CN112484183A - 一种用于通信基站的节能供冷空调 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于通信基站的节能供冷空调，空调本体包括箱体，设有至少两相对封闭的空腔；第一空腔内填充有相变材料；热管，贯穿第一空腔、与基站柜体内部空间连通的第二空腔，以使第一空腔与所述第二空腔的热量通过所述热管进行交换；制冷组件，包括埋入相变材料内的制冷部；制冷组件与箱体的供电模块电性连接；制冷组件运行时，制冷部分别向相变材料、热管埋入相变材料内的吸冷段提供冷能；相变材料储冷并改变相态；制冷组件不运行时，相变材料储存的冷能提供给吸冷段。通过将热管的吸冷段、制冷组件的制冷部埋入相变材料内，使得空调本体具有两种供冷模式，切换两种供冷模式，保证基站柜体所需的温度环境的同时节约电能的使用。

Description

一种用于通信基站的节能供冷空调

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种用于通信基站的节能供冷空调。

背景技术

通信技术研发是全人类共同的财富，与很多产业应用相关联，其中，伴随着通信基站的快速发展。通信基站内安装有大量的电子设备，电子设备在运行时会散发出大量的热量，而为了保证这些电子设备的正常使用，基站内设有空调，以使基站内部的温度环境适宜于电子设备的运行。而基站内的空调通常24小时不间断工作，电能消耗大，且对于供电不便的地区的基站还需要增设电池。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种本发明提供的一种用于通信基站的节能供冷空调，第一空腔填充有相变材料，通过热管、制冷组件的设置，使得空调本体具有两种供冷模式，根据需求切换两种供冷模式，节约电能的耗用。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。

本发明提供一种用于通信基站的节能供冷空调，包括设置于通信基站柜体内的空调本体，所述空调本体包括：

箱体，设有至少两相对封闭的空腔；所述箱体的第一空腔内填充有相变材料；

热管，贯穿第一空腔、与基站柜体内部空间连通的第二空腔，以使所述第一空腔与所述第二空腔的热量通过所述热管进行交换；

制冷组件，包括埋入所述相变材料内的制冷部；所述制冷组件与箱体的供电模块电性连接；

制冷组件运行时，制冷部分别向相变材料、热管埋入所述相变材料内的吸冷段提供冷能；所述相变材料储冷并改变相态；制冷组件不运行时，所述相变材料储存的冷能提供给所述吸冷段；

所述吸冷段的冷能传递至所述热管位于所述第二空腔的吸热段，以冷却接触所述吸热段的热空气；所述箱体设有内风机，以将冷气吹向通信基站柜体内发热器件。

优选地，所述第一空腔靠近所述箱体顶壁设置；所述热管为管道结构，内填充有第一制冷剂，形成第一制冷剂回路，以实现所述第一空腔与所述第二空腔的热量交换。

优选地，所述相变材料为液-固相变材料。

优选地，所述相变材料的相变温度为15℃～21℃。

优选地，所述相变材料为六水合氯化钙。

优选地，所述制冷组件包括通过管路依次连通的压缩机、冷凝器、构成制冷部的蒸发器，以形成第二制冷剂回路；所述箱体还设有外风机，用以将所述冷凝器散出的热量排至基站柜体外。

优选地，所述压缩机、冷凝器、外风机设置于所述箱体的第三空腔内；所述第三空腔、第二空腔之间设有隔板。

优选地，若干所述热管交错分布于所述制冷组件的制冷部外周侧。

优选地，若干所述热管顶壁靠近所述制冷部下表面设置且依次沿着所述制冷部下表面延伸方向分布。

优选地，所述第一空腔周侧包设有保温层。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种用于通信基站的节能供冷空调，设有热管、制冷组件，箱体的第一空腔填充有相变材料，热管的吸冷段、制冷组件的制冷部埋入相变材料内，使得空调本体具有两种供冷模式，第一供冷模式下，制冷组件运行，供电模块需向制冷组件供电，制冷组件的制冷部分别向相变材料、热管的吸冷段提供冷能，一边使得相变材料改变相态且储存冷能，一边使得热管的吸冷段吸收冷能，并将冷能传递至热管的吸热段后，用以冷却接触热管的吸热段的热空气，使得空调本体起到供冷作用；第二供冷模式下，制冷组件不运行，供电模块无需向制冷组件供电，节省电能的耗用，相变材料储存的冷能提供给热管的吸冷段。用户可根据需要切换两种供冷模式，保证基站柜体所需的温度环境的同时节约电能的使用，且在供电不便的地区，也无需因增加电池以维持电能供应而导致基站柜体尺寸的增加。

在一优选方案中，热管为管道结构，内填充有第一制冷剂；当热管埋入相变材料的吸冷段吸收冷能后，吸冷段管道内的第一制冷剂通过改变相态后进入吸热段，并在吸热段回复相态，形成第一制冷剂回路，使得吸热段能够吸收接触吸热段的热空气的热量，进而冷却接触接触热管的热空气，使得空调本体起到供冷作用，通过第一制冷剂相态的循环变化，提高了热管热传递速度。

在一优选方案中，箱体的第一空腔内充填的相变材料为液-固相变材料，相变时容积变化小，能量密度高、占用空间小。进一步地，相变材料的相变温度为15℃～21℃，维持基站柜体内部空间的温度为室温或接近室温，提供适宜的温度环境供电子设备运行。进一步地，相变材料为六水合氯化钙，储热能力高，自液态变为固态时能够吸收制冷组件的制冷部提供的大量的冷能。

本上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例中的空调本体的结构剖视图；

图2为本发明又一实施例中的空调本体的结构剖视图；

图3为本发明一实施例中蒸发器与热管交错排布的剖视图。

图中：1、空调本体；10、箱体；11、第一空腔；12、第二空腔；13、第三空腔；14、室内进风口；15、室内出风口；16、室外进风口；17、室外出风口；20、热管；21、吸冷段；22、吸热段；30、制冷组件；31、压缩机；32、冷凝器；33、蒸发器；40、内风机；50、外风机；60、隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

本发明提供一种用于通信基站的节能供冷空调，如图1、图2所示，包括设置于通信基站柜体内的空调本体1，所述空调本体1包括：

箱体10，用以形成空调本体1的外壳结构，箱体10设有至少两相对封闭的空腔；所述箱体10的第一空腔11内填充有相变材料；其中，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热；

热管20，贯穿第一空腔11、与基站柜体内部空间连通的第二空腔12，以使所述第一空腔11与所述第二空腔12的热量通过所述热管20进行交换；即，所述热管20吸冷段21、吸热段22分别位于第一空腔11、第二空腔12内；第一空腔11与第二空腔12相对封闭，是指第一空腔11与第二空腔12内无气体交换；

制冷组件30，包括埋入所述相变材料内的制冷部；所述制冷组件30与箱体10的供电模块电性连接；即，制冷组件30的制冷部设置于第一空腔11内，通过供电模块供电以维持制冷组件30的运行；

制冷组件30运行时，即供电模块向制冷组件30供电时，制冷部开始制冷，制冷部分别向相变材料、所述热管20吸冷段21提供冷能；所述相变材料储冷并改变相态，即所述相变材料因温度降低而改变相态；制冷组件30不运行时，所述相变材料储存的冷能提供给所述热管20吸冷段21后恢复相态，即热管20吸冷段21自相变材料内吸收冷能而表现为热管20吸冷段21温度降低，所述相变材料温度上升而恢复相态；其中，制冷部释放的冷能通过相变材料传递给吸冷段21；

所述吸冷段21的冷能传递至所述热管20位于所述第二空腔12的吸热段22，以冷却接触所述吸热段22的热空气；所述箱体10设有内风机40，以将冷气导入通信基站柜体内发热器件；其中，发热器件表示基站柜体内因运行而发出热量的电子设备。

具体地，在一实施例中，热管20为导热结构，进一步地，热管20为导热金属管，通过热管20自身的传热性能使得热管20的吸冷段21吸收的冷能传递至热管20的吸热段22，进而冷却接触吸热段22的热空气。在又一实施例中，热管20为管道结构，内填充有第一制冷剂，形成第一制冷剂回路，以实现第一空腔11与第二空腔12的热量交换。进一步地，第一制冷剂为氟利昂，无毒、易挥发、化学性质温度，应用广、易采购。所述热管20吸冷段21内的第一制冷剂吸收冷能后改变相态，以在所述热管20内形成第一制冷剂回路，以使得所述热管20吸热段22开启制冷，以吸收所述第二空腔12内热空气的热量；所述箱体10设有的内风机40将冷气导入通信基站柜体内。具体地，热管20吸冷段21吸收冷能后，热管20吸冷段21内的第一制冷剂吸收冷能以进行放热物理反应，即第一制冷剂自气态变为液态；液态的第一制冷剂在重力下流入热管20吸热段22内部管道内，由于热管20吸热段22位于第二空腔12内，第二空腔12与基站柜体内部空间连通，由于基站柜体内各电子设备运行过程伴随散热，进而基站柜体内的空气热量较高，箱体10内的内风机40将基站柜体内的热空气通过设置于箱体10上室内进风口14抽入第二空腔12内，第二空腔12内的热空气接触热管20吸热段22外表面，此时，由于热管20吸热段22内的第一制冷剂吸收接触热管20吸热段22外表面的热空气的热量后由液态变为气态，进而使得第二空腔12内的热空气得以冷却，同时热管20吸热段22内气态第一制冷剂挥发至热管20吸冷段21内部管道内以继续吸收冷能变为液态，构成了第一制冷剂回路，第一制冷剂在热管20吸冷段21、吸热段22内通过循环改变相态以使得热管20吸冷段21具有吸收冷能、热管20吸热段22具有吸收热能(即将冷能交换给第二空腔12内的热空气)的功能，实现对基站柜体内部空气提供冷能的作用。进一步地，为了使得热管20内第一制冷剂的循环相态变化顺利进行，吸冷段21位于吸热段22上方，以使得吸冷段21内形成的液态制冷剂在重力下流入吸热段22内，进而第一空腔11靠近箱体10顶壁设置，即第一空腔11位于第二空腔12上方。第二空腔12内冷气在内风机40的驱动下通过箱体10上的室内出风口15进入基站柜体内，以降低基站柜体内环境温度，以便于基站柜体内电子设备及时散热。应当理解，上文中的室内表示基站柜体内。

由于热管20的设置，所述空调本体1为一体机，以便于空调本体1的安装，及有利于基站柜体的美观度。

为了节约电能，可根据需要切换两种供冷模式，第一供冷模式为运行制冷组件30，则需耗用一定量的电能；第二供冷模式为不运行制冷组件30，相变材料将第一供冷模式开启时吸收制冷组件30制冷部提供的冷能传递给所述热管20吸冷段21，吸冷段21将冷能传递至吸热段22以冷却接触吸热段22的热空气。第二供冷模式节约了一定量的电能使用，环保节能，在供电不便的地区，也无需因增加电池以维持电能供应而导致基站柜体尺寸的增加。应当理解，第二供冷模式的开启，需要在相变材料已存储一定量的冷能情况下开启。

进一步地，为了空调本体1的供冷的稳定性、持续性，白天开启第一供冷模式，晚上开启第二供冷模式；具体地，上午八点至下午八点开启第一供冷模式，晚上八点至次日上午八点开启第二供冷模式。因为通常白天的温度高于晚上的温度，则空调本体1的供冷强度大，开启第一供冷模式，在供电模块开启下，以持续、稳定地向基站柜体内部空间供冷。

利用相变材料的相变潜热来储能，具有储能密度大、储冷温度范围宽、相变材料放冷时近似恒温，易于控制放冷过程。在一实施例中，所述相变材料为液-固相变材料。液-固相变材料相比于气-液相变材料或气-固相变材料而言，相变时容积变化小，能量密度高、占用空间小。

进一步地，所述相变材料的相变温度为15℃～21℃，以便于在第二供冷模式开启时，通过相变材料的相变温度限定，控制相变材料放冷过程中释放出的冷能，进而控制热管20吸热段22的制冷效果，以维持基站柜体内部空间的温度为室温或接近室温，提供适宜的温度环境供电子设备运行。

进一步地，所述相变材料为六水合氯化钙。六水合氯化钙具有较高的熔化热，每公斤可达80千卡，六水合氯化钙的储热能力接近为水的五倍，储热能力高，高的潜热使得六水合氯化钙所需要的第一空腔11内部空间不大，进而有利于空调本体1的小型化设计。开启第一供冷模式时，六水合氯化钙自液态变为固态，放出大量的热能，即吸收制冷组件30的制冷部提供的大量冷能，以便维持第二供冷模式开启时的供冷。

在一实施例中，所述制冷组件30包括通过管路依次连通的压缩机31、冷凝器32、构成制冷部的蒸发器33，以形成第二制冷剂回路；所述箱体10还设有外风机50，用以将所述冷凝器32散出的热量排至基站柜体外。具体地，蒸发器33位于第一空腔11内并埋入相变材料内，压缩机31、冷凝器32位于第一空腔11下方，与制冷组件30电性连接的供电模块开启供电时，压缩机31开始工作，将气态的第二制冷剂压缩为高温高压的液态第二制冷剂；液态第二制冷剂进入冷凝器内进行冷却，变成常温高压的液态的第二制冷剂；常温高压的液态的第二制冷剂进入蒸发器33内蒸发吸热(即蒸发器33构成制冷部)，蒸发器33吸收相变材料的热量，使得相变材料温度降低改变相态。箱体10设有室外进风口16、室外出风口17，外风机50将基站柜体外的空气与箱体10内吸收冷凝器32释放出的热量的空气进行交换，使得冷凝器32散出的热量排至基站柜体外。应当理解，上文中的室外表示基站柜体外。

进一步地，所述压缩机31、冷凝器32、外风机50设置于所述箱体10的第三空腔13内；所述第三空腔13、第二空腔12之间设有隔板60。箱体10的室外进风口16、室外出风口17与第三空腔13连通，以便将冷凝器32散出的热量排至基站柜体外。冷凝器32对内部高温高压的第二制冷剂进行冷却时，会吸收第二制冷剂的热量，吸收的热量释放进冷凝器32周围环境内，会导致冷凝器32周围环境内空气温度的增加，为了避免冷凝器32运行时影响第二空腔12内的空气冷却过程，通过隔板60将第三空腔13与第二空腔12隔开，形成相对封闭的两个空腔。

进一步地，冷凝器32与蒸发器33之间设有膨胀阀(图中未示出)，用以对冷凝器32排出的低温高压的液态第二制冷剂进行降压，输送至蒸发器33内后更有利于第二制冷剂的蒸发。

进一步地，第二制冷剂为氟利昂，无毒、易挥发、化学性质温度，应用广、易采购。

在一实施例中，所述热管20的数目为若干个，以提高换热效果。

进一步地，在一实施例中，若干所述热管20交错分布于所述制冷组件30的制冷部外周侧，以缩短制冷组件30的制冷部与热管20吸冷段21之间的距离，缩短热量传递距离，以加快空调本体1的供冷速度。此外，合理安排若干热管20吸冷段21、制冷组件30的制冷部在第一空腔11内的排布，节省若干热管20吸冷段21、制冷组件30的制冷部占用第一空腔11的空间，有利于第一空腔11的小型化设计。具体地，以蒸发器33形成制冷组件30的制冷部为例，在一实施例中，如图2所示，制冷组件30的制冷部为由若干平行设置的管道组成的结构，若干管道在同一平面内，相邻管道之间留有间距，若干热管20交错设置于每一管道两侧的空间内。在又一实施例中，如图3所示，制冷组件30的制冷部的表面呈弯曲状，若干热管20交错穿插于制冷组件30的制冷部拐角处两侧表面形成的空间内。

在又一实施例中，如图1所示，若干所述热管20顶壁靠近所述制冷部下表面设置且依次沿着所述制冷部下表面延伸方向分布，控制每一热管20顶壁与制冷部下表面位置相对应的部位之间的间距，以便于均衡制冷组件30的制冷部与每一热管20之间的热交换，提高对每一个热管20换热性能的利用。

在一实施例中，所述热管20垂直设置，以合理安排热管20占用空调本体1内部的纵向空间，有利于空调本体1内的其他部件的布设。此外，热管20垂直设置，有利于热管20内的第一制冷剂在相态改变时的流动。

在一实施例中，所述第一空腔11周侧包设有保温层，以避免第一空腔11与周侧环境进行热交换，而影响第一空腔11内的相变材料的储冷性能。进一步地，保温层可设置于箱体10内表面上，也可设置于箱体10外表面上。为了空调本体1外表面的整体性及没关系，保温层设置于箱体10的内表面上，以避免第一空腔11内的相变材料与箱体10外部环境空气或箱体10内部第一空腔11外的空气进行热交换。

应当理解，空调本体1还包括正常运行所需的常规部件，如电器控制板，可采用常规结构，在此不再赘述。

本发明相比现有技术，本发明提供的一种用于通信基站的节能供冷空调，箱体内部顶部填充有相变材料，通过热管、制冷组件的设置，使得空调本体具有两种供冷模式，第一供冷模式为运行制冷组件，此时耗电大；第二供冷模式为不运行制冷组件，此时节约一定量的电能，但制冷效率略低于第一供冷模式。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于通信基站的节能供冷空调，包括设置于通信基站柜体内的空调本体(1)，其特征在于，所述空调本体(1)包括：

箱体(10)，设有至少两相对封闭的空腔；所述箱体(10)的第一空腔(11)内填充有相变材料；

热管(20)，贯穿第一空腔(11)、与基站柜体内部空间连通的第二空腔(12)，以使所述第一空腔(11)与所述第二空腔(12)的热量通过所述热管(20)进行交换；

制冷组件(30)，包括埋入所述相变材料内的制冷部；所述制冷组件(30)与箱体(10)的供电模块电性连接；

制冷组件(30)运行时，制冷部分别向相变材料、所述热管(20)埋入所述相变材料内的吸冷段(21)提供冷能；所述相变材料储冷并改变相态；制冷组件(30)不运行时，所述相变材料储存的冷能提供给所述吸冷段(21)；

所述吸冷段(21)的冷能传递至所述热管(20)位于所述第二空腔(12)的吸热段(22)，以冷却接触所述吸热段(22)的热空气；所述箱体(10)设有内风机(40)，以将冷气吹向通信基站柜体内发热器件。

2.根据权利要求1所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述第一空腔(11)靠近所述箱体(10)顶壁设置；所述热管(20)为管道结构，内填充有第一制冷剂，形成第一制冷剂回路，以实现所述第一空腔(11)与所述第二空腔(12)的热量交换。

3.根据权利要求1所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述相变材料为液-固相变材料。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述相变材料的相变温度为15℃～21℃。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述相变材料为六水合氯化钙。

6.根据权利要求1所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述制冷组件(30)包括通过管路依次连通的压缩机(31)、冷凝器(32)、构成制冷部的蒸发器(33)，以形成第二制冷剂回路；所述箱体(10)还设有外风机(50)，用以将所述冷凝器(32)散出的热量排至基站柜体外。

7.根据权利要求6所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述压缩机(31)、冷凝器(32)、外风机(50)设置于所述箱体(10)的第三空腔(13)内；所述第三空腔(13)、第二空腔(12)之间设有隔板(60)。

8.根据权利要求7所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，若干所述热管(20)交错分布于所述制冷组件(30)的制冷部外周侧。

9.根据权利要求7所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，若干所述热管(20)顶壁靠近所述制冷部下表面设置且依次沿着所述制冷部下表面延伸方向分布。

10.根据权利要求1所述的一种用于通信基站的节能供冷空调，其特征在于，所述第一空腔(11)周侧包设有保温层。

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