CN101588705B - 一种机柜及机柜温控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种机柜温控系统,利用地源热泵系统对机柜进行散热。所述系统包括:机柜和埋地温控单元,其中,所述机柜包括有出风腔和进风腔,并且所述机柜内部的出风腔和进风腔在机柜的内部相连通;所述埋地温控单元内部也包括有出风腔和进风腔,并且所述埋地温控单元的出风腔和进风腔在其内部相连通;所述机柜的出风腔与所述埋地温控单元的进风腔相连,所述埋地温控单元的出风腔与所述机柜的进风腔相连,使所述机柜与所述埋地温控单元形成空气循环回路;所述埋地温控单元包含埋地底座及置于所述空气循环回路中的散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。该系统充分利用了浅层土壤的储冷储热作用提高散热性能的效率与可靠性,并且环保节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯机柜,特别涉及一种通讯机柜及地源散热系统。
背景技术
随着地球工业的发展,各种资源的消耗越来越严重,环境越来越恶化,比较明显的现象包括:温室效应,酸雨等等,如何保护我们自己的地球家园,如何利用有限的资源促进工业进一步发展,是目前人类共同关注的问题。
在通信领域,电子器件对工作环境的温度由较高的要求,通讯设备在运行过程中一般会散热,散出的热量聚集在电子设备周围的环境中,导致电子设备的工作环境温度升高,在高到一定程度时,电子器件将无法正常工作,常常需要为电子器件安装制冷空调或其他散热装置。相反的,如果电子器件的工作环境温度过低也会影响电子器件的工作,例如:位于高寒地带的电子器件,常常需要为电子设备加热。
目前户外机柜的自然散热方案在中小功率户外设备中应用广泛,为了增强户外机柜的散热能力,提高户外设备的功耗水平,现有户外机除在机柜顶部安装隔热层或增加太阳罩外,户外机柜的褶皱壁面结构可以有效增加散热面积,是常见的增强自然换热能力的措施。被功耗设备加热的空气在机柜内部循环流动,并通过机柜壁面与外界环境进行换热,保持机柜内设备的正常运行。
现在通讯设备的功能越来越强大,集成度越来越高,如何节省能源又环保的前提下提高通讯设备的散热能力成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种机柜温控系统,利用地源热泵系统,充分利用了浅
层土壤的储冷储热作用提高散热性能的效率与可靠性。
所述机柜温控系统,包括机柜和埋地温控单元,其中,
所述机柜包括有出风腔和进风腔,并且所述机柜内部的出风腔和进风腔在机柜的内部相连通;
所述埋地温控单元内部也包括有出风腔和进风腔,并且所述埋地温控单元内部的出风腔和进风腔在其内部相连通,所述机柜的出风腔和进风腔在机柜内部相连处装有空气输送装置;
所述机柜的出风腔与所述埋地温控单元内部的进风腔相连,所述埋地温控单元的出风腔与所述机柜的进风腔相连,使所述机柜与所述埋地温控单元形成空气循环回路;
所述埋地温控单元包含埋地底座及置于所述空气循环回路中的散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。
同时本发明实施例还提供一种埋地温控装置,所述埋地温控装置内部包括有出风腔和进风腔,并且所述埋地温控装置的出风腔和进风腔在其内部相连通;
所述出风腔与进风腔分别于一外部设备的进风腔与出风腔相通,使空气在该埋地温控装置与所述外部设备之间形成一循环回路;
所述空气的循环回路内安装有一空气输送装置;
所述埋地温控装置还包含埋地底座及置于所述空气循环回路中的散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。
进一步提供一种机柜,所述机柜包括有出风腔和进风腔,并且所述机柜的出风腔和进风腔在机柜的内部相连通,所述机柜内部的出风腔和进风腔在机柜的内部相连处装有空气输送装置;
所述出风腔与所述进风腔分别与一埋地温控单元的进风腔与出风腔连通,使空气在所述机柜与所述埋地温控单元间形成一循环回路,所述埋地温控单元包含埋地底座及散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。
本发明实施例提供的机柜温控系统包括机柜和埋地温控单元,两者内部都设置有出风腔和进风腔,并且互相连通形成一个空气循环回路;在空气输送装置的作用下,空气在空气循环回路中流动;结合埋地温控单元的温度调节作用,使机柜中的空气达到合适的温度,该系统充分利用了浅层土壤的储冷储热作用提高散热性能的效率与可靠性,并且环保节能。
附图说明
图1为本发明机柜温控系统实施例一的结构示意图;
图2为图1所示系统的散热器一端设有散热翅片的结构示意图;
图3为图1所示系统中热管排布的俯视结构示意图;
图4为本发明机柜温控系统实施例二的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明实施例的机柜温控系统包括位于地面上的机柜10和位于地面下的埋地温控单元20,其中,
机柜10内部有进风腔101和出风腔102,并且机柜10内部的出风腔101和进风腔102在机柜10的内部顶端位置处相连通,该出风腔102为机柜10中热风风道的出口。
埋地温控单元20内部也有出风腔201和进风腔202,并且埋地温控单元20内部的出风腔201和进风腔202在埋地温控单元20的内部底端位置处相连通。
机柜10内部的出风腔102与埋地温控单元20内部的进风腔202相连通,埋地温控单元20内部的出风腔201与机柜10内部的进风腔101相连通,形成空气循环回路。
在所述空气循环回路上安装有空气输送装置103,本例中该空气输送装置为风扇。在空气输送装置103的作用下,该封闭系统内的空气在空气循环回路中流动;结合埋地温控单元20的温度调节作用,使机柜10中的空气达到合适的温度。
所述埋地温控单元20包括埋地底座21,埋地底座21内部有散热器203,该散热器203位于进风腔202及出风腔201中,或者只选择一个风腔安装一个散热器203。散热器203的一端位于埋地底座203的内部,另一端穿出埋地底座203并延伸于埋地底座21周围的土壤中。
由于散热器203一端在埋地底座21内部,一端与土壤或地下水接触,因此它能够起到较好的热交换作用,一方面可以将埋地底座21内空气的高温传递到大地中,从而对机柜10产生降温作用;另一方面也可以将大地中的高温传递到埋地底座21内的空气,从而对机柜10产生保暖作用。
为了提高热交换的效率,散热器203位于埋地底座21内部的部分设有散热翅片204,此时埋地底座21的结构如图2所示;散热器203延伸于埋地底座21周围的土壤或地下水中的部分,设有散热翅片204。散热翅片204能够增加散热器203与土壤或地下水的接触面积,从而使热量更快速的进行交换。
为了防止散热器203被腐蚀,散热器203延伸于埋地底座21周围的土壤或地下水中的部分,为陶瓷散热器,或者为外层经过喷塑处理的不锈钢或型材散热器,从而能够较好的保护散热器203防腐防锈。
同时,为了保护设备,增加温控效率,散热器203与埋地底座21之间为密封连接,一种方案是:两者之间通过法兰盘相连接,即在散热器203中部做双面法兰盘,嵌入埋地底座21上,并结合密封橡胶线圈来保证其密封性;另一种方案是:两者通过焊接连为一体来保证其密封性。
本实施例中,散热器203起热交换作用,优选为热管散热器。如果热管为单根,优选采用法兰盘与埋地底座21连接;如果为多根,优选将多根热管做成一个整体,焊接在埋地底座21上,从而保证密封性。热管散热器采用直型热管或L型热管,从而避免热量集中于一处,提高热交换能力。
如图3所示,为热管散热器203采用直型和L型两种组合排布时,埋地底座21的俯视结构示意图。
另外,空气输送装置103用于使空气在机柜10和埋地底座21之间流动,可以采用风扇或其他设备,并且优选安装在靠近机柜10内部出风腔101和进风腔102相连通位置处,以确保空气有较好的流动性。本发明实施例使用时,机柜10一般为内部设置有电子设备40的机柜,由于热空气向上流动,为了便于电子设备40的散热,电子设备40设置在机柜10内部的进风腔101中。综合考虑施工安装的方便以及大地热交换的效率,埋地底座21的底部到地面的距离大于1.5米,小于3米。
由于受区域影响,土壤的导热系数低,当热量传至土壤内部时,为避免土壤热量积聚,帮助土壤及时散热,可使用现有技术中的热棒单向导热技术:在埋地温控单元20的周边区域设置热棒44,热棒44的一端伸出地面之上(可在该部分上也设有散热翅片)。当土壤温度大于空气温度时,热棒44工作,将土壤的热量传导至大气中。
在实际的实施中,可以将机柜10置于高架平台上,通过导气管将机柜10内部的出风腔101与埋地温控单元20内部的进风腔202相连通及埋地温控单元20内部的出风腔201和进风腔202在埋地温控单元20的内部底端位置处相连通。
在具体的应用中,将位于地面上的机柜10中的空气送入位于地面下的埋地温控单元20中。所述埋地温控单元20将所述空气与地面下的土壤或地下水进行热交换;该步骤具体为:通过埋地温控单元20上设置的散热器203,将将所述空气与地面下的土壤或地下水进行热交换。将所述经过热交换后的空气送回至所述机柜10中。
本发明实施例提供的机柜温控方法使空气在机柜与埋地温控单元中循环流动,并且埋地温控单元将空气与地面下的土壤或地下水进行热交换,从而使机柜中的空气达到合适的温度,该系统充分利用了浅层土壤的储冷储热作用提高散热性能的效率与可靠性,并且环保节能。
为了提高散热系统的灵活性,在机柜的出风腔102通道中增加系统风扇,。如图5所示,本发明另一实施例示意图。与前实施例不同的是增加系统风扇,该系统风扇包括用于将热空气送入埋地温控单元20的地源系统风扇106,以及用于提供机柜内部热空气循环流动的内循环风扇105。并且增加一控制模块(图未示),该控制模块用于控制风扇的开关及转速。所述地源系统风扇106位于机柜10的出风腔102与所述埋地温控单元20的进风腔202之间,工作时使空气由所述机柜10进入所述埋地温控单元20。所述内循环风扇105位于机柜的出风腔102与进风腔101之间,工作时使空气由机柜的出风腔进入进风腔;使空气在机柜的热风风道与内部间循环。
结合本发明实施例系统控制模块的控制策略对所述系统及机柜的工作进行描述。Ta为环境空气温度,T0为一基准温度,用于确定是否采用地源散热的主要判据,Te为设备所允许的温度,Tmax为设备所允许的最高温度。当Ta>T0时,户外机柜采用地源散热,此时地源系统风扇106启动并全速运行,内循环风扇105停止,在设备运行过程中,控制模块根据获取的Te值,与Tmax进行对比分析,当Te<Tmax时根据内置的风扇调速策略对风扇进行转速控制,当Te>Tmax时设备功耗超过散热系统的散热能力,风扇全速运行。当Ta<T0且Te<Tmax时,户外机柜采用机柜壁面的自然散热方案进行散热,此时内循环风扇105启动并全速运行,地源系统风扇106停止,设备运行工程中,控制模块根据获取的Te值,与Tmax进行对比分析,当Te>Tmax时启动地源散热,此时地源系统风扇106启动,内循环风扇105停止;当Te<Tmax时,根据内置的风扇调速策略进行调速。
以上实施例通过增加系统风扇,使机柜的散热方式更灵活,由于使用内循环风扇使得土壤温度容易得到恢复。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种机柜温控系统,其特征在于,包括机柜和埋地温控单元,其中,
所述机柜包括有出风腔和进风腔,并且所述机柜的出风腔和进风腔在机柜的内部相连通,所述机柜的出风腔和进风腔在机柜内部相连处装有空气输送装置;
所述埋地温控单元内部也包括有出风腔和进风腔,并且所述埋地温控单元的出风腔和进风腔在其内部相连通;
所述机柜的出风腔与所述埋地温控单元的进风腔相连,所述埋地温控单元的出风腔与所述机柜的进风腔相连,使所述机柜与所述埋地温控单元形成空气循环回路;
所述埋地温控单元包含埋地底座及置于所述空气循环回路中的散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述机柜还包括:
一地源系统风扇、一内循环风扇及一控制模块;
所述地源系统风扇位于机柜的出风腔与所述埋地温控单元的进风腔之间,工作时使空气由所述机柜进入所述埋地温控单元;
所述内循环风扇位于机柜的出风腔与进风腔之间,工作时使空气由机柜的出风腔进入进风腔;
该控制模块控制所述地源系统风扇与所述内循环风扇的开启和关闭。
3.根据权利要求1所述的机柜温控系统,其特征在于,所述散热器与所述埋地底座之间通过法兰盘相连接,或通过焊接连为一体。
4.根据权利要求1所述的机柜温控系统,其特征在于,所述散热器采用直 型热管或L型热管。
5.一种埋地温控装置,其特征在于,所述埋地温控装置内部包括有出风腔和进风腔,并且所述埋地温控装置的出风腔和进风腔在其内部相连通;
所述出风腔与进风腔分别于一外部设备的进风腔与出风腔相通,使空气在该埋地温控装置与所述外部设备之间形成一循环回路;
所述空气的循环回路内安装有一空气输送装置;
所述埋地温控装置还包含埋地底座及置于所述空气循环回路中的散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述散热器与所述埋地底座之间通过法兰盘相连接,或通过焊接连为一体。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述散热器采用直型热管或L型热管。
8.一种机柜,其特征在于,所述机柜包括有出风腔和进风腔,并且所述机柜的出风腔和进风腔在机柜内部相连通,所述机柜内部的出风腔和进风腔在机柜的内部相连处装有空气输送装置;所述出风腔与所述进风腔分别与一埋地温控单元的进风腔与出风腔连通,使空气在所述机柜与所述埋地温控单元间形成一循环回路,所述埋地温控单元包含埋地底座及散热器,所述散热器位于该埋地底座上以并使该散热器的一端位于所述埋地底座的内部,另一端穿出所述埋地底座并延伸于埋地底座周围的土壤中。
9.如权利要求8所述的机柜,其特征在于,
所述机柜包括:一地源系统风扇、一内循环风扇及一控制模块;
所述地源系统风扇位于机柜的出风腔与所述埋地温控单元的进风腔之间, 工作时使空气由所述机柜进入所述埋地温控单元;
所述内循环风扇位于机柜的出风腔与进风腔之间,工作时使空气由机柜的出风腔进入进风腔;
该控制模块控制所述地源系统风扇与所述内循环风扇的开启和关闭及风扇的转速。
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