说明书一种通信机房外循环热交换节能装置一、技术领域：本发明涉及通信机房环境保障，确切的说是一种通信机房外循环热交换节能装置。
二、背景技术目前，市场竞争惨烈，促使通信网络规模迅猛扩张，各地通信网络机房、IDC通信机房“遍地开花”，并且还有更强增扩的趋势。同
时，随着网络设备的直线增扩，通信运营商的网络设备能耗支出几乎呈直线上升态势。如何在确保网络质量的前提下节能降耗，降低运营商网络运维
成本，实现“低成本、高效益”运营，增强运营商核心竞争力，在市场竞争中取得根本优势，是摆在每个运营商面前最大的考验。现在通信机房采用
隔热密封围体结构，在环境温度高于机房设定温度（一般为21oC-26oC）时，可以避免外界热量传导侵入，在一定程度上降低了空调制冷
能耗；但这种密闭围体结构在环境温度低于机房温度设定温度（一般为21oC-26oC）时，不能利用外界冷源，只能依靠空调制冷保持通信
机房环境设定温度，造成通信机房空调制冷能耗的极大浪费，给运营商造成巨大的网络运维成本压力。虽然，有些通信机房尝试采用机房通风，在环
境温度低于机房温度设定温度（一般为21oC-26oC）时，直接引入外界环境冷风冷源，来降低通信通信机房温度，减少空调制冷能耗，但
由于存在下列问题：（一）效能低下：由于通信机房防潮、防尘的要求，现有通信通风设备一般采用两级过滤、吸收，如下图所示：附图1现有
通信机房通风节能装置而采用两次过滤，在一定程度上解决了防尘、防潮问题的同时，也带来了一个根本问题，那就是机房通风设备实际引入冷风量
，也就是新风载热量严重不足的。这也就是，机房通风设备设计上算着节能，实际上效果非常不明显的根本原因所在。（二）维护工作量大：机房通
风节能设备，效率运用场景是存在环境温度低于通信机房环境保障设置温度，并且时间段占优。这种场景，一般分布在我国江淮以北区域的春、秋、
冬三个季节。而我国江淮以北区域的春、秋、冬三个季节，普遍存在扬沙、浮尘、飘絮现象。在机房通风节能效率运用场景,通风电机运行，同时出
现扬沙、浮尘、飘絮，常常导致两级过滤网短时间运行就会出现“脏堵”。根据实际维护经验，一般机房通风节能设备运行半月左右，就会形成完全
脏堵现象，需要要换一次两级滤网，一个地市都有几百个站点，维护工作量可想而知。（三）运行成本高半个月更换一次两级滤网，带来至少两方面
的成本问题：1、需要配置大量滤网备件，成本很高；2、需要投入大量的维护力量、交通工具，这进一步增加运行成本。（四）实际上处于废弃状
态：在当前网络维护经费受限，维护人员、交通工具配置相对紧张的情况下，半个月更换一次两级滤网根本不可能做到的。这就导致我们通信企业投
入大量资金，建设的成千上万个通信机房通风设备，因为不能及时更换滤网，绝大部分因为脏堵实际上已不起作用，处于废弃状态，这是一种何等“
犯罪”级别的浪费。（五）存在火灾事故隐患在外界环境温度运行温度设置的时候，即使通信机房通风设备滤网处于“脏堵”状态，通风电机也会持
续运转。我们知道，通风电机本身是依靠流通冷风进行冷却的，通信机房通风设备滤网处于“脏堵”状态下,是没有冷风流通电机的，这就会导致通
风电机线圈持续温度累积升高，极易出现绝缘老化破坏，甚至会导致短路起火事故的发生，存在明显的火灾安全事故隐患。三、发明内容本发明就是
克服上述机房通风设备缺陷，采用全新设计方案，气流在密闭箱、道内进行循环，通过导热铝板与外界环境进行传导交换，不与外界环境交叉，根本
杜绝外界浮尘、潮气等有害物质进入通信机房途径，不需采用过滤措施。本发明在保证外界环境温度高于通信机房环境保障设置温度时，有效隔绝通
信机房外界热量进入；在在环境温度低于机房温度设定温度（一般为21oC-26oC）时，有效引入外界环境冷源，来降低通信通信机房温度
，减少空调制冷能耗。四、本发明的方案如下图所示：附图2通信机房外循环热交换节能装置由换热循环、电机控制两大部分组成。下面详细介绍
：（一）电机运转控制如图：附图3通信机房外循环热交换节能装置控制电路包括温控仪、室内温度传感器、室外温度传感器、电机供电交流接
触器、主电机、加力电机、电机启停控制线等组成。工作原理：1、在温控仪上设置启停温度（一般电机启动温度设置点为室外温度低于20oC,
电机关停温度设置点为通信机房室内温度低于21oC）；2、通信机房室外温度传感器检测通信机房室外环境温度；3、当通信机房室外环境温度
达到电机启动设定温度（一般电机启动温度设置点为室外温度低于20oC）时，温控仪发送电机开启控制驱动信号；4、电机交流供电接触器电磁
线圈得电工作，交流供电接触器吸合导通，电机运行，通风开始；5、当通信机房室外环境温度达到电机关停设定温度电机关停温度设置点（一般为
通信机房室内温度低于21oC）时，温控仪停止发送电机开启控制驱动信号；6、电机交流供电接触器电磁线圈失电，交流供电接触器放开触头导
通，电机停止运转，通风停止。（二）换热循环系统包括冷热风道、主风机、热量交换箱、加力风机、冷风自复式隔热活动门、热风自复式隔热活动
门等部分组成，如下图:附图4换热循环系统组成图工作原理：1、在温控仪上设置启停温度（一般电机启动温度设置点为室外温度低于20o
C,电机关停温度设置点为通信机房室内温度低于21oC）；2、通信机房室外温度传感器检测通信机房室外环境温度；3、当通信机房室外环境
温度达到电机启动设定温度（一般电机启动温度设置点为室外温度低于20oC）时，温控仪发送电机开启控制驱动信号；4、电机交流供电接触器
电磁线圈得电工作，交流供电接触器吸合导通，主电机、加力电机运行，通风开始；5、风道内空气开始流动，在热风自复式隔热活动门处形成负压
，热风自复式活动门受力开启，通信机房内温度较高气体（以下简称热风）进入风道；6、通信机房内温度较高气体在风道内流动，到达热量交换箱
，通过铝制导热板，将热量传递到通信机房外部环境，变成温度较低的空气（以下简称冷风）；7、冷风到达冷风自复式隔热活动门，在冷风自复式
隔热活动门处形成正压，冷风自复式活动门受力开启，冷风进入机房，参与空调气流循环；8、通信机房温度下降到机房环境保障温度设置点，通信
机房空调停止工作；9、当通信机房室外环境温度达到电机关停设定温度电机关停温度设置点（一般为通信机房室内温度低于21oC）时，温控仪
停止发送电机开启控制驱动信号；10、电机交流供电接触器电磁线圈失电，交流供电接触器放开触头导通，电机停止运转，通风停止；11、当机
房温度高于23度时，自动执行（3-10）工作流程，但通信机房空调不在运行；12、当外界环境温度高于20oC，温控仪停止发送电机开启
控制驱动信号；电机交流供电接触器电磁线圈失电，交流供电接触器放开触头导通，电机停止运转，通风停止。13、热风自复式隔热活动门、冷风
自复式隔热活动门在弹簧弹力作用下，自动关闭，保证通信机房自身密闭隔热。14、通信机房温度上升，到达机房环境保障温度设置点，通信机房
空调开始工作。15、如通信机房突发火灾，温控仪根据室内温度传感器温度检测结果（大于65oC），自动停止发送电机开启控制驱动信号，电
机交流供电接触器电磁线圈失电，交流供电接触器放开触头导通，电机停止运转，通风停止。热风自复式隔热活动门、冷风自复式隔热活动门在弹簧
弹力作用下，自动关闭，保证通信机房自身消防密闭。四、本发明创新点（一）本发明节能效果明显附图5简易式热交换器结构图1、如附图5，采
用0.5毫米质导热板采用双接触面折叠45o安装或单元组合式高效换热器（附图6），最大限度保证热量交换。根据Q＝Q:导热量；λ：导
热系数，铝为0.237KW/(m2·℃)，b：厚度；（t1-t2）：温差采用0.5毫米质导热板双接触面折叠45o安装的简易式换热器
，每平方米0.01m厚度铝板在通信机房内外温差为1?C时为{[0.237KW/(m2·℃)]/0.01}11.4322=6
7.86KW,基本上相当于1台制冷量为50KW的通信机房空调，只消耗通风电机运转能量,制冷能效比高达40-60,是通信机房空调的2
0倍以上。以直流负荷2000A通信机房计算，热负荷为53.6V2000A=107.2KW,密闭隔热通信机房空调能耗为107.
2KW/2.5(一般机房空调能效比)=42.88KW该通信机房外循环热交换节能装置配置2.5平方即可满足在通信机房室外温度16℃时
机房温度保障需求;配置5平方即可满足在通信机房室外温度20℃时机房温度保障需求。根据相关资料,江淮以北区域室外温度16℃以下时间段
至少为全年的5/12;20℃以下时间段至少为全年的6/12.我们采用最保守计算方式，按16℃以下时间段计算节能效益，风机运转能耗为
3KW（实际上2KW足够了），则年节省用电有(42.88KW-3KW)243655/12=145562KWH,按生产综合电费
1.00/KWH计算,则年节省通信企业电费支出14.56万元.2、对于高热负荷机房，则选用单元组合式高效换热器，可根据热负荷情况灵
活搭配，单位体积换热效率是简易式的2-3倍，不过加工工艺稍微复杂。附图6：四面换热单元结构附图7高热负荷组合通风换热设备结构图
(二)效益体现：1、而本发明建设投资成本不超过4.5万元（风道200米算，成本2万元；5平方规格换热器成本不超过1.5万元，控制器
风机1万元；总计4.5万元左右），不到半年即可收回投资;按设备报废期6年计算,全生命周期收益为873372.00元,具有较高的经济
回报；2、单直流负荷2000A的通信机房每年减少热电二氧化碳排放量145562公斤，降低氧气消耗97041公斤;按设备报废期6年计
算,全生命周期减少热电二氧化碳排放量873372公斤，降低氧气消耗582248公斤,生态社会效益更加突出。（三）自动化程度高，自适
应能力强，基本不需专门维护1、本发明根据通信机房内、外界环境温度自动开启、关闭通风，自适应能力强，自动化程度高，基本不需人为操作，
维护成本低；在发生火灾时，自动停止通风；自动关闭自复式防火隔热活动门，确保机房消防密闭。2、本发明采用弹簧自复式隔热防火活动门，在
风机运转时形成的正、负压，自动开启；在风机停止运行时，在簧力作用下自动关闭，确保通信机房防火密闭。不需专门控制电路，不消耗电能，节
能、安全、可靠。附图8自复位隔热活动门结构（四）适用范围广，适用时段长。附图89中国年平均气温分布图从上图可以看出，我国长江以北区
域及青海、西藏等广大区域，年平均气温在16℃以下，采用本发明，可节约通信机房空调制冷电费50%-80%（根据区域差异，效益运行时段
长短有所区别），具有明显的经济效益。（五）适合规模化推广使用1、技术成熟，市场化程度高本发明采用的温控仪、通风电机市场有售，自复式
隔热活动门、风道可借鉴现有成熟技术，不需投入专门研制开发，节约投产成本；附图8市场销售的温控仪、风机2、本发明所用材料、设备市场均
有销售，成本低廉，易大范围推广使用。（六）安全程度高1、本发明整个换热循环气体流动均在密闭箱、道内进行，热量交换则通过铝制导热板传导交换，不予外界环境交叉接触，根本杜绝灰尘、潮气进入机房。2、在如通信机房突发火灾，温控仪根据室内温度传感器温度检测结果（大于65oC），自动停止发送电机开启控制驱动信号，电机交流供电接触器电磁线圈失电，交流供电接触器放开触头导通，电机停止运转，通风停止。热风自复式隔热活动门、冷风自复式隔热活动门在弹簧弹力作用下，自动关闭，保证通信机房自身消防密闭。本发明结构简单，技术成熟,完全贴合国家节能减排政策，满足企业生产安全、消防标准要求,圆满解决了通信企业减低运营成本、增强通信企业核心竞争优势根本问题，极具规模推广价值。 |
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