专利名称：一种通讯基站热交换系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于通讯基站的热交换系统，特别是涉及一种利用热管进行 快速热传递并结合水箱蓄冷的散热效率高、速度快的热交换系统。
背景技术：
在现有的机房或通讯基站方舱散热装置中，最常见的是利用空调进行温度控制， 实现热量的转移。使用蒸汽压缩制冷循环，制冷剂经过室内的蒸发器，吸收室内热量蒸发， 后被压缩机压缩，然后在室外冷凝器中释放热量，再通过节流装置进入蒸发器，进行循环， 达到热量转移的效果。而这种制冷装置存在的问题是耗能大，结构相对复杂，而且价格高， 维护工作量较多，一旦停电便不能制冷，影响了通讯机房的散热，并且目前使用的制冷剂多 为氟利昂，对环境保护有影响。热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内液态工质的 蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改 变、可远距离传热、可控制温度、阻力损失小、结构紧凑、工作可靠和维护费用少等多种优 点。在现有的机房或基站方舱中，通常采用热管作为热交换器，热管的蒸发段置于室内，冷 凝段置于室外，蒸发段用以吸收室内热量然后再传导出机房外的冷凝段，达到散热的效果。专利号为“CN200820087191.X”的实用新型专利公开了一种“节能型通讯基站方舱 散热装置”，包括由若干根热管组成的热管束，所述热管的蒸发段和冷凝段分别位于方舱的 内部和外部，在方舱的外部设有水箱，在水箱内装有水，热管的冷凝段置于水箱内的水面下 方。上述专利是将热管的冷凝段置于室外的水箱的水面下端，热管内工质在蒸发段吸收方 舱内发热源产生的热量，并将热量带到伸入水箱中水面下端的冷凝段，工质冷凝，向水箱里 的水放热，然后水再通过水箱的壁面以及壁面上的散热肋片与空气进行对流换热，从而达 到迅速散热的目的。但是实际应用中发现，仍有不尽人意的地方，比如单个热管体积较大， 在上面安装散热翅片加工较为复杂，成本较高。
发明内容本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种改进的通讯基站热交换系统， 该系统包括由多根细长热管组成的热管束，在细长的热管蒸发段的外管壁上沿热管长度方 向固设有两个换热薄片，不仅具有重量轻，加工方便，成本降低的优点，而且由于热管横截 面积减小，使得热管内冷媒介质热交换效率大大提高，换热薄片受热较快，其吸收基站室内 的热量能够快速传递到热管蒸发段内进而传递出去；此外，热管蒸发段及换热薄片可吊挂 在机房室内的顶部，不占用任何机房内的使用空间，并能起到装饰板的顶部装饰效果。同时 又能根据实际情况调整换热薄片(热管蒸发段)之间排列的间距，机房设备等热源的上方 换热片排列紧密，其他地方排列稀疏，使机房内各处的温度分布均勻，不会有局部过热的情 况发生。本实用新型的技术方案是这样实现的[0007]—种通讯基站热交换系统，包括由多根细长热管组成的热管束，所述热管的蒸发 段与冷凝段分别位于基站舱体的内部和外部，热管冷凝段的高度大于蒸发段的高度，在热 管的蒸发段的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片，换热薄片的端部与热管蒸发 段外管壁相连，在基站舱体的外部设有水箱，在水箱内装有水，热管的冷凝段置于水箱内的 水面下方。为了达到美观的效果，作为优选，两个换热薄片是沿热管中心轴线对称设置于热 管蒸发段的两侧。作为优选，所述的两个换热薄片与热管的中心轴线处于同一个平面上。从而使得 热管与换热薄片之间的热量交换更加均勻。作为优选，所述的热管横截面的形状为圆形，所述的热管的直径为4mm 15mm。作为优选，所述的换热薄片呈矩形，其厚度为0. Imm 3mm，宽度为3cm 10cm。为使水箱中的水各处受热均勻，作为优选，热管的冷凝段垂直于水箱侧面插入到 水箱内，且热管冷凝段是沿水箱侧面由上到下均勻分布。作为优选，所述的水箱散热装置包括有多根热管，且所述的热管穿过水箱的顶面 垂直插设在水箱内，且热管是在水箱的顶面上均勻分布，所述热管的蒸发段置于水箱内的 水中，热管的冷凝段露出于水箱的顶面。热管均勻插设在水箱内，使得水箱散热效果大大提
尚ο为了提高热管的换热效果，作为优选，所述热管的蒸发段为外螺纹管，在热管的冷 凝段的外管壁上设有散热片，所述的散热片是沿热管长度方向焊接在热管冷凝段的外管壁 上，散热片上远离热管冷凝段的一端弯折形成副散热片。副散热片与散热片之间形成一定 角度，散热片与副散热片互相补充发挥作用，可以从各个角度与流动的空气充分进行对流 热交换，换热更加充分，从而提高了水箱的散热速度。作为优选，在水箱散热装置中热管冷凝段的左右两侧各对称设有4个散热片，每 一侧的4个散热片中，与每个散热片相连的副散热片之间相互平行，且两两相邻的副散热 片之间的垂直间距相等。采用这样的结构后，不仅使整体更加美观，而且经过了大量实验， 合理设置了散热片的数量，使其密度不至于过大或过小，并结合副散热片充分与空气进行 接触对流，实现最佳的散热效果。为使副散热片与散热片能够更好的配合发挥作用，作为优选，副散热片所处的平 面与散热片所处的平面之间的夹角为45° 75°。为了发挥散热片与副散热片的最大功效，作为优选，副散热片所处的平面与散热 片所处的平面之间的夹角为60°。为了进一步提高水箱的散热效果，作为优选，水箱还连接有地下水循环装置，所述 的地下水循环装置包括进水管、出水管及高压水泵，进水管的一端连接水箱底部，另一端通 过高压水泵连接地下水，出水管的两端分别连接水箱顶部及地下水。通过高压水泵将地下 水抽入水箱中，当外界温度较高，水箱散热效果不佳时以补偿水箱散热，热水则通过出水管 返回到地下，如此循环；由于地下水温常年保持在15°C左右，这样可以保证机房内的温度 一直保持在25°C左右，不受室外温度变化的影响。为了进一步提高水箱的散热效果，作为优选，所述的水箱连接有水循环散热装置， 所述的水循环散热装置包括进水管、出水管、水泵及埋入地下的地下水箱，在地下水箱内装有水，进水管的一端连接水箱底部，另一端通过水泵连接地下水箱，排水管的两端分别连接 水箱顶部、地下水箱。地下水箱是埋入到地下的，所以可与地下土壤交换热量，将水箱中溢 出的温度较高的水吸收到地下水箱中，再通过土壤散发出去，可起到与地下水同等的效果。为了进一步提高水箱的散热效果，作为优选，水箱还连接有制冷压缩泵。制冷压缩 泵可适时开启，对水箱内的水进行制冷，满足其充分散热的需要。本实用新型工作原理如下热管蒸发段的换热薄片收集机房内热量，使热管蒸发 段内的冷媒汽化并吸收热量。汽化后的冷媒流向热管的冷凝段，遇冷液化并释放热量，通过 冷凝 段将热量传递至水箱内的水中。水吸收热量后再通过水箱散热装置将热量传递出去， 热管内冷媒重新凝结为液体后在重力作用下流回热管的蒸发段，如此循环不止，逐步将机 房内的热量传递到外部的空气中。本实用新型的热交换系统具有的主要特点及有益效果为1.单向导热；由于热管本身的工作原理决定了热量只能从热管的低端向高端传导，因此热管只 能进行单向导热，也就是热量只能从室内传导到室外，而不用担心倒灌。当室外温度低于室 内温度时，热管将室内热量传导到室外；室外温度较高时，不会将室外热量传导到室内。2.美观实用，散热均勻；本实用新型的换热薄片采用分散式薄片结构的铝片，重量轻，安装方便。可吊挂在 机房室内的顶部，不占用任何机房内的使用空间，并能起到装饰板的顶部装饰效果。同时又 能根据实际情况调整换热片(热管蒸发段)之间排列的间距，机房设备等热源的上方换热 片排列紧密，其他地方排列稀疏，使机房内各处的温度分布均勻，不会有局部过热的情况发生。3.免维护整个系统不含任何运动部件，大大提高了稳定性和可靠性，基本不需要对系统进 行常规的维护。4.降低运行维护费用系统自身基本不需要任何维护，降低空调的使用时间后能降低空调的工作强度， 延长空调的使用寿命，从而显著降低运营商的运行维护费用。5.防盗安装该系统不破坏机房原有结构，不使用有色金属铜等贵金属，有利于防盗。6.保持机房原有工作环境基站机房内外只进行热量交换，没有任何空气对流，可以保持机房内的湿度以及 洁净度。9.具有蓄能功效本实用新型水箱内的水有蓄冷的作用，利用水箱内的水进行蓄冷及散热，从而增 大了昼间热管应用时两端的温差，强化了热管在昼间的换热能力，延长了热管运行有效时 间，提高了散热效率，适用范围更加广泛，即使在室内外温差较小的酷热的沙漠地区，仍能 获得很好的散热效果。
图1为本实用新型基站舱体内热管蒸发段的结构示意图；图2为图1的A向放大示意图；图3为为本实用新型实施例1的结构示意图；图4为本实用新型实施例2的结构示意图；图5为图4中水箱散热装置中热管的结构示意图；图6为图5的A向放大示意图；图7为本实用新型实施例3的结构示意图；图8为本实用新型实施例4的结构示意图；图9为本实用新型实施例5的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式
如下实施例1 如图3所示，本实用新型的一种通讯基站热交换系统，包括由多根细长 热管组成的热管束，所述热管的蒸发段3与冷凝段4分别位于基站舱体1的内部和外部，机 房舱体1为彩钢板围合而成，可起到保温作用；所述的热管横截面的形状为圆形，所述的热 管的直径为5mm，如图1 2所示，在热管的蒸发段3的外管壁上沿热管长度方向焊接有两 个换热薄片2，换热薄片的端部与热管蒸发段相连，两个换热薄片2是沿热管中心轴线对称 焊接于热管蒸发段3的两侧，且所述的两个换热薄片2与热管的中心轴线处于同一个平面 上。所述的换热薄片2呈矩形，其厚度为0.5mm，宽度为6cm。换热薄片2为金属材料制成， 特别优选铝，因为铝的导热性较佳。如图3所示，本实用新型由于采用了细长的热管，且热管两侧焊接了换热薄片2， 所以其整体质量较轻，所以可将热管束的蒸发段堆叠在一起，两个热管的蒸发段之间留有 一定间距，并一起吊挂在机房舱体1室内的顶部，不占用任何机房内的使用空间，并能起到 装饰板的顶部装饰效果。本实用新型可根据实际情况设置热管束所包含的热管的数量，将室内热管蒸发段 并排排列在一起，集中吸收舱体内热量，并且又能根据实际情况调整热管蒸发段(换热薄 片)之间排列的间距，机房设备等热源的上方换热薄片排列紧密，其他地方排列稀疏，使机 房内各处的温度分布均勻，不会有局部过热的情况发生。热管蒸发段3与冷凝段4之间为绝热段6，绝热段6管体外套绝热材料。在基站舱体1的顶部设有水箱5，为防止水蒸发，在水箱5内密闭装有水，热管的冷 凝段4置于水箱内的水面下方。为使水箱5内水各处受热均勻，热管的冷凝段4垂直于水 箱5侧面插入到水箱内，且热管冷凝段4是沿水箱5侧面由上到下均勻分布。为防止外界 高温影响，水箱5为保温材料制成。实施例2 本实施例与实施例1的不同之处在于如图4所示，为进一步提高水箱 的散热效果，水箱5设置在基站舱体1顶部，可与空气充分对流换热，水箱上设有水箱散热 装置，所述的水箱散热装置包括有多根热管7，所述的热管7穿过水箱5的顶面插设在水箱 内，且热管7沿水箱5顶面均勻分布，热管7均垂直于水箱5顶面，即所述热管7的蒸发段 7a置于水箱内水中，热管7的冷凝段7b露出于水箱的顶面。[0053]如图5、图6所示，因热管蒸发段7a与水长期接触，为增加其牢固程度，防止生锈 腐蚀，热管蒸发段7a为一体成型的外螺纹管，外螺纹相当于换热片，可充分与水接触增加 换热面积，提高换热速度；为提高冷凝段7b的散热效果，在热管7的冷凝段7b的左右两侧 各设有4个散热片8，左右两侧的散热片8是沿热管7中心轴线左右对称，且所述的散热片 8是沿热管7长度方向焊接在热管冷凝段7b的外管壁上，散热片8上远离热管冷凝段的一 端弯折形成副散热片9，副散热片9与散热片8之间所成的角度为60度，且所有的副散热片 9均相互平行；副散热片9与散热片8之间形成一定角度，使得可以从各个角度与流动的空 气进行对流热交换，换热更加充分。在水箱5的上方设有遮阳篷10，遮阳篷10将热管7的冷凝段7b遮住，以避免太阳 直射，影响散热效果。实施例3 如图7所示，本实施例与实施例1不同之处在于为了适应热管工作需 要，热管冷凝段高度必然大于蒸发段高度，水箱5设置在一钢架10顶部，钢架10高于基站 舱体1 ；为进一步提高水箱5的散热效果，水箱5还连接有地下水循环装置，所述的地下水 循环装置包括进水管11、出水管12及高压水泵13，进水管11的一端连接水箱5底部，另一 端通过高压水泵13连接地下水，出水管12的两端分别连接水箱5顶部及地下水。为了能够实现自动控制，该系统还包括温度探测器、温控开关，温度探测器设置在 水箱5内，温控开关分别与温度探测器、高压水泵13相连。当外界温度较高，水箱5散热效 果不佳时，温度探测器检测水温并将温度参数传递至温控开关，当水箱中的水温升高达到 温控开关设定值后，温控开关打开高压水泵13抽水，热水则通过出水管12返回到地下，如 此循环；当水箱内水温降低到设定值以下时，温控开关控制水泵使其停止工作。由于地下水 温常年保持在15°C左右，这样可以保证机房内的温度一直保持在25°C左右，不受室外温度 变化的影响。实施例4 如图8所示，本实施例与实施例2的不同之处在于在外界环境温度较 高，水箱散热装置不能带来很好的散热效果时，为进一步提高水箱的散热效果，所述的水箱 5连接有水循环散热装置，所述的水循环散热装置包括进水管11、出水管12、水泵16及埋入 地下的地下水箱14，在地下水箱14内装有水，进水管11的一端连接水箱5底部，另一端通 过水泵16连接地下水箱14，排水管12的两端分别连接水箱5顶部、地下水箱14。通过水 泵16将地下水箱14中的水抽取至水箱5内，与水箱5内原有的水混合，水箱5内温度较高 的水从出水管12溢出，流至地下水箱14内，地下水箱14再与土壤进行热交换，将水制冷， 如此不断循环，节能环保。为了能够实现自动控制，该系统还包括温度探测器、温控开关，温度探测器设置在 水箱5内，温控开关分别与温度探测器、水泵16相连，温度探测器检测水温并将温度参数传 递至温控开关，当外界温度较高，水箱散热装置不能满足散热需要时，且水箱中的水温升高 达到温控开关设定值后，温控开关打开水泵16抽水，热水则通过排水管12返回到地下水箱 14，如此循环；当水箱内水温降低到设定值以下时，温控开关控制水泵使其停止工作。由于 地下水箱14埋在地下，基本等同于地下水，水温常年保持在15°C左右，这样可以保证机房 内的温度一直保持在25°C左右，不受室外温度变化的影响。实施例5 如图9所示，本实施例与实施例1不同之处在于为了适应热管工作需 要，热管冷凝段高度必然大于蒸发段高度，水箱5设置在一钢架10顶部，钢架10高于基站舱体1 ；为防止外界高温影响，水箱5为保温材料制成；为进一步提高水箱的散热效果，水箱 5还连接有制冷压缩泵15，当外界温度较高，水箱内的水不能满足散热要求时，通过制冷压 缩泵15适时对水箱5内的水进行制冷。 为了能够实现自动控制，该系统还包括温度探测器、温控开关，温度探测器设置在 水箱5内，温控开关分别与温度探测器、制冷压缩泵15相连。温度探测器检测水温并将温 度参数传递至温控开关，当水箱中的水温升高达到温控开关设定值后，温控开关打开制冷 压缩泵使其工作，对水箱内的水进行制冷；当水箱内水温降低到设定值以下时，温控开关控 制制冷压缩泵使其停止工作，如此循环。在有峰谷电的地区，可以用晚上谷电的时间对水进 行制冷，节约电费。制冷压缩泵6工作功率为1. 8KW，对水进行制冷，保持水温在20°C以下，每天需要 的工作时间大约在5小时左右，能满足发热量2KW的方舱室温不超过35°C，较为节能。本实用新型利用热管原理，在室内外达到一定的温差条件下，将机房内的热量通 过热管传递到外部散热装置中，从而达到机房内降温的效果，真正实现了零能耗降温。本实 用新型是采用细长热管并在热管两侧焊接换热薄片，单根热管换热效率高，吸热、散热快， 本实用新型将多根热管集中在一起，使得其能够集中进行快速换热，使机房内热量能尽快 散发出去。另外配合水箱及水箱散热装置等部件，使得散热效果更佳。
权利要求一种通讯基站热交换系统，包括由多根细长热管组成的热管束，所述热管的蒸发段(3)与冷凝段(4)分别位于基站舱体(1)的内部和外部，热管冷凝段(4)的高度大于蒸发段(3)的高度，其特征是在热管的蒸发段(3)的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片(2)，换热薄片(2)的端部与热管蒸发段(3)外管壁相连，在基站舱体(1)的外部设有水箱(5)，在水箱(5)内装有水，热管的冷凝段(4)置于水箱内的水面下方。
2.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是两个换热薄片(2)是 沿热管中心轴线对称设置于热管蒸发段(3)的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是所述的两个换热 薄片(2)与热管的中心轴线处于同一个平面上。
4.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是所述的热管横截面的 形状为圆形，所述的热管的直径为4mm 15mm。
5.根据权利要求1或所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是所述的换热薄片(2) 呈矩形，其厚度为0. Imm 3_，宽度为3cm 10cm。
6.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是热管的冷凝段(4)垂 直于水箱(5)侧面插入到水箱内，且热管冷凝段(4)是沿水箱(5)侧面由上到下均勻分布。
7.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是水箱(5)上设有水箱 散热装置，所述的水箱散热装置包括有多根热管(7)，所述的热管(7)穿过水箱的顶面垂直 插设在水箱(5)内，且热管(7)是在水箱(5)的顶面上均勻分布，所述热管(7)的蒸发段 (7a)置于水箱(5)内的水中，热管(7)的冷凝段(7b)露出于水箱(5)的顶面。
8.根据权利要求7所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是所述水箱散热装置中 热管的蒸发段(7a)为外螺纹管，在热管的冷凝段(7b)的外管壁上设有散热片(8)，所述的 散热片(8)是沿热管长度方向焊接在热管冷凝段(7b)的外管壁上，散热片(8)上远离热管 冷凝段的一端弯折形成副散热片(9)。
9.根据权利要求8所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是在水箱散热装置中热 管冷凝段(7b)的左右两侧各对称设有4个散热片(8)，每一侧的4个散热片中，与每个散热 片相连的副散热片(9)之间相互平行，且两两相邻的副散热片(9)之间的垂直间距相等。
10.根据权利要求9所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是副散热片(9)所处的 平面与散热片(8)所处的平面之间的夹角为45° 75°。
11.根据权利要求10所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是副散热片(9)所处 的平面与散热片(8)所处的平面之间的夹角为60°。
12.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是水箱(5)还连接有地 下水循环装置，所述的地下水循环装置包括进水管(11)、出水管(12)及高压水泵(13)，进 水管(11)的一端连接水箱(5)底部，另一端通过高压水泵(13)连接地下水，出水管(12) 的两端分别连接水箱(5)顶部及地下水。
13.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是所述的水箱(5)连接 有水循环散热装置，所述的水循环散热装置包括进水管(11)、出水管(12)、水泵(16)及埋 入地下的地下水箱(14)，在地下水箱(14)内装有水，进水管(11)的一端连接水箱(5)底 部，另一端通过水泵(16)连接地下水箱(14)，出水管(12)的两端分别连接水箱(5)顶部、 地下水箱(14)。
14.根据权利要求1所述的一种通讯基站热交换系统，其特征是水箱(5)还连接有制 冷压缩泵(15)。
专利摘要本实用新型公开了一种通讯基站热交换系统，包括由多根细长热管组成的热管束，热管的蒸发段与冷凝段分别位于基站舱体的内部和外部，在热管的蒸发段的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片，换热薄片的端部与热管蒸发段外管壁相连，在基站舱体的外部设有水箱，在水箱内装有水，热管的冷凝段置于水箱内的水面下方。该系统是在细长的热管蒸发段的外管壁上沿热管长度方向固设有两个换热薄片，不仅具有重量轻，加工方便，成本降低的优点，而且由于热管横截面积减小，使得热管内冷媒介质热交换效率大大提高，换热薄片受热较快，其吸收基站室内的热量能够快速传递到热管蒸发段内进而传递出去，水箱具有蓄能的能力，利于基站散热。
文档编号F28F1/14GK201621999SQ20092029507
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者景斌, 郑斌 申请人:三以实业(德清)有限公司