CN115426852A - 一种通讯基站分体式高维散热器系统 - Google Patents
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Abstract
一种通讯基站分体式高维散热器系统，包括内机和外机；内机包括内机柜，内机柜中安装有第一风扇；内机柜外壁一侧安装有蒸发机构，另一侧固接有第一盖板，第一盖板上开设有若干通风孔；外机包括外机柜，外机柜中安装有第二风扇，外机柜一侧安装有冷凝机构，外机柜另一侧固接有第二盖板，第二盖板上开设有若干通风孔。蒸发机构与冷凝机构通过导管组件连通；本发明热控效果好，节能效率高，为无源传热系统，只需要内外两套风机进行换热，维护成本低，适应性好，结构简洁，方便布置，在基站机房内内使用时，不会引入湿度和粉尘，保证了室内的洁净度及湿度不受外界干扰，大大减少主设备的故障率，保证主设备的正常高效长寿命的运行。
Description
技术领域
本发明涉及通讯基站散热技术领域，特别是涉及一种通讯基站分体式高维散热器系统。
背景技术
通信基站是通信系统的重要组成部分，其内部温湿度和洁净度等环境参数不仅直接影响着通信设备的可靠运行和使用寿命，更关系到通信的顺畅与安全。通信基站内设备散热量大且集中，基站内部设备全年不间断运行，因此承担散热负荷的空调必须连续不断的高负荷运行，从而导致了通信基站高额的电费支出。据有关机构数据调查,在通信网络中，约80％的能耗来自基站，而空调能耗占基站总能耗40％,5G单站功耗是4G单站的2.5～3.5倍，空调能耗提高至基站总能耗的46％。电费支出占据着基站维护成本20％左右，毫无疑问，电力损耗的增加给通讯基站运营商带来巨大压力。
因此，基站需具备优良的散热系统才能稳定机组内的环境温度。自然冷却、强制风冷、空调系统是当前各类通讯基站、机组的主要冷却形式，所以在需要散热的电子设备冷却系统中被广泛采用。然而，自然冷却、强制风冷、空调系统的散热效率是有限的，随着基站功耗墙的升高，这三种冷却方式需不断增加自身功率，加大结构尺寸等方可满足基站散热需求，伴随而来的是电力投入、运营、维护成本的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种通讯基站分体式高维散热器系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
一种通讯基站分体式高维散热器系统，包括内机和外机；
所述内机包括内机柜，所述内机柜的两相对侧面通透，所述内机柜的内腔中安装有第一风扇；所述内机柜外壁位于任一所述通透侧面处安装有蒸发机构，所述内机柜外壁位于另一所述通透侧面处固接有第一盖板，所述第一盖板上与所述第一风扇对应的位置开设有若干通风孔；
所述外机包括外机柜，所述外机柜的两相对侧面通透，所述外机柜的内腔中安装有第二风扇，所述外机柜外壁位于任一所述通透侧面处安装有冷凝机构，所述外机柜外壁位于另一所述通透侧面处固接有第二盖板，所述第二盖板上与所述第二风扇对应的位置开设有若干通风孔。
所述蒸发机构与所述冷凝机构通过导管组件连通。
优选的，所述蒸发机构包括水平固接在所述内机柜侧面顶部的均压管以及水平固接在所述内机柜侧面底部的蒸发集液室，所述均压管与所述蒸发集液室通过若干个蒸发扁管连通；所述均压管连通有出气管，所述蒸发集液室连通有进液管，所述出气管与所述进液管通过所述导管组件与所述冷凝机构连通；所述蒸发集液室和所述蒸发扁管内填充有工质。
优选的，所述冷凝机构包括水平固接在所述外机柜侧面顶部的冷凝室以及水平固接在所述外机柜侧面底部的冷凝集液室，所述冷凝室与所述冷凝集液室通过若干冷凝扁管连通，所述冷凝室连通有进气管，所述冷凝集液室连通有出液管；所述进气管以及所述出液管通过导管组件分别与所述出气管以及所述进液管连通。
优选的，所述导管组件包括蒸气导管以及冷凝导管，所述出气管与所述进气管通过所述蒸汽导管连通；所述进液管与所述出液管通过所述冷凝导管连通。
优选的，所述进液管靠近所述蒸发集液室的一端低于远离所述蒸发集液室的一端，所述进液管与水平面的夹角为1°～3°。
优选的，所述出液管靠近所述冷凝集液室的一端高于远离所述冷凝集液室的一端，所述进液管与水平面的夹角为1°～3°。
优选的，所述内机柜的侧壁固定安装有控制模块以及室内温度传感器；所述外机柜的外壁固定安装有室外温度传感器；所述第一风扇、第二风扇、室内温度传感器以及室外温度传感器均与所述控制模块通过导线电性连接。
优选的，所述第一盖板、均压管以及蒸发集液室均通过紧固螺钉与所述内机柜固定连接；所述第二盖板、冷凝室以及冷凝集液室均通过所述紧固螺钉与所述外机柜固定连接。
优选的，所述蒸气导管和所述冷凝导管材料为铜，使导管的导热系数好，可实现更好的传热效果。
本发明公开了以下技术效果：
1.本发明热控效果好，节能效率高。
2.本发明高维散热系统为无源传热系统，只需要内外两套风机进行换热，维护成本低，适应性好，结构简洁，方便布置。
3.本发明在基站机房内使用时，不会引入湿度和粉尘，保证了室内的洁净度及湿度不受外界干扰，大大减少主设备的故障率，保证主设备的正常高效长寿命的运行。
4.本发明传热距离长，传热距离最高可以达到100m。
5.本发明在极端情况下可配合空调系统联动散热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明内机结构爆炸图；
图3为本发明结构爆炸图；
图4为本发明蒸发器结构示意图；
图5为本发明冷凝器结构示意图；
图6为本发明系统工作流程示意图；
图7为本发明控制模块电路结构框图；
图8为本发明室内风扇控制方法的应用示例图；
图9为本发明室外风扇控制方法的应用示例图；
图10为本发明转速控制器功能模块示意图。
其中：
1、内机；2、外机；3、紧固螺钉；4、蒸气导管；5、冷凝导管；6、控制模块；11、内机柜；12、蒸发机构；13、第一风扇；14、第一盖板；15、室内温度传感器；21、外机柜；22、冷凝机构；23、室外温度传感器；24、第二盖板；25、第二风扇；121、均压管；122、蒸发扁管；123、蒸发集液室；124、出气管；125、进液管；221、冷凝室；222、冷凝扁管；223、冷凝集液室；224、进气管；225、出液管；61、主控制器；62、转速控制器；63、存储器；64、采集单元；621、控制器；622、采集器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照附图1-10，一种通讯基站分体式高维散热器系统，包括内机1和外机2；
内机1包括内机柜11，内机柜11的两相对侧面通透，内机柜11的内腔中安装有第一风扇13；内机柜11外壁位于任一通透侧面处安装有蒸发机构12，内机柜11外壁位于另一通透侧面处固接有第一盖板14，第一盖板14上与第一风扇13对应的位置开设有若干通风孔；
外机2包括外机柜21，外机柜21的两相对侧面通透，外机柜21的内腔中安装有第二风扇25，外机柜21外壁位于任一通透侧面处安装有冷凝机构22，外机柜21外壁位于另一通透侧面处固接有第二盖板24，第二盖板24上与第二风扇25对应的位置开设有若干通风孔。
蒸发机构12与冷凝机构22通过导管组件连通。
内机1设置在室内，外机2设置在室外，内机1和外机2均为箱型结构，外机2的设置高度大于内机1的高度，第一风扇13通过支架安装在内机柜11内腔侧壁，第一风扇13轴线水平设置且位于内机柜11的中心，第二风扇25通过支架安装在外机柜21内腔侧壁，第二风扇25的轴线水平且位于外机柜21的中心；第一风扇13可以将室内的空气流经内机柜11内腔，并利用蒸发机构12吸收空气中的热量，实现室内空气降温；第二风扇25可以将室外的空气流经外机柜21内腔，并将冷凝机构22散发的热量带走。
进一步优化方案，蒸发机构12包括水平固接在内机柜11侧面顶部的均压管121以及水平固接在内机柜11侧面底部的蒸发集液室123，均压管121与蒸发集液室123通过若干个蒸发扁管122连通；均压管121连通有出气管124，蒸发集液室123连通有进液管125，出气管124与进液管125通过导管组件与冷凝机构22连通；蒸发集液室123和蒸发扁管122内填充有工质。
蒸发集液室123为圆筒结构且两端密封，若干个蒸发扁管122竖直设置并且彼此之间具有间距，保证气流正常通过，室内的热风在流经若干蒸发扁管122的时候，蒸发扁管122吸收空气中的热量，热量传递给工质，工质蒸发吸热，将空气中的热量带走，实现对室内空气的降温，工质蒸发后向上运动进入到均压管121内，然后从出气管124流出并通过导管组件进入到冷凝机构22中。
进一步优化方案，冷凝机构22包括水平固接在外机柜21侧面顶部的冷凝室221以及水平固接在外机柜21侧面底部的冷凝集液室223，冷凝室221与冷凝集液室223通过若干冷凝扁管222连通，冷凝室221连通有进气管224，冷凝集液室223连通有出液管225；进气管224以及出液管225通过导管组件分别与出气管124以及进液管125连通。
冷凝室221为圆筒结构且两端密封，若干冷凝扁管222竖直设置且彼此之间具有间隙，保证气体正常流通；从蒸发扁管122中蒸发出来的工质蒸汽会从进气管224进入到冷凝室221内，再从冷凝室221进入到若干冷凝扁管222内，工质蒸汽在接触温度较低的冷凝室221与冷凝扁管222的时候会液化放热，同时室外空气在流经冷凝扁管222的时候会将热量带走，保证冷凝扁管222的温度处于低温状态，液化后的工质向下流入到冷凝集液室223内，然后从出液管225通过导管组件流入到进液管125中，最后流回蒸发集液室123中再次蒸发。
进一步优化方案，导管组件包括蒸气导管4以及冷凝导管5，出气管124与进气管224通过蒸气导管4连通；进液管125与出液管225通过冷凝导管5连通。
蒸气导管4用于连通出气管124和进气管224,工质蒸汽能够在蒸气导管4内向上流动，冷凝导管5用于连通进液管125和出液管225，液化后的工质能够从冷凝导管5向下流动。
进一步优化方案，进液管125靠近蒸发集液室123的一端低于远离蒸发集液室123的一端，进液管125与水平面的夹角为1°～3°。
这样的设置可以使液化后的工质更容易从进液管125流入到蒸发集液室123内，进液管125内的液体工质不容易回流。
进一步优化方案，出液管225靠近冷凝集液室223的一端高于远离冷凝集液室223的一端，进液管125与水平面的夹角为1°～3°。
这样的设置可以使冷凝集液室223中的液体工质在重力的作用下更容易流入到出液管225中，同时也更容易从出液管225中流入到冷凝导管5中；保证工质循环的流畅性。
进一步优化方案，内机柜11的侧壁固定安装有控制模块6以及室内温度传感器15；外机柜21的外壁固定安装有室外温度传感器23；第一风扇13、第二风扇25、室内温度传感器15以及室外温度传感器23均与控制模块6通过导线电性连接。
控制模块包括主控制器61、转速控制器62、存储器63、采集单元64，转速控制器包括控制器621、采集器622，主控制器61与转速控制器62、存储器63、采集单元64、室内温度传感器15、室外温度传感器23、第一风扇13、第二风扇25为电连接。
其中，存储器63可用于存储软件程序及单元，如本发明实例中的转速控制器62对应的程序命令，主控制器61通过运行存储在存储器63内的转速控制器62控制逻辑及命令，从而执行各种功能应用以及数据处理，如本发明实施例提供的转速控制中。
其中，存储器63可以是但不限于随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EEPROM)等。
采集单元64通过室内温度传感器15、室外温度传感器23采集室内和室外的温度，采集单元64还可以采集第一风扇13、第二风扇25的转速，并按周期储存于存储器63当中。
转速控制器62中的控制器621及采集器622。采集器622用于当系统启动时，按照预设的时间周期采集所述采集单元64的室内外温度及第一风扇13、第二风扇25的转速。控制器621，用于依据采集到的所述运行数据及室内外温度，控制第一风扇13和第二风扇25的工作状态，调节通过蒸发机构12与冷凝机构22的风量提高散热效果，同时还能调节两个风扇的转速，节约能源。
进一步优化方案，第一盖板14、均压管121以及蒸发集液室123均通过紧固螺钉3与内机柜11固定连接；第二盖板24、冷凝室221以及冷凝集液室223均通过紧固螺钉3与外机柜21固定连接。
通过紧固螺钉3进行固定连接可以进行拆卸和维修。
进一步优化方案，蒸气导管4和冷凝导管5材料为铜，铜制的蒸气导管4和冷凝导管5可根据布置需求改变长度、角度，因此，系统的传热距离长，传热距离最高可以达到100m，铜材质可以更好的导热，使热量传递到外界。
蒸气导管4以及冷凝导管5外部增加了保温棉进行隔热保温，而不是直接暴露在环境中，以避免蒸气提前冷凝或液体工质提前蒸发的情况发生。此外，系统内的压力很高，系统工作时蒸发扁管122中的液体工质不停地吸收环境内的热量气化形成一定压力的工质蒸气上升至均压管，工质蒸气会一直循环不断地往蒸气导管中输送并最终到达冷凝器机构中，蒸气始终处于高温流动状态，理想状态下，在蒸气导管4内是不会产生冷凝的；冷凝导管5的温度也不足以使液体工质蒸发，进而可以实现长距离传输。
工作原理：当室内温度升高时，蒸发机构12的蒸发扁管122中的液体工质吸收环境内的热量气化形成蒸气上升至均压管121里，工质蒸气随后由出气管124通过蒸气导管4进入外机2的冷凝机构22中，从进气管224进入冷凝室221后流向冷凝扁管222中进行冷却，将热量传递至室外，冷却后的蒸气液化为液体回流至冷凝集液室223，随后由出液管225通过冷凝导管5回流至蒸发机构12中的进液管125，最后汇聚至蒸发集液室123，完成气化、液化循环，将室内热量传递至室外。
与此同时，控制模块6通过接收室内温度传感器15和室外温度传感器23数据判断室内外温度差异，并根据差异对第一风扇13和第二风扇25的转速进行控制调节，实时控制流通蒸发机构12和冷凝机构22的空气流量，达到系统最佳换热效果。具体地，当室内温度处于25℃～32℃时，第一风扇13以1600RPM低转速运行，降低第一风扇13的功率，减小能耗；当室内温度大于等于32℃时，第一风扇13以2800RPM高转速运行，提高风速及风量。当室外温度小于等于32℃时，第二风扇25以1600RPM低转速运行，降低第二风扇25的功率，减小能耗；当室外温度大于32℃时，第二风扇25以2800RPM高转速运行，提高风速及风量，提升系统散热效果。
室内温度及第一风扇13具体控制策略如图8所示：
S1，系统启动工作。
S2，采集单元获取室内温度以及第一风扇13转速。
S3，转速控制器62中的采集器622判断室内温度是否大于25℃且小于等于32℃？如果是，流程进入步骤S5；如果不是，进入步骤S4。
S4，关闭第一风扇13。
S5，第一风扇13低速运转。
S6，转速控制器62中的采集器622判断室内温度是否大于32℃，如果是，流程进入S7；如果不是，流程步骤进入S5。
S7，第一风扇13高速运行。
室外温度及第二风扇25具体控制策略如图9所示：
S1，系统启动工作。
S2，采集单元获取室外温度以及第二风扇25的转速。
S3，转速控制器62中的采集器622判断室外温度是否小于或等于32℃，如果是，流程进入步骤S5；如果不是，进入步骤S4。
S4，关闭第二风扇25。
S5，第二风扇25低速运转。
S6，转速控制器62中的采集器622判断室外温度是否大于32℃？如果是，流程进入S7；如果不是，流程步骤进入S5。
S7，第二风扇25高速运行。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于，包括：内机(1)和外机(2)；
所述内机(1)包括内机柜(11)，所述内机柜(11)的两相对侧面通透，所述内机柜(11)的内腔中安装有第一风扇(13)；所述内机柜(11)外壁位于任一所述通透侧面处安装有蒸发机构(12)，所述内机柜(11)外壁位于另一所述通透侧面处固接有第一盖板(14)，所述第一盖板(14)上与所述第一风扇(13)对应的位置开设有若干通风孔；
所述外机(2)包括外机柜(21)，所述外机柜(21)的两相对侧面通透，所述外机柜(21)的内腔中安装有第二风扇(25)，所述外机柜(21)外壁位于任一所述通透侧面处安装有冷凝机构(22)，所述外机柜(21)外壁位于另一所述通透侧面处固接有第二盖板(24)，所述第二盖板(24)上与所述第二风扇(25)对应的位置开设有若干通风孔；
所述蒸发机构(12)与所述冷凝机构(22)通过导管组件连通。
2.根据权利要求1所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述蒸发机构(12)包括水平固接在所述内机柜(11)侧面顶部的均压管(121)以及水平固接在所述内机柜(11)侧面底部的蒸发集液室(123)，所述均压管(121)与所述蒸发集液室(123)通过若干个蒸发扁管(122)连通；所述均压管(121)连通有出气管(124)，所述蒸发集液室(123)连通有进液管(125)，所述出气管(124)与所述进液管(125)通过所述导管组件与所述冷凝机构(22)连通；所述蒸发集液室(123)和所述蒸发扁管(122)内填充有工质。
3.根据权利要求2所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述冷凝机构(22)包括水平固接在所述外机柜(21)侧面顶部的冷凝室(221)以及水平固接在所述外机柜(21)侧面底部的冷凝集液室(223)，所述冷凝室(221)与所述冷凝集液室(223)通过若干冷凝扁管(222)连通，所述冷凝室(221)连通有进气管(224)，所述冷凝集液室(223)连通有出液管(225)；所述进气管(224)以及所述出液管(225)通过导管组件分别与所述出气管(124)以及所述进液管(125)连通。
4.根据权利要求3所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述导管组件包括蒸气导管(4)以及冷凝导管(5)，所述出气管(124)与所述进气管(224)通过所述蒸气导管(4)连通；所述进液管(125)与所述出液管(225)通过所述冷凝导管(5)连通。
5.根据权利要求2所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述进液管(125)靠近所述蒸发集液室(123)的一端低于远离所述蒸发集液室(123)的一端，所述进液管(125)与水平面的夹角为1°～3°。
6.根据权利要求3所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述出液管(225)靠近所述冷凝集液室(223)的一端高于远离所述冷凝集液室(223)的一端，所述进液管(125)与水平面的夹角为1°～3°。
7.根据权利要求1所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述内机柜(11)的侧壁固定安装有控制模块(6)以及室内温度传感器(15)；所述外机柜(21)的外壁固定安装有室外温度传感器(23)；所述第一风扇(13)、第二风扇(25)、室内温度传感器(15)以及室外温度传感器(23)均与所述控制模块(6)通过导线电性连接。
8.根据权利要求3所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述第一盖板(14)、均压管(121)以及蒸发集液室(123)均通过紧固螺钉(3)与所述内机柜(11)固定连接；所述第二盖板(24)、冷凝室(221)以及冷凝集液室(223)均通过所述紧固螺钉(3)与所述外机柜(21)固定连接。
9.根据权利要求4所述的一种通讯基站分体式高维散热器系统，其特征在于：所述蒸气导管(4)和所述冷凝导管(5)材料为铜，使导管的导热系数好，可实现更好的传热效果。
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