热量交换系统、数据舱、水下数据中心的制作方法

1.本发明涉及数据中心技术领域，具体涉及一种热量交换系统、数据舱、水下数据中心。


背景技术：

2.数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在互联网基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。一般的数据中心多是将数量庞大的服务器放在一起，提供运行应用来处理商业和运作的组织数据。但是，服务器在运行时会散发出大量的热量，需要将上述热量散发出去以保证服务器的正常工作温度。
3.现有技术中提供了一种水下数据中心，其将服务器放置入特制的数据舱中，数据舱中填充冷却流体，后将数据舱沉入到海底中。服务器散发的热量被冷却流体所吸收，再利用热量交换系统，即在动力泵的作用下，冷却的海水经密封管路流经冷却流体内部将冷却流体内部的热量带走，从而实现对服务器的降温冷却功能。
4.但是，随着时间的推移，热量交换系统中海水入口处的过滤器容易被海底生物附着，导致冷却用海水量减少，影响冷却效果。严重者甚至导致过滤器堵塞，热量交换系统无法正常工作。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水下数据中的热量交换系统中的过滤器容易堵塞导致冷却效果下降的缺陷，从而提供一种热量交换系统、数据舱、水下数据中心。
6.为了解决上述问题，本发明提供了一种热量交换系统，适于对数据中心散热，包括进水管路，所述进水管路上设置有过滤器和动力泵，至少两条所述进水管路并联设置在所述热量交换系统的进水口上；
7.反冲管路，连通两条所述进水管路，所述反冲管路的进水端连通在一所述进水管路上的动力泵的后端，所述反冲管路的出水端连通在另一所述进水管路上的动力泵的前端。
8.可选地，还包括设置在所述动力泵两端的压差检测装置，所述压差检测装置根据压差的变化以控制所述动力泵的开闭。
9.可选地，还包括计时器，所述计时器用以检测所述动力泵的工作时间。
10.可选地，至少两个所述过滤器并联设置在所述进水管路上。
11.可选地，在流体流动方向上，所述过滤器内并排间隔设置有至少两层滤芯。
12.可选地，所述过滤器内还设置有消毒装置。
13.可选地，所述消毒装置被构造为紫外消毒灯。
14.可选地，所述反冲管路上设置有第一关闭阀。
15.可选地，所述反冲管路上设置有第一单向阀。
16.可选地，所述进水管路还包括设置在所述进水口与所述动力泵间的第二单向阀。
17.可选地，所述进水管路还包括设置在所述过滤器和所述动力泵间的第二关闭阀。
18.本发明还提供了一种数据舱，包括至少一个上述中任一项所述的热量交换系统。
19.本发明还提供了一种水下数据中心，包括至少一个上述中所述的数据舱。
20.本发明技术方案，具有如下优点：
21.1.本发明中的热量交换系统适于对数据中心散热，包括进水管路，进水管路上设置有过滤器和动力泵，至少两条进水管路并联设置在热量交换系统的进水口上；反冲管路，连通两条进水管路，反冲管路的进水端连通在一进水管路上的动力泵的后端，反冲管路的出水端连通在另一进水管路上的动力泵的前端。
22.本发明中的热量交换系统，正常进行散热处理时，反冲管路关闭，至少两条进水管路在动力泵的作用下将低温的海水等泵送到热交换系统中，并通过热交换系统的出水口流出，进行循环流动，实现对数据中心的散热。当热量交换系统工作一段时间后，需要对进水管路上的过滤器进行清洁时，打开反冲管路，并关闭反冲管路的出水端连接的进水管路，此时，未进行关闭的进水管路中的流体在动力泵的作用下，一部分进入到热交换系统中，继续实现散热功能，一部分经反冲管路反向流入到已经关闭的进水管路中的过滤器中，实现对过滤器的反向冲洗，进而实现对附着在过滤器上的杂质或者微生物的清洁。当需要对不同的过滤器进行清洁时，重复上述中的操作过程即可依次实现对全部过滤器的清洁工作。
23.2.本发明中的热量交换系统中还包括设置在动力泵两端的压差检测装置，压差检测装置根据压差的变化以控制动力泵的开闭。当过滤器上附着的微生物或者杂质过多时，导致流经过滤器的水流量减少，动力泵前后的压差值变大，根据压差检测装置检测到的压差值的变化情况，可判断过滤器的堵塞情况，以便热交换系统控制反冲管路何时开启进行对过滤器的冲洗工作。
24.3.本发明中的热量交换系统中还包括计时器，计时器用以检测动力泵的工作时间。在一些实施方式中，为了简化对热量交换系统的控制，在其上安装计时器，计时器会对热量交换系统的工作模式进行计时统计，如当热量交换系统工作三小时后，便自动进入到对过滤器进行冲洗的工作模式。当过滤器冲洗15分钟后，再次关闭反冲回路，重新回到热量交换系统中常规的散热工作模式中。
25.4.本发明中的热量交换系统中至少两个过滤器并联设置在进水管路上，多个过滤器的设置可加快对水流的过滤效率，增大动力泵入水口处的水流量，提高泵送的流量，进而提高整个热交换系统中的换热效率。
26.5.本发明中的热量交换系统中在流体流动方向上，过滤器内并排间隔设置有至少两层滤芯，在对海底或者河底中的水流进行泵送时，除了大的杂草、石块等，还存在各种微生物等，处于对海洋生态系统中的微生物的保护，不破坏数据中心位置处的生态平衡，除了在过滤器中设置有常规的滤芯，如活性炭滤芯或者大孔径的滤网，还设置了精密滤芯，如ro膜反渗透滤芯等，将海底的微生物阻碍在过滤器外侧，防止其进入到热交换系统中。
27.6.本发明中的热量交换系统中过滤器内还设置有消毒装置，在对海底或者河底中的水流进行泵送时，水流中还存在细菌、病毒等，其会附着在过滤器上，时间长了，会对滤芯造成腐蚀，或者导致过滤器处的卫生等级下降，不利于后续的人员对过滤器的清洁，故设置了消毒装置对上述中的细菌或者病毒进行消杀。
28.7.本发明中的热量交换系统中反冲管路上设置有第一关闭阀，以在热交换系统不需要对过滤器进行清洁时，关闭反冲管路，进行常规的散热工作。
29.8.本发明中的热量交换系统中反冲管路上设置有第一单向阀，可防止在反向冲洗时，因过滤器位置处的堵塞过于严重，导致被冲洗的过滤器后端管路中的水压过大，造成回流问题而损伤动力泵。
30.9.本发明中的热量交换系统中进水管路还包括设置在进水口与动力泵间的第二单向阀。一方面可防止进水口中的水流回流的问题；另一方面可防止并联在同一进水口上的多条进水管路间串流的问题。
31.10.本发明中的热量交换系统中可选地，进水管路还包括设置在过滤器和动力泵间的第二关闭阀，用以控制进水管路的通断，以方便后续的反向冲洗操作。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的实施例1中的热量交换系统的示意图。
34.附图标记说明：
35.1－进水管路；11－过滤器；12－动力泵；13－第二单向阀；14－第二关闭阀；
36.2－反冲管路；21－第一关闭阀；22－第一单向阀。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
41.实施例1
42.如图1所示，为本实施例提供的一种热量交换系统，适于对数据中心散热，包括进
水管路1，进水管路1上设置有过滤器11和动力泵12，至少两条进水管路1并联设置在热量交换系统的进水口上；反冲管路2，连通两条进水管路1，反冲管路2的进水端连通在一进水管路1上的动力泵12的后端，反冲管路2的出水端连通在另一进水管路1上的动力泵12的前端。
43.本实施例中的热交换系统是使用在海底数据中心上，用于对海底数据中心里的服务器进行散热处理。作为变形的实施方式，还可为设置在大江大河底部的数据中心进行散热。在进行散热时，热量交换系统中的动力泵将低温度的海水泵送到热交换系统中的管路中，流通有海水的管路深入循环设置在海底数据中心内部，以吸收服务器产生的热量，实现对服务器的降温处理。
44.本实施例中的热量交换系统具有进水口和出水口，散热管路连接在进水口和出水口之间。为了实现对还有的导入，在进水口处安装有进水管路1，常规的进水管路1直接和海水接触，其上一般设置有动力泵12以及在进水管路1的进水口处安装有过滤器11，海水经过过滤后进入到动力泵12在进入到用于对数据中心进行散热的管路中，最终从热量交换系统的出水口流出。
45.动力泵12即为常见的水泵结构，依靠旋转的叶轮动液体动力作用，实现将机械能传递给液体，实现液体的流动。作为变形，在一些实施方式中，还可采用常见的容积式泵等。
46.本实施例中的热量交换系统，正常进行散热处理时，反冲管路关闭，至少两条进水管路1在动力泵12的作用下将低温的海水等泵送到热交换系统中，并通过热交换系统的出水口流出，进行循环流动，实现对数据中心的散热。当热量交换系统工作一段时间后，需要对进水管路1上的过滤器11进行清洁时，打开反冲管路，并关闭反冲管路的出水端连接的进水管路1，此时，未进行关闭的进水管路1中的流体在动力泵12的作用下，一部分进入到热交换系统中，继续实现散热功能，一部分经反冲管路反向流入到已经关闭的进水管路1中的过滤器11中，实现对过滤器11的反向冲洗，进而实现对附着在过滤器11上的杂质或者微生物的清洁。当需要对不同的过滤器11进行清洁时，重复上述中的操作过程即可依次实现对全部过滤器11的清洁工作。
47.为了更清楚的展示本发明中的热交换系统的工作原理，本实施例中仅以两条进水管路1为例进行示例性说明，其他数量的进水管路1同样落在本发明的保护范围内。且为了方便后续对两条进水管路1进行区分，本实施例中分别在定义了后缀a和b，其上的设置的器件后同样加上相同的后缀。具体如图1中所示。
48.如图1所示，两条进水管路1以并联的方式连接在热量交换系统的进水口处，为了方便两条进水管路1a和1b的并联设置，在上述进水口处衍生出一段两进水管路共用的管路，此共用部分的管路的管径可以设置大些，以保证两个进水管路同时进水时，能将进来的水及时导出。
49.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，如图1所示，反冲管路2上设置有第一关闭阀21，第一关闭阀21即为常见的开关阀即可，作为变形，为了方便控制，可采用电磁开关阀，以在热交换系统不需要对过滤器11进行清洁时，关闭反冲管路2，进行常规的散热工作。
50.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，如图1所示，反冲管路2上设置有第一单向阀22，其可防止在反向冲洗时，因过滤器11位置处的堵塞过于严重，导致被冲洗的过滤器11后端管路中的水压过大，造成回流问题而损伤动力泵12。
51.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，如图1所示，进水管路1还包括设置在进水口与动力泵12间的第二单向阀13，其一方面可防止进水口处的水流回流的问题；另一方面可防止并联在同一进水口上的多条进水管路1间发生串流的问题。
52.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，如图1所示，进水管路1还包括设置在过滤器11和动力泵12间的第二关闭阀14，用以控制进水管路1的通断，以方便后续的反向冲洗操作。
53.故图1中的热量交换系统的具有如下工作过程：
54.常规散热模式：第一关闭阀21a和21b关闭，此时进水管路1a和1b间不连通，第二开闭阀14a和14b打开，动力泵12a和12b工作，海水经11a和11b流入到热量交换系统中，对热量交换系统进行散热处理。
55.作为另一种操作方式，在根据数据中心的散热需求的情况下，可仅控制一条进水管路1a或者1b打开，其他进水管路1关闭，以控制散热效果和节约能源。
56.反向冲洗过滤器11a模式：动力泵12b正常工作，动力泵12a关闭，同时第一开闭阀21a关闭，第一开闭阀21b打开，第二开闭阀14b打开，第二开闭阀14a关闭，此时在动力泵12b的泵吸作用下，海水经过滤器11b一部分经第二单向阀13b流入到进水口中，一部分经单向阀22b进入到过滤器11a中，实现对过滤器11a的反向冲洗。
57.反向冲洗过滤器11b模式：动力泵12a正常工作，动力泵12b关闭，同时第一开闭阀21b关闭，第一开闭阀21a打开，第二开闭阀14a打开，第二开闭阀14b关闭，此时在动力泵12a的泵吸作用下，海水经过滤器11a一部分经第二单向阀13a流入到进水口中，一部分经单向阀22a进入到过滤器11b中，实现对过滤器11b的反向冲洗。
58.本实施例中的因示例处的是两条进水管路1，为了实现对两条管路上的过滤器的反向冲洗，故设置了两条反冲管路2。
59.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，还包括设置在动力泵12a或者12b两端的压差检测装置，如常用的压差检测仪，其并联在动力泵12的两端部。压差检测装置根据压差的变化以控制动力泵12的开闭。具体的，当过滤器11上附着的微生物或者杂质过多时，导致流经过滤器11的水流量减少，动力泵12前后的压差值变大，根据压差检测装置检测到的压差值的变化情况，可判断过滤器12的堵塞情况，以便热交换系统控制反冲管路何时开启进行对过滤器的冲洗工作。作为一个具体的实施方式，如热交换系统设定的动力泵12在进行上述中的常规散热模式时，动力泵12两端的允许的最大压力为10mp，当压差检测装置检测到动力泵12两端的压力大于10mp时，控制热量交换系统进入到上述中的冲洗模式中。
60.作为变形的实施方式，还包括计时器，计时器用以检测动力泵12的工作时间。为了简化对热量交换系统的控制，在其上安装计时器，计时器会对热量交换系统的工作模式进行计时统计，如当热量交换系统在上述中的常规散热模式下工作三小时后，便自动进入到对过滤器12进行冲洗的工作模式。当过滤器12冲洗十五分钟后，再次关闭反冲回路，重新回到热量交换系统中常规散热模式中。
61.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，至少两个过滤器11并联设置在进水管路1上。多个过滤器11的设置可加快对水流的过滤效率，增大动力泵12入水口处的水流量，提高泵送的流量，进而提高整个热交换系统中的换热效率。
62.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，在流体流动方向上，过滤器11内并排
间隔设置有至少两层滤芯。在对海底或者河底中的水流进行泵送时，除了大的杂草、石块等，还存在各种微生物等，处于对海洋生态系统中的微生物的保护，不破坏数据中心位置处的生态平衡，除了在过滤器11中设置有常规的滤芯，如活性炭滤芯或者大孔径的滤网，还设置了精密滤芯，如ro膜反渗透滤芯等，将海底的微生物阻碍在过滤器外侧，防止其进入到热交换系统中。
63.在上述实施例的基础上，作为进一步地限定，过滤器11内还安装有消毒装置。在对海底或者河底中的水流进行泵送时，水流中还存在细菌、病毒等，其会附着在过滤器上，时间长了，会对滤芯造成腐蚀，或者导致过滤器处的卫生等级下降，不利于后续的人员对过滤器的清洁，故设置了消毒装置对上述中的细菌或者病毒进行消杀。消毒装置被构造为紫外消毒灯，紫外消毒灯的成本低，安装简单。
64.实施例2
65.本实施例提供了一种数据舱，包括：至少一个上述实施例1中的热量交换系统，热量交换系统的部分设置在数据舱的内部，热量交换系统的进水口和出水口设置在数据舱的外部，以方便海水的导入和导出。其中对于热量交换系统的数量的设计可根据每个数据舱的散热需求适应性的设计。
66.实施例3
67.本实施例中提供了一种水下数据中心，具体为一种海下数据中心，其包括至少一个上述实施例2中所述的数据舱，且具有其全部的技术优点，在此不再一一赘述。
68.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。