CN108471694A - 分区域独立制冷温控装置及温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
分区域独立制冷温控装置及温度控制方法，第一循环散热组件包括第一循环风道及第一风机和第一换热器；第二循环散热组件包括第二循环风道及第二风机和第二换热器；外部循环散热组件包括外部循环风道及第三风机和第三换热器；第一换热器和第二换热器分别通过制冷剂管道与第三换热器循环相连，与第三换热器的出口相连的制冷剂管道经冷量分配单元后分成两个分别与第一换热器的进口以及第二换热器的进口相连的支路；节流装置分别设置于第一换热器的进口与冷量分配单元之间的支路管道上以及第二换热器的进口与冷量分配单元之间的支路管道上。本发明可实现对机柜内不同区域独立控温，提高了设备利用率，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于温度调节技术领域，更具体地说，涉及一种用于通信机柜的温控装置及温度控制方法。
背景技术
现有的户外通信机柜一般包括设备柜和电源柜，设备柜内放置负载设备，电源柜内放置蓄电池。由于蓄电池在高温条件下使用会对蓄电池的寿命产生不凉影响，应保持电源柜内为较低的环境温度。而设备柜内的负载设备可以承受较高的环境温度，因此机柜内两个区域的温控需求不一致。
为了满足设备柜和电源柜不同的温控需求，现有的一种解决方案是分柜独立控温，设备柜和电源柜采用分体结构的形式，并分别给设备柜和电源柜配置不同的温控系统进行温度控制。但这种方案中机柜是由两个单独的柜体组成，需要分别为每个柜体配置温控系统，不仅占用空间，初期投资成本高，而且两套温控系统的综合利用率低。
为了降低成本，另一种解决方案是采用两柜并柜的方式，将设备柜和电源柜整合到一个柜体中，共用一套温控系统进行温度控制。但由于电源柜需要为蓄电池提供一个较低温度的环境，因此只能将设备柜和电源柜都控制在较低的温度，导致系统能耗大，不节能。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以分区域独立控温的温控装置，能够满足各区域不同的温控需求。
本发明的另一目的是提供一种分区域独立控温的方法。
为了实现上述第一目的，本发明采取如下的技术解决方案：
分区域独立制冷温控装置，包括：第一循环散热组件、第二循环散热组件、外部循环散热组件、节流装置及冷量分配单元，其中，所述第一循环散热组件包括第一循环风道以及设置于所述第一循环风道内的第一风机和第一换热器，所述第一循环风道具有与机柜的第一区域连通的第一区域进风口及第一区域出风口；所述第二循环散热组件包括第二循环风道以及设置于所述第二循环风道内的第二风机和第二换热器，所述第二循环风道具有与机柜的第二区域连通的第二区域进风口及第二区域出风口；所述外部循环散热组件包括外部循环风道以及设置于所述外部循环风道内的第三风机和第三换热器，所述外部循环风道具有与柜外连通的外部空气进口及外部空气出口；所述第一换热器和第二换热器分别通过制冷剂管道与所述第三换热器循环相连，与所述第三换热器的出口相连的制冷剂管道经冷量分配单元后分成两个分别与所述第一换热器的进口以及所述第二换热器的进口相连的支路；所述节流装置分别设置于所述第一换热器的进口与所述冷量分配单元之间的支路管道上以及所述第二换热器的进口与所述冷量分配单元之间的支路管道上。
进一步的，还包括压缩机，与所述第一换热器的出口相连的制冷剂管道经单向阀与压缩机的进气口相连，与所述第二换热器的出口相连的制冷剂管道经单向阀与压缩机的进气口相连，压缩机的高压排气口经制冷剂管道与所述第三换热器的进口相连。
进一步的，所述第一循环风道、第二循环风道及外部循环风道相互独立，并集成于温控装置外壳内。
进一步的，所述第一换热器和第二换热器为蒸发器，所述第三换热器为冷凝器。
进一步的，所述温控装置设置于柜体的柜门上或侧板上。
进一步的，所述冷量分配单元为多通道控制阀或电磁阀。
为了实现上述第二目的，本发明采取如下的技术解决方案：
基于前述分区域独立制冷温控装置的温度控制方法，包括以下步骤：
温控装置上电后，循环检测第一区域和第二区域是否需要散热降温；
如果第一区域和第二区域都需要散热降温，冷量分配单元不动作，使从第三换热器流出的制冷剂分别经支路管道流至第一换热器和第二换热器，换热后的制冷剂流回第三换热器中；
如果第一区域需要散热降温而第二区域不需要散热降温，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第二换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第一换热器，换热后的制冷剂流回第三换热器中；
如果第一区域不需要散热降温而第二区域需要散热降温，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第一换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第二换热器，换热后的制冷剂流回第三换热器中；
如果第一区域和第二区域都不需要散热降温，则温控装置处于待机状态。
基于前述分区域独立制冷温控装置的温度控制方法，包括以下步骤：
温控装置上电后，循环检测第一区域和第二区域是否需要散热降温；
如果第一区域和第二区域都需要散热降温，启动压缩机，使制冷剂从压缩机流至第三换热器中，冷量分配单元不动作，使从第三换热器流出的制冷剂分别经支路管道流至第一换热器和第二换热器，换热后的制冷剂流回压缩机中；
如果第一区域需要散热降温而第二区域不需要散热降温，启动压缩机，使制冷剂从压缩机流至第三换热器中，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第二换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第一换热器，换热后的制冷剂流回压缩机中；
如果第一区域不需要散热降温而第二区域需要散热降温，启动压缩机，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第一换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第二换热器，换热后的制冷剂流回压缩机中；
如果第一区域和第二区域都不需要散热降温，则温控装置处于待机状态。
进一步的，温控装置工作时，启动第三风机，在对第一区域和/或第二区域内的空气进行散热降温时，同时对应启动位于第一循环风道内的第一风机和/或位于第二循环风道内的第二风机。
进一步的，对于有散热需求的区域，冷量分配单元根据温度调节流向对应换热器制冷剂的流量。
由以上技术方案可知，本发明对于机柜内不同区域的温度采用独立的循环散热组件控制，分区域独立温控可以满足不同器件不同的温控需求，同时各循环散热组件共用一个外部散热器，提高了设备利用率，有利于降低温控装置能耗，而且也可以节省了温控装置的成本，减少初期投资。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为实施例温度控制的原理示意图；
图3为本发明方法的流程图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本实施例的温控装置包括设置于温控装置外壳14内的第一循环散热组件、第二循环散热组件和外部循环散热组件。其中，第一循环散热组件包括第一循环风道A、第一风机11以及第一换热器5。第一循环风道A具有第一区域进风口(未图示)和第一区域出风口(未图示)，第一区域进风口和第一区域出风口均与机柜的第一区域1连通。第一风机11和第一换热器5设置于第一循环风道A内。在第一风机11的作用下，第一区域1内的热空气从第一区域进风口进入第一循环风道A内，并流经第一换热器5进行热交换后，从第一区域出风口回到第一区域1内。
第二循环散热组件包括第二循环风道B、第二风机12以及第二换热器6。第二循环风道B具有第二区域进风口(未图示)和第二区域出风口(未图示)，第二区域进风口和第二区域出风口均与机柜的第二区域2连通。第二风机12和第二换热器6设置于第二循环风道B内。在第二风机12的作用下，第二区域2内的热空气可从第二区域进风口进入第二循环风道B内，并流经第二换热器6进行热交换后，从第二区域出风口回到第二区域2内。
外部循环散热组件包括外部循环风道C、第三风机13以及第三换热器7。外部循环风道C具有与外界3连通的外部空气进口(未图示)和外部空气出口(未图示)，第三风机13和第三换热器7设置于外部循环风道C内。在第三风机13的作用下，柜外空气可从外部空气进口进入外部循环风道C内，并流经第三换热器7进行热交换后，从外部空气出口排出。
本实施例的第三换热器采用机械制冷散热，如图2所示，温控装置还包括节流装置8、冷量分配单元9及单向阀10。第三换热器7通过制冷剂管道分别与第一换热器5及第二换热器6相连。与第三换热器7的出口相连的制冷剂管道经冷量分配单元9后分成两个支路分别与第一换热器5的进口以及第二换热器6的进口相连，在第一换热器5的进口与冷量分配单元9之间的支路管道上以及在第二换热器6的进口与冷量分配单元9之间的支路管道上分别设置有节流装置8。与第一换热器5的出口相连的制冷剂管道经单向阀10与压缩机4的进气口相连，与第二换热器6的出口相连的制冷剂管道经单向阀10与压缩机的进气口相连。压缩机4的高压排气口经制冷剂管道与第三换热器7的进口相连。本实施例的冷量分配单元是连通制冷剂管道及支路管道的三通阀，但冷量分配单元也可以是设置于支路管道上的电磁阀，通过控制阀体的通断或控制流经阀体的制冷剂流量比例来进行温度控制。节流装置可以是毛细管、热力膨胀阀或者电子膨胀阀。
制冷剂从第三换热器7流出后，经冷量分配单元9分流后分别流向第一换热器5和第二换热器6。制冷剂在流入第一换热器5(第二换热器6)之前，先经过节流装置8节流降压后，再流进第一换热器5(第二换热器6)内蒸发吸热。制冷剂可在第一换热器5(第二换热器6)、压缩机4以及第三换热器7之间循环流动。第一换热器5和第二换热器6为蒸发器，第三换热器7为冷凝器。
第一循环风道A、第二循环风道B及外部循环风道C相互独立。本实施例的第一循环风道A、第二循环风道B及外部循环风道C集成于温控装置外壳14内，从而可方便地将温控装置安装于机柜的柜门或机柜的侧板上。第一区域1和第二区域2是机柜内相互独立的两个空间，用于分别放置对温控需求不同的设备或器件，例如第一区域为电源仓，用于放置诸如蓄电池等要求环境温度较低的器件，为低温区；第二区域12可为设备仓，用于放置耐高温的负载设备，为高温区。本实施例的第一、第二、第三风机采用轴流风机。
本发明对机柜内不同的区域分别采用独立的换热器进行换热，在柜外侧共用1个换热器与柜内侧的换热器进行换热，同时通过冷量分配单元调节流至不同区域的换热器的制冷剂的流量以实现分区域独立温控的功能。图3为本发明方法的流程图，本发明的温度控制方法的步骤如下：
温控装置上电后，循环检测第一区域1和第二区域2是否需要制冷散热；
如果第一区域1和第二区域2都需要制冷散热，启动压缩机4，制冷剂从压缩机4流至第三换热器7中，冷量分配单元9不动作，从第三换热器7流出的制冷剂分别经支路管道流至第一换热器5和第二换热器6，制冷剂在第一换热器5和第二换热器6内蒸发吸热，对通过第一换热器5和第二换热器6的空气进行降温制冷，使第一区域1内的空气温度和第二区域2内的空气温度分别满足各自设定温度点的要求，换热后的制冷剂流回压缩机4中；
如果第一区域1需要制冷散热而第二区域2不需要制冷散热，启动压缩机4，冷量分配单元9调节分别流向第一换热器5和第二换热器6的制冷剂的流量，使流向第二换热器6的制冷剂流量为零，从第三换热器7流出的制冷剂经支路管道流至第一换热器5，制冷剂在第一换热器5内进行蒸发吸热，对通过第一换热器5的空气进行降温制冷，直至第一区域1内空气温度满足设定温度点的要求，换热后的制冷剂流回压缩机4中，第二换热器6内不进行制冷剂蒸发吸热，通过第二换热器6的空气不进行降温制冷；
如果第一区域1不需要制冷散热而第二区域2需要制冷散热，启动压缩机4，冷量分配单元9调节分别流向第一换热器5和第二换热器6的制冷剂的流量，使流向第一换热器5的制冷剂流量为零，从第三换热器7流出的制冷剂经支路管道流至第二换热器6，制冷剂在第二换热器6内进行蒸发吸热，对通过第二换热器6的空气进行降温制冷，直至第二区域2内空气温度满足设定温度点的要求，换热后的制冷剂流回压缩机4中，第一换热器5内不进行制冷剂蒸发吸热，通过第一换热器5的空气不进行降温制冷；
如果第一区域1和第二区域2都不需要制冷散热，则关闭压缩机4。
温控装置工作时，启动第三风机13，在对第一区域1和/或第二区域2内的空气进行降温制冷时，同时对应启动位于第一循环风道A内的第一风机11及位于第二循环风道B内的第二风机12，使热空气流分别流入对应的循环风道内与换热器进热交换。
对于有制冷散热需求的区域，冷量分配单元9还可根据温度进一步调节流向对应换热器制冷剂的流量。
本发明的温控装置可独立分仓温控，一套温控装置即可满足电池和设备不同的温控需求，无需配置两套温控装置，降低温控装置初投资，而且提高了设备利用率，有利于减低温控装置能耗。
本发明的温控装置除了可以采用机械制冷模式散热外，也可采用风冷模式散热，采用风冷散热时制冷剂循环系统中不设置压缩机，温度控制方法的步骤如下：
温控装置上电后，循环检测第一区域和第二区域是否需要降温；
如果第一区域和第二区域都需要降温，冷量分配单元不动作，从第三换热器流出的制冷剂分别经支路管道流至第一换热器和第二换热器，制冷剂在第一换热器和第二换热器内蒸发吸热，对通过第一换热器和第二换热器的空气进行降温，使第一区域内的空气温度和第二区域内的空气温度分别满足各自设定温度点的要求，换热后的制冷剂流回第三换热器中，第三换热器中的制冷剂与外界空气进行换热降温；
如果第一区域需要散热而第二区域不需要降温，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第二换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第一换热器，制冷剂在第一换热器内进行蒸发吸热，对通过第一换热器的空气进行降温，直至第一区域内空气温度满足设定温度点的要求，换热后的制冷剂流回第三换热器中，第二换热器内不进行制冷剂蒸发吸热，通过第二换热器的空气不进行换热降温；
如果第一区域不需要制冷散热而第二区域需要降温，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第一换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第二换热器，制冷剂在第二换热器内进行蒸发吸热，对通过第二换热器的空气进行换热降温，直至第二区域内空气温度满足设定温度点的要求，换热后的制冷剂流回第三换热器中，第一换热器内不进行制冷剂蒸发吸热，通过第一换热器的空气不进行换热降温；
如果第一区域和第二区域都不需要制冷散热，则温控装置处于待机状态。
当然，本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，前述实施例中的第一区域和第二区域可以集成于一个柜体内，通过隔板分隔而成，但也可以由两个相互独立的单柜叠置组成机柜柜体；第一、第二、第三风机除了可以采用轴流风机外，还可以采用贯流风机或离心风机；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本发明所述的范围之内。
Claims (10)
1.分区域独立制冷温控装置，其特征在于，包括：第一循环散热组件、第二循环散热组件、外部循环散热组件、节流装置及冷量分配单元，其中，
所述第一循环散热组件包括第一循环风道以及设置于所述第一循环风道内的第一风机和第一换热器，所述第一循环风道具有与机柜的第一区域连通的第一区域进风口及第一区域出风口；
所述第二循环散热组件包括第二循环风道以及设置于所述第二循环风道内的第二风机和第二换热器，所述第二循环风道具有与机柜的第二区域连通的第二区域进风口及第二区域出风口；
所述外部循环散热组件包括外部循环风道以及设置于所述外部循环风道内的第三风机和第三换热器，所述外部循环风道具有与柜外连通的外部空气进口及外部空气出口；
所述第一换热器和第二换热器分别通过制冷剂管道与所述第三换热器循环相连，与所述第三换热器的出口相连的制冷剂管道经冷量分配单元后分成两个分别与所述第一换热器的进口以及所述第二换热器的进口相连的支路；
所述节流装置分别设置于所述第一换热器的进口与所述冷量分配单元之间的支路管道上以及所述第二换热器的进口与所述冷量分配单元之间的支路管道上。
2.如权利要求1所述的分区域独立制冷温控装置，其特征在于：还包括压缩机，与所述第一换热器的出口相连的制冷剂管道经单向阀与压缩机的进气口相连，与所述第二换热器的出口相连的制冷剂管道经单向阀与压缩机的进气口相连，压缩机的高压排气口经制冷剂管道与所述第三换热器的进口相连。
3.如权利要求1所述的分区域独立制冷温控装置，其特征在于：所述第一循环风道、第二循环风道及外部循环风道相互独立，并集成于温控装置外壳内。
4.如权利要求1或2或3所述的分区域独立制冷温控装置，其特征在于：所述第一换热器和第二换热器为蒸发器，所述第三换热器为冷凝器。
5.如权利要求1或2或3所述的分区域独立制冷温控装置，其特征在于：所述温控装置设置于柜体的柜门上或侧板上。
6.如权利要求1或2或3所述的分区域独立制冷温控装置，其特征在于：所述冷量分配单元为多通道控制阀或电磁阀。
7.基于如权利要求1或3或4或5或6所述的分区域独立制冷温控装置的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
温控装置上电后，循环检测第一区域和第二区域是否需要散热降温；
如果第一区域和第二区域都需要散热降温，冷量分配单元不动作，使从第三换热器流出的制冷剂分别经支路管道流至第一换热器和第二换热器，换热后的制冷剂流回第三换热器中；
如果第一区域需要散热降温而第二区域不需要散热降温，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第二换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第一换热器，换热后的制冷剂流回第三换热器中；
如果第一区域不需要散热降温而第二区域需要散热降温，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第一换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第二换热器，换热后的制冷剂流回第三换热器中；
如果第一区域和第二区域都不需要散热降温，则温控装置处于待机状态。
8.基于如权利要求2或3或4或5或6所述的分区域独立制冷温控装置的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
温控装置上电后，循环检测第一区域和第二区域是否需要散热降温；
如果第一区域和第二区域都需要散热降温，启动压缩机，使制冷剂从压缩机流至第三换热器中，冷量分配单元不动作，使从第三换热器流出的制冷剂分别经支路管道流至第一换热器和第二换热器，换热后的制冷剂流回压缩机中；
如果第一区域需要散热降温而第二区域不需要散热降温，启动压缩机，使制冷剂从压缩机流至第三换热器中，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第二换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第一换热器，换热后的制冷剂流回压缩机中；
如果第一区域不需要散热降温而第二区域需要散热降温，启动压缩机，冷量分配单元调节分别流向第一换热器和第二换热器的制冷剂的流量，使流向第一换热器的制冷剂流量为零，从第三换热器流出的制冷剂经支路管道流至第二换热器，换热后的制冷剂流回压缩机中；
如果第一区域和第二区域都不需要散热降温，则温控装置处于待机状态。
9.基于如权利要求7或8所述的分区域独立制冷温控装置的温度控制方法，其特征在于：温控装置工作时，启动第三风机，在对第一区域和/或第二区域内的空气进行散热降温时，同时对应启动位于第一循环风道内的第一风机和/或位于第二循环风道内的第二风机。
10.基于如权利要求7或8所述的分区域独立制冷温控装置的温度控制方法，其特征在于：对于有散热需求的区域，冷量分配单元根据温度调节流向对应换热器制冷剂的流量。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112702883A (zh) * | 2019-10-22 | 2021-04-23 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 交流传动机车牵引变流器的散热循环系统 |
| CN114518043A (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-20 | 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） | 用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201748697U (zh) * | 2010-07-23 | 2011-02-16 | 河南新飞电器有限公司 | 机械温控冰箱 |
| CN202032679U (zh) * | 2011-04-12 | 2011-11-09 | 宁波司普瑞茵通信技术有限公司 | 温控装置 |
| CN103574863A (zh) * | 2012-07-25 | 2014-02-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调室内机 |
Patent Citations (3)
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