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天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。——《孟子》

浅谈热管技术在数据中心空调系统中的应用

作者：王强卢桂生瞿安东凌云胡海

来源：《中国信息化》2024年第01期

随着信息技术的不断发展，数字经济在社会上各领域的研究都有所延伸，社会各领域对数

据资源的存储和相关应用的程度越来越加深，大数据和云计算、云智算、AI等新一代信息产

业进入快速发展，数据中心建设也迎来了高速发展。特别是2022年2月17日发改委等部门联

合印发通知，国家重大战略部署的“东数西算”工程正式全面启动，将建设8个国家算力枢纽节

点，规划10个数据中心集群，共规划400万架。当前数据中心的低光电化学性、高发热量的

现象，严重制约着机房装机密度的提高。对于突破当前数据中心的空气散热和节能二大瓶颈，

研发人员已经提供了解决办法。其中，双热管多联技术是一个有效的散热能力方式，也对数据

中心的能源成本提出了一种可行的解决办法。采用热管+背板空调不但可以提高室内机械的空

间利用率，容纳更多的机柜，减少数据中心占地面积，更有利于进一步利用好自然冷源，降低

运行成本。

在物理学中，热传递共有三种方式，分别是辐射、对流和传导。而其中热传导是热传递速

度最快的方式。热管就是利用热传导原理，与有温差的介质快速进行热传递的性质，通过热管

将物体的热量传递到另一端。热管除了传热性高外，还有均温性好、可变热流密度及良好的恒

温性等特点。热管是由工作介质为循环驱动力的相变传热，具有传热距离远、传热密度大、等

温性好、结构紧凑特点，并可以抑制结露的腐蚀，又有能量小、稳定性好、维护成本低等优

点。其工作原理如图1所示。热管技术是充分利用了冷却介质的快速热传导特性，利用介质的

相变变化使导热物质的热能快速地传导到真空管的中冷段，有很大的导热能，采用温度差与高

天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。——《孟子》

度差实现热量传递。液态工料从蒸发器内吸取热能，并携带热能运动到冷凝器，将热能输送给

冷凝器后再冷凝为液态，在自重作用下流回蒸发器内继续吸热，并进行热能传递。

热管的工质要考虑温度因素、相容性因素、物性因素、安全和经济性因素等，常采用环保

型制冷剂R134a，其标准沸点为-26.5℃，气化潜热大、比定压热容大、具有较好制冷能力。

35℃饱和温度下其汽化潜热为168.18kJ/kg，蒸汽压为0.887MPa。蒸发器和冷凝器均为板式换

热器，材料采用紫铜，导热系数为386.4W/（m·K）。

与常规换热技术相比，热管技术具有如下重要特点。

（一）高导热性

同金属如银，铜，铝等相比，一根热管所能传送的热要高出好几个数量级。同时热管的内

部主要依靠的是工作液体的蒸汽和液体相变传热，它的热阻非常小，所以它的导热能力非常

高。

（二）等温及恒温特性

热管内腔的水蒸气处在过饱和状态，由于饱和蒸汽经由挥发段或流入冷凝段所形成的压降

很少，因此温度降也很少，所以热水管有优异的等温性。同时，当加热量发生较大变化时，水

蒸气的温度只有很小的变化，从而达到了对水蒸气温度的控制。

（三）适应性强

天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。——《孟子》

由热管构成的换热装置的受热部分和放热部分结构设计和布置都非常灵活，可随供热机组

和冷源的要求而改变，它也可以作为热分离式的适应长距离及在冷暖流体不能混合的情况下的

对流换热，距离一般按照实际要求和所选择的热管性能确定。

某大型数据中心设计2500个机柜，共4层，服务器总装机容量为12000KW，将三层