CN106793705B

CN106793705B - 具有散热机构的密闭式户外通信机柜

Info

Publication number: CN106793705B
Application number: CN201710021603.3A
Authority: CN
Inventors: 刘珊珊; 吕松; 孙炜; 胡灯运; 胡中停; 罗炳庆
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2037-01-12
Also published as: CN106793705A

Abstract

本发明涉及一种具有散热机构的密闭式户外通信机柜。利用保温隔板制作了一个完整的机柜空气内循环流动传热的风道，并利用环状翅片热管将密闭机柜内电子通信设备产生的热量散发到外界环境，保持机柜内部温度和湿度的恒定。本发明将环状翅片热管和设计的风道结合，将电子通信设备产生的热量集中送至热管蒸发段进行换热，加强了换热的效果。本发明系统的运动部件少，可靠性高，耗能部件仅为机柜风扇，节能环保。

Description

具有散热机构的密闭式户外通信机柜

技术领域

本发明专利涉及密闭户外通信柜散热的技术领域，特别涉及一种密闭通信机柜翅片热管散热系统的设计。

背景技术

户外通信机柜受雨水，沙石等自然环境的影响较大，而放置在机柜中的电子设备对温度、湿度、洁净度较敏感，需要一个密闭的机柜环境。但是，由于机柜内电子通信设备功率的提高，体积的减小，机柜内的热流密度变得越来越大，并且受太阳直射辐照等影响，机柜内部温度将变得越来越高，据有关统计数据，机柜内温度每升高10℃，电子设备的故障率将提高20%。为降低机柜的内部温度，保证机柜内通信设备的正常运行，常用的散热方法是利用机柜空调进行散热，这种系统直接将空调安装在正对机柜上层空间的柜门上，空调需长时间工作，损耗和能耗较大，据统计，一般2-3年就要更换空调，且空调能耗占通信柜能耗的50%以上。另外，利用半导体制冷技术的机柜散热系统，直接在机柜上安装半导体制冷器，该系统制冷效率较低，能耗也较大。此外，利用液冷的机柜散热系统在机柜内壁上安装散热水管，加大了机柜接入公共自来水系统的成本且存在漏水的隐患。利用环路热管的机柜散热系统在机柜柜体的双层壁内安装环路热管，制造、安装和维护较困难。因此，现存的机柜散热系统都是在不改变机柜内空间的情况下直接安装散热设备，散热系统没有相关的风道设计，能耗较大或不便安装与维护。针对现有机柜散热技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种节能环保的密闭户外通信机柜散热系统的设计，达到在机柜密闭、仅风扇消耗少量电能的情况下就将机柜内电子通信设备产生的热量导出，保持机柜内的温度在电子设备的安全工作温度以下。

发明内容

为了解决户外通信机柜的散热问题，本发明提供一种具有散热机构的密闭式户外通信机柜。

具有散热机构的密闭式户外通信机柜包括一侧设有柜门14的机柜；机柜内通过隔板11分隔为上柜腔和下柜腔，上柜腔内分别通过设备隔板5设有两台以上的通信电子设备12，两台以上的通信电子设备12在上柜腔内的垂直方向呈上下排列状；下柜腔内设有备用电池13；改进如下：

与柜体后壁15相邻的机柜顶部设有直立的十根热管1，所述五根以上热管1的蒸发段位于机柜的上柜腔内，冷凝段位于机柜外；与冷凝段对应的机柜顶部设有外风扇2；

位于最下方的设备隔板5的内端连接着直立的挡风背板10，位于最下方的设备隔板5和隔板11之间的空腔形成水平回风通道7，水平回风通道7内设有内风扇9；挡风背板10平行于机柜后壁15的内侧面，挡风背板10和机柜后壁15的内侧面之间形成垂直回风通道，水平回风通道7和垂直回风通道构成回风风道；五根以上翅片热管1的蒸发段的下端对应着垂直回风通道的上端口，垂直回风通道的下端口连通着水平回风通道7的进风口；

与柜门14相邻的两块以上的设备隔板5的外端分别连接着前面板4，与两台以上的通信电子设备12对应的前面板4上分别开设有进风口；前面板4和柜门14的内侧面之间形成进风通道；进风通道的进风端口位于前面板4的最下部，且连通着水平回风通道7的出风口；

相邻设备隔板5之间的空腔形成吸热通道；

空气经进风通道进入各层的吸热通道中，通过对流将通信电子设备产生的热量吸收，升温后的热空气在吸热通道中流动并通过挡风背板10汇集到上方的热管1的蒸发段；热空气经热管1的冷凝段冷凝放出热量，冷却后的空气进入回风风道，经内风扇9升压后，重新回到进风风道进行下一轮的冷却，内风扇9维持内部空气的循环流动；外风扇2将热管1的冷凝段的热量向机柜外部散发。

进一步限定的技术方案如下：

所述热管为带吸液芯的环状翅片热管。

所述外风扇2的顶部设有遮阳板3。

所述设备隔板、保温隔板、隔板、前后面板、挡风背板均为夹板，夹板内填充有保温材料。

所述内风扇9设于水平回风通道7的出风口处。

所述内风扇9和外风扇2均为40W的风扇。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1、本发明实现了户外通信机柜在密闭条件下的散热。本发明将带吸液芯的环状翅片热管安装在机柜上层空间，热管利用机柜内外温差作为传热动力，把放置在上柜腔空间中电子通信设备产生的热量传递到外界环境。设计的相应风道，将冷热风分隔，同时把机柜内的热量集中于热管蒸发段，提高热管的散热效率。

2、利用带吸液芯的环状翅片热管散热，将环状翅片热管的冷凝段伸出机柜，蒸发段伸入机柜；通过外风扇加强冷凝段的对流换热。热管直接利用机柜的内外温差作为传热的动力，换热系数大且热管自身不消耗电能，仅风扇消耗少量电能。竖直安装热管的散热系统节能环保，易于安装与维护。

3、机柜内的空间进行了风道的设计，增强了散热效果。利用隔板、设备隔板、前面板和挡风背板将上柜腔的内部空间分为进风区、传热区、汇风区、热管散热区、回风区，有效地将冷热空气分隔，减少了冷热风道的传热，集中地将热量送往热管蒸发段进行散热，增强了散热效果。

附图说明

图1为本发明系统结构轴侧局部剖面图。

图2为风道轴侧剖面图。

图3为本发明系统正视图。

图4为本发明A-A截面结构示意图。

上图中序号：环状翅片热管1、外风扇2、遮阳板3、前面板4、设备隔板5、保温隔板6、水平回风通道7、后面板8、内风扇9、挡风背板10、隔板11、通信电子设备12、备用电池13、机柜柜门14、机柜后壁15。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例

参见图1和图2，具有散热机构的密闭式户外通信机柜包括一侧设有柜门14的机柜。机柜内通过隔板11分隔为上柜腔和下柜腔，上柜腔长810mm，宽840mm，高1000mm。上柜腔内分别通过设备隔板5安装有三台通信电子设备12，三台通信电子设备12在上柜腔内的垂直方向呈上下排列状。下柜腔内分别安装有两台备用电池13。

与柜体后壁15相邻的机柜顶部安装有直立的十根热管1，热管1为带吸液芯的环状翅片热管；热管1的外径为20mm，铝制环状翅片的高度为10mm，蒸发段和冷凝段长度分别为360mm、400mm。十根的蒸发段位于机柜的上柜腔内，冷凝段位于机柜外；与冷凝段对应的机柜顶部安装有四个外风扇2，加强冷凝段的对流换热。四个外风扇2的顶部安装有遮阳板3，起遮阳避雨作用。

参见图3和图4，位于最下方的设备隔板5的内端连接着直立的挡风背板10，位于最下方的设备隔板5和隔板11之间的空腔形成水平回风通道7，水平回风通道7的出风口处安装有四个内风扇9。挡风背板10平行于机柜后壁15的内侧面，挡风背板10和机柜后壁15的内侧面之间形成垂直回风通道，水平回风通道7和垂直回风通道构成回风风道，回风风道的体积约占上柜腔的体积的1/5。十根热管1的蒸发段的下端对应着垂直回风通道的上端口，垂直回风通道的下端口连通着水平回风通道7的进风口。

四个外风扇2和四个内风扇9均为40W的风扇。

与柜门14相邻的三块设备隔板5的外端分别连接着前面板4，与三台通信电子设备12对应的前面板4上分别开设有进风口；前面板4和柜门14的内侧面之间形成进风通道，进风通道的体积约占上柜腔的体积的1/7；进风通道的进风端口位于前面板4的最下部，且连通着水平回风通道7的出风口。

相邻设备隔板5之间的空腔形成吸热通道，三层吸热通道的体积之和约占上柜腔的体积的1/10。

系统工作时，空气经进风通道分别进入三层吸热通道中，通过对流将通信电子设备产生的热量吸收，升温后的热空气在吸热通道中流动并通过挡风背板10汇集到上方的热管1的蒸发段；热管利用机柜内外温差作为传热动力，将机柜内的热量从蒸发段传到位于机柜外的冷凝段，冷凝段冷凝放出热量，冷却后的空气进入垂直回风通道和水平回风通道7，经内风扇9升压后，重新回到进风通道进行下一轮的冷却，内风扇9维持内部空气的循环流动；外风扇2将热管1的冷凝段的热量向机柜外部散发，提高冷凝段的散热能力。

与其他通信机柜散热系统相比，本发明实现了户外机柜在密闭条件下的散热，每根热管的传热量约为200W，10根热管的总传热量约为2000W，传热效率较高；并且由于整个系统的耗能部件只有8个40W的机柜风扇，可以节约大量的电能，节能环保。另外本发明结构紧凑、制造安装方便、运行可靠、维护成本低、调节方便、性能好，具有良好的推广应用价值。

Claims

1.具有散热机构的密闭式户外通信机柜，包括一侧设有柜门（14）的机柜；机柜内通过隔板（11）分隔为上柜腔和下柜腔，上柜腔内分别通过设备隔板（5）设有两台以上的通信电子设备（12），两台以上的通信电子设备（12）在上柜腔内的垂直方向呈上下排列状；下柜腔内设有备用电池（13），其特征在于：

与机柜后壁（15）相邻的机柜顶部设有直立的五根以上翅片热管（1），所述五根以上翅片热管（1）的蒸发段位于机柜的上柜腔内，冷凝段位于机柜外；与冷凝段对应的机柜顶部设有两个以上的外风扇（2）；

位于最下方的设备隔板（5）的内端连接着直立的挡风背板（10），位于最下方的设备隔板（5）和隔板（11）之间的空腔形成水平回风通道（7），水平回风通道（7）内设有两个以上的内风扇（9）；挡风背板（10）平行于机柜后壁（15）的内侧面，挡风背板（10）和机柜后壁（15）的内侧面之间形成垂直回风通道，水平回风通道（7）和垂直回风通道构成回风风道；五根以上翅片热管（1）的蒸发段的下端对应着垂直回风通道的上端口，垂直回风通道的下端口连通着水平回风通道（7）的进风口；

与柜门（14）相邻的两块以上的设备隔板（5）的外端分别连接着前面板（4），与两台以上的通信电子设备（12）对应的前面板（4）上分别开设有进风口；前面板（4）和柜门（14）的内侧面之间形成进风通道；进风通道的进风端口位于前面板（4）的最下部，且连通着水平回风通道（7）的出风口；

相邻设备隔板（5）之间的空腔形成吸热通道；

空气经进风通道进入各层的吸热通道中，通过对流将通信电子设备产生的热量吸收，升温后的热空气在吸热通道中流动并通过挡风背板（10）汇集到上方的翅片热管（1）的蒸发段；翅片热管（1）利用机柜内外温差作为传热动力，将机柜内的热量从蒸发段传到位于机柜外的冷凝段，冷凝段冷凝放出热量，冷却后的空气进入回风风道，经内风扇（9）升压后，重新回到进风通道进行下一轮的冷却，内风扇（9）维持内部空气的循环流动；外风扇（2）将翅片热管（1）的冷凝段的热量向机柜外部散发。

2.根据权利要求1所述的具有散热机构的密闭式户外通信机柜，其特征在于：所述翅片热管为带吸液芯的环状翅片热管。

3.根据权利要求1所述的具有散热机构的密闭式户外通信机柜，其特征在于：所述外风扇（2）的顶部设有遮阳板（3）。

4.根据权利要求1所述的具有散热机构的密闭式户外通信机柜，其特征在于：所述设备隔板、隔板、前面板、挡风背板均为夹板，夹板内填充有保温材料。

5.根据权利要求1所述的具有散热机构的密闭式户外通信机柜，其特征在于：四个内风扇（9）设于所述水平回风通道（7）的出风口处。

6.根据权利要求1所述的具有散热机构的密闭式户外通信机柜，其特征在于：与冷凝段对应的机柜顶部设有四个外风扇（2）。

7.根据权利要求1所述的具有散热机构的密闭式户外通信机柜，其特征在于：所述内风扇（9）和外风扇（2）均为40W的风扇。