18中部安装板19中间隔板20安装支架21受热段3机房设备31UPS设备顶部出风41热风出风集气管42冷风进风集气管401低温热风402低温冷风51热风进风集气管52热风出风集气管501高温热风502高温冷风7空调。具体实施方式00

11、12下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。0013参见图1，本发明所公开的热管式换热系统1包括设备箱箱体14、控制系统11、箱内中部安装板18、热管换热器、通风风机15、风机接口16、系统安装支架20及外部通风管道。热管换热器主要由阵列式排布的热管3穿过设有中间隔板19的层叠式散热片12组成。箱体14侧壁上设有开口法兰，用于安装风机接口16和外部通风管路17。箱体14底部设有安装孔，用于将机箱固定在安装支架20上。箱体14宽度300MM1500MM，外箱高度500MM2500MM，外箱厚度3001500MM。0014控制系统11安装于箱体内部，其输入信号接外部热电偶探测点以判断是否满足运行的

12、条件，输出信号接冷、热侧风机以控制风机15的启停。当外部冷源充足时，系统可替代空调投入运行，节省大量电能，当外部冷源不充足时，系统处于间歇工作或待机状态，由说明书CN102355807ACN102355817A3/4页5空调提供冷量给机房，保证机房内设备稳定、可靠运行的环境温度；控制系统11检测风机功率、风压的变化，以判断风阻改变情况，从而给出系统维护的信息或故障报警信息。控制系统11支持风机15的智能调速，根据温差的不同，选择室内、外温差自动调节风机转速，以使系统在最佳节能工况下运行。控制系统11支持运行记录及数据就地存储，包括启停时间，运行持续时间，室内实时温度，室外实时温度；同时遵循通信

13、协议，可实现将运行数据按规定格式上传至数据中心。0015箱内中部安装板18上设有开口法兰，用于固定热管换热器的中间隔板19；箱内中部安装板18通过焊接与箱体14连接。0016热管换热器主要由阵列式排布的热管13穿过设有中间隔板19的层叠式散热片12组成。位于中间隔板下端的为热管换热器的受热段21设于箱内中部安装板18以下，位于中间隔板19上端的为热管换热器的冷却段（即位于图1中散热片12的位置）设于箱内中部安装板18以上。中间隔板19采用螺栓固定于箱内中部安装板18上。中间隔板19厚度为1025MM，其上设有热管安装孔，热管安装孔为一台阶式T型通孔，热管安装孔的轴线与中间隔板表面夹角为90。热

14、管13穿过热管安装孔与中间隔板19采用过盈配合，并采用焊锡将热管13与中间隔板9焊接连接。热管换热器的受热段21采用强制对流方式进行热交换，冷却段12采用自然对流或强制对流方式进行热交换。0017热管换热器的工作过程如下当热流体流经受热段时，通过对流传热，将热量通过散热片传给热管受热段管壁，然后传给管内封装的工质；工质受热汽化，汽化吸收汽化潜热，然后流向热管冷却段，在冷却段向管壁放热后冷凝，通过热管内壁的毛细结构回流至受热段，开始下一个循环；冷却段管壁将热量导出到其上套装的散热片上，散热片再将热量通过对流和辐射综合作用，传给横掠过其表面的冷流体。通过这种方式，完成热量由热流体到冷流体的传递。而

15、热管在整个换热过程中是扮演一个热的超导体的角色，将热量从热流体传至冷流体。0018风机15具有变频调速功能，可根据控制输入信号来改变运行模式，实现定速或变速运行。风机通过风机接口16固定在箱体14上，风机15与箱体4之间通过连接螺丝固定，需要维护时可方便拆卸。0019安装支架20由钢/铁制成，其上设有固定机箱14的安装孔。安装支架可固定于机房地面或悬挂于机房墙壁上。0020该热管式换热系统的使用状态结构示意图如图2中所示。热管式换热系统的主体安装于机房的一侧，可以根据机房内设备的数量的多少配置相应的热管式换热系统。位于机房内设备3上方的是通风管路51、52。机房内设备发热后散失到机房空间内，房

16、内环境温度上升，机房整个环境空间作为热源，由热风管道收集热风501后送至热管换热机组的受段，机房外环境作为冷源，由风机经由冷风管道42送至热管换热机组的冷却段，受热段和冷却段通过中间隔板隔断，热风在下部、冷风在上部同时流经在热管换热器时，即完成热量由热风传至冷风的过程。图2中的箭头代表了空气流动的方向，由此完成了吸热、散热、热交换等一系列过程。在热管换热器处，冷、热风方向可能为同向顺流、逆向逆流，或者是垂直，由风机的安装位置确定。0021本发明中热管式换热系统1既可以安装于机房地面，也可悬挂安装与机房墙壁。热管换热器在机组箱体内部垂直放置，中间隔板上所开热管安装孔轴线与箱体中部安装板说明书CN

17、102355807ACN102355817A4/4页6表面垂直，热管轴线沿重力方向，有利于发挥重力热管传热优势。0022图3是本发明所涉及的热管式换热系统的流程图本发明中的热管式换热系统主要用于通信行业数据机房内部整体空间与外界环境的换热。如图3中所示，热管式换热系统的工作过程如下S11系统启动；S12设置机房环境温度为T0,系统节能临界启动温差TCR；S13由热电偶采集到的机房内温度T1和机房外环境温度T2，从而确定热管式换热机组与现有空调机组的联动运行模式，包括热管机组单独运行，热管机组与空调机组共同运行和空调机组单独运行。当满足步骤S14T1T0（说明机房内温度过高需降温），和步骤S15

18、T1T2TCR（说明达到节能临界启动温差，若运行则节能）时，则进入步骤S17风机启动运行，热管式换热机组工作。当步骤S14的判断结果为T1T0（说明机房内温度过高需降温），且当步骤S15的判断结果为T1T2TCR（说明未达到热管机组临界启动温差，若运行则属不节能运行）时，则进入步骤S16热管换热机组停运，空调机组维持运行；当步骤S14判断结果为T1T0（说明机房内温度不需降温）热管式换热机组停运。0023该换热系统可根据室内外的温度控制换热机组的停止或开启。该气气热管换热系统与机房原有空调进行联动，可部分甚至全部替代空调。当室外冷源充足时该气气热管换热系统可高效运行，由于其能效比同比远大于空调

19、，在提供相同冷量的基础上可大幅减小耗电量。当室外冷源不充足时，该气气热管换热系统可间歇工作，达到其节能临界条件时则启动，否则停机，从而在保证机房内环境温度满足2630要求时，最大限度节省电能。0024本说明书中该的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。说明书CN102355807ACN102355817A1/3页7图1说明书附图CN102355807ACN102355817A2/3页8图2说明书附图CN102355807ACN102355817A3/3页9图3说明书附图CN102355807A