一種頂置熱管模塊結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種頂置熱管模塊結構，包括模塊化型材拼裝通道，模塊化機柜，頂置熱管元件，型材拼裝吊架組件，氣管分集管組件，液管分集管組件；頂置熱管元件由吊裝組件吊裝固定后與模塊化型材拼裝通道實現密封搭接；氣、液管分集管組件分別固定于型材拼裝吊架組件和模塊化型材拼裝通道上。本實用新型提供的頂置熱管模塊結構，頂置熱管內低溫工質吸收服務器高溫排熱后及時將熱量排出機房，匹配的風機可根據溫控調速節能運行，從而實現高效排熱；模塊化型材拼裝通道，模塊化機柜，型材拼裝吊架組件均可實現在現場進行拼裝；模塊化型材拼裝通道不占用模塊化機柜位，從而保障出架率；模塊化機柜根據安裝、維護需要可快速移入、移出頂置熱管模塊。
【專利說明】
一種頂置熱管模塊結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及高散熱密度機房排熱領域，特別涉及一種頂置熱管模塊結構。
【背景技術】
[0002]機房內機柜服務器集成密度越來越高，服務器的發熱量越來越大，為了保證高散熱密度機房內服務器工作在最適宜的環境溫度下，目前高散熱密度機房排熱方式也在不斷發展變化。
[0003]目前高散熱密度機房排熱主要有如下三種方式:
[0004]其一是精密空調精確送風，該方式機房室內采用風道將精密空調的冷風直接引至服務器機柜，主要優點是實現了冷風直接引至服務器機柜，使機柜服務器進風處于較理想的低溫狀態下，缺點是風機需要選用可以克服風道阻力的大壓頭風機，因此風機功耗較大，隨之帶來了精密空調功耗較大；另外，采用該方式排熱，一方面因風道中的冷量分配不均，不能有效解決機房局部熱點問題，另一方面因機房內服務器機柜排風口距離精密空調回風口遠近不同，容易產生遠距離機柜排風回風不暢而使機房局部環境溫度高于設定值的局部熱點問題。
[0005]其二是采用列間空調的方式，列間空調有采用直接蒸發式，也有采用冷凍水式，布置在兩臺機柜的中間，實現就近制冷。列間空調因布置在兩臺機柜之間，所以較精密空調相比，其送風傳輸距離近，無需選用功耗大的大壓頭風機，也因靠近熱源制冷，一定程度上解決了機房內局部熱點問題。但列間空調為保障其送風有效的傳至服務器機柜進風口，其回風有效的吸收服務器機柜高溫排風，就需要通過一定的外圍通道進行隔絕，外圍通道的設置，在提高了列間空調排熱效果的同時，增加了占地面積和成本投入。
[0006]其三是采用水冷柜門替代機房內機柜的前后門板的排熱方式，該方式都實現了靠近服務器熱源從而就近冷卻的效果，但水冷柜門存在水進入機房的隱患。
【實用新型內容】
[0007]針對現有技術存在的缺點和不足，本實用新型提供一種頂置熱管模塊結構，結合機房內高散熱密度機架服務器溫控需求，利用頂置熱管內的低溫工質吸收服務器高溫排熱后及時將熱量排出機房，與之匹配的風機可根據溫控調速節能運行，從而實現高效排熱;采用模塊化設計理念，模塊化型材拼裝通道，模塊化機柜，型材拼裝吊架組件均可實現在現場進行拼裝;模塊化機柜與模塊化型材拼裝通道緊密貼合;模塊化機柜之間無框架，模塊化型材拼裝通道不占用模塊化機柜位，從而保障出架率;模塊化機柜根據安裝、維護需要可快速移入、移出頂置熱管模塊。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0009]—種頂置熱管模塊結構，包括模塊化型材拼裝通道和頂置熱管元件，其特征在于:
[0010]所述模塊化型材拼裝通道，包括模塊化型材拼裝封閉上通道和模塊化型材拼裝封閉下通道，所述模塊化型材拼裝封閉上通道靠近機房頂部設置且在其外側壁上設有通風口，所述模塊化型材拼裝封閉下通道靠近機房地面設置，其中，
[0011]所述頂置熱管元件設置在所述模塊化型材拼裝封閉上通道內，所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉上通道相連通，所述頂置熱管元件的送風側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通;或，所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通，所述頂置熱管元件的出風側與所述模塊化型材拼裝封閉上通道相連通；
[0012]所述模塊化型材拼裝封閉下通道的兩側均分別應設置一列模塊化機柜，當所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉上通道相連通時，每列所述模塊化機柜的冷風進氣側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通，每列所述模塊化機柜的熱風排氣側與機房環境直接連通，機房環境中的熱風可通過所述通風口回流至所述模塊化型材拼裝封閉上通道中；當所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通時，每列所述模塊化機柜的熱風排氣側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通，所述模塊化型材拼裝封閉上通道中的冷風經所述通風口排入機房環境中，之后進入每列所述模塊化機柜的冷風進氣側。
[0013]優選地，所述頂置熱管元件，包括熱管換熱器和與之適配的風機，所述熱管換熱器上設置有氣管連接口和液管連接口。
[0014]優選地，所述頂置熱管元件由吊裝組件吊裝固定，并與所述模塊化型材拼裝封閉熱通道密封搭接。
[0015]優選地，所述模塊化型材拼裝封閉上通道內還設置有氣管分集管組件和液管分集管組件，所述氣管分集管組件固定于型材拼裝吊架組件上，所述型材拼裝吊架組件靠近機房頂部設置，所述液管分集管組件固定于所述模塊化型材拼裝封閉上通道上。
[0016]進一步地，所述氣管分集管組件中的氣管連接管的進氣口與所述頂置熱管元件上的氣管連接口連通，所述液管分集管組件中的液管連接管的出液口與所述頂置熱管元件上的所述液管連接口連接。
[0017]優選地，所述模塊化型材拼裝通道、模塊化機柜、型材拼裝吊架組件均可實現在現場進行拼裝。
[0018]優選地，每列所述模塊化機柜中均包含至少一臺模塊化機柜，對應每列所述模塊化機柜，所述頂置熱管元件的數量按照N+X個冗余備份，其中，N21，X20，N代表與模塊化機柜所需冷量相匹配的頂置熱管元件數量;X代表冗余備份的頂置熱管元件數量。
[0019]優選地，各所述模塊化機柜均與所述模塊化型材拼裝封閉下通道緊密貼合;所述模塊化機柜之間無框架，所述模塊化型材拼裝封閉下通道不占用模塊化機柜位，從而保障出架率;所述模塊化機柜根據安裝、維護需要快速移入、移出所述頂置熱管模塊結構。
[0020]優選地，所述氣管連接管中的氣態制冷工質與室外冷源連通，經過室外冷源冷卻后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至所述液管連接管。
[0021 ]優選地，所述室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻、風冷冷卻或熱管水冷冷凝器結合冷凍水的冷卻方式。
[0022]優選地，所述室外冷源包括室外制冷機組，所述室外制冷機組冷卻后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件，經由所述液管分集管組件分配至各條液管連接管中，從而流至各所述頂置熱管元件內并吸收模塊化機柜的高溫排熱蒸發為氣體后，經各氣管連接管匯集至氣管分集管組件內，再回流至室外制冷機組內進行冷卻，從而實現將熱量排出機房。優選地，所述室外制冷機組采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻方式。
[0023]優選地，所述室外冷源包括冷凍水源和熱管水冷冷凝器，經過熱管水冷冷凝器冷凝后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件，經由液管分集管組件分配至各條液管連接管中，從而流至各個頂置熱管內并吸收模塊化機柜的高溫排熱蒸發為氣體后，經過氣管連接管匯集至氣管分集管組件內，再回流至熱管水冷冷凝器內進行冷卻;熱管水冷冷凝器中的冷凍水由冷凍水源提供。優選地，所述熱管水冷冷凝器為殼管式冷凝器或板式換熱器，所述冷凍水來自冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統。
[0024]優選地，所述模塊化型材拼裝通道的頂部設置有消防聯動翻轉天窗。
[0025]優選地，所述熱管換熱器采用單塊豎直放置、單塊傾斜放置或雙塊上下成V型的方式布置。
[0026]優選地，所述風機可根據所述頂置熱管元件內部的測溫控制元件進行轉速控制，從而根據熱負荷情況進行風量調節;所述風機可根據所述頂置熱管元件應用于熱通道或冷通道的不同情況，進行不同的位置布置。
[0027]優選地，位于所述模塊化機柜靠近進風側上方的所述模塊化型材拼裝通道區域，預留有電纜、光纖安裝區域和維護通道。
[0028]優選地，所述氣管連接管、液管連接管上均設置有截止閥；所述氣管連接口、液管連接口均為采用螺紋、快速連接或焊接形成的預留接口等形式;所述氣管連接管、液管連接管可以為硬管或軟管。
[0029]同現有技術相比，本實用新型的頂置熱管模塊結構具有顯著的技術效果:頂置熱管內低溫工質吸收服務器高溫排熱后及時將熱量排出機房，匹配的風機可根據溫控調速節能運行，從而實現高效排熱;采用模塊化設計理念，模塊化型材拼裝通道，模塊化機柜，型材拼裝吊架組件均可實現在現場進行拼裝;模塊化機柜與模塊化型材拼裝通道緊密貼合;模塊化機柜之間無框架，模塊化型材拼裝通道不占用模塊化機柜位，從而保障出架率;模塊化機柜根據安裝、維護需要可快速移入、移出頂置熱管模塊。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的頂置熱管模塊的結構示意圖。
[0031]圖2為本實用新型中的模塊化型材拼裝封閉下通道作為熱通道且室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻時的結構示意圖。
[0032]圖3為本實用新型中的模塊化型材拼裝封閉下通道作為熱通道且室外冷源采用“熱管水冷冷凝器+冷凍水”的冷卻方式時的結構示意圖。
[0033]圖4為本實用新型中的模塊化型材拼裝封閉下通道作為冷通道且室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻時的結構示意圖。
[0034]圖5為本實用新型中的模塊化型材拼裝封閉下通道作為冷通道且室外冷源采用“熱管水冷冷凝器+冷凍水”的冷卻方式時的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0036]圖1為本實用新型的頂置熱管模塊的結構示意圖。本實用新型的頂置熱管模塊，包括模塊化型材拼裝通道I，模塊化機柜2，頂置熱管元件3，吊裝組件4，型材拼裝吊架組件5，氣管分集管組件6，液管分集管組件7，氣管連接管8，液管連接管9。
[0037]模塊化型材拼裝通道I，包括模塊化型材拼裝封閉上通道101和模塊化型材拼裝封閉下通道102，模塊化型材拼裝封閉上通道101靠近機房頂部設置且在其外側壁上設有通風口，模塊化型材拼裝封閉下通道102靠近機房地面設置。
[0038]頂置熱管元件3設置在模塊化型材拼裝封閉上通道101內，包括熱管換熱器10、風機11、氣管連接口 12、液管連接口 13。頂置熱管元件3由吊裝組件4吊裝固定后與模塊化型材拼裝通道I實現密封搭接。氣管分集管組件6、液管分集管組件7分別固定于型材拼裝吊架組件5和模塊化型材拼裝通道I上后，通過氣管連接管8、液管連接管9分別與頂置熱管3上的氣管連接口 12、液管連接口 13連接;模塊化型材拼裝通道I的頂部設置有消防聯動翻轉天窗14ο
[0039]圖2為本實用新型的模塊化型材拼裝下通道102作為熱通道且室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻時的頂置熱管模塊工質和空氣流動結構示意圖。模塊化型材拼裝下通道102對應的兩列模塊化機柜2排風相對，頂置熱管3進風側與模塊化型材拼裝下通道相連接，構成封閉熱通道;室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻方式。
[0040]對于空氣流動而言，機房內的溫度較低的空氣經由模塊化機柜2的前門進入，吸收模塊化機柜2內服務器熱量后變成高溫空氣經由模塊化機柜2的后門排出并上升至頂置熱管3的進風口處，經過熱管換熱器10冷卻變成低溫空氣后由風機11排出封閉熱通道。
[0041]對于制冷工質流動而言，經過采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻方式的室外制冷機組15冷卻后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件7，經由液管分集管組件7分配至各條液管連接管9中，從而流至各個頂置熱管3內并吸收服務器高溫排熱蒸發為氣體后，經過氣管連接管8匯集至氣管分集管組件6內，再回流至室外制冷機組15內進行冷卻，從而實現將熱量排出機房。空氣流動方向如圖2中箭頭A方向所示。制冷工質流動方向如圖2中箭頭B方向所示。
[0042]圖3為本實用新型的模塊化型材拼裝下通道102作為熱通道且室外冷源采用“熱管水冷冷凝器(如殼管式冷凝器、板式換熱器等多種間壁式換熱器)+冷凍水(來自冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統)”的冷卻方式時的頂置熱管模塊工質和空氣流動結構示意圖。模塊化型材拼裝通道I對應的兩列模塊化機柜2排風相對，頂置熱管3進風側與模塊化型材拼裝通道I相連接，構成封閉熱通道;室外冷源采用“熱管水冷冷凝器(如殼管式冷凝器、板式換熱器等多種間壁式換熱器)+冷凍水(來自冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統)”的冷卻方式。對于空氣流動而言，機房內的溫度較低的空氣經由模塊化機柜2的前門進入，吸收模塊化機柜2內服務器熱量后變成高溫空氣經由模塊化機柜2的后門排出并上升至頂置熱管3的進風口處，經過熱管換熱器10冷卻變成低溫空氣后由風機11排出封閉熱通道。對于制冷工質流動而言，經過熱管水冷冷凝器16冷凝后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件7，經由液管分集管組件7分配至各條液管連接管9中，從而流至各個頂置熱管3內并吸收服務器高溫排熱蒸發為氣體后，經過氣管連接管8匯集至氣管分集管組件6內，再回流至熱管水冷冷凝器16內進行冷卻;熱管水冷冷凝器16中的冷凍水由冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統17提供。空氣流動方向如圖3中箭頭A方向所示。制冷工質流動方向如圖3中箭頭C方向所示。冷凍水流動方向如圖3中箭頭D方向所示。
[0043]圖4為本實用新型的模塊化型材拼裝下通道102作為冷通道且室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻時的頂置熱管模塊工質和空氣流動結構示意圖。模塊化型材拼裝下通道102對應的兩列模塊化機柜2進風相對，頂置熱管3送風側與模塊化型材拼裝通道I相連接，構成封閉冷通道;室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻方式。對于空氣流動而言，由模塊化機柜2排出的高溫空氣，上升至頂置熱管3的進風口處，經過熱管換熱器10冷卻變成低溫空氣后由風機11送至模塊化機柜2進風側并進入機柜。對于制冷工質流動而言，經過采用機械制冷、水直接蒸發冷卻或風冷冷卻方式的室外制冷機組15冷卻后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件7，經由液管分集管組件7分配至各條液管連接管9中，從而流至各個頂置熱管3內并吸收服務器高溫排熱蒸發為氣體后，經過氣管連接管8匯集至氣管分集管組件6內，再回流至室外制冷機組15內進行冷卻，從而實現將熱量排出機房。空氣流動方向如圖4中箭頭E方向所示。制冷工質流動方向如圖4中箭頭B方向所示。
[0044]圖5為本實用新型的模塊化型材拼裝下通道102作為冷通道且室外冷源采用“熱管水冷冷凝器(如殼管式冷凝器、板式換熱器等多種間壁式換熱器)+冷凍水(來自冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統)”的冷卻方式時的頂置熱管模塊工質和空氣流動結構示意圖。模塊化型材拼裝下通道102對應的兩列模塊化機柜2進風相對，頂置熱管3送風側與模塊化型材拼裝通道I相連接，構成封閉冷通道;室外冷源采用“熱管水冷冷凝器(如殼管式冷凝器、板式換熱器等多種間壁式換熱器)+冷凍水(來自冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統)”的冷卻方式。對于制冷工質流動而言，經過熱管水冷冷凝器16冷凝后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件7，經由液管分集管組件7分配至各條液管連接管9中，從而流至各個頂置熱管3內并吸收服務器高溫排熱蒸發為氣體后，經過氣管連接管8匯集至氣管分集管組件6內，再回流至熱管水冷冷凝器16內進行冷卻；熱管水冷冷凝器16中的冷凍水由冷水機組、冷卻塔、湖水或地源換熱系統17提供。空氣流動方向如圖5中箭頭E方向所示。制冷工質流動方向如圖5中箭頭C方向所示。冷凍水流動方向如圖5中箭頭D方向所示。
[0045]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
【主權項】
1.一種頂置熱管模塊結構，包括模塊化型材拼裝通道和頂置熱管元件，其特征在于: 所述模塊化型材拼裝通道，包括模塊化型材拼裝封閉上通道和模塊化型材拼裝封閉下通道，所述模塊化型材拼裝封閉上通道靠近機房頂部設置且在其外側壁上設有通風口，所述模塊化型材拼裝封閉下通道靠近機房地面設置，其中， 所述頂置熱管元件設置在所述模塊化型材拼裝封閉上通道內，所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉上通道相連通，所述頂置熱管元件的送風側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通;或，所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通，所述頂置熱管元件的出風側與所述模塊化型材拼裝封閉上通道相連通； 所述模塊化型材拼裝封閉下通道的兩側均分別應設置一列模塊化機柜，當所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉上通道相連通時，每列所述模塊化機柜的冷風進氣側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通，每列所述模塊化機柜的熱風排氣側與機房環境直接連通，機房環境中的熱風可通過所述通風口回流至所述模塊化型材拼裝封閉上通道中；當所述頂置熱管元件的進風側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通時，每列所述模塊化機柜的熱風排氣側與所述模塊化型材拼裝封閉下通道相連通，所述模塊化型材拼裝封閉上通道中的冷風經所述通風口排入機房環境中，之后進入每列所述模塊化機柜的冷風進氣側。2.根據權利要求1所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述頂置熱管元件，包括熱管換熱器和與之適配的風機，所述熱管換熱器上設置有氣管連接口和液管連接口。3.根據權利要求1所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述模塊化型材拼裝封閉上通道內還設置有氣管分集管組件和液管分集管組件，所述氣管分集管組件固定于型材拼裝吊架組件上，所述型材拼裝吊架組件靠近機房頂部設置，所述液管分集管組件固定于所述模塊化型材拼裝封閉上通道的底板上。4.根據權利要求3所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述氣管分集管組件中的氣管連接管的進氣口與所述頂置熱管元件上的氣管連接口連通，所述液管分集管組件中的液管連接管的出液口與所述頂置熱管元件上的所述液管連接口連接。5.根據權利要求1所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:每列所述模塊化機柜中均包含至少一臺模塊化機柜，對應每列所述模塊化機柜，所述頂置熱管元件的數量按照N+X個冗余備份，其中，N^l，X 2 0，N代表與模塊化機柜所需冷量相匹配的頂置熱管元件數量;X代表冗余備份的頂置熱管元件數量。6.根據權利要求1所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:各所述模塊化機柜均與所述模塊化型材拼裝封閉下通道緊密貼合;所述模塊化機柜之間無框架，所述模塊化型材拼裝封閉下通道不占用模塊化機柜位;所述模塊化機柜可移入、移出所述頂置熱管模塊結構。7.根據權利要求4所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述氣管連接管中的氣態制冷工質與室外冷源連通，經過室外冷源冷卻后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至所述液管連接管。8.根據權利要求7所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述室外冷源采用機械制冷、水直接蒸發冷卻、風冷冷卻或熱管水冷冷凝器結合冷凍水的冷卻方式。9.根據權利要求7所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述室外冷源包括室外制冷機組，所述室外制冷機組冷卻后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件，經由所述液管分集管組件分配至各條液管連接管中，從而流至各所述頂置熱管元件內并吸收模塊化機柜的高溫排熱蒸發為氣體后，經各氣管連接管匯集至氣管分集管組件內，再回流至室外制冷機組內進行冷卻，從而實現將熱量排出機房。10.根據權利要求7所述的頂置熱管模塊結構，其特征在于:所述室外冷源包括冷凍水源和熱管水冷冷凝器，經過熱管水冷冷凝器冷凝后的液態制冷工質通過重力或動力栗驅動回流至液管分集管組件，經由液管分集管組件分配至各條液管連接管中，從而流至各個頂置熱管內并吸收模塊化機柜的高溫排熱蒸發為氣體后，經過氣管連接管匯集至氣管分集管組件內，再回流至熱管水冷冷凝器內進行冷卻；熱管水冷冷凝器中的冷凍水由冷凍水源提供。
【文檔編號】H05K7/20GK205510638SQ201620101729
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】龐曉風, 馮劍超, 劉志輝, 任聰穎, 李賓, 陳莉
【申請人】北京納源豐科技發展有限公司