KR19990046156A - Passive cooling system - Google Patents

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KR19990046156A
KR19990046156A KR1019990004315A KR19990004315A KR19990046156A KR 19990046156 A KR19990046156 A KR 19990046156A KR 1019990004315 A KR1019990004315 A KR 1019990004315A KR 19990004315 A KR19990004315 A KR 19990004315A KR 19990046156 A KR19990046156 A KR 19990046156A
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heat
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phase change
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KR1019990004315A
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이현상
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이현상
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D5/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

수동공조(passive cooling)장치는 밀폐된 공간내에서 열을 발생시키는 전자장비의 온도를 일정하게 유지하기 위한 것이다. 그 원리는 다음과 같다. 하루중 외기온도가 실내 설정온도보다 낮게 되는 야간에 외기에 의해 냉각된 작동액을 실내에 저장된 액상 상변화 물질에 접촉시켜 용융열을 내놓고 고화되게 한다. 한편 낮 동안에 실내온도가 설정온도보다 상승하려고 하면 고화된 상변화물질이 녹으면서 열을 흡수하여 실내 전자장비의 과도한 상승을 막는 것이다. 이것은 소위 재생기(regenerator)라고 부르는 것으로 열저장매체의 잠열을 이용하면 보통의 현열을 이용하는 재생기에 비하여 부피가 작고도 성능이 뛰어나다. 또한 기존의 전자장비 냉작장치가 기계적인 냉동기를 사용하는 데에 비하여 수동공조장치는 전력소비가 거의 없고 조용하며 고장의 가능성이 매우 낮다는 장점이 있다. 이 장치를 옳게 설계 시공하려면 다음과 같은 선결조건들이 만족되어야 한다.Passive cooling is to maintain a constant temperature of electronic equipment that generates heat in a confined space. The principle is as follows. At night, when the outside air temperature is lower than the room set temperature, the working liquid cooled by the outside air is brought into contact with the liquid phase change material stored in the room to give out the heat of melting and solidify. On the other hand, if the room temperature rises above the set temperature during the day, the solidified phase change material melts and absorbs heat to prevent excessive rise of indoor electronic equipment. This is called a regenerator, and the latent heat of the heat storage medium is small in volume and excellent in performance compared to the ordinary sensible heat regenerator. In addition, the manual air conditioner has the advantages of low power consumption, quietness and a very low probability of failure, compared to the conventional electronic equipment chiller using a mechanical freezer. To properly design and install this device, the following prerequisites must be met.

첫째, 실내설정온도가 일일 초저온도보다 낮아서는 안된다. 이 조건은 열역학 2법칙에 의한 것이다.First, the indoor set temperature should not be lower than the daily ultra low temperature. This condition is based on the second law of thermodynamics.

둘째, 열저장매체인 상변화물질의 크기가 일일열부하를 감당할 수있을 만큼 커야 한다.Second, the size of the phase change material, which is a heat storage medium, should be large enough to handle the daily heat load.

셋째, 일일 최저 기온시의 열방산능력이 층분하여 단시간내에 일일열부하를 방산할 수 있어야 한다.Third, the heat dissipation capacity at the lowest daily temperature should be divided so that it can dissipate daily heat load in a short time.

넷째, 기타 단열 및 제에 등의 부수적인 장치가 적절히 갖추어져 있어야 한다.Fourth, additional equipment such as heat insulation and zener should be properly provided.

Description

수동공조장치{PASSIVE COOLING SYSTEM}Manual Air Conditioning System {PASSIVE COOLING SYSTEM}

본 발명은The present invention

◎ 외부 동력 없는 독립적 자기 컨디셔닝(온도 및 관련 습도 조절)◎ Independent magnetic conditioning without external power (temperature and relative humidity control)

◎ 유지 보수 및 관련 코스트의 절감◎ Reduced maintenance and related costs

◎ 주거 전기 전자 장치로부터의 높은 열 방출력의 조건하에서도 작동함.Operates under conditions of high heat dissipation from residential electrical and electronic equipment.

◎ 극도의 높은 MTBF를 유발시키지 않는다.◎ Does not cause extremely high MTBF.

◎ 모든 오염물질제거 (프레온 가스 "CFC''혼합물 엔진으로부터의 연기등)지속적인 온도와 습도 조절을 위한 수동 공조 장치 발명에 목적이 있다.◎ Eliminate all contaminants (such as smoke from Freon gas `` CFC '' mixture engines) The objective is to invent a manual air conditioner for continuous temperature and humidity control.

본 발명은 통신 장비 시스템의 함체인 SHELTER, OUT DOOR RACK, CABIENT, EQUIP MENT HOUSING, etc..에 열교환 장치로써는 AIR CONDITIONERS, HEAT EXCHANGER를 사용한다. 전기 소모가 많고 A/S가 어렵고 산간오지 정전시 야기치 않은 돌발사태가 발생하는 문제점이 있었다.The present invention uses AIR CONDITIONERS, HEAT EXCHANGER as a heat exchanger for SHELTER, OUT DOOR RACK, CABIENT, EQUIPMENT HOUSING, etc., which are enclosures of a communication equipment system. There was a problem that the electricity consumption is high, the A / S is difficult, and the sudden occurrence that does not cause during mountainous power outage occurs.

자기 혹은 수동 컨디셔닝 시스템은 밀폐된 환경온도 조절과 관련 습도 조절을 가능하게 하고 냉각 에어 컨디셔닝 시스템의 사용없이 그리고 장비의 신뢰성 명시사항보다 더 높은 신뢰성을 가지고 전기 및 전자 장치를 작동시키는 주거열을 조절하는 특별한 열 장치이다. 이 냉각 기술로 교체할 필요가 없고 에너지 코스트도 없으며 유지보수 인력 및 비용도 필요없다. 동력 보조도 없고 냉각을 위한 공기 교환도 필요없다.Magnetic or manual conditioning systems enable enclosed environmental temperature control and associated humidity control and control residential heat to operate electrical and electronic devices without the use of cooling air conditioning systems and with greater reliability than equipment reliability specifications. It is a special thermal device. This cooling technology eliminates the need for replacement, no energy costs, and no maintenance personnel and costs. There is no power assistance and no air exchange for cooling.

이 열 컨디셔닝 시스템의 주 구성성분은:The main components of this thermal conditioning system are:

R = 열 저항 (혹은 셀터 절연)R = thermal resistance (or Celter insulation)

T = 장치 설비에 의해 발생된 열을 외부 환경으로 열을 방출하는 열트랜지스터 (혹은 열 교환기)T = heat transistor (or heat exchanger) that dissipates heat generated by the equipment to the outside environment

C = 장치 설비에 의해 방산되는 열을 저장하는 열을 저장하는 열 정전용량 (혹은 열매체)C = thermal capacitance (or heating medium) to store heat that stores heat dissipated by the device

이 냉각장치의 작동원리는 매우 간단하다. 외부 온도가 내부 셀터 온도 표1보다 더 높은 날의 어느 시점에 T 장치는 변동이 없고 열 에너지 W는 C장치에 의해 흡수된다. 특별한 높은 효율성 면 변화는 내부온도에서의 증가를 제거해 주는 이 에너지 W 를 흡수하고 저장한다. 외부온도가 내부셀터 온도보다 더 낮게 될 때 표2 T장치가 설비장치로부터 외부환경으로 축적된 열을 방산하도록 방출하는 것을 시작한다. 반면에 C장치는 자동적으로 재충전된다. 이러한 자연스런 현상은 중력과 밀도의 차이를 이용한 특별한 유기적인 열이전 유동시스템에 의해 이루어진다. 1회 시간주기에 대한 자기 컨디셔닝 시스템의 결과는 표3에서 설명되어 진다.The operating principle of this chiller is very simple. At some point on the day when the external temperature is higher than the internal Celter temperature table 1, the T device remains unchanged and the thermal energy W is absorbed by the C device. A special high efficiency change absorbs and stores this energy W which eliminates the increase in internal temperature. When the external temperature becomes lower than the internal selter temperature, the Table 2 T device begins to dissipate the heat accumulated from the installation to the external environment. On the other hand, the C device is automatically recharged. This natural phenomenon is caused by a special organic heat transfer flow system using the difference in gravity and density. The results of the self-conditioning system for one time period are described in Table 3.

SECTION A-A는 측면도SECTION A-A is a side view

SECTION B-B는 정면도SECTION B-B is the front view

SECTION C-C는 P.C.SSECTION C-C is P.C.S

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

(SECTION C-C)⑩PASSIVE COOLINGSYSTEM(P.C.S)(SECTION C-C) ⑩PASSIVE COOLINGSYSTEM (P.C.S)

열부하가 없으면 증발기는 차게 되고 증기압력이 떨어지면 파이프내에 퍼져있게 된다. 열부하가 걸리면 증발기 부분은 온도와 증기압력이 상승하고 물을 증발기에서 응축기쪽으로 밀어낸다. 파이프가 최대 용랑으로 작동할 때 물은 응축기와 저장소 끝에 모이게 된다. 그러므로 작동할 때 응축기의 길이는 열 부하와 함께 변하고 열부하가 변하든지 열교환의 환경이 변하더라도 파이프의 작동온도는 크게 변하지 않는다. 혹한의 악조건하에서도 증발기에 아주 작은 폐열을 공급하면 파이프내를 동결온도보다 높게 유지할수 있다.Without the heat load, the evaporator fills up and spreads in the pipe when the vapor pressure drops. Under the heat load, the evaporator section rises in temperature and vapor pressure and pushes water from the evaporator towards the condenser. When the pipe is running at maximum volume, the water collects at the end of the condenser and reservoir. Therefore, during operation, the length of the condenser changes with the heat load and the operating temperature of the pipe does not change significantly even if the heat load or the environment of the heat exchange is changed. Even under extreme adverse conditions, a small amount of waste heat can be supplied to the evaporator to keep the pipe above freezing temperatures.

모세관 효과- 중력수두=액상 압력 강하+ 기상 압력강하Capillary effect- Gravity head = liquid pressure drop + meteorological pressure drop

파이프의 유효거리를 증발부의 중앙에서 응축기의 중앙까지 거리로 하는 1차원 가정을 하여 평형식을 세운다. 중력수두는 수평의 파이프에서은 0이고 응축기가 증발기보다 상부에 위치한다면 음 (-)이 된다. 압력 강하는 유량이 증가함에 따라 열부하가 증가하며 따라서 요구되는 모세관 수두도 증가한다. 그러나 주어진 액체-심지 결합에 대하여 이용가능한 최대 모세관 압력()max가 있으며 히트파이프가 연속적으로 작동하기 위하여는 요구되는 모세관 압력이 관내의 어떤 위치에서도 이 값을 초과해서는 안된다. 이 경우 심지가 완전히 말라버리는 증발기 번아웃(burnout)상태가 발생하게 되고 이의 회복을 위하여는 부하가 감소되어야 한다. 중력 수두는 증발기와 응축기 사이의 유체 정역학적인 압력차이이며 주어진 상태에 따라서 음수가 될 수도 있다.Effective distance of pipe The equilibrium is established by a one-dimensional assumption that is the distance from the center of the evaporator to the center of the condenser. Gravity Head Is 0 for horizontal pipes and becomes negative if the condenser is located above the evaporator. Pressure drop and The heat load increases with increasing flow rate and therefore the required capillary head Will also increase. However, the maximum capillary pressure available for a given liquid-wick bond ( max) and for the heat pipe to operate continuously, the required capillary pressure must not exceed this value at any point in the pipe. In this case, an evaporator burnout condition occurs in which the wick is completely dried out and the load must be reduced for recovery. Gravity head is the hydrostatic pressure difference between the evaporator and the condenser and may be negative depending on the given conditions.

일 때 중력 수두는 Gravity chickenpox when is

○ 액상 압력 강하○ liquid pressure drop

심지를 통해서 액체가 유동을 하는 동안 필요한 압력강하는 Darcy법칙으로부터The pressure drop required while the liquid flows through the wick from Darcy's law.

이 식은 다공질 매질을 통과하는 유동에 대한 것이며 m [kg/s] 은 액체유동율이 [m2]는 표1.1에서 주어지는 것과 같은 심지의 침투성(permealbility)을 가리킨다.This equation is for the flow through the porous medium, where m [kg / s] is the permealbility of the wick as given in Table 1.1 where the liquid flow rate is [m 2 ].

홈을 통하여 작동 매체가 유동하는 경우 압력 강하는 파이프내 층류에 관한식The pressure drop when the working medium flows through the grooves

증기 속도가 증가하면 증기항력은 홈을 통한 액체 유동을 방해하는데 홈의 표면에 철망 등을 씌우면 이러한 문제는 해결된다.As the steam velocity increases, the steam drag impedes the flow of liquid through the grooves. The problem is solved by placing a wire mesh on the surface of the grooves.

자기 혹은 수동 컨디셔닝 시스템은 밀폐된 환경온도 조설과 관련 습도 조절을 가능하게 하고 냉각 에어 컨디셔닝 시스템의 사용없이 그리고 장비의 신뢰성 명시사항보다 더 높은 신뢰성을 가지고 전기 및 전자 장치를 작동시키는 주거열을 조절하는 특별한 장치이다. 이 냉각 기술로 교체할 필요가 없고 에너지 코스트도 없으며, 유지보수 인력 및 비용도 필요없다. 동력 보조도 없도 냉각을 위한 공기 교환도 필요없다.Magnetic or manual conditioning systems enable enclosed environmental temperature control and associated humidity control and control residential heat to operate electrical and electronic devices without the use of cooling air conditioning systems and with greater reliability than equipment reliability specifications. It is a special device. This cooling technology does not require replacement, no energy costs, and no maintenance personnel and costs. There is no power assistance and no air exchange for cooling.

Claims (1)

냉각 장치는 중력과 밀도의 차이로 상변화를 일으켜 냉·온 관리를 이루어 주며 파이프(PCS)의 모세관 압력()may은 중력수두보다 커서는 않되며 pipe의 홈의 표면에 철망을 끼워 액체유동을 원활하게 하며 pipe는 진공상태로 작동액체의 Merit수는 water(순수한 증류수)로 이루어진다.The cooling unit manages cold / hot by changing phase due to the difference of gravity and density, and the capillary pressure of pipe (PCS) ) may is not larger than gravity head, and the wire mesh is inserted into the groove of the pipe to facilitate the liquid flow.The pipe is vacuumed and the Merit water of the working liquid is made of pure water.
KR1019990004315A 1999-02-08 1999-02-08 Passive cooling system KR19990046156A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100415492B1 (en) * 2001-06-01 2004-01-24 이현상 Conditioning system using pcm

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100415492B1 (en) * 2001-06-01 2004-01-24 이현상 Conditioning system using pcm

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