一种冷风型自然冷却装置的制作方法

背景技术：
在一年四季均需要制冷的工艺场所，如数据中心，啤酒厂、电池厂、制药、化工等，因其有持续发热体的存在，而又需要保持恒温，尤其是在冬季需要维持室内较低温度(-5℃～25℃)的情况下，一般采用直膨式空调或者采用冷水机组进行制冷，无论哪一种情况，都存在机组COP值较低、综合能耗高的问题，即使在冬季有充分的室外免费冷源的情况下，却不能利用室外免费冷源，依然采用高功耗的方式进行制冷，导致了大量的能源浪费。除此之外，在数据中心领域，随着服务器集成度的提高，数据中心机房单机架的功率大幅提升。据统计，现在最新的刀片式服务器机架功率高达15kW，台式服务器机架功率为1.5kW，模块式服务器机架功率为5kW。高耗电必然产生高发热量，这使得局部发热量急剧增加，机柜内部温度梯度变化大，通风降温处理变得更为复杂。据相关数据显示，我国有近33％的机房曾因局部热点问题而出现过宕机现象。

从目前看来，空调系统制冷量或送风量设计过小、机房大环境气流组织不合理、机柜内部小环境气流组织不合理、机柜发热量过大、机柜排列过于密集等问题是导致局部热点的主要原因。由于局部“热点”问题的存在，制冷设备供应商与数据中心用户提出了很多的解决方案，但是其中绝大多数方案是针对“热区”，甚至是针对整个“机房”而言的，例如：当某个机柜出现过热现象时，管理人员将机房的控制温度降低或者直接增加空调机。上述解决方案虽然对改善局部热点问题发挥了一定的作用，但同时也容易导致机房过冷，或能耗过高。数据中心的温度过低，也可能破坏数据处理，导致系统为保护硬件不受损坏而关闭，或损坏系统中的组件，同时也造成了大量能源的浪费。另外，针对一些采用直膨式空调制冷的老旧机房，其布置空间有限，机房设计之初也并未考虑电量未来扩容的预留，导致未来无法增加大型节能机组及空调，因此节能改造的方案十分有限。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可使常年需制冷的工艺场所充分利用室外低温免费冷源进行冷却并解决局部热点问题的冷风型自然冷却装置。

本发明主要是：在夏季室外温度高于机房规定的制冷温度时，通过对室内循环风的扰流作用，将部分高温机柜附近不流通的热空气与周围较低温度的环境空气进行充分混合换热，解决局部热岛问题；在室外温度低于机房环境温度时，如夏季的夜间或过渡季，设备经过多层的过滤，除尘后直接引进低于室内环境温度的室外空气为机房进行制冷，更有利于解决局部热岛问题；最后在冬季室外温度较低时，利用室外低温空气作为冷源与室内循环空气进行换热，替代空调机组，起到节能降耗作用。

本发明主要包括：箱体、热管、风机、电动风阀和带中效过滤器的风口百叶(以下简称风口百叶)。其中箱体是由框架和钢板构成的中空壳体，该箱体内部有上、中、下三层，并由内部隔板分隔成五个同一层隔离、上下层连通的格子空间。最好内部隔板采用两侧外护板中间填充保温棉的复合板。该箱体的左、右两侧与中层对应的壳体上各开有一个通孔，这两通孔分别为室外风入口和室外风出口，其中，右侧的室外风出口上设有电动风阀。该箱体的前侧与下层对应的壳体上开有一个通孔，该通孔为室内风入口，其上设有风口百叶。该箱体的顶部壳体上开有一个通孔，该通孔为室内风出口。该箱体内部的上层空间，设有两个与箱体内部的中层空间相连通的电动风阀，该两电动风阀相邻的两个直角为对顶角，除电动风阀外的部分均设有内部隔板。该箱体内部的中层空间右侧一半格子里设有横置的热管，该热管沿前后方向倾斜布置，且冷凝段高于蒸发段，冷凝段和蒸发段之间设有隔板，最好热管采用错排布置且冷凝段设有导流板。所述热管的冷凝段位于风机D和壳体右侧电动风阀之间，三者之间未设隔板；所述热管的蒸发段与风机C均位于箱体的前侧，且二者之间设有隔板，该蒸发段的顶部是箱体上层空间的电动风阀B。该箱体中层空间的另一半即左侧格子里设有两台固定在水平隔板上的风机，其中风机D的顶部是箱体上层空间的电动风阀A；风机C的出风口斜向上，并对准箱体上层空间的电动风阀A。该箱体内部的下层空间由隔板分隔为前后两个完全独立的格子空间，前侧格子里设有固定在水平隔板上的风机A和风机B，其中风机A的出风口竖直向上，其顶部是箱体中层空间热管的蒸发段，二者之间未设隔板。上述风机B的出风口斜向上对准热管的蒸发段，该风机B的顶部是箱体中层空间的风机C，二者之间设有隔板。最好，所述风机A、风机B和风机C、风机D均为变频风机。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明结构简单，仅有风机，热管和电动阀门等部件，箱体内通过简单的物理隔离即可合理组织气流，实现多种工作模式间相互转换，操作简单，自动化程度高。

2、本发明设备分层布置，集成度高，占地面积小，特别适用于布置空间有限的场合，以及未来机房用电负荷有限，不能通过增加空调方式为房间增加冷量的改造项目。

3、本发明采用热管进行换热，仅需要很小的温差即可启用节能模式，使用温度范围广，换热效率高，节能效果明显，以一台60kw的直彭式空调为例，耗电量一般在20kw，COP为3，而采用本发明的耗电量仅为8-10kw，COP在6-7.5之间。

4、本发明可以改变机房内的气流组织形式，实现精确送风，在很小的能耗下，消除局部热点问题。

5、本发明所有的运动部件均在箱体内部，噪声小。

6、本发明还可根据现场需要，采用模块化定制，分层进场安装，现场组装，对现场物流通道要求低，且拆装运输也比较方便。

附图说明

图1为本发明右前立体示意图。

图2为本发明左前立体示意图。

图3为本发明右前内部立体示意图。

图4为本发明左前内部立体示意图。

图中：1、箱体，2、室内风入口百叶，3、室内风出口，4、室外风入口，5、室外风出口电动阀，6、电动风阀A，7、电动风阀B，8、热管，8-1、热管冷凝段，8-2、热管蒸发段，9、风机A，10、风机B，11、隔板，12、风机C，13、风机D。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

在图1、图2、图3和图4所示的一种冷风型自然冷却装置的立体示意图中，箱体1是由框架和钢板构成的中空壳体，该箱体内部有上、中、下三层，并由内部隔板11分隔成五个同一层隔离、上下层连通的格子空间。隔板采用两侧外护板中间填充保温棉的复合板。该箱体的左、右两侧与中层对应的壳体上各开有一个通孔，这两通孔分别为室外风入口4和室外风出口，其中，右侧的室外风出口上设有电动风阀5。该箱体的前侧与下层对应的壳体上开有一个通孔，该通孔为室内风入口，其上设有风口百叶2。该箱体的顶部壳体上开有一个通孔，该通孔为室内风出口3。该箱体内部的上层空间，设有两个与箱体内部的中层空间相连通的电动风阀，即电动风阀A6和电动风阀B7，该两电动风阀相邻的两个直角为对顶角，除电动风阀外的部分均设有隔板。该箱体内部的中层空间右侧一半格子里设有横置的热管8，该热管沿前后方向倾斜布置，且冷凝段8-1高于蒸发段8-2，冷凝段和蒸发段之间设有内部隔板，热管采用错排布置且冷凝段设有导流板。上述热管的冷凝段位于风机D13和壳体右侧电动风阀之间，三者之间未设隔板；上述热管的蒸发段与风机C12均位于箱体的前侧，且二者之间设有隔板，该蒸发段的顶部是箱体上层空间的电动风阀B。该箱体中层空间的另一半即左侧格子里设有两台固定在水平隔板上的风机，其中风机D的顶部是箱体上层空间的电动风阀A；风机C的出风口斜向上，并对准箱体上层空间的电动风阀A。该箱体内部的下层空间由隔板分隔为前后两个格子空间，前侧格子里设有固定在水平隔板上的风机A9和风机B10，其中风机A的出风口竖直向上，其顶部是箱体中层空间热管的蒸发段，二者之间未设隔板。上述风机B的出风口斜向上对准热管的蒸发段，该风机B的顶部是箱体中层空间的风机C，二者之间设有隔板。

本发明的工作过程大致如下：该自然冷却装置能够实现三种工作模式，即：节能换热模式，防热岛模式和过渡季半节能。当室外温度持续低于某一设定值T1时，箱体即进入节能模式，此时，电动风阀A6处于关闭状态，室外冷风在风机D13和风机C12的作用下，经风管引入箱体1，即由箱体左侧的室外风入口4进入箱体1内部，并依次流经风机D13(或风机C12)和热管冷凝段8-1，完成热量交换，换热后的室外冷风温度升高，变成热风，由箱体右侧的室外风出口电动阀5排出箱体1，并进一步经风管排至室外，完成对热管8的冷却过程。与此同时，室内热风在风机A9和风机B10的作用下，由下层壳体前侧的室内风入口百叶2进入箱体1内部，并依次流经风机A9(或风机B10)、热管蒸发段8-2和电动风阀B7，与热管蒸发段换热完成热量交换，换热后的室内热风温度降低，变成冷风，由箱体顶部的室内风出口3排出箱体1，并进一步经风管回送至机房为机房持续供冷。在节能模式下，风机根据室内风出风管处温度传感器监测到的出风温度调整风机变频或控制开启数量。

当室外温度持续高于某一设定值T2时，上述冷风型自然冷却装置则进入防热岛模式，此时，电动风阀A6和箱体右侧的室外风出口电动阀5处于关闭状态。聚集在室内较低位置的冷空气在风机A9和风机B10的作用下，经箱体前侧的室内风入口百叶2进入箱体内部，依次流经风机A9(或风机B10)、热管8和电动风阀B7，由箱体顶部的室内风出口3排出箱体1，并进一步经风管输送至过热机柜处，为机柜降温，解决机柜局部热岛问题。箱体下层风机根据过热机柜处温度传感器监测到的设备温度调整风机变频或控制开启数量。

在室外温度高于环境温度T1时但低于机房设定温度T2时，上述冷风型自然冷却装置则进入过渡季半节能模式，此时，电动风阀B7和室外风出口电动阀5关闭，室外冷风在风机C12和风机D13的作用下，由箱体左侧的室外风入口4进入箱体内部，流经电动风阀A6后由箱体顶部的室内风出口3排出箱体1，并进一步经风管输送至过热机柜处，为机柜降温。箱体中层风机根据过热机柜处温度传感器监测到的设备温度调整风机变频或控制开启数量。