CN110139535A - 一种具有相变冷却装置的机柜 - Google Patents

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蔡森华
葛慧钰
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Abstract

本发明提供了一种具有相变冷却装置的机柜，包括柜体，所述柜体上通过安装板固定有相变装置，所述相变装置包括通过蒸发冷凝管路连通的蒸发器和冷凝器，所述冷凝器、所述蒸发器与所述安装板共型设计。本发明机采用相变装置有效实现了发射基站不使用或部分使用空调的目的，达到节能减排的效果，柜顶部的相变装置用以消除淤积的热量，安装于机柜侧面的侧边相变装置用以消除热量较大部位的热量，两者结合有效的降低了空调使用时间达到节约能源的目的，如大面积使用，节能数据非常可观。

Description

一种具有相变冷却装置的机柜
技术领域
本发明涉及机柜设备技术领域，具体地，涉及一种具有相变冷却装置的机柜。
背景技术
现阶段的户外机柜的温控技术主要由两部分组成，一是被动隔热，二是主动散热。其中，主动散热主要采用以下三种方案：1.直接风冷；2.间接风冷：热交换器；3.间接风冷：机柜空调。
1.直接风冷：采用一个或几个较大的风扇直接将机柜的热空气与外部冷空气进行混合，形成内外相通的冷却循环。同时为避免雨水、灰尘的进入在进出风口处布置滤器。直接通风冷却的优点是成本低，安装简便，能耗较少。但由于采用密度较高滤网，则需要经常保养、清洗，容易出现堵塞，造成水或灰尘渗入及通风风量不足等情况，只能应用于环境温度较低且环境条件较好的地区。
2.采用热交换器进行间接风冷：热交换器在运行过程中，柜内和柜外的空气在100％隔离状况下通过换热器芯体进行热交换，避免了柜外灰尘对柜内精密通信设备的污染。能耗较低，仅是风扇直通风的1.5～2倍。由于柜内温差通常为高于环境温度10℃，当环境温度较高时，柜内温度往往会超过55℃，甚至60℃。导致只能应用于环境温度较低或散热量较小的机柜。
3.机柜空调实现间接风冷：由于采用冷媒压缩的制冷系统，机柜空调可获得比环境更低的温度，装有机柜空调的机柜只要选型得当，无论柜外温度如何变化，柜内电子设备温度均可维持在35℃的最佳工作温度。机柜空调结构复杂，成本和使用能耗较大，特别是能耗，空调的能耗通常是设备输入功率的二分之一，能耗占比较大，且基站交流停电时空调不工作。
电信基站机柜内由于电子设备的运行会产热量，均采用机柜门上自带的空调进行冷却。机柜内部依据电气元件发热量的不同，冷却的形式也不同，常规的板块自然散热，热量较大的板块采用自带风机强化风冷，所有热量均需通过空调进行冷却。在夏季空调满负荷运转，春秋季节间隙运转，冬季低频率启动运转，空调运转耗费大量的电能。
专利申请号201410057704.2公开了一种数据中心服务器冷却机柜，包括一服务器机柜、相变传热系统、服务器机壳以及固定服务器机壳的弹簧片；所述相变传热系统包括安装于服务器机柜内的多个换热器、室外冷却装置以及连接管路；所述的多个换热器分别安装于所述服务器机柜内放置服务器的每一层支架上；所述服务器机壳放置于所述的多个换热器的上部；所述服务器密封于服务器机壳内部；所述整个数据中心服务器冷却机柜无风冷，服务器发热单元与服务器机壳直接接触，服务器机壳与安装于服务器机柜内的多个换热器直接接触，达到接触传热，提高传热效率。其缺点是，直冷式换热器换热效率不太高，而且多个换热器共用一个冷却装置，冷却效率不高，冷却时间长。
专利申请号201520809870.3公开了一种节能型相变散热机柜，包括机柜、风机、过滤装置、风管、相变散热器、感温光纤、控制器、单向排气装置、光伏板、蓄电池，所述风机的出气口通过管道连接过滤装置进气口，所述过滤装置的出气口通过管道与设置在机柜内的风管连接，所述机柜侧壁设置单向排气装置，所述机柜上部开口且开口处固定设置相变散热器，所述机柜内设置感温光纤，所述控制器分别与风机、感温光纤、光伏板、蓄电池电连接，所述控制器内有光伏处理模块和光纤处理模块。其缺点是，在柜外没有配套的冷凝装置，冷却效果并不是很好，不能有效保证柜内低温环境。
专利申请号201520809895.3公开了一种相变散热机柜，包括机柜、风机、过滤装置、风管、相变散热器、温度传感器、控制器、单向排气装置，所述风机的出气口通过管道连接过滤装置进气口，所述过滤装置的出气口通过管道与设置在机柜内的风管连接，所述机柜侧壁设置单向排气装置，所述机柜上部开口且开口处固定设置相变散热器，所述机柜内设置温度传感器，所述控制器分别与温度传感器、风机电连接。其缺点是，在柜外没有配套的冷凝装置，冷却效果并不是很好，不能有效保证柜内低温环境，当机柜发热量大，相变散热器散热不足时，补充进行风冷散热，需要增加过滤装置，所以只能应用于环境温度较低且环境条件较好的地区。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有相变冷却装置的机柜，通过采用相变传热技术降低空调的使用频率，乃至不使用空调，具有成本低、节能环保的优点。
一种具有相变冷却装置的机柜，包括柜体，所述柜体上通过安装板固定有相变装置，所述相变装置包括通过蒸发冷凝管路连通的蒸发器和冷凝器，所述冷凝器、所述蒸发器与所述安装板共型设计。
优选地，所述相变装置分为顶部相变装置和侧边相变装置，所述顶部相变装置包括通过第一蒸发冷凝管路连通的顶部蒸发器和顶部冷凝器，所述顶部蒸发器通过顶部安装板固定于所述柜体顶部内壁，所述顶部冷凝器安装于所述顶部安装板的外壁，所述顶部冷凝器、所述顶部蒸发器与所述顶部安装板共型设计；所述侧边相变装置包括通过第二蒸发冷凝管路连通的侧边蒸发器和侧边冷凝器，所述侧边蒸发器安装于所述柜体内的立柱上，所述侧边冷凝器通过侧部安装板与所述柜体的侧边框固定，所述侧边蒸发器、所述侧边冷凝器与所述侧部安装板共型设计。
优选地，所述顶部蒸发器上方设有风扇加速内部空气循环。
优选地，所述顶部蒸发器、顶部冷凝器、侧边蒸发器和侧边冷凝器均采用扁管翅片式换热器结构，所述扁管翅片式换热器采用钎焊的方式制作而成。为了减少整体重量，工艺可靠，整体采用铝材设计，对换热器表面进行阳极化、微弧氧化处理，有效减缓换热器的腐蚀问题。
优选地，所述扁管翅片式换热器的翅片为三角波浪折叠型。
优选地，所述侧边蒸发器通过其两边的腰型孔安装于所述柜体内的立柱上。
优选地，所述顶部蒸发器和所述顶部冷凝器采用焊接底脚的方式与所述顶部安装板固定，所述侧边冷凝器和所述侧边蒸发器采用焊接底脚的方式分别与所述侧部安装板和所述柜体内的立柱固定。
优选地，所述第一蒸发冷凝管路和所述第二蒸发冷凝管路通过焊接方式与对应的冷凝器和蒸发器连接。
优选地，所述第一蒸发冷凝管路和所述第二蒸发冷凝管路采用套管结构防止焊接击穿。
优选地，所述顶部安装板为罩壳结构，所述顶部冷凝器固定在所述顶部安装板的顶壁外侧或侧壁外侧。
优选地，所述侧部安装板通过螺栓与所述柜体的侧边框固定，当不需要安装侧边相变装置时，采用盲板封住所述柜体的侧边框。
优选地，所述第二蒸发冷凝管路通过所述侧部安装板时采用O型圈槽结构密封。
优选地，所述相变装置包括通过第三蒸发冷凝管路连通的侧边蒸发器和侧边冷凝器，所述侧边蒸发器安装于侧部安装板的内侧，所述侧边冷凝器安装于所述侧部安装板的外侧，所述侧边冷凝器倾斜设置。倾斜角度优选20°
优选地，所述相变装置通过侧部安装板采用螺栓安装于机柜侧面或机柜背面，所述侧部安装板内侧与所述螺栓对应的位置安装有防盗装置。
优选地，所述侧边冷凝器的上方安装一块太阳能板，所述太阳能板的底面配备一台风扇。
优选地，所述侧边蒸发器、所述侧边冷凝器和所述第三蒸发冷凝管路采用铝材5083制作，所述侧边冷凝器和所述侧边蒸发器采用板翅式换热器结构，所述侧部安装板采用9mm聚酯纤维板，所述第三蒸发冷凝管路穿过所述侧部安装板的通孔位置连接塑料格兰头，连接部位四周用螺纹密封胶密封。
优选地，所述侧边蒸发器内侧安装带有探测头的PLC控制器，所述柜体内安装两台与所述PLC控制器连接的风扇，一台风扇位于柜体内上部，另一台风扇位于侧边蒸发器的内侧。
相变装置的工作原理为：内置风扇的运行使机柜内的流体不断循环，强制热流体进入机柜内部蒸发器，通过与蒸发器内工质进行换热，工质受热蒸发为汽态，汽态工质通过蒸发管路流动至机柜外部冷凝器，与外部环境的空气换热，冷凝成液态通过冷凝管路回流至蒸发器，如此循环将机柜内热流体排放至机柜外空气中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、机柜顶部的相变装置用以消除淤积的热量(从小热源散出，并上浮至顶部的热量)，安装于机柜侧面的侧边相变装置用以消除热量较大部位的热量(表征为带风机强迫冷却的部位)，有效的降低了空调使用时间达到节约能源的目的。2、本发明采用全焊接结构，有效减少泄漏环节，选用成熟的焊接材料和焊接结构，焊接经过工艺评定，避免了工质泄漏风险，保证了相变装置的真空度，。3、在顶部蒸发器上方设有风扇加速内部空气循环，更有效的散发顶部淤积热量。4、太阳能板可防止设备受风雨的影响，同时在太阳能板底部配备一台风扇，使得冷凝器四周的空气流通，增强换热效果。5、本发明采用以下3中设计保证了机柜的密封性：(1)机柜顶部安装板采用罩壳设计，避免雨雪积聚部位存在泄漏点；(2)侧边相变装置采用O型圈槽的结构或密封垫片加密封胶的结构；(3)侧边相变装置中的蒸发器通过其两边的腰型孔安装于机柜内的立柱上，避免过定位，确保了机柜安装板部位的密封可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为图3的侧视图；
图5为本发明实施例3的结构示意图；
图6为图5的侧视图；
图7为顶部蒸发器的主视图；
图8为图7的俯视图；
图9为顶部冷凝器的主视图；
图10为图9的俯视图；
图11为侧边蒸发器的主视图；
图12为图11的俯视图；
图13为侧边冷凝器的主视图；
图14为图13的左视图；
图中：1、柜体，2、风扇，3、顶部相变装置，4、顶部蒸发器，5、顶部冷凝器，6、第一蒸发冷凝管路，7、侧边相变装置，8、侧边蒸发器，9、侧边冷凝器，10、第二蒸发冷凝管路，11、腰型孔,12、第三蒸发冷凝管路，13、立柱，14、PLC控制器，15、防盗装置，16、太阳能板，17、螺栓，18、顶部安装板，19、侧部安装板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种具有相变冷却装置的机柜，包括柜体1和相变装置，相变装置分为顶部相变装置3和侧边相变装置7，顶部相变装置3包括通过第一蒸发冷凝管路6采用焊接方式连通的顶部蒸发器4和顶部冷凝器5，顶部蒸发器4采用焊接底脚的方式通过顶部安装板18固定于柜体1顶部内壁(顶部安装板18为罩壳结构，避免雨雪积聚部位存在泄漏点)，顶部冷凝器5采用焊接底脚的方式安装于顶部安装板18的顶部，顶部蒸发器4上方还设有风扇2加速内部空气循环，也可不采用，此处热量属于淤积热量(以0.5kW进行后续计算)，顶部冷凝器5、顶部蒸发器4与顶部安装板18共型设计。
侧边相变装置7包括通过第二蒸发冷凝管路10采用焊接方式连通的侧边蒸发器8和侧边冷凝器9，侧边蒸发器8通过其两边的腰型孔11并采用焊接底脚的方式安装于柜体内的立柱13上(在侧边蒸发器8旁边也可以再安装一台风扇)，侧边冷凝器9通过侧部安装板19并采用焊接底脚的方式与柜体1的侧边框固定，第二蒸发冷凝管路10通过侧部安装板19时采用O型圈槽结构密封，侧边蒸发器8、侧边冷凝器9与侧部安装板19共型设计。侧部安装板19与柜体侧边框采用螺栓17固定，侧边蒸发器8采用腰形孔安装形式，可左右微调安装位置，在侧部安装板19的螺栓到位后，将侧边蒸发器8固定于柜体立柱上。当不需要安装侧边相变装置时，采用盲板封住机柜的侧边框。
其中，第一蒸发冷凝管路6和第二蒸发冷凝管路10均采用套管结构防止焊接击穿。
为有效提高空气侧换热效果，顶部蒸发器4、顶部冷凝器5、侧边蒸发器8和侧边冷凝器9均采用扁管翅片式换热器结构，其翅片为三角波浪折叠型，扁管翅片式换热器均采用钎焊的方式制作而成，由芯体、管箱、接管、焊接底脚等组成。为了减少整体重量，工艺可靠，相变装置整体采用铝材设计，对换热器表面进行阳极化、微弧氧化处理，可有效减缓换热器的腐蚀问题。此外，布置侧边冷凝器于机柜东、西、北侧，有效减少气候对其的影响，降低腐蚀失效的风险。
实施例2
为避免柜体改动量太大，可将顶部安装板18顶壁外侧的顶部冷凝器5也采用侧边安装的方式，其余结构与实施例1相同。
实施例3
一种具有相变冷却装置的机柜，包括柜体1和相变装置，该相变装置包括通过第三蒸发冷凝管路12连通的侧边蒸发器8和侧边冷凝器9，侧边蒸发器8焊接在侧部安装板19的内侧(也可以与发热元件贴合安装放置)，侧边冷凝器9通过底脚焊接在侧部安装板19的外侧，侧边冷凝器9倾斜设置以改善传热效果，倾斜角度为20°。侧边蒸发器8、侧边冷凝器9与侧部安装板19共型设计，安装时，机柜侧边切割出约800mm乘以800mm的安装口，其中上左右三边沿框架角铁的位置进行切割。
为了方便后期维护及试验，相变装置通过侧部安装板19采用螺栓17安装于机柜侧面或机柜背面开设的安装口处，螺栓连接处采用密封垫片+密封胶的方式实现机柜的密封，采用的螺栓规格为M8，距离为176mm(考虑框架角铁存在不平整)。若螺栓连接达不到密封要求，后期也可将侧边相变装置与柜体采用焊接的方式连接。
另外，由于螺栓17连接易于拆卸，因此在侧部安装板19内侧与螺栓17对应的位置安装防盗装置15，当机柜关闭时，从外侧无法将侧部安装板面与机柜分离。
考虑到侧边冷凝器9与部分第三蒸发冷凝管路12暴露在空气中，为了防止设备受风雨的影响，还可以在使用中按实际需求在此装置上方安装一块900mm*300mm的太阳能板16，同时配备一台风扇2。当有阳光时，太阳能板16收集能量为风扇供能，风扇的运行使得冷凝器四周的空气流通，增强换热效果。
为减少装置的重量，侧边蒸发器8、侧边冷凝器9和第三蒸发冷凝管路12均采用铝材5083制作，侧边冷凝器9和侧边蒸发器8设计为板翅式换热器结构(侧边蒸发器也可采用翅片式空冷器型式)；侧部安装板19采用9mm聚酯纤维板。由于第三蒸发冷凝管路12要穿过侧部安装板19连接侧边蒸发器8和侧边冷凝器9，在侧部安装板相应位置连接塑料格兰头，连接部位四周用螺纹密封胶密封。
侧边蒸发器8内侧安装带有探测头的PLC控制器14，柜体内安装两台与所述PLC控制器14连接的风扇2，一台风扇位于柜体内上部，另一台风扇位于侧边蒸发器8的内侧。
实施例4
将侧边蒸发器8通过其两边的腰型孔11并采用焊接底脚的方式安装于柜体内的立柱13上并与发热元件贴合安装放置，其余结构与实施例3相同。
本发明的设计原理如下：
机柜设计温度：以电气元件温度不超过40℃进行仿真，考虑电气元件均匀散热，大致的模型如下，在高功率模块出风口的温度为40℃时，机箱的环境温度为35℃以下，即机箱即使采用风机，由于流道问题还是存在5℃的温差。设备设计思路是尽可能使得机箱温度符合电气元件的使用要求，空调不启动。以开机温度为32℃、空调制冷功率为1.5kW的空调为例，可设定机柜出风口的设计温度为37℃，其余环境设计温度为32℃。
但是按照相变传热技术的设计经验，取内外空气温差5℃较符合经济性，而且由于设计需留一定裕度，所以以环境温度25℃作为设计输入点。在此设计情况下，如蒸发部分布置于出风口，将在环境30℃的情况下满足设计需要(空调不启动)，在环境温度30℃至40℃时替代部分空调功能(效果随温度上升逐渐递减)。
最终设计输入汇总如下：a.散热功率：1.5kW；b.内部空气温度：32℃(极限工况计算)；c.外部空气温度：25℃(极限工况计算)。
控制原理为：通过设计输入分析，机柜内温度达到32℃时，相变换热装置开始运行，因此通过PLC控制器(含探测头)控制风扇启动，当柜内温度达到30℃时，两台风扇全部启动，28℃时启动一台，25℃及以下，不启动风扇。并将两台风扇的电源线与PLC控制器电源线改造为一根电源线统一控制。风扇系统还提供报警系统，当风扇损坏，可以及时更换，不影响装置正常运行。
本发明的顶部蒸发器设计过程中，考虑到自然散热的因素，以两侧均温升2℃的假设进行设计，由此可知对数温差均为2.4℃。(下同)根据性能参数进行计算得到如下结果：换热系数K＝50w/(㎡℃)；换热量Q＝0.5kw；计算得到换热面积S＝4.2m2。顶部蒸发器翅片采三角形折叠方式设计，外形尺寸如图7、8所示。
本发明的顶部冷凝器设计过程中，为了使冷凝工质依靠自身重力回流至蒸发器，冷凝器安装于机柜外上方。设计采用与蒸发器一致的结构设计及材质。根据性能参数进行计算得到如下结果：换热系数K＝50w/(㎡℃)；换热量Q＝0.5kw；计算得到换热面积S＝4.2m2。顶部冷凝器翅片采三角形折叠方式设计，外形尺寸如图9、10所示。
本发明的侧边蒸发器设计过程中，设计采用与顶部蒸发器一致的结构设计及材质，安装脚采用腰形孔设计。本次换热面积侧重于内部，对数温差内部为1.3℃。根据性能参数进行计算得到如下结果：换热系数K＝100w/(㎡℃)；换热量Q＝1.5kW；计算得到换热面积S＝7.8m2。侧边蒸发器翅片采三角形折叠方式设计，外形尺寸如图11、12所示。
本发明的侧边冷凝器设计过程中，为了使冷凝工质依靠自身重力回流至蒸发器，冷凝器安装于机柜外上方。设计采用与侧边蒸发器一致的结构设计及材质。根据性能参数进行计算得到如下结果：换热系数K＝50w/(㎡℃)；换热量Q＝1.0kw；计算得到换热面积S＝5.8m2。侧边冷凝器翅片采三角形折叠方式设计，外形尺寸如图13、14所示。
采用本发明的机柜后，节能效果显著：例如，机柜内采用的空调器制冷量为1500W，采用相变装置进行机柜改装后，经济性情况如下表1所示。其中依据调研结果统计运行数值如下：空调运行情况现为冬季环境温度低，以每日工作4小时计算，春秋两季以每天运行10小时计算，夏季以全天候工作计算，另工业用电价格在0.86～1.80元/度电之间，为计算方便以1.2元/度计算。节能数据如表1所示：
表1节约能源计算表
另经过调研分析，以25℃为分界线，我国大部分地区，户外温度大部分时间低于基站的控制温度，具体地区温度分布如表2所示：
表2部分地区户外温度全年分布占比
根据表中数据可知我国各地区低于25℃的情况，采用相变装置在北方将可完全取代空调，在南方将取得更理想的节能效果。
此外，从投资回本的角度来分析的话，初步测算，本发明中，相变装置的蒸发器、冷凝器的成本约为4000元，改造费用约为1800元，投资成本合计约为5800元，投资后10个月即可收回成本，此处是单台的成本，如批量定制及柜体前提考虑开孔，成本还将大幅度下降。由此可见，采用相变装置有效实现了发射基站不使用或部分使用空调的目的，达到节能减排的效果，如大面积使用，节能数据将非常可观。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (18)

1.一种具有相变冷却装置的机柜，包括柜体(1)，其特征在于，所述柜体(1)上通过安装板固定有相变装置，所述相变装置包括通过蒸发冷凝管路连通的蒸发器和冷凝器，所述冷凝器、所述蒸发器与所述安装板共型设计。
2.根据权利要求1所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述相变装置分为顶部相变装置(3)和侧边相变装置(7)，所述顶部相变装置(3)包括通过第一蒸发冷凝管路(6)连通的顶部蒸发器(4)和顶部冷凝器(5)，所述顶部蒸发器(4)通过顶部安装板(18)固定于所述柜体(1)顶部内壁，所述顶部冷凝器(5)安装于所述顶部安装板(18)的外壁，所述侧边相变装置(7)包括通过第二蒸发冷凝管路(10)连通的侧边蒸发器(8)和侧边冷凝器(9)，所述侧边蒸发器(8)安装于所述柜体(1)内的立柱(13)上，所述侧边冷凝器(9)通过侧部安装板(19)与所述柜体(1)的侧边框固定。
3.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述顶部蒸发器(4)上方设有风扇(2)加速内部空气循环。
4.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述顶部蒸发器(4)、顶部冷凝器(5)、侧边蒸发器(8)和侧边冷凝器(9)均采用扁管翅片式换热器结构，所述扁管翅片式换热器采用钎焊的方式制作而成。
5.根据权利要求4所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述扁管翅片式换热器的翅片为三角波浪折叠型。
6.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述侧边蒸发器(8)通过其两边的腰型孔(11)安装于所述柜体(1)内的立柱(13)上。
7.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述顶部蒸发器(4)和所述顶部冷凝器(5)采用焊接底脚的方式与所述顶部安装板(18)固定，所述侧边冷凝器(9)和所述侧边蒸发器(8)采用焊接底脚的方式分别与所述侧部安装板(19)和所述柜体(1)内的立柱(13)固定。
8.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述第一蒸发冷凝管路(6)和所述第二蒸发冷凝管路(10)通过焊接方式与对应的冷凝器和蒸发器连接。
9.根据权利要求8所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述第一蒸发冷凝管路(6)和所述第二蒸发冷凝管路(10)采用套管结构防止焊接击穿。
10.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述顶部安装板(18)为罩壳结构，所述顶部冷凝器(5)固定在所述顶部安装板(18)的顶壁外侧或侧壁外侧。
11.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述侧部安装板(19)通过螺栓(17)与所述柜体(1)的侧边框固定，当不需要安装侧边相变装置时，采用盲板封住所述柜体(1)的侧边框。
12.根据权利要求2所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述第二蒸发冷凝管路(10)通过所述侧部安装板(19)时采用O型圈槽结构密封。
13.根据权利要求1所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述相变装置包括通过第三蒸发冷凝管路(12)连通的侧边蒸发器(8)和侧边冷凝器(9)，所述侧边蒸发器(8)安装于侧部安装板(19)的内侧，所述侧边冷凝器(9)安装于所述侧部安装板(19)的外侧，所述侧边冷凝器(9)倾斜设置。
14.根据权利要求13所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述相变装置通过侧部安装板(19)采用螺栓(17)安装于机柜侧面或机柜背面，所述侧部安装板(19)内侧与所述螺栓(17)对应的位置安装有防盗装置(15)。
15.根据权利要求13或14所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述侧边冷凝器(9)的上方安装一块太阳能板(16)，所述太阳能板(16)的底面配备一台风扇(2)。
16.根据权利要求13所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述侧边冷凝器(9)的倾斜角度为20°。
17.根据权利要求13所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述侧边蒸发器(8)、所述侧边冷凝器(9)和所述第三蒸发冷凝管路(12)采用铝材5083制作，所述侧边冷凝器(9)和所述侧边蒸发器(8)采用板翅式换热器结构，所述侧部安装板(19)采用9mm聚酯纤维板，所述第三蒸发冷凝管路(12)穿过所述侧部安装板(19)的通孔位置连接塑料格兰头(17)，连接部位四周用螺纹密封胶密封。
18.根据权利要求13所述的一种具有相变冷却装置的机柜，其特征在于，所述侧边蒸发器(8)内侧安装带有探测头的PLC控制器(14)，所述柜体(1)内安装两台与所述PLC控制器(14)连接的风扇(2)，一台风扇(2)位于所述柜体(1)内上部，另一台风扇(2)位于侧边蒸发器8的内侧。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112074167A (zh) * 2020-09-19 2020-12-11 北京首钢国际工程技术有限公司 一种单元式变频器蒸发冷却装置
CN113163683A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 西安易朴通讯技术有限公司 液冷散热设备、机柜及系统
CN113225993A (zh) * 2021-05-07 2021-08-06 南通大学 一种节能型室外运行机柜降温装置
CN113301769A (zh) * 2020-12-16 2021-08-24 阿里巴巴集团控股有限公司 一种冷却系统及其冷却方法
CN113543592A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 西安交通大学 一种自带发电与冷却系统的户外机柜
WO2022022343A1 (zh) * 2020-07-28 2022-02-03 华为技术有限公司 一种散热机柜及通信设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5884486A (en) * 1997-06-19 1999-03-23 Northern Telecom Limited Thermoelectric humidity pump and method for dehumidfying of an electronic apparatus
CN101959388A (zh) * 2009-07-17 2011-01-26 阿尔西制冷工程技术（北京）有限公司 一种带制冷剂循环换热的电信机柜及其冷却方法
CN102510700A (zh) * 2011-10-08 2012-06-20 郭琛 设备散热用热管型电子风道装置
CN103940271A (zh) * 2014-05-06 2014-07-23 北京德能恒信科技有限公司 一种带有蒸发式冷凝器的热管换热系统
CN104279790A (zh) * 2013-07-12 2015-01-14 大金工业株式会社 船舶上的粮食库用制冷装置及其安装方法
CN105546880A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 浙江盾安人工环境股份有限公司 蒸发器及具有该蒸发器的机柜
CN106550580A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 宝钢湛江钢铁有限公司 具有除湿降温功能的露天电气控制柜及控制方法
CN206851184U (zh) * 2017-06-01 2018-01-05 温州冲亚电子科技有限公司 一种具有良好散热及除尘效果的户外通讯机柜
CN207321767U (zh) * 2017-10-23 2018-05-04 中山悦驰通信科技有限公司 一种电力通信用散热装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5884486A (en) * 1997-06-19 1999-03-23 Northern Telecom Limited Thermoelectric humidity pump and method for dehumidfying of an electronic apparatus
CN101959388A (zh) * 2009-07-17 2011-01-26 阿尔西制冷工程技术（北京）有限公司 一种带制冷剂循环换热的电信机柜及其冷却方法
CN102510700A (zh) * 2011-10-08 2012-06-20 郭琛 设备散热用热管型电子风道装置
CN104279790A (zh) * 2013-07-12 2015-01-14 大金工业株式会社 船舶上的粮食库用制冷装置及其安装方法
CN103940271A (zh) * 2014-05-06 2014-07-23 北京德能恒信科技有限公司 一种带有蒸发式冷凝器的热管换热系统
CN105546880A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 浙江盾安人工环境股份有限公司 蒸发器及具有该蒸发器的机柜
CN106550580A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 宝钢湛江钢铁有限公司 具有除湿降温功能的露天电气控制柜及控制方法
CN206851184U (zh) * 2017-06-01 2018-01-05 温州冲亚电子科技有限公司 一种具有良好散热及除尘效果的户外通讯机柜
CN207321767U (zh) * 2017-10-23 2018-05-04 中山悦驰通信科技有限公司 一种电力通信用散热装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022022343A1 (zh) * 2020-07-28 2022-02-03 华为技术有限公司 一种散热机柜及通信设备
CN112074167A (zh) * 2020-09-19 2020-12-11 北京首钢国际工程技术有限公司 一种单元式变频器蒸发冷却装置
CN113301769A (zh) * 2020-12-16 2021-08-24 阿里巴巴集团控股有限公司 一种冷却系统及其冷却方法
CN113163683A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 西安易朴通讯技术有限公司 液冷散热设备、机柜及系统
CN113225993A (zh) * 2021-05-07 2021-08-06 南通大学 一种节能型室外运行机柜降温装置
CN113225993B (zh) * 2021-05-07 2022-07-29 南通大学 一种节能型室外运行机柜降温装置
CN113543592A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 西安交通大学 一种自带发电与冷却系统的户外机柜

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