一種動力柜的散熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種動力柜的散熱裝置，屬于設備運行環(huán)境治理技術領域，該裝置設置于動力柜腔室內，關鍵在于：本裝置中包括分別設置于動力柜腔室兩個對立墻面上的進風口、室外排風口，在動力柜腔室中還設置有排風通道，動力柜腔室內的排風扇借助排風通道與室外排風口連通，在排風通道上還設置有帶有閥門的對室內排熱風出口。采用緩進風，快出風的方法，對進出風進行有效管理。使排風口最大限度遠離進風口，采用在進風口與設備進風口之間設置冷卻空調，對極端天氣進行可控管理。滿足電氣設備對環(huán)境溫度、濕度及潔凈度的要求，保證設備長周期穩(wěn)定運行。
【專利說明】
一種動力柜的散熱裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于設備運行環(huán)境治理技術領域，涉及變頻器柜(室)、軟啟動柜(室)、SVC、SVG發(fā)熱電氣設備所在柜(室)的高效散熱技術，具體地說是一種動力柜的散熱裝置。
【背景技術】
[0002]在電氣成套設備和發(fā)熱動力設備應用中，動力柜(室)一般是指裝有變頻器、軟起動器、電容自動投切、變壓器、電抗器等的發(fā)熱電器設備的柜體或房屋建筑(即布置于室內的如變頻器、電容器、電抗器、軟啟動器、變壓器等發(fā)熱設備;也包括其它一些需要環(huán)冷空氣冷卻的其它熱源。)首先要考慮的是散熱問題，即如何有效及時地把發(fā)熱源散發(fā)出來的熱量疏散到周圍環(huán)境中。降低發(fā)熱源設備本身溫度以及降低發(fā)熱源的環(huán)境溫度。防止因熱量聚集導致發(fā)熱元件周圍環(huán)境溫度過高而不能正常工作，甚至損壞，亦或是由于發(fā)熱源周圍環(huán)境溫度的需要，比如人或其它設備工作和運行需要，因此人們在動力柜上加裝風扇、空氣流換熱裝置。如空調、空水冷、空空冷等換熱降溫設備。也有利用動力柜(室)內外設計空氣流動來達到降溫目的的，但由于設計不合理，通風口尺寸沒有設計規(guī)范、往往造成通風處風量大、風速高，粉塵容易聚集，積累而堵塞封口，進而造成柜(室)內負壓，影響散熱效果。惡化熱源設備工作環(huán)境。對于采用空調、空水冷、空空冷的強迫冷卻方案。如空調是氟利昂制冷換熱與室內空氣換熱。把熱量帶到室外。在室外冷卻機中的壓縮機對帶有熱量的氟利昂壓縮，熱量經室外機散熱至大氣。即換熱路徑是空氣(室內)一空調制冷劑一空氣(室外)。其動力源是電能。空水冷的路由是空氣(室內)一水一空氣(室外)。其動力源是電能，通過電機、水栗實現水的流動及散熱。空一空冷的路由是空氣(室內)一空氣(室外)。其動力源依然是電能。這類冷卻方式用在小熱源的環(huán)境，電能消耗并不明顯，當用于大型熱源設備時，比如大功率變頻器柜、大功率變頻器室或室內裝有多臺變頻器時，冷卻用電量消耗驚人，有的高達幾百千瓦；總之:動力柜(室)高耗能散熱與粉塵治理是目前存在的突出問題。尋求一種符合動力設備冷卻要求的節(jié)能方法，是既能滿足散熱的空氣質量要求又能節(jié)能增效的散發(fā)熱量的客觀需求，因此，有迫切的現實意義。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為了解決上述問題，設計了一種動力柜的散熱裝置，本實用新型用最簡便、最廉價的方式來使用大氣資源，使大氣最直接為散熱服務，從而對熱源空氣流動進行高效管理和對動力設備環(huán)境進行溫度和濕度的有效管理。
[0004]本實用新型采用的技術手段為:一種動力柜的散熱裝置，該裝置設置于動力柜腔室內，關鍵在于:本裝置中包括分別設置于動力柜腔室兩個對立墻面上的進風口、室外排風口，在動力柜腔室中還設置有排風通道，動力柜腔室內的排風扇借助排風通道與室外排風口連通，在排風通道上還設置有帶有閥門的對室內排熱風出口。
[0005]所述的室外排風口處還設置防護網，室外排風口上端還設置有防雨罩。
[0006]所述的進風口還設置有過濾網，該過濾網的目數為140-170目，其傾斜放置，與水平面的夾角α為85° <α〈88°。
[0007]所述的過濾網外側還設置有百葉窗，該百葉窗的窗葉沿進風方向呈波浪形狀、且在長度方向上的傾斜角度β為1° <β<10°。
[0008]所述的百葉窗的外側與內側具有高度差，外低內高、在寬度方向上傾斜角為35-45°角設置。
[0009]在動力柜腔室內部、進風口側設置有空調。
[0010]本實用新型的有益效果在于:1、從【背景技術】中可以看出，強化室(柜)內的通風，由于設計及客觀條件限制，導致通風口風量大，粉塵在進風口濾網聚集，該方法不被人們所采用。而利用空調、空水冷、空空冷等設備時，電能又消耗很高。造成能源以無謂消耗甚至浪費，這是人們目前的無奈選擇。但同時我們發(fā)現，無論哪種散熱方式都和大氣有關，最終熱交換都在大氣中散發(fā)。因此，既然大氣是熱量的最終吸納物，那我們就從大氣入手。用最簡便、最廉價的方法來使用大氣資源，使大氣最直接為散熱服務是本發(fā)明的目標。對熱源空氣流動進行高效管理和對動力設備環(huán)境進行溫度和濕度的有效管理是本發(fā)明的手段。2、采用緩進風，快出風的方法，對進出風進行有效管理。使排風口最大限度遠離進風口。對進風進行分級過濾沉降、吸附管理，進而凈化冷卻空氣。采用在進風口與設備進風口之間設置冷卻空調的方法，對極端天氣進行可控管理。采用排出熱風回收室內的方法對極端天氣濕度進行管理，這種管理可以采取調控入口的方法，也可以采取智能自動控制方法。以滿足電氣設備對環(huán)境溫度、濕度及潔凈度的要求。保證設備長周期穩(wěn)定運行。由于采用了便捷高效的熱風、溫濕管理方式，同時節(jié)約了大量電能。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型中百葉窗中β角的示意圖。
[0013]圖3是百葉窗窗葉的結構示意圖。
[0014]附圖中，I是動力柜腔室，2是動力成套設備，3是室外排風口，4是對室內排熱風出口，5是進風口，6是空調，7是百葉窗，8是過濾網，9是排風通道。
【具體實施方式】
[0015]本實用新型為一種動力柜(室)的高效節(jié)能散熱裝置:直接利用柜(室)外空氣對柜內進行散熱，并對柜(室)外空氣進行高效的治理和管理，使之變成能直接進入變頻器等電器設備的清潔冷卻空氣。該裝置直接參與電氣元器件，電氣設備等發(fā)熱源的散熱工作，免去部分空調、冷卻空水冷、冷卻空空冷等大耗能換熱環(huán)節(jié)。從而實現高效節(jié)能的熱源管理和冷卻風管理。由原來雜亂高耗能的管理變成高效有序的對空氣和熱量的管理。包括以下幾個部分:
[0016]1.對熱源出風口的熱量去向管理
[0017]2.對冷卻風進口的合理有序的管理
[0018]3.對極端天氣環(huán)境的特殊管理
[0019]4.對整個柜(室)內氣流及冷熱風的統(tǒng)疇協(xié)調管理
[0020]下面對以上4部分進行詳細介紹。
[0021]一、對熱源出風口的熱量去向管理
[0022]在整臺(機)和成套設備中，一般都設有發(fā)熱源的散熱通風道，即排風口，將排風口即排風道的熱風有計劃地排出柜(室)外，如圖1所示:動力成套設備2在運行中發(fā)熱，熱量由位于動力成套設備2上的排風扇排出。熱量隨排風通道9穿過柜(室)的壁、墻排出柜(室)外。在室外的排風口處設置上長下短的防雨罩。排風口最終斷面有防止小動物進入的防護網。
[0023]圖1中還設置有帶有閥門的對室內排熱風出口4，其目的是當遭遇陰雨(雪)天氣時，空氣濕度變大，并長期大于90%，此時適度打開閥門對室內排熱風，防止動力設備因空氣濕度過大，且溫度變化大而導致結露，進而影響設備正常運行，是對柜(室)內空氣溫度、濕度綜合管理的有效手段。結露有兩條件同時具備就會發(fā)生。一是空氣濕度大于90%，二是溫度變化大，因此控制住其中一條即可防止結露發(fā)生。
[0024]二、對冷卻風進口的合理有序管理
[0025]過去，人們也曾試圖采用柜(室)外大氣直接進行設備冷卻，因為這種冷卻方式是最直接最廉價的冷卻方式。使用便捷，方法簡單，省去中間介質換熱的麻煩。但由于直接風冷具有粉塵量大，易造成設備故障，或易堵塞進風口，影響進風量等，導致最終不能有效散熱，并導致設備無法正常運行。其癥結在于沒有對進風進行有效的管理。因此，我們采用揚棄的方式對進風口進行高效有序的管理。
[0026]以前人們想法問題就出在冷卻風進風口面積上，通風面積太小，會導致風速很高，風速高就會有很多粉塵堵塞到濾網上。風力給堵塞濾網提供動力，最終導致濾網堵塞，且越堵越塞，惡性循環(huán)。本專利的方法是將通風口面積設計的足夠大，即通過降低風速且設計成帶有自動清掃塵降功能的過濾網8，對大氣污染的集中污染物分級管理。使室外空氣在進入室內的過程中變得有序且得到凈化。從而得到合格的冷卻風源，具體方法如下:
[0027]1、通過整臺(機)設備的效率或功率及變頻器的經驗損耗計算方法計算發(fā)熱量。
[0028]a:用效率計算
[0029]QR = Pe.(1-q)
[0030]式中:QR—發(fā)熱功率[0031 ] Pe—設備額定功率
[0032]η—整機(臺)成套設備效率
[0033]b:發(fā)熱量估算:
[0034]動力柜內的發(fā)熱源是由變頻器、軟啟動器、電容、電抗、變壓器等設備內部的功率損耗產生的。這種功率損耗由兩部分組成。一部分是電力電子元件及功率元件的功耗產生。另一部分是由比如移相變壓器等的設備功耗。電力電子功率元件的最大估算方法是:每IKVA(IKW)電力電子元件(一組三相元件)其產生的損耗功率為3-5W。因此，軟啟動器歸電氣調節(jié)柜等只使用一組電力電子元件的設備需要每IKVA(IKW)產生熱量3-5W計算。變頻器等除有整流環(huán)節(jié)又有你變環(huán)節(jié)的按6-lOw計算。變壓器類，其損耗為:新型變壓器按1.5%計算，老式變壓器按3-5 %計算。
[0035]以上兩種是目前業(yè)內通用發(fā)熱量估算方法，而每帶走IKW的熱量需要用風0.lm3/s(立方米每秒)或按成套整機(柜)設備給出的實際風量來計算風量，由此我們得到了設備發(fā)熱量的最基礎數據、冷卻風量，實踐表明，當風速過大時，大氣粉塵會以風為動力吸附于進風口過濾網8上，導致過濾網8堵塞。當風速低于二級風時，大氣污染物有自然沉降功能。因此，我們取I級風作為冷卻風的進風速度，大氣污染物中的粉塵會自動沉降而不會吸附到過濾網8上，其實也就是沒有吸附動力。在設計進風口面積時用設備通風需求量除以風速即可得到有效通風面積。用公式表示:有效通風面積=設備通風量(m3/s)/風速(lm/s)，實際上，有效通風面積除以過濾網通風率即可得到實際通風口的面積。即實際通風口面積=有效通風面積/濾網通風率。過濾網8的放置如圖1所示。
[0036]過濾網8放置與水平面的夾角€1，85°〈€[〈88°。這樣風沿箭頭方向接觸到過濾網8時，由于過濾網8能自然阻擋作用，粉塵會因重力自動向下沉降，過濾網8就會有自動清潔功能。
[0037]過濾網8孔徑的選擇:事實上，粉塵對變頻器的影響集中體現在粉塵在電器元件上栗積會影響散熱，也會容易引起短路而損壞電氣設備。所以用于冷卻的空氣應是干凈空氣，是基本要求。在實際應用中，每個電氣設備廠商使用的過濾網孔徑也不一樣。有的高達幾毫米，也有的在幾微米。相差很大，鑒于此，本專利采用分級過濾的方法，以最嚴格的要求為目標，以設備本身濾網孔徑5μπι為最基本粉塵粒徑。實施粉塵粒徑分級管理，由前面顆粒污染物分類可知，實際上Ο-ΙΟΟμπι的微粒中，有相當一部分如粉塵、煙、輕霧、重霧、霾、煙霧等是以氣溶膠形成存在。有一部分有自己的沉降功能，如降塵、懸浮物等。也有一部分屬于浮漂物，沒有濾掉的這一部分在進入設備后被加熱，熱動能升高，會被加熱，不會沉降在設備器件上，因此，冷風通道濾網只對彡ΙΟΟμπι的粉塵進行攔截即可。ΙΟΟμπι對應的濾網目數是140—170目。一般140目即可。氣溶膠吸附由另一部分百葉窗式過濾通風裝置來完成。因此，濾網的選擇以140目符合通風面積的尺寸為原則。小于90°傾斜放置，可以實現自動清潔降塵的過濾凈化目的。
[0038]過濾網8宜采用尼龍材質。尼龍耐堿性、耐腐蝕性最佳。因此，壽命長，而且通風阻力低、通風率高、可以反復清洗、經濟性好，捕捉顆粒污染物及塵粒能力高，易清洗，耐沖擊力好。
[0039]過濾網8要過濾掉的一些粉塵粒子外，還有一部分氣溶膠如?12.5、?15、？110等。>ΡΜ5的粒子由成套設備的濾網攔截，膠狀物則由波浪型百葉窗攔截，如圖2、3所示。百葉窗7位于過濾網8的外側，一是用于防雨雪侵入室內，浸蝕過濾網8。二是，風沿箭頭方向緩慢進入與上下葉壁接觸的機會大大增加，氣溶膠容易吸附在窗葉上。窗葉并不水平擺放，在長度方向上有個角度Κ10°>β>1°。一般的窗葉為水平放置，而我們將窗葉傾斜放置，這樣放置利于清潔沖洗。即可沿槽沖洗干凈。風沿箭頭方向緩慢前行，大的顆粒會自動沉降入波浪槽底。百葉窗7按外低內高按相關規(guī)范寬度方向上呈45度角放置。
[0040]三、對極端天氣的特殊冷風管理
[0041]變頻器的工作環(huán)境一般為-10°C—+40°C溫度。這也是一般電器設備的工作溫度，如遭遇極端天氣，比如氣溫大于40 V，甚至大于45 V ο濕度大于90 %，就應采取措施。
[0042]1.溫度控制措施
[0043]由于一年中氣溫大于40°C的時間比較短，而大氣溫度一旦大于40°C。用大氣溫度本身降溫已經不可取，因此采用空調制冷補充的方式較好，在進風口與設備進氣口之間設置空調冷卻。且只需把進入設備的空氣溫度降到40°C以下即可。因此制冷量也不大。這種以大氣為主，以空調6補充的方法是最小能源消耗冷卻散熱方式。
[0044]由于動力設備的排風機的作用，熱風會源源不斷地由排風道排出。同樣，空氣也源源不斷由進風口緩慢流入，空調6對流入的空氣進行冷卻，經冷卻的小于40°C的冷風進入設備進風口，對電氣元器件實施冷卻，達到電氣設備穩(wěn)定運行的目的。
[0045]2、濕度控制措施
[0046]濕度大于90%，也是一種極端情況，如雨雪天氣，空氣濕度大，陰天氣溫一般不高，進入設備后溫度變化大，就會結露，為防止結露，在出風口預留了室內熱風出口4可適當調節(jié)4的排風大小，提高室內溫度降低電氣室器件進出風溫差，防止結露。另外，由于室內溫度適當調高，室內空氣中的水會蒸發(fā)而干燥實際也是一個干燥過程。
[0047]當室內溫度高且濕度高時，可直接使用空調降低室內濕度，空調冷凝本身就是降濕手段。
[0048]四、由以上敘述可知:采用緩進風，快出風的方法，對進出風進行有效管理。使排風口最大限度遠離進風口。對進風進行分級過濾沉降、吸附管理，進而凈化冷卻空氣。采用在進風口與設備進風口之間設置冷卻空調的方法，對極端天氣進行可控管理。采用排出熱風回收室內的方法對極端天氣濕度進行管理，這種管理可以采取調控入口的方法，也可以采取智能自動控制方法。以滿足電氣設備對環(huán)境溫度、濕度及潔凈度的要求。保證設備長周期穩(wěn)定運行。由于采用了便捷高效的熱風、溫濕管理方式，同時節(jié)約了大量電能。
【主權項】
1.一種動力柜的散熱裝置，該裝置設置于動力柜腔室(I)內，其特征在于:本裝置中包括分別設置于動力柜腔室(I)兩個對立墻面上的進風口(5)、室外排風口(3)，在動力柜腔室(I)中還設置有排風通道(9)，動力柜腔室(I)內的排風扇借助排風通道(9)與室外排風口(3)連通，在排風通道(9)上還設置有帶有閥門的對室內排熱風出口( 4)。2.根據權利要求1所述的一種動力柜的散熱裝置，其特征在于:所述的室外排風口(3)處還設置防護網，室外排風口(3)上端還設置有防雨罩。3.根據權利要求1所述的一種動力柜的散熱裝置，其特征在于:所述的進風口(5)還設置有過濾網(8)，該過濾網(8)的目數為140-170目，其傾斜放置，與水平面的夾角α為85°<α〈88。。4.根據權利要求3所述的一種動力柜的散熱裝置，其特征在于:所述的過濾網(8)為尼龍材質。5.根據權利要求3所述的一種動力柜的散熱裝置，其特征在于:所述的過濾網(8)外側還設置有百葉窗(7)，該百葉窗(7)的窗葉沿進風方向呈波浪形狀、且在長度方向上的傾斜角度 β 為 1°<β<10°。6.根據權利要求5所述的一種動力柜的散熱裝置，其特征在于:所述的百葉窗(7)的外側與內側具有高度差，外低內高、在寬度方向上傾斜角為35-45°角設置。7.根據權利要求1所述的一種動力柜的散熱裝置，其特征在于:在動力柜腔室(I)內部、進風口(5)側設置有空調(6)。
【文檔編號】H05K5/02GK205670889SQ201620544436
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】楊慶申, 許廣路
【申請人】楊慶申