CN105650923B - 一种利用噪声声波制冷的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用噪声声波制冷的方法及系统，该系统包括：声波接收增强器，用于接收噪声声波并增强噪声声波脉冲；制冷容器，用于接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；气体循环系统，用于接收所述制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使所述制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。该系统实现节约数据中心制冷成本，并降低噪声。

Description

一种利用噪声声波制冷的方法及系统

技术领域

本发明涉及制冷降温技术领域，特别是涉及一种利用噪声声波制冷的方法及系统。

背景技术

目前，随着大数据和云计算时代的到来，数据中心作为其基础设施，扮演的角色也更加重要了，数据中心中众多的服务器、存储设备、网络设备等等在24小时内不间断运行，散发出巨大的热量，这些热量引起了周围环境温度升高，当温度上升到一定程度时会严重影响数据中心内部各种电子设备的正常运行。为了保证数据中心内部设备的正常运行，数据中心往往需要配备完善的制冷降温系统，通过相当数量的制冷设备对数据中心内部进行降温，目前现有的数据中心降温方式主要采用传统的降温方式，即常规制冷空调系统对数据中心环境进行降温制冷，这大大加剧了整个数据中心的能量消耗，同时也提高了运行成本。目前一般数据中心的冷却功耗要消耗整体功耗的45％-50％。与此同时，数据中心由于设备数量众多，尤其是存在大量降温通风设备，整个数据中心的噪声问题也十分严重。这些问题正在成为目前各个厂商所面临的巨大挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用噪声声波制冷的方法及系统，以实现节约数据中心制冷成本，并降低噪声。

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用噪声声波制冷的系统，该系统包括：

声波接收增强器，用于接收噪声声波并增强噪声声波脉冲；

制冷容器，用于接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；

气体循环系统，用于接收所述制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使所述制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。

优选的，所述制冷容器还用于当制冷气体压缩到预设体积时，将压缩后的制冷气体传递到所述气体循环系统。

优选的，所述声波接收增强器包括多个电磁芯片，每个电磁芯片用于对噪声声波脉冲进行增强。

优选的，所述制冷容器的一端封闭，另一端是对声压敏感的表面薄膜，所述表面薄膜用于当接收到噪声声波脉冲产生的声压后，将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩。

优选的，所述气体循环系统还包括吸收池，用于当所述制冷气体恢复到正常气压后，利用吸收池内的溶液吸收所述制冷气体。

本发明还提供一种利用噪声声波制冷的方法，该方法包括：

声波接收增强器接收噪声声波，并增强噪声声波脉冲；

制冷容器接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；

气体循环系统接收所述制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使所述制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。

优选的，所述利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体之后，还包括：

当制冷气体压缩到预设体积时，所述制冷容器将压缩后的制冷气体传递到所述气体循环系统。

优选的，所述声波接收增强器包括多个电磁芯片，每个电磁芯片用于对噪声声波脉冲进行增强。

优选的，所述制冷容器接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体，包括：

当所述制冷容器的表面薄膜接收到噪声声波脉冲产生的声压后，所述表面薄膜将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩；其中，所述制冷容器的一端封闭，另一端是对声压敏感的所述表面薄膜。

优选的，所述方法还包括：

当所述制冷气体恢复到正常气压后，所述气体循环系统中的吸收池利用吸收池内的溶液吸收所述制冷气体。

本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的方法及系统，声波接收增强器，用于接收噪声声波并增强噪声声波脉冲；制冷容器，用于接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；气体循环系统，用于接收所述制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使所述制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。可见，根据数据中心散热量大、噪声强度高的特点，借助声波增强器接收并增强噪声的声波脉冲，利用声波脉冲产生的声压压缩制冷容器内气体，根据气体膨胀吸热原理对数据中心进行制冷，从而有效降低数据中心温度，相对于传统降温方式能耗高，节约数据中心制冷成本。并且利用噪声声波脉冲对制冷气体进行压缩，有效利用了环境中的噪声，削弱了噪声强度，减少噪声。

附图说明

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的系统的结构示意图；

图2为声波接收增强器的结构示意图；

图3为制冷容器的结构示意图；

图4为气相循环系统的结构示意图；

图5为本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种利用噪声声波制冷的方法及系统，以实现。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的系统的结构示意图，该系统包括：

声波接收增强器101，用于接收噪声声波并增强噪声声波脉冲；

制冷容器102，用于接收声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；

气体循环系统103，用于接收制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。

可见，该系统根据数据中心散热量大、噪声强度高的特点，借助声波增强器接收并增强噪声的声波脉冲，利用声波脉冲产生的声压压缩制冷容器内气体，根据气体膨胀吸热原理对数据中心进行制冷，从而有效降低数据中心温度，相对于传统降温方式能耗高，节约数据中心制冷成本。并且利用噪声声波脉冲对制冷气体进行压缩，有效利用了环境中的噪声，削弱了噪声强度，减少噪声。

具体的，制冷容器还用于当制冷气体压缩到预设体积时，将压缩后的制冷气体传递到气体循环系统。

其中，声波接收增强器包括多个电磁芯片，每个电磁芯片用于对噪声声波脉冲进行增强。多个电磁芯片为多级电磁芯片，每一级电磁芯片能够接收到声波脉冲信号并且对声波脉冲信号进行增强。图2为声波接收增强器的结构示意图。

其中，制冷容器的一端封闭，另一端是对声压敏感的表面薄膜，表面薄膜用于当接收到噪声声波脉冲产生的声压后，将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩。图3为制冷容器的结构示意图。

其中，气体循环系统还包括吸收池，用于当制冷气体恢复到正常气压后，利用吸收池内的溶液吸收制冷气体。图4为气相循环系统的结构示意图。

该系统利用噪声声波对数据中心进行制冷，声波增强器用于接收噪声声波并适当地对噪声声波脉冲进行加强。制冷容器用于容纳制冷气体并利用薄膜结构对制冷气体产生压力。气体循环系统可以通过管道开关开启不同位置的管道，使内部气体体积膨胀，吸收周围环境热量，当气体恢复到正常气压体积、气体温度恢复到环境温度后后开启吸收管道，利用吸收池内的溶液对循环系统内部的制冷气体进行吸收。该系统弥补了传统降温方式能耗高的缺点，利用噪声声波脉冲对制冷气体进行压缩的方法，同时有效利用了环境中的噪声，并在一定程度上削弱了噪声强度。并且可以根据数据中心的设备安放情况调整气体循环系统，提高了系统使用率。利用无污染的制冷气体，解决了传统制冷可能造成的环境污染问题，同时利用化学反应实现了制冷气体的循环利用。

具体的，利用数据中心发出的噪声产生的声波脉冲，将其作用于声波增强器，经过适当增强后将噪声声波脉冲冲击到制冷容器的弹性薄膜上，对制冷容器内部的气体产生声压，压缩制冷容器内部气体体积，当气体体积压缩到一定程度后将制冷气体由制冷容器转移到气体循环系统，根据气体压缩温度升高，气体膨胀温度降低的物理，控制气体循环系统开关改变循环系统内部容积，使气体体积发生膨胀，能够实现对周围环境制冷的效果。

声波接收增强器能够接收数据中心产生的噪声声波，通过逐级增强的方式，对数据中心产生的噪声声波脉冲进行增强，使其能够对弹性薄膜产生足够的声波压力。

制冷容器的一端封死，另一端利用薄膜封闭，薄膜对声波脉冲敏感，能够将声波脉冲产生的声压传递到容器内部的气体中，压缩内部制冷气体的体积。

气体循环系统内部气体管道可以根据需求关闭和开启，同时在不同位置管道内径不同，当压缩后的制冷气体进入气体循环系统后，气体充斥管道，可以通过管道开关开启不同位置的管道，使内部气体体积膨胀，吸收周围环境热量，当气体恢复到正常气压体积、气体温度恢复到环境温度后开启吸收管道，利用吸收池内的溶液对循环系统内部的制冷气体进行吸收，降低气体循环系统内部压力，制冷气体可以利用二氧化碳，吸收溶液可以采用各种碱溶液，生成产物可以重新利用。

详细的，基于本发明提出上述系统，主要根据数据中心散热量大、噪声强度高的特点，借助声波接收增强器接收并增强噪声的声波脉冲，利用声波脉冲产生的声压压缩制冷容器内气体，根据气体膨胀吸热原理对数据中心进行制冷，从而有效降低数据中心温度，节约数据中心制冷成本。在数据中心的内部噪声强度相对较大的位置安放声波接收增强器，声波接收增强器能够接收数据中心各种设备产生的噪声声波，并且利用多个电磁芯片对声波脉冲进行多次增强，当声波脉冲增强到一定程度后，可以将声波脉冲发射到制冷容器的表面薄膜上。制冷容器的一端封死，另一端覆盖有对声压敏感的声震薄膜即表面薄膜，当一定强度的声波脉冲冲击到声震薄膜上，声震薄膜会产生形变，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩，当制冷气体被压缩到一定体积后，打开制冷容器与气相循环系统之间的连接阀门，气体体积膨胀，产生第一次吸热，能够降低周围环境温度，同时由于声压作用，膨胀后的气体被再次压缩。当一部分气体进入气相循环系统后，由于其压力仍然高于大气压，可以通过对气相循环系统内部管道开关的控制来控制制冷气体的体积变化，在需要重点制冷的位置打开开关，增加制冷气体体积，吸收周围环境热量。当气体恢复到正常气压体积、气体温度恢复到环境温度后开启吸收管道，利用吸收池内的溶液对循环系统内部的制冷气体进行吸收，降低气体循环系统内部压力，制冷气体可以利用二氧化碳，吸收溶液可以采用各种碱溶液，生成产物可以重新利用。

可见，利用噪声声波脉冲产生声压，削弱了数据中心噪声的强度，在一定程度上解决了数据中心高噪声的问题。借助噪声声压对制冷气体进行压缩，解决了传统空气压缩机高能耗的问题利用无污染的制冷气体，解决了传统制冷剂可能会对环境造成污染的问题。并且，制冷气体通过化学溶剂进行吸收，无需借助真空发生器排空气相循环系统内部气体，进一步节约了系统整体能耗。制冷气体和化学溶剂的反应生成物同时可以借助化学反应重新生成制冷气体，实现了制冷气体的循环利用。借助开关控制气相循环系统，能够根据数据中心的设备安放情况有效地提高系统的利用效率。因此本发明能够有效降低数据中心制冷系统的高耗能问题。

本发明提出的利用噪声声波制冷的系统包括了声波接收增强器、制冷容器和气相循环系统。声波接收增强器中含有多级电磁芯片，如图2所示。每一级电磁芯片能够接收到声波脉冲信号并且对声波脉冲信号进行增强。当噪声声波被第一级电磁芯片接收到后，第一级电磁芯片将声波脉冲信号进行增强后发射到第二级电磁芯片，第二级电磁芯片再次对声波脉冲进行增强，以此类推，当声波脉冲信号达到一定程度后，声波接收增强器将声波脉冲信号发射到制冷容器的表面薄膜。

制冷容器一端封闭，另一端是对声压敏感的表面薄膜，如图3所示。当表面薄膜接收到声波脉冲产生的声压后，将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体体积进行压缩，当制冷气体体积被压缩到一定程度后，打开制冷容器与气相循环系统之间的连接阀门，制冷气体进入气相循环系统。

气相循环系统需要根据数据中心布局进行设计，如图4所示，在需要重点降温的位置设置开关阀门。当制冷气体被压缩到一定体积后，打开制冷容器与气相循环系统之间的阀门，气体体积膨胀，产生第一次吸热，能够降低周围环境温度，同时由于声压作用，膨胀后的气体被再次压缩。当一部分气体进入气相循环系统后，由于其压力仍然高于大气压，可以通过对气相循环系统内部管道开关的控制来控制制冷气体的体积变化，在需要重点制冷的位置打开开关，增加制冷气体体积，吸收周围环境热量。当气体恢复到正常气压体积、气体温度恢复到环境温度后开启吸收管道，利用吸收池内的溶液对循环系统内部的制冷气体进行吸收，降低气体循环系统内部压力。

请参考图5，图5为本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的方法的流程图，该方法包括：

S11：声波接收增强器接收噪声声波，并增强噪声声波脉冲；

S12：制冷容器接收声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；

S13：气体循环系统接收制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。

可见，该方法根据数据中心散热量大、噪声强度高的特点，借助声波增强器接收并增强噪声的声波脉冲，利用声波脉冲产生的声压压缩制冷容器内气体，根据气体膨胀吸热原理对数据中心进行制冷，从而有效降低数据中心温度，相对于传统降温方式能耗高，节约数据中心制冷成本。并且利用噪声声波脉冲对制冷气体进行压缩，有效利用了环境中的噪声，削弱了噪声强度，减少噪声。

具体的，利用噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体之后，当制冷气体压缩到预设体积时，制冷容器将压缩后的制冷气体传递到气体循环系统。

其中，声波接收增强器包括多个电磁芯片，每个电磁芯片用于对噪声声波脉冲进行增强。

制冷容器接收声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体的过程具体为：当制冷容器的表面薄膜接收到噪声声波脉冲产生的声压后，表面薄膜将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩；其中，制冷容器的一端封闭，另一端是对声压敏感的表面薄膜。

当制冷气体恢复到正常气压后，气体循环系统中的吸收池利用吸收池内的溶液吸收制冷气体。

综上，本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的方法及系统，声波接收增强器，用于接收噪声声波并增强噪声声波脉冲；制冷容器，用于接收声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；气体循环系统，用于接收制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量。可见，根据数据中心散热量大、噪声强度高的特点，借助声波增强器接收并增强噪声的声波脉冲，利用声波脉冲产生的声压压缩制冷容器内气体，根据气体膨胀吸热原理对数据中心进行制冷，从而有效降低数据中心温度，相对于传统降温方式能耗高，节约数据中心制冷成本。并且利用噪声声波脉冲对制冷气体进行压缩，有效利用了环境中的噪声，削弱了噪声强度，减少噪声。

以上对本发明所提供的一种利用噪声声波制冷的方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用噪声声波制冷的系统，其特征在于，包括：

声波接收增强器，用于接收噪声声波并增强噪声声波脉冲；

制冷容器，用于接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；

气体循环系统，用于接收所述制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使所述制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量；

其中，所述声波接收增强器包括多个电磁芯片，每个电磁芯片用于对噪声声波脉冲进行增强；

所述制冷容器的一端封闭，另一端是对声压敏感的表面薄膜，所述表面薄膜用于当接收到噪声声波脉冲产生的声压后，将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷容器还用于当制冷气体压缩到预设体积时，将压缩后的制冷气体传递到所述气体循环系统。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述气体循环系统还包括吸收池，用于当所述制冷气体恢复到正常气压后，利用吸收池内的溶液吸收所述制冷气体。

4.一种利用噪声声波制冷的方法，其特征在于，包括：

声波接收增强器接收噪声声波，并增强噪声声波脉冲；

制冷容器接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体；

气体循环系统接收所述制冷容器传输过来的压缩后的制冷气体，使制冷气体充斥管道，并开启不同位置的管道，使所述制冷气体的体积膨胀，吸收周围环境热量；

其中，所述声波接收增强器包括多个电磁芯片，每个电磁芯片用于对噪声声波脉冲进行增强；

所述制冷容器接收所述声波接收增强器发送的加强后的噪声声波脉冲，利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体，包括：

当所述制冷容器的表面薄膜接收到噪声声波脉冲产生的声压后，所述表面薄膜将一部分声压传送到制冷容器内部，对制冷容器内部的制冷气体进行压缩；其中，所述制冷容器的一端封闭，另一端是对声压敏感的所述表面薄膜。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述噪声声波脉冲压缩制冷容器内的制冷气体之后，还包括：

当制冷气体压缩到预设体积时，所述制冷容器将压缩后的制冷气体传递到所述气体循环系统。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述制冷气体恢复到正常气压后，所述气体循环系统中的吸收池利用吸收池内的溶液吸收所述制冷气体。