申请/专利权人：南京佳力图机房环境技术股份有限公司

申请日：2018-01-22

公开（公告）日：2023-08-29

公开（公告）号：CN108184322B

主分类号：H05K7/20

分类号：H05K7/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.08.29#授权;2018.07.13#实质审查的生效;2018.06.19#公开

摘要：本发明公开了一种基于热管的VRV机房一体化散热系统及其控制方法，该系统包括制冷机组、主循环管路、副循环管路、集中式热处理联箱、热管模块式内嵌散热板、热管、主机温度监测器和控制器，集中式热处理联箱包括第一处理区和第二处理区，第二处理区包括多个冷却腔；热管模块式内嵌散热板安装在主机机组局部散热区，热管的蒸发端插入热管模块式内嵌散热板，冷凝端插入集中式热处理联箱的第二处理区的冷却腔。本发明运用热管导热快、热阻小的散热优势、采用模块式内嵌式散热板直达散热核心区，通过集中式热处理联箱集中解决主机散热和室内温度调节，适用于有大量操作人员和大型主机，具有室内环境温度要求和大量局部散热负荷的数据控制中心机房。

主权项：1.一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于：包括制冷机组、主循环管路、副循环管路、集中式热处理联箱、热管模块式内嵌散热板、热管、主机温度监测器和控制器；所述集中式热处理联箱包括用于室内环境空气调节的第一处理区和用于主机环境温度调节的第二处理区；所述制冷机组通过所述主循环管路与所述集中式热处理联箱的第二处理区相连，通过所述副循环管路与所述集中式热处理联箱的第一处理区相连，所述主循环管路和副循环管路上分别设有用于流量调节的阀门；所述第二处理区包括多个冷却腔，每个冷却腔设有用于充液的阀门；所述主机温度监测器安装在主机机组内，所述控制器分别与主机温度监测器、主循环管路阀门、副循环管路阀门和冷却腔阀门相连；所述控制器，用于根据主机温度监测器所示温度对主循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小；根据主机温度监测器所示温度对冷却腔阀门进行控制：当主机温度监测器监测到某主机的运行温度过高时，打开这台主机插入的冷却腔的阀门，集中式热处理联箱第二处理区的制冷剂充入冷却腔内；当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量减少时，逐渐闭合冷却腔阀门；当主机温度监测器所示温度降至正常工作温度，关闭冷却腔；根据室内环境温度监测器所示温度对副循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当室内环境温度监测器所示温度高于人体舒适环境温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小；所述热管模块式内嵌散热板安装在主机机组局部散热区，所述热管模块式内嵌散热板内插有所述热管，所述热管的蒸发端插入热管模块式内嵌散热板，冷凝端插入集中式热处理联箱的第二处理区的冷却腔。

全文数据：基于热管的VRV机房一体化散热系统及其控制方法技术领域[0001]本发明属于节能、制冷技术领域，涉及一种基于热管的VRVVariableRefrigerantVolume机房一体化散热系统及其控制方法。背景技术[0002]由于微电子行业的飞速发展，在相同体积内容纳更多的电子器件，这就会使得单位面积的热通量大大提升，主机上CPU等器件发热量很大，而高温往往是损坏电子器件的主要因素，根据相关资料可知，当电子元件温度每上升10°C，其可靠性就会降低一半，而且还会降低芯片的处理性能，降低芯片的工作稳定性，增加出错率。[0003]集成度的不断提高，电子器件的热密度日渐增大，如何解决机房内主机的散热成为学者们关注的问题。现行的机房散热解决方案多采用精密空调，通过使整个房间降温，营造低温环境，然后通过房间低温环境给主机降温，这种散热方案耗能且效果不好，在需要有操作人员在数据控制中心机房的时候，低温室内环境给室内操作人员带来了极不舒适感。随着数据中心的大型化和云端基站的建立，中控系统即数据控制中心也变得越来越多，在这种有着大量操作人员和大型主机的场所，急需一种既能满足大型主机散热需求，维持主机正常工作，又能满足室内操作人员舒适度的要求的一种解决局部高热密度散热问题并兼顾室内大环境的散热解决方案。[0004]热管热阻小，是一种良好的热导体，受到了学者们的广泛关注，热管散热器也被学者们尝试应用在解决机房散热问题上，但是现行的机房用热管散热器连成一体，整体附于主机后部，其数量和布置不能随主机运行状况进行调整，没有即时可控性，这也造成了散热延时和耗能的问题。发明内容[0005]发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于热管的VRV机房一体化散热系统及其控制方法，发挥热管导热快、热阻小的散热优势、采用模块式内嵌式散热板直达散热核心区，并采用集中式热处理联箱集中解决主机散热和室内温度调节，着眼于解决局部高热密度散热问题且兼顾室内大环境，保障室内操作人员的舒适感。[0006]技术方案:为实现上述发明目的，本发明具体采用的技术方案是：[0007]—种基于热管的VRV机房一体化散热系统，包括制冷机组、主循环管路、副循环管路、集中式热处理联箱、热管模块式内嵌散热板、热管、主机温度监测器和控制器；[0008]所述集中式热处理联箱包括用于室内环境空气调节的第一处理区和用于主机环境温度调节的第二处理区;所述制冷机组通过所述主循环管路与所述集中式热处理联箱的第二处理区相连，通过所述副循环管路与所述集中式热处理联箱的第一处理区相连，所述主循环管路和副循环管路上分别设有用于流量调节的阀门；[0009]所述第二处理区包括多个冷却腔，每个冷却腔设有用于充液的阀门；所述主机温度监测器安装在主机机组内，所述控制器分别与主机温度监测器、主循环管路阀门、副循环管路阀门和冷却腔阀门相连；[0010]所述热管模块式内嵌散热板安装在主机机组局部散热区，所述热管模块式内嵌散热板内插有所述热管，所述热管的蒸发端插入热管模块式内嵌散热板，冷凝端插入集中式热处理联箱的第二处理区的冷却腔。[0011]作为优选，一个主机机组上的热管模块式内嵌散热板中的热管的冷凝端插入一个冷却腔。[0012]作为优选，所述主循环管路变频充液的优先级高于所述副循环管路。[0013]作为优选，所述集中式热处理联箱的第一处理区包括空气处理箱以及与所述空气处理箱相连的新风管、回风管和送风管。[0014]作为优选，所述冷却腔阀门为闸板阀。[0015]作为优选，所述热管模块式内嵌散热板内插所用的热管采用市售复合毛细结构热管。[0016]作为优选，所述热管模块式内嵌散热板安装在主机机组后壁面，紧贴电子元件集中处。[0017]上述基于热管的VRV机房一体化散热系统的控制方法，包括：[0018]根据主机温度监测器所示温度对主循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小；[0019]根据主机温度监测器所示温度对冷却腔阀门进行控制：当主机温度监测器监测到某主机的运行温度过高时，打开这台主机插入的冷却腔的阀门，集中式热处理联箱第二处理区的制冷剂充入冷却腔内；当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量减少时，逐渐闭合冷却腔阀门；当主机温度监测器所示温度降至正常工作温度，关闭冷却腔；[0020]根据室内环境温度监测器所示温度对副循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当室内环境温度监测器所示温度高于人体舒适环境温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小。[0021]作为优选，所述控制方法中，主循环管路变频充液的处理优先级高于副循环管路。[0022]有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明运用热管导热快、热阻小的散热优势、采用模块式内嵌式散热板直达散热核心区，并且模块式内嵌式散热板使散热更加具有针对性，模块式的布置方案也给热管的布置增加了灵活性，且其运行状况受电子信号控制，更加节能、即时且高效。本发明集中式热处理联箱集中解决主机散热和室内温度调节，着眼于解决局部高热密度散热问题且兼顾室内大环境，为有大量操作人员和大型主机，具有室内环境温度要求和大量局部散热负荷的数据控制中心机房提供了一种基于热管的VRV机房一体化散热解决方案。附图说明[0023]图1为本发明一种基于热管的VRV机房一体化散热系统的布局示意图。[0024]图2为集中式热处理联箱第一处理区的结构示意图。[0025]图3为集中式热处理联箱第二处理区的结构示意图。[0026]其中：1-制冷机组;2-主循环管路;3-副循环管路;4-集中式热处理联箱;41-集中式热处理联箱第一处理区；411-新风管;412-回风管;413-送风管;414-空气处理箱;42-集中式热处理联箱第二处理区；421-冷却腔;422-冷却腔阀门；5-副循环管路阀门；6-主循环管路阀门；7-热管模块式内嵌散热板;8-热管模块式内嵌散热板内插所用的热管;9-主机温度监测器;10-连接电缆;11-控制器。具体实施方式[°027]下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0028]如图1所示，本发明实施例公开的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，包括制冷机组1、主循环管路2、副循环管路3、集中式热处理联箱4、热管模块式内嵌散热板7、热管模块式内嵌散热板内插所用的热管8、主机温度监测器9、连接电缆10、控制器11和多个阀门。其中，集中式热处理联箱4用于集中解决主机散热和室内温度调节，可放置于主机机组后壁附近，包括用于室内环境空气调节的第一处理区和用于主机环境温度调节的第二处理区。制冷机组1通过主循环管路2与集中式热处理联箱4的第二处理区相连，通过副循环管路3与集中式热处理联箱4的第一处理区相连。主循环管路和副循环管路上分别设有用于流量调节的阀门（主循环管路阀门6和副循环管路阀门5;[0029]如图2所示，集中式热处理联箱第一处理区41包括新风管411、回风管412、送风管413、空气处理箱414。集中式热处理联箱第一处理区41主要进行室内环境的空气调节，采用一次回风，新风与部分回风在空气处理箱414中被处理，通过送风管送至房间内，为室内操作人员提供舒适的室内环境。其中空气处理箱即空气处理机组AHU，实现对空气的调节，由空气过滤段、表冷器段、喷水室段、空气加湿段、风机段多组块构成，可采用市售产品。集中式热处理联箱第一处理区41也可结合实际情况选用其它方式实现室内环境的制冷。[0030]如图3所示，集中式热处理联箱第二处理区42包括多个冷却腔421和控制冷却腔充液的多个冷却腔阀门422。主机温度监测器9设于各主机机组内，实时监测主机运行温度，控制器11为计算机分析控制器，通过连接电缆10或无线方式分别与主机温度监测器9、主循环管路阀门6、副循环管路阀门5、多个冷却腔阀门422相连接，进行信号传输。主循环管路阀门6、副循环管路阀门5为流量调节阀，冷却腔阀门422为闸板阀。主循环管路阀门6、副循环管路阀门5可通过计算机分析控制器的电子信号控制管道内的变频充液，多个冷却腔阀门422可通过计算机分析控制器的电子信号控制腔体内的变频充液。[0031]每个主机机组（即一个机柜安装一个热管模块式内嵌散热板7。机房中多个主机机组安装的热管模块式内嵌散热板7相互独立安装。热管模块式内嵌散热板设有插孔，孔内插热管8，可安装在机组后壁面，紧贴电子元件集中处。[0032]热管模块式内嵌散热板内插所用的热管8的蒸发端插入热管模块式内嵌散热板7，冷凝端插入集中式热处理联箱第二处理区42的冷却腔421。一般情况下，一个主机机组的热管模块式内嵌散热板的热管的冷凝端插入一个冷却腔。对于少数、小型主机机组集中式热处理箱位于主机机组后壁附近，可一端插入散热板，一端直接插入冷却腔，将散热板和集中式热处理箱组合安装起来。对于多台、大型主机机组，可将每个主机机组的内插热管的冷凝端联结起来，合并冷凝端，然后插入冷却腔。[0033]热管模块式内嵌散热板内插所用的热管8可以是“复合毛细结构”热管，为市售产品，即把沟槽热管的高渗透率和烧结热管的高稳定性的特性相结合烧制的一种热管AVC的沟槽+铜粉烧结），达到最优的性能。[0034]热管的工作原理是当蒸发端（即热管模块式内嵌散热板嵌插底座，也即和主机散热元件CPU等电子元件直接接触的部分开始受热的时候，管壁周围的液体就会瞬间汽化，产生蒸气，此时这部分的压力就会变大，蒸气流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸气流到达冷凝端后冷凝成液体，在冷凝端即插入集中式热处理联箱第二处理区的冷却腔的部分放出大量的热量，最后借助毛细力回到蒸发受热端完成一次循环。[0035]集中式热处理联箱第二处理区主要是进行主机的局部散热问题，通过热管模块式内嵌散热板将主机运行所产生的热量快速传至集中式热处理联箱中，同时主循环管路阀门随着主机温度监测器所示温度进行流量调节，控制管道中的变频充液：当主机温度监测器所示温度偏离正常工作温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小。当主机温度监测器监测到某主机的运行温度过高时，这台主机插入的冷却腔的闸板阀打开，集中式热处理联箱第二处理区的制冷剂充入冷却腔内，节能高效地解决局部高热密度散热问题，保证了主机的正常运行。[0036]本发明实施例的基于热管的VRV机房一体化散热系统根据主机温度监测器所测温度和给定的主机正常工作温度的偏差量，控制器通过控制主循环管路阀门，闸板阀阀门调节制冷剂充液率，实现对应主机的降温控制，为闭环负反馈控制。根据室内环境温度监测器所示温度和设置的室内温度，控制器通过控制副循环管路阀门调节制冷剂充液率，实现室内温度调节。具体控制方法包括：[0037]根据主机温度监测器所示温度对主循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小。[0038]根据主机温度监测器所示温度对冷却腔阀门进行控制，当主机温度监测器监测到某主机的运行温度过高时，这台主机插入的冷却腔的闸板阀打开，集中式热处理联箱第二处理区的制冷剂充入冷却腔内。当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量减少时，闸板阀其逐渐闭合。当主机温度监测器所示温度降至正常工作温度，闸板阀关闭。[0039]根据室内环境温度监测器所示温度对副循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当室内环境温度监测器所示温度高于人体舒适环境温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小。[0040]本发明运用热管导热快、热阻小的散热优势、采用模块式内嵌式散热板直达散热核心区，发明了一种集中式热处理联箱集中解决主机散热和室内温度调节，着眼于解决局部高热密度散热问题且兼顾室内大环境，为有大量操作人员和大型主机，具有室内环境温度要求和大量局部散热负荷的数据控制中心机房提供了一种基于热管的VRV机房一体化散热解决方案。[0041]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:包括制冷机组、主循环管路、副循环管路、集中式热处理联箱、热管模块式内嵌散热板、热管、主机温度监测器和控制器；所述集中式热处理联箱包括用于室内环境空气调节的第一处理区和用于主机环境温度调节的第二处理区;所述制冷机组通过所述主循环管路与所述集中式热处理联箱的第二处理区相连，通过所述副循环管路与所述集中式热处理联箱的第一处理区相连，所述主循环管路和副循环管路上分别设有用于流量调节的阀门；所述第二处理区包括多个冷却腔，每个冷却腔设有用于充液的阀门；所述主机温度监测器安装在主机机组内，所述控制器分别与主机温度监测器、主循环管路阀门、副循环管路阀门和冷却腔阀门相连；所述热管模块式内嵌散热板安装在主机机组局部散热区，所述热管模块式内嵌散热板内插有所述热管，所述热管的蒸发端插入热管模块式内嵌散热板，冷凝端插入集中式热处理联箱的第二处理区的冷却腔。2.根据权利要求1所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:一个主机机组上的热管模块式内嵌散热板中的热管的冷凝端插入一个冷却腔。3.根据权利要求1所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:所述主循环管路变频充液的优先级高于所述副循环管路。4.根据权利要求1所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:所述集中式热处理联箱的第一处理区包括空气处理箱以及与所述空气处理箱相连的新风管、回风管和送风管。5.根据权利要求1所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:所述冷却腔阀门为闸板阀。6.根据权利要求1所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:所述热管模块式内嵌散热板内插所用的热管采用市售复合毛细结构热管。7.根据权利要求1所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统，其特征在于:所述热管模块式内嵌散热板安装在主机机组后壁面，紧贴电子元件集中处。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统的控制方法，其特征在于，包括：根据主机温度监测器所示温度对主循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液:当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小；根据主机温度监测器所示温度对冷却腔阀门进行控制：当主机温度监测器监测到某主机的运行温度过高时，打开这台主机插入的冷却腔的阀门，集中式热处理联箱第二处理区的制冷剂充入冷却腔内；当主机温度监测器所示温度高于正常工作温度的偏离量减少时，逐渐闭合冷却腔阀门；当主机温度监测器所示温度降至正常工作温度，关闭冷却腔；根据室内环境温度监测器所示温度对副循环管路阀门进行流量调节，控制管道中的变频充液：当室内环境温度监测器所示温度高于人体舒适环境温度的偏离量增大时，制冷剂流量增大，反之制冷剂流量减小。9.根据权利要求8所述的一种基于热管的VRV机房一体化散热系统的控制方法，其特征在于:主循环管路变频充液的处理优先级高于副循环管路。

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