CN101258789B - 用于通讯设备的空调系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于通讯设备的空调设备。空调设备包括：置于具有通讯设备的基站的室内空间中的室内模块，且包括室内换热器和室内通风机；置于基站外部的室外模块，且包括室外通风机；盐水冷却循环，包括通过盐水管连接的第一和第二室外盐水换热器、和第一和第二盐水冷却器、室内换热器和盐水泵；第一制冷剂冷却循环，包括通过第一制冷剂管连接的膨胀阀、第一盐水冷却器、压缩机、和第一室外制冷剂换热器；和第二制冷剂冷却循环，包括通过第二制冷剂管连接的膨胀阀、第二盐水冷却器、压缩机、和第二室外制冷剂换热器。

Description

用于通讯设备的空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于通讯设备的空调设备，尤其涉及一种用于具有较小尺寸且稳定地防止通讯设备产生噪音、过热和故障的空调设备，及其控制方法。
背景技术
通常，空调设备利用蒸发热量，当制冷剂蒸发时其吸取周围的热量。空调设备通常使用即使在正常温度也容易蒸发的氨、氟利昂气、共沸制冷剂混合物和甲基氯作为制冷剂。
空调设备通常包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、毛细管和蒸发器。压缩机高压压缩气态制冷剂，且将被压缩的气态制冷剂输出到冷凝器。冷凝器通过与外部空气交换热量从而将压缩的气态制冷剂冷凝为液态制冷剂。通过膨胀阀和毛细管将液态制冷剂转化为低压雾状制冷剂。
然后，低压雾状制冷剂在蒸发器中流动。蒸发器蒸发制冷剂，以便与内部空气交换热量。蒸发的制冷剂再次在压缩机中流动。如上所述，制冷剂循环通过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。蒸发器产生的制冷剂的蒸发热量冷却空气，而且通风机使冷却空气通往预定空间或目标对象以冷却。
如上所述，传统的空调设备使用例如通过液化和蒸发容易转化状态的制冷剂，冷却预定空间或目标对象。
通常，在通讯基站和通讯车辆中放置许多有线/无线通讯设备。通讯设备常常产生一定量的热量。这种热量可能引起通讯设备故障。因此，需要一天24小时和一周7天冷却通讯设备，以便稳定操作通讯设备。
为了冷却通讯设备，使用空调设备。可是，传统的空调设备仅由外部电源的电力操作，而没有适当地利用根据室外温度自然地维持低温的室外冷空气。因此，传统的空调设备具有消耗能量大的缺点。
发明内容
技术问题
本发明的实施例旨在提供一种用于通讯设备的空调设备及其控制方法，以便减小其尺寸和噪音，通过适当地利用根据室外温度的自然冷空气来最小化能量消耗，稳定地维持通讯设备的冷却状态，而且通过双重换热结构提高了冷却循环中的热部分(散热器)的散热效率。
本发明的其它目的和优点能够由以下描述知晓，而且通过参考本发明的实施例而变得显而易见。而且，在本发明领域的技术人员显然能够根据所要求的方式及其组合实现本发明的目的和优点。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种用于通讯设备的空调设备，包括：置于具有通讯设备的基站的室内空间中的室内模块，且室内模块包括室内换热器和室内通风机；置于基站外部的室外模块，且室外模块包括室外通风机；盐水冷却循环，包括通过盐水管连接的第一和第二室外盐水换热器、和第一和第二盐水冷却器、室内换热器和盐水泵；第一制冷剂冷却循环，包括通过第一制冷剂管连接的膨胀阀、第一盐水冷却器、压缩机、和第一室外制冷剂换热器；和第二制冷剂冷却循环，包括通过第二制冷剂管连接的膨胀阀、第二盐水冷却器、压缩机、和第二室外制冷剂换热器，其特征在于：第一室外盐水换热器邻近第一室外制冷剂换热器放置，第二室外盐水换热器邻近第二室外制冷剂换热器放置，而且室外通风机置于第一室外制冷剂换热器和第二室外制冷剂换热器之间。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于控制通讯设备的空调设备的方法，包括以下步骤：a)使用室内温度传感器、室外温度传感器和盐水温度传感器测量基站的室内温度、基站的室外温度和盐水温度；b)将所测的室内温度与第一设定值比较，如果所测的室内温度低于第一设定值，那么中断空调设备；c)如果所测的室内温度高于第二设定值且低于第三设定值，那么操作第一室外制冷剂换热器和压缩机，如果所测的室内温度低于第二设定值且高于第一设定值，那么中断第一室外制冷剂换热器和压缩机；和d)如果所测的室内温度高于第三设定值，那么操作第一和第二室外制冷剂换热器和压缩机，如果所测的室内温度低于第三设定值，那么中断第二室外制冷剂换热器和压缩机。
根据本实施例的用于通讯设备的空调设备物理上被分成室内模块和室外模块。在室内模块和室外模块中分配有膨胀阀、蒸发器、压缩机和冷凝器。在此，蒸发器可分为换热器、吸热器和冷部分。冷凝器可分为换热器、散热器和热部分。冷却循环包括盐水冷却循环、第一和第二制冷剂冷却循环。盐水冷却循环直接冷却通讯设备。盐水冷却循环的散热器包括使用外部空气的第一和第二室外盐水换热器以及第一和第二制冷剂冷却循环的盐水冷却器，从而选择性地冷却盐水。
在散热器中，室外通风机使室外空连续通过第一室外盐水换热器和第一室外制冷剂换热器，流到外部，或使室外空气连续通过第二室外盐水换热器和第二室外制冷剂换热器，流到外部，从而提高了散热效率。
有益效果
根据本发明实施例的用于通讯设备的空调设备及其控制方法能够减少其尺寸和噪音，通过适当地利用根据室外温度的自然冷空气使能量消耗最小化，稳定地维持通讯设备的冷却状态，而且通过双重换热结构提高了冷却循环中的热部分(散热器)的散热效率。
附图说明
图1显示了根据本发明实施例的用于通讯设备的空调设备的示图。
图2是透视图，显示了根据本发明实施例的用于通讯设备的空调设备中的室外模块的双换热结构。
图3是流程图，显示了用于控制根据本发明的实施例的用于通讯设备的空调设备的方法。
图4是流程图，显示了用于控制根据本发明的另一个实施例的用于通讯设备的空调设备的方法。
图5是流程图，显示了用于控制根据本发明的又一个实施例的用于通讯设备的空调设备的方法。
具体实施方式
根据以下参考附图的实施例的描述，本发明的优点、特征和各个方面将变得显而易见。
图1显示了根据本发明实施例的用于通讯设备的空调设备的示图，而图2是透视图，显示了根据本发明实施例的用于通讯设备的空调系统中的室外模块的双重换热结构。图3至图5是流程图，显示了用于控制根据本发明的实施例的用于通讯设备的空调设备的方法。
如图1和图2所示，根据本发明的空调系统包括盐水冷却循环和第一、第二制冷剂冷却循环。
通过盐水管120连接第一和第二室外盐水换热器210和230、盐水冷却器151和152、室内换热器110和盐水泵220形成盐水冷却循环。第一和第二室外盐水换热器210和230、以及盐水冷却器151和152相当于冷却循环中的散热器和膨胀阀。室内换热器110相当于吸热单元，而盐水泵220相当于冷却循环中的压缩机。
通过第一制冷剂管141连接膨胀阀131、第一盐水冷却器151、压缩机161和第一制冷剂换热器240形成第一制冷剂冷却循环。
通过第二制冷剂管142连接膨胀阀132、第二盐水冷却器152、压缩机162和第二制冷剂换热器250形成第二制冷剂冷却循环。
第一、第二制冷剂冷却循环、和第一、第二盐水冷却循环通常使用第一、第二盐水冷却器151和152。虽然第一和第二盐水冷却器151和152作为第一和第二冷却剂循环中的吸热单元，但是第一和第二盐水冷却器151和152作为盐水冷却循环中的散热器。
自然地，根据本发明实施例的空调设备包括置于基站300室内空间中的室内模块100和置于基站300室外空间中的室外模块200。
室内模块100包括室内换热器110、室内通风机170和盐水泵220。
室内换热器110置于盐水管120上，且包括与盐水管120连接的换热管111。
室内通风机170邻近产生换热的传热表面放置。相应地，室内通风机170有效地使冷空气向着通讯设备400的方向流通，上述冷空气被室内换热器110冷却。
盐水泵220放置在从室内模块100的室内换热器110延伸的盐水管120上。盐水泵220使盐水流过盐水管120。盐水泵220包括一对并联的盐水泵，以便如果一个盐水泵出现故障时，还可以驱动另一个盐水泵来稳定地冷却基站300中的通讯设备400。然而，盐水泵220可设为一个盐水泵。而且，优选盐水泵220包括单独置于其入口和出口的控制阀，以适当地控制盐水流量。
室外模块200包括置于盐水管120上的第一、第二盐水换热器210和230、和第一、第二盐水冷却器151和152。室外模块200也包括置于第一制冷剂管141上的第一膨胀阀131、第一盐水冷却器151、压缩机161、和第一室外制冷剂换热器240。室外模块200还包括置于第二制冷剂管142上的膨胀阀132、第二盐水冷却器152、压缩机162和第二室外制冷剂换热器250。
以下，首先描述室外模块中的盐水冷却循环部件。第一室外盐水换热器210置于室外模块200中。第一室外盐水换热器210通过盐水管120连接到室内模块100中的盐水泵220上。第一室外盐水换热器210通过与外部空气交换热量来散发热量。基本上，室外空气的温度必须低于盐水温度以散热。
第二室外盐水换热器230置于室外模块200中。第二室外盐水换热器230包括连接到第一室外盐水换热器210和盐水管120的入口端、和连接到出口端的第一盐水冷却器151的出口端，从而通过接触外部空气散热。
第一盐水冷却器151包括连接到第二室外盐水换热器230和盐水管的入口端，和连接到第二盐水冷却器152的出口端。由于第一冷却剂管的制冷剂在作为吸热单元的第一盐水冷却器151中流动，因此第一制冷剂管的制冷剂冷却盐水管的盐水。
第二盐水冷却器152包括连接到第一盐水冷却器151和盐水管120的入口端，和连接到室内模块100的室内换热器110的出口端。由于第二制冷剂管的制冷剂流过作为吸热单元的吸热操作的第二盐水冷却器152，因此第二制冷剂管的制冷剂再次冷却盐水管的盐水。这种结构使盐水两次通过第一和第二盐水冷却器151和152。因此，能够选择性地控制盐水的冷却度。
盐水是具有低凝固点的溶液或液体，例如CaCl2和NaCl。
以下，将描述第一制冷剂冷却循环中的部件。膨胀阀131置于第一制冷剂管141上，且将第一制冷剂管141供给的高压液态制冷剂转化为低温和低压雾状制冷剂。在本实施例中，普通制冷剂例如氨、氟利昂、共沸制冷剂混合物、甲基氯用作制冷剂。
第一盐水冷却器151内含换热管153。第一盐水冷却器151连接到从第一膨胀阀131延伸的第一制冷剂管141。第一盐水冷却器151是蒸发器，用于蒸发低压雾状制冷剂，并采用制冷剂的蒸发热量冷却盐水。
压缩机161连接到从第一盐水冷却器151延伸的第一制冷剂管141，压缩通过第一盐水冷却器151的制冷剂。压缩机161是用于高压压缩蒸发的制冷剂的典型压缩机。
第一室外换热器240内含换热管241。第一室外制冷剂换热器240包括连接到压缩机161和第一制冷剂管141的入口端、和连接到膨胀阀131和第一制冷剂管141的出口端。第一室外制冷剂换热器240邻近盐水管120上的第一室外盐水换热器210放置。放置第一室外盐水换热器210，以使第一室外盐水换热器210在室外空气流入方向上首先接触室外空气。第一室外制冷剂换热器240是冷凝器、典型换热器，用于通过冷凝来自压缩机161的压缩的高压制冷剂来液化制冷剂。
第二制冷剂冷却循环包括类似于第一制冷剂冷却循环的部件。可是，第二盐水冷却器152置于盐水管120上的盐水冷却器151的出口端。第二室外制冷剂换热器250邻近盐水管120上的第二室外盐水换热器230放置。即，放置第二室外制冷剂换热器250，使得第二室外盐水换热器230首先在室外空气流入方向上接触室外空气。如图2所示，当室外换热器安装在室外通风机260的外部进气侧时，将第一和第二室外盐水换热器置于外部，而将第一和第二室外制冷剂换热器置于内部。相反，当室外换热器置于室外通风机260的通风侧时，第一和第二室外盐水换热器置于内部，而第一和第二室外制冷剂换热器置于外部。
室外通风机260邻近第一、第二室外盐水换热器210和230、以及第一、第二室外制冷剂换热器240和250交换热量的传热表面放置。因此，室外通风机260通过接触室外换热器210、230、240和250中的外部空气，最大化与外部空气的净交换效率。
就本发明的一个实施例而言，使第一和第二室外制冷剂换热器240和250按室外模块200内部的方向以预定距离彼此相对放置。将室外通风机260插入第一和第二室外制冷剂换热器240和250之间。第一、第二室外盐水换热器210和230置于第一、第二室外制冷剂换热器240和250的外部，以面对第一和第二室外制冷剂换热器240和250。在此，外部表示室外模块200的外部方向，即，朝向室外模块200的外部空气流入端。换热器210、230、240和250的这种布置提高了用于减小室外模块200尺寸的空间效率。而且，由于这种布置需要较少数量的室外通风机260，因此能够减少室外模块200的噪音。
室外通风机260置于第一和第二室外制冷剂换热器240和250之间的中部，例如，如图2所示的，室外模块200的上部中心。当室外通风机260运转时，室外通风机吸入来自例如置于如图2所示的换热器210和230的左侧和右侧外部空气入口的外部空气。然后，室外通风机260将外部空气排出到通风管V。因此，外部空气连续地通过第一和第二室外盐水换热器210和230、和第一和第二室外制冷剂换热器240和250。外部空气再次通往外部。
换热器和室外通风机的这种布置使外部空气在通往第一和第二室外制冷剂换热器240和250之前，通过具有较低温度的第一和第二室外盐水换热器210和230。即，如果外部空气在通过第一和第二室外盐水换热器210和230之前，通过相对较高温度的第一和第二室外制冷剂换热器240和250，这种布置防止第一和第二室外盐水换热器210和230换热效率的减少。
以下，将描述用于控制空调设备的温度传感器、控制器(未示)、和操作单元(未示)。
为了有效地控制，将室内温度传感器180置于基站300的室内，将室外温度传感器181置于基站的外部。将盐水温度传感器182置于室外 模块200上。即，将盐水温度传感器182安装在第一室外换热器210的入口端的盐水管上。
优选地，控制器是具有微处理器或PLC的控制设备。操作单元包括空调电源开关、用于盐水冷却循环和第一、第二制冷剂冷却循环中的压缩机、盐水泵的电源开关、室内通风机开关、室外通风机开关、和用于打开和关闭旁通阀或室内空气入口的电动百叶窗。
通过比较由室内温度传感器180、室外温度传感器181和盐水温度传感器182测量的温度，控制器(未示)选择性地控制室内换热器110、第一和第二室外盐水换热器210和230、第一和第二室外换热器240和250、盐水冷却循环、第一和第二制冷剂冷却循环、和整个冷却循环，从而冷却基站300的内部。
图3是流程图，显示了用于控制如图1所示的通讯设备的空调设备的方法。
参考图3，在步骤S110中，室内温度传感器180、室外温度传感器181和盐水温度传感器182测量基站300中的室内温度Tin、基站300的室外温度Tout、和空调设备的盐水温度Tb。
然后，在步骤S120中，将所测的室内温度Tin与第一设定值Ts1比较。如果所测的室内温度低于第一设定值Ts1那么在步骤S130中通过关闭整个百叶窗270和270′来关闭空调设备。
在步骤S170中，将所测的室内温度Tin与第二设定值TS2，例如，26.5℃，比较。如果所测的室内温度Tin高于第二设定值TS2，那么在步骤S180中打开第一室外制冷剂换热器240和压缩机161。即，在步骤S180中第一制冷剂冷却循环运行。如果所测的室内温度Tin低于第二设定值TS2，那么在步骤S190中关闭第一制冷剂换热器240和压缩机161。即，在步骤S190中中断第一制冷剂冷却循环。
在步骤S200中将所测的室内温度Tin与第三设定值TS3，例如，27.5℃，比较。如果所测的室内温度Tin高于第三设定值TS3，那么在步骤S210中打开第一和第二制冷剂换热器240和250、和压缩机161和162。即，在步骤S210中第一和第二制冷剂冷却循环运行。如果所测的室内温度Tin低于第三设定值TS3，那么在步骤S220中关闭第二室外制冷剂换热器250和压缩机162。即，在步骤S220中中断第二制冷剂冷却循环。
当中断第二室外制冷剂换热器250和压缩机162时，不再使用连接到其上的第二室外制冷剂换热器250的换热管251。
在步骤S190和S220中，如果仅通过驱动第一和第二室外盐水换热器210和230不足以冷却通讯设备400，那么另加打开第一室外制冷剂换热器240和压缩机161。即，第一制冷剂冷却循环加之运行。如果仅通过驱动第一和第二室外盐水换热器210和230不足以冷却通讯设备400，那么第一室外制冷剂换热器240和压缩机161，例如第一制冷剂冷却循环加之运行，以便连续地将整个换热效率维持在预定水平。
根据整个空调设备的开/关状态同时打开和关闭室外换热器110和室内通风机170，以便朝向通讯设备400的方向通入冷却空气。
例如，将用于基站300的室内温度的第一、第二和第三设定值TS1、TS2和TS3分别设为25℃、26.5℃、27.5℃。可以根据基站300内的多种通讯设备多样地设定第一、第二和第三设定值TS1、TS2和TS3。
根据步骤S130、S190、S210和S220中的室内温度Tin的状态重复执行步骤S110，能够根据基站300的室内温度实时控制空调设备，其根据外部空气(第一和第二室外盐水换热器210和230)、第一制冷剂冷却循环(第一室外制冷剂换热器240和压缩机161)的操作模式、和第二制冷剂冷却循环(第二室外制冷剂换热器250和压缩机162)的操作模式而变化。
图4是流程图，显示了用于控制根据本发明的另一个实施例的用于通讯设备的空调设备的方法。
参考图4，在步骤S230中将盐水温度Tb与第四设定值TS4(例如，2至7℃)比较。如果盐水温度Tb低于第四设定值TS4，那么在步骤S240中中断室外通风机260的操作。如果盐水温度Tb高于第四设定值TS4，那么在步骤S250中打开室外通风机260。
如果盐水温度Tb低于第四设定值TS4，那么在步骤S240中关闭室外通风机260，从而防止盐水管120在冬季因较低的室内温度而冻结。
优选地，如果盐水温度Tb高于第四设定值TS4，那么在步骤S250中比较盐水温度Tb与第五设定值TS5(例如10至15℃)。如果盐水温度Tb低于第五设定值TS5，那么在步骤S240中中断室外通风机260的操作。如果盐水温度Tb高于第五设定值TS5，那么在步骤S250’中打开室外通风机260。
执行步骤S250和S250’，以防止室外通风机260频繁地打开和关闭，从而防止室外通风机260超负荷、振动和产生噪音。
如上所述，根据本实施例的空调设备主要使用外部空气冷却基站中的通讯设备。而且，根据本实施例的空调设备另外使用由室内和室外换热器110、210、230、240和250形成的双重换热结构。因此，空调设备能快速响应通讯设备400的细微温度变化，并根据通讯设备的细微温度变化而动态控制换热器来稳定地冷却通讯设备400。
本发明根据一定的优选实施例来进行描述，显然在不背离如下权利要求中所限定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员可以作出各种改变和修改。

Claims (6)

1.一种用于通讯设备的空调设备，包括：
置于具有通讯设备的基站的室内空间中的室内模块，且室内模块包括室内换热器和室内通风机；
置于基站外部的室外模块，且室外模块包括室外通风机；
盐水冷却循环，包括通过盐水管连接的第一和第二室外盐水换热器、和第一和第二盐水冷却器、室内换热器和盐水泵；
第一制冷剂冷却循环，包括通过第一制冷剂管连接的膨胀阀、第一盐水冷却器、压缩机、和第一室外制冷剂换热器；和
第二制冷剂冷却循环，包括通过第二制冷剂管连接的膨胀阀、第二盐水冷却器、压缩机、和第二室外制冷剂换热器，
其特征在于：第一室外盐水换热器邻近第一室外制冷剂换热器放置，第二室外盐水换热器邻近第二室外制冷剂换热器放置，而且室外通风机插入第一室外制冷剂换热器和第二室外制冷剂换热器之间；
还包括用于测量基站室内温度的室内温度传感器、用于测量基站室外温度的室外温度传感器和用于测量盐水温度的盐水温度传感器，以及用于控制和操作空调设备、第一室外制冷剂换热器和压缩机、第二室外制冷剂换热器和压缩机的控制器和操作单元；
将所测的室内温度与第一设定值比较，如果所测的室内温度低于第一设定值，那么控制器和操作单元中断空调设备；
如果所测的室内温度高于第二设定值且低于第三设定值，那么控制器和操作单元操作第一室外制冷剂换热器和压缩机，如果所测的室内温度低于第二设定值且高于第一设定值，那么控制器和操作单元中断第一室外制冷剂换热器和压缩机；
如果所测的室内温度高于第三设定值，那么控制器和操作单元操作第一和第二室外制冷剂换热器和压缩机，如果所测的室内温度低于第三设定值，那么控制器和操作单元中断第二室外制冷剂换热器和压缩机；
其中，所述第一设定值低于所述第二设定值，所述第二设定值低于所述第三设定值。
2.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于：第一和第二室外制冷剂换热器朝着内部方向面对第一和第二室外盐水换热器，第一和第二室外制冷剂换热器与第一和第二室外盐水换热器按预定距离分开放置，每个第一和第二室外制冷剂换热器与第一和第二室外盐水换热器相对应地形成一对，而且将室外通风机放置在一对换热器之间的中部，以便外部空气连续地通过第一和第二室外盐水换热器、和第一和第二室外制冷剂换热器，流到外部。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的空调设备，其特征在于：在基站中放置室内温度传感器，在基站外部放置室外温度传感器，而且在第一室外盐水换热器的入口端的盐水管上放置盐水温度传感器。
4.一种控制用于通讯设备的空调设备的方法，其特征包括以下步骤：
a)使用室内温度传感器、室外温度传感器和盐水温度传感器测量基站的室内温度、基站的室外温度和盐水温度；
b)将所测的室内温度与第一设定值比较，如果所测的室内温度低于第一设定值，那么中断空调设备；
c)如果所测的室内温度高于第二设定值且低于第三设定值，那么操作第一室外制冷剂换热器和压缩机，如果所测的室内温度低于第二设定值且高于第一设定值，那么中断第一室外制冷剂换热器和压缩机；和
d)如果所测的室内温度高于第三设定值，那么操作第一和第二室外制冷剂换热器和压缩机，如果所测的室内温度低于第三设定值，那么中断第二室外制冷剂换热器和压缩机；
其中，所述第一设定值低于所述第二设定值，所述第二设定值低于所述第三设定值。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：a-1)在步骤a)之后b)之前，如果所测的盐水温度低于第四设定值，那么中断室外通风机，如果所测得盐水温度高于第四设定值且低于第一设定值，那么操作室外通风机；
所述第四设定值低于所述第一设定值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：a-2)在步骤a-1)之后b)之前，如果所测得盐水温度高于第四设定值且低于第五设定值，那么中断室外通风机，如果所测的盐水温度高于第五设定值且低于第一设定值，那么操作室外通风机；
所述第五设定值高于所述第四设定值，且低于第一设定值。
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