一种单水箱蓄冷式精确控温液冷系统的制作方法

本技术涉及液冷系统领域，具体是一种单水箱蓄冷式精确控温液冷系统。

背景技术：

1、随着电子设备的大量运用，其热负荷也不断提高，而且设备所处的工作环境温度与其性能、效率、可靠性和寿命直接相关，因此针对高热流密度的电子设备，会根据其工作特性为其配套液冷系统用于维持电子设备的最佳运行温度。对于不同属性的电子设备对为其配套的液冷系统要求也各不相同，具体表现为以下几方面：

2、① 电子设备大功率化的普及，热负荷较大且变化范围大，最大要求为0～100%，其中电子设备高性能模式（最高热负荷）运转时长占比低。

3、② 不同电子设备对最佳运行温度的要求不同，其中激光设备的最佳运行温度为20℃～25℃；雷达设备的最佳运行温度范围一般为15℃～35℃，最大适应范围为＜75℃；机房内电子设备温度要求范围为10℃～30℃，且控温精度较高，一般为±1℃，部分精密电子设备要求为±0.1℃。

4、③ 电子设备所处环境温度变化范围较大，固定站的雷达设备、激光设备和机房内的电子设备环境温度变化范围一般为-20℃～40℃，移动式车载电子设备（或军用电子设备）环境温度变化范围一般为-40℃～55℃。

5、因此，为之配套的液冷系统需具备大制冷量且能够根据热负荷自适应运转、温度调节范围大且控温精度高、环境适应性范围较大，同时还需在兼顾移动式车载（或军用）环境的轻量化、小型化特点的同时满足功耗低、可靠性高的要求。现有技术一般做法如下：

6、① 对于供液温度要求值较低（t供液≤t环境+8℃）的情况，一般采用压缩机制冷系统，按照高温工况（+55℃）的系统要求最大制冷量进行设计，系统采用变频压缩机或电子膨胀阀+冷量旁通+温度响应阀等措施冷量调节措施，以此满足系统大冷量、冷量调节和控温精度要求，此种处理方式会造成系统非高温工况冷量冗余大、功耗高、可靠性低、电气控制系统较为复杂且反馈速度较慢，也无法满足系统轻量化、小型化和节能化的要求。

7、② 对于供液温度要求值较低（t供液＞t环境+8℃）的情况，一般采用常规风冷换热的形式即可完全实现液冷系统冷却液降温的目的，通过变频风机风冷调节满足系统控温要求，此种处理方式会造成系统常规风冷换热器体积较大、重量较高等问题。

8、③ 对于较宽环境温度适应范围的要求，一般采用上述两种范式结合，通过温度传感器测量环境温度，对压缩机制冷和常规风冷进行切换，满足系统-40℃～55℃宽温区制冷要求，此种处理方式对温度传感器测试值准确度要求较高，实际应用场景下温度传感器实测环境温度值受周边局部因素影响较大，液冷系统可靠性无法确保。

9、综上所述，针对为宽温度供液、热负荷变化较大、供液温度变化范围大且供液精度较高的电子设备提供循环冷却液的现有的液冷系统，在制冷方式上通常是或者只使用压缩机制冷方式（由于一直开启制冷压缩机，耗电成本相对大，低温启动措施复杂），或者是压缩机制冷和强制风冷的结合（仅随环境温度变化做切换运行，造成体积相对偏大且高度依赖环境温度传感器），但运行时皆不采用两种制冷方式同时工作的模式，整体可靠性较低且无法满足轻量化、小型化以及节能化的普遍要求。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种单水箱蓄冷式精确控温液冷系统，以解决现有技术电子设备的液冷系统存在的制冷方式有限、可靠性低的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种单水箱蓄冷式精确控温液冷系统，包括压缩制冷分系统、蓄冷补液分系统、供液换热分系统，其中：

4、压缩制冷分系统包括压缩机、配置有冷凝风机的冷凝器、储液器、节流元件、板式换热器、气液分离器，其中板式换热器具有两个介质流道，压缩机、冷凝器、储液器、节流元件、板式换热器的第一个介质流道、气液分离器通过管路连接形成回路；

5、蓄冷补液分系统包括带有电加热的水箱、蓄冷补液泵，蓄冷补液分系统与压缩制冷分系统共用所述板式换热器，水箱、蓄冷补液泵、板式换热器的第二个介质流道通过管路连接形成回路；

6、供液换热分系统包括配置有风机的风冷换热器、供液循环泵，以及2#切换三通阀、调节三通阀，风冷换热器的出口端通过管路与调节三通阀的第一个端口连接，风冷换热器的出口端通过管路还与所述水箱内连通，调节三通阀的第二个端口通过管路与所述水箱内连通，调节三通阀的第三个端口通过管路与供液循环泵的入口端连接，供液循环泵的出口端通过管路与发热负载的入口端连接，发热负载的出口端通过管路与2#切换三通阀的第二个端口连接，2#切换三通阀的第三个端口通过管路与风冷换热器的入口端连接。

7、进一步的，所述蓄冷补液分系统中，水箱、板式换热器之间管路设有1#切换三通阀，1#切换三通阀通过自身两个端口连通接入水箱、板式换热器之间管路，1#切换三通阀的第三个端口连接有冷却液排放口。

8、进一步的，所述蓄冷补液分系统中，水箱、蓄冷补液泵之间管路设有3#切换三通阀，3#切换三通阀通过自身两个端口连通接入水箱、蓄冷补液泵之间管路，3#切换三通阀的第三个端口连接有冷却液加注口。

9、进一步的，所述供液换热分系统还包括压力平衡阀，2#切换三通阀的第一个端口通过管路与压力平衡阀的入口端连接，压力平衡阀的出口端通过管路分别连接调节三通阀的第一个端口、水箱内部，由此压力平衡阀与所述风冷换热器并联。

10、进一步的，所述供液换热分系统中，调节三通阀、供液循环泵之间管路连通接入有y型过滤器。

11、进一步的，所述供液换热分系统中，供液循环泵、发热负载之间管路连通接入有止回阀。

12、进一步的，所述供液换热分系统中，供液循环泵、发热负载之间管路连通接入有过滤器。

13、进一步的，所述供液换热分系统中，供液循环泵、发热负载之间管路安装有供液温度传感器。

14、本实用新型针对宽温度供液、热负荷变化较大、供液温度变化范围大且供液精度较高的电子设备提供循环冷却液的现有的液冷系统，提供一种单水箱蓄冷式精确控温液冷系统。通过合理的系统设计、结构布局和不同制冷方式的协同匹配，能够实现系统充分的轻量化、小型化以及节能化设计。与现有技术相比，本实用新型优点为：

15、1、本实用新型采用常规风冷、压缩制冷两种制冷模式相耦合的方法，根据环境温度和供液温度的不同对应关系，使得液冷系统最大限度发挥常规风冷换热的效果，实现最低能耗的基础上的可靠精确控温；

16、2、本实用新型采用压缩制冷、蓄冷两种制冷模式相耦合的方法，根据供液温度和发热负载的运行规律，使得液冷系统能够充分利用发热负载非全负荷运行的时间差制取冷量，实现最低能耗输出短时间最大发热负载的精确控温；

17、3、本实用新型通过单水箱即可实现蓄冷模式的精确控温；

18、4、本实用新型实时检测供液温度与设定供液温度的反馈，通过pid控制调节三通阀转动实现冷热水比例调节实现精确控温，控制逻辑简单，控温精度高。

19、5、本实用新型可实现蓄冷循环、加注冷却液、排放冷却液一体化设计，操作便捷，集成化程度高。

20、6、本实用新型可在超宽环境温度（-40℃～55℃）下实现低功耗的超供液宽温区（0～68℃）的精确控温（±0.1℃）。