一种动力热管型列间空调系统的制作方法

本发明涉及机房排热领域，特别涉及一种动力热管型列间空调系统。

背景技术

机房内机柜服务器集成密度越来越高，服务器的发热量越来越大，为了保证高散热密度机房内服务器工作在最适宜的环境温度下，目前高散热密度机房排热方式也在不断发展变化。

目前高散热密度机房排热主要有如下几种方式：

其一是精密空调精确送风，该方式机房室内采用风道将精密空调的冷风直接引至服务器机柜，主要优点是实现了冷风直接引至服务器机柜，使机柜服务器进风处于较理想的低温状态下，缺点是风机需要选用可以克服风道阻力的大压头风机，因此风机功耗较大，随之带来了精密空调功耗较大；另外，采用该方式排热，一方面因风道中的冷量分配不均，不能有效解决机房局部热点问题，另一方面因机房内服务器机柜排风口距离精密空调回风口远近不同，容易产生远距离机柜排风回风不畅而使机房局部环境温度高于设定值的局部热点问题。

其二是采用机械制冷的列间空调的方式，列间空调布置在两台机柜的中间，实现就近制冷。列间空调因布置在两台机柜之间，所以较精密空调相比，其送风传输距离近，无需选用功耗大的大压头风机，也因靠近热源制冷，一定程度上解决了机房内局部热点问题。但因采用机械制冷方式，故为追求更好的能效比，需同时考虑风机、压缩机的功耗。

其三是采用制冷柜门替代机房内机柜的前后门板的排热方式，采用制冷柜门分为采用水冷换热器制冷柜门和采用氟利昂热管换热器制冷柜门方式，两种方式都实现了靠近服务器热源从而就近冷却的效果，因水冷换热器制冷柜门会有水引入机房的缺点，所以采用氟利昂热管换热器制冷柜门方式是目前比较理想的选择，但是两种方式都需要将换热器集成于服务器机柜门板上，此时门板重量的增加对机架承重和门铰链的可靠性要求较高。

除如上三种排热方式外，利用重力驱动的列间热管产品因高效、节能、安全可靠等优势，在机房排热领域得到越来越广泛地应用。但应用时，需要注意重力热管列间空调与室外冷凝端高度差需满足重力驱动力要求，且需要注意系统管路对重力驱动的影响。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种动力热管型列间空调系统，采用系统双备份方式，当其中1套换热回路发生故障，另1套换热回路正常运行，可保障相对布置的2台热管列间空调有一台可正常运行，从而保障相邻机柜的散热需求；采用制冷剂泵驱动制冷剂的流动，适用范围广，尤其适用于解决传统重力热管因冷凝端与蒸发端高度差不能满足或系统连接管路过长而产生的驱动力不足问题；监控系统的采用，使得系统所有数据可上传至系统上位机，从而有利于对各项功能指标的及时监控、调节。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种动力热管型列间空调系统，包括室内封闭通道模块、中间换热单元，其特征在于：

--所述室内封闭通道模块，包括至少两列相对布置的服务器机柜，其中，

每列服务器机柜中包括多台服务器机柜，且所述多台服务器机柜之间间隔布置若干个热管列间空调，每一所述热管列间空调前部出风、后部回风且出风临近相近机柜的进风、回风临近相邻机柜的排风，相邻两列服务器机柜通过封闭通道组件形成封闭换热通道；

每一所述热管列间空调均包括一集气管、一分液管和一集水管；

所述至少两列相对布置的服务器机柜中，位于第一列奇数位和偶数位的各所述热管列间空调，分别与位于第二列奇数位和偶数位的各所述热管列间空调，一一相对布置；

--所述中间换热单元，包括水氟换热主机ⅰ、水氟换热主机ⅱ，所述水氟换热主机ⅰ、水氟换热主机ⅱ均包括至少一板式换热器、一储液罐、两台并联设置且互为备用的制冷剂泵、一电动阀，其中，

每一所述板式换热器均包括一氟气进口、一氟液出口、一供水进口、一回水出口，其中，每一所述氟气进口与一总集气管连通，每一所述氟液出口通过管路依次经所述储液罐、两台并联设置的制冷剂泵与一总分液管连通，每一所述供水进口与一供水管连通，每一所述回水出口通过电动阀与一回水管连通；

--所述至少两列相对布置的服务器机柜中，位于第一列奇数位的各所述热管列间空调和位于第二列偶数位的各所述热管列间空调，通过其集气管、分液管分别与所述水氟换热主机ⅰ的板式换热器的总集气管、总分液管连通，从而构成第一换热回路；位于第一列偶数位的各所述热管列间空调和位于第二列奇数位的各所述热管列间空调，通过其集气管、分液管分别与所述水氟换热主机ⅱ的板式换热器的总集气管、总分液管连通，从而构成第二换热回路；

所述第一换热回路与第二换热回路互为备份，当其中一套换热回路发生故障时，另一套换热回路正常运行，可保障相对布置的两列服务器机柜中，每相对布置的一对热管列间空调中，有一台可正常运行，从而保障服务器机柜的散热需求。

优选地，每列服务器机柜中，各所述热管列间空调的布置方向相同，当相对布置的两列服务器机柜中的每一热管列间空调的冷风出口均朝向所述封闭换热通道时，所述封闭换热通道形成为封闭冷通道，当每一热管列间空调的回风口均朝向所述封闭换热通道时，所述封闭换热通道形成为封闭热通道。

优选地，各所述热管列间空调的结构相同，均包括一封闭框架以及设置在所述封闭框架内的风机、热管换热器，所述封闭框架包括一出风侧门板和一回风侧门板，所述出风侧门板的内侧布置有可实现双向送风的导流片；所述热管换热器布置在所述出风侧门板和回风侧门板之间，包括进液口和排气口，所述进液口、排气口分别通过带阀门的管路与集气管、分液管连通；所述热管换热器的底部设置有接水盘，各所述接水盘的排水口均接入一集水管中，以实现当供水温度过低或环境相对湿度较大时，冷凝水的排放，从而保障所述热管列间空调在露点下或露点上制冷运行。

优选地，所述封闭框架内还设有一风机、一视液镜和一空气过滤器，所述风机临近所述出风侧门板或回风侧门板布置并可根据热负荷变化情况进行无级调速，所述视液镜用于观察所述热管列间空调内制冷剂情况从而直观的反应设备是否正常运行，所述空气过滤器安装在所述回风侧门板上，用于保障机房洁净度且可多次清洗及在线更换。

优选地，所述热管列间空调还包括一控制单元，所述控制单元包括控制器、显示器、风压差开关、温度传感器、温湿度传感器、漏水检测绳板，所述控制器可根据接收到的温度、湿度、风差压情况进行风机转速控制，并可实现温度告警、湿度告警、风机故障告警及定位、空气过滤器脏堵告警、漏水告警且所有告警和进出风温度、湿度、风机运行状态、均显示在所述显示器且通过通讯接口上传。

优选地，所述中间换热单元可安装于机房室内、机房室外，当安装于机房室内时，其外围设置防水围堰。

优选地，可选装底座，适用于无架空地板时，管路的敷设。

优选地，在所述储液罐与所述制冷剂泵之间，可选装电磁阀、过冷器，此时所述制冷剂泵选用具备变频调节流量功能产品，从而可根据机柜负荷调节所述列间热管空调中制冷剂流量。

优选地，所述水氟换热主机ⅰ、水氟换热主机ⅱ均包括一监控单元，所述监控单元包含控制板、显示屏；所述控制板可根据监测到的所述板式换热器的氟液温度、氟气温度、供水温度、回水温度、进水流量实现对电动阀水流量的调节，实现将系统氟液温度控制在预设值从而保障制冷效果且通过通讯接口显示在所述显示屏上；所述显示屏含不少于3个通讯接口，可实现将所述控制器、控制板通讯接入并将数据通讯输出上传至动环监控系统，从而实现动环监控系统远程监控。

同现有技术相比，本发明的动力热管型列间空调系统，采用系统双备份方式，当其中1套换热回路发生故障，另1套换热回路正常运行，可保障对布置的两列服务器机柜中，每相对布置的一对热管列间空调中，有一台可正常运行，从而保障相邻机柜的散热需求；采用制冷剂泵驱动制冷剂的流动，适用范围广，尤其适用于解决传统重力热管因冷凝端与蒸发端高度差不能满足或系统连接管路过长而产生的驱动力不足问题；监控系统的采用，使得系统所有数据可上传至系统上位机，从而有利于对各项功能指标的及时监控、调节。

附图说明

图1为本发明的动力热管型列间空调系统的示意图；

图2为热管列间空调的结构示意图；

图3为水氟换热主机的结构示意图；

图4为相邻两列服务器机柜之间形成封闭冷通道且2套换热回路同时工作时的结构示意图；

图5为相邻两列服务器机柜之间形成封闭冷通道且其中1套换热回路故障，仅有另外1套换热回路工作时的结构示意图；

图6为热管列间空调的控制原理图；

图7为水氟换热主机的控制原理图；

图8为本发明的动力热管型列间空调系统的通讯连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明的动力热管型列间空调系统系统示意图。如图所示，本发明的动力热管型列间空调系统，包括安装于机房室内的封闭通道模块1、安装于机房室外的中间换热单元2，其中，封闭通道模块1包括两列相对布置的若干个热管列间空调3、若干台机柜4、1套封闭通道组件5、集气管ⅰ6、集气管ⅱ7、集气管ⅲ8、集气管ⅳ9、分液管ⅰ10、分液管ⅱ11、分液管ⅲ12、分液管ⅳ13、集水管14；中间换热单元2包括水氟换热主机ⅰ15、水氟换热主机ⅱ16、总集气管ⅰ17、总集气管ⅱ18、总分液管ⅰ19、总分液管ⅱ20、供水管ⅰ21、供水管ⅱ22、回水管ⅰ23、回水管ⅱ24；集气管ⅰ6、集气管ⅱ7与总集气管ⅰ17连通；集气管ⅲ8、集气管ⅳ9与总集气管ⅱ18连通；分液管ⅰ10、分液管ⅱ11与总分液管ⅰ19连通；分液管ⅲ12、分液管ⅳ13与总分液管ⅱ20连通；若干台热管列间空调3布置在若干台机柜4之间，其前部出风，后部回风且出风临近相近机柜进风，回风临近相邻机柜排风；热管列间空调3第1列的奇数位和第2列的偶数位通过带阀门的管路分别与集气管ⅰ6、集气管ⅱ7、总集气管ⅰ17、分液管ⅰ10、分液管ⅱ11、总分液管ⅰ19与水氟换热主机ⅰ15连通，从而构成第一换热回路1；热管列间空调3第1列的偶数位和第2列的奇数位分别通过集气管ⅲ8、集气管ⅳ9、总集气管ⅱ18、分液管ⅲ12、分液管ⅳ13、总分液管ⅱ20与水氟换热主机ⅱ16连通，从而构成第二换热回路2；供水管ⅰ21、回水管ⅰ23与水氟换热主机ⅰ15连通；供水管ⅱ22、回水管ⅱ24与水氟换热主机ⅱ16连通；水氟换热主机ⅰ15、水氟换热主机ⅱ16采用双路供回水水源，形成备份。

图2为热管列间空调的结构示意图。如图所示，热管列间空调3包括钣金框架25、风机26、热管换热器27、视液镜28、空气过滤器29、控制单元30。钣金框架25包含内侧带送风导流片的出风侧门板25-1、接水盘25-2；内侧带送风导流片的出风侧门板25-1可实现热管列间空调3左右侧双向送风；接水盘25-2排水口接入集水管14，可实现当供水温度过低或环境相对湿度较大时，冷凝水的排放，从而保障热管列间空调3可以在露点下或露点上制冷运行；热管换热器27包含进口27-1、出口27-2；视液镜28可用于观察热管列间空调3内制冷剂情况从而直观的反应设备是否正常运行；空气过滤器29安装在热管列间空调3的回风侧门板25-3，用于保障机房洁净度且可多次清洗及在线更换；控制单元30包含控制器30-1、显示器30-2、风压差开关30-3、温度传感器30-4、温湿度传感器30-5、漏水检测绳板30-6；控制器30-1可根据接收到的温度、湿度、风差压情况进行风机26转速控制，并可实现温度告警、湿度告警、风机故障告警及定位、空气过滤器脏堵告警、漏水告警且所有告警和进出风温度、湿度、风机运行状态、均显示在显示器30-2且通过通讯接口上传。

图3为水氟换热主机的结构示意图。如图所示，水氟换热主机ⅰ15、水氟换热主机ⅱ16均包含板式换热器31、储液罐32、2台制冷剂泵33、电动阀34、监控单元35；板式换热器31包括氟气进口31-1、氟液出口31-2、供水进口31-3、回水出口31-4；2台制冷剂泵33并联且一备一用；板式换热器31的氟气进口31-1与总集气管ⅰ17连通，氟液出口31-2通过管路依次与储液罐32、并联的2台制冷剂泵33及总分液管ⅰ19连通；供水进口31-3与供水管ⅰ21连通，回水出口31-4通过管路与电动阀34及回水管ⅰ23连通；水氟换热主机ⅱ16中的板式换热器31的氟气进口31-1与总集气管ⅱ18连通，氟液出口31-2通过管路依次与储液罐32、并联的2台制冷剂泵33及总分液管ⅱ20连通；供水进口31-3与供水管ⅱ22连通，回水出口31-4通过管路与电动阀34及回水管ⅱ24连通；监控单元35包含控制板35-1、显示屏35-2；控制板35-1可根据监测到的板式换热器31的氟液温度、氟气温度、供水温度、回水温度、进水流量实现对电动阀34水流量的调节，实现将系统氟液温度控制在预设值从而保障制冷效果且通过通讯接口显示在显示屏35-2上；显示屏35-2包含不少于3个通讯接口，可实现将控制器30-1、控制板35-1通讯接入并将数据通讯输出上传至动环监控系统，从而实现动环监控系统远程监控。

图4为本发明的动力热管型列间空调系统为封闭冷通道且2套换热回路同时工作时的结构示意图。热管列间空调3第1列的奇数位和第2列的偶数位通过带阀门的管路分别与集气管ⅰ6、集气管ⅱ7、总集气管ⅰ17、分液管ⅰ10、分液管ⅱ11、总分液管ⅰ19与水氟换热主机ⅰ15连通所构成的系统1中制冷剂流动如图中箭头a方向所示；热管列间空调3第1列的偶数位和第2列的奇数位分别通过集气管ⅲ8、集气管ⅳ9、总集气管ⅱ18、分液管ⅲ12、分液管ⅳ13、总分液管ⅱ20与水氟换热主机ⅱ16连通所构成的系统2中制冷剂流动如图中箭头b方向所示；与水氟换热主机ⅰ15连通的供水管ⅰ21、回水管ⅰ23中冷冻水流动如图箭头中c方向所示；与水氟换热主机ⅱ16连通的供水管ⅱ22、回水管ⅱ24中冷冻水流动如图中箭头d方向所示；冷凝水排放如图中箭头e方向所示；封闭冷通道中空气流动如图中箭头f方向所示。

图5为本发明的动力热管型列间空调系统为封闭冷通道且其中1套换热回路故障，仅有另外1套换热回路工作时的结构示意图。假设2套互为备份的换热回路，第二换热回路2发生故障，仅有第一换热回路1正常工作。若干台热管列间空调3与水氟换热主机ⅰ15等构成的第一换热回路1中的制冷剂流动如图g所示；与水氟换热主机ⅰ15连通的供水管ⅰ21、回水管ⅰ23中冷冻水流动如图箭头中c方向所示；冷凝水排放如图中箭头h方向所示；封闭冷通道中空气流动如图中箭头j方向所示。相对属于不同换热回路的2台热管列间空调3有一台可正常运行，从而保障相邻机柜的散热需求。

图6为本发明的动力热管型列间空调系统中热管列间空调控制原理图。控制器30-1上有控制器供电接入端100、风机供电总接入端101、风机1电源接入端102、风机2电源接入端103、风机3电源接入端104、风机4电源接入端105、风机5电源接入端106、风机6电源接入端107、报警接入端108、出风温度1传感器输入端109、出风温度2传感器输入端110、出风温度3传感器输入端111、回风温度1传感器输入端112、回风温度2传感器输入端113、回风温湿度传感器接入端114、电流监测接入端115、风压差报警接入端116、漏水报警接入端117、风机6调速与反馈接入端118、风机5调速与反馈接入端119、风机4调速与反馈接入端120、风机3调速与反馈接入端121、风机2调速与反馈接入端122、风机1调速与反馈接入端123、通讯端口124、显示器30-2与控制器30-1连接接口125；控制器供电接入端100、风机供电总接入端101分别与外部引入的控制器供电线、风机供电线连接，风机1电源接入端102、风机2电源接入端103、风机3电源接入端104、风机4电源接入端105、风机5电源接入端106、风机6电源接入端107分别通过风机电源线与风机26连接，报警接入端108可通过连接线接入报警蜂鸣器，出风温度1传感器输入端109、出风温度2传感器输入端110、出风温度3传感器输入端111分别与出风温度1传感器、出风温度2传感器、出风温度3传感器连接，回风温度1传感器输入端112、回风温度2传感器输入端113分别与回风温度1传感器、回风温度2传感器连接，回风温湿度传感器接入端114与回风温湿度传感器连接，电流监测接入端115接入风机电流检测连接线，风压差报警接入端116接入风压差报警连接线，漏水报警接入端117接入漏水检测绳板30-6，风机6调速与反馈接入端118、风机5调速与反馈接入端119、风机4调速与反馈接入端120、风机3调速与反馈接入端121、风机2调速与反馈接入端122、风机1调速与反馈接入端123分别与风机调速与反馈连接线连接，通讯端口124可通过通讯线与上位机通讯端口连接，显示器30-2与控制器30-1连接接口125通过显示器与控制器连接线连接；控制器30-1可根据接收到的温度、湿度、风差压情况进行风机26转速控制，并可实现温度告警、湿度告警、风机故障告警及定位、空气过滤器脏堵告警、漏水告警且所有告警和进出风温度、湿度、风机运行状态、均显示在显示器30-2且通过通讯接口上传。

图7为本发明的动力热管型列间空调系统水氟换热主机控制原理图。控制板35-1上有控制板供电接入端200、电动阀供电接入端201、氟液温度输入端202、氟气温度输入端203、供水温度输入端204、回水温度输入端205、电动阀反馈端206、电动阀输出端207、显示屏35-2与控制板35-1通讯端口208，控制板供电接入端200、电动阀供电接入端201分别与外部引入的控制板供电线、电动阀供电线连接，氟液温度输入端202、氟气温度输入端203、供水温度输入端204、回水温度输入端205分别探测板式换热器31上氟液温度、氟气温度、供水温度、回水温度，电动阀反馈端206、电动阀输出端207分别通过电动阀流量反馈线、电动阀输出线与板式换热器31回水管上电动阀34连接；控制板35-1可根据监测到的板式换热器31的氟液温度、氟气温度、供水温度、回水温度、进水流量实现对电动阀34水流量的调节，实现将系统氟液温度控制在预设值从而保障制冷效果且通过通讯接口显示在显示屏35-2上。

图8为本发明的动力热管型列间空调系统通讯连接示意图。显示屏35-2含不少于3个通讯接口，其中一个通讯接口可通过串口485及连接线将多块控制器30-1的数据采集至显示屏35-2，另外一个串口可通过通讯连接线接入显示屏35-2与控制板35-1通讯端口208将控制板35-1的数据采集至显示屏35-2，第三个通讯接口300用于将采集的数据通讯输出上传至动环监控系统，从而实现动环监控系统远程监控。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。