CN112055514A - 一种均匀散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子电气设备散热领域，涉及到一种均匀散热系统。应用于移动机房，移动机房内设置电子电气设备，均匀散热系统中包括：一制冷装置、一散热管道、多个出风口、多个倾斜盖板和一控制装置，冷气流经电子电气设备并进行对流换热将电子电气设备的热量通过回风口回流至制冷设备。上述技术方案的有益效果是：本申请通过提供一种均匀散热系统，能够实现电子电气设备的均匀散热，提高电子电气设备的稳定性和可靠性。此外，均匀散热系统的组装过程十分便捷、占地面积较小、经济成本较低，具有很强的适用性和广泛的应用范围。

Description

一种均匀散热系统

技术领域

本发明涉及电子电气设备散热领域，涉及到一种均匀散热系统。

背景技术

封闭式结构的移动机房，如集装箱，由于具有模块化、高承载以及便于运输的优点被广泛应用于储能、发电等领域，通过集成特定的电子电气设备具备特定功能，例如集成锂电池的储能电站、集成电力设备的变电房、集成IT设施的移动数据中心等。

电子电气设备在运行过程中将产生大量的热量，而移动机房为封闭式结构，例如集装箱为箱式密闭结构，导致内部的电子电气设备散热特性较差，将对运行环境温度要求较高的电子电气设备带来严重的散热问题，此外，某些电子电气设备在运行过程为保证自身性能和可靠性，还需要使环境温度稳定在一定的范围以及各个设备之间的环境温度差异降到最低。

然而，现有技术中，应用于封闭式结构的集装箱的散热系统只解决了集装箱内部整体温度的控制，并没有解决箱体内部温度稳定性和均匀性问题。目前常通过加装空调、风机、交换器等换热设备来实现集装箱内部热量与外界环境的交换以控制内部温度，但是风机、交换机散热都是通过与集装箱局部介质的热交换实现，这种方式往往会导致集装箱内部靠近换热器的地方温度低，而远离换热器的地方温度高，无法实现对集装箱内部温度均匀性的控制要求。此外，采用风机和交换器散热，无法对集装箱内部实现温度的精确控制，当环境温度变化时集装箱内部的温度也会随之改变，将会对集装箱内部的设备带来一定影响。

发明内容

针对上述的现有技术的缺陷，本发明提供一种均匀散热系统，用于移动机房，所述移动机房内设置电子电气设备，其特征在于，包括：

一制冷装置，所述制冷装置包括一制冷出风口和一回风口，所述制冷装置用于生成冷气并通过所述出风口输出；

一散热管道，设置在所述移动机房内并与所述出风口连接，用于获取所述冷气；

多个出风口，设置在所述散热管道的一侧侧壁上，用于向所述电子电气设备输出所述冷气；

多个倾斜盖板，设置在所述散热管道的另一侧侧壁上，用于调节所述冷气的气压；

一控制装置，所述控制装置中预设有所述移动机房的目标运行状态，用于根据所述目标运行状态调节所述制冷装置、所述出风口和所述倾斜盖板；

所述冷气流经所述电子电气设备并进行对流换热将所述电子电气设备的热量通过所述回风口回流至所述制冷设备。

优选的，所述目标运行状态包括所述移动机房中的目标环境温度、每个所述电子电气设备的位置以及目标运行温度。

优选的，所述控制装置与所述制冷装置连接，用于根据所述目标运行状态调节所述制冷装置的制冷状态；

所述制冷状态包括所述制冷装置的出风温度和出风量。

优选的，所述控制装置与所述出风口连接，用于根据所述目标运行状态调节所述出风口的出风状态；

所述出风状态包括所述出风口的面积和位置。

优选的，所述控制装置与所述倾斜盖板连接，用于根据所述目标运行状态调节所述倾斜盖板的倾斜状态；

所述倾斜状态包括所述倾斜盖板的倾斜角度和倾斜面积。

优选的，还包括：

多个喷嘴，分别设置在所述出风口上并与所述出风口连接，用于接收所述出口风的所述冷气并输出。

优选的，所述控制装置中包括：

第一控制单元，用于获取所述冷气的分布状态并建立散热模型；

第二控制单元，与所述第一控制单元连接，所述第二控制单元中预设所述目标运行状态，用于根据所述散热模型和所述目标运行状态生成匹配关系；

调节单元，与所述第二控制单元连接，用于根据所述匹配关系调节所述制冷装置、所述出风口和所述倾斜盖板。

上述技术方案的有益效果是：本申请通过提供一种均匀散热系统，能够实现电子电气设备的均匀散热，提高电子电气设备的稳定性和可靠性。此外，均匀散热系统的组装过程十分便捷、占地面积较小、经济成本较低，具有很强的适用性和广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的一种较优实施例中的均匀散热系统的正视图；

图2为本发明的一种较优实施例中的均匀散热系统的整体结构图；

图3为本发明的一种较优实施例中的散热管道的结构放大示意图；

图4为本发明的一种较优实施例中的控制装置的结构示意图；

图5为本发明的一种较优实施例中的均匀散热系统的流场分布示意图；

图6为本发明的一种较优实施例中的各出风口的冷气分配示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种均匀散热系统，用于移动机房1，移动机房1内设置电子电气设备2，如图1-3所示，包括：

一制冷装置3，制冷装置3包括一制冷出风口31和一回风口32，制冷装置3用于生成冷气并通过出风口5输出；

一散热管道4，设置在移动机房1内并与出风口5连接，用于获取冷气；

多个出风口5，设置在散热管道4的一侧侧壁上，用于向电子电气设备2输出冷气；

多个倾斜盖板6，设置在散热管道4的另一侧侧壁上，用于调节冷气的气压；

一控制装置，控制装置中预设有移动机房1的目标运行状态，用于根据目标运行状态调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6；

冷气流经电子电气设备2并进行对流换热将电子电气设备2的热量通过回风口32回流至制冷装置3。

具体地，考虑到现有技术中的封闭式移动机房1的散热系统无法实现均匀散热，由此，本申请提供一种均匀散热系统，在实际运行过程中，制冷装置3生成冷气(如图1-3中的箭头所示)并通过散热管道4上的出风口5和倾斜盖板6输出至电子电气设备2，冷气流经电子电气设备2并进行对流换热将电子电气设备2的热量回流至制冷装置3，实现封闭式移动机房1的均匀散热，提高移动机房1的运行稳定性。

制冷装置3生成冷气，出风口5将冷气输出至移动机房1中，倾斜盖板6通过改变冷气的气压，调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6使出风口5输出的冷气分布状态发生改变，从而影响到均匀散热系统对电子电气设备2的均匀散热。制冷装置3的运行状态、出风口5对应的出风状态、倾斜盖板6的倾斜状态均影响到冷气的分布状态。因此，控制装置将根据预设的目标运行状态调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6，以实现移动机房1内部均匀散热。

需要注意的是，本申请中的移动机房1内部的均匀散热不是特指移动机房1内部的所有电子电气设备2之间的散热量完全相同，电子电气设备2的调节温度完全一致，而是基于不同的移动机房1的目标运行状态，使移动机房1内部的电子电气设备2彼此之间达到动态地均匀。

作为一种优选的实施方式，当移动机房1的整体环境温度需要保持稳定，电子电气设备2之间的温度差需要降到最低才能实现最佳运行时，控制装置将调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6使每个出风口5的冷气的分布状态一致。例如，此时的封闭式结构的移动机房1为储能集装箱，移动机房1中的电子电气设备2为锂电池，考虑到锂电池的运行温度要求处于0～40°，并且各个电池之间环境温度差要低于10°才能实现平稳可靠地运行，因此提前预设对应的目标运行状态，控制装置通过调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6，将制冷装置3的风量温度符合目标运行状态，出风口5均匀分布在各个电池上方、出风口5的形状彼此一致、倾斜盖板6的倾斜角度彼此对应等，使每个出风口5的冷气的分布状态保持一致，以实现各个电池之间的均匀散热。

作为另一种优选的实施方式，当电子电气设备2之间存在不同的目标运行温度时，针对目标运行温度较高的第一电子电气设备2以及目标运行温度较低的第二电子电气设备2，控制装置可设置相应的目标运行状态并调节出风口5和倾斜盖板6，相较于第二电子电气设备2而言，将出风口5集中分布在第一电子电气设备2处、第一电子电气设备2处设置的出风口5的截面面积大于第二电子电气设备2处设置的出风口5等。

本发明的一种优选的实施方式中，此处的散热管道4的材质选取也与此处的冷气的分布状态有关，控制装置不仅根据目标运行状态调节出风口5和倾斜盖板6，还可根据目标运行状态调控散热管道4的规格材质参数。当该出风口的出风量较小时可采用复合风管，较大时可采用玻璃钢或镀锌钢板，以实现运行过程中的电子电气设备2均能够达到预设的目标运行状态。

本发明的一种较优实施例中，目标运行状态包括移动机房1中的目标环境温度、每个电子电气设备2的位置以及对应的目标运行温度。

具体地，控制装置将根据移动机房1中的目标环境温度、每个电子电气设备2的位置以及对应的目标运行温度建立散热模型，以此实现精确地温度控制。

本发明的一种优选实施例，控制装置与制冷装置2连接，用于根据目标运行状态调节制冷装置2的制冷状态；

制冷状态包括制冷装置2的出风温度和出风量。

本发明的一种优选实施例，控制装置与出风口5连接，用于根据目标运行状态调节出风口5的出风状态；

出风状态包括出风口5的面积和位置。

具体地，在控制装置调节出风口5的过程中，可根据出风口5的面积大小和空间位置进行调节。

优选地，控制装置分析得到当前的出风口5的出风量过大，冷气的分布状态不均匀时，可调节此处的出风口5的面积参数，以减少此出风口5的出风量，随后再构建散热模型并进行分析，获取此次的调节结果是否达到移动机房1的目标运行状态，实现电子电气设备2的均匀散热，若是则输出当前的面积参数。相应的操作人员可将该面积参数作为出风口5的工艺参数进行研制生产。

本发明的一种优选实施例，控制装置与倾斜盖板6连接，用于根据目标运行状态调节倾斜盖板6的倾斜状态；

倾斜状态包括倾斜盖板6的倾斜角度和倾斜面积。

具体地，控制装置根据目标运行状态调节倾斜盖板6的倾斜参数，以确定要实现均匀散热的倾斜盖板6的倾斜参数，如倾斜角度和倾斜面积。

作为一种优选实施方式，控制装置进行倾斜盖板6的调节过程中还根据相邻倾斜盖板6之间的关联性、倾斜盖板6的空间面积确定倾斜盖板6的倾斜参数，以实现电子电气设备2均匀散热的同时，降低经济成本。

本发明的一种较优实施例中，还包括：

多个喷嘴7，分别设置在出风口5上并与出风口5连接，用于接收出口风的冷气并输出。

具体地，出风口5上设置喷嘴7，控制装置通过调节喷嘴7的空间角度和形状，精确得调控此时的出风量，实现冷气分布均匀。

作为一种优选的实施方式，此处的喷嘴7可进行空间角度的调节，以实现电子电气设备2的均匀散热。

本发明的一种较优实施例中，如图4所示，控制装置8中包括：

第一控制单元81，用于获取冷气的分布状态并建立散热模型；

第二控制单元82，与第一控制单元81连接，第二控制单元82中预设目标运行状态，用于根据散热模型和目标运行状态生成匹配关系；

调节单元83，与第二控制单元82连接，用于根据匹配关系调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6。

具体地，控制装置8中包括第一控制单元81、第二控制单元82和调节单元83，在初始状态下，控制装置8可预设制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6的相应参数，随后获取此时的冷气分布状态并构建散热模型，第二控制单元82生成散热模型和目标运行状态之间的匹配关系，调节单元83根据匹配关系进行分析以调节出风口5和倾斜盖板6，实现电子电气设备2的均匀散热。

具体地，对于制冷装置3的运行状态、出风口5的出风状态、倾斜盖板6的倾斜状态等参数，第一控制单元81可通过流体力学技术进行仿真分析，根据分析结果进行循环迭代优化即可获取准确的参数，最终实现精准均匀送风。

作为本发明的一种较优实施例，第一控制单元还获取移动机房的当前运行状态，包括移动机房1中的当前环境温度、每个电子电气设备2的当前位置以及对应的当前运行温度，再结合冷气的分布状态构建散热模型，以根据出风口的出风情况和移动机房的散热情况获取精确的冷气的分布状态。

作为本发明的一种较优实施例，此处的均匀散热系统中设置制冷装置3，散热管道4，出风口5和倾斜盖板6，并布置在封闭式结构的移动机房1中。此处的移动机房1可为集装箱，制冷装置3可选用工业制冷空调，制冷装置3输出一定温度的冷气并通过散热管道4中的弯曲段进行导流，使得冷气横向流动，然后通过散热管道4侧壁上的倾斜盖板6改变冷气的静压，使得冷气在静压的作用下从散热管道4另一侧壁上的出风口5流出。

相应地，控制装置在调节制冷装置3、出风口5和倾斜盖板6使电子电气设备2均匀散热并符合目标运行状态的过程中，通过调节制冷装置3的风量和温度，以符合电子电气设备2的目标运行状态，通过调节出风口5的位置以及倾斜盖板6的倾斜角度，使每个出风口5输出的风量并精确送风至电子电气设备2。

具体地，在进行调节的过程之前，可预先根据出风口5的位置分布进行编号如51、52、53、54、55、56、57、58、59和510，随后构建散热模型并进行调节，最后，如图5-6所示，获取均匀散热的散热模型的流场分布以及各个出风口5的冷气分配情况，在控制装置调节作用下，各个出风口5流量均匀性很高，流量误差较小，冷气也将均匀吹向各个电子电气设备2，从而实现均匀散热。

进一步地，在具体地调节过程中，第一控制单元利用流体力学技术构建散热模型，不仅能够直观快速的制定倾斜盖板6和出风口5的调节策略，还可以快速应用于其他型号散热管道4的设计中，具有很强的适用性。

进一步地，于出风口5设置喷嘴7，通过喷嘴7的整流作用，使出风口5输出的冷气方向可以垂直于散热管道4，精确送达到下方的设备。

进一步地，此处的制冷装置3具有回风口32，冷气流经待散热的电子电气设备2进行对流换热，带走设备的热量后流向移动机房1的底部；通过制冷装置3回风口32的负压吸附作用下，换热后流到集装箱下部的气体回流至制冷装置3，完成整个散热冷却流动循环。

当外界环境温度发生变化时，会影响移动机房1内部温度整体温度。通过实时获取移动机房1内部温度，动态调节制冷装置3的出风温度和风量，消除外界环境温度的影响，使得移动机房1内部温度稳定在设备运行要求的温度范围内。

当移动机房1内部的各个电子电气设备2所处的空间温度均匀温差低才能实现稳定运行时，通过设置散热管道4实现对各个电子电气设备2均匀送风，实现温度的均匀性控制。

本申请提供一种均匀散热系统，能够将冷却冷气均匀精准送达到各个电子电气设备2，可以有效解决散热不均的问题，满足精密的电子电气设备2对运行温度的苛刻要求。

此外，本均匀散热系统构造便捷，只需在移动机房1内部放置与发热量相匹配的制冷装置3及散热管道4，即可实现均匀散热，不需要对移动机房1原有结构进行改动，也无需设计和制造复杂的换热器。且该方案占地面积小，不会影响移动机房1内部设备的摆放，可以实现移动机房1内部空间的最大利用。本均匀散热方案具有极大适用性，可以广泛的用于有散热需求的电子电气设备移动机房中，如集成电力设备的变电房、集成IT设施的移动数据中心、集成锂电池的储能移动机房等。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种均匀散热系统，用于移动机房，所述移动机房内设置电子电气设备，其特征在于，包括：

一制冷装置，所述制冷装置包括一制冷出风口和一回风口，所述制冷装置用于生成冷气并通过所述出风口输出；

一散热管道，设置在所述移动机房内并与所述出风口连接，用于获取所述冷气；

多个出风口，设置在所述散热管道的一侧侧壁上，用于向所述电子电气设备输出所述冷气；

多个倾斜盖板，设置在所述散热管道的另一侧侧壁上，用于调节所述冷气的气压；

一控制装置，所述控制装置中预设有所述移动机房的目标运行状态，用于根据所述目标运行状态调节所述制冷装置、所述出风口和所述倾斜盖板；

所述冷气流经所述电子电气设备并进行对流换热将所述电子电气设备的热量通过所述回风口回流至所述制冷设备。

2.根据权利要求1所述的均匀散热系统，其特征在于，所述目标运行状态包括所述移动机房中的目标环境温度、每个所述电子电气设备的位置以及目标运行温度。

3.根据权利要求1所述的均匀散热系统，其特征在于，所述控制装置与所述制冷装置连接，用于根据所述目标运行状态调节所述制冷装置的制冷状态；

所述制冷状态包括所述制冷装置的出风温度和出风量。

4.根据权利要求1所述的均匀散热系统，其特征在于，所述控制装置与所述出风口连接，用于根据所述目标运行状态调节所述出风口的出风状态；

所述出风状态包括所述出风口的面积和位置。

5.根据权利要求1所述的均匀散热系统，其特征在于，所述控制装置与所述倾斜盖板连接，用于根据所述目标运行状态调节所述倾斜盖板的倾斜状态；

所述倾斜状态包括所述倾斜盖板的倾斜角度和倾斜面积。

6.根据权利要求1所述的均匀散热系统，其特征在于，还包括：

多个喷嘴，分别设置在所述出风口上并与所述出风口连接，用于接收所述出口风的所述冷气并输出。

7.根据权利要求1所述的均匀散热系统，其特征在于，所述控制装置中包括：

第一控制单元，用于获取所述冷气的分布状态并建立散热模型；

第二控制单元，与所述第一控制单元连接，所述第二控制单元中预设所述目标运行状态，用于根据所述散热模型和所述目标运行状态生成匹配关系；

调节单元，与所述第二控制单元连接，用于根据所述匹配关系调节所述制冷装置、所述出风口和所述倾斜盖板。

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