CN202603129U - 一种机柜散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机柜散热系统，包括在机柜上设置的热交换器散热装置，在机柜上还设置有辅助通风装置，所述辅助通风装置包括分别在机柜上设置并在机柜内形成空气流的防尘进风机构和防尘抽风机构，所述防尘进风机构和防尘抽风机构设置在机柜的不同壁面上，或者间隔设置在机柜同一壁面上的不同位置。本实用新型针对现有技术单纯使用热交换器在热负荷较高时带来的热交换器体积较大、安装排布较为困难、成本较高的缺陷，以及长期通风冷却滤网失效很快，防尘效果不好的缺陷，提供一种能在热交换器的基础上辅助散热、散热效率高且防尘的机柜散热系统。

Description

一种机柜散热系统

技术领域

本实用新型涉及一种散热装置，尤其涉及一种机柜散热系统。

背景技术

通讯网络户外基站设置在自然环境中，受外部太阳辐射和内部设备工作耗散的热量共同作用下，将会导致户外机柜内部温度有可能超出设备工作允许的范围，装置长时间在超负荷高温下运行，易引起元器件性能的降低，进而导致装置故障，影响整个系统的稳定性，因此需要对密封的户外机柜内部控制温度，以保证设备工作的安全性和可靠性。现有的机柜散热是采用热交换器进行机柜内外空气循环换热，机柜处于全封闭状态，内部的热空气与外部的冷空气在隔离的热交换器通道上产生热交换，此换热方式内部温度总是高于外部环境温度，热交换器体积较大，结构较复杂，成本较高。在内部热负荷较高的情况下，只能通过增加换热器的换热面积的方式来提升换热能力，这带来了增加换热器尺寸，增大空气流动阻力的问题，从而必须要加大内外循环风扇转速以克服流动阻力，保证换热效果，不可避免带来噪音问题，且其成本、结构尺寸和重量等也随之增大，在安装空间受限的场合较难布置。

如图1所示，该热交换器散热系统通过内循环风扇1驱动柜内热空气沿如图箭头所示方向A→B通过热交换器换热芯体2，将柜内设备6工作时发出来的热量通过热交换器换热芯体2传递至外循环空气，温度降低后送回机柜100内，而外界环境温度空气在外循环风扇3的驱动下沿箭头C→D所示流向通过热交换器换热芯体2带走柜内传递出的热量，直接回到外界环境中。内外循环空气流动互相不接触，保证了柜内空气不受外界环境空气质量的影响，但内外循环空气热量通过热交换器换热芯体2进行传递，热源在柜内，则内循环空气温度一定比外循环空气温度高，尤其在柜内设备6发热功率较大的场合下，柜内温度可能超出设备正常工作允许的温度范围，造成设备降额运行。为保证柜内空气温升在允许范围内，只能采取加大热交换器换热芯体2的换热面积或者加大内循环风扇1和外循环风扇3的运行风量，以加强换热效果，但加大热交换器换热芯体2的换热面积意味着增加体积，在空间有限的情况下很难安装。而加大内循环风扇1和外循环风扇3的运行风量则会带来风扇运行噪音的问题，同时提高了散热系统的经济成本。

另一种散热方式是通风冷却，这是最经济有效的一种冷却方式，该方式将外界环境新风引入机柜内，带走设备工作热量后排出机柜。但长时间通风运行，易将外界环境中的尘粒带入机柜内，且滤网吸附灰尘过多后失效较快，对于防尘效果要求高的机柜不适合。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术单纯使用热交换器在热负荷较高时带来的热交换器体积较大、安装排布较为困难、成本较高的缺陷，以及通风冷却无法达到长期运行时良好防尘效果的缺陷，提供一种能在热交换器的基础上辅助散热、散热效率高且防尘的机柜散热系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机柜散热系统，包括在机柜上设置的热交换器散热装置，在机柜上还设置有辅助通风装置，所述辅助通风装置包括分别在机柜上设置并在机柜内形成空气流的防尘进风机构和防尘抽风机构，所述防尘进风机构和防尘抽风机构设置在机柜的不同壁面上，或者间隔设置在机柜同一壁面上的不同位置。

所述防尘进风机构包括风阀，所述风阀固定在机柜上开设的安装孔内，所述风阀内侧或外侧固定有防尘过滤件。

所述防尘过滤件为过滤器或防水防尘网。

所述防尘抽风机构包括风道，所述风道一端与机柜内部联通，且在风道中设有用于机柜内向外抽风的抽风件，在风道另一端与抽风件之间设置有防止抽风机停止工作后灰尘进入机柜的防尘件。

所述防尘件为固定在风道内壁上的风板，所述风板沿风道横向设置且在抽风件停止工作时封闭风道。

所述风板包括固定部和转动板，所述固定部固定在风道内壁上，所述转动板转动连接在固定部上，且所述抽风件工作时转动板转动打开风道，抽风件停止时转动板复位将风道封闭。

风板的第一种技术方案是：所述转动板的两端转动连接在固定部上，所述转动板在重力作用下下垂将风道封闭，在抽风时被风吹旋转打开风道。

风板的第二种技术方案是：所述转动板通过弹性件与固定部连接。

弹性件的一种技术方案是：所述弹性件为具有一定刚性能弯折的片状结构，所述弹性件一端连接固定部、另一端连接转动板。

弹性件的另一种技术方案是：所述转动板通过两侧设置的转动轴转动连接在固定部上，所述转动轴上设置弹性件，风吹动转动板转动后风道打开，带动弹性件弹性收缩；抽风停止，在弹性件弹力作用下推动转动板转动将风道封闭。

风板的第三种技术方案是：所述固定部与转动板为一整体，所述固定部为可弯折的弹性结构；转动板的一端连接固定部，固定部固定在风道内壁上。

所述防尘件为横向可拆卸固定在风道中的防尘网或过滤器。

所述风道中设置有防水挡板。

本实用新型在热交换器散热装置的基础上，在机柜上安装辅助通风装置，辅助通风装置包括防尘进风机构和防尘抽风机构，防尘抽风机构抽出机柜内的热空气，机柜外的冷空气从防尘进风机构进入机柜，可在机柜内热负荷较大、柜内温度较高的情况下，运行辅助通风装置引入外界环境新风散热，承担部分热负荷，可有效降低柜内温度，减小热交换器设计尺寸，且辅助通风装置仅在高温下才启动，运行时间较短，能在较长的时间内保持良好防尘效果。该附加辅助通风的温控系统，由于高温下新风承担部分热负荷，因此热交换器设计选型可不必按最大设计工况进行选择，从而避免热交换器选型过大的问题，且辅助通风装置需求尺寸小，可解决有限空间内散热密度较大的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本实用新型实施例第一种实施方式中辅助抽风装置未动作的结构示意图；

图3是本实用新型实施例第一种实施方式中辅助抽风装置动作时的结构示意图；

图4是本实用新型实施例第二种实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型实施例第三种实施方式的结构示意图；

图6是本实用新型实施例第四种实施方式的结构示意图；

图7是本实用新型实施例第五种实施方式的结构示意图；

图8是本实用新型实施例第六种实施方式的结构示意图；

图9是单纯热交换散热装置运行数值计算等温线分布图；

图10本实用新型实施例热交换散热装置和辅助通风装置同时运行数值计算等温线分布图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图2~8所示，一种机柜散热系统，包括在机柜100上设置的热交换器散热装置101，在机柜100上还设置有辅助通风装置，所述辅助通风装置包括分别在机柜100上设置并在机柜100内形成空气流的防尘进风机构102和防尘抽风机构103，所述防尘进风机构102和防尘抽风机构103设置在机柜100的不同壁面上，或者间隔设置在机柜100同一壁面上的不同位置。

其中热交换器散热装置101包括热交换器换热芯体2，在热交换器换热芯体2一侧设置有内循环风扇1，另一侧设置外循环风扇3。其中如图2所示，通过内循环风扇1驱动柜内热空气沿如图2箭头A→B所示方向通过热交换器换热芯体2，将机柜100内设备6工作时发出的热量通过内循环空气流动传递至热交换器换热芯体2，温度降低后送回机柜100内，而外界环境温度空气在外循环风扇3的驱动下沿箭头C→D所示流向通过热交换器换热芯体2，带走柜内传递出的热量，直接回到外界环境中。内外循环空气流动互相不接触，保证了柜内空气不受外界环境空气质量的影响。

所述辅助通风装置包括防尘进风机构102和防尘抽风机构103，所述防尘进风机构102主要作用是向机柜100内引入外界环境空气且阻止灰尘微粒进入机柜100，而防尘抽风机构103是将机柜100内的热空气抽出且阻止灰尘微粒进入机柜100，机柜100内空气的流动方向是从防尘进风机构102到防尘抽风机构103，为了尽可能将热空气带走，优选热源处于机柜100内的流动空气中，则防尘进风机构102和防尘抽风机构103优选处于热源的两侧，即防尘进风机构102和防尘抽风机构103优选处于机柜100的不同壁面上，并且二者处于热源的两侧。如图2～8所示，是防尘进风机构102和防尘抽风机构103位于不同位置的结构示意图。其中一类是防尘抽风机构103设置在机柜100外，如图2~5、7。图2、3是第一种实施方式、图7是第五种实施方式，这两种实施方式中防尘进风机构102位于机柜100底面，防尘抽风机构103位于机柜100侧壁面上部；图4是第二种实施方式，其防尘进风机构102位于机柜100底面，防尘抽风机构103位于机柜100顶面；图5是第三种实施方式，其防尘进风机构102位于机柜100侧壁面下部，防尘抽风机构103位于机柜100相对的另一侧壁面的上部。

另一类是将防尘抽风机构103设置在机柜100内，即如图6所示的第四种实施方式、图8所示的第六种实施方式。图6中防尘进风机构102位于机柜100底面，防尘抽风机构103位于机柜100的侧壁面上部的机柜100内。图8中防尘进风机构102位于机柜100侧壁面下部，防尘抽风机构103位于机柜100同侧的侧壁面上部的机柜100内，二者之间是热交换器散热装置101。

如图2~8所示，防尘进风机构102包括风阀4，所述风阀4固定在机柜100上开设的安装孔内，所述风阀4内侧或外侧固定有防尘过滤件5。风阀4即风量调节阀，打开时，冷空气可以从风阀4进入到机柜100中，关闭后将环境和机柜100内空间分隔开。风阀4可通过电动执行机构实现开启角度的调节，为了避免从风阀4进入机柜100的环境空气带有灰尘，则在风阀4内侧或外侧固定有防尘过滤件5来阻挡灰尘进入机柜100，防尘过滤件5可选择多种形式，只要是能阻挡灰尘通过空气的任何形式都可以，本实施例所述防尘过滤件5优选为过滤器或防水防尘网。防尘过滤件5是可拆卸固定在机柜100上的，方便防尘过滤件5的卫生清洁，可拆卸固定的方式为螺钉连接、插接或者是卡扣连接等多种方式。

如图2~8所示，所述防尘抽风机构103包括风道11，所述风道11一端与机柜100内部联通，且在风道11中设有用于机柜100内向外抽风的抽风件9，在风道11另一端与抽风件9之间设置有防止抽风机停止工作后灰尘进入机柜100的防尘件。其中图2~5、7是将风道11设置在机柜100外，图6、8所示是将风道11设置的机柜100内。

风道11的形状和结构根据实际机柜100排布和机柜100内热风排放位置来设计，不作限定，可以是圆管形、方管形、两端形状不同的异形管等等。风道11贴附并固定在机柜100外壁面上。

如图2~5、7所示，在风道11设置机柜100外，则风道11内的抽风件9固定在机柜100上，在对应风道11的机柜100上开有通风孔，风道11将通风孔完全封闭，风道11端部与机柜100壁面密封固定连接，抽风件9设置在通风孔内，并固定在通风孔周围的机柜100上。抽风件9不做限定，可以选择为风机或是排风扇，还可以是其他主动通风的设备。如图2~5、7中选择排风扇。

如图2~8所示，所述防尘件为固定在风道11内壁上的风板8，所述风板8沿风道11横向设置且在抽风件9停止工作时封闭风道11。风板8的结构满足：抽风时打开，停止抽风关闭，因此，所以满足该要求的结构就可以使用。

其中所述风板8的一种结构包括固定部81和转动板82，所述固定部81固定在风道11内壁上，所述转动板82转动连接在固定部81上，且所述抽风件9工作时转动板82转动打开风道11，抽风件9停止时转动板82复位将风道11封闭。转动板82可以设置一个，也可以平行设置多个。固定部81的作用是用于将整个风板8与风道11连接，同时固定部81另外的作用是用于转动板82的支撑连接。转动板82与固定部81的一种连接方式是：转动板82的两端转动连接在固定部81上，根据转动板82的设置方式，可以利用重力使得转动板82保持对风道11的封闭，例如将固定部81设置在风道11内顶部，转动板82在重力作用下下垂将风道11封闭，在抽风时被风吹旋转打开风道11；转动板82还可以采用弹性件与固定部81连接，在弹性件的弹力作用下将风道11封闭，在抽风时转动板82被风吹旋转打开风道11。弹性件为具有一定刚性能弯折的片状结构，所述弹性件一端连接固定部81、另一端连接转动板82。例如塑料薄片、金属薄片、橡胶皮等。转动板82与固定部81的另一种连接方式是：将转动板82通过两侧设置的转动轴转动连接在固定部81上，转动轴上设置弹性件，弹性件可以是扭簧或弹片。风吹动转动板82转动后风道打开，带动弹性件弹性收缩；抽风停止，在弹性件弹力作用下推动转动板82转动将风道11封闭。

风板8的结构还可以是：固定部81与转动板82是一个固定在一起的整体结构。固定部81本身就是可以弯曲的弹性结构，弹性结构可以是片状、板状或条状，例如塑料薄片、金属薄片，连接筋、橡胶皮等。如图2~8所示的实施例就采用的这种方式，转动板82的一端连接固定部81，固定部81固定在风道11内壁上。抽风件9不工作风板8将风道11封闭，抽风件9工作，吹动转动板使得固定部弯曲打开风道11。

所述防尘件除了上述风板8外，还可以如图7所示，防尘件为横向可拆卸地固定在风道11中的防尘网或过滤器。防尘网或过滤器可以独立设置，也可以与风板8同时设置，图7是同时设置风板8和防尘网10或过滤器的结构示意图；当防尘网10或过滤器的IP(international protection)外壳防护等级达到IP55，则可以单独设置防尘网10或过滤器。

所述风道11中还可以设置有防水挡板，所述防水挡板沿风道11横向设置，防水挡板垂直与风道11内壁面，或倾斜设置在风道11中，防水挡板留有空气流通的通道。防水挡板可以设置，也可以不设置。

图6、8中风道11设置在机柜100内，图6中抽风件9选择排风扇，图8中抽风件9选择轴流风机，其余结构与设置在机柜100外的风道11结构相同，在此不再赘述。

基于辅助通风装置的经济性和简易性，在机柜100热交换器散热装置101基础上增加这套辅助通风装置，如图2所示，平时只运行热交换器散热装置，辅助通风装置风阀4关闭，风板8闭合，抽风件9不启动，机柜100内部与外界环境分隔。高温情况下同时运行热交换器散热装置和辅助通风装置，如图3所示，此时风阀4开启，抽风件9启动，风板8被吹开，外界环境温度空气经由防尘过滤件5进入机柜100，沿着箭头所示方向E→F流动，带走部分柜内热量排出到外界环境中。本实用新型可以在不增加换热器尺寸和循环风机的情况下，有效降低柜内空气温度。由于辅助通风装置平时不运行，仅在高温情况下短时工作，因此防尘过滤件5使用寿命长。两种装置互相备份，可靠性高，保证柜内设备的基本散热需求，免维护时间长。如图9和图10比较了单纯运行热交换器散热装置和结合辅助通风装置在同一环境温度和设备热负荷情况下的柜内温度数值计算等温线分布图。两者均在环境温度40℃、柜内热负荷3300W情况下运行，由图中可见，开启了辅助通风装置后，柜内直接引入外界新风，有效降低了柜内空气温度，保障了设备正常运行。

Claims (13)

1.一种机柜散热系统，包括在机柜上设置的热交换器散热装置，其特征在于，在机柜上还设置有辅助通风装置，所述辅助通风装置包括分别在机柜上设置并在机柜内形成空气流的防尘进风机构和防尘抽风机构，所述防尘进风机构和防尘抽风机构设置在机柜的不同壁面上，或者间隔设置在机柜同一壁面上的不同位置。

2.根据权利要求1所述的机柜散热系统，其特征在于，所述防尘进风机构包括风阀，所述风阀固定在机柜上开设的安装孔内，所述风阀内侧或外侧固定有防尘过滤件。

3.根据权利要求2所述的机柜散热系统，其特征在于，所述防尘过滤件为过滤器或防水防尘网。

4.根据权利要求1所述的机柜散热系统，其特征在于，所述防尘抽风机构包括风道，所述风道一端与机柜内部联通，且在风道中设有用于机柜内向外抽风的抽风件，在风道另一端与抽风件之间设置有防止抽风机停止工作后灰尘进入机柜的防尘件。

5.根据权利要求4所述的机柜散热系统，其特征在于，所述防尘件为固定在风道内壁上的风板，所述风板沿风道横向设置且在抽风件停止工作时封闭风道。

6.根据权利要求5所述的机柜散热系统，其特征在于，所述风板包括固定部和转动板，所述固定部固定在风道内壁上，所述转动板转动连接在固定部上，且所述抽风件工作时转动板转动打开风道，抽风件停止时转动板复位将风道封闭。

7.根据权利要求6所述的机柜散热系统，其特征在于，所述转动板的两端转动连接在固定部上，所述转动板在重力作用下下垂将风道封闭，在抽风时被风吹旋转打开风道。

8.根据权利要求6所述的机柜散热系统，其特征在于，所述转动板通过弹性件与固定部连接。

9.根据权利要求8所述的机柜散热系统，其特征在于，所述弹性件为具有一定刚性能弯折的片状结构，所述弹性件一端连接固定部、另一端连接转动板。

10.根据权利要求8所述的机柜散热系统，其特征在于，所述转动板通过两侧设置的转动轴转动连接在固定部上，所述转动轴上设置弹性件，风吹动转动板转动后风道打开，带动弹性件弹性收缩；抽风停止，在弹性件弹力作用下推动转动板转动将风道封闭。

11.根据权利要求6所述的机柜散热系统，其特征在于，所述固定部与转动板为一整体，所述固定部为可弯折的弹性结构；所述转动板的一端连接固定部，固定部固定在风道内壁上。

12.根据权利要求4所述的机柜散热系统，其特征在于，所述防尘件为横向可拆卸固定在风道中的防尘网或过滤器。

13.根据权利要求4所述的机柜散热系统，其特征在于，所述风道中设置有防水挡板。

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