CN108633214A - 用于冷却通信设备的自适应送风箱 - Google Patents

用于冷却通信设备的自适应送风箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却通信设备的自适应送风箱，该送风箱包括箱体和设置在箱体内部的多层支架，多层支架与箱体的第一内壁之间形成冷风道，在冷风道下方的箱体内壁上开设有进风口；多层支架与箱体的第二内壁之间形成热风道，在热风道上方的箱体内壁上开设有排风口；第一内壁和第二内壁相对，每层支架上方形成冷却通道；送风箱还包括设置在每层支架上用于与该层支架上的通信设备连接的电压电流传感器、与各个电压电流传感器连接的控制器、设置在每层支架上与控制器连接的传动机构以及设置在每一层支架在冷风道侧的端部与该层支架上的传动机构连接的分流挡板。本发明可实现对通信设备的精确送风，避免某处冷却不足或者冷风过足导致浪费的情况。

Description

用于冷却通信设备的自适应送风箱
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其是涉及一种用于冷却通信设备的自适应送风箱。
背景技术
机柜中通常设置集成电路等发热量较大的通讯设备，合理的气流组织可使冷风及时带走设备散发热量，保证通讯设备在合适的温度范围内可靠工作。对机柜基本有两种送风方式，一种是下送风方式，另一种是上送风方式，其中的下送风方式是冷风从机柜下部进入，对机柜内设备冷却后得到的热气自然向上流动，这样机械送风与自然对流方向是一致的，流动阻力小、冷却效果好，因而优于上送风方式。下送风方式具体是在空调机组的底部做一个支架，支架高度与机房的架空地板高度相同。冷风从空调底部被送入架空地板内，足够的空间可起到静压箱的作用，然后进入通讯设备底部或机房地板风口。冷风带走发热设备或机房内的热量，并从上部排风进入空调机组。但是，目前的下送风方式很难实现对机柜内通信设备的精确送风，因此可能存在机柜内某处冷却不足，或者冷风过足导致浪费的情况发生。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种用于冷却通信设备的自适应送风箱，可以实现对通信设备的精确送风，避免某处冷却不足或者冷风过足导致浪费的情况发生。
第一方面，本发明提供的用于冷却通信设备的自适应送风箱包括箱体和设置在所述箱体内部的多层支架，所述多层支架用于安放通信设备；所述多层支架与所述箱体的第一内壁之间形成冷风道，在所述冷风道下方的箱体内壁上开设有进风口；所述多层支架与所述箱体的第二内壁之间形成热风道，在所述热风道上方的箱体内壁上开设有排风口；所述第一内壁和所述第二内壁相对，每层支架上方形成有供冷风道的气流流至所述热风道的冷却通道；所述送风箱还包括设置在每层支架上用于与该层支架上的通信设备连接的电压电流传感器、与各个电压电流传感器连接的控制器、设置在每层支架上与所述控制器连接的传动机构以及设置在每一层支架在冷风道侧的端部与该层支架上的传动机构连接的分流挡板；
其中，所述控制器用于根据每一层支架上的电压电流传感器检测到的电压值和电流值，确定该层支架上的分流挡板在所述冷风道中的期望位置，并通过该层支架上的传动机构将所述分流挡板调节至期望位置上。
可选的，所述控制器具体用于根据每一层支架上的电压电流传感器检测到的电压值和电流值，计算该层支架上的通信设备的散热量；根据该层支架上的通信设备的散热量与各层支架上的通信设备的散热总量，计算该层支架上的通信设备所需冷风量的占比；并根据该层支架上通信设备所需冷风量的占比与气流经过该层支架的前一层支架后剩余冷风量的占比，计算该层支架的分流挡板在所述冷风道的期望位置。
可选的，所述送风箱还包括设置在所述排风口处的第一温度传感器和设置在所述排风口处的排风机；所述进风口为开度可调的进风口；所述控制器还用于：根据所述第一温度传感器检测到的温度控制所述进风口的开度和/或所述排风机的转速。
可选的，所述控制器具体用于：在所述第一温度传感器检测到的温度大于第一预置温度时，增大所述进风口的开度和/或增大所述排风机的转速；在所述第一温度传感器检测到的温度小于所述第一预置温度时，减小所述进风口的开度和/或减小所述排风机的转速。
可选的，所述送风箱还包括设置在每一层支架在热风道侧的末端的第二温度传感器，所述控制器还用于根据该层支架上的第二温度传感器检测到的温度与第二预置温度的关系，对该层支架上的分流挡板的期望位置进行修正。
可选的，所述控制器具体用于：在该层支架上的第二温度传感器检测到的温度大于所述第二预置温度时，将该层支架上的分流挡板的期望位置增高。
可选的，所述传动机构包括：设置在支架上的滑轨、设置在所述滑轨上与所述分流挡板连接的滑块以及与所述滑块连接的传动杆；所述传动杆与所述控制器连接。
可选的，所述送风箱还包括设置在所述冷风道上方的箱体内部顶壁上的导流挡板。
可选的，所述进风口开设在所述冷风道下方的箱体底部内壁上或者开设在所述冷风道下方的第一内壁上。
可选的，所述送风箱适于设置在架空地板上。
本发明提供的用于冷却通信设备的自适应送风箱，冷风从进风口进入冷风道，然后流经各个冷却通道，冷风经过冷却通道时带走通信设备的热量，冷风变成热风，然后进入热风道，各个冷却通道出来的热风均经过热风道到达排风口排出。在本发明中，由于控制器根据每一层支架上的通信设备连接的电压电流传感器检测到电压值和电流值，便可知道该层支架上的通信设备的散热量，进而根据各层支架上的通信设备的散热量，设置每一层的分流挡板的位置，以使各层支架上方的冷却通道得到合理比例的冷风量，实现对通信设备的精确送风，因此可以避免某处冷却不足或者冷风过足导致浪费的情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1示出了本发明一实施例中用于冷却通信设备的自适应送风箱的内部结构示意图；
图2示出了本发明一实施例中用于冷却通信设备的自适应送风箱的前视图；
图3示出了本发明一实施例中用于冷却通信设备的自适应送风箱的后视图；
图4示出了图3中沿A-A的剖视图；
图5示出了本发明一实施例中用于冷却通信设备的自适应送风箱第一重调节的流程示意图；
图6示出了本发明一实施例中用于冷却通信设备的自适应送风箱第二重调节的流程示意图；
附图标记说明；
1-送风箱的前门；2-排风口；3-排风机；4-通信设备；5-支架；6-导流挡板；7-电压电压传感器；8-分流挡板；9-冷风道；10-检修挡板；11-进风口；12-第二温度传感器；13-热风道；14-第一温度传感器；15-滑轨；16-滑块；17-传动杆；18-冷却通道。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
第一方面，本发明提供一种用于冷却通信设备的自适应送风箱，如图1～4所示，该送风箱包括箱体和设置在所述箱体内部的多层支架，所述多层支架用于安放通信设备4；所述多层支架与所述箱体的第一内壁之间形成冷风道9，在所述冷风道9下方的箱体内壁上开设有进风口11；所述多层支架与所述箱体的第二内壁之间形成热风道13，在所述热风道13上方的箱体内壁上开设有排风口2；所述第一内壁和所述第二内壁相对，每层支架5上方形成有供冷风道9的气流流至所述热风道13的冷却通道18；所述送风箱还包括设置在每层支架5上用于与该层支架5上的通信设备4连接的电压电流传感器7、与各个电压电流传感器7连接的控制器、设置在每层支架5上与所述控制器连接的传动机构以及设置在每一层支架5在冷风道9侧的端部与该层支架5上的传动机构连接的分流挡板8；
其中，所述控制器用于根据每一层支架5上的电压电流传感器7检测到的电压值和电流值，确定该层支架5上的分流挡板8在所述冷风道9中的期望位置，并通过该层支架5上的传动机构将所述分流挡板8调节至期望位置上。
在本发明提供的送风箱中，冷风从进风口11进入冷风道9，然后流经各个冷却通道18，冷风经过冷却通道18时带走通信设备4的热量，冷风变成热风，然后进入热风道13，各个冷却通道18出来的热风均经过热风道13到达排风口2排出。在本发明中，由于控制器根据每一层支架5上的通信设备4连接的电压电流传感器7检测到电压值和电流值，便可知道该层支架5上的通信设备4的散热量，进而根据各层支架5上的通信设备4的散热量，设置每一层的分流挡板8的位置，以使各层支架5上方的冷却通道18得到合理比例的冷风量，实现对通信设备4的精确送风，因此可以避免某处冷却不足或者冷风过足导致浪费的情况发生。
可理解的是，以上通过根据电压电流传感器7检测到的电压值和电流值对分流挡板8的位置进行调整，从而调节进入每一冷却通道18的冷风量的方式可以作为对送风箱内风量的一重调节，可记为第一重调节。
其中，在图1～4中的标记1表示送风箱的前门，标记10表示检修挡板。
在具体实施时，如图5所示，控制器具体可以采用多种方式确定分流挡板8的期望位置，其中一种可选的的方式为：根据每一层支架5上的电压电流传感器7检测到的电压值和电流值，计算该层支架5上的通信设备4的散热量；根据该层支架5上的通信设备4的散热量与各层支架5上的通信设备4的散热总量，计算该层支架5上的通信设备4所需冷风量的占比；并根据该层支架5上通信设备4所需冷风量的占比与气流经过该层支架5的前一层支架5后剩余冷风量的占比，计算该层支架5的分流挡板8在所述冷风道9的期望位置。
其中，根据电压值和电流值计算通信设备4的散热量可以采用下式：
qi＝ΔUi×Ii (1)
上式中，qi为第i层支架5上通讯设备的散热量，单位为W；ΔUi为第i层支架5上通讯设备的所需电压值，单位为V；Ii为第i层通讯设备的所需电流值，单位为A。
当然，散热量也可以由对应通信设备4的厂家提供。
其中，第i层支架5上通信设备4所需冷风量的占比可以采用下式计算：
上式中，ai为第i层支架5上通信设备4所需冷风量的占比，从上式可以看出该占比是指与总冷风量之间的比值。
其中，可以采用下式分流挡板8的期望位置：
上式中，pi,cal为第i层支架5上的分流挡板8在冷风道9中的期望位置，由上式可知该期望位置实际是位置百分比。
举例来说，假设送风箱内有10层支架5，每层支架5上的通信设备4的散热相同，也就是说，各层支架5上的通信设备4所需的冷风量的占比相同，则从下至上各个分流挡板8的期望位置依次为1/10、1/9、1/8、1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2、1/1。
在具体实施时，所述送风箱内还可以包括设置在所述排风口2处的第一温度传感器14和设置在所述排风口2处的排风机3；所述进风口11为开度可调的进风口11；所述控制器还用于：根据所述第一温度传感器14检测到的温度控制所述进风口11的开度和/或所述排风机3的转速。
这样在排风口2处设置温度传感器，利用温度传感器检测到的温度控制进风口11的开度和/或排风机3的转速，从而控制进入的冷风总量和/或气流的流动速度，保证每一层支架5上的通信设备4都能很好的冷却。如图6所示，上述控制器的控制方式可以为：在所述第一温度传感器14检测到的温度大于第一预置温度时，增大所述进风口11的开度和/或增大所述排风机3的转速；在所述第一温度传感器14检测到的温度小于所述第一预置温度时，减小所述进风口11的开度和/或减小所述排风机3的转速。由于设置了排风机3，将冷风因素冷风道9、冷却通道18、热风道13，最后统一排出，抵消了流动沿程阻力和局部阻力，一定程度上增强了冷却通道18内对通信设备4的对流换热效果。
上述进风口11为开度可调的进风口11，可以采用电动阀门实现。
可理解的是，以上根据第一温度传感器14检测到的温度通过对进风口11的开度和/或对排风机3的转速进行调节以实现对送风箱内风量进行调节的方式可作为又一重调节，可记为第二重调节。在实际应用时，第一重调节和第二重调节的顺序没有要求，可以先进行第二重调节，再进行第一重调节。
在具体实施时，在利用调节分流挡板8的期望位置进行精确送风的基础上，还可以在期望位置不太合理时对其进行修正，例如：所述送风箱还包括设置在每一层支架5在热风道13侧的末端的第二温度传感器12，所述控制器还用于根据该层支架5上的第二温度传感器12检测到的温度与第二预置温度的关系，对该层支架5上的分流挡板8的期望位置进行修正。
这里，利用冷却通道18末端的第二温度传感器12检测到的温度值与第二预置温度的关系，判断该冷却通道18中的冷风量是否合适，进而修期望位置进行修正，最大可能的使每一层支架5上的通信设备4都被充分冷却又不浪费冷风。例如，控制器在该层支架5上的第二温度传感器12检测到的温度大于所述第二预置温度时，将该层支架5上的分流挡板8的期望位置增高。第二温度传感器12检测到的温度大于第二预置温度，则说明进入该层支架5上方的冷却通道18的冷风较少，不能满足冷却要求，则将分流挡板8的期望位置增高，从而使进入该层支架5上的冷却通道18的冷风增多。当然，如果第二温度传感器12检测到的温度等于或小于第二预置温度时，则控制器可以按照之前介绍的方法再次确定期望位置，然后进行调节，以使冷风不会浪费太多。
可理解的是，以上根据第二温度传感器12检测到的温度对分流挡板8的期望位置进行修正以实现对送风箱内风量进行调节的方式为又一重调节，可记为第三重调节。可以在进行完第一重调节之后，执行第三重调节，从而实现对冷风量的调整。三重调节的执行频率和执行时长可以根据需要设置，例如，每一个小时执行一次第二重调节，在每次执行完第二重调节后，执行第一重调节，然后在这一小时周期内实时执行第三重调节，当然还可以采用其他的方式实现。
在具体实施时，上述传动机构可以采用多种结构形式实现，例如，传动机构包括：设置在支架5上的滑轨15、设置在所述滑轨15上与所述分流挡板8连接的滑块16以及与所述滑块16连接的传动杆17；所述传动杆17与所述控制器连接。这样，当控制器需要调整分流挡板8的位置时，带动传动杆17移动，然后传动杆17带动滑块16沿着滑轨15移动，使得滑块16带动分流挡板8移动，进而改变分流挡板8的位置。
在具体实施时，由于最上层的支架5上的冷却通道18的上方是箱体的顶部，而箱体内部多为直角结构，可能不利于进入最上一层冷却通道18的气流的流向，因此可以在所述冷风道9上方的箱体内部顶壁上设置一导流挡板6，对最后剩余的冷风进行导向，使其进入最上方的冷却通道18中。
在具体实施时，进风口11可以开设在所述冷风道9下方的箱体底部内壁上，当然也可以设置在所述冷风道9下方的第一内壁上，对此本发明不做限定。
在具体实施时，本发明提供的送风箱可以设置在架空地板上使用。在本发明中，由于每股冷风依次流经可调节进风口11、冷风道9、分流挡板8或导流挡板6、冷却通道18、热风道13、排风口2，在送风箱内的流程相同，易于实现风量的合理分配。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于冷却通信设备的自适应送风箱，其特征在于，包括箱体和设置在所述箱体内部的多层支架，所述多层支架用于安放通信设备；所述多层支架与所述箱体的第一内壁之间形成冷风道，在所述冷风道下方的箱体内壁上开设有进风口；所述多层支架与所述箱体的第二内壁之间形成热风道，在所述热风道上方的箱体内壁上开设有排风口；所述第一内壁和所述第二内壁相对，每层支架上方形成有供冷风道的气流流至所述热风道的冷却通道；所述送风箱还包括设置在每层支架上用于与该层支架上的通信设备连接的电压电流传感器、与各个电压电流传感器连接的控制器、设置在每层支架上与所述控制器连接的传动机构以及设置在每一层支架在冷风道侧的端部与该层支架上的传动机构连接的分流挡板；
其中，所述控制器用于根据每一层支架上的电压电流传感器检测到的电压值和电流值，确定该层支架上的分流挡板在所述冷风道中的期望位置，并通过该层支架上的传动机构将所述分流挡板调节至期望位置上。
2.根据权利要求1所述的送风箱，其特征在于，所述控制器具体用于根据每一层支架上的电压电流传感器检测到的电压值和电流值，计算该层支架上的通信设备的散热量；根据该层支架上的通信设备的散热量与各层支架上的通信设备的散热总量，计算该层支架上的通信设备所需冷风量的占比；并根据该层支架上通信设备所需冷风量的占比与气流经过该层支架的前一层支架后剩余冷风量的占比，计算该层支架的分流挡板在所述冷风道的期望位置。
3.根据权利要求1所述的送风箱，其特征在于，所述送风箱还包括设置在所述排风口处的第一温度传感器和设置在所述排风口处的排风机；所述进风口为开度可调的进风口；所述控制器还用于：根据所述第一温度传感器检测到的温度控制所述进风口的开度和/或所述排风机的转速。
4.根据权利要求3所述的送风箱，其特征在于，所述控制器具体用于：在所述第一温度传感器检测到的温度大于第一预置温度时，增大所述进风口的开度和/或增大所述排风机的转速；在所述第一温度传感器检测到的温度小于所述第一预置温度时，减小所述进风口的开度和/或减小所述排风机的转速。
5.根据权利要求1所述的送风箱，其特征在于，所述送风箱还包括设置在每一层支架在热风道侧的末端的第二温度传感器，所述控制器还用于根据该层支架上的第二温度传感器检测到的温度与第二预置温度的关系，对该层支架上的分流挡板的期望位置进行修正。
6.根据权利要求5所述的送风箱，其特征在于，所述控制器具体用于：在该层支架上的第二温度传感器检测到的温度大于所述第二预置温度时，将该层支架上的分流挡板的期望位置增高。
7.根据权利要求1所述的送风箱，其特征在于，所述传动机构包括：设置在支架上的滑轨、设置在所述滑轨上与所述分流挡板连接的滑块以及与所述滑块连接的传动杆；所述传动杆与所述控制器连接。
8.根据权利要求1所述的送风箱，其特征在于，还包括设置在所述冷风道上方的箱体内部顶壁上的导流挡板。
9.根据权利要求1所述的送风箱，其特征在于，所述进风口开设在所述冷风道下方的箱体底部内壁上或者开设在所述冷风道下方的第一内壁上。
10.根据权利要求1～9任一所述的送风箱，其特征在于，所述送风箱适于设置在架空地板上。
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