RU2788056C2 - System for temperature control and for creating an air flow in an electric casing - Google Patents
System for temperature control and for creating an air flow in an electric casing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788056C2 RU2788056C2 RU2019131464A RU2019131464A RU2788056C2 RU 2788056 C2 RU2788056 C2 RU 2788056C2 RU 2019131464 A RU2019131464 A RU 2019131464A RU 2019131464 A RU2019131464 A RU 2019131464A RU 2788056 C2 RU2788056 C2 RU 2788056C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- air flow
- duct
- thermoelectric
- electrical
- Prior art date
Links
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000004301 light adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenebismuth Chemical compound [Bi]=[Te] PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники изобретенияField of invention
Настоящее изобретение относится к системе для управления температурой и для создания воздушного потока в электрическом кожухе. Изобретение также относится к электрическому кожуху, включающему упомянутую систему.The present invention relates to a system for controlling temperature and for generating airflow in an electrical enclosure. The invention also relates to an electrical enclosure comprising said system.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время затруднительно найти одно единственное решение для управления температурой внутри электрического шкафа. Фактически, ситуация может оказаться различной в зависимости от типа электрических или электронных устройств, которые размещаются в электрическом шкафу, в зависимости от окружающей среды, в которой помещен электрический шкаф, поскольку он может быть размещен в выделенном помещении, на открытом воздухе, в горячей среде, в холодной среде или в среде с изменяющейся температурой.At present, it is difficult to find one single solution for controlling the temperature inside an electrical cabinet. In fact, the situation may be different depending on the type of electrical or electronic devices that are placed in the electrical cabinet, depending on the environment in which the electrical cabinet is placed, because it can be placed in a dedicated room, outdoors, in a hot environment, in a cold environment or in an environment with changing temperature.
Например, если электрический шкаф используется на открытом воздухе, может быть полезным управлять температурой внутри шкафа, независимо от того, требуется ли охлаждать устройства в случае высокой температуры окружающей среды или же нагревать внутренность электрического шкафа, чтобы удалить влагу.For example, if an electrical cabinet is used outdoors, it may be useful to control the temperature inside the cabinet, whether it is necessary to cool the devices in case of high ambient temperatures or to heat the interior of the electrical cabinet to remove moisture.
Чтобы адаптировать шкаф к условиям окружающей его среды, хорошо известно, что в него вводится система вентиляции, включающая в себя один или более вентиляторов, система охлаждения, включающая в себя кондиционер воздуха, и/или система обогрева, которая может использовать нагревательный элемент или кондиционер воздуха в реверсивном режиме.In order to adapt a cabinet to its environment, it is well known to include a ventilation system including one or more fans, a cooling system including an air conditioner, and/or a heating system that may use a heating element or an air conditioner. in reverse mode.
Тем не менее, за исключением того факта, что необходимо знать условия, в которых будет размещен электрический шкаф, некоторые из этих систем зачастую подвержены отказам. В электрических шкафах отказы зачастую возникают в одной из вышеуказанных систем. В качестве примера, длительное прерывание системы вентиляции может приводить к рискам перегрева внутри электрического шкафа и, в силу этого, к риску повреждения электрических или электронных устройств, которые установлены в электрическом шкафу.However, apart from the fact that it is necessary to know the conditions in which the electrical cabinet will be placed, some of these systems are often prone to failure. In electrical cabinets, failures often occur in one of the above systems. By way of example, a prolonged interruption of the ventilation system can lead to risks of overheating inside the electrical cabinet and therefore to the risk of damage to the electrical or electronic devices that are installed in the electrical cabinet.
Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить решение, позволяющее обходиться без вышеуказанных классических систем вентиляции, охлаждения и/или обогрева, чтобы ограничивать риски отказов и в силу этого предотвращать возможное повреждение электрических или электронных устройств, заключенных в электрическом шкафу.The object of the invention is to propose a solution that makes it possible to dispense with the above-mentioned classical ventilation, cooling and/or heating systems in order to limit the risks of failure and thereby prevent possible damage to the electrical or electronic devices contained in the electrical cabinet.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Вышеуказанная задача решается системой для управления температурой и для создания воздушного потока в электрическом кожухе, включающей в себя:The above problem is solved by a system for controlling temperature and for creating an air flow in an electrical enclosure, including:
– воздуховод, содержащий по меньшей мере первое отверстие, второе отверстие и расположенный между упомянутым первым отверстием и упомянутым вторым отверстием канал с тем, чтобы обеспечивать возможность упомянутому воздушному потоку проходить между двумя отверстиями,- an air duct containing at least a first opening, a second opening and a channel located between said first opening and said second opening in order to allow said air flow to pass between the two openings,
– решетку из множества независимых термоэлектрических модулей,– a grid of many independent thermoelectric modules,
причем упомянутая решетка содержит по меньшей мере одно выровненное подмножество множества термоэлектрических модулей, которое расположено в направлении, называемом основным направлением, причем каждый термоэлектрический модуль решетки имеет две противоположных стороны и адресуется индивидуализированным образом, чтобы создавать эффект Пельтье между двумя своими сторонами,wherein said array contains at least one aligned subset of the plurality of thermoelectric modules, which is located in a direction called the main direction, and each thermoelectric array module has two opposite sides and is addressed in an individualized manner in order to create a Peltier effect between its two sides,
причем упомянутая решетка модулей позиционирована так, чтобы ориентировать свое выровненное подмножество множества термоэлектрических модулей вдоль упомянутого канала, а каждый модуль решетки имеет одну сторону внутри воздуховода и одну сторону снаружи упомянутого воздуховода,wherein said array of modules is positioned so as to orient its aligned subset of the plurality of thermoelectric modules along said duct, and each array module has one side inside the duct and one side outside of said duct,
– блок управления, выполненный с возможностью управлять каждым термоэлектрическим модулем решетки индивидуализированным образом.- a control unit configured to control each thermoelectric module of the grid in an individualized manner.
Согласно одному конкретному признаку, все термоэлектрические модули являются идентичными.According to one specific feature, all thermoelectric modules are identical.
Согласно одному конкретному варианту реализации, решетка модулей включает в себя множество термоэлектрических модулей, организованных во множество рядов и в по меньшей мере один столбец, причем каждый ряд термоэлектрических модулей задан рангом i, где i составляет от 1 до n, и n больше или равно 2, а каждый столбец термоэлектрических модулей задан рангом j, где j составляет от 1 до m, и m больше или равно 1.According to one particular implementation, the array of modules includes a plurality of thermoelectric modules arranged in a plurality of rows and at least one column, each row of thermoelectric modules being given a rank of i, where i is from 1 to n and n is greater than or equal to 2 , and each column of thermoelectric modules is given a rank j, where j is from 1 to m, and m is greater than or equal to 1.
Согласно другому конкретному признаку, блок управления выполнен с возможностью адресации каждого модуля решетки по его координатам i, j в решетке.According to another specific feature, the control unit is configured to address each array module at its coordinates i, j in the array.
Согласно другому конкретному признаку, термоэлектрические модули расположены в решетке таким образом, чтобы образовывать квазинепрерывную поверхность.According to another specific feature, the thermoelectric modules are arranged in the array in such a way as to form a quasi-continuous surface.
Согласно другому конкретному признаку, упомянутая поверхность является плоской.According to another specific feature, said surface is flat.
Согласно другому конкретному варианту реализации, воздуховод образован трубкой, имеющей по меньшей мере одну стенку, ограничивающую упомянутый канал, и упомянутая стенка трубки образует опору упомянутой решетки.According to another specific embodiment, the air duct is formed by a tube having at least one wall delimiting said channel, and said tube wall forms a support for said grid.
Согласно одному конкретному признаку, блок управления включает в себя модуль для определения тех термоэлектрических модулей, которыми следует управлять по температуре в зависимости от направления и важности воздушного потока, создаваемого в воздуховоде.According to one specific feature, the control unit includes a module for determining which thermoelectric modules should be temperature controlled depending on the direction and importance of the airflow generated in the duct.
Согласно другому конкретному признаку, блок управления включает в себя модуль для определения температуры каждого термоэлектрического модуля с учетом ориентации воздушного потока и интенсивности создаваемого воздушного потока.According to another specific feature, the control unit includes a module for determining the temperature of each thermoelectric module, taking into account the orientation of the air flow and the intensity of the generated air flow.
Согласно другому конкретному признаку, воздуховод включает в себя по меньшей мере одну стенку, образованную стенкой электрического кожуха.According to another specific feature, the duct includes at least one wall formed by the wall of the electrical enclosure.
Согласно другому конкретному признаку, система включает в себя клапан, которому может быть отдана команда частично или полностью блокировать каждое отверстие.According to another specific feature, the system includes a valve that can be commanded to partially or completely block each opening.
Изобретение также относится к электрическому кожуху, включающему в себя множество стенок, ограничивающих внутренний объем, предназначенный для приема электрических или электронных устройств, причем упомянутый кожух включает в себя охарактеризованную выше систему для управления температурой и для создания воздушного потока.The invention also relates to an electrical enclosure including a plurality of walls delimiting an internal volume for receiving electrical or electronic devices, said enclosure including the temperature control and airflow system described above.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Другие признаки и преимущества станут очевидными из нижеприведенного подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Other features and advantages will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 является схематическим представлением принципа конструкции системы согласно изобретению, предназначенной для применения в электрическом шкафу;Fig. 1 is a schematic representation of the construction principle of the system according to the invention for use in an electrical cabinet;
Фиг. 2A и 2B являются видами сбоку термоэлектрического модуля, который может использоваться в системе согласно изобретению;Fig. 2A and 2B are side views of a thermoelectric module that can be used in the system according to the invention;
Фиг. 3A–3F показывают первый вариант реализации системы согласно изобретению и принцип ее работы;Fig. 3A-3F show a first embodiment of the system according to the invention and the principle of its operation;
Фиг. 4A и 4B показывают другой вариант реализации системы согласно изобретению соответственно в перспективе и в поперечном сечении;Fig. 4A and 4B show another embodiment of the system according to the invention in perspective and in cross section, respectively;
Фиг. 5A и 5B показывают два других варианта реализации системы по изобретению.Fig. 5A and 5B show two other embodiments of the system of the invention.
Подробное описание по меньшей мере одного варианта реализацииDetailed description of at least one embodiment
Ссылаясь на фиг. 1, в качестве варианта применения взят электрический кожух 1 в виде электрического шкафа, имеющего форму параллелепипеда, содержащего верхнюю стенку 10, нижнюю стенку 11 и четыре боковых стенки 12, расположенных попарно напротив друг друга. Конечно, система согласно изобретению может быть адаптирована ко всем типам, всем формам и всем размерам электрического кожуха.Referring to FIG. 1, an
Электрический шкаф 1 предназначен для того, чтобы заключать в себе электрические и/или электронные устройства 6, закрепленные на направляющих 7, например, и может включать в себя впуск воздуха (не показан), через который воздух вводится вовнутрь электрического шкафа 1, и выпуск воздуха (не показан) для откачивания горячего воздуха за пределы электрического шкафа 1. Тем не менее, изобретение будет идеально подходить для электрического шкафа, который называется воздухонепроницаемым (герметичным), другими словами, без впуска воздуха и без выпуска воздуха.The
Система согласно изобретению может позволять:The system according to the invention may allow:
– создавать по меньшей мере один воздушный поток в электрическом шкафу 1 в заданном направлении;– create at least one air flow in the
– локализованным образом охлаждать или нагревать определенные зоны внутри электрического шкафа 1.– locally cool or heat certain areas inside the
За счет создания воздушного потока воздух может поэтому циркулировать в электрическом шкафу, в частности, обеспечивая возможность:By creating an air flow, the air can therefore circulate in the electrical cabinet, in particular enabling:
– гомогенизации температуры в шкафу;– temperature homogenization in the cabinet;
– входа воздуха в шкаф и/или его отвода наружу;– air inlet into the cabinet and/or its removal to the outside;
– исключения «горячей точки» (места локального перегрева) или «холодной точки» (места локального недогрева) посредством направления воздушного потока надлежащим образом на «горячую точку» или «холодную точку».– elimination of a “hot spot” (place of localized overheating) or “cold spot” (place of localized underheating) by directing the air flow appropriately to the “hot spot” or “cold spot”.
Система согласно изобретению включает в себя решетку (матрицу) 20, содержащую множество термоэлектрических модулей (модулей на эффекте Пельтье). Решетка 20 может включать в себя опору 200, на которой собраны и организованы термоэлектрические модули M.The system according to the invention includes a grid (matrix) 20 containing a plurality of thermoelectric modules (Peltier modules). The
Термоэлектрические модули M могут быть идентичными.The thermoelectric modules M may be identical.
Внутри решетки термоэлектрические модули M могут быть позиционированы смежным и прилегающим образом, образуя квазинепрерывную поверхность. Поверхность может быть плоской или изогнутой в зависимости от формы и компоновки модулей. Поверхности двух смежных модулей решетки будут в идеале отделены друг от друга теплоизоляционным элементом, чтобы предотвращать теплопередачу от одного модуля к другому.Within the array, the thermoelectric modules M can be positioned in an adjacent and adjoining manner, forming a quasi-continuous surface. The surface can be flat or curved depending on the shape and layout of the modules. The surfaces of two adjacent lattice modules would ideally be separated from each other by a heat insulating element to prevent heat transfer from one module to the other.
Ссылаясь на фиг. 2A и 2B, каждый термоэлектрический модуль M имеет классическую внутреннюю конструкцию 30, содержащую полупроводниковые кристаллы, изготовленные из материалов на основе теллурида висмута типа N и типа P. С каждой стороны эту конструкцию покрывают две керамические пластины 31 и 32, имеющие высокую теплопроводность. Последовательность кристаллов электрически соединена последовательно, но расположена термически параллельно, чтобы оптимизировать теплопередачу между горячими и холодными керамическими поверхностями модуля. В модулях, показанных на прилагаемых фигурах, светло–серый цвет представляет так называемую холодную пластину, а темно–серый цвет представляет так называемую горячую пластину. Подача тока в модуль M обеспечивает возможность поглощения или выделения тепла. При приложении напряжения постоянного тока посредством генератора 33 носители положительного и отрицательного заряда поглощают тепло из поверхности подложки и переносят его и высвобождают его на подложку на противоположной стороне. Следовательно, та поверхность, на которой поглощается энергия, становится холодной, а противоположная ей поверхность, на которой энергия высвобождается, становится горячей. Также можно модифицировать направление потока тепла внутри модуля просто изменением направления тока на противоположное. Этот последний принцип показан на фиг. 2A и 2B, на которых можно видеть, что изменение направления тока на противоположное обеспечивает изменение на противоположное направления потока тепла между двумя пластинами 31, 32.Referring to FIG. 2A and 2B, each thermoelectric module M has a conventional
Две керамические пластины 31, 32 могут иметь прямоугольный формат, идентичный и наложенный на соответствующие противоположные стороны внутренней конструкции 30 модуля, ограничивая внешний контур модуля. Может быть предусмотрена любая другая форма.The two
Система включает в себя блок управления UC, предназначенный для того, чтобы управлять каждым термоэлектрическим модулем M независимым и индивидуализированным образом.The system includes a control unit UC designed to control each thermoelectric module M in an independent and individualized manner.
Каждым термоэлектрическим модулем M можно управлять непосредственно посредством блока UC управления с использованием соединения "точка с точкой" (показано каждой стрелкой на фиг. 1), подводя к нему соответствующий электрический ток и прикладывая соответствующее электрическое напряжение. Электрические соединения обеспечивают возможность подсоединения каждого модуля M к блоку управления UC. Конечно, следует понимать, что может предполагаться любое другое решение по связи и управлению (шина, беспроводное соединение и т.д.).Each thermoelectric module M can be controlled directly by the control unit UC using a point-to-point connection (shown by each arrow in FIG. 1) by supplying an appropriate electrical current to it and applying an appropriate electrical voltage. The electrical connections allow each M module to be connected to the UC control unit. Of course, it should be understood that any other communication and control solution (bus, wireless connection, etc.) may be contemplated.
Блок управления UC может включать в себя модуль для управления температурой каждого модуля в зависимости от подводимой электрической мощности.The UC control unit may include a module for controlling the temperature of each module depending on the input electrical power.
Внутри и снаружи электрического шкафа 1 могут быть размещены температурные датчики T, каждый из которых соединен с блоком управления UC для того, чтобы подавать ему данные измерений температуры. Данные измерений температуры могут обрабатываться блоком управления UC с тем, чтобы управлять каждым модулем решетки надлежащим образом.Temperature sensors T can be placed inside and outside the
Электрический ток электропитания каждого термоэлектрического модуля M характеризуется его направлением и его силой. Это направление фактически позволяет осуществлять ориентацию направления потока тепла между двумя пластинами 31, 32 модуля M, а значит, и задание холодной стороны и горячей стороны модуля. Сила тока обеспечивает управление уровнем температуры каждой стороны модуля, причем эти температуры обозначаются как TA и TB для сторон A и B модуля M соответственно.The electric power supply current of each thermoelectric module M is characterized by its direction and its strength. This direction actually allows the direction of heat flow between the two
Система согласно изобретению включает в себя воздуховод 40, 400, образующий канал 41, 401, через который может циркулировать создаваемый системой воздушный поток F10, F20, F30, F100. Воздуховод включает в себя по меньшей мере два отверстия 42, 43; 402, 403, между которым упомянутый канал образован и ограничен по меньшей мере одной боковой стенкой 44, 404, содержащей внутреннюю сторону, расположенную внутри воздуховода 40, 400, и наружную сторону, расположенную снаружи воздуховода. Эти два отверстия, например, расположены на двух противоположных концах решетки. В равной степени можно предусмотреть другие отверстия, в частности, боковые отверстия, проходящие сквозь упомянутую боковую стенку. Эти боковые отверстия 46, 48 могут быть получены на двух концах поперечного выровненного подмножества модулей решетки, как можно видеть на фиг. 3B, или же сквозь опору решетки и непосредственно между двумя модулями решетки, как можно видеть на фиг. 3E.The system according to the invention includes an
Согласно одному конкретному аспекту изобретения, опора 200 решетки 20 может быть позиционирована таким образом, чтобы по меньшей мере частично образовывать упомянутую боковую стенку воздуховода, причем по меньшей мере одно выровненное подмножество термоэлектрических модулей M решетки 20 поэтому ориентировано вдоль канала 41, 401. Поэтому одна из двух сторон решетки 20 находится на внутренней стороне стенки воздуховода, а другая сторона решетки – на наружной стороне стенки воздуховода.According to one particular aspect of the invention, the
Поскольку каждый термоэлектрический модуль M имеет две стороны, предназначенные иметь различные температуры, ему назначены две разные температуры: первая температура TA_i,j, соответствующая температуре его внутренней стороны, предназначенной располагаться внутри воздуховода, и вторая температура TB_i,j, соответствующая температуре его наружной стороны, предназначенной располагаться снаружи воздуховода.Since each thermoelectric module M has two sides intended to have different temperatures, two different temperatures are assigned to it: the first temperature TA_i,j corresponding to the temperature of its inner side intended to be located inside the duct, and the second temperature TB_i,j corresponding to the temperature of its outer side, designed to be located outside the duct.
Не накладывая ограничений на изобретение, упомянутый воздуховод может быть выполнен внутри электрического шкафа 1. Он может быть выполнен в виде единого (цельного) узла, установленного непосредственно в пространстве электрического шкафа 1 (как показано на фиг. 3A–3D), или может использовать одну или более существующих стенок электрического шкафа, чтобы завершить стенку, несущую решетку термоэлектрических модулей. Решетка может в равной степени заменять стенку 10, 11, 12 электрического шкафа, ориентируясь одной из своих сторон наружу электрического шкафа, а другой – внутрь электрического шкафа. Тогда воздуховод формируется комплементарной частью, расположенной в электрическом шкафу 1. Поэтому фиг. 5A и 5B показывают два возможных варианта реализации системы согласно изобретению. На фиг. 5A воздуховод использует стенку 12 электрического шкафа для образования части своей боковой стенки. На фиг. 5B решетка 20 и ее опора 200 заменяют боковую стенку 12 электрического шкафа, имея одну сторону модулей внутри электрического шкафа и другую сторону модулей снаружи электрического шкафа. Комплементарная стенка 50 размещена внутри электрического шкафа, завершая боковую стенку воздуховода.Without imposing restrictions on the invention, said air duct can be made inside the
Согласно одному конкретному признаку, каждое отверстие можно регулировать клапаном 47, 407, которым можно управлять посредством блока управления, открывая его или закрывая его. Положением каждого клапана также можно управлять посредством блока управления UC таким образом, чтобы регулировать скорость созданного воздушного потока.In one particular feature, each opening can be controlled by a
Если точнее, в силу этого можно различать два разных варианта реализации системы согласно изобретению.More specifically, two different embodiments of the system according to the invention can be distinguished because of this.
В первом варианте реализации, показанном на фиг. 3A–3F, решетка 20 термоэлектрических модулей принимает форму стенки, которая является плоской на двух своих сторонах, каждая из которых образована квазисопряженным выстраиванием (упорядочением) множества термоэлектрических модулей. Эта стенка модулей выполнена образующей одну из стенок воздуховода, тем самым обеспечивая формирование внутренней стороны стенки воздуховода и наружной стороны стенки воздуховода. По меньшей мере один воздушный поток F10 создается вдоль выровненного подмножества модулей по принципу естественной конвекции, от модуля с самой холодной внутренней стороной к модулю с самой горячей внутренней стороной. Этот принцип проиллюстрирован на фиг. 3A и 3B. Второй воздушный поток F20 также может создаваться между вторым выровненным подмножеством модулей решетки, между двумя боковыми отверстиями 46 воздуховода. Тогда два отверстия 42, 43 могут быть закрыты клапанами 47. Этот принцип проиллюстрирован на фиг. 3C и 3D. Аналогично, фиг. 3E и 3F показывают создание воздушного потока F30 между одним из отверстий 42 и отверстием 48, выполненным прямо сквозь опору 200 решетки модулей. Последнее решение должно быть полезным для того, чтобы справиться с «горячей точкой» в шкафу. Тогда все другие отверстия могут блокироваться управляемым надлежащим образом клапаном. Могут быть предусмотрены другие отверстия этого типа сквозь опору 200 решетки и даже через всю боковую стенку устройства для улучшенной адаптации направления воздушного потока в электрическом шкафу.In the first embodiment shown in FIG. 3A-3F, the array of
Не накладывая ограничений на изобретение, если решетка 20 является прямоугольной и включает в себя множество выровненных подмножеств термоэлектрических модулей в рядах и в столбцах, каждый термоэлектрический модуль может быть идентифицирован по координатам i,j, где i соответствует номеру ряда, причем i составляет от 1 до n (n больше или равно 2), и где j соответствует номеру столбца, причем j составляет от 1 до m (m больше или равно 1). Поэтому на фиг. 3B и 3D модули обозначены как M_i,j. Конечно, ряды и столбцы могут меняться местами в зависимости от ориентации решетки.Without limiting the invention, if the
Следует отметить, что модуль решетки, который не нужен для создания требуемого воздушного потока, может быть отсоединен для того, чтобы избежать отклонения создаваемого воздушного потока. На фигурах отсоединенные модули M представлены, например, в белом цвете.It should be noted that the grille module, which is not needed to generate the required airflow, can be detached in order to avoid deflecting the generated airflow. In the figures, the detached modules M are shown, for example, in white.
Во втором варианте реализации, показанном на фиг. 4A и 4B, воздуховод 400 выполнен в виде трубки, имеющей цилиндрическую форму, предпочтительно круглого сечения, и задающей канал 401, открытый на двух своих концах 402, 403. Трубка включает в себя по меньшей мере одну стенку 404, которая образована решеткой термоэлектрических модулей. В этом варианте реализации несущая модули стенка 404 не обязательно является плоской, а значит, соответствует сечению трубки. Аналогично первому варианту реализации, как можно видеть в сечении B–B трубки на фиг. 4B, одна сторона каждого модуля ориентирована к внутренности трубки, а другая сторона каждого модуля ориентирована наружу трубки. Ссылаясь на фиг. 2A и 2B, каждый модуль M поэтому выполнен с тремя концентрическими слоями, соответственно образованными, в порядке изнутри наружу, из первой пластины 31, конструкции 30 и второй пластины 32. Поэтому трубка может быть получена сборкой множества термоэлектрических модулей, размещенных торец к торцу от одного конца трубки до другого. Несущий элемент 405 обеспечивает соединение одного модуля с другим и служит в качестве опоры для решетки. Созданный воздушный поток F100 проходит через образованный трубкой канал 401 по принципу естественной конвекции, от модуля с самой холодной внутренней стороной к модулю с самой горячей внутренней стороной. Аналогичным образом, могут быть предусмотрены клапаны 407 для того, чтобы частично или полностью блокировать каждое отверстие трубки. Аналогично, каждый термоэлектрический модуль трубки может адресоваться индивидуализированным образом посредством блока управления UC. На фиг. 4A каждый модуль идентифицирован различным рангом вдоль упомянутой трубки и обозначен как M_k, где k составляет от 1 до n. Могут быть предусмотрены одно или более промежуточных отверстий сквозь боковую стенку 404 трубки, например, на уровне каждого несущего элемента 405, чтобы создавать другие воздушные потоки.In the second embodiment shown in FIG. 4A and 4B,
Тот же электрический шкаф 1 может включать множество трубок этого типа, например, размещенных параллельно или в соответствии с рядом конфигураций для того, чтобы адаптировать к внутренней архитектуре шкафа. Трубки могут быть присоединены к опорам и направляющим 7 электрических устройств 6.The same
При работе, индивидуализированное управление каждым термоэлектрическим модулем позволяет предполагать различные варианты применения.In operation, the individualized control of each thermoelectric module allows for various applications.
Первый вариант применения касается создания воздушного потока в воздуховоде посредством создания температурного градиента на внутренней стороне воздуховода. Градиент создают путем соответствующего управления модулями решетки 20, которые присутствуют в подмножестве, выровненном по направлению создаваемого воздушного потока, посредством адаптации температуры той стороны A матрицы, которая соответствует внутренней стороне. Поток воздуха фактически создается за счет естественной конвекции в направлении от холодного к горячему.The first application concerns the creation of air flow in the duct by creating a temperature gradient on the inside of the duct. The gradient is created by appropriately controlling the modules of the grating 20, which are present in the subset aligned with the direction of the generated airflow, by adapting the temperature of that side A of the matrix that corresponds to the inner side. The air flow is actually created by natural convection in the direction from cold to hot.
Соответственно, рассматривая описанный выше первый вариант реализации, выровненное подмножество вдоль столбца j, содержащего n модулей, и создаваемый воздушный поток, который соответствует увеличивающемуся рангу i:Accordingly, considering the first embodiment described above, an aligned subset along column j containing n modules, and a generated airflow that corresponds to an increasing rank of i:
– модулем с координатами M_1,j управляют посредством блока управления UC так, чтобы довести его внутреннюю сторону до первой температуры TA_1,j;– the module with coordinates M_1,j is controlled by the control unit UC so as to bring its inner side to the first temperature TA_1,j;
– модулем с координатами M_2,j управляют посредством блока управления UC так, чтобы довести его внутреннюю сторону до второй температуры TA_2,j, превышающей первую температуру TA_1,j;– the module with coordinates M_2,j is controlled by the control unit UC so as to bring its inner side to the second temperature TA_2,j, which is higher than the first temperature TA_1,j;
– модулем с координатами M_i,j управляют посредством блока управления UC так, чтобы довести его внутреннюю сторону до температуры TA_i,j, превышающей температуру TA_i–1,j;– the module with coordinates M_i,j is controlled by the control unit UC so as to bring its inner side to a temperature TA_i,j that exceeds the temperature TA_i–1,j;
– модулем с координатами M_n,j управляют посредством блока управления UC так, чтобы довести его внутреннюю сторону до температуры TA_n,j, превышающей температуру TA_n–1,j.– the module with coordinates M_n,j is controlled by the control unit UC so as to bring its inner side to a temperature TA_n,j higher than the temperature TA_n–1,j.
Этот принцип проиллюстрирован на фиг. 3A и 3B созданием воздушного потока F10 посредством вертикального выровненного подмножества модулей вдоль второго столбца решетки (j=2). Идентичный принцип может применяться вдоль ряда решетки, как показано на фиг. 3C и 3D, посредством использования боковых отверстий воздуховода. На фиг. 3C и 3D поток F20 создается посредством выровненного подмножества модулей вдоль третьего ряда решетки 20 (i=3). Этот принцип был бы точно таким же для создания воздушного потока F30 или даже воздушного потока F100 внутри трубки.This principle is illustrated in Fig. 3A and 3B by generating airflow F10 by means of a vertically aligned subset of modules along the second column of the grid (j=2). The same principle can be applied along the array row as shown in FIG. 3C and 3D through the use of side duct openings. In FIG. 3C and 3D, flow F20 is created by an aligned subset of modules along the third row of grid 20 (i=3). This principle would be exactly the same for creating F30 airflow or even F100 airflow inside the tube.
В таком случае, принцип работы может быть следующим:In this case, the principle of operation can be as follows:
– блок управления UC непрерывно принимает данные о температуре, поступающие от температурных датчиков T;– the UC control unit continuously receives temperature data from the temperature sensors T;
– в зависимости от принятых данных о температуре, блок управления UC определяет, требуется ли или нет создание одного или более воздушных потоков, и если да, то определяет направление каждого подлежащего созданию воздушного потока и его интенсивность;– depending on the received temperature data, the UC control unit determines whether or not the creation of one or more air flows is required, and if so, determines the direction of each air flow to be created and its intensity;
– после того, как определены характеристики каждого подлежащего созданию воздушного потока, блок управления UC определяет модули M решетки 20, участвующие в создании воздушного потока, и определяет температуру, назначаемую каждому модулю для создания температурного градиента, достаточного для того, чтобы создать воздушный поток;– after the characteristics of each airflow to be created, the control unit UC determines the modules M of the
– блок управления UC отправляет индивидуализированную температурную команду в каждый термоэлектрический модуль, заставляя его приобрести требуемую температуру;– the UC control unit sends an individualized temperature command to each thermoelectric module, forcing it to acquire the required temperature;
– за счет естественной конвекции создается воздушный поток между выбранными модулями решетки; отверстиям системы, которые пригодны для прохождения создаваемого воздушного потока, дают команду открыться, чтобы обеспечивать возможность циркуляции воздушного потока;- due to natural convection, an air flow is created between the selected lattice modules; openings of the system which are suitable for the passage of the generated air flow are commanded to open to allow the air flow to circulate;
– в любое время блок UC управления может прерывать воздушный поток посредством отключения одного или более выбранных термоэлектрических модулей и задания новой последовательности команд для создания нового воздушного потока.– at any time, the UC control unit can interrupt the airflow by turning off one or more selected thermoelectric modules and issuing a new sequence of commands to create a new airflow.
Конечно, созданный температурный градиент должен быть достаточным и соответствующим создаваемому воздушному потоку. Блок управления UC может использовать алгоритм, сконфигурированный с возможностью определять температуру, назначаемую каждому термоэлектрическому модулю, учитывая направление и важность создаваемого воздушного потока и его интенсивность.Of course, the temperature gradient created must be sufficient and appropriate for the airflow generated. The UC control unit may use an algorithm configured to determine the temperature assigned to each thermoelectric module, considering the direction and importance of the generated airflow and its intensity.
Кроме того, следует понимать, что двум смежным модулям в выровненном подмножестве может быть подана команда дать одинаковую температуру.In addition, it should be understood that two adjacent modules in an aligned subset may be commanded to be given the same temperature.
Второй вариант применения связан с получением локализованного охлаждения или нагрева в электрическом шкафу. С этой целью, в зависимости от принимаемых данных о температуре, блок управления может выдать команду одному или более термоэлектрическим модулям решетки понизить температуру (в случае присутствия «горячей точки») или повысить температуру (например, чтобы удалить присутствующую влагу).The second application is related to obtaining localized cooling or heating in the electrical cabinet. To this end, depending on the received temperature data, the control unit may instruct one or more thermoelectric grid modules to lower the temperature (in the case of the presence of a "hot spot") or increase the temperature (for example, to remove moisture present).
Воздуховод может включать в себя более чем два отверстия для того, чтобы иметь возможность создавать воздушные потоки различных типов. Каждое отверстие может регулироваться клапаном, которому может быть подана команда на открытие или закрытие.The air duct may include more than two openings in order to be able to create different types of air currents. Each opening can be controlled by a valve that can be commanded to open or close.
Согласно одному конкретному аспекту изобретения, чтобы воздействовать на скорость воздушного потока, каждому клапану может быть выдана команда отрегулировать размер соответствующего ему отверстия. Поэтому может оказаться возможным создавать ускорение воздушного потока посредством управления размером отверстий.In accordance with one particular aspect of the invention, in order to influence the airflow rate, each valve may be commanded to adjust the size of its respective opening. Therefore, it may be possible to create an acceleration of the airflow by controlling the size of the openings.
Очевидно, что решение согласно изобретению имеет многочисленные преимущества, включая:Obviously, the solution according to the invention has numerous advantages, including:
– решение, которое легко реализовывать;– a solution that is easy to implement;
– решение, которое является надежным и не очень подверженным неисправностям, в отличие от классических решений с вентиляцией;– a solution that is reliable and not very prone to failures, in contrast to classical ventilation solutions;
– решение, которое требует ограниченного техобслуживания, при этом термоэлектрические модули не имеют механических частей и являются особенно простыми в замене;– a solution that requires limited maintenance, while thermoelectric modules do not have mechanical parts and are particularly easy to replace;
– решение, обеспечивающее создание воздушных потоков во множественных направлениях, по команде, без вмешательства.– a solution that provides the creation of air flows in multiple directions, on command, without intervention.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131464A RU2788056C2 (en) | 2018-10-11 | 2019-10-07 | System for temperature control and for creating an air flow in an electric casing |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1859708 | 2018-10-11 | ||
RU2019131464A RU2788056C2 (en) | 2018-10-11 | 2019-10-07 | System for temperature control and for creating an air flow in an electric casing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019131464A RU2019131464A (en) | 2021-04-07 |
RU2788056C2 true RU2788056C2 (en) | 2023-01-16 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2341922C2 (en) * | 2005-10-20 | 2008-12-20 | Владимир Миронович Вишневский | Electronic module temperature stabiliser |
JP2013069890A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Cooler for housing |
JP2013239490A (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Toshiba Corp | Electronic apparatus housing structure |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2341922C2 (en) * | 2005-10-20 | 2008-12-20 | Владимир Миронович Вишневский | Electronic module temperature stabiliser |
JP2013069890A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Cooler for housing |
JP2013239490A (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Toshiba Corp | Electronic apparatus housing structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113154063B (en) | Computer server thermal conditioning with integrated precision airflow | |
RU2465750C2 (en) | Thermoelectric device to maintain temperature mode | |
US9341395B2 (en) | Room air conditioner having a liquid-to-air heat exchanging device with peltier elements | |
US9500698B2 (en) | High and low temperature test equipment | |
KR102008943B1 (en) | Temperature controll apparatus for distributing board | |
US9554491B1 (en) | Cooling a data center | |
TW201625127A (en) | Plant cultivation device | |
TW201319479A (en) | Cooling device for housing | |
RU2788056C2 (en) | System for temperature control and for creating an air flow in an electric casing | |
KR20090021160A (en) | Climate control device | |
JP2001024240A (en) | Temperature regulating apparatus | |
KR101396539B1 (en) | Device for testing temperature of mobile memory module | |
JP6861234B2 (en) | Liquid cooling with outdoor cooler rack system | |
KR20070059911A (en) | Liquid to air heater and cooler | |
US20220290929A1 (en) | Heat storage device, heat storage system and method for operating a heat storage device | |
US9612462B2 (en) | Liquid crystal display panel poor alignment repairing apparatus | |
US20100043451A1 (en) | Thermoelectric hot/cold pans | |
KR200461565Y1 (en) | Distributing Board with Cooling Unit for Transformer Box | |
EP3267773A1 (en) | System for the thermal control of an electronic panel for the reproduction of images | |
KR101132772B1 (en) | Thermostatic bath module | |
ES2921075T3 (en) | Temperature management system and air flow generation in an electrical cabinet | |
KR101882839B1 (en) | Generation system using solar heatcollector | |
US20090139249A1 (en) | Apparatus and method for maintaining freshness of foods | |
RU2289760C1 (en) | Device for cooling and heating air in closed space | |
JP2020200980A (en) | Heat controller, cooling system, heating system and electronic product |