CN201478870U - 一种使用相变材料的综合电源柜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种使用相变材料的综合电源柜，保护蓄电池不受环境高温的影响，由高频开关电源、蓄电池、保温绝热材料、相变材料、温控系统等组成；相变材料利用固态变化为液态时的吸热储能原理，维持蓄电池柜内部的处于较低温度，保证蓄电池不因外部温度升高影响寿命，该相变材料利用昼夜温度的变化储能，相变材料在白天高温时吸收热量，降低蓄电池温度，在夜间低温时释放白天吸收的热量，每天一个循环，不需要提供更多的电能或其他能源，解决了蓄电池因温度影响寿命问题，应用在没有条件建立机房的基站或其他室外使用蓄电池场所。

Description

一种使用相变材料的综合电源柜
所属技术领域
本实用新型涉及一种电源柜设备，尤其是一种用于室外基站的电源柜。
本实用新型涉及一种室外使用的蓄电池柜设备，尤其是一种用于室外基站的蓄电池柜。
背景技术
随着近年来通信业的飞速发展，交换、传输、数据、无线市话、卫星通信等设备，对通信供电的质量、种类、稳定性、可靠性等提出了更高的要求，通信电源系统运行质量的好坏直接关系到通信网的运行质量和通信安全，供电出现问题轻则影响通话和信息传递质量，重则中断通信，导致通信系统全阻，给社会带来不良影响，给企业造成巨大的经济损失；因而在通信网运行维护管理上，应对电源管理和维护在确保通信供电安全上提出更高的要求。
在通信系统中，电源系统是所有通信设备的能源支持，电源系统通常有主电源和备用电源两套系统，主电源为高频开关电源，备用电源为铅酸蓄电池，当主电源发生故障时、或当市电发生故障时，备用电源立即投入工作，保证通信的稳定可靠，直至主电源的故障排除。
铅酸蓄电池(以下简称蓄电池)最大的特点是价格便宜，可以大电流放电，没有记忆效应等，蓄电池是属于公知技术，其技术性能在此不详细叙述了；在此，说明一下蓄电池与温度的关系，在环境温度为25℃时，蓄电池是很理想的备用电源；环境温度升高时，对蓄电池失水干涸、热失控、正极板栅腐蚀和变形等都起到加速作用，当环境温度升到50℃时，电池将因过热而严重缩短寿命，温度过低只会影响蓄电池容量(此为可逆的)，基本不影响蓄电池寿命，因此，防止蓄电池的温度过高，是保证备用电源可靠性的重要措施。
在移动通信网络中，使用到蓄电池做备用电源的部分有局站、宏基站、微基站等地方，在局站或宏基站中，机房内都有空调设备，保证机房内的温度稳定在20℃左右，可以保证机房内的各种设备的正常运行，机房内的电池寿命一般可以达到10年以上；对于很多偏远地区、或繁华城市内，由于没有条件或没有场地建立宏基站的机房，只能采用微基站等室外基站方式来解决移动通信覆盖问题，微基站多采用H型支架安装，把所有设备安装在H型支架上或直接放置在地面上，这就要求设备必须适应室外的各种环境，包括高温和低温，在夏季的烈日暴晒下，蓄电池柜的温度能够达到50℃以上，导致室外基站的蓄电池的寿命只有2～3年左右，远低于有空调的机房内的蓄电池寿命，频繁更换蓄电池，造成很大的浪费，目前，电池设备厂商还没有好的解决方案。
电源系统的主电源是高频开关电源，在工作中会产生热量，如果主电源和备用电源放在一个壳体内，高频开关电源的热量会严重影响蓄电池的寿命，所以，很多设备制造商是把主电源和备用电源分别设计在不同的壳体内，但是蓄电池在充、放电时电流能达到上百安培，把这样的电缆裸露在两个壳体之间，是很不安全的，也有的设备制造商把主电源和备用电源放在一起的，导致蓄电池的寿命严重受影响。
发明内容
为了解决室外微基站的电池寿命问题，减少浪费，并达到节能减排的目的，本实用新型提供一种新的解决设备，在极少耗电情况下，解决了在室外微基站的电池寿命问题。
所述实用新型是一种使用相变材料的综合电源柜，所述实用新型适用于微基站等需要在室外使用电源的系统中，用于保护蓄电池不受环境高温的影响，由综合电源柜柜体、保温绝热材料、相变材料、温控系统、高频开关电源、蓄电池等组成。
相变材料(PCM-Phase Change Material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质，相变材料由固态变为液态，或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热；相变材料可分为有机(Organic)和无机(Inorganic)相变材料，亦可分为水合(Hydrated)相变材料和蜡质(Paraffin Wax)相变材料；最常见的相变材料为水，当温度低至0℃时，水由液态变为固态，释放出大量的热量，当温度高于0℃时，水由固态变为液态；吸收大量的热量，利用相变材料这个原理，为蓄电池柜内部制造出一个温度相对稳定的环境。
所述实用新型是一种使用相变材料的综合电源柜，综合电源柜总体可以分为为电源柜与蓄电池柜两部分，电源柜内安装用高频开关电源，电源柜采用自然通风方式；蓄电池柜内四壁安装有保温绝热材料，保温绝热材料内，安装有相变材料，蓄电池柜内上还安装有温控系统，蓄电池安装在蓄电池柜内；所使用的相变材料的相变点选择在低于影响蓄电池寿命的温度以下，这样，在常温下相变材料为固态状态，温控系统开启，保持蓄电池柜内、外温度接近，当环境温度升高时，温控系统关闭，保温绝热材料维持蓄电池柜内温度低于环境温度；当环境温度升高到一定温度时，热量也会透过保温绝热材料缓慢传导进蓄电池柜内，当蓄电池柜内温度达到相变材料的相变点时，相变材料开始相变，从固态变化为液态，在相变过程过中吸收大量的热能量，继续维持蓄电池柜柜体内的较低温度，保证蓄电池柜内温度不会升高到影响蓄电池寿命；当环境温度降低到低于蓄电池柜内温度时，温控系统开启，把蓄电池柜内热量传导到环境中，当温度降低到低于相变材料的相变点时，相变材料开始相变，从液态转变为固态，释放出已经吸收的热能量，完成一次循环过程。
所述实用新型应用于昼夜温差大的地区，相变材料在白天吸收热量，在夜间释放白天吸收的热量，每天一个循环，保护蓄电池柜内温度不影响蓄电池寿命；根据微基站蓄电池容量
(对应蓄电池质量)，和当地夏季昼夜温差数据，以及保温绝热材料性能，配置相应数量的相变材料，就能够保证蓄电池柜内温度在允许范围内。
这样，利用昼夜温差变化，不需要更多的电力或其他能源，就能使蓄电池的寿命达到有空调的机房内的使用寿命。仅中国移动通信公司，目前基站总数就超过50万个，加上中国联通、中国电信，基站数目就更大，很多室外型基站都都存在蓄电池因温度过高影响寿命问题，造成大量浪费，如果把室外型基站的蓄电池寿命提高到10年，将节省很大一笔开支，能极大的提高节能减排的效果。
所述实用新型除应用于通信行业外，也可以应用于电力、石油等行业，换用不同的相变材料，也可以应用于其他领域。
附图说明
图1是所述实用新型系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，所述实用新型分为电源柜15与蓄电池柜1两部分；电源柜15内还有电源模块14、配电盘13等，由于电源模块14本身带有散热风扇，所以，在电源柜15上开有散热窗(图中未标出)，采用自然通风方式，柜体15内安装有四个高频开关电源模块14，并排放置，把220V交流电源转变为-48V直流电源，为通信设备和蓄电池提供电源，配电盘13用于安装空气开关、接线端子等连接零件，在电源柜15与蓄电池柜1之间，有过线孔，用于穿过电缆，连接配电盘13和蓄电池8，保证了电缆不外露；蓄电池柜1内部还有保温绝热材料2、相变材料4、温控系统、蓄电池8等；温控系统由通风孔5、通风孔10、直流风扇6、内部测温元件12、外部测温元件11和控制电路9等组成；蓄电池柜1内侧安装有保温绝热材料2，本实例中使用的苯板为保温绝热材料2，在保温绝热材料2内侧，安装有相变材料4，本实例中使用的相变材料为水合相变材料，相变点选择在29℃，相变材料4内部的空间用于安装蓄电池8，在蓄电池柜1的上、下均开有通风孔10和通风孔5，通风孔10和通风孔5上安装有活动门(图中未标出)，当没有风力吹动时，通风孔10和通风孔5处于关闭状态，在通风孔5上安装有温控系统的直流风扇6，中间隔板7为安装多层电池使用，在中间隔板7上开有通风孔(图中未标出)，在蓄电池柜柜体1的底板上和中间隔板7上各安装有2节蓄电池8。
相变材料4的用量，根据蓄电池8容量(对应蓄电池质量)，和当地昼夜温差数据，以及保温绝热材料2性能共同确定，保证蓄电池8在最高的环境温度下，温度上升到不影响寿命的程度；当环境温度低于柜内温度时，如夜间，控制电路9根据内、外部测温元件12、11测得的内、外温差，启动直流风扇6通风，在风力作用下，通风孔10和通风孔5上的活动门自动打开，较冷的空气从下部通风孔5中吸入，为相变材料4、蓄电池8降温，当温度低于相变材料4的相变点29℃时，相变材料4从液态转变为固态，并释放出大量热量，为下次相变吸收热量做好了准备，相变材料4排出的热量被流动的风带到外界环境温度中；当环境温度高于柜内温度时，控制电路9根据内、外部测温元件12、11测得的内、外温差，停止直流风扇6通风，通风孔10和通风孔5上的活动门自动关闭，停止了柜内与外界的热量交换，形成一个密闭空间，当白天烈日暴晒时，依靠相变材料4相变溶解吸收热量和保温绝热材料2保温作用，保证蓄电池8温度不会升高35℃以上，不会到影响到蓄电池8的寿命。
其他部分如控制电路等为公知技术，在此不再叙述。

Claims (3)

1.一种使用相变材料的综合电源柜，包括蓄电池柜、蓄电池、高频开关电源，蓄电池、高频开关电源安装于综合电源柜内，其特征在于：综合电源柜体分为电源柜(15)与蓄电池柜(1)两部分，蓄电池柜(1)内部安装有保温绝热材料(2)，保温绝热材料(2)内安装有相变材料(4)，蓄电池柜(1)还安装有温控系统。
2.根据权利要求1所述一种使用相变材料的综合电源柜，其特征在于：相变材料(4)安装在安装蓄电池柜(1)内，相变材料(4)安装在保温绝热材料(2)和蓄电池(8)之间。
3.根据权利要求1所述一种使用相变材料的综合电源柜，其特征在于：温控系统由通风孔(5)、通风孔(10)、直流风扇(6)、内部测温元件(12)、外部测温元件(11)和控制电路(9)组成，通风孔(10)在蓄电池柜(1)上部，通风孔(5)在蓄电池柜(1)下部，通风孔(5)上安装直流风扇(6)，内部测温元件(12)和控制电路(9)安装在蓄电池柜(1)内，内部测温元件(11)安装在蓄电池柜(1)外。
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