一种机柜温控系统和方法.pdf

本发明实施例公开了一种机柜温控系统和方法，所述系统包括机柜和至少一个与机柜连通并贯穿地面上下的散热管路。所述机柜内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环；所述散热管路，包括位于机柜内的第一管路和埋入地下的第二管路；所述第一管路包括一出风口，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口；所述第一管路的内壁为一热交换壁，通过所述热交换壁实现第一管路形成的外循环腔与内循环腔之间的热量交换；所述散热管路上设置有至少一个空气输送装置，用于驱动空气在散热管路中流动。本发明实施例适用于对户外设备的温度控制，特别适用于对户外设备的散热。

1、  一种机柜温控系统，其特征在于，包括：机柜和至少一个与机柜连通并贯穿地面上下的散热管路，其中：
所述机柜内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环；
所述散热管路，包括位于机柜内的第一管路和埋入地下的第二管路；所述第一管路包括一出风口，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口；所述第一管路的内壁为一热交换壁，通过所述热交换壁实现第一管路形成的外循环腔与内循环腔之间的热量交换；
所述散热管路上设置有至少一个空气输送装置，用于驱动空气在散热管路中流动。

2、  如权利要求1所述的机柜温控系统，其特征在于，所述空气输送装置包括：风扇，气泵或空压机。

3、  如权利要求1所述的机柜温控系统，其特征在于，所述空气输送装置位于散热管路的进风口处和/或第一管路与第二管路连通处。

4、  如权利要求1所述的机柜温控系统，其特征在于，所述热交换壁面为折皱壁面。

5、  如权利要求1所述的机柜温控系统，其特征在于，所述第二管路包括地面上和地下两部分。

6、  一种机柜温控系统，其特征在于，包括：机柜和两个与机柜连通并贯穿地面上下的散热管路，其中：
所述机柜内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环；
所述两个散热管路，分别设置于机柜的左右两侧；每个散热管路，包括位于机柜内的第一管路和埋入地下的第二管路；所述第一管路包括一出风口，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口；所述第一管路的内壁为一热交换壁，通过所述热交换壁实现第一管路形成的外循环腔与内循环腔之间的热量交换；
每个所述散热管路上设置有至少一个空气输送装置，用于驱动空气在散热管路中流动。

7、  如权利要求6所述的机柜温控系统，其特征在于，所述空气输送装置包括：风扇，气泵或空压机。

8、  如权利要求6所述的机柜温控系统，其特征在于，所述空气输送装置位于散热管路的进风口处和/或第一管路与第二管路连通处。

9、  如权利要求6所述的机柜温控系统，其特征在于，所述热交换壁面为折皱壁面。

10、  如权利要求6所述的机柜温控系统，其特征在于，所述第二管路包括地面上和地下两部分。

11、  一种机柜温控方法，其特征在于，包括：
位于地面上的环境空气送入贯穿地面上下的散热管路中；
所述散热管路埋地部分的管路将所述空气与地面下的土壤或地下水进行热交换；
将所述经过热交换后的空气送入至所述散热管路位于机柜内的管路；
所述散热管路位于机柜内的管路中的气流通过换热壁面和机柜的内循环腔中的气流进行热量交换。

一种机柜温控系统和方法
技术领域
本发明涉及散热技术，特别涉及一种机柜温控系统和方法。
背景技术
热交换型户外机柜和地源热泵系统为现有技术中常见的两种户外温控装置，其中，热交换型户外柜是以环境空气作为户外柜的冷源，利用环境空气与机柜设备内循环气流通过墙体壁面进行冷热交换来达到散热目的。热交换型户外柜充分发挥了环境空气温度的散热作用，多应用于户外电子设备的散热。热交换型户外机柜结构组件概略图如图1所示，其包括：位于机柜两边的两个散热通道101，所述散热通道包括位于上部的出口102、位于下部的入口103，所述散热通道设有一风扇104；通过所述散热通道的内壁105，流向所述散热通道的外循环气流与机柜内部的内循环气流进行热交换。
热交换型户外机柜的工作原理如下：
风扇104驱动环境空气循环，外部空气从入口103进入散热通道101，外部空气的温度即环境气温。外部空气在经过散热通道时，通过内壁105和内循环气流发生热量交换，并从散热通道的上部的出口102排出。由于内循环气流温度比环境温度高，上述热量交换起到对内循环气流的冷却作用，实现对设备的散热效果。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：散热效率受环境温度影响大，当环境温度较高，内外循环气流温差较小时，内壁换热效果会急剧下降，无法满足设备散热需求。当环境温度过低，和内循环气流温差过大，又会导致内腔凝露，设备过冷等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种换热效率更高、环境适应性更广的机柜温控系统。
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种机柜温控系统，包括：机柜和至少一个与机柜连通并贯穿地面上下的散热管路，其中：
所述机柜内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环；
所述散热管路，包括位于机柜内的第一管路和埋入地下的第二管路；所述第一管路包括一出风口，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口；所述第一管路的内壁为一热交换壁，通过所述热交换壁实现第一管路形成的外循环腔与内循环腔之间的热量交换；
所述散热管路上设置有至少一个空气输送装置，用于驱动空气在散热管路中流动。
本发明实施例提供的另一种机柜温控系统，包括：机柜和两个与机柜连通并贯穿地面上下的散热管路，其中：
所述机柜内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环；
所述两个散热管路，分别设置于机柜的左右两侧；每个散热管路，包括位于机柜内的第一管路和埋入地下的第二管路；所述第一管路包括一出风口，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口；所述第一管路的内壁为一热交换壁，通过所述热交换壁实现第一管路形成的外循环腔与内循环腔之间的热量交换；
每个所述散热管路上设置有至少一个空气输送装置，用于驱动空气在散热管路中流动。
本发明的实施例还提供一种机柜温控方法，包括：
位于地面上的环境空气送入贯穿地面上下的散热管路中；
所述散热管路埋地部分的管路将所述空气与地面下的土壤或地下水进行热交换；
将所述经过热交换后的空气送入至所述散热管路位于机柜内的管路；
所述散热管路位于机柜内的管路中的气流通过换热壁面和机柜的内循环腔中的气流进行热量交换。
本发明实施例提供的机柜温控系统和方法，由于散热管路贯穿地面上下，一方面可以将环境空气驱动到散热管路中，环境空气温度比机柜内循环腔的空气温度低，可以起到与机柜内的空气进行热交换的作用；另一方面，环境空气经由贯穿地面上下的管路，可以和土壤进行热量交换，使环境空气的温度在夏季或中午等峰值情况下降低到合适的温度，持续为机柜提供冷源，提高散热效率。因此能够起到较好的散热作用，散热可靠性高、温度适应范围广。
附图说明
图1为现有技术中热交换户外柜结构组件概略图；
图2为本发明机柜温控系统实施例一的结构示意图；
图3为本发明机柜温控系统实施例二的结构示意图；
图4为换热壁面一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例的机柜温控系统和方法进行详细描述。
实施例一：
参照图2所示，本发明第一实施例的机柜温控系统包括：机柜21和一个与机柜连通并贯穿地面上下的散热管路22。
所述机柜21内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环。所述机柜内循环腔完全密闭，有利于防尘、防水及湿度控制。
所述散热管路22，包括位于机柜内的第一管路221和埋入地下的第二管路222；所述第一管路包括一出风口223，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口224。所述第一管路的内壁为一热交换壁206，通过所述热交换壁206将第一管路221形成的外循环腔与所述内循环腔隔开，并实现内循环腔与外循环腔之间的热量交换。所述散热管路22可以位于机柜左右侧的任意位置，其中，机柜的左右侧是相对机柜中的设备而言的，一般机柜中设备的操作面为正面。
所述第一管路221的外壁可以为机柜的外壁，也可以是机柜外壁之外另加的一层壁面。
所述第二管路222除进风口224和与第一管路221连通部分之外的中间管路，可以全部埋入地下，进风口224位于地面与环境空气相连通；中间管路也可以部分埋入地下，部分延伸到地面上，中间管路延伸到地面上的部分可以是靠近进风口224的部分。所述机柜可以位于地面上，也可以部分埋入地下。
所述散热管路22上设置有一个空气输送装置225，用于驱动空气在散热管路中流动。所述空气输送装置225可以为风扇，也可以为气泵、空压机。所述空气输送装置225可以设置散热管路上的除出风口223外的任意位置，例如，可以设置在第一管路221与第二管路222连通处，也可以设置在第二管路222的进风口224处。当然为了更好的进行空气输送，可以设置多个空气输送装置225，例如，在第一管路221与第二管路222连通处和进风口224处分别设置一个空气输送装置。
在空气输送装置的作用下，空气在散热管路中流动；结合散热管路的温度调节作用，使机柜外循环腔中的空气达到合适的温度，持续为内循环腔提供散热冷气源。具体的，在空气输送装置225的作用下，环境空气从进风口224进入散热管路22；经过第二管路222时，空气与地面下的土壤或地下水进行热交换，从而使空气达到合适的温度并流向第一管路221；在第一管路221，以热交换壁206为传热媒介，实现机柜内循环腔与第一管路形成的外循环腔之间的热量交换，从而实现机柜内部设备的散热。
下面以对机柜进行散热为例，介绍本实施例的工作流程。
在空气输送装置的作用下，环境空气进入散热管路的进风口，并流经埋地的第二管路，此时，环境空气与第二管路相接触；第二管路使环境空气与第二管路周围的土壤或地下水进行热交换，从而使较热的环境空气变为冷空气；然后，冷空气回流到第一管路中，使机柜外循环腔中的空气降温。机柜外循环腔中的空气温度和机柜内循环腔中的空气存在温差，就可以通过换热壁进行热交换实现对机柜内设备散热的效果，该温差的大小影响热交换的能力。通过埋地的第二管路降低环境空气温度，并使其流经机柜的外循环腔，可以达到对机柜增强散热效果的目的。同理，本发明实施例也可以用于实现对机柜的保暖。
本发明实施例提供的机柜温控系统，由于散热管路贯穿地面上下，一方面可以将环境空气驱动到散热管路中，环境空气温度比机柜内循环腔的空气温度低，可以起到与机柜内的空气进行热交换的作用；另一方面，环境空气经由贯穿地面上下的管路，可以和土壤进行热量交换，使环境空气的温度在夏季或中午等峰值情况下降低到合适的温度，持续为机柜提供冷源，提高散热效率。因此能够起到较好的散热作用，散热可靠性高、温度适应范围广。
如图4所示，为本发明实施例中换热壁一种实施方式的示意图，所述换热壁为连续U型的折皱壁面，通过这种方式能增加内循环腔与外循环腔接触的面积，提高热交换的效率，进一步提高机柜的散热效率。可替换的，所述换热壁面可以为锯齿状的壁面或者不是很有规则的折皱壁面，同样可以达到提高热交换效率的效果。当然，如果所述换热壁为平面，也同样可以实现本发明的目的。
本发明实施例一中，在机柜外侧有一个贯穿地面上下的散热管路，实际上，也可以在机柜外侧其他部分设置一个现有技术中位于机柜内的散热通道，共同完成机柜内设备的散热。
实施例二
如图3所示，本发明实施例的机柜温控系统包括机柜31和与两个与机柜连通并贯穿地面上下的温控散热管路32。
所述机柜31内部形成密封的内循环腔，通过机柜内设备自身的空气驱动系统形成内循环。所述机柜内循环腔完全密闭，有利于防尘、防水及湿度控制。
所述两个散热管路32，分别设置于机柜的左右两侧；每个散热管路32包括位于机柜内的第一管路321和埋入地下的第二管路322；所述第一管路321包括一出风口323，位于机柜上部处并与环境空气相连通；所述第二管路包括一与环境空气相连通的进风口324。所述第一管路的内壁为一热交换壁306，通过所述热交换壁306将第一管路321形成的外循环腔与所述内循环腔隔开，并实现内循环腔与外循环腔之间的热量交换。其中，所述上下方向是以地平面作为参照物的；机柜的左右侧是相对机柜中的设备而言的，一般机柜中设备的操作面为正面。
所述第一管路321的外壁可以为机柜的外壁，也可以是机柜外壁之外另加的一层壁面。
所述第二管路322除进风口324和与第一管路321连通部分之外的中间管路，可以全部埋入地下，进风口324位于地面与环境空气相连通；中间管路也可以部分埋入地下，部分延伸到地面上，中间管路延伸到地面上的部分可以是靠近进风口324的部分。所述机柜可以位于地面上，也可以部分埋入地下。
每一个所述散热管路32上设置有一个空气输送装置325，用于驱动空气在散热管路32中流动。所述空气输送装置325可以为风扇，也可以为气泵、空压机。所述空气输送装置325可以设置散热管路32上的除出风口323外的任意位置，例如，可以设置在第一管路321与第二管路322连通处，也可以设置在第二管路322的进风口324处。当然为了更好的进行空气输送，可以设置多个空气输送装置325，例如，在第一管路321与第二管路322连通处和进风口324处分别设置一个空气输送装置。
在空气输送装置的作用下，空气在散热管路中流动；结合散热管路的温度调节作用，使机柜外循环腔中的空气达到合适的温度，持续为内循环腔提供散热冷气源。具体的，在空气输送装置325的作用下，环境空气从进风口324进入每一个散热管路32；经过第二管路322时，空气与地面下的土壤或地下水进行热交换，从而使空气达到合适的温度并流向第一管路321；在第一管路321，以热交换壁306为传热媒介，实现机柜内循环腔与第一管路形成的外循环腔之间的热量交换，从而实现机柜内部设备的散热。
下面以对机柜进行散热为例，介绍本实施例的工作流程。
在空气输送装置的作用下，环境空气进入散热管路的进风口，并流经埋地的第二管路，此时，环境空气与第二管路相接触；第二管路使环境空气与第二管路周围的土壤或地下水进行热交换，从而使较热的环境空气变为冷空气；然后，冷空气回流到第一管路中，使机柜外循环腔中的空气降温。机柜外循环腔中的空气温度和机柜内循环腔中的空气存在温差，就可以通过换热壁进行热交换实现对机柜内设备散热的效果，该温差的大小影响热交换的能力。通过埋地的第二管路降低环境空气温度，并使其流经机柜的外循环腔，可以达到对机柜增强散热效果的目的。同理，本发明实施例也可以用于实现对机柜的保暖。
如图4所示，为本发明实施例中换热壁一种实施方式的示意图，所述换热壁为连续U型的折皱壁面，通过这种方式能增加内循环腔与外循环腔接触的面积，提高热交换的效率，进一步提高机柜的散热效率。可替换的，所述换热壁面可以为锯齿状的壁面或者不是很有规则的折皱壁面，同样可以达到提高热交换效率的效果。当然，如果所述换热壁为平面，也同样可以实现本发明的目的。
本发明实施例提供的机柜温控系统，由于散热管路贯穿地面上下，一方面可以将环境空气驱动到散热管路中，环境空气温度比机柜内循环腔的空气温度低，可以起到与机柜内的空气进行热交换的作用；另一方面，环境空气经由贯穿地面上下的管路，可以和土壤进行热量交换，使环境空气的温度在夏季或中午等峰值情况下降低到合适的温度，持续为机柜提供冷源，提高散热效率。因此能够起到较好的散热作用，散热可靠性高、温度适应范围广。本实施例中，具有两个散热管路，进一步提高散热效率，提高散热可靠性。
当然，可以在机柜外侧设置两个以上的贯穿地面上下的散热管路。
本发明实施例还提供一种机柜温控方法，包括：
将位于地面上的环境空气送入贯穿地面上下的散热管路中；
所述散热管路埋地部分的管路将所述空气与地面下的土壤或地下水进行热交换；
将所述经过热交换后的空气送入至所述散热管路位于机柜内的管路；
所述散热管路位于机柜内的管路中的气流通过换热壁面和机柜的内循环腔中的气流进行热量交换。
本发明实施例提供的机柜温控方法，是一个两级热交换的过程。空气在贯穿地面上下的散热管路中循环流动，将空气与地面下的土壤或地下水进行热交换，从而使散热管路位于机柜内的管路的空气达到合适的温度，形成一个外循环通道。发生在环境空气与土壤之间的热交换为一级热交换；机柜的设备所在空间形成一个内循环通道，以位于机柜内的管路的内壁面为传热媒介，发生在机柜外循环气流与机柜内循环气流之间的热交换为二级热交换。通过二级热交换，本发明实施例换热效率高、温度适应性广。
本发明实施例利用了土壤热容量高，土壤深处的温度随外部气温变化缓慢的特点，对机柜进行温度控制，有效地降低了机柜消耗的电能，能够做到比同等外形尺寸的热交换器型机柜更加节能，并且整机的散热能力得到较大提升。本实施例的机柜内部腔体明晰，具有结构简单、维护方便、可靠性高的特点。本发明实施例适用于对户外设备的温度控制，特别适用于对户外设备的散热。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。