专利名称：大功率ups专用空调电池柜及调控蓄电池工作温度的方法
技术领域：
本发明涉及空调设备领域，具体为一种大功率UPS专用空调电池柜及调控蓄电池工作温度的方法。
背景技术：
大中型数据中心、通信机房通常拥有较多的服务器设备，为了保障服务器设备停电后能正常运行，通常需配置大功率UPS，同时为UPS配置大量的蓄电池。市电正常时，由大功率UPS配置的蓄电池通过化学反应储存电能，此时，蓄电池处于浮充状态，发热量很少； 市电异常时，蓄电池通过化学反应，释放储存的能量为服务器设备供电，保证服务器设备的不间断运行，此时，蓄电池处于放电状态，放电电流大，发热量大，以40节12V100AH蓄电池放电时间一小时为例，其放电电流为100A，发热量高达6KW。大功率UPS配置的蓄电池为阀控式铅酸免维护蓄电池，设计寿命一般为5-12年，最佳工作环境温度为20°C -25°C，随着工作环境温度升高，蓄电池的使用寿命下降，甚至可能带来严重的安全隐患，为了保证蓄电池的可靠运行，同时延长蓄电池的使用寿命，降低蓄电池更换频次，降低总体拥有成本，通常采用精密空调将蓄电池温度控制在最佳工作温度范围20°C _25°C，而目前主流厂商的服务器设备及不间断电源的正常工作温度范围为5°C _35°C，根据行业内计算，机房温度每提高 1°C，精密空调能耗降低5%-8%，如果能将蓄电池存放在一个恒温柜体内，同时可保障柜体内的温度为20°C _25°C，则外界温度可提高到35°C，精密空调可节能50%以上。
发明内容
为了克服市电异常，蓄电池放电产生大量热量时的制冷问题，以及现有的蓄电池房精密空调能耗高的不足，实现长时间、大制冷量的控制蓄电池工作温度的目的，根据蓄电池在市电正常时，处于浮充状态，发热量小，市电异常时，处于放电状态，发热量极大的特点，本发明旨在提供一种大功率UPS专用空调电池柜，该空调电池柜在市电正常时，通过相变空调中的相变材料储存冷量，在市电异常时，释放储存的冷量，不管市电正常与否，均能将蓄电池温度控制在20°C -25°C的最佳工作温度范围内，本方案采用压缩机对相变材料制冷来储存冷量，制冷量大，制冷时间长，市电异常时，也可以长时间保证蓄电池工作在最佳工作温度范围内，有效提高蓄电池可靠性、延长蓄电池使用寿命，同时可将机房温度提高到 350C，显著节约机房精密空调能耗。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是
一种大功率UPS专用空调电池柜，包括相变空调和内设有蓄电池的恒温电池箱，该相变空调包括控制箱、热交换器和相变材料箱，其结构特点是，所述相变空调还包括置于恒温电池箱中的风机、风道和蒸发器，所述相变材料箱内填充有相变材料，该相变材料箱安放有翅片管和另一蒸发器；所述控制箱内设有不间断电源、第一水泵、第二水泵、冷凝器、压缩机和分别与风机、第一水泵、第二水泵、压缩机相连的控制器。进一步地，所述恒温电池箱由隔板分为两个部分，第一部分内设有蒸发器和风机，第二部分内设有多个蓄电池；所述第一水泵的入水口连通热交换器，第一水泵的出水口与翅片管相连，该翅片管与热交换器之间通过铜管连接；所述第二水泵的入水口连通热交换器，第二水泵的出水口与恒温电池箱中的蒸发器相连，该蒸发器通过铜管与热交换器相连； 所述冷凝器一端与压缩机相连，另一端与相变材料箱中的蒸发器相连，该蒸发器与压缩机相连；所述不间断电源分别连接风机、第一水泵、第二水泵和控制器。为了防止相变材料箱中的铜管堵塞，铜管中通防冻液，所述热交换器中也填充有防冻液。所述相变材料箱顶部设有用于补充相变材料的注液孔。所述恒温电池箱、相变材料箱和热交换器的四周均填充保温隔热材料。为了实时了解各区域内的温度，并进行精确控制，所述恒温电池箱、相变材料箱和热交换器中均设有温度传感器，各温度传感器均与所述控制器相连，控制器根据各温度传感器中温度的变化，控制水泵、压缩机、风机的启停，从而控制恒温电池箱中蓄电池的温度和相变材料的状态。所述恒温电池箱的顶部设有排气孔；所述相邻两蓄电池之间设有风道出风口 ；所述隔板与恒温电池箱箱体顶壁之间设有风道进风口，与恒温电池箱箱体左侧板及底部之间设有风道。进一步地，本发明还提供了一种利用上述的大功率UPS专用空调电池柜调控蓄电池工作温度的方法，其特点是当市电正常时，全系统由市电供电，压缩机将相变材料箱中的相变材料制冷成固态，相变空调通过市电供电来调节恒温电池箱中的蓄电池温度；
当市电异常时，压缩机停止制冷，相变材料融解成液态释放冷量，所述第一水泵、第二水泵、控制器和风机由不间断电源供电，控制器控制第一水泵、第二水泵和风机的启停，将相变材料箱中储存的冷量传递到恒温电池柜中的蒸发器中，由风机将蒸发器中的冷量传递到恒温电池箱中，从而实现调节恒温电池箱中温度的功能；当热交换器中温度高于设定温度时，启动第一水泵，将热交换器中的防冻液泵入相变材料箱中，相变材料箱中的相变材料对防冻液制冷后回流至热交换器中，降低防冻液的温度；当热交换器中温度低于另一设定温度时，第一水泵停止运行，相变材料停止对热交换器中的防冻液进行制冷；当恒温电池箱中温度高于设置的温度上限时，启动第二水泵，将热交换器中的冷的防冻液泵入恒温电池箱的蒸发器中，同时启动风机将蒸发器中冷的防冻液中储存的冷量传递到恒温电池箱中， 降低蓄电池温度；当恒温电池箱中温度低于设置的温度下限时，第二水泵和风机停止运行， 停止对恒温电池箱中的蓄电池制冷。本发明的相变空调的制冷量根据恒温电池柜内蓄电池的发热量自动调节，市电异常时，相变空调的最大制冷量可达18KW。藉由上述结构，本发明所述的大功率UPS专用空调电池柜包括相变空调和恒温电池箱，相变空调由相变材料箱、热交换器、控制箱、恒温电池箱中的风机、风道、温度传感器和蒸发器构成，相变材料箱中填充相变材料，安装有翅片管、蒸发器、温度传感器和注液孔；所述控制箱和相变材料箱相连，控制箱中安装有水泵、冷凝器、控制器、压缩机和不间断电源，第一水泵的入水口连通热交换器，出水口与相变材料箱中的翅片管相连，翅片管与热交换器通过铜管连接，第二水泵的入水口连通热交换器，出水口与恒温电池箱中的蒸发器相连，蒸发器通过铜管与热交换器相连，冷凝器和压缩机与相变材料箱中的蒸发器相连，控制器分别连接恒温电池箱中的温度传感器和风机、相变材料箱中的温度传感器、热交换器中的温度传感器以及控制箱中的第一水泵、第二水泵、压缩机以用来控制第一水泵、第二水泵、压缩机和风机的启停，不间断电源分别连接恒温电池箱中的风机、控制箱中的第一水泵、第二水泵和控制器以用来为风机、第一水泵、第二水泵和控制器提供电能；热交换器中填充防冻液，热交换器内安装有温度传感器；所述恒温电池箱与热交换器相连，恒温电池箱用来安放蓄电池，恒温电池箱内装有蒸发器、风机和温度传感器，顶部开有释放蓄电池发生化学反应时产生的氢气的微孔，恒温电池柜与风道通过隔板分隔开来，风道进风口位于隔板的顶部，以用来将恒温电池柜中的热空气吸入风道中，风道出风口位于恒温电池柜的底部与风道相连处，以用来将风道中的冷空气送入恒温电池柜中。无论市电正常与否，相变空调均能以大功率制冷量长时间控制恒温电池箱内蓄电池温度，市电正常时，蓄电池处于浮充状态，发热量很少，相变空调通过压缩机将相变材料制冷成固态，储存冷量，同时通过第一水泵、第二水泵和风机的运行将少量冷量释放到恒温电池柜中，调节蓄电池工作温度；市电异常时，蓄电池放电，释放大量热量，相变空调通过水泵、蒸发器和风机将相变材料中储存的冷量释放出来，对恒温电池箱中的蓄电池制冷。本发明产品，市电正常时，相变空调通过市电供电来调节恒温电池箱中的蓄电池温度，市电异常时，相变空调中的第一水泵、第二水泵、控制器和风机由相变空调中的不间断电源供电，控制器控制第一水泵和第二水泵的启停，将相变材料箱中储存的冷量传递到恒温电池柜中的蒸发器中，最后通过风机的运行调节恒温电池箱中的温度。本发明产品，市电正常时，压缩机将相变材料箱中的相变材料制冷成固态，市电异常时，压缩机停止制冷，相变材料融解成液态释放冷量。本发明产品的恒温电池箱、相变材料箱和热交换器均填充保温隔热材料。本发明产品的相变空调的制冷量可根据恒温电池柜内蓄电池的发热量自动调节， 市电异常时，相变空调制冷时间长，制冷量大，最大制冷量高达18KW。本发明产品，不管市电正常与否，恒温电池柜内温度均为蓄电池最佳工作温度 200C -25"C。本发明产品提供RS232/RS485通信接口，全系统日均耗电量不超过4度。恒温电池箱四周填充保温材料，其内可放置多层蓄电池，箱内有蒸发器，蒸发器与热交换器的出水管和入水管相连，通过风机和蒸发器控制恒温电池柜内温度。热交换器中存放防冻液，热交换器四周填充保温材料。相变材料箱中存放相变材料，相变材料箱四周填充保温材料。市电正常且相变材料箱中的相变材料为液态时，控制箱内的压缩机对相变材料制冷，压缩机的启停由控制器控制。在相变材料箱顶部设有注液孔，用于补充相变材料，在恒温电池箱的顶部设有排气孔，可有效排出蓄电池化学反应时产生的少量氢气。本发明尤其适用于对大、中型数据中心、通信机房的大功率UPS中蓄电池的保护。与现有技术相比，本发明的有益效果是
1、本发明将恒温电池箱内温度控制在蓄电池最佳工作温度状态，外界温度可提高到 35°C，精密空调能耗可节约50%以上，显著节能。2、本发明具有自动控制恒温电池箱内温度的功能。3、恒温电池箱、热交换器和相变材料箱四周均填充保温隔热材料，可有效保存能量，节约能源。4、停电时，也能长时间提供6KW/H的制冷量，将恒温电池箱内温度控制在 200C _25°C范围内，从而提高蓄电池的可靠性，降低蓄电池更换频次，节约运行成本。5、智能控制功能。控制器可根据相变材料箱内温度、恒温电池箱内温度和热交换器中温度，自动控制水泵、压缩机和风机的启停，保证恒温电池箱内蓄电池工作在最佳温度状态，实现系统的全自动、无人值守，降低人力成本。6、采用相变材料储能，成本低，制冷量大，制冷时间长，能效比高，占地面积小。7、本发明提供RS232/RS485通信接口，便于远程监控。8、全系统日均耗电量不超过4度，能耗低，低碳环保。以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
图1是本发明一种实施例的结构原理图。在图中
I-相变材料箱；2-控制箱；3-热交换器；4-翅片管；5-第一水泵； 6第二水泵； 7-冷凝器；8-蒸发器；9-压缩机；10-控制器；
II-不间断电源；12-温度传感器；13-相变材料；14-注液孔；15-风机；
16-排气孔； 17-蓄电池；18-恒温电池箱；19-风道；20-风道进风口 ； 21-风道出风口； 22-隔板；23-防冻液。
具体实施例方式一种大功率UPS专用空调电池柜，如图1所示，包括相变材料箱1、控制箱2，热交换器3和恒温电池箱18，所述相变材料箱1内填充有相变材料13，所述相变材料箱1内装有翅片管4和蒸发器8 ；所述控制箱2内设有第一水泵5、第二水泵6、冷凝器7、压缩机9和不间断电源11 ；所述热交换器3中填充有防冻液23 ；所述恒温电池箱18由隔板22分为两个部分，第一部分内设有蒸发器8和风机15，第二部分内设有多个蓄电池17 ；所述第一水泵5的入水口连通热交换器3，第一水泵5的出水口与翅片管4相连，该翅片管4与热交换器3之间通过铜管连接；所述第二水泵6的入水口连通热交换器3，第二水泵6的出水口与恒温电池箱18中的蒸发器8相连，该蒸发器8通过铜管与热交换器3相连；所述冷凝器7 一端与压缩机9相连，另一端与相变材料箱1中的蒸发器8相连，该蒸发器8与压缩机9相连；所述不间断电源11分别连接风机15、第一水泵5、第二水泵6和控制器10 ；所述控制箱 2内设有控制器10，该控制器10分别连接风机15、第一水泵5、第二水泵6和压缩机9。所述恒温电池箱18的顶部设有排气孔16。所述恒温电池箱18、相变材料箱1和热交换器3中均设有温度传感器12，各温度传感器12均与所述控制器10相连。所述相邻两蓄电池之间设有风道出风口 21 ；所述隔板22与恒温电池箱18箱体顶壁之间设有风道进风口 20，与恒温电池箱18箱体底部和侧板之间设有风道19。所述恒温电池箱18、相变材料箱1和热交换器3的四周均填充保温隔热材料。进一步地，本发明还提供了一种利用本实施例的大功率UPS专用空调电池柜调控蓄电池工作温度的方法，控制器10实时监测恒温电池箱18内温度、热交换器3内温度和相变材料箱1内温度，控制压缩机9、第一水泵5、第二水泵6和风机15的启停，从而实现对恒温电池箱18内温度的精确控制，其特点是
1、市电正常，当相变材料箱1内温度高于设定温度，控制器10启动压缩机9对相变材料箱1内相变材料13制冷，将相变材料箱1内相变材料13制冷成固态，当相变材料箱1内温度低于另一设定温度时，控制器10停止压缩机9的运行。2、当热交换器3中温度高于设置的温度上限，如18°C时，控制器10启动第一水泵 5，将热交换器3中的防冻液23泵入相变材料箱1中，相变材料箱1中的相变材料13对其制冷后回流到热交换器3中，从而降低热交换器3中的防冻液23的温度。3、当热交换器3中温度低于设置的温度下限，如14°C时，控制器10停止第一水泵 5的运行，即停止对热交换器3中的防冻液23制冷。4、当恒温电池箱18中温度高于25°C时，控制器10启动第二水泵6，将热交换器3 中的冷的防冻液23泵入恒温电池箱18的蒸发器8中，控制器10同时启动风机15，通过风机15将蒸发器8中冷的防冻液23中储存的冷量通过风道19的风道出风口 21传递到恒温电池箱18中，实现对蓄电池17的制冷。5、当恒温电池箱18中温度低于20°C时，控制器10停止第二水泵6和风机15的运行，即停止对恒温电池箱18进行制冷。6、市电正常时，控制器10、第一水泵5、第二水泵6和风机15由市电供电，市电异常时，控制器10第一水泵5、第二水泵6和风机15由控制箱2内的不间断电源11供电。7、当相变材料箱1中相变材料13低于设定量时，通过相变材料箱1中的注液孔14 注入相变材料13。上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
权利要求
1.一种大功率UPS专用空调电池柜，包括相变空调和内设有蓄电池(17)的恒温电池箱 (18)，该相变空调包括控制箱(2)、热交换器(3)和相变材料箱(1)，其特征在于，所述相变空调还包括置于恒温电池箱(18)中的风机(15)、风道(19)和蒸发器(8)，所述相变材料箱(I)内填充有相变材料(13)，该相变材料箱(1)安放有翅片管(4)和另一蒸发器(8);所述控制箱(2)内设有不间断电源(11)、第一水泵(5)、第二水泵(6)、冷凝器(7)、压缩机(9)和分别与风机(15)、第一水泵(5)、第二水泵(6)、压缩机(9)相连的控制器(10)。
2.根据权利要求1所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述恒温电池箱 (18)由隔板(22)分为两个部分，第一部分内设有蒸发器(8)和风机(15)，第二部分内设有多个蓄电池(17)；所述第一水泵(5)的入水口连通热交换器(3)，第一水泵(5)的出水口与翅片管(4)相连，该翅片管(4)与热交换器(3)之间通过铜管连接；所述第二水泵(6)的入水口连通热交换器(3)，第二水泵(6)的出水口与恒温电池箱(18)中的蒸发器(8)相连，该蒸发器(8)通过铜管与热交换器相连(3)；所述冷凝器(7) —端与压缩机(9)相连，另一端与相变材料箱(1)中的蒸发器(8)相连，该蒸发器(8)与压缩机(9)相连；所述不间断电源(II)分别连接风机(15)、第一水泵(5)、第二水泵(6)和控制器(10)。
3.根据权利要求1所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述热交换器(3) 中填充有防冻液(23)。
4.根据权利要求1或2所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述相变材料箱(1)顶部设有用于补充相变材料(13)的注液孔(14)。
5.根据权利要求1或2所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述恒温电池箱(18)的顶部设有排气孔(16)。
6.根据权利要求3所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述恒温电池箱 (18)、相变材料箱(1)和热交换器(3)中均设有温度传感器(12)，各温度传感器(12)均与所述控制器(10)相连。
7.根据权利要求2所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述相邻两蓄电池之间设有风道出风口(21)；所述隔板(22)与恒温电池箱(18)箱体顶壁之间设有风道进风口( 20 )，与恒温电池箱(18 )箱体左侧板及底部之间设有风道(19 )。
8.根据权利要求1或2所述的大功率UPS专用空调电池柜，其特征在于，所述恒温电池箱(18 )、相变材料箱(1)和热交换器(3 )的四周均填充保温隔热材料。
9.一种利用权利要求广8之一所述的大功率UPS专用空调电池柜调控蓄电池工作温度的方法，其特征在于当市电正常时，全系统由市电供电，压缩机(9)将相变材料箱(1)中的相变材料(13)制冷成固态，相变空调通过市电供电来调节恒温电池箱(18)中蓄电池的温度；当市电异常时，压缩机(9)停止制冷，相变材料(13)融解成液态释放冷量，所述第一水泵(5)、第二水泵(6)、控制器(10)和风机(15)由不间断电源(11)供电，控制器(10)控制第一水泵(5)、第二水泵(6)和风机(15)的启停，将相变材料箱(1)中储存的冷量传递到恒温电池柜(18)中的蒸发器(8)中，由风机(15)的运行将蒸发器中的冷量传递到恒温电池箱 (18)中，调节恒温电池箱(18)中的温度；当热交换器(3)中温度高于设定温度时，启动第一水泵(5)，将热交换器(3)中的防冻液(23)泵入相变材料箱(1)中，相变材料箱(1)中的相变材料(13)对防冻液(23)制冷后回流至热交换器(3)中，降低防冻液(23)的温度；当热交换器(3)中温度低于另一设定温度时，第一水泵(5)停止运行，相变材料(13)停止对热交换器(3)中的防冻液(23)进行制冷；当恒温电池箱(18)中温度高于设置的温度上限时，启动第二水泵(6)，将热交换器(3) 中的冷的防冻液(23)泵入恒温电池箱(18)的蒸发器(8)中，同时启动风机(15)将蒸发器 (8)中冷的防冻液(23)中储存的冷量传递到恒温电池箱(18)中，降低蓄电池(17)温度；当恒温电池箱(18)中温度低于设置的温度下限时，第二水泵(6)和风机(15)停止运行，停止对恒温电池箱(18)中的蓄电池(17)制冷。
10.根据权利要求9所述的调控蓄电池工作温度的方法，其特征在于，相变空调的制冷量根据恒温电池柜(18)内蓄电池(17)的发热量自动调节，市电异常时，相变空调的最大制冷量为18KW。
全文摘要
本发明公开了一种大功率UPS专用空调电池柜及调控蓄电池工作温度的方法，为了解决市电异常，蓄电池放电产生大量热量时的制冷问题，以及现有的蓄电池房精密空调能耗高的问题，本发明包括相变空调和恒温电池箱，相变空调由相变材料箱、热交换器、控制箱、恒温电池箱中的风机、风道和蒸发器构成，相变材料箱中填充相变材料，并装有翅片管、蒸发器和温度传感器；所述控制箱和相变材料箱相连，控制箱中安装有水泵、冷凝器、控制器、压缩机和不间断电源。本发明适用于机房大功率UPS中蓄电池的保护，具有停电后仍能大制冷量、长延时将恒温电池箱内温度控制在蓄电池最佳工作温度范围内，提高了蓄电池可靠性、延长了蓄电池寿命，节能环保，可靠性高。
文档编号F24F13/30GK102427148SQ20111038076
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者孙小琴, 张泉, 曾新洲, 朱新建, 李怡, 陈晓蓉 申请人:陈晓蓉