CN101115961A - 用于通信设备的空调器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于通信设备的空调器及其控制方法。根据本发明的用于通信设备的空调器包括室内模块和室外模块。该室内模块位于基站内部并且具有：储存罐，其中储存有冷却水；一对循环泵，其并联地安装在从所述储存罐的出口延伸出的冷却水管上；室内热交换器，其安装在从所述循环泵的出口延伸出的冷却水管上；和室内鼓风机，其位于所述室内热交换器附近。该室外模块位于所述基站外部并且具有：室外热交换器，其安装在从所述室内热交换器的出口延伸出的冷却水管上；室外鼓风机，其位于所述室外热交换器附近；和一对冷却单元，其串联地安装在从所述室外热交换器的出口延伸出的冷却水管上。

Description

用于通信设备的空调器及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调器，更具体地讲，本发明涉及一种用于通信设备的空调器及其控制方法，该空调器布置在基站、小室(booth)等的内部，用于冷却布置在其中的通信设备，从而防止通信设备由于发热而发生故障并且确保通信设备的稳定运行。
背景技术
如本领域所公知的，传统空调器利用制冷剂蒸发时从周围吸收的蒸发热。通常，采用诸如氨水、氟里昂、共沸制冷剂混合物、氯甲烷(chloromethyl)等的液体作为制冷剂。
在传统的空调器中，当被压缩机以高压压缩的蒸发制冷剂通过冷凝器时，制冷剂与外部空气交换热，并且冷凝成高压液体制冷剂。然后，该高压液体制冷剂在通过膨胀阀、毛细管等之后变为低压液体制冷剂。于是，该低压液体制冷剂进入蒸发器，与内部空气交换热并蒸发。接着，蒸发的低压制冷剂进入压缩机，从而完成了一个空气调节循环，该空气调节循环被连续重复。通过由蒸发器中的制冷剂吸收蒸发热而冷却的空气被鼓风机引导到一空间中或者引导向目标物体，以执行冷却功能。
因此，传统空调器利用能够容易发生相变(即，能够容易地冷凝和蒸发)的制冷剂来冷却空间或目标物体。
通常，在基础通信站或者通信车(communication-equipped car)的情况下，安装有各种有线或无线通信设备。由于不断发热，该通信设备很可能具有不稳固的连接或者断开，由此会导致该通信设备发生故障。为此，必须整年冷却通信设备，以使由于其中产生的热而导致的通信设备故障最小化。
然而，在传统的用于通信设备的空调器中，由于未适当利用自然低温的外部温度，并且仅通过使用电力来驱动空调器，所以增加了电功耗。
另外，在用于通信设备的传统空调器中使用的制冷剂昂贵，并且已经发现这种制冷剂会引起环境污染。
考虑到这些因素，为了解决上述问题，本申请人已经公开了标题为“Multi-use air conditioner and control method thereof”的第2002-41905号韩国专利申请。
然而，在这种类型的空调器中，如果组成元件中的一个损坏，则因为整个空调器的运行被中断，所以在通信设备的运行被中断期间无法将该空间保持在冷却状态下。
发明内容
因此，考虑到现有技术中存在的上述问题而作出本发明，本发明的一个目的是提供一种用于通信设备的空调器及其控制方法，该空调器利用自然低温的外部温度使电功耗最小化并且使冷却效率最大化，并且所述空调器使用相对便宜的制冷剂，从而使维护成本最小化。
本发明的另一目的是提供一种用于通信设备的空调器及其控制方法，该空调器采用双冷却水循环结构和双室外热交换结构，从而将所述通信设备一直保持在冷却状态下。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种用于通信设备的空调器，所述空调器包括：
室内模块，其位于其中安装有通信设备的基站内部并且具有：储存罐，其中储存有冷却水；一对循环泵，其并联地安装在从所述储存罐的出口延伸出的冷却水管上，用于使所述储存罐中的冷却水循环；室内热交换器，其安装在从所述一对循环泵的出口延伸出的冷却水管上；和室内鼓风机，其位于所述室内热交换器附近；以及
室外模块，其位于所述基站外部并且具有：室外热交换器，其安装在从所述室内热交换器的出口延伸出的冷却水管上；室外鼓风机，其位于所述室外热交换器附近；和一对冷却单元，其串联地安装在从所述室外热交换器的出口延伸出的冷却水管上，
其中，所述室外模块的各冷却单元包括：压缩机，用于压缩在所述冷却单元中使用的制冷剂；冷凝器，其通过制冷剂管与所述压缩机连通；接收机干燥器，其通过所述制冷剂管与所述冷凝器连通；热交换器，与所述冷却水管连通的热交换管穿过该热交换器；和膨胀阀，其安装在所述接收机干燥器和所述热交换器之间的制冷剂管上。
根据本发明的另一方面，在所述基站内部安装室内温度传感器，在所述基站外部安装室外温度传感器，并且在位于所述室外模块的边界处的冷却水管上安装冷却水温度传感器。
根据本发明的又一方面，提供了一种控制用于通信设备的空调器的方法，所述方法分为用于控制所述室内热交换器和所述冷却单元的方法以及用于控制所述室外热交换器的方法，
用于控制所述室内热交换器和所述冷却单元的所述方法包括以下步骤：
第一步骤，利用所述室内温度传感器测量室内温度；
第二步骤，确定所述室内温度是否低于第一基准温度，当所述室内温度低于所述第一基准温度时，关闭整个空调器，或者当所述室内温度高于或等于所述第一基准温度时，开启所述室内热交换器；
第三步骤，确定所述室内温度是否高于或等于所述第一基准温度且低于第二基准温度，当所述室内温度高于或等于所述第一基准温度且低于所述第二基准温度时，返回所述第一步骤，或者当所述室内温度高于或等于所述第二基准温度时，开启所述第一冷却单元和所述第二冷却单元中的一个以及所述室内热交换器；
第四步骤，确定所述室内温度是否高于或等于所述第二基准温度且低于第三基准温度，当所述室内温度高于或等于所述第二基准温度且低于所述第三基准温度时，返回所述第一步骤；
第五步骤，当所述室内温度高于或等于所述第三基准温度时，开启所述第一冷却单元和所述第二冷却单元两者以及所述室内热交换器；以及
第六步骤，确定所述室内温度是否低于所述第三基准温度，当所述室内温度低于所述第三基准温度时，返回所述第一步骤，或者当所述室内温度高于或等于所述第三基准温度时，返回所述第五步骤，并且
用于控制所述室外热交换器的所述方法包括以下步骤：
第一步骤，分别利用所述室外温度传感器和所述冷却水温度传感器来单独测量室外温度和冷却水温度；
第二步骤，确定所述室外温度是否低于所述冷却水温度；
第三步骤，当所述室外温度低于所述冷却水温度时，开启所述室外热交换器；以及
第四步骤，当所述室外温度高于或等于所述冷却水温度时，关闭所述室外热交换器。
根据本发明的再一方面，用于控制所述室外热交换器的所述方法还包括该步骤：在所述第二步骤之后，确定所述冷却水温度是否低于5℃，当所述冷却水温度低于5℃时，关闭所述室外热交换器，或者当所述冷却水温度高于或等于5℃时，开启所述室外热交换器。
由于本发明的这些特征，提供的优点在于利用自然低温的外部温度使电功耗最小化并且使冷却效率最大化，并且使用相对便宜的制冷剂从而使维护成本最小化。
另外，在本发明中，由于采用了双冷却水循环结构和双室外热交换结构，所以可以将通信设备一直保持在冷却状态下。
附图说明
图1是示出了根据本发明一实施方式的用于通信设备的空调器的示意性结构图；
图2是示出了根据本发明该实施方式的用于通信设备的空调器中的室内热交换器和冷却单元的控制方法的流程图；
图3是示出了根据本发明该实施方式的用于通信设备的空调器中的室外热交换器的控制方法的流程图；以及
图4是示出了根据本发明该实施方式的用于通信设备的空调器中的室外热交换器的另一控制方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的优选实施方式。
图1是示出了根据本发明一实施方式的用于通信设备的空调器的示意性结构图。
如该图所示，根据本发明该实施方式的用于通信设备的空调器包括位于基站100内部的室内模块10和位于基站100外部的室外模块20。
室内模块10包括：储存罐11，其中储存有冷却水；一对循环泵12，其安装在从储存罐11的出口延伸出的冷却水管上；室内热交换器13，其安装在从该对循环泵12的出口延伸出的冷却水管上；和室内鼓风机14，其位于室内热交换器13附近。
用作根据本发明的空调器中的制冷剂的物质储存在储存罐11中，并且该物质优选地包括液体物质，诸如不需要经历相变的冷却水。
优选的是，由绝热材料形成储存罐11的内表面和外表面，从而不会向外部放热或从外部吸热。
由于用作本发明中的制冷剂的冷却水不需要经历相变并且能够容易地从周围环境获得该冷却水这一事实，确保了经济性和环境友好性。
该对循环泵12并联地安装在从储存罐11的出口延伸出的冷却水管上，用于使储存在储存罐11中的冷却水循环。
在各个循环泵12的入口侧和出口侧安装有第一流量控制阀12a和第二流量控制阀12b，用于适当调节引入储存罐11和从储存罐11排出的冷却水的量。
如上所述，在本发明中，由于采用了其中将该对循环泵12并联地安装在冷却水管上的双冷却水循环结构这一事实，所以即使一个循环泵12不工作，另一循环泵12也能正常工作，由此可以可靠地保持安装在基站100中的通信设备的冷却状态。
室内热交换器13安装在从该对循环泵12的出口延伸出的冷却水管15的一部分上。
室内鼓风机14位于室内热交换器13的其上发生热传递的热传递表面附近，并且被构造成可将利用室内热交换器13的热交换功能而冷却的空气吹向通信设备50。
室内鼓风机14用来增加室内热交换器13与室内空气之间的接触和热交换效率。
如上所述地构造的室内模块10可以被整体地配置在如图1所示的模块壳17中。
室内热交换器13位于基站或小室100中的通信设备50附近。考虑到基站或小室100的位置处的现场条件、安装条件等，诸如基站或小室100的尺寸和要冷却的通信设备50的位置，可以将储存罐11和循环泵12安装在基站或小室100的内部或者外部。
室外模块20包括：室外热交换器21，其位于基站100外部；室外鼓风机22，其位于室外热交换器21附近；和一对冷却单元30和40，其串联地安装在从室外热交换器21的出口延伸出的冷却水管15上。
室外热交换器21安装在从室内热交换器13的出口延伸出的冷却水管15的一部分上。
室外鼓风机22位于室外热交换器21的发生热传递的热传递表面附近，并用来增加室外热交换器21与室外空气之间的接触和热交换效率。
第一冷却单元30和第二冷却单元40串联地安装在从室外热交换器21的出口延伸出的冷却水管15的一部分上。第一冷却单元30和第二冷却单元40包括：压缩机31和41，用于压缩在冷却单元中使用的制冷剂；冷凝器32和42，其通过制冷剂管35和45与压缩机31和41连通；接收机干燥器33和43，其通过制冷剂管35和45与冷凝器32和42连通；热交换器34和44，热交换管34b和44b穿过该热交换器34和44；和膨胀阀36和46，其安装在接收机干燥器33和43与热交换器34和44之间的制冷剂管35和45上。在冷却单元30和40中使用的制冷剂是传统的制冷剂，诸如氨水、氟利昂、共沸制冷剂混合物、氯甲烷等。
压缩机31和41是用于将蒸发的制冷剂压缩至高压的传统压缩机。
冷凝器32和42用作一种用于使从压缩机31和41排出的制冷剂冷凝的热交换器。
接收机干燥器33和43临时储存从冷凝器32和42排出的具有高压的液体制冷剂，并且去除包含在该制冷剂中的水分和灰尘。
热交换器34和44包括壳34a和44a以及热交换管34b和44b。第一冷却单元30的热交换管34b和第二冷却单元40的热交换管44b串联地安装在冷却水管15上。各个壳34a和44a的第一端部分别连接有与压缩机31和41连通的制冷剂管35和45，并且各个壳34a和44a的第二端部分别连接有与接收机干燥器33和43连通的制冷剂管35和45，从而使制冷剂可以被引入壳34a和44a以及从壳34a和44a排出。
膨胀阀36和46使具有高压并且从接收机干燥器33和43排出的液体制冷剂快速膨胀，并将其转换为高温低压的制冷剂。
由于如上所述的冷却单元30和40的结构，通过冷却单元30和40的制冷剂管35和45循环的制冷剂被压缩机31和41压缩至高压，并且被冷凝器32和42冷凝。然后，该制冷剂被引入到热交换器34和44的壳34a和44a中，并与流过热交换器34和44的热交换管34b和44b的冷却水交换热。由于这种热交换作用，制冷剂蒸发，并且冷却水被冷却至期望温度。
如上所述，在本发明中，由于采用了其中将一对冷却单元30和40串联地安装在冷却水管15的室外部分上的双室外热交换结构这一事实，所以即使冷却单元30和40中的一个不工作，冷却单元30和40中的另一个也可以正常工作，由此可以可靠地保持冷却水的冷却状态。
如上所述地构造的室外模块20可以整体地配置在如图1所示的模块壳27中。
优选的是，在根据本发明的多用空调器中，为了有效地控制其空气调节功能，在基站100内部安装室内温度传感器51，在基站100外部安装室外温度传感器52，并且在与室外热交换器21邻近的冷却水管15上安装冷却水温度传感器53。
通过将由对应的室内温度传感器51、室外温度传感器52和冷却水温度传感器53感测到的温度与基准温度进行比较，选择性地驱动室内热交换器13、室外热交换器21以及冷却单元30和40，以冷却基站100内部的空间。
图2和图3是示出了根据本发明的空气调节方法的流程图。
图2示出了根据本发明实施方式的用于通信设备的空调器中的室内热交换器13以及冷却单元30和40的控制方法。
首先，利用室内温度传感器51来测量室内温度Tin(S1)。
确定室内温度Tin是否低于第一基准温度Tr1(S2)。如果室内温度Tin低于第一基准温度Tr1，则关闭整个空调器(S3)。
然后，确定室内温度Tin是否高于或等于第一基准温度Tr1且低于第二基准温度Tr2(S4)，如果室内温度Tin高于或等于第一基准温度Tr1且低于第二基准温度Tr2，则开启室内热交换器13(S5)。
接着，确定室内温度Tin是否高于或等于第二基准温度Tr2且低于第三基准温度Tr3(S6)。如果室内温度Tin高于或等于第二基准温度Tr2且低于第三基准温度Tr3，则开启第一冷却单元30和第二冷却单元40中的一个以及室内热交换器13(S7)，而如果室内温度Tin高于或等于第三基准温度Tr3，则开启第一冷却单元30和第二冷却单元40两者以及室内热交换器13(S8)。
此后，确定室内温度Tin是否低于第三基准温度Tr3(S9)。如果室内温度Tin低于第三基准温度Tr3，则该方法返回到步骤S1，而如果室内温度Tin高于或等于第三基准温度Tr3，则该方法返回到步骤S8。
在步骤S3、S5、S7和S9中，该方法可以根据室内温度Tin而返回到步骤S1，以重复其相应的在前步骤，从而对由于根据本发明的空调器的工作而在基站100内部引起的温度变化进行实时响应。
图3是示出了根据本发明实施方式的用于通信设备的空调器中的室外热交换器21的控制方法的流程图。
在根据室内温度Tin实现室内热交换器13以及冷却单元30和40的控制方法的同时，根据室外温度Tout和冷却水温度Tc来实现室外热交换器21的控制方法。换言之，室外热交换器21的控制方法的实现与室内热交换器13以及冷却单元30和40的控制方法无关。
首先，分别利用室外温度传感器52和冷却水温度传感器53来单独测量基站100的室外温度Tout和冷却水温度Tc(S20)。
然后，确定室外温度Tout是否低于冷却水温度Tc(S21)。如果室外温度Tout低于冷却水温度Tc，则开启室外热交换器21(S23)，而如果室外温度Tout高于或等于冷却水温度Tc，则关闭室外热交换器21(S24)。
在步骤S23和S24中，该方法可以返回到步骤S20以重复对应的在前步骤，从而对基站100外部的温度变化进行实时响应。
优选的是，在步骤S21之后，室外热交换器21的控制方法还包括步骤S22。在步骤S22中，确定冷却水温度Tc是否低于5℃。如果冷却水温度Tc低于5℃，则关闭室外热交换器21，而如果冷却水温度Tc高于或等于5℃，则开启室外热交换器21。
在步骤S22中，在冷却水温度Tc低于5℃的情况下，室外热交换器21自动关闭，从而防止了由于冬季的室内温度低而导致冷却水被过度冷却以及冷却水管15结冰和破裂。
另选的是，如图4所示，在步骤S21之后，确定冷却水温度Tc是否低于5℃。如果冷却水温度Tc低于5℃，则关闭室外热交换器21(S22)。如果冷却水温度Tc高于或等于5℃且低于10℃，则该方法返回到步骤S20，而如果冷却水温度Tc高于或等于10℃，则开启室外热交换器21(S25)。
在步骤S25中，可以防止由于室外热交换器21的频繁开关操作而在用于室外热交换器21的鼓风机22中过度地产生负荷、振动、噪声等。
这里，尽管可将基站100内部的第一至第三基准温度Tr1、Tr2和Tr3设置为25℃、26.5℃和27.5℃，但是容易理解本发明并不限于这些基准温度，而是，这些基准温度可以根据安装在基站100中的通信设备而改变。
以下，将详细描述如上所述地构造的根据本发明的多用空调器的操作。
首先，根据由室内温度传感器51感测到的室内温度Tin，从图2中可以容易地看出，在控制根据本发明的空调器的操作之后，当需要冷却基站100内部的空间时，储存罐11中储存的冷却水被循环泵12引入到室内热交换器13中，与室内空气交换热，并将基站100内部的温度降低到期望温度。
然后，已经在室内热交换器13中交换了热并且已经吸收了存在于基站100内部的热的冷却水流过室外热交换器21。此时，通过将由室外温度传感器52和冷却水温度传感器53测得的室外温度Tout和冷却水温度Tc与基准温度如图3所示地进行比较，确定是否要使室外热交换器21工作。根据该确定，冷却水可以与室外热交换器21中的自然冷空气交换热，从而被冷却到期望温度，或者冷却水可以设旁路传送到第一冷却单元30和第二冷却单元40，不在室外热交换器21中交换热。
当以这种方式设旁路的冷却水流过冷却单元30和40的热交换器34和44时，如图2所示，根据室内温度Tin确定是否要使冷却单元30和40工作。根据该确定，冷却水可以在冷却单元30和40的热交换器34和44中交换热，从而被冷却到期望温度，或者冷却水可以设旁路传送到储存罐11，不在冷却单元30和40中交换热。
流过冷却单元30和40的冷却水被再次储存在储存罐11中，然后通过循环泵12被提供给室内热交换器13，以在室内热交换器13中与基站100的室内空气交换热，从而将基站100的内部冷却到期望温度。
结果，在根据本发明的用于通信设备的空调器及其控制方法中，为了利用室内热交换器13将吸收了存在于基站100的内部空间中的热的冷却水冷却到期望温度以下，根据室内温度和室外温度以及冷却水温度，选择性地使室内热交换器13、室外热交换器21和一对冷却单元30和40工作。因此，可以有效地利用自然冷空气并且仅最低水平地使用冷却单元30和40，由此可以避免制冷剂和电力的浪费。
另外，在本发明中，采用了其中并联地安装有一对循环泵12的双冷却水循环结构、以及在其中在冷却水管15的室外部分上串联地安装有一对冷却单元30和40的双室外热交换结构，从而可以可靠地保持通信设备的空气调节状态。
尽管为了说明的目的已经描述了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离如所附权利要求公开的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (5)

1.一种用于通信设备的空调器，所述空调器包括：
室内模块，其位于其中安装有通信设备的基站内部并且具有：储存罐，其中储存有冷却水；一对循环泵，其并联地安装在从所述储存罐的出口延伸出的冷却水管上，用于使所述储存罐中的冷却水循环；室内热交换器，其安装在从所述一对循环泵的出口延伸出的冷却水管上；和室内鼓风机，其位于所述室内热交换器附近；以及
室外模块，其位于所述基站外部并且具有：室外热交换器，其安装在从所述室内热交换器的出口延伸出的冷却水管上；室外鼓风机，其位于所述室外热交换器附近；和一对冷却单元，其串联地安装在从所述室外热交换器的出口延伸出的冷却水管上，
其中，所述室外模块的各冷却单元包括：压缩机，用于压缩在所述冷却单元中使用的制冷剂；冷凝器，其通过制冷剂管与所述压缩机连通；接收机干燥器，其通过所述制冷剂管与所述冷凝器连通；热交换器，与所述冷却水管连通的热交换管穿过该热交换器；和膨胀阀，其安装在所述接收机干燥器和所述热交换器之间的制冷剂管上。
2.根据权利要求1所述的空调器，其中，在所述基站内部安装室内温度传感器，在所述基站外部安装室外温度传感器，并且在位于所述室外模块的边界处的冷却水管上安装冷却水温度传感器。
3.一种控制根据权利要求1或2所述的用于通信设备的空调器的方法，所述方法分为用于控制所述室内热交换器和所述冷却单元的方法以及用于控制所述室外热交换器的方法，
用于控制所述室内热交换器和所述冷却单元的所述方法包括以下步骤：
第一步骤，利用所述室内温度传感器测量室内温度；
第二步骤，确定所述室内温度是否低于第一基准温度，当所述室内温度低于所述第一基准温度时，关闭整个空调器，或者当所述室内温度高于或等于所述第一基准温度时，开启所述室内热交换器；
第三步骤，确定所述室内温度是否高于或等于所述第一基准温度且低于第二基准温度，当所述室内温度高于或等于所述第一基准温度且低于所述第二基准温度时，返回所述第一步骤，或者当所述室内温度高于或等于所述第二基准温度时，开启所述第一冷却单元和所述第二冷却单元中的一个以及所述室内热交换器；
第四步骤，确定所述室内温度是否高于或等于所述第二基准温度且低于第三基准温度，当所述室内温度高于或等于所述第二基准温度且低于所述第三基准温度时，返回所述第一步骤；
第五步骤，当所述室内温度高于或等于所述第三基准温度时，开启所述第一冷却单元和所述第二冷却单元两者以及所述室内热交换器；以及
第六步骤，确定所述室内温度是否低于所述第三基准温度，当所述室内温度低于所述第三基准温度时，返回所述第一步骤，或者当所述室内温度高于或等于所述第三基准温度时，返回所述第五步骤，并且
用于控制所述室外热交换器的所述方法包括以下步骤：
第一步骤，分别利用所述室外温度传感器和所述冷却水温度传感器来单独测量室外温度和冷却水温度；
第二步骤，确定所述室外温度是否低于所述冷却水温度；
第三步骤，当所述室外温度低于所述冷却水温度时，开启所述室外热交换器；以及
第四步骤，当所述室外温度高于或等于所述冷却水温度时，关闭所述室外热交换器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，用于控制所述室外热交换器的所述方法还包括以下步骤：
在所述第二步骤之后，确定所述冷却水温度是否低于5℃，当所述冷却水温度低于5℃时，关闭所述室外热交换器，或者当所述冷却水温度高于或等于5℃时，开启所述室外热交换器。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，用于控制所述室外热交换器的所述方法还包括以下步骤：
在所述第二步骤之后，确定所述冷却水温度是否低于5℃，当所述冷却水温度低于5℃时关闭所述室外热交换器，当所述冷却水温度高于或等于5℃且低于10℃时返回相应方法的第一步骤，或者当所述冷却水温度高于或等于10℃时，开启所述室外热交换器。
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