[發明專利]相對封閉空間的散熱系統

在審

• 申請號: 201710940787.3
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107575976A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 王濤;柳謙;李玉華;文存潤;姜玉雁
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所;湖南泰通能源管理股份有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/00;F24F13/30;H02M1/00;H05K7/20;F24F110/10;F24F110/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本公開涉及建筑散熱領域，尤其涉及一種相對封閉空間的散熱系統，例如：用于高壓變頻器、整流柜、開關柜等電力設備機房散熱的系統，用于大型數據中心機房散熱的系統等。

背景技術

高壓變頻器、整流柜、開關柜等大功率電力設備(以下稱電力設備)廣泛應用于發電、冶金、建材等行業，高壓變頻器對運行環境溫度通常要求在-5～40℃，環境粉塵含量低于950ppm。過高的溫度會造成變頻器溫度過高保護而跳閘，粉塵含量過高導致變頻器通風濾網更換清洗維護量過高，增加維護費用。因此，采用何種冷卻方式和系統結構至關重要。

由于電力設備對運行的溫度條件及環境的潔凈度的要求，因此需要建設專門的設備用房來滿足電力設備的要求，保證其正常運行。

以高壓變頻器機柜為例，一臺額定功率為800kW的變頻器機柜，發熱功率占額定功率的3％左右，即發熱量為24kW。為了處理這些廢熱，現有機房一般采取如下三種方式進行降溫：

1、在機房內安裝大功率的空調

該技術方案是為高壓變頻器建造一個固定的具有隔熱保溫效果的房間，根據高壓變頻器的發熱量和房間面積大小，計算出空調的制冷量，從而配備一定數量的空調，解決變頻器的溫度控制問題。

2、風道冷卻

功率單元內部散熱系統通過安裝在單元內的風機強制冷卻單元里的散熱器，使每一個功率單元滿足散熱需求，同時，由于功率單元內的風機吹走熱風，使其進風處的柜體內形成強力負壓，柜外冷風大量進入高壓變頻器機柜內，通過功率單元風道對單元散熱器進行冷卻。同時，由于柜頂風機大量抽風，使柜體內形成強力負壓，加速功率單元內熱風進入密閉風室，通過柜頂風機抽出高壓變頻器柜外。通過建立嚴密暢通的風道，以及在功率單元內設計強制風冷，大大提高高壓變頻器散熱系統的散熱能力和效率，同時，也可以減少散熱器體積和功率柜體積，實現高壓變頻器的小型化，為用戶安裝高壓變頻器節省空間。

3、空氣-水冷卻

將變頻器的熱風通過風道直接通過空冷裝置進行熱交換，由冷卻水直接將變頻器散失的熱量帶走；經過降溫的冷風排回至室內。通常空冷裝置內冷水溫度低于33℃，即可以保證熱風經過散熱片后，將變頻器室內的環境溫度控制在40℃以下滿足變頻器對環境運行的要求。從而，保證了變頻器室內良好的運行環境。冷卻水與循環風完全分離，水管線在變頻器外與高壓設備完全分離，確保高壓設備室不會受到防水、絕緣破壞等安全威脅和事故。

然而，在生產實踐中，申請人發現現有的電力設備機房冷卻的三種方式均存在缺陷：

(1)為了電力設備機房的潔凈度，機房須為封閉房間，因此只能借助于空調對機房進行降溫，即使在寒冷的冬天，也需要開啟空調降溫，由此消耗了大量的電能。

(2)風道冷卻的方式雖然能夠很大程度上節約空調的用電，但是不能保證機房內部環境的潔凈度，導致很多場合應用受限。

(3)空氣-水冷卻方式雖然一定程度上解決了潔凈度問題，但是系統結構復雜，運行過程中需要消耗大量的水資源，在水資源短缺的地區很難推廣應用。

公開內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種相對封閉空間的散熱系統，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

本公開相對封閉空間的散熱系統包括：三通閥門300，其進風口經由進風風道T_in連通至相對封閉空間；其第一出風口連通室外換熱風道T_out-t；其第二出風口連通空調風道T_out-a；換熱設備400，位于相對封閉空間的室外，用于對流經室外換風風道T_out-t的空氣進行冷卻；空調設備500，其室內機部分位于相對封閉空間的室內，用于對流經空調風道T_out-a的空氣進行冷卻；其中，經由室外的換熱設備400釋放熱量后的空氣經由室外換風風道T_out-t重新回到相對封閉空間的室內；經由空調設備500釋放熱量后的空氣始終在相對封閉空間內循環。

在本公開的一些實施例中，三通閥門300被設置在以下兩工作狀態之間切換：第一工作狀態，進風風道T_in與室外換熱風道T_out-t相連通，進風風道T_in與空調風道T_out-a不連通；第二工作狀態，進風風道T_in與空調風道T_out-a相連通；進風風道T_in與室外換熱風道T_out-t不連通。