用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包括位于云箱內(nèi)的室內(nèi)熱交換器、位于云箱外的室外制冷機和相變材料蓄能器；所述室內(nèi)熱交換器的出口端通過出水管與所述室外制冷機的入口相連，所述室外制冷機的出口與所述相變材料蓄能器的入口相連，所述相變材料蓄能器的出口通過進(jìn)水管與所述室內(nèi)熱交換器的入口相連。方法包括利用相變材料預(yù)先儲冷，在設(shè)備制冷系統(tǒng)失去供電并產(chǎn)生大量熱源的情況下，利用相變材料預(yù)先存儲的冷量進(jìn)行釋放，吸收設(shè)備發(fā)出的熱量，達(dá)到控制設(shè)備運行環(huán)境溫度的目的，保證設(shè)備安全可靠的運行。
【專利說明】用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種云箱安全溫控【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]云箱，又稱云集裝箱，一種集裝箱式機房系列產(chǎn)品的統(tǒng)稱，其利用集裝箱為載體，在集裝箱中放置機房運行環(huán)境所需的各種設(shè)備，比如動力設(shè)備、制冷設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、消防設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等。云箱可以組成微型數(shù)據(jù)中心、中小型的數(shù)據(jù)中心、大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，能夠滿足客戶多場景、多應(yīng)用的需求。其和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center,簡稱“IDC”)相比，具有很多優(yōu)點，主要表現(xiàn)為:采用高密度設(shè)計，計算容量5倍于同面積傳統(tǒng)機房；可按需、分步、快速部署，及時應(yīng)對動態(tài)業(yè)務(wù)需求；集裝箱的電源使用效率(PowerUsage Effectiveness，簡稱“PUE”)值可降至1.5，能耗節(jié)約可達(dá)30% ;節(jié)省75%空間，集裝箱即插即用的功能模塊組成，讓IDC從工程變?yōu)榧从卯a(chǎn)品。
[0003]云箱采用業(yè)界最先進(jìn)的水冷、自然風(fēng)冷等技術(shù)，其PUE可達(dá)1.2-1.4。而傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的PUE大于2，較好情況時PUE在1.5-2之間，如騰訊的天津數(shù)據(jù)中心就將要把PUE控制在1.5左右。
[0004]作為特殊的數(shù)據(jù)中心，通常由一類市電供電，其一般為從兩個穩(wěn)定可靠的獨立電源各自引入一路供電線。該兩路不應(yīng)同時出現(xiàn)檢修停電，平均每月停電次數(shù)不應(yīng)大于I次，平均每次故障時間不應(yīng)大于0.5小時。
[0005]但是，很多基層的數(shù)據(jù)中心，沒有一類市電供電的待遇，只能享受二類市電供應(yīng)，其供電線路允許有計劃檢修停電，平均每月停電次數(shù)不應(yīng)大于3.5次，平均每次故障時間不應(yīng)大于6小時。
[0006]一旦斷電后，需要蓄電池供電，其相應(yīng)的配置時間為:一類市電供電的通信樞紐、中小型綜合通信局要達(dá)到I小時放電。二類市電供電的通信樞紐、中小型綜合通信局要達(dá)到2小時放電。
[0007]云箱斷電后，一般有兩種運行方式:其一為純通信設(shè)備工作；其二為通信設(shè)備與不間斷電源(Uninterruptible Power System ,簡稱“UPS”)同時工作,此時制冷系統(tǒng)由UPS驅(qū)動，可繼續(xù)運行10分鐘。通常失去制冷后，在短短幾分鐘后設(shè)備溫度就可高達(dá)55攝氏度，導(dǎo)致停機或燒機的故障。目前，云箱所配置的蓄電池能達(dá)到0.5小時放電(純支持通信設(shè)備時);或者0.25小時放電(同時支持通信設(shè)備與UPS時)。顯然，目前的云箱尚未達(dá)到在斷電后能夠?qū)?nèi)部設(shè)備有效提供安全溫控的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種在斷電后能夠?qū)?nèi)部設(shè)備進(jìn)行有效提供安全溫控的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)及方法。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)包括位于云箱內(nèi)的室內(nèi)熱交換器、位于云箱外的室外制冷機和相變材料蓄能器；所述室內(nèi)熱交換器的出口端通過出水管與所述室外制冷機的入口相連，所述室外制冷機的出口與所述相變材料蓄能器的入口相連，所述相變材料蓄能器的出口通過進(jìn)水管與所述室內(nèi)熱交換器的入口相連。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述室外制冷機由室外風(fēng)機、室外換熱器和風(fēng)冷式冷水機并聯(lián)組成。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述室內(nèi)熱交換器由室內(nèi)風(fēng)機和室內(nèi)換熱器并聯(lián)組成。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述相變材料蓄能器包括用于放置相變材料的箱體、用于釋放相變材料能量的換熱器和連接管道；所述換熱器位于箱體內(nèi)，并通過所述連接管道分別與室內(nèi)熱交換器和室外制冷機相連。
[0013]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述相變材料制成板狀結(jié)構(gòu)并分層布置在所述箱體內(nèi)。
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述相變材料浸于冷媒液中并與冷媒液充分接觸。
[0015]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于云箱的相變蓄能安全溫控方法，包括以下步驟:
(1)云箱獲得正常的供電時，室外制冷機給云箱制冷的同時，并給所述相變材料蓄能器提供冷源；
(2)當(dāng)云箱斷電后，數(shù)據(jù)中心的通信設(shè)備由蓄電池供電，制冷機停止工作；由相變材料蓄能器釋放冷源，并向室內(nèi)熱交換器提供冷媒介，繼續(xù)制冷。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果在于通過一種預(yù)先儲冷系統(tǒng)，在設(shè)備制冷系統(tǒng)失去供電并產(chǎn)生大量熱源的情況下，利用相變材料預(yù)先存儲的冷量進(jìn)行釋放，吸收設(shè)備發(fā)出的熱量，達(dá)到控制設(shè)備運行環(huán)境溫度的目的，保證設(shè)備安全可靠的運行。采用相變材料能在較小空間內(nèi)儲存大量能量，能量密度高，從而提高能量使用效率。通過本發(fā)明的系統(tǒng)，在市電停電，柴油發(fā)電機尚未穩(wěn)定運行，設(shè)備仍在工作的情況下，將室內(nèi)部溫度控制在理想范圍內(nèi)，可防止過溫等危害設(shè)備運行的現(xiàn)象發(fā)生。在上電或斷電時可自動實現(xiàn)快速、平滑切換，斷電瞬時即開始釋放預(yù)先蓄積的冷量，并且本發(fā)明安裝施工簡單，蓄能箱可直接介入原有制冷系統(tǒng)中，其他結(jié)構(gòu)可以不做任何改變。
[0017]本發(fā)明還可以用于IDC機房或監(jiān)控中心。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；
圖2是本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)包括位于云箱內(nèi)的室內(nèi)熱交換器2、位于云箱外的室外制冷機I和相變材料蓄能器3 ;所述室內(nèi)熱交換器2的出口端通過出水管與所述室外制冷機I的入口相連，所述室外制冷機I的出口與所述相變材料蓄能器3的入口相連，所述相變材料蓄能器3的出口通過進(jìn)水管與所述室內(nèi)熱交換器2的入口相連。在進(jìn)行換熱時，位于云箱內(nèi)的室內(nèi)熱交換器2的入口端連接進(jìn)水管，進(jìn)水管內(nèi)輸入冷水，冷水經(jīng)過室內(nèi)熱交換器2的冷熱交換后，從出口端的出水管流出熱水。
[0021]室外制冷機I由室外風(fēng)機11、室外換熱器12和風(fēng)冷式冷水機13并聯(lián)組成。其中，在室外換熱器12和風(fēng)冷式冷水機13的出水端均可設(shè)置一個控制閥門以控制兩者的出水，在室外換熱器12和風(fēng)冷式冷水機13的共同進(jìn)水端可設(shè)置一個循環(huán)水泵和一個控制閥門，在室外換熱器12和風(fēng)冷式冷水機13的共同出水端也可以設(shè)置一個控制閥門。
[0022]室內(nèi)熱交換器2由室內(nèi)風(fēng)機21和室內(nèi)換熱器22并聯(lián)組成。所述室外制冷機I與所述室內(nèi)熱交換器2通過管路相連用以構(gòu)成封閉的冷媒液循環(huán)回路。
[0023]室外制冷機I與所述室內(nèi)熱交換器2之間還裝設(shè)有相變材料蓄能器3，該相變材料蓄能器3包括用于放置相變材料的箱體、用于釋放相變材料能量的換熱器和連接管道；所述換熱器位于箱體內(nèi)，并通過所述連接管道分別與室內(nèi)熱交換器和室外制冷機相連。所述相變材料制成板狀結(jié)構(gòu)并分層布置在所述箱體內(nèi)，并且該相變材料浸于冷媒液中并與冷媒液充分接觸。
[0024]相變材料泛指有大量溶解潛熱的物質(zhì)，該物質(zhì)在其典型溶解溫度時可用于被動存儲和釋放能量。例如，冰就是一種普遍存在的相變材料，其在溶解溫度零攝氏度時能夠等溫吸收或釋放大量的能量。由于相變材料可作為能量存儲器，利用這一特性可將許多形式的能源存儲起來，在需要的時候加以釋放，從而起到節(jié)能的作用。另外，相變材料是無機物和增稠劑的混合物，其不會對周圍環(huán)境造成有害影響。
[0025]安裝在相變材料蓄能器的相變材料通過液體溫度變化釋放或儲存冷量，當(dāng)液體溫度低于相變材料相變點的溫度時，相變材料開始吸收冷量，當(dāng)液體溫度高于相變材料相變點的溫度時，相變材料開始釋放冷量。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明的用于云箱的相變蓄能安全溫控方法，包括以下步驟:
步驟201，云箱獲得正常的供電時，室外制冷機給云箱制冷的同時，并給所述相變材料蓄能器提供冷源；
步驟202，當(dāng)云箱斷電后，數(shù)據(jù)中心的通信設(shè)備由蓄電池供電，制冷機停止工作；由相變材料蓄能器釋放冷源，并向室內(nèi)熱交換器提供冷媒介，繼續(xù)制冷。
[0027]相變材料蓄能器串接在室內(nèi)換熱器的前端(即進(jìn)水側(cè))，在正常制冷狀態(tài)，相變材料蓄能器蓄好冷量，一旦停電，系統(tǒng)失去室外制冷機的制冷，如果沒有制冷，發(fā)熱的設(shè)備就會迅速發(fā)生熱失控，系統(tǒng)就會停機或者損壞。本發(fā)明在此時釋放相變材料蓄能器中相變材料存儲的冷量，吸收設(shè)備發(fā)出的熱量，達(dá)到控制設(shè)備運行環(huán)境溫度的目的，保證設(shè)備安全可靠的運行。
[0028]通過本發(fā)明的相變材料蓄能器預(yù)先儲冷，在設(shè)備制冷系統(tǒng)失去供電并產(chǎn)生大量熱源的情況下，利用相變材料預(yù)先存儲的冷量進(jìn)行釋放，吸收設(shè)備發(fā)出的熱量，達(dá)到控制設(shè)備運行環(huán)境溫度的目的，保證設(shè)備安全可靠的運行。
[0029]以上已對本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)，其特征在于，包括位于云箱內(nèi)的室內(nèi)熱交換器、位于云箱外的室外制冷機和相變材料蓄能器；所述室內(nèi)熱交換器的出口端通過出水管與所述室外制冷機的入口相連，所述室外制冷機的出口與所述相變材料蓄能器的入口相連，所述相變材料蓄能器的出口通過進(jìn)水管與所述室內(nèi)熱交換器的入口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述室外制冷機由室外風(fēng)機、室外換熱器和風(fēng)冷式冷水機并聯(lián)組成。
3.如權(quán)利要求1所述的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述室內(nèi)熱交換器由室內(nèi)風(fēng)機和室內(nèi)換熱器并聯(lián)組成。
4.如權(quán)利要求1所述的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述相變材料蓄能器包括用于放置相變材料的箱體、用于釋放相變材料能量的換熱器和連接管道；所述換熱器位于箱體內(nèi)，并通過所述連接管道分別與室內(nèi)熱交換器和室外制冷機相連。
5.如權(quán)利要求4所述的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述相變材料制成板狀結(jié)構(gòu)并分層布置在所述箱體內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于云箱的相變蓄能安全溫控系統(tǒng),其特征在于,所述相變材料浸于冷媒液中并與冷媒液充分接觸。
7.一種用于云箱的相變蓄能安全溫控方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)云箱獲得正常的供電時，室外制冷機給云箱制冷的同時，并給所述相變材料蓄能器提供冷源； (2)當(dāng)云箱斷電后，數(shù)據(jù)中心的通信設(shè)備由蓄電池供電，制冷機停止工作；由相變材料蓄能器釋放冷源，并向室內(nèi)熱交換器提供冷媒介，繼續(xù)制冷。
【文檔編號】H05K7/20GK103687421SQ201210326770
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月6日
【發(fā)明者】甘立翔 申請人:上海凌御電氣有限公司