[發(fā)明專利]一種基于相變蓄熱和夜間輻射的散熱系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010297145.8
• 申請(qǐng)日: 2020-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111465270B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐新華;范時(shí)光;嚴(yán)天;張?jiān)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于相變蓄熱和夜間輻射的散熱系統(tǒng)，屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，其通過(guò)對(duì)應(yīng)發(fā)熱單元設(shè)置吸熱單元、儲(chǔ)熱單元和散熱單元，利用各干管的對(duì)應(yīng)設(shè)置，對(duì)應(yīng)連通形成第一循環(huán)管路和第二循環(huán)管路，并且通過(guò)優(yōu)選設(shè)置各單元和各循環(huán)管路中的換熱材料，利用熱量在對(duì)應(yīng)相變材料中的存儲(chǔ)和傳遞，從而有效實(shí)現(xiàn)發(fā)熱單元所產(chǎn)生熱量的持續(xù)帶出。本發(fā)明基于相變蓄熱和夜間輻射的散熱系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置簡(jiǎn)便，可有效利用夜間輻射，無(wú)需設(shè)置額外的冷卻設(shè)備便能實(shí)現(xiàn)機(jī)房和數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的全天候散熱，降低了機(jī)房中散熱系統(tǒng)的設(shè)置成本，避免了高品位能源的額外消耗，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性高、連續(xù)性好，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于相變蓄熱和夜間輻射的散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其設(shè)置數(shù)量和規(guī)模越來(lái)越大，所需和相應(yīng)消耗的能源也日愈增多。其中，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的能耗往往占數(shù)據(jù)中心能耗的約20％～50％。此外，數(shù)據(jù)中心規(guī)模增大的同時(shí)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的發(fā)熱密度也在不斷上升，無(wú)論是機(jī)柜內(nèi)的服務(wù)器還是服務(wù)器內(nèi)的產(chǎn)熱元件都在往更高集成的方向發(fā)展，而這無(wú)疑會(huì)使得數(shù)據(jù)中心面臨更嚴(yán)重的散熱問(wèn)題。如何有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)柜的高效散熱是減少數(shù)據(jù)中心能耗的關(guān)鍵。

針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的散熱問(wèn)題，現(xiàn)有的技術(shù)主要有兩種：一種是利用空調(diào)系統(tǒng)送冷風(fēng)的形式對(duì)整個(gè)機(jī)房進(jìn)行冷卻，即先冷機(jī)房再冷機(jī)柜，這種冷卻方式能耗高且效率較低，對(duì)高發(fā)熱密度的機(jī)柜而言冷卻效果有限，很難滿足機(jī)柜的散熱需求。與之對(duì)應(yīng)的，另一種技術(shù)是將機(jī)柜級(jí)別的換熱裝置放置在機(jī)柜末端，再將冷卻介質(zhì)通到各個(gè)換熱裝置，通過(guò)壓縮機(jī)裝置驅(qū)動(dòng)冷媒進(jìn)行換熱；這一冷卻方式的相較對(duì)整個(gè)房間冷卻的形式更節(jié)能，但是需要布置更多的冷卻設(shè)備，也大量占用了機(jī)房的空間，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)中心的設(shè)置成本。例如在專利申請(qǐng)文獻(xiàn)CN 105188316 A中，公布了一種雙系統(tǒng)互備機(jī)柜熱管背板排熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用以風(fēng)冷冷凝器或冷卻塔為主的冷源單元和機(jī)械冷源單元組合，能一定程度上解決數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的散熱問(wèn)題，改善數(shù)據(jù)中心機(jī)柜的使用環(huán)境。但是，由于上述系統(tǒng)在工作時(shí)需要利用高品位能源作為水泵與風(fēng)機(jī)等的動(dòng)力源，額外增加了能源消耗，無(wú)法充分滿足節(jié)能減排的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求中的一種或者多種，本發(fā)明提供了一種基于相變蓄熱和夜間輻射的散熱系統(tǒng)，其中通過(guò)利用了相變材料的吸放熱原理和夜間天空輻射，在無(wú)需利用額外高品位能源的基礎(chǔ)上，可有效實(shí)現(xiàn)發(fā)熱單元(例如數(shù)據(jù)中心機(jī)柜)的全天候散熱，節(jié)約能源，降低設(shè)備的功耗和散熱成本，滿足節(jié)能減排的要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于相變蓄熱和夜間輻射的散熱系統(tǒng)，其包括設(shè)置在發(fā)熱單元上的吸熱單元和對(duì)應(yīng)所述吸熱單元設(shè)置的儲(chǔ)熱單元，以及設(shè)置在室外的散熱單元；

所述吸熱單元內(nèi)設(shè)置有第一密封腔，該第一密封腔內(nèi)設(shè)置有兩端分別伸出所述吸熱單元頂部和底部的吸熱管，并在所述吸熱管外周的第一密封腔內(nèi)封裝有第一相變材料；

所述儲(chǔ)熱單元內(nèi)設(shè)置有第二密封腔，其內(nèi)部封裝有第二相變材料，且所述第二密封腔內(nèi)間隔設(shè)置有第一換熱器和第二換熱器；

所述散熱單元包括可用于吸收夜間輻射的輻射冷卻板，該輻射冷卻板內(nèi)設(shè)置有散熱管，所述散熱管的兩端分別伸出所述輻射冷卻板；

同時(shí)，在所述吸熱單元和所述儲(chǔ)熱單元之間設(shè)置第一干管和第二干管，并在所述散熱單元與所述儲(chǔ)熱單元之間設(shè)置有第三干管和第四干管；所述吸熱管的兩端分別連接所述第一干管和所述第二干管的一端，且兩干管的另一端分別伸入所述第二密封腔中，并與所述第一換熱器的兩端連接，形成第一循環(huán)管路；所述散熱管的兩端分別連接所述第三干管和所述第四干管的一端，且第三干管和第四干管的另一端分別伸入所述第二密封腔中，并與所述第二換熱器的兩端連接，形成第二循環(huán)管路；