[发明专利]一种具有主/被动复合冷却系统的密封机柜

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封机柜，具体涉及一种具有主/被动复合冷却系统的密封机柜；本发明还涉及一种主/被动综合机柜热控方法。

背景技术

工业电子机柜内部通常集成较多大发热量的高精度控制模块及电子元器件，如果机柜内温度过高，这些精密元件就会提前老化，缩短使用寿命，甚至导致元气件烧毁，造成意外停工，因此需要对机柜内部环境采取有效的散热和温度控制措施。采用强制对流风冷或利用机柜空调冷却对流空气后对机柜进行通风冷却是电子机柜常用的热控方法。但是在许多高湿度、高粉尘、高盐雾、高腐蚀性等环境条件恶劣的场合，采用通风冷却方式进行机柜热控会导致机柜内出现凝露、盐结晶、长霉菌和粉尘堆积等问题，严重影响电子设备的安全性和可靠性，所以必须采用密封机柜，具有防尘、防潮、防腐蚀性气体，防小动物侵入等性能，在恶劣的大环境中为机柜内仪表和器件创造优良的小环境。

密封机柜的特殊要求使其无法采用通风冷却方法，适用于密封机柜的热控方法包括机柜壳体直接对外散热、热交换器散热、机柜空调器主动制冷等。

一般情况下将电子设备紧靠机柜的侧壁安装，或在电子设备与机柜壳体之间设立良好的传热通道，电子元件散发的热量可直接通过壳体的侧壁传导出去。但是由于往往只有一部分壳体侧壁和发热体接触，大部分侧壁起不到散热作用，机柜壳体直接对外散热的散热效果比较差，仅适用于散热量小的情况，如一些低功率通讯中继设备的散热。

热交换器散热是密封机柜常用的散热形式，通过热交换器将机柜内空气循环系统的热量传递到另一流体，并带出机柜外部，可以采用的热交换器包括热管式热交换器、管壳式热交换器、板式热交换器、板管式热交换器、板翅式热交换器等。其中热管式热交换器无需外力驱动就能进行被动式散热，也可添加小功率风机对换热面强制散热就能显著提高性能，其能耗最低；其他形式换热器可采用空气或液体作为介质，散热能力也随介质不同而变化，但是通常需要动力驱动介质的循环和流动，因此能耗较高。

机柜空调器主动制冷是在密闭机柜内部或外部安装一套小型制冷装置主动制冷，将产生的冷量输入机柜内来消除器件散发的热量，维持电子器件的正常工作温度。这种方法可以有较大的散热量，而且容易实现温度控制，但是成本高、能耗大、结构复杂，通常用于功率密度大、对工作温度要求高的电子机柜。

随着电子技术的迅猛发展，目前电子机柜的应用范围不断扩展。在某些领域的应用中，机柜内的电子设备需要常年累月不间断工作，但设备功率随时间呈现周期性的变化，其高功率和低功率工况对热控性能要求的差别较大。如果单纯采用被动式散热器无法满足设备高功率工况下电子机柜内的散热要求，而单纯采用机柜空调器主动制冷方式不仅能耗较高，长期连续不间断工作也会对机柜空调器的制冷机组造成很大负担，降低其工作寿命。因此需要由一种综合热控方法来集合主、被动热控方式的优势，以最小的能耗代价实现该类密封机柜的长时间不间断的热控任务。

发明内容

本发明的目的是针对某些需要常年累月不间断工作，但内部热载荷周期性变化的电子机柜散热问题，提供一种具有主/被动复合冷却系统，可以根据机柜内的热载荷大小和散热需求自动选择热控模式的密封机柜，以最小的能耗实现长时不间断的机柜热控，达到节能减排的效果。

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种具有主/被动复合冷却系统的密封机柜，可以通过被动式热控方式和主动式热控方式的交替工作，实现机柜的长时不间断热控。

为解决以上技术问题，本发明的技术解决方案为：

一种具有主/被动复合冷却系统的密封机柜，其特征在于：包括机柜壳体（1）与主/被动复合冷却系统；所述机柜壳体内部分隔为载荷设备区（4）和热管散热器（2），热管散热器又分割为蒸发吸热区（21）和冷凝散热区（22），其中载荷设备区（4）和蒸发吸热区（21）相连通，它们组成的整个空间为密封防尘设计，冷凝散热区（22）与机柜外部环境相连通；所述主/被动复合冷却系统由热管散热器（2）和机柜空调器（3）组成；热管散热器包括风机组件（201）与热管组件（202）；机柜空调器包括制冷机组（301）、供冷管路（302）及机柜内空气换热器（303）或冷板式设备安装架（403）。热管散热器（2）和机柜空调器（3）可独立工作，也可组合工作。

所述热管散热器（2）利用热管组件（202）进行机柜内热量的转移和排放，并利用风机组件（201）进行强制的对流换热提高散热性能。