水下数据中心的自清洗式换热器及海底数据中心系统的制作方法 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明涉及数据中心设备技术领域，具体涉及水下数据中心的自清洗式换热器及海底数据中心系统。背景技术：2.海底数据中心(简称“udc”)由岸站、海底光电复合缆、海底分电站及海底数据舱组成。海底数据中心主体结构为罐体结构，电气设备、冷却装置均布置在罐体内部，罐体顶部为海水冷却装置。3.传统的数据中心采用换热装置简单且尽量减少压缩机制冷电功率的制冷技术，例如间接蒸发冷技术等大量消耗淡水资源的制冷技术来降低整个数据中心的pue(power usage effectiveness)，需要消耗过多的淡水资源，pue散热效果不佳。4.现有技术中的海底数据中心换热器使用海水泵为换热器提供海水用于换热，但是该类型换热器无法保证在水下在线维护和清洗，处理海洋生物附着措施效果差，当需要对该换热器进行清洗时，需要将换热器运输上岸进行进一步处理，成本高，效率低；现有技术中的海底数据中心海水泵是一个消耗较大电能的动力设备，海水泵能耗在现有海底数据中心pue中占比很大。技术实现要素：5.因此，本发明为了克服现有技术中的水下数据中心的换热器存在清洗效率差，成本高的缺陷，从而提供水下数据中心的自清洗式换热器及海底数据中心系统。6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：7.本发明提供的水下数据中心的自清洗式换热器，包括：支撑框架、换热器和清洗装置，所述换热器包括连接在所述支撑框架上的换热片，所述换热片内的换热通道和末端制冷设备内的介质通道连通，冷媒介质在所述换热通道和所述介质通道之间循环流动以实现热量交换；所述清洗装置包括设于所述支撑框架上且位于所述换热片一侧的运动导轨、以及可滑移的设置在所述运动导轨上以对所述换热片的表面进行清扫的刷毛组件。8.根据本发明的一些实施例，所述支撑框架包括上框架和下框架，所述换热器还包括设于所述上框架上的换热集气管和设于所述下框架上的换热集液管；所述换热片的上端与所述换热集气管连通，下端与所述换热集液管相连通，所述换热集气管与所述末端制冷设备内介质通道的介质出口连通，所述换热集液管与所述末端制冷设备内介质通道的介质入口连通。9.根据本发明的一些实施例，所述换热片在所述上框架和所述下框架之间间隔式布置有多块，相邻两块所述换热片之间形成供水流通过的流体通道，任意一块所述换热片的两侧均对应设有所述刷毛组件。10.根据本发明的一些实施例，所述刷毛组件包括在动力机构驱动下沿所述运动导轨滑动的安装座，绕自身轴线转动安装在所述安装座上的刷毛辊，以及安装在所述安装座上驱动所述刷毛辊绕自身轴线做旋转运动的驱动电机；所述刷毛辊的外周设有刷毛。11.根据本发明的一些实施例，所述运动导轨的长度方向与所述换热片的长度方向一致。12.根据本发明的一些实施例，所述刷毛辊的长度方向与所述换热片的高度方向一致。13.根据本发明的一些实施例，每一所述运动导轨上均设有两组所述刷毛组件。14.根据本发明的一些实施例，还包括设于所述支撑框架上的控制柜，所述控制柜包括密封外壳和设于所述密封外壳内的用于控制所述清洗装置启闭的控制器，所述密封外壳由防水材料制成。15.本发明还提供了海底数据中心系统，包括数据中心，设于所述数据中心内用于吸收所述数据中心产生的热量的末端制冷设备，以及与所述末端制冷设备进行热交换的水下数据中心的自清洗式换热器。16.根据本发明的一些实施例，所述末端制冷设备为热管空调，所述热管空调的介质入口位于所述热管空调的下端，所述热管空调的介质出口位于所述热管空调的上端；液态冷媒介质自所述介质入口进入所述热管空调内吸热变成气态冷媒介质后从所述介质入口流出。17.1.本发明提供的水下数据中心的自清洗式换热器，换热器置于海底的洋流地段，换热片内的换热通道和末端制冷设备内的介质通道连通，冷媒介质在末端制冷设备的介质通道吸热后流入换热片内的换热通道，利用海水的自然流动作用可以对换热通道内的冷媒介质进行冷却，降低了数据中心的能耗；而清洗装置可以洗刷换热片的表面，避免换热片的外部被海洋生物附着和产生水垢，提高了换热器的使用寿命，降低成本。附图说明18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。19.图1为本发明的一些实施例中提供的水下数据中心的自清洗式换热器的示意图；20.图2为本发明的一些实施例中提供的水下数据中心的自清洗式换热器的剖视图；21.图3为本发明的一些实施例中提供的水下数据中心的自清洗式换热器的俯视图。22.附图标记说明：1、支撑框架；2、换热器；3、末端制冷设备；4、清洗装置；5、控制柜；11、上框架；12、下框架；21、换热片；22、换热集气管；23、换热集液管；31、介质出口；32、介质入口；41、刷毛组件；42、运动导轨；411、刷毛辊。具体实施方式23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。25.在本发明的描述中，需要说明的是，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。26.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。27.参照图1至图3所示，本发明提供的水下数据中心的自清洗式换热器包括：支撑框架1、换热器2和清洗装置4，换热器2包括连接在支撑框架1上的换热片21，换热片21内的换热通道和末端制冷设备3内的介质通道连通，冷媒介质在换热通道和介质通道之间循环流动以实现热量交换；清洗装置4包括设于支撑框架1上且位于换热片21一侧的运动导轨42、以及可滑移的设置在运动导轨42上以对换热片21的表面进行清扫的刷毛组件41。28.具体说明，换热器2置于海底的洋流地段，换热片21内的换热通道和末端制冷设备3内的介质通道连通，冷媒介质在换热通道和介质通道之间循环流动以实现热量交换。数据中心内服务器产生的热流体流入末端制冷设备3的蒸发器上，与蒸发器里面的冷媒介质实现热交换，冷媒由液态变为气态，气态冷媒介质通过介质通道流向换热片21的换热通道，换热片21置于海底洋流地段，海水洋流在换热片21的外侧流动，与换热片21内部的换热通道中的气态冷媒介质实现热交换，气态冷媒介质放热变成液态，液态的冷媒介质流经介质通道回到数据中心的末端制冷设备3的蒸发器内。冷媒介质在末端制冷设备3和换热片21之间往复循环流动，在换热片21进行热量交换，通过海水洋流源源不断地流动进行换热，达到利用海水自然流动实现完全自然冷却的目的。29.将换热器2放置在海底的洋流区域，避免采用驱动泵等动力装置驱动，降低系统的成本和能耗。30.可以理解的是，清洗装置4可滑移地设置在运动导轨42上，通过往复运动对换热片21的表面进行洗刷，避免换热片21的外表面被海洋生物附着及产生水垢，提高换热器2的使用寿命，降低运维成本。31.参照图2所示，在本发明的一些实施例中，支撑框架1包括上框架11和下框架12，换热器2还包括设于上框架11上的换热集气管22和设于下框架12上的换热集液管23；换热片21的上端与换热集气管22连通，下端与换热集液管23相连通，换热集气管22与末端制冷设备3内介质通道的介质出口31连通，换热集液管23与末端制冷设备3内介质通道的介质入口32连通。32.具体说明，末端制冷设备3内的介质通道竖直设置，介质通道的介质出口31朝上，介质入口32朝下。当冷媒介质与热流体换热时，液态冷媒介质吸热汽化成气态冷媒介质，气态冷媒介质密度小于液态冷媒介质，因此气态冷媒介质位于介质通道的顶部。设于上框架11的换热集气管22的一端与介质通道的介质出口31连通，另一端与换热片21的上端连通；设于下框架12的换热集液管23的一端与介质通道的介质入口32连通，另一端与换热片21的下端连通。介质通道内气态冷媒介质从介质出口31流出，流经换热集气管22，从换热片21的上端进行换热通道内，在换热通道内气态冷媒介质与换热片21外侧的海水洋流热交换，气态冷媒介质放热液化成液态冷媒介质。在重力作用下，液态冷媒介质在换热通道内向下流动，进入换热集液管23中，从介质入口32进入末端制冷设备3内，如此往复循环，不断持续换热。此外，冷媒介质在换热器2内部流动，而海水在换热器2外部，不会对冷媒介质的流动造成影响。33.参照图2，在本发明的一些实施例中，换热片21在上框架11和下框架12之间间隔式布置有多块，相邻两块换热片21之间形成供水流通过的流体通道，任意一块换热片21的两侧均对应设有刷毛组件41。34.具体说明，海水洋流从相邻两块换热片21之间的流体通道流动，与流通通道两侧的换热片21实现热交换。在进行热交换过程中，海水中的微生物和杂质会附着在换热片21的外表面，使其外表面形成污垢，从而影响散热片内的冷媒介质与散热片外侧的海水洋流之间的热交换的效率。刷毛组件41设置在换热片21的两侧，对换热片21的表面进行刷洗，避免海水中的微生物和杂质附着在换热片21的外表面，提高换热片21的可靠性。35.参照图3所示，在本发明的一些实施例中，刷毛组件41包括在动力机构驱动下沿运动导轨42滑动的安装座，绕自身轴线转动安装在安装座上的刷毛辊411，以及安装在安装座上驱动刷毛辊411绕自身轴线做旋转运动的驱动电机；刷毛辊411的外周设有刷毛。36.具体说明，刷毛周向均匀分布在刷毛辊411的外周壁，可提高清洗效率，驱动电机驱动刷毛辊411绕自身轴线旋转，增加刷毛与换热片21之间的接触摩擦，提高清洗效率，增强清洗效果，更有利于清洗附着力强的微生物和污垢。刷毛组件41在运动导轨42上往复运动，确保换热片21的外表面得以充分洗刷。37.在本发明的一些实施例中，运动导轨42的长度方向与换热片21的长度方向一致。38.在本发明的一些实施例中，刷毛辊411的长度方向与换热片21的高度方向一致。39.具体说明，运动导轨42的长度方向与换热片21的长度方向一致，且运动导轨42的长度等于或大于换热片21的长度，刷毛辊411的长度方向与换热片21的高度方向一致，且刷毛辊411的长度大于或等于换热片21的长度，以保证刷毛组件41在导轨上滑动时可以完全清洗到换热片21，避免出现清理死角，导致清洗不干净，影响换热效率。40.在本发明的一些实施例中，每一运动导轨42上均设有两组刷毛组件41。41.具体说明，两组刷毛组件41分设于运动导轨42的两端，两组刷毛组件41在运动导轨42上相对运动，减小单组刷毛组件41的运动行程，增加刷毛组件41往复的次数，提高洗刷效率。两组刷毛组件41也设于运动导轨42的中间，驱动时相向运动。刷毛组件41在运动导轨42的运动方向不作为本发明的限制。42.参照图1所示，在本发明的一些实施例中，还包括设于支撑框架1上的控制柜5，控制柜5包括密封外壳和设于密封外壳内的用于控制清洗装置4启闭的控制器，密封外壳由防水材料制成。43.具体说明，设于密封外壳内的控制器用于控制清洗装置4的启动和关闭，由于控制柜5设置在支撑框架1上，在本发明的一些实施例中，该控制柜5设置在下框架12上。支撑框架1被放置在海底，为避免控制器进水影响性能，密封外壳采用防水材料制成。44.本发明还提供了海底数据中心系统，包括数据中心，设于数据中心内用于吸收数据中心产生的热量的末端制冷设备3，以及与末端制冷设备3进行热交换的水下数据中心的自清洗式换热器。45.具体说明，该海底数据中心通过海底洋流进行换热，减少海水泵的应用，降低了换热器维护成本，该海底数据中心设有的水下数据中心的自清洁式换热器在实现换热的同时进行在线维护和清洗，避免了海底生物的附着，减少了维修的频率，降低成本。46.末端制冷设备3连接多组水下换热中心的自清洗式换热器，提高换热效率。47.在本发明的一些实施例中，末端制冷设备3为热管空调，热管空调的介质入口32位于热管空调的下端，热管空调的介质出口31位于热管空调的上端；液态冷媒介质自介质入口32进入热管空调内吸热变成气态冷媒介质后从介质入口32流出。48.具体说明，热管空调的冷媒介质为氟利昂，氟利昂的细分种类不作为本发明的限制。49.显然，上述实施仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。









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