[发明专利]环形热管阵列换热器以及包含其的换热系统

说明书

一种环形热管阵列换热器，包括冷凝端和蒸发端，所述冷凝端和蒸发端均包括多路水平管路；所述换热器还包括两个多通管路，所述两个多通管路相对设置，且每个多通管路均连接至冷凝端和蒸发端的水平管路，形成多个闭合环路，两个多通管路分别为第一多通管路和第二多通管路。以及含该换热器的换热系统。该环形热管阵列换热器，利用春秋冬季节室外温度较低的条件，消耗动力较少的条件下，将空间内部的热量转移到室外，节省了大量空调能耗，可应用于数据中心或机柜内部的换热。

技术领域

本发明涉及热交换领域，进一步涉及一种环形热管阵列换热器，以及包含该换热器的换热系统。

背景技术

数据中心或者通信机柜的用能量大而集中(单位面积的用能量远高于办公建筑的用量)，24小时不间断运行，年运行小时数远高于其他商业建筑。随着全球变暖和能源的短缺，能源的高效利用问题日益凸显，如何降低功率利用效率(功率利用效率＝设施总功率/IT设备功率)，已成为数据中心运行管理人员追求的目标。

根据设备的运行要求，数据中心或者通信机柜需要在一个环境可控的空间内确保系统的可靠运行，其中，最主要的就是运行的温度环境在20-25℃范围内，并保持内部环境的清洁。目前最通用的做法就是采用空调或者热电致冷装置。

对于数据中心而言，一般采用大功率空调并安装温度自动控制装置来调节数据中心的温度，随着主机系统的散热量越来越高，空调的功率越来越大，同时为了避免主机超温故障，机房内一般采用下送风、上回风的送风方式。在每个机柜前部有开孔地板，用于送冷风。此外，机房的空调还必须保证机房内具有良好的空气流动，不存在局部热点和风短路现象，机房的不同地点温差较小。

对于通信机柜而言，除了采用空调进行冷却外，由于热电致冷(TEC)本身没有运动部件、无制冷剂污染、结构简单且集成度高，在通信机柜中也有广泛的应用。但是单个TEC的功率很小，在通信机柜的应用中，需要将TEC串并联后组合成堆进行使用。在使用过程中，TEC的冷端表面安装散热片和风扇放置于通信机柜内，在TEC的热端安装散热片和风扇放置于通信机柜的外侧，由此控制通信机柜内部的温度。

目前的高效传热器件中热管已经被广泛的应用，如图1所示，现有技术提供一种采用热管换热器进行机房的冷却，采用相互独立的蒸发端与冷凝端，蒸发端与冷凝端之间连接有构成循环通路的导管，导管内设有热管介质。由此能有效利用冬季与春秋季节较低的环境温度。

从上述的技术方案可见，不管是采用大功率空调还是TEC来控制设备的温度，都需要消耗大量的电能。另外，由于TEC的热电转换效率较低，这种冷却方式的能源利用效率低下，为了达到要求的负荷，需要将很多TEC进行串并联使用，系统复杂，可靠性低。

在较冷的春秋冬季，由于室外温度低，可以利用室内外的温差，在不消耗动力的条件下，将室内的热量转移到室外，节省空调的电能消耗。但是由于洁净度的要求，不能直接将室内外空气进行交换，而需要使用热管等高效传热设备。

蒸发端和冷凝端分离的热管换热器采用的是连接导管的方式，所有的蒸发端产生的蒸汽均通过连接导管输运，造成了流动阻力增加；蒸汽在冷凝侧的入口处即开始冷凝，下方蒸汽较少，造成冷凝侧器的温度分布不均匀，不能很好的发挥冷凝侧的换热能力。另一方面如果机房面积较大，蒸发端和冷凝端的距离较远，造成了连接导管的长度增加，也会带来热阻增加的后果。如果热管换热器的热阻增加，则意味着蒸发端和冷凝端的温差增大，只有的更低的室外温度环境下，热管换热器才能启用，因此导致全年可用天数减少，节能效果降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环形热管阵列换热器以及包含其的换热系统。

为实现上述目的，根据本发明一方面，提供一种环形热管阵列换热器，包括冷凝端和蒸发端，其中：

所述冷凝端和蒸发端均包括多路水平管路；