(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111475049.9 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 中国船舶工业 集团公司第七0八研 究所 地址 200001 上海市黄浦区西藏 南路1688 号 (72)发明人 陆士平　傅晓红　陈涛　陈俊杰　 夏骏　杨杰　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 代理人 翁若莹　陈金 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01) H05K 5/02(2006.01) (54)发明名称 一种船用温度自适应风冷机柜 (57)摘要 本申请公开了一种船用温度自适应风冷机 柜， 机柜设为送风区、 设备区和回风区组成的三 区域机柜， 送 风区和设备区在垂直高度上进一步 分为若干个子区， 相同高度上的送 风子区和设备 子区构成一个相对独立的散热单元； 公共回风区 汇集从散热单元流出的热气流； 通过由送风区腔 体、 送风管、 比例调节阀和导流板组成的气流稳 定和分配机构， 使机柜内的气流组织清晰化， 提 高热交换效率； 散热单元结合多回路温度控制单 元， 构成功能完整的温度 自适应的风冷系统。 该 系统实现温度的分区控制， 匹配每个散热单元内 设备的运行情况。 根据温度设定值和实际温度反 馈值， 按照需求控制分路冷气输送量， 实现分区 域精细化的制冷管理， 进一步降低了单位负荷的 能耗指标。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 114286586 A 2022.04.05 CN 114286586 A 1.一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 包括机柜， 所述机柜为模块化封闭机 柜， 包括顶板、 底板和封闭的前门板、 后门板以及侧板， 机柜内水平划分为三个区域： 送 风区 I， 设备区II和回风区III， 所述送风区I靠近后门板、 所述回风区III靠近前门板， 所述设备 区II位于送风区I和回风区III之间； 送风区I和设备区II按照高度划分为两个及以上送风 子区和设备子区， 相同高度的送风子区和设备子区设为一个独立的散热单元； 所述送风区 所在位置的底板设有进风口， 所述进风口外部通过软连接与空调送风回路相连接， 所述进 风口内部通过送风管连接至所有送风子区， 每个送风子区的送风管上设有独立的比例调节 阀为该送风子区供风； 每个设备子区设有独立的止回风阀连通至回风区用于排风， 每个设 备子区的止回风阀所在位置还设有独立的温度传感器； 所述回风区所在位置的顶板 设有出 风口， 所述出风口通过 软连接与船舶空调回风管路相连。 2.根据权利要求1所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 还包括温度自动 控制模块； 温度自动控制模块的直接控制对 象为所述比例调节阀用于调节冷空气流量， 反 馈和最终控制对象为热交换后的空气温度； 对每一个散热单元进行单独的温度设定和保 持； 温度自动控制模块包括信号采集单元、 信号处理决策单元和 动作执行单元， 信号采集单 元进行信号采集， 信号采集由分布在各散热单元 的温度传感器完成， 信号处理决策单元为 多回路PID温控器， 多回路PID温控器进行所有散热单元的原始温度信号的处理和逻辑控 制， 动作执 行单元为比例调节阀用于执 行多回路PID温控器的输出命令 。 3.根据权利要求2所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 所述机柜外设有 液晶控制面板， 所述液 晶控制面板作为人机交互界面完成各散热单元 的温度分区设定、 显 示和报警。 4.根据权利要求1所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 不同高度的所述 散热单元之间由隔板进行分隔， 所述隔板固定在机柜 内的安装梁上， 所述隔板边缘包覆橡 胶垫， 防止相邻散热 单元之间气流窜流。 5.根据权利要求4所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 所述送风子区和 设备子区的交界处设置分割用的导流板； 导流板上设有导流孔， 位于导流板中部的导流孔 孔径设为 最小， 从中部往两侧的导 流孔孔径逐渐增大。 6.根据权利要求5所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 所述设备子区和 所述回风区的交界处设有分割用的前面板， 所述止回风阀设于前面板上。 7.根据权利要求6所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 所述前面板安装 方式为铰链式， 前面板一侧安装铰链， 另一侧通过 搭扣固定在安装 梁上。 8.根据权利要求7所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 所述设备子区内 设有用于放置设备的托盘， 所述 托盘两侧设有导轨， 实现抽屉式操作。 9.根据权利要求5所述的一种船用温度自适应风冷机柜， 其特征在于， 所述送风子区的 腔体设为静压箱。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114286586 A 2一种船用温度自适应风冷机柜 技术领域 [0001]本申请涉及 一种船用温度自适应风冷机柜， 属于船舶数据中心机柜冷却散热技术 领域。 背景技术 [0002]长期以来， 在船舶领域由于缺乏相关业务的需求牵引， 信息通信技术(ICT)并没有 得到大规模应用， 因此除了部分执行科考勘探作业的特种 船舶设有简易的小型机房以外， 一般的运输船基本不设置单独的IT机房。 在这种情况下， 机柜的散热方式并没有按照热源 的特点进 行针对性设计， 通常采用中央空调统一制冷或者在此基础上增加单元式空调送风 的方式。 [0003]根据船舶建造实例， 无论有无机房， 机柜的散热基本上遵从了其所在处所的整体 制冷措施。 对于中央空调基本采用顶部送/回风的布置形式(如图1所示)， 对于单元式空调 则采用柜前直接送风的布置形式(如图2所示)。 实船运行证明， 上述两种方法的制冷效果均 不理想， 按照散热需求计算出来的制冷量并不能够充分中和机柜产生的热量， 主要原因是 气流组织紊乱， 冷热空气之间的热交换不充分， 在部分区域由于送、 回风口距离较近， 造成 事实上的冷空气短路， 其次由于 设置的出风口数量有限， 受机柜布置影响， 容易在局部区域 分别形成冷热积聚。 [0004]在陆用大型机房领域， 通过研究气流组织形式， 将整个回路分为冷热通道相互隔 离的两部分(如图3所示)。 目前应用较多的是冷通道封闭这种形式， 机房底部设架空层， 机 柜呈‑背靠背、 面对面 ‑的布置形式， 面对面形成的通道封闭后形成冷池， 通道中间布置冷风 出口， 构成一个与外部隔离的冷通道， 冷空气从空调器出来后， 通过架空地板与地面形成的 静压箱后， 进入到冷通道， 接着流经机柜进行热交换， 产生热空气， 排放到两排机柜背面中 的热通道中， 经过热通道上方布置的回风口回到空调系统， 这种布局使整个机房 气流、 能量 流流动通畅， 防止了冷热气窜流， 能达到较好的制冷效果。 但这种制冷方式在船舶上的应用 存在两个问题： 1)由于需要铺设架空地板， 机房有较高的层高要求， 会抬升船舶上层建筑的 高度， 进而影响船舶整体性能； 2)船舶机房规模较小， 机柜往往按业务配置， 错时运行概率 较高， 如统一设计成 “冷池”形式， 能源使用效率(PUE)较难达 到最优。 发明内容 [0005]本申请要解决的技术问题是船舶IT机柜传统制冷方式气流组织不畅带来的冷热 不均、 散热效果差的问题， 以及陆用机房冷池技术在船端适用时存在空间布局要求高， 小规 模应用能耗表现不佳的问题。 [0006]为了解决上述技术问题， 本申请的技术方案是提供了一种船用温度自适应风冷机 柜， 其特征在于， 包括机柜， 所述机柜为模块化封闭机柜， 包括顶板、 底板和封闭的前门板、 后门板以及侧板， 机柜内水平划分为三个区域： 送风区I， 设备区II和回风区III， 所述送风 区I靠近后门板、 所述回风区III靠近前门板， 所述设备区II位于送 风区I和回风区III之间；说　明　书 1/5 页 3 CN 114286586 A 3