一种5G基站散热系统的制作方法

本发明涉及一种5g基站散热系统。

背景技术：

当前，随着vr/ar、自动驾驶、机器人、视频监控等应用的蓬勃生长，一场伴随着5g万物智联而来的数据海啸正滚滚袭来，而海量数据引发的电力消耗也必将成倍增长。预计到2025年，通信行业将消耗全球20％的电力。电费已被一些运营商确定为最高的opex支出，至少占运营商总运营成本的15％，而在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约80％的能耗来自广泛分布的基站。越加密集的基站意味着更高的能耗，这是5g网络面临的一大成本挑战。

基站即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站的主要功能是提供无线覆盖，即实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。如图1所示，基站的内部设备包括bbu(buildingbase-bandunit基带处理设备)、射频(rf)单元、功率放大器(pa)、主电源(包括供电单元和开关电源)、天线接口、散热系统等，其中bbu包含控制单元、传输单元(与核心网连接)和基带处理单元等，主要负责信号滤波、ofdm、调制解调、频域处理(符号映射/解映射和mimo均衡等)、cpri、dpd(数字预失真处理)等功能。基站功耗分为三大类型：传输功耗、计算功耗和额外功耗。随着5g传输速率的成倍提升，5g基站将处理海量数据，且随着5g业务的不断发展，5g基站室内基带处理设备的计算功耗将逐渐上升。因此，在5g时代，基站的计算功耗将大幅提升而超过传输功耗。

5g基站计算功耗上升，带来的不仅仅是耗电问题，还有散热问题。目前针对基站的散热主要采用建设基站机房，通过空调来调节机房的室内温度，从而实现散热的效果。但是，5g基站随着其计算功耗的上升，采用空调散热将带来更多的散热功耗，同时，随着5g边缘计算和高速本地缓存的发展，悬挂在城市灯杆上的小基站在未来将会执行越来越多的数据存储和计算功能，然而，采用空调机房并不适用于小基站在此种环境下的散热。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种散热效率高、节省空间的5g基站散热系统。

本发明的上述目的通过以下的技术措施来实现：一种5g基站散热系统，其特征在于：它包括导热结构和可与之进行热交换的散热器，所述导热结构和散热器设置在5g基站上，5g基站室内发热单元的发热器件散发的热量通过所述导热结构传导至散热器并散发出去。

本发明的导热结构可与散热器进行热交换，使得5g基站室内发热器件散发的热量通过导热结构传导至散热器并散发出去，散热效率高，能够满足5g基站内发热器件的散热需求。而且，本发明导热结构和散热器设置在5g基站上，使散热系统和发热器件为一体化设计，无需另外设置机房对发热器件进行散热，达到了节省空间的目的，可以满足5g基站小型化、灵活设置的需求。

作为本发明的一种实施方式，所述导热结构是由导热材料制成的具有中空腔室的冷板和循环管路，所述冷板与所述5g基站室内的发热器件相接触，所述冷板具有进液口和出液口，所述循环管路的一端连接进液口，另一端连接出液口，所述循环管路与散热器进行热交换。本发明采用冷板作为导热结构，同时使用散热面积较大的散热器，可以通过增大散热面积进行散热，进一步提高散热效率。

作为本发明的另一种实施方式，所述发热单元的发热器件内置于一密闭壳体中构成发热装置，在所述密闭壳体内充装有绝缘冷却液，所述发热装置采用浸没式液冷或者喷淋式液冷，在所述密闭壳体上设有进液口和出液口，所述导热结构为一循环管路，所述循环管路的两端分别连接进液口和出液口，所述循环管路与散热器进行热交换。

作为本发明的再一种实施方式，所述发热单元的发热器件内置于一密闭壳体中构成发热装置，在所述密闭壳体内充装有绝缘冷却液，所述导热结构的一端伸入绝缘冷却液中，另一端则穿出壳体与散热器进行热交换。本发明通过冷却液与发热器件直接接触散热，冷却液可为矿物油、硅油等。由于液体的比热容相比空气较高，同等体积的液体带热量明显高于空气，因此提高了散热效果，同时冷却液携带的热量通过导热结构由散热器散发出去，散热效率高，减少散热功耗，节约成本。

本发明还有一种实施方式，所述导热结构为热管，所述热管至少为一条，所述热管内填充有换热工质，每条热管为一循环回路，热管具有导热部和散热部，所述导热部处于绝缘冷却液中，所述散热部位于壳体之外与散热器进行热交换。所述热管的导热部吸收冷却液中的热量，换热工质吸收热量后发生相变输送至散热器，由散热器降温使换热工质发生相变，回流至热管的导热部，完成一个循环过程。换热工质可以是水或乙二醇，采用热管作为导热结构，可进一步提高散热效率。

作为本发明一种优选实施方式，所述绝缘冷却液浸没密闭壳体内的全部发热器件。

本发明可根据现场的实际情况，所述散热器位于基站室内或者位于基站外部的外界环境中，优选将散热器设置在外界环境中。

本发明适用于散热需求较高的发热设备，所述发热单元是基带处理单元、射频拉远单元、服务器或交换机等未来可能增加至基站内部的设备。

本发明所述散热器通过风冷或水冷方式将导热结构传导过来的热量加速散掉，提高散热效率，从而满足更高的散热需求。

当5g基站规模相对较大时，本发明所述发热单元为多个，每个发热单元通过各自的导热结构与散热器相连而独立散热；或所述发热单元为多个，多个发热单元安置在同一机柜内，各发热单元的导热结构与散热器位于所述机柜内或者位于独立于机柜设置的箱体内实现整体散热。本发明结构紧凑，节约占地空间，无需另外设置机房进行散热，方便5g基站的设计布局。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

⑴本发明的导热结构可与散热器进行热交换，使得5g基站室内发热器件散发的热量通过导热结构传导至散热器并散发出去，散热效率高，能够满足5g基站内发热器件的散热需求。

⑵本发明通过冷却液与发热器件直接接触散热，由于液体的比热容相比空气较高，同等体积的液体带热量明显高于空气，因此可提高散热效果，能够满足bbu计算功耗增加带来的散热需求。

⑶本发明的导热结构和散热器设置在5g基站上，使散热系统和发热器件一体化，无需另外设置机房对发热器件进行散热，达到了节省空间的目的，可以满足5g基站小型化、灵活设置的需求。

⑷本发明采用液冷散热，换热效率高，可以减少散热功耗，节约成本。

⑸本发明的散热系统，结构紧凑，节约占地空间，无需另外设置机房进行散热，方便5g基站的设计布局，既适用于规模较小的5g基站，也适用于规模相对较大的5g基站。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有5g基站内部组成结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构示意图；

图3是本发明实施例3的结构示意图；

图4是本发明实施例4的导热结构和散热器的结构示意图；

图5是本发明实施例5的导热结构和散热器的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，是本发明一种5g基站散热系统，包括导热结构2和可与之进行热交换的散热器1，导热结构2和散热器1设置在5g基站上，5g基站室内发热单元的发热器件内置于一密闭壳体中，在本实施例中，发热单元为bbu，bbu中的发热器件(包括控制单元、传输单元和基带处理单元等)均内置于密闭壳体3中构成bbu发热装置6，在密闭壳体3内充装有绝缘冷却液4，绝缘冷却液4浸没密闭壳体3内的全部发热器件。导热结构2为若干采用导热材料制成的导热部件，导热部件的一端伸入绝缘冷却液4中与之接触，另一端则穿出至壳体3外部与散热器1连接，壳体上的穿过部位做密封处理以保证壳体内部的密闭性，散热器1位于基站(图中未画出)外部的外界环境中。发热器件散发的热量通过导热结构2传导至散热器1并散发出去。在散热器1的旁侧设有风扇5，通过风冷方式将导热结构2传导过来的热量加速散掉。本实施例适用于5g基站规模较小，仅用单台bbu即可满足使用要求的情况。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：在密闭壳体上设有进液口和出液口，bbu发热装置采用喷淋式液冷，在其它实施例中，bbu发热装置也可以采用浸没式液冷。导热结构为一循环管路，循环管路的两端分别连接进液口和出液口，循环管路与散热器进行热交换。密闭壳体的盖板为具有中空腔室的喷淋板，进液口设置在喷淋板上，在喷淋板的底面上开有喷淋孔，出液口设于密闭壳体的底部，通过喷淋孔将冷却液喷淋至发热器件上，冷却液与发热器件直接接触将热量带出。

实施例3

如图3所示，本实施例适用于5g基站规模相对较大的情况，本实施例与实施例2的不同之处在于：bbu发热装置6为多个，多个bbu发热装置6竖向排列安置在同一机柜7内构成bbu设备8，每个bbu发热装置6中的发热器件采用喷淋式液冷方式，bbu发热装置6的密闭壳体3盖板为喷淋板，喷淋板具有中空腔室19，中空腔室19具有冷却液进口31，中空腔室19的底面开有喷淋孔，密闭壳体3底面具有冷却液出口32，在本实施例中，导热结构为循环管路20，在循环管路20上按照冷却液流动方向依次设有储液箱9、散热器1和泵10，散热器1、储液箱9和泵10位于独立于机柜7设置的箱体中构成散热装置11实现整体散热，即各bbu发热装置6共用一个散热器1，散热器1旁侧设有风扇5，采用风冷散热，也可以采用水冷等其它散热方式。绝缘冷却液通过bbu发热装置6后温度升高进入储液箱9，通过散热器1进行冷却后又由泵10泵入bbu发热装置6。为了保证绝缘冷却液的正常使用，在循环管路上还可以设置过滤器、干燥器等。

本实施例在机柜7内，从上至下排列的bbu发热装置6，位于最底层的bbu发热装置6的冷却液出口32与循环管路20的进口相连，各bbu发热装置6的冷却液进口31通过一总管与循环管路20的出口相连。位于最底层bbu发热装置上方的各bbu发热装置从各自的冷却液出口32流出的冷却液进入下方相邻bbu发热装置的喷淋板中，与从冷却液进口31进入其中的冷却液一同经由喷淋孔喷淋到壳体中的发热器件上。

在其它实施例中，多个bbu发热装置中的每个bbu发热装置分别通过各自的导热结构与散热器相连而独立散热；也可以是，多个发热单元连同各自的导热结构和散热器均位于同一机柜中，根据实际情况，各发热单元可以共用一个散热器，也可以部分发热单元共用一个散热器。

实施例4

如图4所示，本实施例的导热结构是由导热材料制成的具有中空腔室的冷板12和循环管路13，冷板12与5g基站室内bbu的发热器件相接触，冷板12具有进液口14和出液口15，循环管路13的一端连接进液口14，另一端连接出液口15，且循环管路13穿入若干间隔排布的翅片16构成管翅式散热器，在其它实施例中，也可以为板式换热器或螺纹管散热器等。冷却液通过进液口进入冷板，吸收发热器件的热量后通过出液口流出至循环管路13，再通过翅片16散热，冷却液温度降低，又从进液口进入冷板，此过程循环往复。冷却液可以采用纯水，也可以采用绝缘冷却液。

实施例5

如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：导热结构为热管17，热管17至少为一条，热管17内填充有换热工质，每条热管17为一循环回路，热管17具有导热部和散热部，导热部处于绝缘冷却液中，散热部位于密闭壳体外且穿过若干并列排布的翅片构成管翅式散热器，热管17的导热部吸收冷却液中的热量，换热工质吸收热量后发生相变，输送至散热器，由散热器降温使换热工质发生相变，回流至热管17的导热部，完成一个循环过程。

发热单元除了可以是5g基站中的bbu(基带处理设备)，在其它实施例中，发热单元还可以是5g基站中的射频拉远单元、服务器或交换机等以后可能增加至基站内部的设备。

本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。