一种5G机柜制冷系统的制作方法

本发明涉及机房或基站排热领域，特别涉及一种5g机柜制冷系统，可以为5g机柜供冷，室内柜体空调根据应用场景及5g机柜柜体内设备的气流组织特点，针对性地设计了多种机柜级末端型式，可作为柜门、侧板、底板或顶板安装在5g机柜柜体上，室外冷源可根据当地自然冷源供应情况采用风冷或水冷等多种冷源供给方式，系统利用重力驱动，特殊场所可选配利用制冷剂泵驱动，适用范围广，在保障5g机柜中设备稳定工作在适宜温度下的同时，有效解决机房局部热点，降低机房pue，系统节能、可靠。

背景技术：

5g基站一体化能源柜(以下简称“5g机柜”)是中国移动院自主研发的国内首创、国际领先的数字智能供电产品之一，以提高信息通信领域供电效率、降低能耗、缩短建设周期、节约建设成本。

5g机柜主要由机柜单元、供电单元、空调单元组成，预留有设备安装空间。5g机柜中安装有前进风、后出风的mimo(multiple-inputmultiple-output)电源和左进风、右出风的bbu(buildingbasebandunite)等设备，根据不同散热场景需要，针对性地进行空调单元和制冷系统的设计，十分必要。

技术实现要素：

针对现有技术发展的上述需求，本发明旨在提供一种5g机柜制冷系统，为5g机柜供冷，室内柜体空调根据应用场景及5g机柜柜体内设备的气流组织特点，针对性地设计了多种机柜级末端型式，可作为柜门、侧板、底板或顶板安装在5g机柜柜体上，室外冷源可根据当地自然冷源供应情况采用风冷或水冷等多种冷源供给方式，系统利用重力驱动，特殊场所可选配利用制冷剂泵驱动，适用范围广，在保障5g机柜中设备稳定工作在适宜温度下的同时，有效解决机房局部热点，降低机房pue，系统节能、可靠。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：

一种5g机柜制冷系统，包括5g机柜柜体、室内柜体空调、室外冷源单元，其特征在于：

所述5g机柜柜体为封闭柜体，包括机柜框架以及设置在所述机柜框架上的前门、后门、顶板、底板、左侧板、右侧板，所述5g机柜柜体的封闭柜体内布置电子设备，所述电子设备的进风通道附近形成冷气流区，所述电子设备的出风通道附近形成热气流区；

所述室内柜体空调为整体呈板状的机柜级空调，包括钣金框架以及设置在所述钣金框架内外两侧的内侧板、外侧板，所述外侧板为封闭板材，所述内侧板上开设有回风口、送风口，所述内侧板与外侧板之间的空间内设置有热管换热器，所述回风口和/或送风口处选配有风机，所述回风口临近所述热气流区布置，所述送风口临近所述冷气流区布置，所述回风口吸入所述热气流区中的热气，热气经过所述热管换热器吸热降温后转变为冷气，冷气经所述送风口送入所述冷气流区，之后进入所述电子设备的进风通道，气流在柜内封闭空间内形成循环；

所述室内柜体空调挂设在所述机柜框架上，并形成为所述5g机柜柜体的前门、后门、顶板、底板、左侧板、右侧板中的至少一个，或者设置在所述5g机柜柜体的前门、后门、顶板、底板、左侧板、右侧板中的至少一个的内侧；

所述室外冷源单元可根据当地自然冷源供应情况采用风冷或水冷；

所述室内柜体空调中的热管换热器通过连接管路与所述室外冷源单元连通，形成循环管路系统。

优选地，所述室内柜体空调形成为所述5g机柜柜体的前门或后门，或者设置在所述5g机柜柜体的前门或后门的内侧，在所述5g机柜柜体的封闭空间内，所述室内柜体空调的送风口吹向所述5g机柜柜体内电子设备的进风通道，形成冷气流区，所述室内柜体空调的回风口靠近所述5g机柜柜体内电子设备的出风通道，形成热气流区，所述室内柜体空调吸入所述5g机柜柜体内电子设备加热后的热空气，将热空气冷却后再送入所述5g机柜柜体内电子设备的吸入口，气流在柜内封闭空间内形成循环。

优选地，所述室内柜体空调形成为所述5g机柜柜体的左侧板或右侧板，或者设置在所述5g机柜柜体的左侧板或右侧板的内侧，在所述5g机柜柜体的封闭空间内设置有隔离组件，将所述5g机柜柜体的封闭空间分隔为热气流区和冷气流区，所述室内柜体空调的回风口吸入所述5g机柜柜体内电子设备加热后的热气流区的热空气，将热空气冷却后再送入所述5g机柜柜体内电子设备的吸入口对应的冷气流区，气流在柜内封闭空间内形成循环。

进一步地，所述室内柜体空调通过门轴、门锁实现安装并锁紧在所述5g机柜柜体的机柜框架上。

进一步地，所述门锁上选装有连杆锁，所述室内柜体空调的底部选配有用以支撑重量和便于开关门的脚轮。

优选地，所述室内柜体空调形成为所述5g机柜柜体的底板或顶板，或者设置在所述5g机柜柜体的内侧，在所述5g机柜柜体的封闭空间内，所述室内柜体空调的送风口吹向所述5g机柜柜体内电子设备的进风通道，形成冷气流区，所述室内柜体空调的回风口靠近所述5g机柜柜体内电子设备的出风通道，形成热气流区，所述室内柜体空调吸入所述5g机柜柜体内电子设备加热后的热空气，将热空气冷却后再送入所述5g机柜柜体内电子设备的吸入口，气流在柜内封闭空间内形成循环。

优选地，所述室外冷源单元包括机械制冷模块和热管自然冷源制冷模块，其中，所述热管自然冷源制冷模块包括热管冷凝器、热管冷凝风机以及选配的喷淋组件，所述热管冷凝风机用以对所述热管冷凝器进行风冷，所述选配的喷淋组件用以对所述热管冷凝器进行蒸发冷凝，所述热管冷凝器通过连接管路与所述室内柜体空调中的热管换热器连通形成第一循环管路；所述机械制冷模块包括中间换热器ⅰ、空调冷凝器、节流装置、压缩机、空调冷凝风机，所述空调冷凝风机用以对所述空调冷凝器进行风冷，所述中间换热器ⅰ的冷侧、空调冷凝器、节流装置、压缩机通过管路连接形成一空调制冷循环回路，所述中间换热器ⅰ的热侧通过连接管路与所述室内柜体空调中的热管换热器连通形成第二循环管路，所述室内柜体空调中的热管换热器通过设置在连接管路上的切换阀实现与所述第一循环管路和/或第二循环管路连通。所述热管自然冷源制冷模块选配喷淋组件后，可实现所述热管自然冷源制冷模块工作在风冷和蒸发冷凝相结合模式下，从而进一步节能。

进一步地，所述室外冷源单元优先采用仅开启所述热管自然冷源制冷模块的模式，其次采用所述热管自然冷源制冷模块与所述机械制冷模块同时开启模式，最后采用仅开启所述机械制冷模块的模式。

进一步地，优先采用仅开启所述热管自然冷源制冷模块的模式，当所述热管自然冷源制冷模块优选工作在风冷模式可满足制冷需求时，或当选配有喷淋组件且次选工作在风冷和蒸发冷凝相结合模式下可满足制冷需求时，所述机械制冷模块不启动；其次采用所述热管自然冷源制冷模块与所述机械制冷模块同时开启模式，当所述热管自然冷源制冷模块优选工作在风冷模式下不能满足制冷需求时，或当选配有喷淋组件且次选工作在风冷和蒸发冷凝相结合模式下仍不能满足制冷需求时，开启所述机械制冷模块进行制冷补充；最后采用仅开启所述机械制冷模块的模式，当自然冷源不能满足制冷需求时，仅启动所述机械制冷模块满足制冷需求。

优选地，所述室外冷源单元可根据当地自然冷源供应情况采用水冷，当中央空调可提供系统所需的冷却水时，室外冷源单元可直接借助中间换热器ⅱ实现冷却水与所述室内柜体空调的换热。

优选地，所述室内柜体空调与所述室外冷源单元所构成的系统中，采用氟利昂类制冷剂，无水进入所述5g机柜柜体内。

优选地，所述室外冷源单元与所述室内柜体空调可以为一拖一或一拖多。

优选地，所述连接管路至少包括气管主管、液管主管、室内柜体空调进液支管、室内柜体空调排气支管、热管自然冷源制冷模块进气支管、热管自然冷源制冷模块出液支管，当所述室内柜体空调安装在所述5g机柜柜体的前门、后门或左侧板、右侧板且需要开关门时，所述室内柜体空调进液支管、室内柜体空调排气支管均采用软管。

优选地，所述5g机柜柜体可选配应急排风单元，所述应急排风单元由应急进风阀、应急排风扇、应急密封组件组成，当无应急排风需求时，所述应急密封组件实现所述5g机柜柜体的密封，所述应急进风阀、应急排风扇不工作；当有应急排风需求时，所述应急密封组件打开，所述应急进风阀自动开启，所述应急排风扇启动工作。

优选地，所述5g机柜制冷系统利用重力驱动；特殊场所如当传统重力热管因高度差或系统阻力产生驱动力不足问题时，此时在靠近所述热管自然冷源制冷模块、机械制冷模块的所述液管主管上可选配安装制冷剂泵，以提高系统适用性，此时在所述制冷剂泵的前端管路上同时安装储液罐。

优选地，进一步包括控制系统，所述控制系统包括控制器、漏水报警器、温度传感器、湿度传感器等；所述控制器根据所述室内柜体空调上温度传感器探测到的温度来调整所述室内柜体空调内的所述选配风机的转速并进行温度、风机转速显示与监控；可显示所述湿度传感器探测的所述室内柜体空调内湿度情况并在超限值时发出报警；可在所述漏水报警器探测到有漏水发生时发出告警；可根据室内外温差调节所述热管自然冷源制冷模块的所述热管冷凝风机的转速及所述选配喷淋组件是否启动；可根据探测到的回风温度控制所述机械制冷模块的运行状态，可在所述热管自然冷源制冷模块与所述机械制冷模块故障或断电时启动所述选配的应急排风单元，从而监控系统节能、可靠、稳定运行。

由以上技术方案可知，本发明的5g机柜制冷系统，为5g机柜供冷，室内柜体空调根据应用场景及5g机柜柜体内设备的气流组织特点，针对性地设计了多种机柜级末端型式，可作为柜门、侧板、底板或顶板安装在5g机柜柜体上，室外冷源可根据当地自然冷源供应情况采用风冷或水冷等多种冷源供给方式，系统利用重力驱动，特殊场所可选配利用制冷剂泵驱动，适用范围广，在保障5g机柜中设备稳定工作在适宜温度下的同时，有效解决机房局部热点，降低机房pue，系统节能、可靠。

附图说明

图1为本发明的5g机柜制冷系统的结构示意图。

图2为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在后门侧采用风冷且仅开启热管自然冷源制冷模块风冷模式时的循环介质流动示意图。

图3为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在后门侧采用水冷时的循环介质流动示意图。

图4为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在左侧板位置采用风冷且开启热管自然冷源制冷模块风冷和蒸发冷凝相结合模式时的循环介质流动示意图。

图5为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在底板位置采用热管自然冷源制冷模块与机械制冷模块同时开启模式时的循环介质流动示意图。

图6为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在后门侧采用风冷且仅开启机械制冷模块时的循环介质流动示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明的5g机柜制冷系统的结构示意图。如图1所示，本发明的5g机柜制冷系统，包括5g机柜柜体1、室内柜体空调2、室外冷源3、连接管路4，其中，5g机柜柜体1为封闭柜体，带前门1-1、后门1-2、顶板1-3、底板1-4、左侧板1-5、右侧板1-6；室内柜体空调2为机柜级空调，采用外侧封闭，内侧开设回风口2-1、送风口2-2的方式，包括钣金框架2-3、热管换热器2-4，可选配风机2-5；室内柜体空调2可单独或同时代替5g机柜柜体1的前门1-1或后门1-2；也可单独或同时代替顶板1-3或底板1-4或安装在顶板1-3或底板1-4上，也可代替左侧板1-5或右侧板1-6或安装在左侧板1-5或右侧板1-6内，与5g机柜柜体1形成封闭空间；室外冷源3可根据当地自然冷源供应情况采用风冷或水冷；室内柜体空调2与室外冷源3通过连接管路4连通，形成循环管路系统；室外冷源3可根据当地自然冷源供应情况采用风冷，具体风冷可采用热管自然冷源制冷模块3-1与机械制冷模块3-2相结合的全年制冷方案，优先采用仅开启热管自然冷源制冷模块3-1的模式，其次采用热管自然冷源制冷模块3-1与机械制冷模块3-2同时开启模式，最后采用仅开启机械制冷模块3-2的模式；热管自然冷源制冷模块3-1包括热管冷凝器3-1-1、热管冷凝风机3-1-2，可选配喷淋组件3-1-3实现热管自然冷源制冷模块3-1工作在风冷和蒸发冷凝相结合模式下，从而进一步节能；机械制冷模块3-2包括中间换热器ⅰ3-2-1、空调冷凝器3-2-2、节流装置3-2-3、压缩机3-2-4、空调冷凝风机3-2-5；室外冷源3可根据当地自然冷源供应情况采用水冷，当中央空调可提供系统所需的冷却水时，室外冷源3可直接借助中间换热器ⅱ5实现冷却水与室内柜体空调2的换热；室内柜体空调2与室外冷源3、连接管路4所构成的系统中，采用氟利昂类制冷剂，无水进入5g机柜柜体1内；室外冷源3与室内柜体空调2可以为一拖一或一拖多；连接管路4包括气管主管4-1、液管主管4-2、室内柜体空调进液支管4-3、室内柜体空调排气支管4-4、热管自然冷源制冷模块进气支管4-5、热管自然冷源制冷模块出液支管4-6等，当室内柜体空调2安装在5g机柜柜体1的前门1-1、后门1-2或左侧板1-5、右侧板1-6且需要开关门时，室内柜体空调进液支管4-3、室内柜体空调排气支管4-4均采用软管；5g机柜柜体1可选配应急排风单元1-7，应急排风单元1-7由应急进风阀1-7-1、应急排风扇1-7-2、应急密封组件1-7-3组成，当无应急排风需求时，应急密封组件1-7-3实现5g机柜柜体1的密封，应急进风阀1-7-1、应急排风扇1-7-2不工作；当有应急排风需求时，应急密封组件1-7-3打开，应急进风阀1-7-1自动开启，应急排风扇1-7-2启动工作；系统利用重力驱动，特殊场所如当传统重力热管因高度差或系统阻力产生驱动力不足问题时，此时在靠近热管自然冷源制冷模块3-1、机械制冷模块3-2的液管主管4-2上可选配安装制冷剂泵6，以提高系统适用性，此时在制冷剂泵6的前端管路上同时安装储液罐7；进一步包括控制系统8，控制系统8包括控制器8-1、漏水报警器8-2、温度传感器8-3、湿度传感器8-4等；控制器8根据室内柜体空调2上温度传感器8-3探测到的温度来调整室内柜体空调2内的选配风机2-5的转速并进行温度、风机转速显示与监控；可显示湿度传感器8-4探测的室内柜体空调2内湿度情况并在超限值时发出报警；可在漏水报警器8-2探测到有漏水发生时发出告警；可根据室内外温差调节热管自然冷源制冷模块3-1的热管冷凝风机3-1-2的转速及选配喷淋组件3-1-3是否启动；可根据探测到的回风温度控制机械制冷模块3-2的运行状态，可在热管自然冷源制冷模块3-1与机械制冷模块3-2故障或断电时启动选配的应急排风单元1-7，从而监控系统节能、可靠、稳定运行。

图2为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在后门侧采用风冷且仅开启热管自然冷源制冷模块风冷模式时的循环介质流动示意图。如图2所示，根据应用场景需要，当室内柜体空调2代替5g机柜柜体1的后门1-2时，室内柜体空调2可通过门轴2-6、门锁2-7实现安装并锁紧在5g机柜柜体1的后门侧且可实现自由开关门，门锁2-7可选装连杆锁，且此时可选配支撑重量和便于开关门的脚轮2-8；此时室内柜体空调2与带有前门1-1、顶板1-3、底板1-4、左侧板1-5、右侧板1-6的5g机柜柜体1形成封闭空间，室内柜体空调2送风口2-2吹向5g机柜柜体1内设备进风通道，形成冷气流区，回风口2-1靠近5g机柜柜体1内设备出风通道，形成热气流区，室内柜体空调2吸入5g机柜柜体1内设备加热后的热空气，将热空气冷却后再送入5g机柜柜体1内设备吸入口，气流在柜内封闭空间内形成循环；室外冷源3采用仅开启热管自然冷源制冷模块3-1的风冷模式，选配的喷淋组件3-1-3不启动，机械制冷模块3-2不启动；此对体空调2中空气流动方向如图中箭头a所示；室内柜体空调2与热管自然冷源制冷模块3-1及连接管路4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6中制冷剂流动方向如图中箭头b所示；热管自然冷源制冷模块3-1中空气流动方向如图中箭头c所示。

图3为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在后门侧采用水冷时的循环介质流动示意图。如图所示，根据应用场景需要，当室内柜体空调2代替5g机柜柜体1的后门1-2时，室内柜体空调2可通过门轴2-6、门锁2-7实现安装并锁紧在5g机柜柜体1的后门侧且可实现自由开关门，此时室内柜体空调2与带有前门1-1、顶板1-3、底板1-4、左侧板1-5、右侧板1-6的5g机柜柜体1形成封闭空间，室内柜体空调2送风口2-2吹向5g机柜柜体1内设备进风通道，形成冷气流区，回风口2-1靠近5g机柜柜体1内设备出风通道，形成热气流区，室内柜体空调2吸入5g机柜柜体1内设备加热后的热空气，将热空气冷却后再送入5g机柜柜体1内设备吸入口，气流在柜内封闭空间内形成循环；室外冷源3可根据当地自然冷源供应情况采用水冷，当中央空调可提供系统所需的冷却水时，室外冷源可直接借助中间换热器ⅱ5实现冷却水与室内柜体空调2的换热。此时室内柜体空调2中空气流动方向如图中箭头a所示；室内柜体空调2与中间换热器ⅱ5及连接管路4-1、4-2、4-3、4-4中制冷剂流动方向如图中箭头d所示；冷却水流动方向如图中箭头e所示。

图4为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在左侧板位置采用风冷且开启热管自然冷源制冷模块风冷和蒸发冷凝相结合模式时的循环介质流动示意图。如图所示，根据应用场景需要，当室内柜体空调2代替5g机柜柜体1的左侧板1-5时，室内柜体空调2通过紧固件实现安装在5g机柜柜体1的左侧，此时室内柜体空调2与带有前门1-1、后门1-2、顶板1-3、底板1-4、右侧板1-6的5g机柜柜体1形成封闭空间，此时5g机柜柜体1进一步包括隔离组件1-8，将5g机柜柜体1内分为热气流区和冷气流区，室内柜体空调2送风口2-2吹向5g机柜柜体1内设备进风通道，形成冷气流区，回风口2-1靠近5g机柜柜体1内设备出风通道，形成热气流区，室内柜体空调2吸入5g机柜柜体1内设备加热后的热气流区的热空气，将热空气冷却后再送入5g机柜柜体1内设备吸入口对应的冷气流区，气流在柜内封闭空间内形成循环；室外冷源3根据当地自然冷源供应情况采用开启热管自然冷源制冷模块3-1的风冷和蒸发冷凝相结合模式，此时选配的喷淋组件3-1-3启动，机械制冷模块3-2不启动；此时室内柜体空调2中空气流动方向如图中箭头f所示；室内柜体空调2与热管自然冷源制冷模块3-1及连接管路4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6中制冷剂流动方向如图中箭头g所示；热管自然冷源制冷模块3-1中空气流动方向如图中箭头c所示；选配的喷淋组件3-1-3中水流动方向如图中箭头h所示。

图5为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在底板位置采用热管自然冷源制冷模块与机械制冷模块同时开启模式时的循环介质流动示意图。如图所示，根据应用场景需要，当室内柜体空调2通过紧固件安装在5g机柜柜体1的底板1-4上时，此时室内柜体空调2与带有前门1-1、后门1-2、顶板1-3、底板1-4、左侧板1-5、右侧板1-6的5g机柜柜体1形成封闭空间，室内柜体空调2送风口2-2吹向5g机柜柜体1内设备进风通道，形成冷气流区，回风口2-1靠近5g机柜柜体1内设备出风通道，形成热气流区，室内柜体空调2吸入5g机柜柜体1内设备加热后的热空气，将热空气冷却后再送入5g机柜柜体1内设备吸入口，气流在柜内封闭空间内形成循环；室外冷源3根据当地自然冷源供应情况采用热管自然冷源制冷模块3-1与机械制冷模块3-2同时开启模式，当热管自然冷源制冷模块3-1优选工作在风冷模式下不能满足制冷需求时，或当选配有喷淋组件3-1-3且次选工作在风冷和蒸发冷凝相结合模式下仍不能满足制冷需求时，开启机械制冷模块3-2进行制冷补充；此时室内柜体空调2中空气流动方向如图中箭头j所示；室内柜体空调2与热管自然冷源制冷模块3-1、机械制冷模块3-2及连接管路4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6中制冷剂流动方向如图中箭头k所示；热管自然冷源制冷模块3-1中空气流动方向如图中箭头c所示；选配的喷淋组件3-1-3中水流动方向如图中箭头h所示；机械制冷模块3-2中制冷剂流动方向如图中箭头l所示；机械制冷模块3-2中空气流动方向如图中箭头m所示。

图6为本发明的5g机柜制冷系统室内柜体空调安装在后门侧采用风冷且仅开启机械制冷模块时的循环介质流动示意图。如图所示，根据应用场景需要，当室内柜体空调2代替5g机柜柜体1的后门1-2时，室内柜体空调2可通过门轴2-6、门锁2-7实现安装并锁紧在5g机柜柜体1的后门侧且可实现自由开关门，此时室内柜体空调2与带有前门1-1、顶板1-3、底板1-4、左侧板1-5、右侧板1-6的5g机柜柜体1形成封闭空间，室内柜体空调2送风口2-2吹向5g机柜柜体1内设备进风通道，形成冷气流区，回风口2-1靠近5g机柜柜体1内设备出风通道，形成热气流区，室内柜体空调2吸入5g机柜柜体1内设备加热后的热空气，将热空气冷却后再送入5g机柜柜体1内设备吸入口，气流在柜内封闭空间内形成循环；室外冷源3采用仅开启机械制冷模块3-2的模式，热管自然冷源制冷模块3-1不启动；此时室内柜体空调2中空气流动方向如图中箭头a所示；室内柜体空调2与机械制冷模块3-2及连接管路4-1、4-2、4-3、4-4中中制冷剂流动方向如图中箭头n所示；机械制冷模块3-2中制冷剂流动方向如图中箭头l所示；机械制冷模块3-2中空气流动方向如图中箭头m所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。