專利名稱：一種具有冗余功能的機站節(jié)能冷卻設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣溫度調(diào)節(jié)設備。
背景技術(shù)：
在電信、移動電話等設備機房，由于設備工作會發(fā)熱，需要長期對機房內(nèi)空氣進行調(diào)節(jié)，以幫助設備冷卻，使設備工作穩(wěn)定。由于這一類設備需要連續(xù)工作，所以對冷卻設備的工作可靠性也有一定的冗余要求。按照現(xiàn)有技術(shù)，一般是采用兩臺熱泵式空調(diào)，其中一臺萬一出現(xiàn)故障時，啟動另一臺作為后備，顯然這樣的缺點是大大增加了成本。 而且，如果是出現(xiàn)電網(wǎng)供電斷電，機房自身的設備都配置有后備電池可維持設備繼續(xù)工作一段時間，但熱泵式空調(diào)耗電很大，顯然無法通過后備電池來維持工作，這將造成機房失去冷卻功能，對設備工作會造成一定影響。現(xiàn)有還有一些節(jié)能技術(shù)，采用利用室外冷源的節(jié)能冷卻系統(tǒng)來補充冷卻功能，達到節(jié)能效果。這類節(jié)能冷卻系統(tǒng)一般包括有室外散熱器，泵， 載冷劑(如水)，儲水箱，室內(nèi)吸熱器及風機，在室外空氣溫度較低時，吸收室外的冷源來對室內(nèi)空氣進行冷卻。但這類節(jié)能技術(shù)，也同樣沒有具備在系統(tǒng)故障或電網(wǎng)停電時能夠確保對基站設備繼續(xù)冷卻的冗余設計。所以，目前的基站冷卻設備都沒有具備冷卻作用的冗余功能，除了盡量確保供電正常外，尚沒有相關(guān)技術(shù)來解決這一問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是公開一種機房的冷卻設備，它具有冗余功能，在制冷系統(tǒng)故障或斷電時，仍有一定的應急時間保持對機房繼續(xù)進行冷卻工作。本發(fā)明包括室外吸冷系統(tǒng)、熱泵式制冷系統(tǒng)和室內(nèi)冷卻系統(tǒng)，室外吸冷系統(tǒng)包括室外熱交換器、室外水泵和儲水箱，室內(nèi)冷卻系統(tǒng)包括儲水箱、室內(nèi)水泵和室內(nèi)熱交換器， 室外吸冷系統(tǒng)與室內(nèi)冷卻系統(tǒng)共用一個儲水箱，熱泵式制冷系統(tǒng)包括壓縮機、設置在室外的冷凝器和設置在儲水箱里面的蒸發(fā)器；其特征在于所述儲水箱具有有效容積L，使得儲水箱能夠裝載有質(zhì)量為M的載冷劑，載冷劑的質(zhì)量M按照以下公式計算M ^ Pt/JAT；其中P為機房內(nèi)設備總的發(fā)熱功率；t為設定的應急時間，也即冷卻系統(tǒng)的冗余度，是供工作人員從得知制冷設備工作不正常并進行應急處理的時間J為載冷劑的比熱容，如果載冷劑采用水，則J等于4. 18 ;ΔΤ為工作溫差，即載冷劑設定的最高工作溫度與機房設定工作溫度的溫度差；所以，上述公式可表示為載冷劑的質(zhì)量M不小于“機房內(nèi)設備總發(fā)熱功率P與應急時間t的乘積，除以載冷劑的比熱容J與工作溫差Δ T的乘積”。對于一個確定的機房和一套本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)，設備總發(fā)熱功率P、載冷劑比熱容 J、工作溫差Δ T都是確定的，而應急時間t可以設定。顯然，要使應急工作時間具有實際意義，t至少應該設定在幾個小時以上。但如果t設定過大，既無意義也會造成儲水箱體積和壓力過大，合適的t可以在幾小時以上而又在12小時以內(nèi)。最合適的方案，t等于機房后備電池能夠給機房設備提供應急電源的時間。比如，按照無人看管的機房的一般設置，后備電池在電網(wǎng)斷電時可以給機房設備提供6小時的應急電源，那么，t就取6小時。室內(nèi)冷卻系統(tǒng)所帶的電氣部件，連接有備用電源。這些電氣部件包括室內(nèi)水泵、配合室內(nèi)熱交換器工作的風扇、及控制電路。這些電氣部件的功率很小，可以自己配搭獨立的后備電源，也可以連接到機房原有供設備使用的后備電池。本發(fā)明由于儲水箱具有特別意義的容積，所儲存的載冷劑，具有足夠的儲存和釋放熱量的能力，不管是室外吸冷系統(tǒng)還是熱泵式制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，甚至是兩者都無法工作，在設定的應急工作時間內(nèi)室內(nèi)冷卻系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)工作，依靠儲水箱里所儲存的載冷劑繼續(xù)給機房進行冷卻工作，實現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)的冗余功能。由于耗電小的室內(nèi)冷卻系統(tǒng)的電氣部件配接后備電源，即使是電網(wǎng)供電斷電時，還可以依靠后備電源給室內(nèi)冷卻系統(tǒng)的電氣部件供電，保持室內(nèi)冷卻系統(tǒng)繼續(xù)工作。所以本發(fā)明有利于提高冷卻系統(tǒng)的可靠性， 使設備工作更穩(wěn)定。而且可省去一臺昂貴的后備熱泵式空調(diào)，降低了機房的投資成本。



圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖，對本發(fā)明的實施例進行說明。本發(fā)明包括室外吸冷系統(tǒng)、熱泵式制冷系統(tǒng)和室內(nèi)冷卻系統(tǒng)，室外吸冷系統(tǒng)包括室外熱交換器1、室外水泵2和儲水箱3，室內(nèi)冷卻系統(tǒng)包括儲水箱3、室內(nèi)水泵4和室內(nèi)熱交換器5，室外吸冷系統(tǒng)與室內(nèi)冷卻系統(tǒng)共用一個儲水箱3，熱泵式制冷系統(tǒng)包括壓縮機6、 設置在室外的冷凝器7和設置在儲水箱3里面的蒸發(fā)器8 ；室外熱交換器1和冷凝器7帶有風扇9以幫助散熱，室內(nèi)熱交換器5也帶有風扇10以幫助散熱。儲水箱3采用塑料板材制成，外面帶有隔熱保溫處理，里面裝有載冷劑11，載冷劑11可以采用水加上防凍液組成， 防止冬天在室外結(jié)冰。各個系統(tǒng)的部件之間采用保溫管12按附圖進行連接。系統(tǒng)帶有控制電路來檢測環(huán)境及系統(tǒng)各個點的溫度并以此對各個電氣部件進行控制。主要的控制功能包括1、檢測機房室內(nèi)的溫度，如果室內(nèi)溫度高于設定的機房工作溫度TO (比如^rc)，則啟動室內(nèi)冷卻系統(tǒng)的工作，室內(nèi)水泵4使載冷劑在儲水箱3與室內(nèi)熱交換裝置5之間流動，通過熱交換裝置5對室內(nèi)空氣進行冷卻，當室內(nèi)溫度低于設定工作溫度TO時，關(guān)閉室內(nèi)冷卻系統(tǒng)。一般室內(nèi)熱交換裝置5還設置有散熱風扇10，提高熱交換效率。2、當儲水箱3的載冷劑11的溫度高于設定的第1工作溫度Tl，且室外氣溫較低，(與 Tl的溫差較大)，則啟動室外吸冷系統(tǒng)進行工作，室外水泵2使載冷劑在儲水箱3與室外熱交換裝置1之間流動，通過室外熱交換裝置1的散熱來帶走儲水箱載冷劑的熱量，降低載冷劑的溫度。相當于將室外的冷源儲存在儲水箱載冷劑中。室外熱交換裝置1也設置有散熱風扇9以提高散熱效率。3、當儲水箱的載冷劑的溫度高于設定的第1工作溫度Tl，但室外氣溫較高，(與Tl的溫差太小)，室外吸冷系統(tǒng)無法工作或工作效果較差時，這時載冷劑的溫度將會上升，當載冷劑的溫度上升至高于設定的第2工作溫度T2時，則啟動熱泵式制冷系統(tǒng)，包括有壓縮機6、設置在室外的冷凝器7和設置在儲水箱載冷劑11里面的蒸發(fā)器8的熱泵制冷系統(tǒng)開始工作，通過蒸發(fā)器8吸熱使載冷劑降溫。本發(fā)明的室外吸冷系統(tǒng)的熱交換器1和熱泵制冷系統(tǒng)的冷凝器7共用一只風扇9以節(jié)省部件。這樣，室外吸冷系統(tǒng)和熱泵制冷系統(tǒng)配合工作，始終使儲水箱3里面載冷劑11的溫度保持在第2工作溫度T2以下。即使在某一時刻，熱泵式制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而室外氣溫又不適合室外吸冷系統(tǒng)的工作(比如夏天的白天)，儲水箱3所儲存的載冷劑11也能夠使室內(nèi)冷卻系統(tǒng)繼續(xù)工作對機房進行冷卻，實現(xiàn)系統(tǒng)的冗余功能。而第2工作溫度T2也就是載冷劑最高工作溫度，它與機房設定工作溫度的溫度差，也就是工作溫差ΔΤ。至于控制電路具體如何實現(xiàn)這些控制功能，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)。第1工作溫度Tl的設置比第2工作溫度T2略低，(比如低2°C )，使得室外吸冷系統(tǒng)比熱泵式制冷系統(tǒng)具有啟動工作的優(yōu)先權(quán)。就是說，在儲水箱的載冷劑需要降溫時，只要室外氣溫適合室外吸冷系統(tǒng)工作，則總是先啟動室外吸冷系統(tǒng)的工作，只有在室外制冷系統(tǒng)無法工作或者工作效果不夠時，才啟動熱泵式制冷系統(tǒng)進行制冷。這樣，可以更充分的利用室外冷源。 室內(nèi)冷卻系統(tǒng)所帶的電氣部件，連接有備用電源。這些電氣部件包括室內(nèi)水泵4、 配合室內(nèi)熱交換器工作的風扇10、及配套工作的控制電路。由于這些電氣部件的功率很小， 可以自己配搭獨立的后備電源，也可以連接到機房原有供設備使用的后備電池。
權(quán)利要求
1.一種具有冗余功能的機站節(jié)能冷卻設備，包括室外吸冷系統(tǒng)、熱泵式制冷系統(tǒng)和室內(nèi)冷卻系統(tǒng)，室外吸冷系統(tǒng)包括室外熱交換器、室外水泵和儲水箱，室內(nèi)冷卻系統(tǒng)包括儲水箱、室內(nèi)水泵和室內(nèi)熱交換器，室外吸冷系統(tǒng)與室內(nèi)冷卻系統(tǒng)共用一個儲水箱，熱泵式制冷系統(tǒng)包括壓縮機、設置在室外的冷凝器和設置在儲水箱里面的蒸發(fā)器；其特征在于所述儲水箱具有有效容積L，使得儲水箱能夠裝載有質(zhì)量為M的載冷劑，載冷劑的質(zhì)量M按照以下公式計算M ^ Pt/JAT ；其中P為機房內(nèi)設備總的發(fā)熱功率，t為應急時間，J為載冷劑的比熱容，ΔΤ為工作溫差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有冗余功能的機站節(jié)能冷卻設備，其特征在于所述的應急時間t等于機房后備電池能夠給機房設備提供應急電源的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有冗余功能的機站節(jié)能冷卻設備，其特征在于室內(nèi)冷卻系統(tǒng)所帶的電氣部件，連接有備用電源。
全文摘要
一種具有冗余功能的機站節(jié)能冷卻設備，包括室外吸冷系統(tǒng)、熱泵式制冷系統(tǒng)和室內(nèi)冷卻系統(tǒng)，各個系統(tǒng)共用一個儲水箱，所述儲水箱具有有效容積L，使得儲水箱能夠裝載有質(zhì)量為M的載冷劑，載冷劑的質(zhì)量M按照以下公式計算M≥Pt/JΔT；其中P為機房內(nèi)設備總的發(fā)熱功率，t為應急時間，J為載冷劑的比熱容，ΔT為工作溫差。本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)具有冗余功能，提高冷卻系統(tǒng)的可靠性，使設備工作更穩(wěn)定。而且可省去一臺昂貴的后備熱泵式空調(diào)，降低了機房的投資成本。
文檔編號F24F5/00GK102252384SQ20111009863
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月16日
發(fā)明者徐志強, 王丹琳 申請人:徐志強