[發明專利]環形熱管陣列換熱器以及包含其的換熱系統

有效

• 申請號: 201610251062.9
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105737361B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 王濤;郭聰;郭朝紅;曾秒;姜玉雁
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F24F13/30
• 分類號: F24F13/30;F28D15/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種環形熱管陣列換熱器，包括冷凝端和蒸發端，所述冷凝端和蒸發端均包括多路水平管路；所述換熱器還包括兩個多通管路，所述兩個多通管路相對設置，且每個多通管路均連接至冷凝端和蒸發端的水平管路，形成多個閉合環路，兩個多通管路分別為第一多通管路和第二多通管路。以及含該換熱器的換熱系統。該環形熱管陣列換熱器，利用春秋冬季節室外溫度較低的條件，消耗動力較少的條件下，將空間內部的熱量轉移到室外，節省了大量空調能耗，可應用于數據中心或機柜內部的換熱。

技術領域

本發明涉及熱交換領域，進一步涉及一種環形熱管陣列換熱器，以及包含該換熱器的換熱系統。

背景技術

數據中心或者通信機柜的用能量大而集中(單位面積的用能量遠高于辦公建筑的用量)，24小時不間斷運行，年運行小時數遠高于其他商業建筑。隨著全球變暖和能源的短缺，能源的高效利用問題日益凸顯，如何降低功率利用效率(功率利用效率＝設施總功率/IT設備功率)，已成為數據中心運行管理人員追求的目標。

根據設備的運行要求，數據中心或者通信機柜需要在一個環境可控的空間內確保系統的可靠運行，其中，最主要的就是運行的溫度環境在20-25℃范圍內，并保持內部環境的清潔。目前最通用的做法就是采用空調或者熱電致冷裝置。

對于數據中心而言，一般采用大功率空調并安裝溫度自動控制裝置來調節數據中心的溫度，隨著主機系統的散熱量越來越高，空調的功率越來越大，同時為了避免主機超溫故障，機房內一般采用下送風、上回風的送風方式。在每個機柜前部有開孔地板，用于送冷風。此外，機房的空調還必須保證機房內具有良好的空氣流動，不存在局部熱點和風短路現象，機房的不同地點溫差較小。

對于通信機柜而言，除了采用空調進行冷卻外，由于熱電致冷(TEC)本身沒有運動部件、無制冷劑污染、結構簡單且集成度高，在通信機柜中也有廣泛的應用。但是單個TEC的功率很小，在通信機柜的應用中，需要將TEC串并聯后組合成堆進行使用。在使用過程中，TEC的冷端表面安裝散熱片和風扇放置于通信機柜內，在TEC的熱端安裝散熱片和風扇放置于通信機柜的外側，由此控制通信機柜內部的溫度。

目前的高效傳熱器件中熱管已經被廣泛的應用，如圖1所示，現有技術提供一種采用熱管換熱器進行機房的冷卻，采用相互獨立的蒸發端與冷凝端，蒸發端與冷凝端之間連接有構成循環通路的導管，導管內設有熱管介質。由此能有效利用冬季與春秋季節較低的環境溫度。

從上述的技術方案可見，不管是采用大功率空調還是TEC來控制設備的溫度，都需要消耗大量的電能。另外，由于TEC的熱電轉換效率較低，這種冷卻方式的能源利用效率低下，為了達到要求的負荷，需要將很多TEC進行串并聯使用，系統復雜，可靠性低。

在較冷的春秋冬季，由于室外溫度低，可以利用室內外的溫差，在不消耗動力的條件下，將室內的熱量轉移到室外，節省空調的電能消耗。但是由于潔凈度的要求，不能直接將室內外空氣進行交換，而需要使用熱管等高效傳熱設備。

蒸發端和冷凝端分離的熱管換熱器采用的是連接導管的方式，所有的蒸發端產生的蒸汽均通過連接導管輸運，造成了流動阻力增加；蒸汽在冷凝側的入口處即開始冷凝，下方蒸汽較少，造成冷凝側器的溫度分布不均勻，不能很好的發揮冷凝側的換熱能力。另一方面如果機房面積較大，蒸發端和冷凝端的距離較遠，造成了連接導管的長度增加，也會帶來熱阻增加的后果。如果熱管換熱器的熱阻增加，則意味著蒸發端和冷凝端的溫差增大，只有的更低的室外溫度環境下，熱管換熱器才能啟用，因此導致全年可用天數減少，節能效果降低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種環形熱管陣列換熱器以及包含其的換熱系統。

為實現上述目的，根據本發明一方面，提供一種環形熱管陣列換熱器，包括冷凝端和蒸發端，其中：

所述冷凝端和蒸發端均包括多路水平管路；