本发明涉及电气设备技术领域，特别是指一种密封式户外机柜内部温度调节系统及方法。
背景技术：
现有的户外机柜分为半开放式机柜与密封式机柜两种。其中，半开放式机柜通常在机柜壳体上设置散热口，通过自然冷却的方式进行散热。对于对散热要求比较高的机柜，例如处于露天场景的带有屏幕的屏柜，通常通过设置在机柜内顶部的散热轴流风扇与外界空气对流来实现散热。但是，半开放式机柜密封性差，柜内仅通过简单的防尘网与外界直通，由于外界环境恶劣，风吹日晒雨淋。外界的灰尘、腐蚀性气体会进入柜内，时间久了，柜内设备元器件会因积灰和腐蚀造成性能下降或损坏。夏天太阳直晒时，柜表面温度很高，柜内空气上流过程中会很快将向阳面热量散于柜内，不仅不利于柜内散热还引入了多余热量。
封闭式的室外机柜，多为发热量很小的机柜且不适宜高温地带。对于发热量大，并且较为大型的封闭式机柜，一般会为机柜设置空调，通过空调对机柜内的温度进行调节，不仅可以降温还可以加热，以使机柜内始终处于适宜机柜工作的温度。但是，空调的功耗大，价格高，维护成本高，并且会占用较大的空间，不利于机柜的布设。
因此，亟需一种成本低廉、结构简单的密封式户外机柜内部温度调节系统及方法，以能对密封式户外机柜内部的温度进行调节。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种成本低廉、结构简单的密封式户外机柜内部温度调节系统，以能对密封式户外机柜内部的温度进行调节。
本发明实施例提供的密封式户外机柜内部温度调节系统，柜内热交换器，具有入口端与出口端，设置在机柜内部与电子设备进行热交换；多个柜外热交换器，具有入口端与出口端，设置在机柜外部，与外界进行热交换；循环驱动装置；第一换向阀，具有入口端与多个出口端；控制器，设置在机柜内，与循环驱动装置、第一换向阀电连接；其中，柜内热交换器的出口端与第一换向阀的入口端管道连接；第一换向阀的所述多个出口端与所述多个柜外热交换器的入口端分别管道连接；所述多个柜外热交换器的出口端与柜内热交换器的入口端管道连接；所述循环驱动装置设置在与柜内热交换器入口端或出口端连接的管道上；控制器可控制第一换向阀的入口端与多个出口端之间的开闭，还可控制循环驱动装置驱动热交换介质在柜内热交换器与柜外热交换器间循环流动。
采用如上系统，可以通过热交换介质在柜外换热器与柜内换热器之间循环流动，通过第一换向阀可以控制柜内热交换器与任一柜外热交换器实现热交换。由此可以使柜内热交换器根据需要与合适温度的柜外热交换器进行热交换，结构简单，成本低廉。
本发明实施例可选，所述柜内热交换器为并联设置的多个。
采用如上系统，多个柜内热交换器可以分别与柜内的多个发热设备进行热交换，从而实现对多个发热设备的温度调节。
本发明实施例可选，还包括第二换向阀，具有出口端与多个入口端，，可控制入口端与多个出口端的开闭；第二换向阀的入口端与所述多个柜外热交换器的出口端管道连接，第二换向阀的出口端与柜内热交换器入口端管道连接。
采用如上系统，可以通过第一换向阀与第二换向阀的控制可使柜内热交换器与不适合进行热交换柜外热交换器彻底隔绝，从而可以避免不适合进行热交换柜外热交换器对柜内热交换器的影响。从而提高了温度调节的效率和效果。
本发明实施例可选，还包括设置在柜外热交换器出口端及柜内热交换器出口端的温度传感器；温度传感器与所述控制器电连接。采用如上系统，可以通过温度传感器检测柜内热交换器与柜外热交换器的温度，从为通过控制器控制第一换向阀的实现柜内热交换器与适合的柜外热交换器进行热交换。
本发明实施例可选，所述机柜具有外壳；外壳在机柜外侧形成有多个安装槽，所述多个柜外热交换器设置在安装槽内。
采用如上结构，将柜外热交换器设置在安装槽内，可以避免柜外热交换器对其他设备的影响，便于机柜的布设。
本发明实施例可选，所述外壳由金属制成，外壳的外侧喷涂有浅色保温漆。
采用如上结构，通过喷涂浅色保温漆可以减少外界温度与柜内温度的影响。
本发明实施例可选，所述热交换介质为液态介质；所述循环驱动装置为循环泵。
本发明实施例可选，所述热交换介质为气态介质；所述循环驱动装置为风机。
采用如上结构，可以根据发热装置的热效率，选择合适的热交换介质，并根据热交换介质的形态，使用合适的循环驱动装置。从而提高温度调节效率。
本发明实施例还提供一种密封式户外机柜内部温度调节方法，当柜内热交换器温度大于预期温度范围的最高值时，控制器控制循环驱动装置驱动热交换介质循环流动，并控制第一换向阀使柜内热交换器与所述多个柜外热交换器中，温度小于柜内热交换器的柜外热交换器连通；当柜内热交换器温度小于预期温度范围的最低值时，控制器控制循环驱动装置驱动热交换介质循环流动，并控制第一换向阀使柜内热交换器与所述多个柜外热交换器中，温度大于柜内热交换器的柜外热交换器连通。
采用如上方法，可以在柜内热交换器温度太高需要散热时，驱动热交换介质与温度低于柜内热交换器温度的柜外热交换器之间循环。从而降低柜内热交换器的温度，使柜内热交换器实现散热的目的。当柜内热交换器温度太低需要吸热时，驱动热交换介质与温度高于柜内热交换器温度的柜外热交换器之间循环。从而提高柜内热交换器的温度，使柜内热交换器实现吸热升温的目的。
本发明实施例可选，当所述温度大于柜内热交换器温度的柜外热交换器为多个时，控制器控制第一换向阀使柜内热交换器与温度最高的柜外热交换器连通。
采用如上方法，当柜内热交换器需要吸热时驱动热交换介质与温度最高的柜外热交换器之间循环，从而提升了柜内热交换器的升温速度，提升了换热效率。
本发明实施例可选，当所述温度小于柜内热交换器温度的柜外热交换器为多个时，控制器控制第一换向阀使柜内热交换器与温度最低的柜外热交换器连通。
采用如上方法，当柜内热交换器需要散热时驱动热交换介质与温度最低的柜外热交换器之间循环，从而提升了柜内热交换器的散热速度，提升了换热效率。
附图说明
图1为本申请密封式户外机柜内部温度调节系统的连接关系图；
图2为本申请中密封式户外机柜的结构示意图；
图3为图2中密封式户外机柜另一方向的结构示意图；
图4为本申请密封式户外机柜内部温度调节系统的电路控制图；
图5为本申请密封式户外机柜内部温度调节方法的流程图。
附图标记说明
机柜1；柜门11；安装槽12；温度调节系统2；柜内热交换器21；循环泵22；第一换向阀23；第一柜外热交换器24；第二柜外热交换器25；第三柜外热交换器26；第二换向阀27；温度传感器28；控制器29。
具体实施方式
下面，结合附图，对本申请的密封式户外机柜1内部温度调节系统的具体设置形式进行详细地描述。
图1为本申请密封式户外机柜内部温度调节系统的连接关系图；图2为本申请中密封式户外机柜1的结构示意图；图3为图2中密封式户外机柜1另一方向的结构示意图。如图1、图2、图3所示，本申请的温度调节系统部分位于机柜1内部，部分位于机柜1的外部。机柜1为呈立方体形的金属柜，机柜1的外表面喷涂有浅颜色的保温漆，以减少对太阳能的吸收并降低机柜1的热传导系数。机柜1为密封式机柜，机柜1的前侧设置有柜门11，当柜门11关闭后，机柜1内会形成密闭空间。机柜1的左右两侧及底部位置设置有矩形的安装槽12，安装槽12内分别嵌入设置有下述第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26。机柜1内设置有多个电子设备，其中有些电子设备工作时会发出大量的热，这些发热设备的发热部位设置有与其抵接的散热器，用于加快散热效率。
本申请的温度调节系统2为通过管道连接的柜内热交换器21、循环泵22、第一换向阀23、第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26、第二换向阀27形成的封闭回路，回路中填充有液态的热交换介质。
其中，柜内热交换器21为设置在机柜1内部的多个，柜内热交换器21分别与发热设备的散热器相抵接，以实现与散热器的热交换。机柜1外部左侧安装槽12内设置有第一柜外热交换器24，右侧安装槽12内设置有第二柜外热交换器25，机柜1底部设置有第三柜外热交换器26。柜内热交换器21及柜外热交换器24、25、26具有出口端与入口端，多个柜内热交换器21并联设置，多个柜内热交换器21的出口端连接后与循环泵22的入口端管道连接。循环泵22的出口端与第一换向阀23的入口端管道连接，第一换向阀23的出口端有三个，可以分别与第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26的入口端管道连接。通过第一换向阀23可以分别控制循环泵22出口端与第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26的入口端是否连通。第二换向阀27具有三个入口端，分别与第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26的出口端管道连接。多个柜内热交换器21的入口端并联后，与第二换向阀27的出口端管道连接。通过第二换向阀27，可以分别控制第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26的出口端与柜内热交换器21的入口端是否连通。
另外，上述热交换介质还可以为气态介质，此时，相应地需将上述循环泵22替换为循环风机。热交换介质的选择，需要根据机柜1内发热设备的热效率而定，根据具体情况选择合适的热交换介质。
图4为本申请密封式户外机柜内部温度调节系统的电路控制图。如图1、图4所示，本申请的温度调节系统2还包括设置在机柜1内的温度传感器28及控制器29。其中温度传感器28为多个，分别设置在柜内热交换器21、第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26的出口端管道上，用于检测柜内热交换器21、第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26内流出的热交换介质的温度。控制器29分别与循环泵22、第一换向阀23、第二换向阀27、温度传感器28电连接，温度传感器28可以将检测到的温度发送给控制器29，控制器29可控制循环泵22的启停，以及第一换向阀23、第二换向阀27的入口端与出口端的开闭。
工作时，通过温度传感器28可以检测柜内热交换器21、第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26的出口端的温度，并将温度数据传递给控制器29。当控制器29判断柜内热交换器21的温度过高或者过低时，可以根据第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26出口端的温度来判断与第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26中的哪个进行热交换。然后可控制第一换向阀23及第二换向阀27使柜内热交换器21与该柜外热交换器24、25、26连通。控制循环泵22打开，驱动热交换介质在柜外热交换器24、25、26与柜内热交换器21之间循环流动。
由此，多个柜内热交换器21中的热交换介质可以与相应的多个发热设备的发热部位设置的散热器实现热交换，当热交换介质流动到第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25或第三柜外热交换器26中时，可以与外界进行热交换。通过这种方式，可以实现对密封式户外机柜1内部的温度实现调节。
进一步地，基于上述密封式户外机柜内部温度调节系统本申请还提供了一种温度调节方法。下面，结合附图，对本申请的密封式户外机柜内部温度调节方法进行详细的说明。
图5为本申请密封式户外机柜内部温度调节方法的流程图。如图5所述，系统启动后，首先进行初始化，然后判断是否满足热交换的条件。电子设备需要在其适宜的温度范围内工作，由此该温度范围的最低值为温度阈值下限tl，该温度范围的最高值为温度阈值上限th。系统进行热交换的判定条件如下：
1)柜内环境温度(柜内热交换器21温度)<tl且柜内环境温度<柜外其中任一柜外热交换器24、25、26的温度(柜外环境温度)，柜内从柜外吸收热量；
2)柜内环境温度>th且柜内环境温度>任一柜外热交换器24、25、26的温度，柜内向柜外散热；
3)tl<柜内环境温度<th时，柜内温度处在一个适合电子设备工作的范围内，柜内无需与外界进行主动热交换，循环泵22可停止工作；
4)冬天，当柜内环境温度<tl时，柜内环境温度大于柜外所有柜外热交换器24、25、26的温度，说明柜内温度比外界温度更高，此时也无需与外界进行热交换；
5)夏天，柜内环境温度>th时，柜内环境温度<所有散热器温度，柜内与外界热交换只会使得柜内温度更高，因此此时也需要停止热交换。
当满足热交换条件时，系统启动，判断热交换的方向，具体方法如下：
1)从上面的热交换判定条件中已经知道上述“1)”、“2)”条件中需要启动热交换系统，通过第一换向阀23与第二换向阀27控制柜内热交换器21与第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26连通，即从外界吸收热量或向外界散热；
2)由于季节变换，冬天环境温度较低、夏季环境温度较高，同时太阳晒到的柜面温度高，太阳晒不到温度较低。每个热交换装置出口处的温度传感器28可以检测每个热交换装置的实时温度，由此可根据柜内热交换器21的温度与第一柜外热交换器24、第二柜外热交换器25、第三柜外热交换器26出口端的温度，判断需要与哪个柜外热交换器24、25、26进行热交换；
3)当需要从外界吸收热量时，可判定三处柜外热交换器24、25、26哪个温度最高，第一换向阀23、第二换向阀27向哪个柜外热交换器24、25、26方向导通。例如冬天白天的时候，需要从外界摄取热量，自动切换到向阳面进行热交换；
4)当需要向外界散热时，可判定三处柜外热交换器24、25、26哪个温度最低，换向阀向哪个柜外热交换器24、25、26方向导通。例如夏天，白天阳光充沛需要向外界散热会自动选择与背阳面进行热交换。
5)当柜内热交换器21需要散热时，并且温度低于柜内热交换器21温度的柜外热交换器24、25、26为多个时，系统会优先驱动柜内热交换器21与温度最低的柜外热交换器24、25、26进行热交换。
6)当柜内热交换器21需要吸热时，并且温度高于柜内热交换器21温度的柜外热交换器24、25、26为多个时，系统会优先驱动柜内热交换器21与温度最高的柜外热交换器24、25、26进行热交换。
由上，当温度传感器28检测到柜内热交换器21温度<tl时，并且温度传感器28检测到任一柜外热交换器24、25、26的温度大于柜内热交换器21的温度时，第一换向阀23与第二换向阀27使柜内热交换器21与该大于柜内热交换器21温度的任一柜外热交换器24、25、26连通，循环泵驱动热交换介质在柜内热交换器21与该大于柜内热交换器21温度的任一柜外热交换器24、25、26之间循环流动。当温度传感器28检测到柜内热交换器21温度>th时，并且温度传感器28检测到任一柜外热交换器24、25、26的温度小于柜内热交换器21的温度时，第一换向阀23与第二换向阀27使柜内热交换器21与该大于柜内热交换器21温度的任一柜外热交换器24、25、26连通，循环泵驱动热交换介质在柜内热交换器21与该大于柜内热交换器21温度的任一柜外热交换器24、25、26之间循环流动。以此可以实现柜内热交换器21与合适的柜外热交换器24、25、26进行热交换，实现对柜内温度的调节。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，包括：
柜内热交换器，具有入口端与出口端，设置在机柜内部与电子设备进行热交换；
多个柜外热交换器，具有入口端与出口端，设置在机柜外部与外界进行热交换；
循环驱动装置；
第一换向阀，具有入口端与多个出口端；
控制器，设置在机柜内，与循环驱动装置、第一换向阀电连接；
其中，柜内热交换器的出口端与第一换向阀的入口端管道连接；第一换向阀的所述多个出口端与所述多个柜外热交换器的入口端分别管道连接；所述多个柜外热交换器的出口端与柜内热交换器的入口端管道连接；所述循环驱动装置设置在与柜内热交换器入口端或出口端连接的管道上；控制器可控制第一换向阀的入口端与多个出口端之间的开闭，还可控制循环驱动装置驱动热交换介质在柜内热交换器与柜外热交换器间循环流动。
2.根据权利要求1所述的密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，所述柜内热交换器为并联设置的多个。
3.根据权利要求1所述的密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，还包括第二换向阀，具有出口端与多个入口端，可控制入口端与多个出口端的开闭；第二换向阀的入口端与所述多个柜外热交换器的出口端管道连接，第二换向阀的出口端与柜内热交换器入口端管道连接。
4.根据权利要求1所述的密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，还包括设置在柜外热交换器出口端及柜内热交换器出口端的温度传感器；温度传感器与所述控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，所述机柜具有外壳；外壳在机柜外侧形成有多个安装槽，所述多个柜外热交换器设置在安装槽内。
6.根据权利要求1所述的密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，所述热交换介质为液态介质；所述循环驱动装置为循环泵。
7.根据权利要求1所述的密封式户外机柜内部温度调节系统，其特征在于，所述热交换介质为气态介质；所述循环驱动装置为风机。
8.一种密封式户外机柜内部温度调节方法，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述的密封式户外机柜内部温度调节系统执行；当柜内热交换器温度大于预期温度范围的最高值时，控制器控制循环驱动装置驱动热交换介质循环流动，并控制第一换向阀使柜内热交换器与所述多个柜外热交换器中，温度小于柜内热交换器的柜外热交换器连通；
当柜内热交换器温度小于预期温度范围的最低值时，控制器控制循环驱动装置驱动热交换介质循环流动，并控制第一换向阀使柜内热交换器与所述多个柜外热交换器中，温度大于柜内热交换器的柜外热交换器连通。
9.根据权利要求8所述的密封式户外机柜内部温度调节方法，其特征在于，当所述温度大于柜内热交换器温度的柜外热交换器为多个时，控制器控制第一换向阀使柜内热交换器与温度最高的柜外热交换器连通。
10.根据权利要求8或9所述的密封式户外机柜内部温度调节方法，其特征在于，当所述温度小于柜内热交换器温度的柜外热交换器为多个时，控制器控制第一换向阀使柜内热交换器与温度最低的柜外热交换器连通。
技术总结