一种环境感知冷却系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种环境感知冷却系统及其控制方法，该方案包括冷却设备和蒸发设备及管路控制设备，管路控制设备包括回流管道和两条流质通道，回流管道连接冷却设备出液口和蒸发设备回流口，其中一个流质通道上还设有气液两相泵、单向阀及第一电控阀，另一个流质通道上设有第二电控阀；当外部温度环境低于设定值，第二电控阀关闭，第一电控阀打开，蒸发设备内的冷媒蒸发后经过流质通道进入冷却设备内，此时处于低功耗散热模式；在环境温度高于设定值时，所第二电控阀打开，气液两相泵打开，单向阀工作，气液两相泵工作时从蒸发设备中抽出冷媒气液两相混合物进行散热循环模式，该方案具有保证整个冷却系统的散热效果不受外部环境温度的支配的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种环境感知冷却系统及其控制方法
本专利技术涉及散热
，具体涉及一种环境感知冷却系统及其控制方法。
技术介绍
传统的冷却系统常常使用水泵将带有热量的冷却液输入冷却设备与外界环境进行换热，换热完毕的冷却液回流，如此周期性循环以实现散热目的，更进一步的新型重力式冷却系统是将冷媒转化为冷媒蒸汽，冷媒蒸汽在重力作用下上升至冷却设备内，在冷却设备内冷媒蒸汽凝结为液态冷媒完成放热，液态冷媒回流，如此周期性循环以实现散热目的。新型重力式冷却系统由冷媒蒸汽克服重力上升至冷却设备冷凝散热，冷媒蒸汽凝结成液态冷媒之后再由重力作用回流，以此周期循环散热的过程中没有借助外部动力，几乎没有功耗，但新型重力式冷却系统受环境温度影响较大，新型重力式冷却系统的冷却效果取决于冷却设备与外部环境的温差，温差越大，则新型重力式冷却系统的冷却效果越好，但是新型重力式冷却系统种冷却设备内的温度相对固定在一个小范围内的，在夏季的炎热天气，或者在赤道附近等常年炎热的地区，环境温度都较高，冷却设备与外部环境之间的温差就较小，新型重力式冷却系统的冷却效果就较差，总而言之，新型重力式冷却系统不能调节冷却设备与外部环境的温差，所以新型重力式冷却系统的散热效果受外部环境温度支配。综上，亟待需要一种可保证冷却系统散热效果，可自行根据环境温度进行调节的环境感知冷却系统及其控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种环境感知冷却系统及其控制方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种环境感知冷却系统包括冷却设备和蒸发设备，包括所述冷却设备和蒸发设备之间设有的管路控制设备，所述管路控制设备包括连通冷却设备和蒸发设备的回流管道和两条流质通道，所述回流管道连接所述冷却设备出液口和所述蒸发设备回流口，其中一个所述流质通道上还设有气液两相泵、单向阀及第一电控阀，另一个所述流质通道上设有第二电控阀；所述单向阀用于防止所述气液两相泵抽出的液相冷媒在重力作用下回流至所述蒸发设备内；所述气液两相泵通过温度控制系统控制，当外部温度环境低于设定值，所述第二电控阀关闭，所述第一电控阀打开，所述蒸发设备内的冷媒蒸发后经过流质通道进入冷却设备内，此时处于低功耗散热模式；在环境温度高于设定值时，所述第二电控阀打开，所述气液两相泵打开，所述单向阀工作，所述气液两相泵工作时从所述蒸发设备中抽出冷媒气液两相混合物进行散热循环模式。工作原理及有益效果：1、相比传统水冷系统和传统重力式冷媒冷却系统，本方案在环境温度低于设定值的时候，具备传统重力式冷媒冷却系统的优点，具有良好的散热效果，在环境温度高于设定值的时候，可显著提升冷媒蒸汽的上升速度，有效地解决传统重力式冷媒冷却系统无法根据温度调节的问题；2、采用气液两相泵的设置，相比于传统的水泵，气液两相泵能定向大量气相流质，也可在转移大量气相流质时转移少量液相流质，配合冷媒蒸汽和冷却设备可起到类似空调压缩机的效果，从而显著提升散热效率，且由于水泵转移的是液态物质，而气液两相泵主要转移的是气态物质，因此在处理相同流量的时候，所需要的气液两相泵的功率就明显更小，因此显然本方案在气液两相泵工作时的能耗更低，且由于配合了现有的冷媒蒸发的形式，因此可进一步降低气液两相泵的功率要求，因为冷媒蒸发散热的方式相比传统的水冷散热的散热效率要高很多；3、本系统中的管路控制设备结构简单，控制逻辑简单，无需复杂计算和操作即可实现本方案的功能，可在现有的重力式冷媒冷却设备上进行改进，改造成本极低。4、由于刚启动的时候，管路里面的介质可能是液体，可能是气体，也可能是气体和液态混合的，普通的水泵是无法传输气体介质，所以选用气液两相泵来启动。进一步地，所述温度控制系统包括主机、设于冷却设备上侧绝热板上的环境温度传感器及设于冷却设备进气口上的进气温度传感器，所述环境温度传感器和进气温度传感器均与主机通信连接。此设置，可方便地检测环境温度和进气口温度，且绝热板可很好地隔绝冷却设备本身产生的热量对环境温度传感器造成的影响，值得一提的是，由于冷却设备所受的环境温度影响基本上指的是冷却设备周围的环境温度，因此本方案中的环境温度传感器的位置设置更为合理，且无需特殊固定在其他部件上。进一步地，所述回流管道上设有第三电控阀、第四电控阀及电子膨胀阀，所述第三电控阀与电子膨胀阀位于回流管道同一支路上，所述第四电控阀位于回流管道另一支路上。电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的，因此通过温度控制系统的控制可方便地通过电子膨胀阀来调节回流管道的流量，从而使得蒸发设备内部始终处于正压环境。进一步地，当所述第一电控阀打开时，所述第三电控阀关闭，所述第四电控阀打开；当所述第二电控阀打开时，所述第三电控阀打开，所述第四电控阀关闭。通过上述具体的操作步骤，可方便地根据无动力散热和主动散热模式进行切换。进一步地，所述环境温度传感器与进气温度传感器之间的读数差为30℃-70℃以上。此设置，可有效地保证散热效果，且具体的平衡温差会根据冷却设备的不同而发生改变。进一步地，所述蒸发设备采用的冷媒为新型环保制冷剂，冷凝温度在50-60℃。采用此种冷媒，冷凝温度的要求较为容易实现。可方便本方案实施。进一步地，所述蒸发设备内还设有与温度控制系统通信连接的变频风扇。通过变频风扇，在特殊情况蒸发量不足的情况下，可开启变频风扇来保证冷媒的蒸发量。进一步地，所述主机为ARM工控主板。ARM工控板功耗低、体积小、极高性价比，具有极佳的扩展性，可安装Linux2.6、WindowsCE5.0；开发环境有UC/GUI、Q/T，优选采用ARM工控板+linux操作系统设计，可实现接入现有物联网和区块链，可借助目前大数据/AI等新技术，在运行中不断地完善和优化主机的控制逻辑，从而平衡散热效果与能耗，形成最佳的散热模式。进一步地，所述冷却设备包括冷却壳体、设于冷却壳体内的集液腔和冷凝通道及多个风冷通道，每个所述风冷通道内均设有风冷翅片。此冷却设备具备风冷和冷媒散热双重散热，散热效果好。一种环境感知冷却系统控制方法，运用上述的一种环境感知冷却系统，包括以下步骤：S100：获取当前环境温度；S110：判断获取的温度是否高于设定最高阈值；S111：若是，则打开第二电控阀和气液两相泵并调节气液两相泵功率，将进气端温度与环境温度差控制在30℃-70℃以上；S112：若否，则维持现状，保持第一电控阀打开，第二电控阀和气液两相泵关闭；S120：当第一电控阀打开时，第四电控阀同步打开，第三电控阀同步关闭；S130：当第二电控阀打开时，第四电控阀同步关闭，第三电控阀同步打开，调节电子膨胀泵使蒸发设备内部始终处于正压环境。采用上述步骤可更好地发挥本系统的功能和优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是气液两相泵功耗和两个温度传感器温差以及散热功率之间的关系图；图3是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境感知冷却系统，包括冷却设备和蒸发设备，其特征在于，还包括所述冷却设备和蒸发设备之间设有的管路控制设备，所述管路控制设备包括连通冷却设备和蒸发设备的回流管道和两条流质通道，所述回流管道连接所述冷却设备出液口和所述蒸发设备回流口，其中一个所述流质通道上还设有气液两相泵、单向阀及第一电控阀，另一个所述流质通道上设有第二电控阀；所述单向阀用于防止所述气液两相泵抽出的液相冷媒在重力作用下回流至所述蒸发设备内；所述气液两相泵通过温度控制系统控制，当外部温度环境低于设定值，所述第二电控阀关闭，所述第一电控阀打开，所述蒸发设备内的冷媒蒸发后经过流质通道进入冷却设备内，此时处于低功耗散热模式；在环境温度高于设定值时，所述第二电控阀打开，所述气液两相泵打开，所述单向阀工作，所述气液两相泵工作时从所述蒸发设备中抽出冷媒气液两相混合物进行散热循环模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种环境感知冷却系统，包括冷却设备和蒸发设备，其特征在于，还包括所述冷却设备和蒸发设备之间设有的管路控制设备，所述管路控制设备包括连通冷却设备和蒸发设备的回流管道和两条流质通道，所述回流管道连接所述冷却设备出液口和所述蒸发设备回流口，其中一个所述流质通道上还设有气液两相泵、单向阀及第一电控阀，另一个所述流质通道上设有第二电控阀；所述单向阀用于防止所述气液两相泵抽出的液相冷媒在重力作用下回流至所述蒸发设备内；所述气液两相泵通过温度控制系统控制，当外部温度环境低于设定值，所述第二电控阀关闭，所述第一电控阀打开，所述蒸发设备内的冷媒蒸发后经过流质通道进入冷却设备内，此时处于低功耗散热模式；在环境温度高于设定值时，所述第二电控阀打开，所述气液两相泵打开，所述单向阀工作，所述气液两相泵工作时从所述蒸发设备中抽出冷媒气液两相混合物进行散热循环模式。


2.根据权利要求1所述的一种环境感知冷却系统，其特征在于，所述温度控制系统包括主机、设于冷却设备上侧绝热板上的环境温度传感器及设于冷却设备进气口上的进气温度传感器，所述环境温度传感器和进气温度传感器均与主机通信连接。


3.根据权利要求1所述的一种环境感知冷却系统，其特征在于，所述回流管道上设有第三电控阀、第四电控阀及电子膨胀阀，所述第三电控阀与电子膨胀阀位于回流管道同一支路上，所述第四电控阀位于回流管道另一支路上。


4.根据权利要求3所述的一种环境感知冷却系统，其特征在于，当所述第一电控阀打开时，所述第三电控阀关闭，所述第四电控阀打开；当所述第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏波涛，曾茂进，王捷，韩豪雷，骆凯，李斌洋，
申请(专利权)人：杭州祥博传热科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33