热泵和水淋装置组合的节能降温装置的制作方法

1.本发明涉及散热技术领域，特别是涉及电脑数据中心适用的热泵和水淋装置组合的节能降温装置。


背景技术：

2.现在对气体或液体等热流体的散热，都是把被散热的热流体在管道中直接被降温装置进行降温。当被散热的热流体温度与降温装置的冷媒介质的温差较小时，冷媒介质对热流体降温的效率就很低，很浪费降温装置的用电。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供用增大降温装置的冷媒介质与被散热流体温差方式，提高冷媒介质对被散热流体的散热效率的节能降温装置。
4.本发明的内容是：
5.热泵和水淋装置组合的节能降温装置，包括包括相连通的热泵40和水淋装置41，其特征在于：热泵40有热泵进气管42、低温出气管43和高温出气管45；热泵40的热泵进气管42与热气源管道连通；热泵40的高温出气管45与水淋装置41的进气口连通，水淋装置41的出气管46与热泵40的低温出气管43连通成为两气合并管47。
6.本发明是针对热流体[如气体]要从复利用的情况，对于封闭式无尘的电脑数据中心，医用制药厂房，大型畜禽养殖厂等，不能随时进入外环境空气的室内降需要。
[0007]
本发明最适用于对那最适用于对人居的室内空调、人居的中央空调、计算机机房等放出的热流体，而这些热流体又需要回收、降温重复利用的情况。特别适用于专为电脑数据中心服务器封闭循环情况下，输出30℃—45℃的被散热流体时应用的技术方案。
[0008]
本发明的被散热流体、已吸热气体是一个意思。
[0009]
现在技术：计算机机房等放出的热流体温度一般在30℃—45℃，水淋装置41用的常温水作为冷媒介质，有热流体的夏天一般常温水15℃—20℃，所以夏天一般常温水15℃—20℃与热流体30℃—45℃的温差一般只有 15℃—25℃。
[0010]
本发明技术：热泵40具有把一种温度的热流体分离成比热流体温度更高的高温流体，和分离成比热流体温度更低的低温流体的功能。分离出的低温流体一般在10℃—17℃温度范围，分离出的高温流体一般在60℃—65℃温度范围。高温流体60℃—65℃与常温水15℃—20℃的温差一般只有40℃—50℃。
[0011]
上述可见现在技术温差一般只有 15℃—25℃，本发明技术温差一般只有 40℃—50℃，本发明技术比现在技术增加温差值在 10℃—35℃。
[0012]
本发明技术高温流体60℃—65℃具有比热流体30℃—45℃增加的温差15℃—35℃，使增加的温差15℃—35℃更易于被常温水15℃—20℃降温，更快速的降温。并且热流体中分离出的高温流体的体积小于原热流体的体积。这样，就可以更少的常温水把热流体温度降到与低温流体10℃—17℃混合成为室内要的人居需要温度16℃—25℃范围。
[0013]
虽然热泵40作分离出低高温气体也要耗电，但总和在单位时间中，把30℃—45℃全部热流体[气体]温度降到从复利用的人居需要温度16℃—25℃，用本发明的技术方案更节约用电。因为在夏天，水淋装置41在室外被日晒，常温水的温度可能高于15℃—20℃达到25℃，这时25℃常温水与30℃—45℃的热流体的温差太小，水淋装置41的25℃常温水对30℃—45℃的热流体降温效果很差很差，甚至失去降温功能而白白浪费水淋装置41的用电；而用本发明技术就可以避免这种问题。
[0014]
本发明的构思是：
[0015]
第一散热用的冷却气体密封循环从复利用，解决制冷能源回收利用问题：现在开放式风冷降温方法是把在gpu盒中的已吸热气体排放到外环境中，为了节约制冷能源，则现在gpu和和主板部件能基本保持正常工作的条件下，尽量提高排放前已吸热气体的最高温度，如现在开放式风冷降温方法的已吸热气体最高温度30℃—45℃，甚至达到60℃，而gpu和和主板部件的最值工作温度是国标gb2887－89规定gpu芯片环境温度a级22
±
2℃。本发明将散热用气体密封循环利用，循环系统中已吸热气体中的制冷能源可以被回收利用，这样，把已吸热气体最高温度可降到25℃—30℃，甚至可以更低至20℃—25℃；虽然25℃—30℃的已吸热气体比30℃—45℃的已吸热气体携带了更多的制冷能源离开gpu盒，但25℃—30℃的已吸热气体在热泵40中被降到5℃—17℃所耗制冷能源，小于30℃—45℃被降到5℃—17℃所耗制冷能源，即在散热用气体密封循环中，热泵40具有回收利用制冷能源和分离出高低温两种气体这两种作用，热泵40回收利用制冷能源，使已吸热气体可以选用比开放式风冷的已吸热气体更低的温度，即把已吸热气体最高温度30℃—45℃变为25℃—30℃，更有利于gpu和和主板部件能基本保持正常工作；
[0016]
第二散热气体密封循环解决防止污染和减少氧化问题：gpu盒或机箱有进出气体的两个孔，连通这两个孔的管道和制冷设置是连成密封的循环气体通道，密封的循环气体通道中最好是用惰性气体，解决用外源空气的尘埃污染和氧化gpu、主板部件的问题；
[0017]
第三用热泵把已吸热气体分为高低温两种气体排出：热泵放出的低温气体重复用于gpu和主板部件降温，热泵放出的高温气体，用降温装置如水淋进行降温后与低温气体混合，再重复用于gpu和主板部件降温；用热泵实现把gpu盒流出的25℃—30℃已吸热气体分离成温差较大的5℃—17℃低温气体，和60℃—65℃的高温气体；60℃—65℃的高温气体被水淋降温的效率高于对25℃—30℃水淋降温，其实只用水淋降温常常不能获得需要的5℃—17℃低温气体。
[0018]
第四用温差大而降温效率高的原理节约冷却用水的耗电：用常温的水对分离出的60℃—65℃的高温气体冷却常温的温差，大于用常温的水对25℃—30℃已吸热气体的温差；因为25℃—30℃已吸热气体总量远远大于60℃—65℃的高温气体总量，而温差越大降温越快，如用全部25℃—30℃已吸热气体用常温水淋的耗能，远远大于用分离出的少量60℃—65℃的高温气体用水量和用电量，所以用热泵分出高温气体出用水淋降温不仅时间短、效率高，要获得5℃—17℃低温气体还更节约用电。
[0019]
第五选用本发明降温系统而不用空调降温巳吸热气体的原因：如选水降温，用常温的水对25℃—30℃已吸热气体降温，如常温高于10℃—17℃，则不能获得10℃—17℃降温用的气体；如常温高于10℃—17℃，则不能获得10℃—17℃降温用的气体；夏天水淋装置41在室外被日晒，夏天常温水的温度可能15℃—20℃，这时用常温水降温不能获得数据中
心gpu和主板部件降温需要的10℃—17℃冷却气体，但可以用本发明的技术方案。如选空调降温，空调用10℃—17℃的冷气吹25℃—30℃已吸热气体，大量的10℃—17℃的冷气能量未被利用就散发而损失，大量的制冷能量被浪费。所以本发明用热泵把已吸热气体分离出高低两种温度的气体，把高温气体用热容量大、温差大的水降温后与低温气体混合成降温用气体，再重复用是更节能的数据中心gpu和主板部件降温技术方案。
[0020]
本发明的优点：
[0021]
第一、本发明用于循环散热的冷却气体则可以回收制冷能量，降低冷却气体的温度而不增加耗能，gpu能工作在更佳温度环境。
[0022]
第二、本发明用于散热气体密封循环解决污染和氧化，密封的循环气体通道中可用惰性气体，解决用外源空气的尘埃污染和氧化gpu和主板部件的问题。
[0023]
第四、本发明用常温水也能获得10℃—17℃降温用的冷却气体：降低对吸热气体冷却的耗能，选用本发明热泵加水淋降温装置降温，降温用的水可以重复利用而成本低；而用冷风作媒介降温，冷风不能重复利用而成本低。能获得10℃—17℃降温用的冷却气体，又避免空调对已吸热气体降温时，冷气能量未被完全利用就散发，空调大量的制冷能量被浪费。
[0024]
第五、提高温差节约水淋降温能源消耗：热泵分离出的60℃—65℃的高温气体与常温水的温差大，而25℃—30℃的已吸热气体与常温水的温差小，所以热泵分离出高温气体用于用水淋降温，比直接用25℃—30℃已吸热气体与常温水降温更节能，从单位时间中把全部已吸热气体降到规定温度来看，热泵分离出的60℃—65℃的高温气体来用常温水降温，水的用量更少更节能。
附图说明
[0025]
图1是本发明节能降温装置中冷媒介质的流向和温度变化图。
[0026]
图2是本发明热泵和水淋装置组合的节能降温装置的整体结构示意图。
[0027]
图中40是热泵、41是水淋装置、42是热泵进气管、43是低温出气管、44是气泵进气口、45是高温出气管、56是降温装置出气管、47是两气合并管。
具体实施方式
[0028]
实施例1、热泵和水淋装置组合的节能降温装置
[0029]
如图1、2，
[0030]
热泵和水淋装置组合的节能降温装置，包括包括相连通的热泵40和水淋装置41，热泵40有热泵进气管42、低温出气管43和高温出气管45；热泵40的热泵进气管42与热气源管道连通；热泵40的高温出气管45与水淋装置41的进气口连通，水淋装置41的出气管46与热泵40的低温出气管43连通成为两气合并管47。
[0031]
热泵进气管42是向热泵40输入待降温的被散热流体或已吸热气体，根据被散热物体不同，一般热泵进气管42中的气体温度25℃—30℃或30℃—45℃。
[0032]
热泵40的低温出气管43输出低温气体选用10℃—17℃。
[0033]
热泵40的高温出气管45输出高温气体60℃—65℃ ，该高温气体60℃—65℃的管道进入水淋装置41，被水淋降温成降温气体20℃—25℃输出。低温气体10℃—17℃和降温
气体20℃—25℃在两气合并管47中混合成降温用流体16℃—25℃。降温用流体16℃—25℃被用于数据中心的电脑或制药车间降温使用后，变成被散热流体或已吸热气体再重复进入本发明装置进行降温。

技术特征：
1.热泵和水淋装置组合的节能降温装置，包括相连通的热泵（40）和水淋装置（41），其特征在于：热泵（40）有热泵进气管（42）、低温出气管（43）和高温出气管（45）；热泵（40）的热泵进气管（42）与热气源管道连通；热泵（40）的高温出气管（45）与水淋装置（41）的进气口连通，水淋装置（41）的出气管（46）与热泵（40）的低温出气管（43）连通成为两气合并管（47）。

技术总结
本发明热泵和水淋装置组合的节能降温装置涉及电脑数据中心适用的热泵和水淋装置组合的节能降温装置。包括包括相连通的热泵和水淋装置，热泵有热泵进气管、低温出气管和高温出气管；热泵的热泵进气管与热气源管道连通；热泵的高温出气管与水淋装置的进气口连通，水淋装置的出气管与热泵的低温出气管连通成为两气合并管。优点：用于循环散热的冷却气体则可以回收制冷能量，降低对吸热气体冷却的耗能，选用本发明热泵加水淋降温装置降温，降温用的水可以重复利用而成本低；而用冷风作媒介降温，冷风不能重复利用而成本低。从单位时间中把全部已吸热气体降到规定温度来看，热泵分离出的的高温气体来用常温水降温，水的用量更少更节能。少更节能。少更节能。


技术研发人员：王晓丹 廖礼毅
受保护的技术使用者：四川弘智远大科技有限公司
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/7/14