CN107920459A - 一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统 - Google Patents

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Abstract

一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，包括：机房内部和机房外部两部分构成。机房内部包括若干机柜，用于放置工作的电子设备；传统空调用于控制机房内温度；超导热管用于传导机柜内发热源的热量；集热散热器用于收集超导热管所传导的热量并加以冷却；水冷管道用于传输冷却水；温度传感器可以实时传输机柜内及集热散热器内温度信息。机房外部设有半导体制冷片组，半导体制冷片组制冷端连接导热铝片通入密封制冷水池；其发热端连接导热铝片通入密闭散热水池；制冷水池与机房内水冷管道连接形成密闭结构；散热水池与散热水池外螺旋水冷管道形成密闭结构；螺旋水冷管道下方设散热风扇辅助散热。

Description

一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统
技术领域
本发明涉及一种通信机房的降温系统，尤其涉及一种利用半导体制冷的双水循环智能降温方法。
背景技术
随着通信设备的迅猛发展，通信机房建设中出现了高热密度问题。这个问题的出现与电子计算机本身以及集成化程度的发展变化密切相关。高热密度机柜的功率可达到20kW以上，这种负荷大大超出了一般机房的散热能力，不可避免地带来了机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。这就对通信机房空调设计提出了更高的技术要求，和过去单纯追求机房内环境温度的降低不同，高热密度通信机房的发展要求散热要有效地带走每个设备的热量。如果无法及时带走这些热量，高温环境可能会降低设备的运行效率甚至导致设备运行故障等问题，因此对于该类机房的降温要求越来越高。目前现有的机房降温方法主要采用空调连续运行来降温，这用方法只能降低机房内部环境温度而不能降低机柜内部发热设备的温度，而且这种降温方法噪音较大、空调工作时间较长、寿命短。
发明内容
本发明利用半导体制冷、超导热管原理结合水冷散热技术，提供了一种高效、无噪音、绿色的通信机房降温方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以解决：
实施例一：一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，包括：机房内部和机房外部两部分构成。
机房内部包括若干机柜，用于放置工作的电子设备；传统空调用于控制机房内温度；超导热管用于传导机柜内发热源的热量；集热散热器用于收集超导热管所传导的热量并加以冷却；水冷管道用于传输冷却水；温度传感器可以实时传输机柜内及集热散热器内温度信息。
机房外部包括制冷水池；散热水池；半导体制冷片组；导热铝片；螺旋状水冷管道；散热风扇。
整个系统还包括控制器，用于控制整个降温系统的工作。
集热散热器通过超导热管与机柜内部的发热源连接。实践中为了防止机柜内次要发热源二次受热，机柜内部主要发热设备应放置在次要发热设备上方。由于主要发热设备发热量较高，所以优先冷却主要发热设备。冷水通过水冷管道进入机房后，优先通过机柜上方的集热散热器，以保证第一时间带走机柜内主要发热源的热量。为了防止结露导致机柜受潮，集热散热器与机柜通过绝热材料隔离，超导热管通孔处设置密封圈，并在水冷管道外包裹绝热材料。
进一步的，集热散热器内部和机柜内部都设有温度传感器，温度传感器连接控制器；控制器实时监控整个系统各部分的温度信息。
进一步的，机房内部还包括传统空调用于机房温度过高时辅助降温。
进一步的，机房外部设有半导体制冷片组，半导体制冷片组制冷端连接导热铝片通入密封制冷水池，制冷水池外有绝热材料包裹；半导体制冷片组发热端连接导热铝片通入密闭散热水池，散热水池外有绝缘材料包裹。
进一步的，制冷水池有冷却水出入口，与机房内水冷管道连接形成密闭结构，其中的冷却水通过水泵实现循环流动；散热水池有散热水出入口，与散热水池外螺旋水冷管道形成密闭结构，其中的水流通过水泵实现循环流动；为了提高散热效率，螺旋水冷管道下方设散热风扇辅助散热；两个水泵和散热风扇的功率都由控制器控制，控制器通过温度传感器发送的温度信息来控制水泵和散热风扇的功率。
本发明实施例二：提供了一种半导体双水循环通信机房降温方法，包括以下步骤：
（一）控制器开启水泵和散热风扇并监测各温度传感器检测到的温度，半导体制冷片组开始工作；
（二）超导热管将机柜内主要发热源和次要发热源的热量传导到集热散热器，进而通过机房内水冷管道内的冷水冷却集热散热器，进而带走发热设备的热量；
（三）机柜内温度传感器或集热散热器内温度传感器检测到的温度在预设以上时，控制器控制机房内传统空调工作辅助降温，控制器加大水泵和散热风扇的功率，提高降温效率；
（四）机柜内温度传感器与集热散热器内温度传感器检测到的温度都在预设以下时，控制器关闭传统空调，控制器降低水泵和散热风扇功率；
（五）控制器监控机房内各机柜和集热散热器内的温度传感器的实时温度，当温度超过报警值时发出警报。
本发明具有以下有益效果：
1.降温高效，噪音小；
2.降温系统密闭，对机房内设备无不良影响；
3.冷却水循环使用，无需更换；
4.实时自动化控制，便于远程监控。
附图说明
图1为本发明实施例示意图；
其中：1-机房，2-机柜，3-水泵，4-水冷管道，5-集热散热器，6-超导热管，7-机柜内主要发热源，8-机柜内次发热源9-水流方向，10-制冷水池，11-导热铝片，12-水池绝缘外壳，13-半导体制冷片组，14-散热风扇，15-传统空调，16-控制器，17-温度传感器，18-散热水池，19-密封圈。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例一：
一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，包括：机房1内部和机房1外部两部分构成。
机房1内部包括若干机柜2，用于放置工作的电子设备；传统空调15用于控制机房内温度；超导热管6用于传导机柜2内发热源的热量；集热散热器5用于收集超导热管6所传导的热量并加以冷却；水冷管道4用于传输冷却水；温度传感器17可以实时传输机柜2内及集热散热器5内温度信息。
机房1外部包括制冷水池10；散热水池18；半导体制冷片组13；导热铝片11；螺旋状水冷管道4；散热风扇14。
整个系统还包括控制器16，用于控制整个降温系统的工作。
集热散热器5通过超导热管6与机柜2内部的发热源连接。实践中为了防止机柜2内次要发热源8二次受热，机柜内部主要发热源（设备）7应放置在次要发热源（设备）8上方。由于主要发热设备发热量较高，所以优先冷却主要发热设备。冷水通过水冷管道4进入机房1后，优先通过机柜2上方的集热散热器5，以保证第一时间带走机柜2内主要发热源7的热量。为了防止结露导致机柜2受潮，集热散热器5与机柜2通过绝热材料隔离，超导热管6通孔处设置密封圈19，并在水冷管道4外包裹绝热材料。
集热散热器5内部和机柜2内部都设有温度传感器17，温度传感器17连接控制器16；控制器16实时监控整个系统各部分的温度信息。
机房1内部还包括传统空调15用于机房1温度过高时辅助降温。
机房1外部设有半导体制冷片组13，半导体制冷片组13制冷端连接导热铝片11通入密封制冷水池10，制冷水池外有绝热材料包裹；半导体制冷片组13发热端连接导热铝片11通入密闭散热水池18，散热水池外有绝缘材料包裹。
制冷水池10有冷却水出入口，与机房1内水冷管道4连接形成密闭结构，其中的冷却水通过水泵3实现循环流动；散热水池18有散热水出入口，与散热水池18外螺旋水冷管道4形成密闭结构，其中的水流通过水泵3实现循环流动；为了提高散热效率，螺旋水冷管道4下方设散热风扇14辅助散热；两个水泵3和散热风扇14的功率都由控制器16控制，控制器16通过温度传感器17发送的温度信息来控制水泵3和散热风扇14的功率。
本发明实施例二：
提供了一种半导体双水循环通信机房降温方法，包括以下步骤：
（一）控制器16开启水泵3和散热风扇14并监测各温度传感器17检测到的温度，半导体制冷片组13开始工作；
（二）超导热管6将机柜2内主要发热源7和次要发热源8的热量传导到集热散热器5，进而通过机房2内水冷管道4内的冷水冷却集热散热器5，进而带走发热设备的热量；
（三）机柜2内温度传感器17或集热散热器5内温度传感器17检测到的温度在30℃以上时，控制器16控制机房1内传统空调15工作辅助降温，控制器16加大水泵3和散热风扇14的功率，提高降温效率；
（四）机柜2内温度传感器17与集热散热器5内温度传感器17检测到的温度都在30℃以下时，控制器16关闭传统空调15，控制器16降低水泵3和散热风扇14功率；
（五）控制器16监控机房1内各机柜2和集热散热器5内的温度传感器17的实时温度，当机柜2内温度超过35℃、当集热散热器5温度超过45℃时控制器16发出远程报警，请求维护人员处理。

Claims (8)

1.一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，包括：机房（1）内部和机房外部两部分构成。
2.机房（1）内部包括若干机柜（2）；用于放置工作的电子设备；超导热管（6）；集热散热器（5）；水冷管道（4）；机柜内主要发热源（7）；机柜内次发热源（8）；传统空调（15）；温度传感器（17）；控制器（16）。
3.机房外部包括制冷水池（10）；散热水池（18）；半导体制冷片组（13）；导热铝片（11）；水冷管道（4）；散热风扇（14）。
4.根据权利要求1所述的一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，其特征在于，冷水通过水冷管道（4）从机柜（2）下方进入，从机柜（2）上方水冷管道（4）返回制冷水池（10）；机柜（2）内主要发热源（7）通过超导热管（6）与机柜（2）下方的集热散热器（5）连接；机柜（2）内的次发热源（8）通过超导热管（6）与机柜（2）上方的集热散热器（5）连接；机房（1）与制冷水池（10）与散热水池（18）都是密闭的。
5.根据权利要求2所述的一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，其特征在于，每个集热散热器（5）内都装有温度传感器（17）且其与控制器（16）相连；冷却水池（12）的外壳内有保温绝热材料；与散热水池（18）连接的水冷管道（4）是螺旋状的；螺旋状的水冷管道（4）下方有散热风扇（14）对其进行风冷散热。
6.根据权利要求1-3任意项所述的一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，其特征在于，半导体制冷片组（13）的两侧分别连接有导热铝片（11）；半导体制冷片组（13）的左边为制冷端并通过制冷水池（10）的右壁进入制冷水池（10）；半导体制冷片组（13）的右边为发热端并通过散热水池（18）的左壁进入散热水池（18）。
7.根据权利要求1-3任意项所述的一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，其特征在于，控制器（16）控制整个系统的工作；控制器（16）控制水泵（3）和传统空调（15）和风扇（14）的工作情况。
8.一种利用半导体制冷的双水循环通信机房智能降温系统，其特征在于，包括以下步骤：
（一）控制器（16）开启水泵（3）和风扇（14）并监测各温度传感器（17）检测到的温度，半导体制冷片组（13）开始工作；
（二）超导热管（6）将机柜（2）内主要发热源（7）和次要发热源（8）的热量传导到集热散热器（5），进而通过机房内水管（4）内的冷水冷却集热散热器（5），进而带走发热设备的热量；
（三）机柜（2）内温度传感器（17）或集热散热器（5）内温度传感器（17）检测到的温度在预设以上时，控制器（16）控制机房（1）内传统空调（15）工作辅助降温，控制器（16）加大水泵（3）和散热风扇（14）的功率，提高降温效率；
（四）机柜（2）内温度传感器（17）与集热散热器（5）内温度传感器（17）检测到的温度都在预设以下时，控制器（16）关闭传统空调（15），控制器（16）降低水泵（3）和散热风扇（14）功率；
（五）控制器（16）监控机房（1）内各机柜（2）和集热散热器（5）内的温度传感器（17）的实时温度，当温度超过报警值时发出警报。
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