一种高水温、大温差热交换设备

摘要

本申请提供了一种高水温、大温差热交换设备，该高水温、大温差热交换设备包括外壳，以及设置在所述外壳内的风机和热交换器，所述外壳设置有进风口和出风口，所述风机被配置为将气体由所述进风口吸入所述外壳内，使所述气体经过所述热交换器，再将所述气体由所述出风口排出，所述热交换器包括至少一个热交换结构，一个热交换结构包括相互串联的至少一个第一倾斜段和至少一个第二倾斜段，所述至少一个第一倾斜段和所述至少一个第二倾斜段沿着所述外壳内所述气体的流动方向交替排布，相邻的第一倾斜段和第二倾斜段组合形成V形。

说明书

技术领域

本申请涉及空调制冷技术领域，尤指一种高水温、大温差热交换设备。

背景技术

随着数据中心和通讯机房等场所热负荷密度日趋增大，其耗能问题也日趋严重。数据中心的电能主要被两类设备消耗了：IT设备和机房设备。IT设备主要包括服务器、存储设备和网络设备；机房设备包括UPS、配电设备、线缆、空调机、新风机、加湿器、照明设备、监控设备等。从目前国内外的调查数据看，绝大多数数据中心中，机房设备的耗电要比IT设备的耗电高，所以空调制冷系统的设计要降低能耗。

常规的数据中心空调制冷系统中的水系统的设计水温差为5-6度，所以现在的冷冻水型精密空调系统(以及行冷，冷墙，干冷器等)设计是在保证送风温度为18-27度可调，并在保证送回风温差的前提下，换热盘管的进出水温差为5-6度，而维持该进出水温差使制冷设备的能耗高，耗电高。

发明内容

以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开实施例提供了一种高水温、大温差热交换设备，包括外壳，以及设置在所述外壳内的风机和热交换器，所述外壳设置有进风口和出风口，所述风机被配置为将气体由所述进风口吸入所述外壳内，使所述气体经过所述热交换器，再将所述气体由所述出风口排出，所述热交换器包括至少一个热交换结构，一个热交换结构包括相互串联的至少一个第一倾斜段和至少一个第二倾斜段，所述至少一个第一倾斜段和所述至少一个第二倾斜段沿着所述外壳内所述气体的流动方向交替排布，相邻的第一倾斜段和第二倾斜段组合形成V形。

在示例性实施方式中，所述热交换器包括至少两个热交换结构，所述至少两个热交换结构沿着垂直于所述外壳内所述气体的流动方向依次排布。

在示例性实施方式中，所述热交换器包括第一热交换结构和第二热交换结构，所述第一热交换结构和所述第二热交换结构均包括相互串联的一个第一倾斜段和一个第二倾斜段，所述第一热交换结构和所述第二热交换结构以所述外壳的轴线为轴对称设置，所述第一热交换结构和所述第二热交换结构组合形成X形状。

在示例性实施方式中，所述第一倾斜段位于所述第二倾斜段靠近所述进风口一侧，所述第一倾斜段包括相互串联的第一进水段和第一出水段，所述第二倾斜段包括相互串联的第二进水段和第二出水段，所述第一倾斜段的第一进水段与所述第二倾斜段的第二出水段串联。

在示例性实施方式中，所述第一热交换结构和所述第二热交换结构均还包括一个连接段，所述连接段将所述第一倾斜段的第一进水段与所述第二倾斜段的第二出水段串联。

在示例性实施方式中，所述热交换器还包括进水管，所述进水管包括并联的第一进水支管和第二进水支管，所述第一进水支管与所述第一热交换结构中第二倾斜段的第二进水段串联，所述第二进水支管与所述第二热交换结构中第二倾斜段的第二进水段串联。

在示例性实施方式中，所述热交换器还包括回水管，所述回水管包括并联的第一出水支管和第二出水支管，所述第一出水支管与所述第一热交换结构中第一倾斜段的第一出水段串联，所述第二出水支管与所述第二热交换结构中第一倾斜段的第一出水段串联。

在示例性实施方式中，还包括制冷机组，所述制冷机组位于所述外壳的外部，所述制冷机组与所述热交换器连接。

在示例性实施方式中，所述第一进水段和所述第一出水段平行设置，和/或所述第二进水段和所述第二出水段平行设置。

在示例性实施方式中，所述热交换器还包括至少一个固定轴，所述至少一个固定轴将至少一个第一倾斜段和至少一个第二倾斜段固定在所述外壳内。

在示例性实施方式中，所述第一倾斜段和所述第二倾斜段之间形成的角度大于0°小于180°。

在示例性实施方式中，所述第一倾斜段和所述第二倾斜段之间形成的角度大于30°小于120°。

在示例性实施方式中，所述热交换结构为翅片式换热管，所述翅片式换热管内设置有冷却介质。

在示例性实施方式中，所述冷却介质包括水、氟利昂制冷剂和乙二醇水溶液中的至少一种。

在示例性实施方式中，所述热交换器与所述外壳的内壁密封连接。

在示例性实施方式中，还包括空气过滤器，所述空气过滤器设置在所述外壳内，且所述空气过滤器位于所述外壳内靠近所述进风口一侧。

本公开实施例高水温、大温差热交换设备通过将相互串联的第一倾斜段和第二倾斜段组合形成V形，使外壳内的气体能够依次经过第一倾斜段和第二倾斜段，并依次与第一倾斜段和第二倾斜段进行热交换，进而使一个热交换结构中的冷却介质与外壳内的气体能够进行至少二次热交换，即冷却介质在第一倾斜段内时能够与外壳内的气体进行热交换，冷却介质在第二倾斜段内时能够与外壳内的气体进行热交换，使一个热交换结构中的冷却介质能够多次重复与外壳内的气体进行热交换，使热交换结构中冷却介质的出口温度可以高于外壳出风口的出风温度，或者冷却介质的出口温度可以与外壳出风口的出风温度相近，从而提高本申请实施例高水温、大温差热交换设备的冷却效果。

本公开实施例高水温、大温差热交换设备通过将相互串联的第一倾斜段和第二倾斜段组合形成V形，增大了第一倾斜段和第二倾斜段与外壳内气体的接触面积，提高本申请实施例高水温、大温差热交换设备的冷却效果。在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例高水温、大温差热交换设备的结构示意图一；

图2为本申请实施例高水温、大温差热交换设备的结构示意图二。

具体实施方式

下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。注意，实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，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公开的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

在本说明书中，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，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本公开中的含义。

本公开中的“约”，是指不严格限定界限，允许工艺和测量误差范围内的数值。

为了解决现有热交换设备中换热盘管的进出水温差小，而维持该进出水温差使制冷设备的能耗高，耗电高的问题，本申请实施例提供一种高水温、大温差热交换设备，包括外壳，以及设置在所述外壳内的风机和热交换器，所述外壳设置有进风口和出风口，所述风机被配置为将气体由所述进风口吸入所述外壳内，使所述气体经过所述热交换器，再将所述气体由所述出风口排出，所述热交换器包括至少一个热交换结构，一个热交换结构包括相互串联的至少一个第一倾斜段和至少一个第二倾斜段，所述至少一个第一倾斜段和所述至少一个第二倾斜段沿着所述外壳内所述气体的流动方向交替排布，相邻的第一倾斜段和第二倾斜段组合形成V形。

本申请实施例高水温、大温差热交换设备包括各类空调设备及相关联的空气散热器。例如，空调箱，机房空调，民用空调器，行冷空调、干冷器，或其他热交换设备。本申请实施例高水温、大温差热交换设备可以将其内的冷却介质的热量或冷量与外壳内的气体交换。其中，冷却介质可以包括但不限于水、乙二醇溶液以及各类制冷剂等。以下所提及的水温，实际包含各类介质温度。

本公开实施例高水温、大温差热交换设备通过将相互串联的第一倾斜段和第二倾斜段组合形成V形，使外壳内的气体能够依次经过第一倾斜段和第二倾斜段，并依次与第一倾斜段和第二倾斜段进行热交换，进而使一个热交换结构中的冷却介质与外壳内的气体能够进行至少二次热交换，即冷却介质在第一倾斜段内和第二倾斜段内时能够分别与外壳内的气体进行热交换，使热交换结构中冷却介质的出口温度可以高于外壳出风口的出风温度，或者冷却介质的出口温度可以与外壳出风口的出风温度相近，例如，冷却介质的出口温度与外壳出风口的出风温度之间的温差可以小于等于5度，从而提高本申请实施例高水温、大温差热交换设备的冷却效果。

本申请实施例高水温、大温差热交换设备能够加大热交换结构中冷却介质的进出温差，比如，热交换结构中冷却介质的进出温差可以达到10度。通过一个热交换结构中的至少一个第一倾斜段和至少一个第二倾斜段，使冷却介质能够多次与外壳内的气体进行热交换，从而提高冷却效果。同时，可以减小热交换结构中冷却介质的流量，比如，可以达到常规盘管冷却介质流量的1/2。

下面通过具体实施例，详细说明本发明的技术方案。

图1为本申请实施例高水温、大温差热交换设备的结构示意图一。本申请实施例高水温、大温差热交换设备可以作为行级空调、空调箱和冷墙等，能够用于对数据中心和通讯机房等场所进行降温。如图1所示，该高水温、大温差热交换设备包括外壳100，以及设置在外壳100内的风机200和热交换器300，外壳100设置有进风口110和出风口120。风机200位于外壳100内靠近出风口120一侧，风机200被配置为将外壳100外部的气体由进风口110吸入外壳100内，使气体经过热交换器300，与热交换器300进行热交换后，再将气体由出风口120排出外壳100外部。

在示例性实施方式中，外壳100可以采用多种形状，例如，外壳100的截面轮廓可以为矩形、菱形、圆形、椭圆形、多边形等规则或不规则形状。

在示例性实施方式中，外壳100的截面轮廓可以为矩形，外壳100的进风口110和出风口120可以分别位于外壳100的相对两侧，热交换器300位于进风口110和出风口120之间。

在示例性实施方式中，热交换器300包括至少一个热交换结构310，一个热交换结构310包括相互串联的至少一个第一倾斜段311和至少一个第二倾斜段312，至少一个第一倾斜段311和至少一个第二倾斜段312沿着第一方向D1交替排布。在一个热交换结构310中，第一倾斜段311和第二倾斜段312的倾斜延伸方向不同，相邻的第一倾斜段311和第二倾斜段312互相串联，组合形成V形。示例的，第一方向D1可以为外壳100内气体的流动方向；外壳100内的气体流动方向可以为外壳100的进风口110朝向出风口120的方向。

在示例性实施方式中，在一个热交换结构310中，至少一个第一倾斜段311和至少一个第二倾斜段312能够组合形成多种形状，例如，一个热交换结构310包括多个第一倾斜段311和多个第二倾斜段312，多个第一倾斜段311和多个第二倾斜段312沿着第一方向D1交替排布，组合形成波浪状；或者，一个热交换结构310包括两个第一倾斜段311和一个第二倾斜段312，两个第一倾斜段311分别与一个第二倾斜段312的两端串联，组合形成W形；或者，一个热交换结构310包括互相串联的一个第一倾斜段311和一个第二倾斜段312，一个第一倾斜段311和一个第二倾斜段312组合形成V形。

在示例性实施方式中，一个热交换结构310中相邻的第一倾斜段311和第二倾斜段312之间形成的角度大于0°小于180°；示例的，一个热交换结构310中相邻的第一倾斜段311和第二倾斜段312之间形成的角度大于30°小于120°。

在示例性实施方式中，至少一个第一倾斜段311和至少一个第二倾斜段312均可以为翅片式换热管。翅片式换热管包括换热管以及多个翅片，换热管内可设有流通的冷却介质；第一倾斜段311的换热管与第二倾斜段312的换热管互相连通，使第一倾斜段311与第二倾斜段312实现串联。多个翅片套设在换热管的外壁上，多个翅片沿着换热管延伸方向间隔排布。相邻翅片之间的间隔形成用于气体穿过的冷却通道，外壳100内的气体在冷却通道中穿过，与翅片式换热管进行热交换。

在示例性实施方式中，换热管内的冷却介质包括水、氟利昂制冷剂和乙二醇水溶液中的至少一种。

在示例性实施方式中，热交换器300包括至少两个热交换结构310，至少两个热交换结构310沿着第二方向D2依次排布。其中，第一方向D1与第二方向D2不同，示例的，第二方向D2为垂直于外壳100内气体流动的方向，与第一方向D1垂直。

图2为本申请实施例高水温、大温差热交换设备的结构示意图二。在示例性实施方式中，如图2所示，热交换器300可以包括第一热交换结构310a和第二热交换结构310b，第一热交换结构310a和第二热交换结构310b均包括相互串联的一个第一倾斜段311、一个第二倾斜段312以及一个将第一倾斜段311和第二倾斜段312串联的一个连接段313，第一热交换结构310a和第二热交换结构310b中的第一热交换结构310a和第二热交换结构310b均呈V形。第一热交换结构310a和第二热交换结构310b以外壳100的轴线为轴对称设置，第一热交换结构310a和第二热交换结构310b中的第一热交换结构310a和第二热交换结构310b组合形成X形状。

在示例性实施方式中，如图2所示，第一热交换结构310a和第二热交换结构310b以外壳100的轴线为轴对称设置，以第一热交换结构310a的结构为例进行说明。第一热交换结构310a中的第一倾斜段311位于第二倾斜段312靠近进风口110一侧。第一倾斜段311均包括相互串联的第一进水段3111和第一出水段3112，第一进水段3111和第一出水段3112并排排布且互相平行。第二倾斜段312包括相互串联的第二进水段3121和第二出水段3122，第二进水段3121和第二出水段3122并排排布且互相平行。第一倾斜段311的第一进水段3111的进水端与第二倾斜段312的第二出水段3122串联。冷却介质依次经过第二倾斜段312的第二进水段3121、第二倾斜段312的第二出水段3122、第一倾斜段311的第一进水段3111和第一倾斜段311的第一出水段3112。

本申请实施例通过使冷却介质由第二倾斜段312流向第一倾斜段311，使冷却介质的流向与外壳100内的气体流动的方向不同，从而提高冷却效果。

在示例性实施方式中，如图2所示，本申请实施例热交换器300还包括进水管320，进水管320包括并联的第一进水支管和第二进水支管，第一进水支管的出水端与第一热交换结构310a中第二倾斜段312的第二进水段3121的进水端串联，第二进水支管与第二热交换结构310b中第二倾斜段312的第二进水段3121的进水端串联，使冷却介质能够通过进水管320分别流入第一热交换结构310a和第二热交换结构310b。

在示例性实施方式中，如图2所示，本申请实施例热交换器300还包括回水管330，回水管330包括并联的第一出水支管和第二出水支管，第一出水支管与第一热交换结构310a中第一倾斜段311的第一出水段3112的出水端串联，第二出水支管与第二热交换结构310b中第一倾斜段311的第一出水段3112的出水端串联。

在示例性实施方式中，本申请实施高水温、大温差热交换设备还包括制冷机组，制冷机组位于外壳的外部，制冷机组与热交换器300的进水管320和回水管330连接。热交换器300的进水管320用于将制冷机组中的冷却介质输送给热交换器300中的热交换结构310。热交换器300的回水管330用于将用于将换热后的冷却介质输送给制冷机组进行制冷。

在示例性实施方式中，热交换器300还包括至少一个固定轴340，至少一个固定轴340将至少一个第一倾斜段311和至少一个第二倾斜段312固定在外壳100内。例如，一个固定轴340分别固定两个第一倾斜段311和两个第二倾斜段312，两个第一倾斜段311和两个第二倾斜段312沿着固定轴340的圆周方向排布，形成X形状，如图1和图2所示。

在示例性实施方式中，热交换器300与外壳100的内壁密封连接，以保证外壳100内的气体，在风机200的带动下，与热交换器300充分换热，避免气体冷却不充分，影响制冷效果。

在示例性实施方式中，如图1所示，本申请实施高水温、大温差热交换设备还包括还包括空气过滤器400，空气过滤器400设置在外壳100内，且空气过滤器400位于外壳100内靠近进风口110一侧。空气过滤器400用于对进入外壳1内的气体进行过滤净化，提高气体的洁净度，防止堵塞。

将本申请实施例高水温、大温差热交换设备与常规精密空调进行功耗测试：

精密空调：风量：39000m

本申请实施例高水温、大温差热交换设备：风量：39000m

本申请实施例高水温、大温差热交换设备可使制冷机组的输入功率比精密空调降低28％，能效比提高38％，如表1所示：

表1本申请实施例高水温、大温差空调末端与常规精密空调的能耗对比

本申请实施例高水温、大温差空调末端可使制冷机组降低水泵功率和管径，如表2所示：

表2本申请实施例高水温、大温差空调末端与常规精密空调降低水泵功率和管径的对比

本公开中的附图只涉及本公开涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。在不冲突的情况下，本公开的实施例即实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本公开技术方案的精神和范围，均应涵盖在本公开的权利要求的范围当中。