一种冷却系统、电子设备及其控制方法与流程

1.本发明涉及制冷设备技术领域，尤其是涉及一种冷却系统、电子设备及其控制方法。


背景技术：

2.电子设备在运行过程中，会产生大量热量，这些热量如果不能及时排出，会导致电子设备温度过高影响正常工作。此时就需要一款温度调节装置，如目前通常采用的液冷源设备(冷却液流入电子设备内部并对其进行降温)。但电子元件表面不能出现凝露现象以防短路，就需要保证进入电子设备的冷却液温度在30℃以上(通常定为35℃)。冷却液温度过高就会引起蒸发温度达到15℃甚至更高(压缩机规定运行蒸发温度在
‑
15℃～ 15摄氏度之间)。长时间高蒸发温度运行必定会导致压缩机寿命变短，为解决上述问题特发明一种电子设备冷却装置来解决高蒸发温度问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种冷却系统、电子设备及其控制方法，以解决现有技术中存在的制冷系统高蒸发温度的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
5.本发明提供的一种冷却系统，包括对电子设备进行降温的冷却液单元和对所述冷却液单元中的冷却液进行降温的冷媒单元；所述冷却液单元包括与所述冷媒单元进行热交换的第一流路、与所述第一流路并联的第二流路和与所述第一流路和所述第二流路均连接的调节件。
6.作为本发明的进一步改进，所述调节件为能自动调节的比例三通阀。
7.作为本发明的进一步改进，所述比例三通阀的调节方式为连续式调节方式或间歇式调节方式。
8.作为本发明的进一步改进，所述比例三通阀的开度增量d1＝压差x压差系数 压力变化率x压力变化率系数。
9.作为本发明的进一步改进，还包括设置在所述冷媒单元中以检测气压的压力传感器、设置在所述冷却液单元中以检测进入电子设备的冷却液温度的温度传感器、以及与所述压力传感器、所述温度传感器和所述比例三通阀均电性连通的控制模块。
10.作为本发明的进一步改进，所述冷媒单元包括依次连接的压缩机、翅片冷凝器、电子膨胀阀和板式换热器；所述压力传感器设置在所述压缩机进气侧或出气侧。
11.作为本发明的进一步改进，所述压缩机为变频压缩机。
12.作为本发明的进一步改进，所述冷却液单元包括供液泵、第一流路、第二流路和调节件，所述调节件通过管路与所述供液泵连接，所述第一流路和所述第二流路并联设置在所述比例三通阀和电子设备之间，所述温度传感器设置在电子设备进水侧。
13.作为本发明的进一步改进，还包括设置在所述第一流路上的流量传感器。
14.本发明提供的一种电子设备，包括上述冷却系统。
15.本发明提供的一种所述冷却系统的控制方法，包括如下步骤：
16.步骤100、启动：冷却系统上电，调节件进行复位动作；
17.步骤200、初始设定：复位动作完成后，根据进入电子设备中冷却液所需温度，将调节件开启到不同初始开度值；
18.步骤300、冷却液分流调节，启动冷媒单元中的压缩机，根据水温和气压计算调节件的开度增量，以调节与冷媒单元换热的冷却液流量；
19.步骤400、关闭冷却系统，调节件的开度调至复位位置。
20.作为本发明的进一步改进，步骤200中，所述调节件的初始开度值包括，45℃≤进水温度，调节件初始开度80％；
21.40≤进水温度＜45，调节件初始开度60％；
22.35≤进水温度＜40，调节件初始开度50％；
23.进水温度＜35，调节件初始开度40％。
24.作为本发明的进一步改进，步骤300中，所述调节件的开度增量d1＝压差x压差系数 压力变化率x压力变化率系数；所述调节件的调节步幅＝|d1|％，当d1≥0，所述调节件的开度关小|d1|％；d1＜0，所述调节件的开度开大|d1|％；|d1|≥5时，所述调节件的开度调节按最大5％的步幅调节。
25.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
26.本发明提供的冷却系统，通过在冷却液单元中设置两条流路，并在两条流路连接处设置调节件，通过调节调节件的开度调节进入板式换热器的冷却液流量，进而降低板式换热器的负荷来降低制冷系统的蒸发温度，从板式换热器出来的冷却液再与另一支路的冷却液混合来提高进入电子设备的冷却液整体温度，以满足电子设备的冷却液进液温度在30℃以上的需求；通过检测吸气或排气压力以控制调节件的开度，通过检测供液温度控制压缩机的能量输出从而调节冷媒温度，采用本发明的冷却系统，可以有效降低冷却系统的蒸发温度且满足电子设备的冷却液进液温度在30℃以上且供液温度恒定的需求，从而提高了压缩机的运行寿命。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明冷却系统原理图。
29.图中1、变频压缩机；2、翅片冷凝器；3、电子膨胀阀；4、板式换热器；5、压力传感器；6、温度传感器；7、流量传感器；8、比例三通阀；9、供液泵。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
31.如图1所示，本发明提供了一种冷却系统，包括对电子设备进行降温的冷却液单元和对冷却液单元中的冷却液进行降温的冷媒单元；冷却液单元包括与冷媒单元进行热交换的第一流路、与第一流路并联的第二流路和与第一流路和第二流路均连接的调节件。
32.通过在冷却液单元中设置两条流路，并在两条流路连接处设置调节件，通过调节调节件的开度调节进入板式换热器的冷却液流量，进而降低板式换热器的负荷来降低制冷系统的蒸发温度，从板式换热器出来的冷却液再与另一支路的冷却液混合来提高进入电子设备的冷却液整体温度，以满足电子设备的冷却液进液温度在30℃以上的需求。
33.作为本发明的一种可选实施方式，调节件为能自动调节的电动比例三通阀8。通过调节比例三通阀8能够实现冷却液的分流，控制流入第一流路和第二流路内冷却液的流量。
34.进一步的，比例三通阀8的调节方式为连续式调节方式或间歇式调节方式。
35.需要说明的是，在本发明中，比例三通阀8采用间歇式调节方式，在控制模块中设定间隔时间，每个间隔时间内利用温度传感器6和压力传感器5检测相应的温度和压力，然后计算出开度增量，并根据开度增量数值进行比例三通阀8的开大或开小。调节完毕后，等待下个间隔时间再次进行温度和压力测量，然后再执行阀门的开大或开小动作，依次循环。
36.进一步的，比例三通阀8的开度增量d1＝压差x压差系数 压力变化率x压力变化率系数。其中，压差＝检测压力
‑
设定压力值，单位为pa，其中检测压力为压力传感器5检测的实时压力值，设定压力值是根据不同冷媒预先给控制模块设定的压力值；压力变化里＝(检测压力
‑
比例三通阀动作周期前的出水温度)/比例三通阀动作周期，单位是pa/s，比例三通阀动作周期前的出水温度是指温度传感器6测量的温度值，比例三通阀动作周期是预先在控制模块中设定的间隔时间。压差系数以及压力变化率系数根据实验具体数据进行调整。
37.作为本发明的一种可选实施方式，还包括设置在冷媒单元中以检测气压的压力传感器5、设置在冷却液单元中以检测进入电子设备的冷却液温度的温度传感器6、以及与压力传感器5、温度传感器6和比例三通阀8均电性连通的控制模块。
38.进一步的，冷媒单元包括依次连接的压缩机、翅片冷凝器2、电子膨胀阀3和板式换热器4；压力传感器5设置在压缩机进气侧或出气侧。
39.如图1所示，为压力传感器5设置在压缩机的进气侧以检测回气温度的实施例。
40.进一步的，作为本发明的一种可选实施方式，压缩机为变频压缩机1，输出能力可调，可是保证冷媒的精准控温。
41.进一步的，冷却液单元包括供液泵9、第一流路、第二流路和调节件，调节件通过管路与供液泵9连接，第一流路和第二流路并联设置在比例三通阀8和电子设备之间，温度传感器6设置在电子设备进水侧，用以检测进入电子设备的冷却液温度。
42.更进一步的，还包括设置在第一流路上的流量传感器7，用以实时检测流入板式换热器4内的冷却液流量，确保调节精度。
43.通过检测吸气或排气压力以控制调节件的开度，通过检测供液温度控制压缩机的能量输出从而调节冷媒温度，采用本发明的冷却系统，可以有效降低冷却系统的蒸发温度且满足电子设备的冷却液进液温度在30℃以上且供液温度恒定的需求，从而提高了压缩机的运行寿命。
44.本发明中冷媒单元的制冷原理是通过变频压缩机1(可调节能量输出)对冷媒蒸汽施加能量，使其压力、温度提高，然后通过翅片冷凝器2冷凝、电子膨胀阀3节流过程，使之变为低压，低温冷媒液体，在板式换热器4内蒸发为蒸汽，吸收冷却液的热量后再回到压缩机，从而实现制冷循环功能。
45.本发明中冷却液单元的冷却原理是冷却液由供液泵9提供动力，经流比例三通阀8(可调整分液比例)时分为两个流路，其中一部份冷却液流经板式换热器4进行冷却降温，后再与另一流路的冷却液混合，这样即满足了供液温度大于30℃，又降低了板式换热器的蒸发温度且保持总流量不变。本发明通过分流的形式降低流入板式换热器的冷却液的流量来降低板式换热器的负载，进而降低了板式换热器的蒸发温度。
46.比例三通阀8的流量分配受总控制器也就是控制模块调控，通过压力传感器5检测回气压力，实际应用中默认回气压力等于蒸发压力，因冷媒的蒸发温度与蒸发压力是一一对应的关系，本次发明通过检测回气压力来调整比例三通阀8。通过比例三通阀8的调节，使进入板式换热器4的冷却液流量维持在合理的范围内，在不影响总供液流量的情况下实现蒸发温度的调节。
47.本发明还提供了一种电子设备，包括上述的冷却系统。
48.本发明还提供了一种冷却系统的控制方法，包括如下步骤：
49.步骤100、启动：冷却系统上电，调节件进行复位动作；复位程序如下：先开至100％，再开至0％。复位完成后，比例三通水阀保持0％开度，满足压缩机开启条件，将比例三通水阀动作到所需初始开度。(注：开度0％表示冷却水全部流入板式换热器，100％表示冷却水全部不流入板式换热器)。
50.步骤200、初始设定：复位动作完成后，根据进入电子设备中冷却液所需温度，将调节件开启到不同初始开度值；
51.步骤300、冷却液分流调节，启动冷媒单元中的压缩机，根据水温和气压计算调节件的开度增量，以调节与冷媒单元换热的冷却液流量；比例三通水阀按系统设定的每个间隔周期调节一次；
52.步骤400、关闭冷却系统，调节件的开度调至复位位置。该复位位置是指比例三通阀开至0％的位置。
53.步骤200中，调节件的初始开度值包括，
54.45℃≤进水温度，调节件初始开度80％；
55.40≤进水温度＜45，调节件初始开度60％；
56.35≤进水温度＜40，调节件初始开度50％；
57.进水温度＜35，调节件初始开度40％。
58.步骤300中，调节件的开度增量d1＝压差x压差系数 压力变化率x压力变化率系数；调节件的调节步幅＝|d1|％，当d1≥0，调节件的开度关小|d1|％；d1＜0，调节件的开度开大|d1|％；|d1|≥5时，调节件的开度调节按最大5％的步幅调节。具体的，例如当|d1|＝10时，调节件按照5％开度调节两次，当|d1|＝7时，调节件第一次调节5％，第二次调节2％。
59.其中，压差＝检测压力
‑
设定压力值，单位为pa，其中检测压力为压力传感器5检测的实时压力值，设定压力值是根据不同冷媒预先给控制模块设定的压力值；压力变化里＝(检测压力
‑
比例三通阀动作周期前的出水温度)/比例三通阀动作周期，单位是pa/s，比例
三通阀动作周期前的出水温度是指温度传感器6测量的温度值，比例三通阀动作周期是预先在控制模块中设定的间隔时间。压差系数以及压力变化率系数根据实验具体数据进行调整。
60.这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。