CN101403522A - 一种高效换热通讯机柜及通讯机柜的高效换热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效换热通讯机柜，包括机柜主体、以及在机柜主体顶部安装的顶盖；机柜主体的顶板与顶盖围成一中空腔室；机柜最上部的设备的出风口与第一开孔相紧接；热交换器的内循环进风口与第二开孔相连通，并且热交换器的内循环出风口与设备的进风区域相连通；设备工作产生的热气流经第一开孔进入到中空腔室，并通过第二开孔进入热交换器进行热交换，经热交换的气流再进入到设备。热气流先通过顶盖散出一部分热量；然后经过热交换器冷却降温后供给设备；使气流运行距离短，减少了气流方向的改变和阻力，无需专门的导风机构，吹风区域更广、阻力更小；不需要在设备上部专门预留高度空间，降低整机高度、重量、成本，方便周转、运输和安装。

Description

一种高效换热通讯机柜及通讯机柜的高效换热方法

技术领域

本发明涉及通讯机柜，更具体地说，涉及一种高效换热通讯机柜以及通讯机柜的高效换热方法。

背景技术

目前市场中出现的顶出风换热型机柜，设备的前面板、立柱、假面板等形成隔离面，将设备的冷、热风区域分割在机柜主体的前面和后面，设备吹出的热风流集中在机柜主体的后面和后上部，然后被热交换器自顶部进风口处抽进热交换器进行冷却，降温后的冷气流再从热交换器的出风口处通过导流机构导到设备前面。

如图12至图15所示，是现有的两种带换热风道的机柜示意图。

图12、13所示的机柜，热交换器404设置在机柜的一侧，其内循环为：设备401与机柜主体402的顶部设置一定高度空间403，供设备401工作产生的热气流的排出，设备401吹出来的热气流经过该空间403，然后转弯从设备401与隔板之间的空隙中到达热交换器404的内循环进风口，被热交换器404冷却降温后送至热交换器404的内循环出风口，出风口吹出的风被导风盒405导流到设备401前面，再从设备401的下部进入，形成内循环。

实际产品中，设备401与隔板之间间隙和出风口处的导风盒405往往很狭小，设备401吹出的热风在狭小的空间403内运行，并被多次扭转和转向，所以阻力大、运行不畅，最终供给设备401的风压也很小，影响机柜的换热效率。

这种方案在实际实施中，由于受到整机内部空间和尺寸限制，设备仓中的热风和冷风很难实现完全隔离，换热器内循环吹出的部分冷风没有对设备进行降温就被换热器直接吸走，出现冷风和热风短路现象，这样，整机换热效率更低。

而且，设备401上部必须设置一定高度出风空间403，因而增加了机柜整体高度，最终增加机柜重量和成本，给周转、运输和安装增加难度。

这种机柜的外循环为：热交换器404的进风口和出风口与机柜外循环进风口和机柜外循环出风口直接相连，外面的雨水可以大量进入热交换器404内，而且热交换器404的外循环进风口和出风口与侧面(通常此处为门板)配合很难做到严密，所以热交换器404容易漏水，可靠性大大降低。

图14、15所示为另一种现有机柜，热交换器501设置在机柜主体502顶部，其内循环为：设备503与热交换器501之间设置一定高度空间504用于排出设备503的热气流，设备503吹出来的热气流经过该空间504，然后转弯到达热交换器501内循环进风口，被热交换器501冷却降温后送至热交换器501的内循环出风口，内循环出风口吹出的冷气流直接到达设备503前面，并到达机柜下部，从下部进入设备503，形成内循环。

这种机柜设备503上部必须设置一定高度出风空间504，以供热气流的流动，所以需要增加机柜整体高度，最终增加机柜重量和成本，对运输、周转和安装增加难度。而且，气流经过多次扭转和转向，导致阻力大、运行不畅，最终供给设备503的风压也很小，影响机柜的换热效率。

这种机柜的外循环为：热交换器501的外循环进风口和外循环出风口与机柜的外循环进风口和外循环出风口直接相连，外面的雨水容易进入热交换器501内，而且热交换器501的外循环进风口和外循环出风口与侧面配合很难做到严密，雨水容易漏到设备仓内。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术机柜的整体高度高、热交换效率低的缺陷，提供一种减少气流方向改变的、换热效率高的通讯机柜。

本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种大截面通风通道、减少气流方向改变、风阻小、换热效率高的通讯机柜的热交换方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高效换热通讯机柜，包括安装有设备和热交换器的机柜主体、以及在机柜主体顶部安装的顶盖；所述机柜主体的顶板与所述顶盖围成一中空腔室，并且所述顶板上开设有第一开孔和第二开孔；

所述机柜最上部的设备的出风口与所述第一开孔相紧接；所述热交换器的内循环进风口与所述第二开孔相连通，并且所述热交换器的内循环出风口与所述设备的进风区域相连通；

所述顶板上与设备出风直接相通的第一开孔以及与热交换器内循环进风口直接相通的第二开孔，可根据需要开得足够大，使流经的气流畅通无阻；

所述设备工作产生的热气流经所述第一开孔进入到所述中空腔室，并通过第二开孔进入所述热交换器进行热交换，经热交换的气流再进入到所述设备，形成气流内循环。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述最上部的设备直接顶住所述顶板的内侧。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述机柜主体包括由隔板隔开的至少一个第一仓室和第二仓室；所述第一开孔和第二开孔分别与所述第一仓室和第二仓室相对应；

所述设备安装于所述第一仓室内；所述热交换器安装于所述第二仓室内；所述隔板的下部设有连通所述第一仓室和第二仓室的通孔。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述设备和热交换器并排设置在所述机柜主体的同一仓室内。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述热交换器的下方设有不发热或前后风道的低功耗设备。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述机柜主体上设有外循环进风口和外循环出风口，所述机柜主体的外循环进风口位于所述热交换器的外循环进风口的下侧，并且在所述机柜主体的外循环进风口和所述热交换器的外循环进风口之间形成进风仓，所述进风仓内可以设置有通风挡水板；

所述机柜主体的外循环出风口位于所述热交换器的外循环出风口的下侧，并且在所述机柜主体的外循环出风口和所述热交换器的外循环出风口之间形成出风仓。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述机柜主体的外循环进风口和外循环出风口分别位于所述机柜主体的前侧或后侧。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述热交换器为差流式热交换器或逆流式热交换器；所述第一仓室包括相通的多列设备仓。

在本发明的高效换热通讯机柜中，所述顶板为连续弯折的一整体式结构；或者，所述顶板包括设有通孔的顶板主体、以及在所述顶板主体的通孔下方设置的顶通风盒，所述第一开孔和第二开孔设在所述顶通风盒上，并与所述顶板主体的通孔连通。

本发明还提供一种通讯机柜的高效换热方法，包括以下步骤：通讯机柜内的设备工作产生的热气流直接通过顶板的第一开孔，进入到顶板与顶盖之间形成中空腔室，由所述顶盖进行散热；同时，热气流通过顶板的第二开孔进入到热交换器中进行冷却，形成冷气流，在进入到设备的进风区域，形成气流的内循环。

实施本发明具有以下有益效果：设备工作时吹出的热气流直接到顶盖与顶板之间的中空腔室内，先通过顶盖散出一部分热量；然后到达热交换器内循环进风口，经过热交换器冷却降温后供给设备；充分利用了顶部双层空间作为风道，提高空间利用率；设备工作时吹出的热气流直接到达顶出风道，然后再被热交换器吸走、冷却降温再供给设备，减少了气流方向的改变和阻力，使得换热风道的排风顺畅、提高了机柜的换热效率；顶板上与设备出风直接相通的第一开孔以及与热交换器内循环进风口直接相通的第二开孔，可根据需要开得足够大，使流经的气流畅通无阻；经过热交换器冷却降温后的气流，自然吹到设备仓中设备的前面和设备后面，不需专门的导风机构，吹风区域更广、阻力更小；而且因气流内循环把顶盖与顶板之间的内部空间利用起来作为热交换器的回风风道，不需要在设备上部专门预留高度空间，降低整机高度、重量、成本，方便周转、运输和安装。

另外，外循环进风和出风使用落差式风道，热交换器的外循环进风口和外循环出风口与机柜的外循环进风口和外循环出风口之间形成进风仓和出风仓，并有一定的高度落差，进风仓内可设置有通风挡水板；当外部雨水通过机柜进风口和出风口溅入到进风仓和出风仓后，因为出风仓内有足够的高度落差，雨水不会进入到热交换器内部，更不会进入到机柜的设备仓，只能从机柜进风口和机柜出风口流出机柜外；整个机柜具有良好的防水性能，而且，由于不可能进水，热交换器防水等级要求低，所以热交换器的结构简单、可靠、成本低。

附图说明：

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的高效换热通讯机柜第一实施例的剖视示意图；

图2是沿图1中A-A剖切线的剖视示意图；

图3是本发明的高效换热通讯机柜的顶板的另一种结构形式的示意图；

图4是本发明的高效换热通讯机柜的立体示意图；

图5是本发明的高效换热通讯机柜多个设备仓并排的示意图；

图6是差流式热交换器的换热芯的示意图；

图7是逆流式热交换器的换热芯的示意图；

图8是本发明的高效换热通讯机柜第二实施例的剖视示意图；

图9是沿图7中D-D剖切线的剖视示意图；

图10是本发明的高效换热通讯机柜第三实施例的剖视示意图；

图11是沿图9中E-E剖切线的剖视示意图；

图12是现有的一种换热风道的机柜剖视示意图；

图13是沿图11中B-B剖切线的剖视示意图；

图14是现有的另一种换热风道的机柜剖视示意图；

图15是沿图13中C-C剖切线的剖视示意图。

具体实施方式：

如图1至图3所示，是本发明的高效换热通讯机柜的第一个具体实施方式，包括机柜主体11以及安装在机柜主体11顶部的顶盖12。该机柜主体11的顶板13与顶盖12之间形成中空腔室14，并且在顶板13上开设第一开孔131和第二开孔132，使得该中空腔室14形成顶风道。如图1、2所示，该顶板13为一整体式结构，通过连续的弯折，形成配合机柜主体11的前门118和后门119的防水折边，满足防水要求。当然，如图3所示，该顶板也可以根据需要(例如机柜主体仅设有前门118时)，由中间开设有通孔117的顶板主体13a以及在顶板通孔117下方设置的顶通风盒13b组成。而第一开孔和第二开孔在顶通风盒13b上开设，最上部的设备顶住顶通风盒13b的内侧表面，并且设备产生的热气流通过顶板的通孔117进入到顶通风盒13b与顶盖12之间的中空腔室14内。顶板上与设备出风直接相通的第一开孔131以及与热交换器内循环进风口直接相通的第二开孔132，可根据需要开得足够大，使流经的气流畅通无阻。

如图所示，该机柜主体11包括第一仓室(设备仓111)和第二仓室(换热器仓112)。该设备仓111用于安装功率设备15，而换热器仓112用于安装热交换器16。这些设备15是顶出风设备15，即设备15工作产生的热气流向上排出。而热交换器16选用差流式热交换器16(其换热芯的工作原理如图6所示)；当然，热交换器16也可以选用逆流式热交换器16(其换热芯的工作原理如图7所示)，此时需要增加一些导风结构，例如导风挡板、导风套等，使得气流更加的集中。可以理解的，如图5所示，设备仓111还可以设计为多个并排设置、并且相通的多列设备仓111，对应的，顶板13上设置多个与设备仓111对应的开孔，以接入热气流到顶盖12与顶板13之间的中空腔室14内。

设备仓111内最上部的设备15直接顶住顶板13的内侧，使得最上部的设备15的出风口与第一开孔131相紧接；而热交换器16的内循环进风口161与第二开孔132相接通。从而，设备15工作产生的热气流可以直接进入到顶盖12与顶板13之间中空腔室14内，先通过顶盖12散出一部分热量；然后到达热交换器16的内循环进风口161，经过热交换器16冷却降温后供给设备15；充分利用了顶部双层空间作为风道，提高空间利用率。

为了使得最上部的设备15的出风口与第一开孔131相紧接，在该出风口和第一开孔131之间还可以增加密封结构(图未示)，例如挡风棉、挡风围板等，防止气流的外泄。

如图所示，设备仓111和换热器仓112之间通过隔板17相互隔开，对应的顶板13的第一开孔131和第二开孔132分别位于隔板17的两侧，以防止气流的串流。在隔板17的下部设有连通设备仓111和换热器仓112的通孔171，经热交换器16换热出来的冷气流经过隔板17的通孔171重新进入到设备15，形成气流内循环。

在机柜主体11的前后两侧还分别设有外循环进风口113和外循环出风口114，与热交换器16的外循环进风口163和外循环出风口164相对应。机柜主体11的外循环进风口113位于热交换器16的外循环进风口163的下侧，形成一个高度落差。并且，在机柜主体11的外循环进风口113和热交换器16的外循环进风口163之间形成进风仓115，进风仓115内还可以进一步设置有通风挡水板(图未示)，以防止外界雨水的进入。同样的，在机柜主体11的外循环出风口114和热交换器16的外循环出风口164之间形成出风仓116。

气流内循环：设备15工作时产生的热气流直接从第一开孔131进入到顶盖12和顶板13之间的中空腔室14，先通过顶盖12散出一部分热量；然后通过第二开孔132进入到热交换器16的内循环进风口161，经过热交换器16冷却降温后，经热交换器16的内循环出风口162排出，经过隔板17下部的通孔171重新进入到设备仓111，由设备15的风扇从下方重新抽入，冷却设备15，再次形成热气流。

气流外循环：外界冷风从机柜主体11的外循环进风口113进入到进风仓115，然后经热交换器16的外循环进风口163被抽入到热交换器16内，与热交换器16内的热气流进行热交换，形成热风，再经热交换器16的外循环出风口164排出，经机柜主体11的外循环出风口114排出到外界。

如图8、9所示，是本发明的高效换热通讯机柜的第二个实施例，其与第一实施例的区别在于，省略了设备仓与换热器仓之间的隔板，也就是说，设备25与热交换器26并排安装在机柜主体21的同一仓室212内，其他结构与第一实施例相同，故不赘述。在本实施例中，经热交换器25换热后的气流，从热交换器26的内循环出风口262排出，在热交换器26的下部形成冷风区域；而设备25的进风口是设置在机柜主体21的下部的，因此，冷风可以直接被设备25的风扇吸入，形成循环。其外循环如图9所示，与上一实施例相同，故不赘述。

如图10、11所示，是本发明的高效换热通讯机柜的第三实施例，其与第二实施例的区别在于，在热交换器36的下部的冷风区域中，还安装有设备，该等设备可以是不发热或前后风道的低功耗设备37，其产生的热量是非常有限的。该低功耗设备37的风道是前后风道，与热交换器36的出风方向相错位；并且可以将热交换器36的内循环出风口362设置到低功耗设备37的前侧，如图11所示，从而不会影响到热交换器36的出风。热交换器36的内循环气流从低功耗设备37的前侧排出，再进入到低功耗设备37中进行冷却该低功耗设备37，设备37产生的少量热气流，上升到设备后部的顶板内侧位置，顶板该位置有适当开口，热气流进入顶盖与顶板产生的中空腔体中被热交换器吸走进行冷却。热交换器内循环吹出的冷气流从设备35的底部进入，进行冷却。其他的结构与上一实施例基本相同，故不赘述。

Claims (10)

1、一种高效换热通讯机柜，其特征在于，包括安装有设备和热交换器的机柜主体、以及在机柜主体顶部安装的顶盖；所述机柜主体的顶板与所述顶盖围成一中空腔室，并且所述顶板上开设有第一开孔和第二开孔；

所述机柜最上部的设备的出风口与所述第一开孔相紧接；所述热交换器的内循环进风口与所述第二开孔相连通，并且所述热交换器的内循环出风口与所述设备的进风区域相连通；

所述设备工作产生的热气流经所述第一开孔进入到所述中空腔室，并通过第二开孔进入所述热交换器进行热交换，经热交换的气流再进入到所述设备，形成气流内循环。

2、根据权利要求1所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述最上部的设备直接顶住所述顶板的内侧。

3、根据权利要求1所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述机柜主体包括由隔板隔开的至少一个第一仓室和第二仓室；所述第一开孔和第二开孔分别与所述第一仓室和第二仓室相对应；

所述设备安装于所述第一仓室内；所述热交换器安装于所述第二仓室内；所述隔板的下部设有连通所述第一仓室和第二仓室的通孔。

4、根据权利要求2所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述设备和热交换器并排设置在所述机柜主体的同一仓室内。

5、根据权利要求4所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述热交换器的下方设有不发热或前后风道的低功耗设备。

6、根据权利要求1-5任一项所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述机柜主体上设有外循环进风口和外循环出风口，所述机柜主体的外循环进风口位于所述热交换器的外循环进风口的下侧，并且在所述机柜主体的外循环进风口和所述热交换器的外循环进风口之间形成进风仓，所述进风仓内可以设置有通风挡水板；

所述机柜主体的外循环出风口位于所述热交换器的外循环出风口的下侧，并且在所述机柜主体的外循环出风口和所述热交换器的外循环出风口之间形成出风仓。

7、根据权利要求6所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述机柜主体的外循环进风口和外循环出风口分别位于所述机柜主体的前侧或后侧。

8、根据权利要求6所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述热交换器为差流式热交换器或逆流式热交换器；所述第一仓室包括相通的多列设备仓。

9、根据权利要求6所述的高效换热通讯机柜，其特征在于，所述顶板为连续弯折的一整体式结构；或者，所述顶板包括设有通孔的顶板主体、以及在所述顶板主体的通孔下方设置的顶通风盒，所述第一开孔和第二开孔设在所述顶通风盒上，并与所述顶板主体的通孔连通。

10、一种通讯机柜的高效换热方法，其特征在于，通讯机柜内的设备工作产生的热气流直接通过顶板的第一开孔，进入到顶板与顶盖之间形成中空腔室，由所述顶盖进行散热；同时，热气流通过顶板的第二开孔进入到热交换器中进行冷却，形成冷气流，在进入到设备的进风区域，形成气流的内循环。

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