[發明專利]一種數據中心用泵驅兩相回路空調背板散熱系統

在審

• 申請號: 202210020512.9
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114222491A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 袁衛星;王磊鑫;任柯先;程浩;楊通智
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 楊向南

本發明公開了一種數據中心用泵驅兩相回路空調背板散熱系統，包括工質泵驅動部分、背板蒸發散熱部分和氣液分離換熱部分，工質泵驅動部分包括儲液罐、工質泵；背板蒸發散熱部分為背板蒸發器；氣液分離換熱部分包括氣液分離器、壓縮機驅動氣相散熱子部分和液相散熱子部分；所述工質泵可與單向閥并聯布置，所述壓縮機可與單向閥并聯布置。本發明運行可靠性高，成本低；可通過氣液分離部分實現氣液分離，并通過工質液位高度的自適應從而實現散熱工質干度波動狀態下氣液的穩定分離；實現對氣相工質的精確冷凝。

技術領域

本發明涉及空調技術領域，具體涉及一種數據中心用泵驅兩相回路空調背板散熱系統。

背景技術

近幾年隨著5G、物聯網、人工智能、自動駕駛等計算科學技術不斷進步和迭代，我國數據中心的規模、數量、技術和產業等方面保持高速增長。同時數據中心的迅速發展和其數量規模的不斷壯大也帶來了巨大的能源消耗。數據中心中傳統散熱設備的能耗是除IT設備能耗外耗能占比最大的能耗因素。充分利用自然冷源是目前降低數據中心散熱能耗最有效的手段之一，得到了大量學者和技術人員的關注。其中散熱效果好，結構簡單的熱管散熱系統是研究重點之一，其中熱管散熱系統包括重力式分離熱管、液泵驅動分離熱管、氣泵驅動分離熱管、毛細熱管等形式。但熱管散熱系統在夏季高溫環境下無法工作，熱管散熱系統必須與空調散熱系統結合運行。

發明專利ZL201610425330.4提出了一種復合型機房空調系統及其控制方法。該系統的制冷單元和熱管單元在低壓儲液器處耦合，根據室外環境溫度控制閥門切換，分別運行制冷循環、復合循環和熱管循環。與本方案相比，該方案有以下缺點和不足：1、該方案采用電動三通閥切換運行模式，系統復雜，且電動閥門長期運行有泄露的隱患。2、該方案制冷單元和熱管單元無法互為冗余：當熱管單元的泵出現故障時，即使壓縮機可以正常工作，整個散熱系統也無法工作。3、該方案并未提出背板蒸發器出口如何實現氣液分離、分別對氣路和液路散熱，散熱效率較低。

發明專利ZL201910498291.4提出了一種帶自然冷卻型空調系統及其控制系統。該方案包括室內、室外模塊。與本方案相比，該方案有以下缺點和不足：1、系統運行模式通過壓縮機的旁通閥進行切換，系統復雜，且電動閥門長期運行有泄露的隱患，可靠性較低。2、該方案并未提出背板蒸發器出口如何實現氣液分離、分別對氣路和液路散熱，散熱效率較低。

發明專利ZL201910497418.0公開了一種數據中心用復合型空調系統及其控制方法。與本方案相比，該方案有以下缺點和不足：1、該方案采用閥門切換系統運行模式，系統部件多且切換復雜，電動閥門長期運行有泄露的隱患，可靠性較低。2、該方案制冷單元和熱管單元無法互為冗余：當工質泵出現故障時，即使壓縮機可以正常工作，整個散熱系統也無法工作。3、該方案中的工質泵的回路無法參與冷凝散熱，有單獨的熱管冷凝回路，使得系統構造和管路復雜，長期的運行可靠性無法保證。

發明專利ZL201610174000.2涉及一種熱管復合型空調系統及其控制方法。與本方案相比，該方案有以下缺點和不足：該方案的形式和蒸氣壓縮循環一樣，且只能采用的氣泵熱管模式，而氣泵熱管散熱效率遠低于液泵熱管的散熱效率。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種數據中心用泵驅兩相回路空調背板散熱系統。

根據本申請實施例提供的技術方案，一種數據中心用泵驅兩相回路空調背板散熱系統，設置工質泵驅動部分、背板蒸發散熱部分和氣液分離換熱部分，其中工質泵驅動部分包括一個儲液罐、一個或多個工質泵和一個單向閥，單向閥和工質泵并聯。

氣液分離換熱部分：包括一個氣液分離器、壓縮機驅動氣相散熱子部分和液相散熱子部分，氣液分離器可將待散熱的氣液兩相工質分離成單氣和單液相并分別流入壓縮機驅動氣相散熱子部分和液相散熱子部分。壓縮機驅動氣相散熱子部分對氣相工質進行冷凝散熱，液相散熱子部分對液相工質進行冷凝散熱。