CN208508320U - 用于配电柜的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种用于配电柜的冷却装置。该冷却装置的一具体实施方式包括：半导体制冷片组和电源；半导体制冷片组包括至少一个半导体制冷片，半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片嵌合在配电柜的柜壁上；嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片的冷端位于柜壁的内表面，且热端位于柜壁的外表面；电源与半导体制冷片组的两端电连接。这种结构的冷却装置利用帕尔帖效应，可以将配电柜内的热量有效地传输至外界环境。在解决配电柜的散热问题的同时，还能够有助于保持配电柜内的洁净度。

Description

用于配电柜的冷却装置

技术领域

本申请实施例涉及配电柜散热技术领域，具体涉及用于配电柜的冷却装置。

背景技术

供电可靠性是数据中心正常运行的第一要素。随着数据中心的快速发展，配电系统的功率越来越大，产热功率也随之大幅增高。这样可能会造成配电柜出现局部热点或设备过热问题，给数据中心的稳定、可靠运行带来一定风险，而且会降低设备的使用寿命。此外，数据中心的IT(internet Technology，互联网技术)设备及相关的配电设备往往对设备本身的洁净度也有很高的要求。因此，如何在保证配电柜的内部洁净度的同时，实现有效地散热是亟需解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提出了一种用于配电柜的冷却装置。

本申请实施例提出了一种用于配电柜的冷却装置，包括：半导体制冷片组和电源；半导体制冷片组包括至少一个半导体制冷片，半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片嵌合在配电柜的柜壁上；嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片的冷端位于柜壁的内表面，且热端位于柜壁的外表面；电源与半导体制冷片组的两端电连接。

在一些实施例中，冷却装置还包括温度传感器和控制器；温度传感器设置于配电柜的内部，并与控制器电连接，以将采集的温度数据发送给控制器；控制器设置于电源与半导体制冷片组之间的连接电路，以根据温度数据控制传输至半导体制冷片组的电流。

在一些实施例中，半导体制冷片组中的各半导体制冷片之间通过串联方式连接；以及控制器的一端与电源电连接，且控制器的另一端与半导体制冷片组电连接，以根据温度数据控制传输至半导体制冷片组的电流大小。

在一些实施例中，当温度数据不在预设的温度范围内时，控制器增大或减少传输至半导体制冷片组的电流值。

在一些实施例中，电源与半导体制冷片组之间的连接电路还设置有第一开关器件；控制器与第一开关器件电连接，用于根据温度数据向第一开关器件发送控制信号，以改变传输至半导体制冷片组的电流方向。

在一些实施例中，当温度数据低于下限温度阈值时，电源的正极与半导体制冷片组的热端电连接，且电源的负极与半导体制冷片组的冷端电连接。

在一些实施例中，半导体制冷片组中的各半导体制冷片至少被划分为两个半导体制冷片子组；各半导体制冷片子组之间通过并联方式连接，且分别通过第二开关器件与电源电连接；以及控制器与各第二开关器件电连接，以根据温度数据控制各第二开关器件的开关状态。

在一些实施例中，电源为直流电源或交流电源；以及当电源为交流电源时，电源与半导体制冷片组之间的连接电路还设置有转换电路，用于将交流电源转换为直流电源。

在一些实施例中，半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片的冷端贴附在柜壁的外表面上。

在一些实施例中，嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片与柜壁之间的连接处设置有绝缘、隔热材料，以及半导体制冷片组的热端设置有散热片。

本申请实施例提出的用于配电柜的冷却装置，可以包括半导体制冷片组和电源。半导体制冷片组可以包括至少一个半导体制冷片。且半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片可以嵌合在配电柜的柜壁上。其中，嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片的冷端位于柜壁的内表面，且热端位于柜壁的外表面。同时，电源与半导体制冷片组的两端电连接。这种结构的冷却装置利用帕尔帖效应，可以将配电柜内的热量有效地传输至外界环境。在解决配电柜的散热问题的同时，还能够有助于保持配电柜内的洁净度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请提供的用于配电柜的冷却装置的一个实施例的结构示意图；

图2是帕尔帖效应的原理图；

图3是本申请提供的用于配电柜的冷却装置的又一个实施例的结构示意图；

图4是本申请提供的用于配电柜的冷却装置的一个原理示意图；

图5是本申请提供的用于配电柜的冷却装置的又一个原理示意图；

图6是本申请提供的用于配电柜的冷却装置的再一个原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的原理和特征作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参见图1所示，其示出了本申请提供的用于配电柜的冷却装置的一个实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例中的冷却装置可以包括半导体制冷片组和电源3。

在本实施例中，半导体制冷片组可以包括至少一个半导体制冷片2。半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片可以嵌合在配电柜1的柜壁上。并且电源可以与半导体制冷片组的两端电连接，从而向半导体制冷片组中的半导体制冷片提供直流电源。

需要说明的是，半导体制冷片一般是由许多N型和P型半导体的颗粒互相排列而成。如图2所示，在N型半导体与P型半导体之间以一般的导体相连接而形成一完整线路。这里的导体通常是铜、铝或其他金属导体。最后由两片陶瓷片像夹心饼干一样，将排列的N型和P型半导体夹起来。这里的陶瓷片通常具有绝缘、且导热良好的特性。

这样，在向半导体制冷片提供直流电源后，位于上端的接头处，电流从N流向P，温度下降并吸热，从而形成冷端；位于下端的接头处，电流从P流向N，温度上升并放热，从而形成热端。为了提高制冷效果，半导体材料通常采用以碲化铋为基体的三元固溶体合金。其中，P型半导体是Bi2Te3-Sb2Te3，N型半导体是Bi2Te3-Bi2Se3。

在本实施例中，为了能够更好地将配电柜内的热量传输到外界环境，如图1所示，半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片2可以嵌合在配电柜1的柜壁上。此时，为了实现制冷功能，嵌合在配电柜1的柜壁上的半导体制冷片2的冷端可以位于柜壁的内表面，且半导体制冷片2的热端可以位于柜壁的外表面。其中，内表面为柜壁位于配电柜的内部的表面。内表面与外表面为柜壁相对的两个表面。

这样，在电源的正极通过导线与半导体制冷片组的冷端电连接，且电源的负极通过导线与半导体制冷片组的热端电连接(如图2中所示的连接)的情况下，半导体制冷片组的冷端可以吸收配电柜内的热量，并可以将热量传到至半导体制冷片组的热端。而处于外界环境中的半导体制冷片组的热端，则可以将热量扩散到外界环境。这样一来，就可以解决配电柜的散热问题。

而且从图1中可以看出，在散热过程中，配电柜的内部物质不会与外界环境的物质发生交换。这样还能够有助于保持配电柜内的洁净度。此外，本实施例中的冷却装置不含有机械运动部件，工作时无磨损、无噪音。并且制冷速度快，寿命长，维修简单。

可以理解的是，半导体制冷片组中的半导体制冷片的数量和设置位置在本申请中并不限制。用户可以根据配电柜的体积和产热率等因素，来配置半导体制冷片的数量。同时，用户可以根据配电柜的发热区域，来确定配置半导体制冷片的设置位置，如可以设置在配电柜的顶部和\或侧面的柜壁上。

在本实施例中，电源3可以设置在配电柜1的内部。这样一来，在启动配电柜的同时，便可以开启冷却装置。电源3也可以设置在配电柜1的外部，或者可以在配电柜1的外部设置用于控制电源3的开关。这样，用户可以根据配电柜的运行情况，来确定是否开启冷却装置，从而有助于降低电能消耗。电源3可以(但不限于)通过配电柜上的走线槽，来实现与半导体制冷片组的两端的连接。

需要说明的是，为了保持配电柜内的洁净度，避免外界环境中的灰尘、水气等从走线孔进入配电柜的内部，柜壁上开设的走线孔可以尽可能的小。同时，在走线孔处可以设置密封材料，以填充孔壁与导线之间的空隙。

本实施例中的用于配电柜的冷却装置，可以包括半导体制冷片组和电源。半导体制冷片组可以包括至少一个半导体制冷片。且半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片可以嵌合在配电柜的柜壁上。其中，嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片的冷端位于柜壁的内表面，且热端位于柜壁的外表面。同时，电源与半导体制冷片组的两端电连接。这种结构的冷却装置利用帕尔帖效应，可以将配电柜内的热量有效地传输至外界环境。在解决配电柜的散热问题的同时，还能够有助于保持配电柜内的洁净度。

在本实施例的一些可选地实现方式中，为了达到更好的散热效果，半导体制冷片组中的各半导体制冷片可以均嵌合在配电柜的柜壁上，从而可以将配电柜内的热量传输至外界环境中。

可选地，为了降低对配电柜的结构强度的影响，如图3所示，半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片2的冷端可以贴附在柜壁的外表面上。即一部分半导体制冷片2可以嵌合在柜壁上，而一部分半导体制冷片2可以贴附在柜壁上。也就是说，在柜壁不便于开设孔洞的位置处，可以将半导体制冷片2直接贴附在柜壁的外表面上，从而通过吸收柜壁的热量来实现配电柜的散热。这样还可以简化半导体制冷片组的安装过程。而且这种安装方式有利于降低对配电柜正常运行的影响。作为示例，半导体制冷片2的冷端与柜壁的外表面之间还可以设置有导热材料，如导热硅脂。

在一些实施例中，冷却装置还可以包括温度传感器和控制器。温度传感器可以设置于配电柜的内部，并与控制器电连接。这样，温度传感器可以采集配电柜内的温度数据，并可以将采集的温度数据发送给控制器。而控制器可以设置于电源与半导体制冷片组之间的连接电路。这样，控制器可以根据温度传感器发送的温度数据，来控制传输至半导体制冷片组的电流。也就是说，控制器可以根据配电柜内的温度，来动态调整电流的大小和/或方向，从而调整半导体制冷片组的制冷量。

例如图4所示，其示出了本申请提供的冷却装置的一个工作原理示意图。在图4中，半导体制冷片组中的各半导体制冷片2之间可以通过串联方式连接。即各半导体制冷片2之间通过导线串联。其中，半导体制冷片组的冷端可以与电源3的正极电连接，且热端可以与电源3的负极电连接。

此时，控制器4的一端可以与电源3电连接，且控制器4的另一端可以与半导体制冷片组电连接。同时控制器4还与温度传感器5通信连接。这样，控制器4可以根据温度传感器发送的温度数据，来控制传输至半导体制冷片组的电流大小。

由于半导体制冷片的制冷量与通过的电流大小有关，所以可以实现半导体制冷片组的制冷量的动态调整。作为示例，当温度数据不在预设的温度范围(如-10℃至+35℃)内时，控制器4可以增大或减少传输至半导体制冷片组的电流值。例如当温度大于温度范围的上限(如+35℃)时，控制器4可以增大电流值。这样，可以使配电柜内的温度保持在适宜的温度范围内，并且可以避免发生凝露现象，有助于扩大冷却装置的适用范围。同时，这种结构的冷却装置可以实现能源的合理利用。

再例如图5所示，电源3与半导体制冷片组之间的连接电路中还可以设置有第一开关器件6。并且控制器4可以与第一开关器件6电连接。此时，控制器4可以根据温度传感器5发送的温度数据，来向第一开关器件6发送控制信号，从而改变传输至半导体制冷片组的电流方向。可以理解的是，第一开关器件6与控制器4之间的位置关系在本实施例中并不限制。

作为示例，第一开关器件6可以为双刀双掷开关。当温度数据低于下限温度阈值(如-20℃)时，控制器4可以向第一开关器件6发送切换控制信号，从而改变第一开关器件6的连接状态。即将电源3的正极与半导体制冷片组的热端电连接，且将电源3的负极与半导体制冷片组的冷端电连接。这样，在极端环境中，冷却装置的冷端与热端发生互换，便可以给配电柜的内部加热，从而保证配电柜内的设备的正常运行。

进一步地，如图6所示，半导体制冷片组中的各半导体制冷片2至少被划分为两个半导体制冷片子组，如图6所示的半导体制冷片子组A、B。各半导体制冷片子组之间可以通过并联方式连接，且分别通过第二开关器件7与电源3电连接。其中，各半导体制冷片子组的冷端均与电源3的正极电连接，且各半导体制冷片子组的热端均与电源3的负极电连接。

此时，控制器4可以与各第二开关器件7电连接。这样，控制器4可以根据温度传感器5发送的温度数据，来控制各第二开关器件7的开关状态。由于半导体制冷片组的制冷量与半导体制冷片子组的数量有关，所以控制器4通过控制各第二开关器件7的开关状态，便可以控制对应的半导体制冷片子组与电源3的连接或断开。

需要说明的是，半导体制冷片组所需的工作电源一般为直流电源，上述各实施例中的电源3可以为直流电源。而为了扩大冷却装置的适用范围，上述电源3也可以为交流电源。而当电源为交流电源时，还需要在电源与半导体制冷片组之间的连接电路中设置转换电路。该转换电路可以将交流电源转换为半导体制冷片组所需的直流电源。

此外，由于半导体制冷片组在工作中需要通电，为了避免发生导电现象，提高冷却装置的安全，对于嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片，其与柜壁之间的连接处可以设置有绝缘材料。在一些应用场景中，该绝缘材料还可以具有隔热性能，即不导热或导热性能较差。这样可以避免半导体制冷片传输的热量再次传输至柜壁，影响散热效果。

另外，为了进一步地提高冷却装置的散热效果，上述各实施例中的半导体制冷片组的热端可以设置有散热片。这样有助于提高热端将热量扩散至外界环境中的效率。作为示例，热端与散热片之间还可以设置有导热材料，以提高两者之间的热交换效率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种用于配电柜的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括：半导体制冷片组和电源；

所述半导体制冷片组包括至少一个半导体制冷片，所述半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片嵌合在配电柜的柜壁上；

嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片的冷端位于柜壁的内表面，且热端位于柜壁的外表面；

所述电源与所述半导体制冷片组的两端电连接。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，所述冷却装置还包括温度传感器和控制器；

所述温度传感器设置于配电柜的内部，并与所述控制器电连接，以将采集的温度数据发送给所述控制器；

所述控制器设置于所述电源与所述半导体制冷片组之间的连接电路，以根据温度数据控制传输至所述半导体制冷片组的电流。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其中，所述半导体制冷片组中的各半导体制冷片之间通过串联方式连接；以及

所述控制器的一端与所述电源电连接，且所述控制器的另一端与所述半导体制冷片组电连接，以根据温度数据控制传输至所述半导体制冷片组的电流大小。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其中，当温度数据不在预设的温度范围内时，所述控制器增大或减少传输至所述半导体制冷片组的电流值。

5.根据权利要求3所述的冷却装置，其中，所述电源与所述半导体制冷片组之间的连接电路还设置有第一开关器件；

所述控制器与第一开关器件电连接，用于根据温度数据向第一开关器件发送控制信号，以改变传输至所述半导体制冷片组的电流方向。

6.根据权利要求5所述的冷却装置，其中，当温度数据低于下限温度阈值时，所述电源的正极与所述半导体制冷片组的热端电连接，且所述电源的负极与所述半导体制冷片组的冷端电连接。

7.根据权利要求2所述的冷却装置，其中，所述半导体制冷片组中的各半导体制冷片至少被划分为两个半导体制冷片子组；

各半导体制冷片子组之间通过并联方式连接，且分别通过第二开关器件与所述电源电连接；以及

所述控制器与各第二开关器件电连接，以根据温度数据控制各第二开关器件的开关状态。

8.根据权利要求2所述的冷却装置，其中，所述电源为直流电源或交流电源；以及

当所述电源为交流电源时，所述电源与所述半导体制冷片组之间的连接电路还设置有转换电路，用于将交流电源转换为直流电源。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，所述半导体制冷片组中的至少部分半导体制冷片的冷端贴附在柜壁的外表面上。

10.根据权利要求1-9之一所述的冷却装置，其中，嵌合在配电柜的柜壁上的半导体制冷片与柜壁之间的连接处设置有绝缘、隔热材料，以及所述半导体制冷片组的热端设置有散热片。