CN104819529A - 具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信机房节能降温系统，包括机房，机房底部设置进风管，还包括设置于机房内部的格架间、回风区、进风间、降温设备及除尘设备；格架间顶部通过引气管与回风区连通，回风区通过管道连通进风间，在管道上设置有风扇；降温设备设置于进风间，降温设备内设换热腔，换热腔的两端分别设置进风口和出风口，进风口连通进风间，出风口通过除尘设备与进风管连通，换热腔内设置多根与换热腔内风向相垂直设置的换热管，换热管的顶端通过管路A连通进水箱，换热管的底端连通出水箱，出水箱通过水泵和输水管连通进水箱；回风区还设置有半导体制冷器。本发明可对空气进行预除湿，保持空气湿度，并且通过持续吹风水冷，降温效果好。

Description

具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统

技术领域

本发明涉及一种节能降温系统，更具体的说是涉及一种具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统。

背景技术

在通信机房、基站的总能耗构成中，空调耗能占了近一半的比重。减少空调的使用时间，充分利用自然冷源（或其他低能耗辅助冷源）减低机房、基站的能耗，是通信机房、基站节能降耗的关键技术手段。目前采用比较多的是一种水蒸发式冷气机和新风相结合的降温系统，工作原理是以水作为蒸发介质，水在蒸发过程中吸收热量，在焓值不变的情况下，吸收空气的显热，从而使空气的温度（干球温度）降低。具体过程是：当新鲜的室外空气以一定速度匀速通过浸湿的设备核心部件（多层波纹纤维或其他介质）时，水分子在多层波纹纤维中与空气充分接触并高效蒸发吸热，使空气近似于沿等焓线绝热加湿变化而被冷却降温，经过多层波纹纤维后，空气的温度降至接近于空气的湿球温度。但是这种系统在实际使用过程中发现存在有一些缺陷：1、新鲜室外空气通过含水的多层波纹纤维时，会增加空气的湿度，特别是在一些空气湿度本身就比较高的地区，必然造成空气湿度指标超标，进而影响整个系统无法正常工作；2、新鲜室外空气通过含水的多层波纹纤维之前，它需要通过过滤网来对空气中的粉尘杂质进行处理，过滤网一般非常细密，空气通过困难，加之多层波纹纤维为了增强降温效果，选用特殊复杂且致密细微的迷宫结构，空气要通过它更是十分困难，这种情况下为了让空气通过，不得不加大风机功率，而结果就是节减下来的电力消耗又被风机功耗大打折扣，使得节能减排最后的实际数字与预期相差太大；3、风机功率大带来的一个直接后果就是运行时间稍久一般都会有噪声超标情况，风机的机械运转肯定会造成振动，风管和它相连接也会一起振动，如果形成共振故障就很难排除，在机房和办公区一体或是相邻近的地方很易招来抱怨和反感；4、机房基站内部形成的是正风压状态，外面新鲜空气的进入必须依靠风机，这不符合节能减排要求，比较好的工作状态应该是负风压状态，有利于外面的新鲜空气不用特别依靠动力就能够自行进入机房基站内部；5、当水流通过湿帘，水有蒸发有损耗，会在湿帘的那些孔洞生成水垢，水垢一旦产生就会迅速增长不断累积，最后就造成孔洞堵塞，湿帘上的这种水垢一旦生成根本无法清除,必须整体做更换。

发明内容

为克服传统的降温系统的缺陷，本发明提供了一种具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，该系统具有能耗低、运行稳定及噪音小的热点。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，包括机房，机房的底部设置有进风管，该系统还包括设置于机房内部的格架间、回风区、进风间、降温设备及除尘设备；回风区、进风间、降温设备及除尘设备均设置在机房外部，所述格架间顶部通过引气管与回风区连通，所述回风区通过管道连通进风间，在所述管道上设置有风扇；所述降温设备设置于进风间内，所述降温设备内设换热腔，换热腔的两端分别设置有进风口和出风口，所述进风口连通进风间，所述出风口通过除尘设备与进风管连通，所述换热腔内设置有多根与换热腔内风向相垂直设置的换热管，换热管的顶端通过管路A连通进水箱，所述换热管的底端连通出水箱，出水箱通过水泵和输水管连通进水箱；所述回风区内还设置有半导体制冷器。

作为本发明的第一个优化方案，所述的回风区设置有进风口A，进风口A上设置有进风控制板。

作为本发明的第二个优化方案，所述格架间内部设有放置通信设备的格架，在所述格架间的底部还设置有透气孔。

作为本发明的第三个优化方案，所述进水箱、出水箱、管路A及输水管上均设置有散热器。

作为本发明的第四个优化方案，所述出水箱的高度低于进水箱的高度，管路A和换热管形成虹吸管，管路A为虹吸管的上升段，所述换热管为虹吸管的下降段。

作为本发明的第五个优化方案，所述换热管内安装有扇形抛洒器，所述换热管位于扇形抛洒器上方的内壁设置有集水器，集水器设置有中心通道，中心通道中部沿换热管轴向设置有支撑轴，所述扇形抛洒器固定安装于支撑轴上，所述支撑轴的上、下两端均由磁悬浮支座支撑，磁悬浮支座具有设置有凹槽的永磁部B，所述支撑轴的两端均设置有一个永磁部A，所述支撑轴通过两端的永磁部A与对应侧永磁部B的凹槽配合设置，所述永磁部A与永磁部B为磁性同性相对，所述支撑轴由磁悬浮支座产生的垂直磁斥力支撑悬浮，所述磁悬浮支座与换热管内壁固定连接。

作为第五个优化方案地进一步优化，所述支撑轴上设置有多个扇形抛洒器，任意一个所述扇形抛洒器的上方均设置有一个集水器。

作为本发明的第六个优化方案，所述半导体制冷器包括半导体制冷片，半导体制冷片的散热面安装有散热装置，所述半导体制冷片的制冷面安装有冷凝板，所述半导体制冷片的散热面与散热装置之间、半导体制冷片的制冷面与冷凝板之间均设置有一层导热硅脂。

与现有技术相比而言，本发明具有以下的有益效果：

1、    本发明整体结构简单，成本和能耗低，系统运行稳定，通过预除湿处理，保证工作间无水雾水滴，保持空气湿度，并且通过持续吹风水冷，降温效果好。

2、    本发明对水资源需求少，资源浪费少，特别适用于缺水无水地区。

3、    本发明换热管内壁绝不会生成水垢，降温效果一直能够保持初始状态，无需定期清理或更换，使用方便，持久稳定。

4、    本发明利用磁悬浮部件固定支撑轴，使其转动时几乎无摩擦力，扇形抛洒器可高速旋转，保证热交换效率，同时支撑轴上、下移动使水流抛洒面更为宽阔，换热面积提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1 为本发明的结构示意图；其中，带箭头实线表示热空气流动方向，带箭头虚线表示冷空气流动方向；

图2 为本发明降温设备的换热腔横截面结构示意图；其中，带箭头实线表示空气流动方向；

图3 为本发明降温设备的结构示意图；

图4 为本发明换热管内部结构示意图；

图5 为本发明支撑轴的安装结构示意图；其中，N表示正极，S表示负极；

图6 为本发明的半导体制冷器的结构示意图；

图中的标号分别表示为：1、机房；2、格架间；3、回风区；4、进风间；5、降温设备；6、除尘设备；7、格架；8、引气管；9、风扇；10、换热腔；11、进风管；12、换热管；13、管路A；14、进水箱；15、出水箱；16、水泵；17、输水管；18、进风口A；19、进风控制板；20、扇形抛洒器；21、集水器；22、支撑轴；23、永磁部A；24、磁悬浮支座；25、永磁部B；26、散热器；27、半导体制冷器；28、半导体制冷片；29、散热装置；30、冷凝板；31、导热硅脂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1-图3所示，具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，包括机房1，机房1的底部设置有进风管11，该系统还包括设置于机房1内部的格架间2、回风区3、进风间4、降温设备5及除尘设备6；回风区3、进风间4、降温设备5及除尘设备6均设置在机房1外部，所述格架间2顶部通过引气管8与回风区3连通，所述回风区3通过管道连通进风间4，在所述管道上设置有风扇9；所述降温设备5设置于进风间4内，所述降温设备5内设换热腔10，换热腔10的两端分别设置有进风口和出风口，所述进风口连通进风间4，所述出风口通过除尘设备6与进风管11连通，所述换热腔10内设置有多根与换热腔10内风向相垂直设置的换热管12，换热管12的顶端通过管路A13连通进水箱14，所述换热管12的底端连通出水箱15，出水箱15通过水泵16和输水管17连通进水箱14；所述回风区3内还设置有半导体制冷器27。

本实施例的工作过程如下：机房1内的设备所产生的热量被专门设置的格架间2收集聚拢，由引气管8通过管道输送出机房1到室外的回风区3。在回风区3，从室内送出的热空气温度比较高，如果因为需要外面空气进来补充，进来的空气先在回风区3和热空气混合被加热，外来空气的湿度就会有所降低，这就是预除湿过程。在回风区3的空气被风扇9引领进入进风间4，进来的空气经过降温设备5降温处理以后又被送入除尘设备6进行除尘处理，然后进入机房1重新进入气流循环工作之中。除尘采用高压静电方式，除尘效率高，节省能源，对空气流动仅有很小的阻碍，空气被除净其中含有的粉尘杂质后被送入机房1基站内供使用，空气重新进入机房1内气流循环工作中，对机房1内部进行持续降温。

本实施例中，热空气进入降温设备5后，从换热腔10的进风口进入换热腔10，在换热腔10内时热空气与内部流动有冷却水的换热管12接触，热空气与换热管12进行热交换降温，形成冷空气并从换热腔10的出风口排出，换热管12内冷却水从进水箱14进入并流入出水箱15，出水箱15再通过水泵16和输水管17连通进水箱14形成一个循环水回路，持续的对热空气进行降温处理。

本实施例换热管12是用铝材、铜材、玻璃或是如PVC、PE等塑料材料制成，价格低廉、加工方便；风扇9采用微功率风扇，它负责把回风区3的空气引入进风间4。

本实施例的降温系统结构简单，设计合理，对能耗消耗较小，系统运行稳定，降温能平稳、持续的长久进行，能够很好的保持机房1内部的空气湿度和温度，保证机房处于无水雾水滴的空气环境，并且通过水冷对空气进行降温，水源不与空气直接接触，对机房1内部影响较小，降温效果好。

实施例2

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上增加了以下结构：所述的回风区3设置有进风口A18，进风口A18上设置有进风控制板19。

本实施例中外部冷空气可通过进风口A18进入回风区3进行补充，防止回风区3内部形成负压而造成空气流动不畅从而加大能耗，进风控制板19可通过人工或智能控制系统进行开关控制。

实施例3

如图1所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础做了进一步优化，具体为：所述格架间2内部设有放置通信设备的格架7，在所述格架间2的底部还设置有透气孔。

本实施例为加强通信设备的散热效率，在格架间2内部设放置通信设备的格架7，通信设备可有序、有层次的放置在格架7上，便于安装和维护，且通信设备之间相互隔开，便于其与冷空气充分接触，加强散热效果，同时，格架间2的底部设置有透气孔，冷空气从透气孔进入从格架间2底部向上流动并带走通信设备的热量，散热均匀、彻底，降温效果显著。

实施例4

如图3所示，本实施例在上述任一实施例的基础上增加了以下结构：所述进水箱14、出水箱15、管路A13及输水管17上均设置有散热器26。

本实施例在进水箱14、出水箱15、管路A13及输水管17上设置散热器26，通过散热器26全程进行降温，保证水循环的水温处于合适的温度，保证散热效率。

实施例5

如图3所示，本实施例在上述任一实施例的基础上做了进一步优化，具体为：所述出水箱15的高度低于进水箱14的高度，管路A13和换热管12形成虹吸管，管路A13为虹吸管的上升段，所述换热管12为虹吸管的下降段。

本实施例为了完成水流在换热管12的循环往返，利用虹吸的物理原理来尽可能的降低水泵16搬运水流的高度，使本来需要把水流搬运到H的高度降低到了h的高度，实质上就是减少了水泵16的功率消耗，节省了能源。如图3所示，在同样满足工作区间要求的情况下，把水泵16提升水流的高度从H米降低为h米，H的高度可以在9米以内，能够满足所有工程场合的要求；h的高度可以在0.1～3米以内，这就明显减小了水泵16的电功率消耗，剩下的工作就是仅需做好联接管道之间的密封即可，工作环境无腐蚀无高温，清洁干净。在缺水或是供水困难的地方，可大为减少能源和能耗的需要。

实施例6

如图1-图5所示，本实施例在上述任一实施例的基础上对换热管做了进一步优化，具体为：所述换热管12内安装有扇形抛洒器20，所述换热管12位于扇形抛洒器20上方的内壁设置有集水器21，集水器21设置有中心通道，中心通道中部沿换热管12轴向设置有支撑轴22，所述扇形抛洒器20固定安装于支撑轴22上，所述支撑轴22的上、下两端均由磁悬浮支座24支撑，磁悬浮支座24具有设置有凹槽的永磁部B25，所述支撑轴22的两端均设置有一个永磁部A23，所述支撑轴22通过两端的永磁部A23与对应侧永磁部B25的凹槽配合设置，所述永磁部A23与永磁部B25为磁性同性相对，所述支撑轴22由磁悬浮支座24产生的垂直磁斥力支撑悬浮，所述磁悬浮支座24与换热管12内壁固定连接。

本实施例集水器21横截面形似半月形，呈中部底、边缘高的结构放置，扇形抛洒器20的周向布置有扇形扇叶，由集水器21落下的水流因为重力下坠跌落在扇叶表面，会造成扇叶面因为受力不同而产生一个方向的转动，随着水流不断的下坠跌落，这种转动会越来越快，水流因为这种快速转动的扇叶面产生的巨大离心力被抛洒向换热管12管壁，类似水流被激射膨胀雾化时才有的效果，最大程度的增强水滴的吸热效率；当水流沿换热管12管壁下流一段距离，又被集水器21收拢到管道的中央，水流再次因为重力下坠跌落在下面的扇形抛洒器20的表面，由于上、下扇形抛洒器20是同轴安置的，支撑轴22由磁悬浮支座24产生的垂直磁斥力支撑悬浮，能够得到最小的旋转摩擦力，支撑轴22会产生至少30mm以上的上下移动幅度，在下一个扇形抛洒器20使水流因为快速转动的扇面被抛洒向管壁时，水流加快扇面同一方向转动，因为整个过程无须外力参与，形成一个节能且高效的吸热过程；试验数据显示，这种利用扇形抛洒器20自动抛洒水流，使水流与管壁相互作用相互激荡形成水滴水雾的降温方式，比仅仅只让水流沿管壁下流降温方式的效率至少要高出六倍以上，显著的提高了水流的降温能力，而能源消耗却没有丝毫增加；并且水流与管壁相互激荡能够产生剧烈的作用力，在管道的内壁上水垢就无法生成。本实施例的换热管12内安装扇形抛洒器20，并且支撑轴22采用磁悬浮结构，不仅能够最大化的提高水流与空气的接触面积，提高散热面积和效率，同时水流流动是不停被混合，水流的吸热更加均匀、高效，并且扇形抛洒器20转动无需外部动力，也降低了能耗。

更优的，所述支撑轴22上设置有多个扇形抛洒器20，任意一个所述扇形抛洒器20的上方均设置有一个集水器21。在换热管12内依次设置多个集水器21和扇形抛洒器20，水流在换热管12内流动是就会不停的进行活动，不仅自身将热量均匀吸收，同时还可最大化的与外部热空气进行热交换，换热效率高，效果好。

实施例7

如图1、图6所示，本实施例在上述任一实施例的基础上做了如下优化：所述半导体制冷器27包括半导体制冷片28，半导体制冷片28的散热面安装有散热装置29，所述半导体制冷片28的制冷面安装有冷凝板30，所述半导体制冷片28的散热面与散热装置29之间、半导体制冷片28的制冷面与冷凝板30之间均设置有一层导热硅脂31。

本实施例的散热装置29将半导体制冷片28在工作中产生的热量散发，冷凝板30将半导体制冷片28在工作中产生的制冷量散发除去；半导体制冷器27固定安装于回风区3的侧壁上，其冷凝板30位于回风区3内部，其散热装置29位于回风区3的外部。半导体制冷器27通电工作，其冷凝板30上的温度会很快的降低到露点温度以下，回风区3内的空气中所携带的水分在冷凝板30上就会结露，这些露水最后会跌落到下面的接水盘中排出，空气被预除湿处理，使空气湿度符合技术标准要求。

如上所述即可较好的实现本发明。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，包括机房（1），机房（1）的底部设置有进风管（11），其特征在于：该系统还包括设置于机房（1）内部的格架间（2）、回风区（3）、进风间（4）、降温设备（5）及除尘设备（6）；回风区（3）、进风间（4）、降温设备（5）及除尘设备（6）均设置在机房（1）外部，所述格架间（2）顶部通过引气管（8）与回风区（3）连通，所述回风区（3）通过管道连通进风间（4），在所述管道上设置有风扇（9）；所述降温设备（5）设置于进风间（4）内，所述降温设备（5）内设换热腔（10），换热腔（10）的两端分别设置有进风口和出风口，所述进风口连通进风间（4），所述出风口通过除尘设备（6）与进风管（11）连通，所述换热腔（10）内设置有多根与换热腔（10）内风向相垂直设置的换热管（12），换热管（12）的顶端通过管路A（13）连通进水箱（14），所述换热管（12）的底端连通出水箱（15），出水箱（15）通过水泵（16）和输水管（17）连通进水箱（14）；所述回风区（3）内还设置有半导体制冷器（27）。

2.根据权利要求1所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述的回风区（3）设置有进风口A（18），进风口A（18）上设置有进风控制板（19）。

3.根据权利要求1所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述格架间（2）内部设有放置通信设备的格架（7），在所述格架间（2）的底部还设置有透气孔。

4.根据权利要求1所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述进水箱（14）、出水箱（15）、管路A（13）及输水管（17）上均设置有散热器（26）。

5.根据权利要求1所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述出水箱（15）的高度低于进水箱（14）的高度，管路A（13）和换热管（12）形成虹吸管，管路A（13）为虹吸管的上升段，所述换热管（12）为虹吸管的下降段。

6.根据权利要求1所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述换热管（12）内安装有扇形抛洒器（20），所述换热管（12）位于扇形抛洒器（20）上方的内壁设置有集水器（21），集水器（21）设置有中心通道，中心通道中部沿换热管（12）轴向设置有支撑轴（22），所述扇形抛洒器（20）固定安装于支撑轴（22）上，所述支撑轴（22）的上、下两端均由磁悬浮支座（24）支撑，磁悬浮支座（24）具有设置有凹槽的永磁部B（25），所述支撑轴（22）的两端均设置有一个永磁部A（23），所述支撑轴（22）通过两端的永磁部A（23）与对应侧永磁部B（25）的凹槽配合设置，所述永磁部A（23）与永磁部B（25）为磁性同性相对，所述支撑轴（22）由磁悬浮支座（24）产生的垂直磁斥力支撑悬浮，所述磁悬浮支座（24）与换热管（12）内壁固定连接。

7.根据权利要求6所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述支撑轴（22）上设置有多个扇形抛洒器（20），任意一个所述扇形抛洒器（20）的上方均设置有一个集水器（21）。

8.根据权利要求1所述的具有预除湿降温结构的通信机房节能降温系统，其特征在于：所述半导体制冷器（27）包括半导体制冷片（28），半导体制冷片（28）的散热面安装有散热装置（29），所述半导体制冷片（28）的制冷面安装有冷凝板（30），所述半导体制冷片（28）的散热面与散热装置（29）之间、半导体制冷片（28）的制冷面与冷凝板（30）之间均设置有一层导热硅脂（31）。