集成溫控平衡機柜的制作方法

專利名稱：集成溫控平衡機柜的制作方法
技術領域：
本發明涉及機柜智能溫控技術領域，尤其是指一種集成溫控平衡機柜。
背景技術：
目前，在對通訊、電力、環保機柜的排熱散熱情況看，主要有以下幾個方式:
1、采用直通風換熱的方式。此方法的優點是結構簡單、價格低廉、能耗較低，缺點是冷卻效果較差，經常把環境中骯臟、潮濕、腐蝕的甚至有害帶電粒子一同帶入機柜內，引起電器設備的電擊、短路等現象，在設備熱密度較高及環境溫度較高時無法滿足控溫要求，在某些惡劣的環境下，直通風換熱往往是不可取的。2、采用熱電制冷的方式。熱電制冷也稱半導體制冷，主要原理是通過電子的遷移轉移能量，整個系統并沒有壓縮機和制冷劑，空調的結構比較緊湊，控制也較方便，但它的缺點是制冷量較小，COP (能量與熱量之間的轉換比率，簡稱制熱能效比)較低，往往滿足不了大型化、中型化設備、系統、子系統制冷的要求。3、采用普通空調的方式。普通空調器從使用場合分:家用、商用，從冷媒來看分空冷、水冷、風冷等，其服務的對象主要是人，是以滿足不同人員對表皮感舒適度的要求而設計開發的，要求在空氣環境溫度不超過40°C、室外通風條件較好的地方使用，以方便換熱器的換熱。但這些空調器的冷凝器通常與內機分離，致使其體積過于龐大，安裝極不方便，關鍵是不適用于復雜的自然環境。4、采用傳統的機柜空調的形式。傳統的機柜空調經過國內幾年的發展，國內開發戶外機柜的技術人員只是在普通家用空調的基礎上對殼體結構、內部機構進行簡單的重組，由于對熱力工程及流體力學、空氣動力學以及通信設備的運行要求都缺乏了解，造成戶外機柜與熱交換器及機柜空調配合并不成功，并且往往沒有遠程通訊、控制、新風置換功能，前方基站(設備)等出現了故障但后方機組人員并不知情，而機組人員無法及時對空調器進行調節或進行參數實現遠程動態監控，導致人員必須及時趕到現場操作，非常麻煩。在機柜空調進入中國市場后，主要被應用在如機床等大型工業設備行業，通信行業缺乏大規模實際應用的經驗，而且能耗較高，為目前機柜空調難以大范圍推廣應用的原因之一。其次，在實際應用時，如果戶外的環境溫度比設定溫度要低時，且無法利用戶外的自然冷源，就必須采用運行壓縮機來制冷的這種形式，這樣既耗費能源，外界自然環境中的大量冷媒又得不到利用，極為浪費。在通訊機柜需要制冷散熱的時候，前述各方案存在著各種缺陷，都不太適用。而電氣設備在工作時由于電流的作用通常會發熱，而高熱是電子產品的殺手溫度過高又會影響電氣元件的使用壽命和可靠性，并會使絕緣裝置過早老化，或降低絕緣值，使一部分導體的電阻變大、發熱進而燒毀。通常電氣元件都會標明最高使用溫度，或者不同溫度對應的不同性能。數電子部件的使用基于正常的環境溫度30°C (86°F),研究表明溫度每上升10°C (18T)，電子產品的使用壽命將比預期減半。所以，設計一套能即時、穩定、節能、環保的系統來給機房降溫，是一件刻不容緩的事情。而針對安裝形式來說，幾乎千篇一律的采用的外裝式，也就是說空調器安裝在機柜的外面或半嵌，這樣一來，影響機柜的整體美觀程度，并且機柜空調很容易被盜。公告日為2010年3月31日、公告號為CN201435017Y的專利文件提出了一種集成式機柜溫控系統，包括控制器、設置在機柜內的測溫傳感器，安裝在機柜不同位置的冷卻設備，所述的控制器通過控制線纜與各冷卻設備和測溫傳感器聯系，根據機柜內外的溫度控制各冷卻設備的開啟和停機，所述的控制器內設置有與遠程監控系統聯系的接口。該實用新型為空調、熱交換器、通風風扇及其它溫控設備設置了一個綜合控制平臺，對溫控設備進行統一控制，降低了溫控機柜溫控功耗，但是該實用新型只能針對溫度控制，功能簡單，換熱效率不能保證。

發明內容
為了解決現有的機柜空調難以適用于通訊、電力、環保等行業環境的問題，本發明提出了一種集成溫控平衡機柜，通過多種內部參數的檢測，在新風、熱交換器、加熱、空調制冷四者之間可以智能切換，從而得到最優的控制結果，換熱效率高，低碳環保，節電節能，防塵、防水效果好，可廣泛應用于通訊、電力、環保等行業。本發明所采用的技術方案是:一種集成溫控平衡機柜，包括若干個機柜壁和機柜內裝置，所述的至少一個機柜壁為外壁、集成溫控平衡系統和內壁組成的三層結構，內壁和外壁之間設有風門，風門上連接有控制風門開啟或關閉的電動機，所述的集成溫控平衡系統包括外風機、外部溫度傳感器、冷凝器、內風機、內部溫度傳感器、控制器、蒸發器溫度傳感器和蒸發器，所述的外風機、外部溫度傳感器固定在外壁上，所述的內風機、內部溫度傳感器和控制器固定在內壁上，所述的外部溫度傳感器、內部溫度傳感器和蒸發器溫度傳感器分別與控制器電連接，蒸發器溫度傳感器和蒸發器抵接，所述冷凝器和蒸發器之間通過連接管道連接。本發明充分考慮了各種惡劣的戶外環境，在自然溫度高于機柜內溫度和設定溫度時，主動制冷系統將自動運行，使機柜內溫度恢復到一個合理的范圍。而當自然溫度低于設定溫度時，系統將自動啟用智能新風技術或采用熱交換系統來進行內外溫度的熱交換和空氣濾新，可大大節約電力和延長設備的使用壽命。作為優選，所述的冷凝器包括平行放置的交換機冷凝器和空調冷凝器，所述的蒸發器包括平行放置的交換機蒸發器和空調蒸發器，所述交換機冷凝器的上端通過連接管道與交換機蒸發器的上端連接，所述空調冷凝器的上端通過連接管道與空調蒸發器的上端連接，交換機冷凝器的下端和交換機蒸發器的下端分別通過連接管道連接動力泵，空調冷凝器的下端和空調蒸發器的下端分別通過連接管道連接壓縮機，所述的動力泵、壓縮機分別與控制器電連接。空調和交換機兩套換熱系統平行設置，傳熱介質通過這兩套系統循環，完整制冷、加熱、熱交換。作為優選，所述的集成溫控平衡系統還包括濕度傳感器，所述的濕度傳感器設在內壁上，濕度傳感器與控制器電連接。濕度傳感器測定機柜內部的濕度并將其傳送至控制器。作為優選，所述的集成溫控平衡系統還包括煙霧探測器，所述的煙霧探測器設在內壁上，煙霧探測器與控制器電連接。煙霧探測器測定機柜內部的煙霧狀況并將其傳送至控制器。
作為優選，所述的集成溫控平衡系統還包括空氣品質傳感器，所述的空氣品質傳感器設在內壁上，空氣品質傳感器與控制器電連接。空氣品質傳感器測定機柜內部的空氣狀況并將其傳送至控制器。作為優選，所述的內壁和外壁均為百葉窗結構，所述內壁和外壁的表面粘接有鍍鋅層。百葉窗結構有利于通風，鍍鋅板可以防銹蝕。作為優選，所述的集成溫控平衡系統還包括壓力開關，所述的壓力開關設在內壁上，壓力開關與控制器電連接。作為優選，所述的外風機上設有空氣過濾網，所述的空氣過濾網與外風機為可拆卸連接。空氣過濾網過濾進入外風機的空氣。作為優選，所述的控制器內設有報警模塊。控制器內設置報警模塊，當出現故障狀況時可實時報警。作為優選，所述的控制器內設有GPRS模塊。控制器內設置GPRS模塊，實現遠程監控和參數設定、基站故障自動報警、GPRS通訊等功能，使得操作人員和維護人員的勞動強度和大大降低，同時可大大降低以前不可預見的運行管理和安全風險，從被動管理變為主動
的管理。本發明的有益效果是:在新風、熱交換器、加熱、空調制冷四者之間可以智能切換，從而得到最優的控制結果，換熱效率高，低碳環保，節電節能，防塵、防水效果好。


圖1是本發明的一種內部結構示意圖。圖中，1-動力泵，2-外部溫度傳感器，3-空氣過濾網，4-外風機，5-電動機，6_交換機冷凝器，7-空調冷凝器，8-內部溫度傳感器，9-濕度傳感器，10-煙霧探測器，11-空氣品質傳感器，12-控制器，13-蒸發器溫度傳感器，14-風門，15-空調蒸發器，16-交換機蒸發器，17-壓縮機，18-內風機，19-連接管道，20-外壁，21-內壁。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。如圖1所示，一種集成溫控平衡機柜，包括四個機柜壁和機柜內裝置，正面的機柜壁為由外壁20、集成溫控平衡系統和內壁21組成的三層結構，外壁20和內壁21均為百葉窗結構的鍍鋅板，內壁20和外壁21之間裝有阻隔兩個空間的風門14，風門14連接有電動機5。集成溫控平衡系統包括外風機4、外部溫度傳感器2、交換機冷凝器6、空調冷凝器7、內風機18、內部溫度傳感器8、控制器12、蒸發器溫度傳感器13、空調蒸發器15、交換機蒸發器16、濕度傳感器9、煙霧探測器10、空氣品質傳感器11、壓力開關，其中外風機4、外部溫度傳感器2固定安裝在外壁20的內側，內風機18、內部溫度傳感器8、濕度傳感器9、煙霧探測器10、空氣品質傳感器11、壓力開關和控制器12固定安裝在內壁21上，外部溫度傳感器2、內部溫度傳感器8、濕度傳感器9、煙霧探測器10、空氣品質傳感器11、壓力開關和蒸發器溫度傳感器13分別與控制器通過電線連接；交換機冷凝器6的上端通過連接管道19與交換機蒸發器16的上端連接，空調冷凝器7的上端通過連接管道19與空調蒸發器15的上端連接，交換機冷凝器6的下端和交換機蒸發器16的下端分別通過連接管道19連接動力泵1，空調冷凝器7的下端和空調蒸發器15的下端分別通過連接管道19連接壓縮機17，蒸發器溫度傳感器13和空調蒸發器15、交換機蒸發器16分別抵接，動力泵1、壓縮機17分別與控制器12電連接。外風機4上裝有空氣過濾網3，空氣過濾網3與外風機4通過螺釘連接。控制器12的主芯片采用16位低功耗的微處理器，具有檢測參數多、運算速度快、精確度高的特點，并有效地節約能源。控制器12內設置有報警模塊和GPRS模塊。本發明采用隱藏式設計，集成溫控平衡系統設置在機柜壁內部，可以大大增加集成溫控平衡機柜的IP等級，并且很美觀性、防盜性能力也很強。本發明內置了溫度傳感器、濕度傳感器9、煙霧探測器10、空氣品質傳感器11、壓力開關分別檢測溫度、濕度、煙霧狀況、空氣品質和壓力等參數，其中溫度傳感器設有三個，分別用于測量機柜內的溫度、柜外環境的溫度和蒸發器的溫度。本發明在上電運行后，控制器12會對著三個溫度傳感器采集過來的溫度進行綜合對比，在加上空氣品質傳感器11所采集的值，與預設值進行對比，集成溫控平衡系統從新風、熱交換、加熱和制冷四種溫控系統模式中選擇最佳的控制方案。如果外界環境的溫度比較低并且空氣質量比較好時，集成溫控平衡系統將直接采用智能新風技術進行內外的熱交換；如果外界環境的溫度比較低且空氣的質量比較惡劣時，集成溫控平衡系統將采用熱交換系統來進行室內外的換熱；當外界環境的溫度比較高時，集成溫控平衡系統將自主切換到壓縮機制冷的狀態，在壓縮機自主制冷的過程中，如果蒸發器溫度傳感器檢測到蒸發器表面結霜，那么系統會停止運行，做化霜的處理。對于機柜內電子元器件來說，如果濕度太大，對機柜降溫的時候容易形成冷凝水，這樣會形成短路、燒毀電子元器件的嚴重后果；如果濕度太低，則會形成靜電，也會對電子元器件的運行形成干擾。集成溫控平衡系統用濕度傳感器9對機柜內的濕度進行檢測，濕度超過我們的預設值時，集成溫控平衡系統將會對機柜內進行除濕處理，若濕度太低時，集成溫控平衡系統將會對機柜內進行加濕處理，以保證機柜內的濕度在一個合理的范圍之內。如果外界環境的溫度高于機柜內的溫度，將會啟動制冷系統。壓縮機17是制冷系統在運行制冷時的動力，制冷劑經過壓縮機17的壓縮變成高溫高壓的氣體后排入冷凝器中，在冷凝器中放熱變成高壓低溫的液態制冷劑，經過節流裝置節流后變成低壓低溫狀態后進入蒸發器中，制冷劑在蒸發器中吸收熱量變成氣態介質重新被壓縮機吸收來完成一個壓縮機制冷循環，如此反復。冷凝器和蒸發器由各自的循環風機以增強空氣對流，加強換熱效果。其中冷凝器與空氣的熱交換在機柜外進行，而蒸發器與空氣的熱交換則在密閉機柜內循環進行。如果外界環境的溫度比機柜內的溫度低并且外界環境空氣的質量比較好的時候，將會啟動新風系統。新風系統從物理角度來說，就是正負壓不均衡導致空氣流動，根據在密閉的室內一側用專用設備向室內送新風，再從另一側由專用設備向室外排出，則在室內會形成“新風流動場”，使一個密閉的空間實現科學的空氣對流。溫控平衡系統由機柜內溫度傳感器、柜外溫度傳感器、空氣品質傳感器采集數據進行綜合對比后，如果柜外的空氣質量較高，控制器將打開機柜內外分隔板，由新風系統來給機柜內進行降溫。相反，則采用其他的形式給機房降溫，從而滿足室內新風換氣的需要。當新風系統運行后，電動機啟動將風門打開，外風機將室外的冷空氣吸入，冷風風流經過風門后，在內風機的動力作用下排入到室內，而機柜內的熱風由內風機吸收經過風門，被排放到外界環境中了，冷空氣的排入和熱空氣的排除，以此來降低室內的溫度。如果外界環境的溫度比機柜內的溫度低，但外界環境空氣的質量比較差的時候，若還采用新風系統，那么新風系統前的空氣過濾網3將會很容易堵塞，如果不經常維護，新風系統將會失去效果，而經常維護，維護費用較高，所以此時應當啟動熱交換系統。在新風系統中，由于介質的物理效應，在柜外溫度較低時，介質將會散熱冷凝變成液態，由重力的作用流入到動力泵I入口處，再由動力泵I將液體介質送到機柜內的蒸發器，由于機柜內的溫度較高，完全滿足介質的蒸發溫度，故介質將吸收機柜內的熱量，介質吸收熱量變成氣體后再次進入冷凝器，依此反復進行，達到機柜內的降溫效果。冷凝器和蒸發器由各自的循環風機以增強空氣對流，加強換熱效果。其中冷凝器與空氣的熱交換在控制柜外進行，而蒸發器與空氣的熱交換則在密閉控制機柜內循環進行。綜上所述，當熱交換系統啟動運行后，動力泵I產生推動力，使高效的制冷劑進入平行流的冷凝器中，由于外界環境溫度低，這種介質會立馬形成液態形式，然后進入室內的蒸發器中，由于室內溫度高，這種介質馬上吸熱變成氣態物質再由動力泵I吸入來完成一個制冷循環。內風機18從機柜內吸入熱的氣體，風流經過蒸發器的翅片后變成冷的氣體排出，以達到機柜內降溫的作用；內風機4從柜外吸入環境中的氣體，風流經過冷凝器翅片后變成熱的氣體排出。這樣就形成一次熱量從室內向室外的轉移。當柜外的溫度高于機柜內的溫度時，控制器12將會關閉動力泵1，介質的通道將會從動力泵I處截斷，由此避免介質由于柜外溫度高于機柜內溫度而在機柜內散熱。控制器12內的報警模塊有機柜內高溫報警、蒸發器凍結報警、系統低壓、高壓報警、過壓過流報警等多項報警功能。報警發生后，控制器會將報警錯誤碼通過GPRS發送到維護人員的通訊設備中，讓維護人員及時的得到新風、熱交換、加熱、制冷智能溫控系統的運行狀況，使得維護及時，不會發生系統出現故障而維護人員很久不知道的這種情況。以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種集成溫控平衡機柜，包括若干個機柜壁和機柜內裝置，其特征在于:所述的至少一個機柜壁為外壁、集成溫控平衡系統和內壁組成的三層結構，內壁和外壁之間設有風門，風門上連接有控制風門開啟或關閉的電動機，所述的集成溫控平衡系統包括外風機、夕卜部溫度傳感器、冷凝器、內風機、內部溫度傳感器、控制器、蒸發器溫度傳感器和蒸發器，所述的外風機、外部溫度傳感器固定在外壁上，所述的內風機、內部溫度傳感器和控制器固定在內壁上，所述的外部溫度傳感器、內部溫度傳感器和蒸發器溫度傳感器分別與控制器電連接，蒸發器溫度傳感器和蒸發器抵接，所述冷凝器和蒸發器之間通過連接管道連接。
2.根據權利要求1所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的冷凝器包括平行放置的交換機冷凝器和空調冷凝器，所述的蒸發器包括平行放置的交換機蒸發器和空調蒸發器，所述交換機冷凝器的上端通過連接管道與交換機蒸發器的上端連接，所述空調冷凝器的上端通過連接管道與空調蒸發器的上端連接，交換機冷凝器的下端和交換機蒸發器的下端分別通過連接管道連接動力泵，空調冷凝器的下端和空調蒸發器的下端分別通過連接管道連接壓縮機，所述的動力泵、壓縮機分別與控制器電連接。
3.根據權利要求1所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的集成溫控平衡系統還包括濕度傳感器，所述的濕度傳感器設在內壁上，濕度傳感器與控制器電連接。
4.根據權利要求3所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的集成溫控平衡系統還包括煙霧探測器，所述的煙霧探測器設在內壁上，煙霧探測器與控制器電連接。
5.根據權利要求3或4所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的集成溫控平衡系統還包括空氣品質傳感器，所述的空氣品質傳感器設在內壁上，空氣品質傳感器與控制器電連接。
6.根據權利要求1所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的內壁和外壁均為百葉窗結構，所述內壁和外壁的表面粘接有鍍鋅層。
7.根據權利要求3或4所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的集成溫控平衡系統還包括壓力開關，所述的壓力開關設在內壁上，壓力開關與控制器電連接。
8.根據權利要求1所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的外風機上設有空氣過濾網，所述的空氣過濾網與外風機為可拆卸連接。
9.根據權利要求1所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的控制器內設有報警模塊。
10.根據權利要求1所述的集成溫控平衡機柜，其特征在于:所述的控制器內設有GPRS模塊。
全文摘要
本發明公開了一種集成溫控平衡機柜，包括若干個機柜壁和機柜內裝置，所述的至少一個機柜壁為外壁、集成溫控平衡系統和內壁組成的三層結構，內壁和外壁之間設有風門，風門上連接有控制風門開啟或關閉的電動機，所述的集成溫控平衡系統包括外風機、外部溫度傳感器、冷凝器、內風機、內部溫度傳感器、控制器、蒸發器溫度傳感器和蒸發器，所述的外部溫度傳感器、內部溫度傳感器和蒸發器溫度傳感器分別與控制器電連接，所述冷凝器和蒸發器之間通過連接管道連接。本發明可以在新風、熱交換器、加熱、空調制冷四者之間智能切換，從而得到最優的控制結果，換熱效率高，低碳環保，節電節能，防塵、防水效果好。
文檔編號H05K7/20GK103153032SQ20131009409
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者熊志才, 朱德意, 余學龍, 程大勇, 徐新輝 申請人:杭州漢超科技有限公司