高热流密度机柜散热冷却方法及其复合换热器技术

本发明专利技术涉及一种高热流密度机柜散热冷却方法及其复合换热器，该高热流密度机柜复合换热器包括机柜换热器件和热输运器件，机柜换热器件为设置于机柜背板或侧板并与来自高热流密度机柜内的热空气换热且在机柜内独立完成吸热与放热全过程的换热器件，热输运器件为一端与机柜换热器件面接触且另一端位于机柜外部的独立的器件，机柜换热器件与来自高热流密度机柜内的热空气换热后将热量传递至面接触的热输运器件的一端，热输运器件通过自身内部介质将热量输运至另一端进而带出机柜。该高热流密度机柜复合换热器可以极大的节约传统的空调能耗，而且该复合换热器具有极好的安全可靠性。

【技术实现步骤摘要】
高热流密度机柜散热冷却方法及其复合换热器
本专利技术涉及机柜散热冷却
，特别是一种基于微热管阵列板的高热流密度机柜散热冷却方法及其复合换热器。
技术介绍
随着经济的高速增长，数据业务呈直线式上升，数据中心迅猛发展。在数据机房中，机柜内服务器的电子器件(如CPU等)越来越微型、高效，随之而来的是服务器高的发热量及其散热问题，而对其进行疏散和冷却逐渐成为数据机房的研究热点和难点，有研究表明，电子芯片的温度超出正常范围10℃时，系统的可靠性下降50％，而超过55％电子设备的失效是由于温度过高引起的。为了保证机柜内电子设备的可靠运行，机房内采用大量的精密空调进行制冷散热，全年耗费大量的电能。但面对“能源危机”的现状及节能降耗的需求，现在所有数据中心都在采用各种形式的新技术来降低IDC机房的能耗，减少空调系统的负荷，提高空调系统的工作效率。而实际上机房外有大量的自然冷能，如何有效利用自然冷能为IDC机房散热已成为一种重要节能技术。此外，由于机柜内相对高温的空气与机柜外的冷空气混合再进入制冷机换热，不仅造成制冷设备的效率低下，而且限制了安装在机柜内电子器件的功率密度，造成机房无法更有效的利用。如果对机柜直接散热并利用冷却媒介将热量直接带出机房散掉，则不仅可以有效的利用机柜内高温空气与冷却媒介的大温度差，而且带出机房的热量可以很方便的利用自然冷能或者制冷冷能，可以极大的节约传统的空调能耗。传统采用全连通热管换热器的方式对机柜进行散热实现室外自然冷能的利用，其使用蒸发器、气体总管、冷凝器和液体总管构成全连通应用方式，但该系统不仅现场安装工艺要求高、蒸发器与冷凝器温差大，冷能的利用很不充分，而且该系统可靠性极差，一旦系统有任何的泄漏点，则整个系统就会完全失效，完全不适合数据机房，此外该换热系统的空间位置不能灵活变动，在空间的布置形式上还存在很大的局限性。
技术实现思路
本专利技术针对现有机柜的散热技术散热效果不佳、可靠性安全性较差且机柜功率密度低、能耗高等问题，提供一种高热流密度机柜复合换热器，该换热器将机柜内的换热的机柜换热器件与将机柜内热带出机柜外的独立的热输运器件配合工作并且两者内部介质物理隔离，独立的热输运器件可进一步与外界独立的冷源连接，不仅可以有效的利用机柜内高温空气与冷却媒介的大温度差换热，冷却媒介将热量带出机房外，充分利用自然冷能，可以极大的节约传统的空调能耗，而且该复合换热器具有极好的安全可靠性。本专利技术还涉及一种高热流密度机柜散热冷却方法。本专利技术的技术方案如下：一种高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，包括机柜换热器件和热输运器件，所述机柜换热器件为设置于机柜背板或侧板并与来自高热流密度机柜内的热空气换热且在机柜内独立完成吸热与放热全过程的换热器件，所述热输运器件为一端与机柜换热器件面接触且另一端位于机柜外部的独立的器件，所述机柜换热器件和热输运器件内均设置有流动介质且两者介质相互物理隔离；所述机柜换热器件与来自高热流密度机柜内的热空气换热后将热量传递至面接触的热输运器件的一端，所述热输运器件通过自身内部介质将热量输运至另一端进而带出机柜。所述机柜换热器件为带有换热翅片的微热管阵列板，所述热输运器件为带有插槽的平行管式换热管路，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列且独立运行的微热管阵列的板状结构，所述换热翅片设置在微热管阵列板的蒸发段，所述微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽内，所述微热管阵列板与平行管式换热管路通过所述插槽面接触；所述微热管阵列板的换热翅片与来自高热流密度机柜内的热空气换热并传递给微热管阵列板的蒸发段，由微热管阵列板的蒸发段蒸发吸热后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过平行管式换热管路的插槽壁面导热换热并传递至平行管式换热管路内的介质，所述平行管式换热管路通过介质将热量带出机柜。所述微热管阵列板的冷凝段紧密插入平行管式换热管路的插槽内；或所述微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽内后与插槽内壁通过钎焊焊接；所述插槽的方向与平行管式换热管路的平行管长度方向有一定夹角；或所述插槽的方向与平行管式换热管路的平行管长度方向一致，所述微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽后所述微热管阵列板的蒸发段呈回弯设计。所述插槽垂直于平行管式换热管路的平行管长度方向且所述插槽与高热流密度机柜内的热空气流平行，所述微热管阵列板的换热翅片沿高热流密度机柜内的热空气流方向设置；和/或，所述微热管阵列板上的换热翅片与微热管阵列板通过钎焊焊接。所述平行管式换热管路为其内具有两个以上平行微细管且各平行微细管两端连通均有流动介质的管路，所述流动介质为单相介质或两相介质，所述平行管式换热管路至少有一个侧面为平板状，在平板状的所述侧面设置所述插槽；或，所述平行管式换热管路为包括至少一个圆热管的回路，所述插槽设置于圆热管的蒸发段，圆热管的冷凝段设置于机房外与外部冷源换热器连接，所述外部冷源换热器为空冷冷凝器或者冷水换热器。所述微热管阵列板采用两个以上，各微热管阵列板并排呈阵列排布，所述平行管式换热管路的平行板状的侧面沿平行管长度方向依次设置若干与各微热管阵列板相对应的插槽；所述插槽的宽度与微热管阵列板厚度一致，所述微热管阵列板的冷凝段与插槽壁面紧密贴合，且各插槽与各微热管阵列板的接触面积大于各微热管阵列板表面积的5％；和/或，所述平行管式换热管路的外侧面或下侧面为平板状，所述插槽相应设置在平行管式换热管路的外侧或下侧；所述平行管式换热管路的平板状的所述侧面机械加工出垂直于平行管长度方向的插槽，或者在所述平行管式换热管路的平板状的所述侧面焊接或者粘接或者铆接所述插槽。所述平行管式换热管路采用两个独立运行的循环管路，两个循环管路分别连接冷却介质和冷冻水，所述冷却介质为在室外经空-液换热器与自然冷源交换热量冷却后的载冷剂或是经过冷却塔的冷却水或非导电载冷剂，所述冷冻水为制冷机组空调冷冻水；和/或，所述复合换热器还包括一个或多个可调风速的风机，所述风机固定设置于带有换热翅片的微热管阵列板的外侧；和/或，所述微热管阵列板中的各微热管的内壁中设置有毛细结构，所述毛细结构为在各微热管的内壁中设置的具备强化传热作用的微翅或沿微热管长度方向走向的内凹微槽，所述微翅的大小和结构适合于与微热管内壁形成沿微热管长度方向走向的毛细微槽。一种高热流密度机柜散热冷却方法，其特征在于，采用设置于机柜背板或侧板且在机柜内独立完成吸热与放热全过程的机柜换热器件实现与来自高热流密度机柜内的热空气换热，并采用一端与机柜换热器件面接触且另一端位于机柜外部的独立的热输运器件，采用的机柜换热器件和热输运器件内均设置有流动介质且两者介质相互物理隔离；在机柜换热器件与来自高热流密度机柜内的热空气换热后将热量传递至面接触的热输运器件的一端，由热输运器件通过自身内部介质将热量输运至另一端进而带出机柜。所述方法采用的机柜换热器件为带有换热翅片的微热管阵列板，采用的热输运器件为带有插槽的平行管式换热管路，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列且独立运行的微热管阵列的板状结构，将换热翅片设置在微热管阵列板的蒸发段，微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽内，微热管阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，包括机柜换热器件和热输运器件，所述机柜换热器件为设置于机柜背板或侧板并与来自高热流密度机柜内的热空气换热且在机柜内独立完成吸热与放热全过程的换热器件，所述热输运器件为一端与机柜换热器件面接触且另一端位于机柜外部的独立的器件，所述机柜换热器件和热输运器件内均设置有流动介质且两者介质相互物理隔离；所述机柜换热器件与来自高热流密度机柜内的热空气换热后将热量传递至面接触的热输运器件的一端，所述热输运器件通过自身内部介质将热量输运至另一端进而带出机柜。

【技术特征摘要】
1.一种高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，包括机柜换热器件和热输运器件，所述机柜换热器件为设置于机柜背板或侧板并与来自高热流密度机柜内的热空气换热且在机柜内独立完成吸热与放热全过程的换热器件，所述热输运器件为一端与机柜换热器件面接触且另一端位于机柜外部的独立的器件，所述机柜换热器件和热输运器件内均设置有流动介质且两者介质相互物理隔离；所述机柜换热器件与来自高热流密度机柜内的热空气换热后将热量传递至面接触的热输运器件的一端，所述热输运器件通过自身内部介质将热量输运至另一端进而带出机柜。2.根据权利要求1所述的高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，所述机柜换热器件为带有换热翅片的微热管阵列板，所述热输运器件为带有插槽的平行管式换热管路，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列且独立运行的微热管阵列的板状结构，所述换热翅片设置在微热管阵列板的蒸发段，所述微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽内，所述微热管阵列板与平行管式换热管路通过所述插槽面接触；所述微热管阵列板的换热翅片与来自高热流密度机柜内的热空气换热并传递给微热管阵列板的蒸发段，由微热管阵列板的蒸发段蒸发吸热后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过平行管式换热管路的插槽壁面导热换热并传递至平行管式换热管路内的介质，所述平行管式换热管路通过介质将热量带出机柜。3.根据权利要求2所述的高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，所述微热管阵列板的冷凝段紧密插入平行管式换热管路的插槽内；或所述微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽内后与插槽内壁通过钎焊焊接；所述插槽的方向与平行管式换热管路的平行管长度方向有一定夹角；或所述插槽的方向与平行管式换热管路的平行管长度方向一致，所述微热管阵列板的冷凝段插入平行管式换热管路的插槽后所述微热管阵列板的蒸发段呈回弯设计。4.根据权利要求2所述的高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，所述插槽垂直于平行管式换热管路的平行管长度方向且所述插槽与高热流密度机柜内的热空气流平行，所述微热管阵列板的换热翅片沿高热流密度机柜内的热空气流方向设置；和/或，所述微热管阵列板上的换热翅片与微热管阵列板通过钎焊焊接。5.根据权利要求2至4之一所述的高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，所述平行管式换热管路为其内具有两个以上平行微细管且各平行微细管两端连通均有流动介质的管路，所述流动介质为单相介质或两相介质，所述平行管式换热管路至少有一个侧面为平板状，在平板状的所述侧面设置所述插槽；或，所述平行管式换热管路为包括至少一个圆热管的回路，所述插槽设置于圆热管的蒸发段，圆热管的冷凝段设置于机房外与外部冷源换热器连接，所述外部冷源换热器为空冷冷凝器或者冷水换热器。6.根据权利要求5所述的高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，所述微热管阵列板采用两个以上，各微热管阵列板并排呈阵列排布，所述平行管式换热管路的平行板状的侧面沿平行管长度方向依次设置若干与各微热管阵列板相对应的插槽；所述插槽的宽度与微热管阵列板厚度一致，所述微热管阵列板的冷凝段与插槽壁面紧密贴合，且各插槽与各微热管阵列板的接触面积大于各微热管阵列板表面积的5％；和/或，所述平行管式换热管路的外侧面或下侧面为平板状，所述插槽相应设置在平行管式换热管路的外侧或下侧；所述平行管式换热管路的平板状的所述侧面机械加工出垂直于平行管长度方向的插槽，或者在所述平行管式换热管路的平板状的所述侧面焊接或者粘接或者铆接所述插槽。7.根据权利要求6所述的高热流密度机柜复合换热器，其特征在于，所述平行管式换热管路采用两个独立运行的循环管路，两个循环管路分别连接冷却介质和冷冻水，所述冷却介质为在室外经空-液换热器与自然冷源交换热量冷却后的载冷剂或是经过冷却塔的冷却水或非导电载冷剂，所述冷冻水为制冷机组空调冷冻水；和/或，所述复合换热器还包括一个或多个可调风速的风机，所述风机固定设置于带有换热翅片的微热管阵列板的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀华，全贞花，刁彦华，
申请(专利权)人：赵耀华，
类型：发明
国别省市：北京,11