可除湿冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种可除湿冷却系统，尤其涉及一种具备自动除湿功能的二次侧冷却管路的可除湿冷却系统。


背景技术：

2.配冷单元(cooling distribution unit,cdu)为工业上相当常见的一种冷却用机械设备。一般而言，为了使配冷单元模块化以同时对应多台不同设备的冷却需求，通常会在热交换器的两侧配置一次侧冷却管路以及多组二次侧冷却管路，各组二次侧冷却管路彼此之间为并联关系，如此一来即便这些二次侧冷却管路中的其中一组需要较强或较低的冷却能力时，操作人员可调整一次侧中用以带走热交换器热量的一次侧工作流体，即可对应二次侧的冷却需求且同时兼顾冷却能力。


技术实现要素：

3.在工业环境当中，湿度是影响机器效率以及组件使用寿命的一个重大变因，且由于二次侧冷却管路直接连接于运转中的设备端，因此需要对于二次侧冷却管路所在的工作环境进行除湿以维持设备运转的效率。然而，若在二次侧冷却管路上额外加装除湿装置，一方面会大幅减少设备内部的可用空间，另一方面也会增加额外的功耗，使得整体的电能使用效率(power usage effectiveness,pue)因而下降。
4.发明人于是竭其心智悉心研究，进而研发出一种具备自动除湿功能的二次侧冷却管路的可除湿冷却系统，以期达到减少功耗以及占据体积的效果。
5.本实用新型提供一种可除湿冷却系统，包括热交换器、第一循环单元、第二循环单元、冷凝单元、控制单元以及感测单元。第一循环单元连接于热交换器的一侧且包括第一供应管路、第一回流管路以及第一工作流体，其中第一工作流体依序流经第一供应管路、热交换器以及第一回流管路；第二循环单元连接于热交换器的另一侧且包括第二供应管路、第二回流管路以及第二工作流体，其中第二工作流体依序流经第二供应管路、热交换器以及第二回流管路，且第一工作流体的温度低于第二工作流体的温度；冷凝单元配置于第二回流管路上；控制单元耦接于第一循环单元；感测单元电性连接于控制单元且包括湿度传感器以及温度传感器，湿度传感器用以侦测工作环境的湿度，且温度传感器用以侦测第二工作流体的温度。
6.在实施例中，上述的第一循环单元还包括控温阀以及调节管路，控温阀配置于第一供应管路以及第一回流管路的其中之一上，且调节管路连接于控温阀与第一供应管路以及第一回流管路的另一者之间。
7.在实施例中，上述的第一循环单元还包括辅助阀，且辅助阀配置于调节管路上。
8.在实施例中，上述的第二循环单元还包括第二工作流体储存槽以及排气阀，第二工作流体储存槽配置于第二供应管路上，且排气阀配置于第二工作流体储存槽上。
9.在实施例中，上述的第二循环单元还包括至少一个辅助泵，且辅助泵配置于第二
回流管路上。
10.在实施例中，上述的冷凝单元包括至少一个冷凝件以及冷凝水槽，且冷凝水槽配置于冷凝件的下方。
11.在实施例中，上述的冷凝单元还包括排水管路以及排水阀，排水管路连通于冷凝水槽，且排水阀配置于排水管路上。
12.在实施例中，上述的冷凝件为鳍片，且第二回流管路穿设于冷凝件。
13.在实施例中，上述的感测单元还包括第一流量计以及第二流量计，第一流量计配置于第一供应管路以及第一回流管路的其中之一上，且第二流量计配置于第二供应管路以及第二回流管路的其中之一上。
14.在实施例中，上述的热交换器为板式热交换器。
15.借此，本实用新型的可除湿冷却系统能通过湿度传感器侦测工作环境的湿度，并借由控制单元控制第一循环单元流经热交换器的流量，从而控制第二工作流体的温度并进一步使得配置于第二回流管陆上的冷凝单元将工作环境中的水气冷凝，达到自动除湿并减少功耗的效果。
16.为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
17.图1为本实用新型的可除湿冷却系统的实施例的方块示意图；
18.图2为图1的可除湿冷却系统的正视示意图；
19.图3为图2的后视示意图；
20.图4为图1的管路配置示意图。
21.【符号说明】
22.1 可除湿冷却系统
23.100 热交换器
24.200 第一循环单元
25.210 第一供应管路
26.220 第一回流管路
27.222 第一回流上游段
28.224 第一回流下游段
29.230 调节管路
30.232 辅助阀
31.240 控温阀
32.300 第二循环单元
33.310 第二供应管路
34.320 第二回流管路
35.330 第二工作流体储存槽
36.332 排气阀
37.340 辅助泵
38.350 逆止阀
39.400 冷凝单元
40.410 冷凝件
41.420 冷凝水槽
42.430 排水管路
43.432 排水阀
44.500 控制单元
45.510 控温阀驱动单元
46.600 感测单元
47.610 湿度传感器
48.620 温度传感器
49.630 第一流量计
50.640 第二流量计
51.700 过滤单元
52.f1、f2 工作流体
具体实施方式
53.有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与效果，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。值得一提的是，以下实施例所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用以说明，而非对本实用新型加以限制。此外，在下列的实施例中，相同或相似的组件将采用相同或相似的标号。
54.请参考图1，图1为本实用新型的可除湿冷却系统的实施例的方块示意图。本实施例的可除湿冷却系统1包括热交换器100、第一循环单元200、第二循环单元300、冷凝单元400、控制单元500以及感测单元600，其中第一循环单元200连接于热交换器100的一侧，第二循环单元300连接于热交换器100的另一侧，冷凝单元400配置于第二循环单元300上，控制单元500耦接于第一循环单元200，而感测单元600电性连接于控制单元500。
55.请参考图2至图4，其中图2为图1的可除湿冷却系统的正视示意图，图3为图2的后视示意图，而图4为图1的管路配置示意图。详细而言，可除湿冷却系统1例如是可安装于服务器或工业用设备机柜内的配冷单元，且分别通过由第一循环单元200担任的一次侧冷却管路以及由第二循环单元300担任的二次侧冷却管路分别流经热交换器100以达到降低设备温度的效果。如图4所示，热交换器100例如是板式热交换器，可降低工作流体在内部的阻塞情况且易于清洗，此外只要增加或减少内部的流道板片便可针对设备数量的更动改变热传需求。当然，在其它可能的实施例中，热交换器100也可以是壳管式、热管式或鳍管式热交换器，本实用新型对此不加以限制。
56.除此之外，如图3及图4所示，第一循环单元200包括第一供应管路210、第一回流管路220以及第一工作流体f1，在本实施例中第一工作流体f1例如是冰水，且第一供应管路210连接于冰水供应器。当可除湿冷却系统1运转时，第一工作流体f1将依序流经第一供应管路210、热交换器100内部的板片以及第一回流管路220从而带走热交换器100内部的热
量。另一方面，如图2及图4所示，第二循环单元300包括第二供应管路310、第二回流管路320以及第二工作流体f2，在本实施例中第二供应管路310以及第二回流管路320用于连接设备端，其中设备端例如是致冷背门、水冷板或是水冷服务器，且第二工作流体f2例如是冷水。当可除湿冷却系统1运转时，第二工作流体f2将依序流经第二供应管路310、热交换器100内部的板片以及第二回流管路320并将热量传递至热交换器100，从而降低设备端的温度。值得一提的是，虽然第一工作流体f1以及第二工作流体f2均流经热交换器100内部，但两者间并不会流体交换，且在实际操作时第一工作流体f1的工作温度大约为7～11℃，而第二工作流体f2的工作温度大约为15～17℃，换而言之，第一工作流体f1的温度低于第二工作流体f2的温度，但本实用新型对于第一工作流体f1以及第二工作流体f2的流体种类以及具体工作温度范围不加以限制。
57.如图3及图4所示，第一循环单元200还包括调节管路230以及控温阀240，其中控温阀240配置于第一供应管路210以及第一回流管路220的其中之一上，且调节管路230连接于控温阀240与第一供应管路210以及第一回流管路220的另一者之间，在本实施例中以控温阀240配置于第一回流管路220上，且调节管路230连接于控温阀240与第一供应管路210之间为例。通过这样的配置，第一循环单元200可以借由控温阀240控制第一工作流体f1自第一供应管路210分别流入热交换器100以及直接绕道流入第一回流管路220的流量，从而控制第一循环单元200相对于热交换器100的单位时间热传量以及第二工作流体f2的温度。
58.如图4所示，控温阀240例如是三通阀，且第一回流管路220被控温阀240分隔为连接于热交换器100与控温阀240之间的第一回流上游段222以及自控温阀240接出的第一回流下游段224。较佳地，第一循环单元200还包括辅助阀232，其中辅助阀232例如是关断阀且配置于调节管路230上。借此，第一循环单元200可通过控温阀240以及辅助阀232的搭配使用，自由调整相对于热交换器100的热传量。举例而言，当第二循环单元300需要较高的热传效率时，使用者可将辅助阀232关闭，此时流经第一供应管路210的第一工作流体f1将全部流入热交换器100内并依序沿第一回流上游段222、控温阀240以及第一回流下游段224流出；相对地，当第二循环单元300仅需前者的80％热传效率时，使用者可开启辅助阀232，并调整控温阀240使得流经调节管路230的第一工作流体f1的流量为第一工作流体f1最大流量的20％，进而达到减少对热交换器100的热传。另一方面，第二循环单元300则设定为定流量的密闭回路，为了防止第二工作流体f2在运转过程中损失造成第二循环单元300的热传能力下降，第二循环单元300较佳地还包括第二工作流体储存槽330以及排气阀332，其中第二工作流体储存槽330装有充足的备用第二工作流体f2且配置于第二供应管路310上，而排气阀332配置于第二工作流体储存槽330上，用以将第二工作流体f2中的气体排出以避免其附着到热交换器100。较佳地，第二工作流体储存槽330连接于补水软袋。通过上述的配置，第二供应管路310以及第二回流管路320内部随时具有定量的第二工作流体f2，从而能维持热传能力。
59.如图4所示，感测单元600较佳地包括第一流量计630以及第二流量计640，其中第一流量计630配置于第一供应管路210以及第一回流管路220的其中之一上，且第二流量计640配置于第二供应管路310以及第二回流管路320的其中之一上，在本实施例中以第一流量计630配置于第一回流管路220的第一回流下游段224上，且第二流量计640配置于第二供应管路310上为例。通过这样的配置，用户可随时通过第一流量计630以及第二流量计640侦
测的流量信号得知第一工作流体f1以及第二工作流体f2的流量，并通过人工或自动的方式补充因蒸发或逸散等情况而减少的第一工作流体f1或第二工作流体f2。
60.除此之外，为了使第二工作流体f2具有固定的流向及压力，如图4所示，第二循环单元300较佳地还包括至少一个辅助泵340，在本实施例中辅助泵340的数量例如是两个，且分别配置于第二回流管路320相对于热交换器100的两个下游分支上。更进一步而言，第二循环单元300更佳地还包括至少一个逆止阀350，逆止阀350的数量在本实施例中对应于辅助泵340同样为两个，且配置于对应的辅助泵340的下游端，以防止通过辅助泵340加压后的第二工作流体f2再度朝热交换器100的方向流动。
61.为了能将设备端所在的工作环境的湿度控制在理想范围内，本实施例的可除湿冷却系统1通过冷凝单元400、控制单元500以及感测单元600对工作环境进行湿度侦测并选择性地除湿。如图4所示，冷凝单元400配置于第二回流管路320上且包括至少一个冷凝件410以及冷凝水槽420，其中冷凝件410例如是具有高热传能力的鳍片且在本实施例配置有多个，第二回流管路320穿设于这些冷凝件410，且冷凝水槽420配置于这些冷凝件410的下方，用以容置凝结于冷凝件410上而滴下的水滴。较佳地，冷凝单元400还包括排水管路430以及排水阀432，其中排水管路430连通于冷凝水槽420，较佳地位于冷凝水槽420的底部；而排水阀432配置于排水管路430上，用以控制冷凝水是否能通过排水管路430，而无需使用者手动清除集满的冷凝水。
62.另一方面，本实施例的控制单元500例如是工业用计算机且包括可程序化逻辑控制器(programmable logic controller,plc)，其中可程序化逻辑控制器电性连接于上述的控温阀240、辅助阀232、排气阀332以及排水阀432，且可依据编程后的程序对这些阀体进行控制。如图4所示，控制单元500较佳地包括控温阀驱动单元510，可用以驱动控温阀240进而如上文所述改变流经热交换器100的第一工作流体f1的流量。
63.除此之外，如图3及图4所示，感测单元600还包括湿度传感器610以及温度传感器620，其中湿度传感器610例如是可侦测第二循环单元300的工作环境的温度及湿度的电子式温湿度传感器；而温度传感器620例如是接触式热电偶，用以侦测第二回流管路320中第二工作流体f2的温度。
64.如图3所示，可除湿冷却系统1还可包括过滤单元700，其中过滤单元700例如是过滤器且配置于第一回流管路220上，可过滤流经热交换器100的第一工作流体f1，防止循环过程中可能夹带的杂质或异物污染第一工作流体f1的供应源(如果第一循环单元200也设计为密闭循环回路)。
65.以下针对本实施例的可除湿冷却系统1如何针对第二循环单元300的工作环境除湿进行详细的说明。首先，控制单元500会通过湿度传感器610侦测目前工作环境的相对湿度以及此相对湿度对应的露点温度，例如是18℃。接着，控制单元500将通过温度传感器620，量测第二回流管路320中第二工作流体f2的温度是否低于露点温度，如果第二回流管路320中第二工作流体f2的温度低于露点温度，此时工作环境中的水气通过配置于第二回流管路320上的冷凝单元400时将会凝结在冷凝件410上，代表此时冷凝单元400具备除湿功能；如果第二回流管路320中第二工作流体f2的温度高于露点温度，意味着工作环境中的水气无法有效地凝结在冷凝件410，此时控制单元500会通过控温阀驱动单元510驱动控温阀240，使得流经调节管路230的第一工作流体f1的流量减小，必要时可完全关闭辅助阀232而
使流经第一供应管路210的第一工作流体f1全部流经热交换器100，从而使第一循环单元200对热交换器100的热传效果提升，进而使第二工作流体f2的工作温度下降并达到目标露点温度。
66.同理，若温度传感器620侦测得知第二工作流体f2的温度过低，控制单元500也可驱动控温阀240并开启辅助阀232，使得流经调节管路230的第一工作流体f1的流量提高，从而使第二工作流体f2的温度上升。实际上，在使用时会将第二工作流体f2的工作温度维持为较当下工作环境的露点温度低1～3℃，即上文中叙述过的15～17℃，这样的配置能让可除湿冷却系统1在具备除湿能力的情况下不会额外增加过大的功耗。
67.综上所述，本实用新型的可除湿冷却系统1通过在第二回流管路320上配置冷凝单元400，可在不额外加装主动除湿组件的情况下，在冷却设备端的同时对工作环境进行除湿，不仅可省去除湿装置需要的功耗以及占据的庞大体积，且能维持设备的干燥度避免其因潮湿而受损。
68.本实用新型在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，上述实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。且应注意的是，凡是与上述实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本实用新型的范围内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。