TWI384190B - 空調設備及其所適用之空調系統 - Google Patents

Description

空調設備及其所適用之空調系統

本案係關於一種空調設備及其所適用之空調系統，尤指一種適用於機房中，可阻斷短循環，且可調控風流道之空調設備及其所適用之空調系統。

隨著電腦技術及網路的發達，一般的企業或機構皆廣泛配備電腦伺服器以供應公司運作所需之電腦、網路等電信需求。以大型網路通信服務業者為例，更具備大量的電子資料儲存、傳輸及管理以及網路傳輸等需求，因而往往需設置大量的電腦伺服系統，以維持其所提供的網路通信服務的穩定性。為了易於對這些電腦伺服系統進行管理及維護，一般會將這些電腦伺服系統集中設置在電腦機房或是通信機房進行管理及維護。

在電腦機房或通信機房內，電腦伺服系統通常都是24小時進行運轉，且機房通常是密閉式的空間，為了防止機房內之電腦伺服系統因過熱而產生故障等問題，因此需要長時間的降溫，以維持機房內的環境溫度。基於此，機房內部除了需設置大量的空調設備之外，同時，這些空調設備幾乎也需隨著電腦伺服系統進行全天候24小時的持續運轉，才能維持及降低機房內部溫度。然而這樣長時間的運轉不僅耗費龐大的電量，亦衍生極高的電費成本、消耗大量的能源及資源，且同時也會消耗空調設備的產品壽命。

習知機房內的空調系統係如第一圖所示，空調系統1係設 置於機房100內，且具有複數個空調設備10以及複數個電子設備11，其中，電子設備11係可為電腦伺服器或網路設備等裝置，且其係設置於機房100的中央區域，複數個空調設備10則對應設置於機房100的兩側區域，用以提供冷氣流，俾對設置於中央的複數個電子設備11進行冷卻、降溫。

習知的空調設備10係如第二圖所示，空調設備10具有殼體101，在殼體101內則設置有複數個供風單元12、13、14及15，其中供風單元12、13、14、15係為堆疊設置，且分別具有入風口121、131、141、151以及出風口122、132、142、152，以及與入風口121、131、141、151及出風口122、132、142、152相連通之通道123、133、143、153。一般來說，在習知空調設備10內的正常風流A1、A2、A3、A4主要是由供風單元12、13、14及15的入風口121、131、141、151進入，穿越其中的通道123、133、143、153，以進行冷卻、降溫，其後再由出風口122、132、142、152流出，俾形成正常的風流道A1、A2、A3、A4，以進一步對電子設備11提供冷風流、進行降溫、散熱。

然而，如第三圖所示，若其中一供風單元13處於待機、維修或是損壞而無法運作的狀態時，則會使得原有的風流道隨之改變，而形成低阻抗的流道。即鄰近於供風單元13且正常運作的供風單元12及14所吹出的冷風流A1、A3，會有一部分如圖中虛線箭號B1、B2所示而流入供風單元13的出風口132，並沿供風單元13的通道133逆向流 動，且自入風口131處流出。如此一來，則正常運作之供風單元12、14的正常風流A1、A3會因停止運作之供風單元13而導致其冷風流產生分流，經由箭號B1、B2所示的低阻抗流道而產生短循環現象，並導致在空調設備10內部的正常風流會因這些短循環，在尚未流經正常工作區域或正常流道的末端之前，就經由這些低阻抗的流道而提早回到供風單元12、14或是正常風流道的起始端。此現象會使得空調設備10中的部份冷風流(如箭號B1、B2所示)在尚未發揮功效之前，就重新回到初始狀態，進而造成供風單元12及14的使用效率降低。

此外，另一習知下吹式之空調設備20係如第四圖所示，如圖所示，下吹式之空調設備20具有殼體201，在殼體201內設置有供風單元21及22，其中，供風單元21、22係為彼此左右相鄰而設置，且供風單元21、22亦分別具有入風口211、221、出風口212、222以及連通於入風口211、221、出風口212、222之通道213、223。相同地，在正常運作的狀態下，下吹式的空調設備20的風流道係為自入風口211、221進入，穿越通道213、223以進行降溫，其後再自出風口212、222流出，且由於出風口212、222係為朝下而設置，因此可向下提供冷風流。

然而，若其中一供風單元22因待機、維修或故障等問題而停止運作，則其相鄰設置的供風單元21所吹出的冷風流C會有一部分依循圖中箭號D所示，自停止運作之供風單元22的出風口222流入，並沿供風單元22的通道223逆向流動，再由其入風口221處流出。由於此不正常的風流 路徑D的風阻抗較低，因此易驅使正常風流C的一部分冷風流依循此低阻抗流道而流動，並產生短循環現象，進而導致下吹式之空調設備20中的部份冷風流(如箭號C所示)在尚未發揮功效之前，就重新回到初始狀態，進而造成正常運作的供風單元21及整體空調設備20的使用效率降低。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，可有效提升供風效能、可調控風流道，並阻斷低阻抗流道之空調設備，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種空調設備及其所適用之空調系統，俾解決習知空調設備因其中一供風單元的維修或損壞等停機情形，而產生低阻抗流道，進而在空調設備內形成短循環之現象，使得空調設備提供的冷風流使用效率降低之缺失。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種空調設備，適用於機房，其係包括：殼體；以及複數個供風單元，設置於殼體內，每一供風單元係包括：入風口；風扇；出風口；通道，其係與入風口及出風口相連通；以及流道阻斷裝置，設置於供風單元之風流路徑上；當複數個供風單元其中之一停止運作時，則控制及關閉停止運作之供風單元之流道阻斷裝置，阻斷冷氣流流入停止運作之供風單元之通道，俾防止短循環及調控風流路徑。

根據本案之構想，其中每一供風單元更包括控制器，俾 控制供風單元之流道阻斷裝置之開啟與關閉。

根據本案之構想，其中每一供風單元係具有相互對應之第一表面及第二表面，且入風口係設置於第一表面上，出風口及流道阻斷裝置係設置於第二表面上，且流道阻斷裝置係對應於出風口，當流道阻斷裝置關閉時完全覆蓋於出風口之上，俾阻斷短循環之風流路徑。

根據本案之構想，其中複數個供風單元係為側吹式之供風單元，且其係彼此堆疊設置。

根據本案之構想，其中複數個供風單元係為下吹式之供風單元，且其係彼此左右鄰設。

根據本案之構想，其中殼體具有相互對應之第一表面及第二表面，且每一供風單元之入風口係設置於第一表面上，出風口及流道阻斷裝置係設置於第二表面上，且流道阻斷裝置係對應於出風口，當流道阻斷裝置關閉時完全覆蓋於出風口之上，俾阻斷短循環之風流路徑。

為達上述目的，本案之又一較廣義實施態樣為提供一種空調系統，適用於機房，其係包括：複數個電子設備；以及複數個空調設備，其係對該複數個電子設備進行散熱，每一空調設備係包括：殼體；複數個供風單元，設置於該殼體內，每一供風單元係包括：入風口；風扇；出風口；通道，其係與入風口及出風口相連通；以及流道阻斷裝置，設置於供風單元之風流路徑上；當空調設備之複數個供風單元其中之一停止運作時，則控制及關閉停止運作之供風單元之流道阻斷裝置，阻斷冷氣流流 入停止運作之供風單元之通道，俾防止短循環及調控風流路徑。

根據本案之構想，其中空調系統更包括控制單元及複數個感測器，複數個感測器用以感測複數個電子設備及複數個空調設備之控制參數，俾傳遞至控制單元，以控制關閉停止運作之空調設備之供風單元之流道阻斷裝置。

根據本案之構想，其中控制參數係為溫度、濕度及電壓至少其中之一。

根據本案之構想，其中每一供風單元之流道阻斷裝置係與出風口對應設置，當流道阻斷裝置關閉時係完全覆蓋於出風口之上，俾阻斷短循環之風流路徑。

根據本案之構想，其中複數個空調設備係設置於機房之地板之上，且流道阻斷裝置係設置於對應之每一空調設備之每一供風單元之地板之下。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第五圖，其係為本案第一較佳實施例之空調設備之結構示意圖。如圖所示，本案之空調設備32係適用於一機房(未圖示)，且主要由殼體320及複數個設置於殼體320內之供風單元321、322、323及324所組成。其中每一供風單元321、322、323、324係為實質上結構相同之 供風單元，並分別具有入風口321a、322a、323a、324a、出風口321b、322b、323b、324b，以及與入風口321a、322a、323a、324a及出風口321b、322b、323b、324b相連通之通道321c、322c、323c、324c。以及，以本實施例為例，供風單元321、322、323、324係為側吹式之供風裝置，且其係可相互堆疊設置。

以其中一供風單元321為例進行說明，其係具有入風口321a、出風口321b、與入風口321a及出風口321b相連通之通道321c、風扇321d以及流道阻斷裝置321e。其中，入風口321a係設置於第一表面321g上，出風口321b則設置於第二表面321h上，且第二表面321h係與第一表面321g相互對應設置。風扇321d係設置於入風口321a及出風口321b之間，用以驅動氣流自入風口321a流入，並流經通道321c，其後再穿越風扇321d而自出風口321b流出。以及，流道阻斷裝置321e係設置於於供風單元321之風流路徑上，於本實施例中，流道阻斷裝置321e係設置於供風單元321之第二表面321h上，並對應於出風口321b。於本實施例中，流道阻斷裝置321e係可為但不限為兩片葉片式之風門結構，當流道阻斷裝置321e關閉時，其係同時向下關閉，俾可完全覆蓋於第二表面321h之出風口321b上俾阻斷短循環之風流路徑。

於另一些實施例中，供風單元321更包括冷卻裝置321f，例如：蒸發器，但不以此為限，其中，冷卻裝置321f係可設置於入風口321a及風扇321d之間，且通道321c係可設置於冷卻裝置321f中，以使氣流自入風口321a流入 後，流經冷卻裝置321f之內的通道321c進行冷卻、降溫，再穿越風扇321d而自出風口321b流出，以形成正常的循環冷風流E1。

請再次參閱第五圖，如圖所示，當空調設備32中其中之一供風單元322因待機、維修或損換等因素而停止運作時，則可透過控制器35(如第六圖所示)控制及關閉該供風單元322之流道阻斷裝置322d，藉由此關閉流道阻斷裝置322d之舉動，以封閉停止運作之供風單元322的出風口322b，進而阻斷可能產生的低阻抗流道。至於鄰近於供風單元322，且正常運作之供風單元321、323以及324所吹出的冷風流，則會因此流道阻斷裝置322的關閉，進而阻斷可能產生的低阻抗流道，並使得供風單元321、323及324所吹送出的冷風流會依照箭號E1、E2所示的循環路徑而正常吹送，進而形成高效率的循環風流路徑。如此一來，則可使正常運作之供風單元321、323、324所吹送之冷風流E1、E2、E3不會因分流至低阻抗之流道而產生短循環之現象，藉此，不僅可提升供風單元321、323、324以及空調設備32的使用效能，更可因應不同的散熱需求，將複數個供風單元321、322、323及324進行輪替使用與調控，進而可延長整體空調系統32的使用年限。

請參閱第六圖，其係為應用本案較佳實施例之空調設備之空調系統之架構示意圖。如圖所示，空調系統3包括控制單元30、電子設備31以及空調設備32所組成。其中，電子設備31及空調設備32之數量係可依實際施作情形而任施變化，且電子設備31係可為但不限為電腦伺服器， 由於其係需長時間24小時不間斷的運作，故會產生大量熱量，需透過複數個空調設備32長時間進行供風以對電子設備31進行降溫。其中，空調設備32具有複數個供風單元34，且每一供風單元34均具有控制器35、風扇36以及流道阻斷裝置37，控制器35係與風扇36及流道阻斷裝置37電連接，用以控制風扇36之運作及流道阻斷裝置37之開啟與關閉等動作。並且，流道阻斷裝置37所設置之位置即如前述實施例所述，設置於供風單元34之風流路徑上，例如：出風口處，藉以透過流道阻斷裝置37來調控風流路徑。

請再參閱第六圖，控制單元30係透過訊號線與電子設備31、空調設備32相連接，用以接收及控制電子設備31及空調設備32作動，於一些實施例中，當空調設備32其中之一供風單元34停止運作時，控制單元30亦可控制關閉對應於停止運作之供風單元34的流道阻斷裝置37，俾調控風流路徑，阻斷低阻抗流道。於另一些實施例中，空調系統3更包含複數個感測器33，其係與電子設備31、空調設備32及控制單元30相連接，以用於感測電子設備31及/或空調設備32之控制參數，例如：溫度、濕度、電壓等不同控制參數，且不以此為限。當然，亦可設置於機房(未圖示)的內部空間中，以用於量測機房內部的溫度、濕度等控制參數，並將所偵測到的控制參數傳送至控制單元30，以判斷並調整是否進行供風單元34之流道阻斷裝置37的開啟與關閉等動作。

請參閱第七圖，其係為本案另一較佳實施例之空調設備 之結構示意圖。如圖所示，本案之空調設備40主要由殼體401及複數個設置於殼體401內之供風單元41及42所組成。其中供風單元41及42係為實質上結構相同之供風單元，並分別具有入風口411、421、出風口412、422，以及與入風口411、421及出風口412、422相連通之通道413、423。以及，以本實施例為例，供風單元41、42係為下吹式之供風裝置，且其係可彼此左右相鄰設置。

於本實施例中，供風單元41、42同樣具有入風口411、421、出風口412、422、通道413、423、風扇414、424、冷卻裝置416、426、控制器(未圖示)以及流道阻斷裝置415、425，其中，入風口411、421、出風口412、422、通道413、423、風扇414、424、冷卻裝置416、426、控制器(未圖示)以及流道阻斷裝置415、425等結構係與前述實施例相仿，於此不再贅述。惟於本實施例中，風扇414、424係可為但不限為下吹式之離心扇，其提供冷風流之方向係如箭號F所示，為向下吹送之方向。因此，供風單元41、42之入風口411、421係共同設置於殼體401上方之第一表面402之上，以及，出風口412、422及流道阻斷裝置415、425均設置於殼體401下方之第二表面403上，且第二表面403係與第一表面402係彼此相互對應，然而，入風口411、421、出風口412、422及流道阻斷裝置415、425之設置方式並不以此為限，亦可依實際施作情形而任施變化。

請再次參閱第七圖，如圖所示，當空調設備40進行供風單元41、42之輪替使用、或是進行維修保養、或是出現 損壞之待機或是停機狀況時，其係可透過空調系統3之控制單元30(如第六圖所示)或是直接由空調設備40之控制器進行調控，進而控制流道阻斷裝置415、425之開啟與關閉。舉例來說，當供風單元42因待機或停機狀況而停止運作時，則控制單元30或控制器會隨之關閉設置於供風單元42下方之流道阻斷裝置425。藉此，可透過關閉的流道阻斷裝置425阻斷自供風單元42下方而產生的低阻抗流道，即鄰近於供風單元42的正常運作供風單元41所吹出的冷風流，會因流道阻斷裝置425的關閉而阻斷鄰近的低阻抗流道，而依照原本箭號F所示的風流路徑進行循環吹送，進而阻斷短循環之產生，並形成高效率的循環風流路徑。如此一來，不僅可大幅提升空調設備40以及其供風單元41的使用效能，更可因應實際需求，並隨環境溫度的高低而進行空調設備40中供風單元41、42的輪替使用，進而可延長空調設備40的產品壽命。

請參閱第八圖，其係為本案又一較佳實施例之空調設備應用於空調系統之結構示意圖。如圖所示，空調系統5係適用於機房52中，且空調系統5具有複數個電子設備51以及複數個空調設備52，且複數個電子設備51以及複數個空調設備52係設置於機房52之地板53之上，以及，每一空調設備52係具有複數個供風單元501，且該複數個供風單元501係可為但不限為下吹式之供風裝置。於本實施例中，空調設備52及其供風單元501之結構、設置方式均與前述實施例相仿，故不再贅述，惟於本實施例中，供風單元501之流道阻斷裝置502係設置於機房52之地板53之 下，俾使供風單元501所提供之冷風流可自其出風口(未圖示)穿越機房52之地板53以及開啟的流道阻斷裝置502而向下流動，而當欲調控供風單元501之風流流道時，僅需關閉設置於風流路徑上的對應流道阻斷裝置502，則可避免鄰近的風流自其出風口流入，因而在空調設備50內產生短循環，而導致空調設備50及其供風單元501之效能降低。

綜上所述，本案適用於密閉機房中的空調設備及其所適用之空調系統係藉由空調系統之控制單元、或是空調設備之控制器控制設置於空調設備內之供風單元之風流路徑上的流道阻斷裝置，關閉對應於待機或停機狀態之供風單元的流道阻斷裝置，進而阻斷低阻抗的風流路徑，使得正常運作之供風單元的循環風流路徑不會流至鄰近的低阻抗流道而產生短循環現象，俾可提升空調設備及其中供風單元的使用效能，進而達到節省耗電量、電費成本、環保節能及延長空調設備使用年限等優點。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1、3、5‧‧‧空調系統

100、52‧‧‧機房

11、31、51‧‧‧電子設備

10、20、32、40、50‧‧‧空調設備

101、201、320、401‧‧‧殼體

321g、402‧‧‧第一表面

321h、403‧‧‧第二表面

12、13、14、15、21、22、321、322、323、324、34、41、42、501‧‧‧供風單元

121、131、141、151、211、221、321a、322a、323a、324a、411、421‧‧‧入風口

122、132、142、142、212、222、321b、322b、323b、324b、412、422‧‧‧出風口

123、133、143、153、213、223、321c、322c、323c、324c、413、423‧‧‧通道

321d、36、414、424‧‧‧風扇

321f、416、426‧‧‧冷卻裝置

321e、322d、37、415、425、502‧‧‧流道阻斷裝置

30‧‧‧控制單元

33‧‧‧感測器

35‧‧‧控制器

53‧‧‧地板

A1、A2、A3、A4、C、E1、E2、E3‧‧‧正常風流路徑之箭號

B1、B2、D‧‧‧短循環風流路徑之箭號

第一圖：其係為習知設置於機房內之空調系統之結構示意圖。

第二圖：其係為習知空調設備之結構示意圖。

第三圖：其係為習知空調設備產生短循環之風流路徑示意圖。

第四圖：其係為另一習知空調設備產生短循環之風流路徑示意圖。

第五圖：其係為本案第一較佳實施例之空調設備之結構示意圖。

第六圖：其係為應用本案較佳實施例之空調設備之空調系統之架構示意圖。

第七圖：其係為本案另一較佳實施例之空調設備之結構示意圖。

第八圖：其係為本案又一較佳實施例之空調設備應用於空調系統之結構示意圖。

32‧‧‧空調設備

320‧‧‧殼體

321g‧‧‧第一表面

321h‧‧‧第二表面

321、322、323、324‧‧‧供風單元

321a、322a、323a、324a‧‧‧入風口

321b、322b、323b、324b‧‧‧出風口

321c、322c、323c、324c‧‧‧通道

321d‧‧‧風扇

321f‧‧‧冷卻裝置

321e、322d‧‧‧流道阻斷裝置

E1、E2、E3‧‧‧正常風流路徑之箭號

Claims (10)

1. 一種空調設備，適用於一機房，其係包括：一殼體；以及複數個供風單元，設置於該殼體內，每一該供風單元係包括：一入風口；一風扇；一出風口；一通道，其係與該入風口及該出風口相連通；一流道阻斷裝置，設置於該供風單元之風流路徑上，以及一控制器，以控制該流道阻斷裝置之開啟與關閉；當該複數個供風單元其中之一停止運作時，則控制及關閉停止運作之該供風單元之該流道阻斷裝置，阻斷冷氣流流入停止運作之該供風單元之該通道，俾防止短循環及調控風流路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之空調設備，其中每一該供風單元係具有相互對應之一第一表面及一第二表面，且該入風口係設置於該第一表面上，該出風口及該流道阻斷裝置係設置於該第二表面上，且該流道阻斷裝置係對應於該出風口，當該流道阻斷裝置關閉時完全覆蓋於該出風口之上，俾阻斷短循環之風流路徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之空調設備，其中該複數個供風單元係為側吹式之供風單元，且其係彼此堆疊設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之空調設備，其中該複數個供 風單元係為下吹式之供風單元，且其係彼此左右鄰設。
5. 如申請專利範圍第4項所述之空調設備，其中該殼體具有相互對應之一第一表面及一第二表面，且每一該供風單元之該入風口係設置於該第一表面上，該出風口及該流道阻斷裝置係設置於該第二表面上，且該流道阻斷裝置係對應於該出風口，當該流道阻斷裝置關閉時完全覆蓋於該出風口之上，俾阻斷短循環之風流路徑。
6. 一種空調系統，適用於一機房，其係包括：複數個電子設備；以及複數個空調設備，其係對該複數個電子設備進行散熱，每一該空調設備係包括：一殼體；以及複數個供風單元，設置於該殼體內，每一該供風單元係包括：一入風口；一風扇；一出風口；一通道，其係與該入風口及該出風口相連通；一流道阻斷裝置，設置於該供風單元之風流路徑上，以及一控制器，以控制該流道阻斷裝置之開啟與關閉；當該空調設備之該複數個供風單元其中之一停止運作時，則控制及關閉停止運作之該供風單元之該流道阻斷裝置，阻斷冷氣流流入停止運作之該供風單元之該通道，俾防止短循環及調控風流路徑。
7. 如申請專利範圍第6項所述之空調系統，其中該空調系統 更包括一控制單元及複數個感測器，該複數個感測器用以感測該複數個電子設備及該複數個空調設備之一控制參數，俾傳遞至該控制單元，以控制關閉停止運作之該空調設備之該供風單元之該流道阻斷裝置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之空調系統，其中該控制參數係為溫度、濕度及電壓至少其中之一。
9. 如申請專利範圍第6項所述之空調系統，其中每一該供風單元之該流道阻斷裝置係與該出風口對應設置，當該流道阻斷裝置關閉時係完全覆蓋於該出風口之上，俾阻斷短循環之風流路徑。
10. 如申請專利範圍第6項所述之空調系統，其中該複數個空調設備係設置於該機房之一地板之上，且該流道阻斷裝置係設置於對應之每一該空調設備之每一供風單元之該地板之下。