“机柜空调+热交换器”及“机柜空调+风扇”控温方案说明.doc

“机柜空调+热交换器”及“机柜空调+风扇”控温方案说明.doc

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“机柜空调+热交换器”及“机柜空调+风扇”

两种控温解决方案说明

一、机柜空调器、热交换器、风扇单一控温方式简介

1、机柜空调器单一控温方式

1）机柜空调器含义：

机柜空调器由压缩机、冷凝器、温控器、毛细管、蒸发器、风机等主要部件组成。

其通过压缩机将冷媒压缩、冷凝放热，再蒸发吸热来降低环境的温度，当安装于控制柜上时，可在密闭的情况下，将柜内的热量及水蒸汽向柜外转移，从而避免了外界环境中的高温粉尘、腐蚀性气体进入控制柜内，造成设备故障的发生。

而控制柜内的温度、湿度始终恒定在30~32℃，45~55％RH的理想状态中，使得电子元器件的使用寿命和工作稳定性得到了保证。

2）机柜空调器制冷工作原理：

机柜空调器压缩机从蒸发器内吸入气态制冷剂并将其压缩成高温、高压状态后排入冷凝器内，制冷剂在冷凝器内放出热量后被冷却成高压液态经毛细管节流后形成低温低压状态的制冷剂并进入蒸发器，制冷剂在蒸发器中吸收热量后转化成气态，再由压缩机吸入。

如此反复，形成制冷循环。

其中冷凝器和蒸发器都各自配有循环风机以增强空气对流，加强换热效果。

冷凝器与空气的热交换在控制柜外进行，而蒸发器与空气的热交换则在密闭控制柜内循环进行。

电气控制系统主要监测被冷却的密闭空间的空气状态并根据温度设定要求控制制冷循环的进行。

其中温控器及温控探头时刻跟踪显示密闭空间的当前温度。

制冷工作原理如下图所示：

毛细管

蒸发器

温控器

压缩机

风机

冷凝器

控制柜外部冷却空气

控制柜内部循环空气

机柜空调工作过程气流图如下：

3）机柜空调器特点：

由于机柜空调器可以根据机柜中具体温度情况决定是否送风，因此其效率较高。

优点：

●由于冷风直接送至热源附近，可以保证机柜内不出现热点，并能阻止灰尘、湿气及腐蚀性气体进入机柜内部，适用于可靠性较高的通信机柜的温、湿度控制，是电控系统可靠工作的有力保障。

●采用特种换热器，换热量较大，风阻低，整体结构坚固、抗尘、抗油污、防腐；

●使用不含FCKW（氟利昂）的冷却介质，环保、节能、高效；

●精巧的专利快装固定结构，安装过程简便快捷；

●远程自动化智能监控系统可随时对机柜控温现场信息进行在线监测和交互控制；

●较高的防护等级（达到国标内部IP55、外部IP34要求）提高了机柜使用的安全、可靠性；

●有壁挂、半嵌、全嵌、顶置等多种安装方式，配合客户现场使用需求。

缺点：

●能耗较高。

通信行业专用机柜空调器产品图片

其它部分机柜空调器产品图片

2、热交换器单一控温方式

1）热交换器含义：

热交换器装置是一种利用低于柜内温度的柜外空气，通过热交换芯进行有效交换，实现温度调节，进而满足控制柜在密闭状态下散热要求，避免了采用新风的高污染等问题。

2）热交换器工作原理：

热交换器工作时，不同温度的柜外空气和柜内空气在风机的驱动下通过由金属材料制成的分隔板进行热量交换，两边的气流100%完全隔开，排除了湿度、灰尘对柜内可能产生的污染。

具体制冷工作过程描述如下：

系统通过一个NTC温度传感器测量机柜内的温度，根据相应的温度设定值控制热交换

器内各个部件的工作，如下所述：

●蒸发风机上电即运转。

●冷凝风机默认设置为35℃时启动、29℃时停止运转。

●加热器默认设置为5℃启、9℃停。

即当机柜内的温度低于设定值5℃时，加热器开

始工作，温度达到设定值9℃时，加热器停止工作。

●系统带有RS485通讯接口，支持标准的MODBUS-RTU通讯协议。

可在上位机设定各参

数、读取当前温度、实行监控等。

在热交换器内部，往复循环的机柜内部气流与外界气流是分开的，从而提供一个可控制的微环境，这使得密闭设备在尽可能好的温度和湿度环境下运行，进而达到既保护机柜内部的电子设备，又可避免由于热量、湿度、灰尘和其它污染物引起的故障等功能。

热交换器工作过程气流图如下：

3）热交换器特点：

优点：

●独有的高效平行流热交换芯，具有优越的热交换效率。

●密闭式循环冷却系统设计,内外空气隔绝，有效隔离外部空气中的污染源。

●机柜内部不会因过冷而结露。

●自由灵活的安装方式：

机组尺寸大小不等、安装方式多样，一机多用，可以壁挂、内嵌、顶置。

●外形紧凑轻巧，无过滤网设计降低成本并无需定期维护保养。

●安装简单，在接通电源后即可使用，面板拆卸方便，所有元件都便于维护。

●为昼夜持续运行而设计，适应性强、工作稳定可靠。

C

缺点：

●对于环境要求较高，仅适用于部分常年环境温度较低的地区。

热交换器产品图片

3、风扇单一控温方式

1）风扇含义及工作原理：

风扇是通过电柜内外空气的对流，将室内空气排到室外，同时将室外的空气排入室内，实现柜内热量的转移。

2）风扇特点：

优点：

●安装风扇进行降温简单方便，能耗低，费用较低。

缺点：

●不能长期承担对机柜降温的重任，可靠性及稳定性较低；

●随着时间的推移，容易积聚粉尘等污垢，并使其污染柜内的元器件，进而加剧热岛效应。

二、“机柜空调器+热交换器”控温方案

1、“机柜空调器+热交换器”含义：

“机柜空调器+热交换器”的降温基本思路就是充分利用室外空气中的冷量，通过热交换的手段对机房进行降温。

只利用室外新风的冷量，室内空气通过换热冷却后再被送回室内。

通过控制系统使热交换器与机柜空调设备联动，当室外温度过高，新风无法满足排出全部冷负荷目的时，机柜空调设备将自动启动，保证机柜内部温度在正常范围内。

2、“机柜空调器+热交换器”制冷工作原理：

（如下图所示）

3、“机柜空调器+热交换器”工作过程描述：

1）空调情况：

电源：

220VAC/50Hz；

主控板：

空调器内电路板；

辅助控制板：

热交换器内控制板。

热交换器情况：

电源：

-48VDC

2）系统工作逻辑

①系统正常时空调和热交换器的工作

当机柜内的温度上升到25℃时，并且柜外温度低于柜内温度时，主控板输出开关量信号

给辅控板，热交换器开始工作，按照预先设置的温度转速比例调节热交换器风机转速；如果热交换器风机转速已全速运转，且柜内温度仍持续上升，当柜内温度达到空调器启动点温度时，接通空调器，开始制冷；此时若仍满足柜外温度低于柜内温度，热交换器继续工作；当柜外温度高于柜内温度时，主控板发出信号，热交换器停止工作；当柜外温度低于柜内温度，且持续180S的时间后，热交换器再次启动。

当柜内温度未达到空调启动温度点时，空调内风机亦停止运转。

②热交换器故障，空调应急运行

当热交换器出现故障，或-48V电源出现问题时，柜内温度上升到空调器启动温度

点时，空调将自动投入运行。

③空调器故障，热交换器应急运行。

当空调器断电或出现故障，空调无法给热交换器工作信号，造成柜内温度升高到40℃时，

热交换器自动进入应急运行状态，并根据柜内温度，按预定的温度转速比例调节风机转速。

④加热

当主控板测量到柜内温度低于5℃时，且持续300S的时间，空调内风机启动，接通电加

热，9℃时电加热停止工作。

3）系统报警输出

①空调出现制冷或电路异常经干接点报警输出；

②热交换器出现故障给出干接点报警信号；

③柜内温度高于40℃时，热交换器输出干接点信号；

④可以通过上位机查看报警内容。

4、“机柜空调器+热交换器”特点：

优点：

●采用独有的热交换器、机柜空调器双机系统，具有极高的可靠性，尤其适用于通信行业；

●在不同的温度环境中，两套独立控制的制冷系统可选择单独或同时工作；

●节电效果比较明显，一般节电效果在40％以上；

●相对减少机柜空调器的工作时间，从而延长其使用寿命，降低机房的投资成本及维护费用；

●具有环境监控和远程控制功能；

●适用范围较广。

缺点：

●没有特别明显的缺点。

“机柜空调+热交换器”产品图片

三、“机柜空调器+风扇”控温方案：

1、“机柜空调+风扇”含义及工作原理：

“机柜空调器+风扇”的降温思路分为两种，一种是风扇为机柜空调的备用辅助设备，其可在空调出现故障或柜外环境温度较高的情况下辅助机柜空调器更高效地工作；另一种是在室外环境温度较低的情况下，机柜空调停用，利用风扇通过柜内外空气的对流，将室内空气排到室外，同时将室外的空气排入室内，实现柜内热量的转移。

而风扇与机柜空调设备通过控制系统联动，当室外温度过高，新风无法满足排出全部冷负荷目的时，机柜空调设备将自动启动，保证机柜内部温度在正常范围内。

2、“机柜空调+风扇”工作过程描述：

1）“机柜空调+风扇”控温方式1：

风扇为机柜空调器降温的辅助备用设备，当空调出现故障或制冷量较小时，柜内温度超过设定的上限10℃，风机自动启动，排风降温。

如空调设定温度为35℃启动，29℃停止工作，当柜内温度一旦超过45℃时风机启动。

使用“机柜空调+风扇”控温方式1，仅需在订货时说明，风扇安装时将风机电源线连接于机柜空调上即可。

2）“机柜空调+风扇”控温方式2：

在室外环境温度较低的季节，使用风扇直接通风，可节省能耗。

当机柜空调所测环境温度低于30℃时，空调处于关闭状态，风扇接通，柜内温度控制在20℃~30℃之间，当环境温度超过30℃时，机柜空调开始启动。

使用“机柜空调+风扇”控温方式2，仅需在订货时说明风扇安装后将风扇电源线接在机柜上面即可。

3、“机柜空调+风扇”特点：

优点：

●可靠性较高，成本较低；

●节电效果比较明显；

●相对减少机柜空调器的工作时间，从而延长其使用寿命，降低机房的投资成本及维护费用；

●适用范围较广。

缺点：

●容易对柜内元器件造成灰尘等污垢污染。

综上所述，“机柜空调+热交换器”及“机柜空调+风扇”两种控温方式明显优越于单纯的机柜空调、热交换器、风扇等单一降温形式，对于提高控温效率、降低能耗、延长设备使用寿命、扩大适用范围等方面都有较好的体现。

苏州昆拓冷机有限公司

二00九年五月二十七日

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