一种机柜的制作方法

本发明涉及机柜技术领域，尤其涉及一种具有制冷功能的机柜。

背景技术：

目前国家在大力推进5g网络基础设施建设，5g基站和4g基站相比，通信设备功耗明显提升，其中bbu发热量是4g基站的2-3倍。目前5g基站以c-ran建设模式为主，即将多个bbu集中放置到一个机柜内，导致单个机柜的发热量成倍增加，单个机柜功率高达5-10kw，达到高热密度机柜的水平。

目前机柜制冷一般采用传统房间级空调制冷模式，即先冷环境，再冷设备，冷空气需送至整个空间，冷量浪费严重，且冷量难以被机柜内设备充分利用，存在气流组织不合理的问题，造成机柜内过热，影响设备正常运行，限制了现有机柜在5g基站内的应用。

技术实现要素：

本申请一些实施例中，提供了一种机柜，包括：柜体，其内形成有用于安装设备的安装空间，所述设备与所述柜体之间形成有环绕所述设备外周的气流通道；隔板，其设于所述气流通道内，所述隔板将所述气流通道分隔成沿竖直方向延伸的冷气流通道和热气流通道；制冷单元，其用于向所述安装空间提供冷气，所述制冷单元的出风口与所述冷气流通道连通；风机单元，其设于所述安装空间内，用于将所述安装空间内的气体导流至所述制冷单元的回风口，所述风机单元的回风口与所述热气流通道连通；所述机柜处于压缩机制冷模式时，所述制冷单元和所述风机单元开启，所述制冷单元向所述冷气流通道提供冷气，冷气与所述设备进行热交换，换热后的气体和所述热气流通道内的气体经所述风机单元的回风口进入所述风机单元、再经所述风机单元的出风口流至所述制冷单元的回风口。

冷气流通道和热气流通道的隔离设计可避免冷气和热气混合，气流组织合理，有助于提高降温效率和制冷单元的制冷效率，提高节能性。

机柜处于压缩机制冷模式时，制冷单元直接向机柜的内部提供冷气，冷气可全部、高效地用于设备的降温，提高设备的降温效率。

本申请一些实施例中，机柜具有五种工作模式，分别是压缩机制冷模式、氟泵制冷模式、利用外部自然冷气制冷模式、应急通风模式以及柜内余热利用模式，通过监控机柜内外和基站外的温度的变化以及相关设备的运行情况，机柜可灵活选用合适的制冷模式，以实现高效节能，提高设备的降温效率，保证机柜能够长期可靠运行。

本申请一些实施例中，所述隔板具有两个，两个所述隔板对角设置以将所述气流通道分隔成l型的所述冷气流通道和l型的所述热气流通道；所述设备具有散热口，所述散热口与所述热气流通道连通。

本申请一些实施例中，所述制冷单元包括室外机和至少一个室内机，所述室内机设于所述柜体的柜门上，所述室内机向所述设备吹送冷气。

本申请一些实施例中，所述室外机内设有压缩机、氟泵、冷凝器、节流部件以及变频控制器，所述变频控制器对所述压缩机进行变频控制；当基站外温度高于某一设定值时，所述压缩机开启，所述氟泵关闭，所述风机单元开启，机柜处于正常压缩机制冷模式；当基站外环境的温度低于某一设定值时，所述压缩机关闭，所述氟泵开启，所述风机单元开启，机柜处于氟泵制冷模式，所述机柜内的气流循环与所述压缩机制冷模式下的气流循环相同。当所述机柜外温度低于某一设定值时，所述压缩机关闭，所述氟泵关闭，所述新风单元开启，机柜处于利用外部自然冷气制冷模式；当所述机柜内温度低于某一设定值时，机柜处于余热利用模式。

本申请一些实施例中，所述风机单元设于所述安装空间的顶部或中部，所述风机单元包括风机罩壳和设于所述风机罩壳内的风机，所述风机罩壳上设有风机单元的回风口和风机单元的出风口，所述风机罩壳与所述柜体连接，所述风机单元的回风方式为侧回风和/或顶回风和/或底回风。

本申请一些实施例中，该机柜还包括风板和新风单元，风板设于所述柜体的柜门上，所述风板在所述安装空间的负压下可自动开启以使所述冷气流通道与所述机柜的外部大气连通；新风单元，其设于所述风机单元的出风口和所述制冷单元的回风口连通的风道内，所述新风单元开启时，所述风机单元的出风口与所述机柜的外部大气连通，所述新风单元关闭时，所述风机单元的出风口与所述制冷单元的回风口连通；当所述机柜外的温度低于某一设定值时，所述机柜处于利用外部自然冷气制冷模式，所述制冷单元关闭，所述风机单元和所述新风单元开启，所述风板开启，所述机柜外部的气体经所述风板流入所述安装空间内与所述设备进行热交换，所述安装空间内的气体经所述风机单元和所述新风单元排向所述机柜的外部。

本申请一些实施例中，所述机柜具有应急通风模式，当所述制冷单元发生故障或市电断电时时，所述风机单元和所述新风单元开启，所述风板开启，所述机柜外部的气体经所述风板流入所述安装空间内与所述设备进行热交换，所述安装空间内的气体经所述风机单元和所述新风单元排向所述机柜的外部。

本申请一些实施例中，所述机柜具有余热利用模式，当所述机柜内温度低于某一设定值时，所述制冷单元关闭，所述新风单元关闭，所述风机单元开启，所述风机单元将所述设备产生的热气吹送至设于所述安装空间内的电池处。

本申请一些实施例中，机柜还包括导风单元，其设于所述安装空间内并位于上下间隔布置的两个所述设备之间，所述导风单元将所述冷气流通道一侧的冷气沿所述设备的表面导流至所述冷气流通道的另一侧。

本申请一些实施例中，所述导风单元具有至少一挡板，所述挡板位于上下间隔布置的两个所述设备之间，所述挡板对所述制冷单元送入的冷气进行转向导流。

本申请一些实施例中，机柜的柜门为自动弹开门，当制冷单元发生故障或市电断电时，机柜先进入应急通风模式，若柜内温度持续升高并达到设定值，则柜门可自动弹开，能降低设备宕机风险。

本申请一些实施例中，风机单元、制冷单元等装置采用直流供电，当市电断电时，仍可使用基站内的备用电池供电，保证机柜的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的机柜的结构示意图一；

图2为根据实施例的机柜的结构示意图二；

图3为根据另一实施例的机柜的结构示意图；

图4为根据实施例的机柜的横向剖视图；

图5为根据另一实施例的机柜的横向剖视图；

图6为根据实施例的机柜的纵向剖视图；

图7为根据另一实施例的机柜的纵向剖视图。

附图标记：

100-柜体，110-安装空间，120-框架，130-支撑立柱，140-柜体前门，150-柜体后门，160-柜体侧板；

200-隔板；

300-制冷单元，310-室外机，311-压缩机，312-氟泵，313-室外风机，314-冷凝器，315-变频控制器，320-室内机，321-制冷单元的出风口，322-制冷单元的回风口；

400-风机单元，410-风机罩壳，420-风机，430-风机单元的回风口，440-风机单元的出风口；

500-导风单元，510-挡板，520-侧板；

600-新风单元；

700-风板；

800-设备，810-设备的外周；

900-气流通道，910-冷气流通道，920-热气流通道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中的机柜可应用于4g基站或5g基站，参照图1，该机柜主要包括柜体100、隔板200、制冷单元300、风机单元400等组成部分。

柜体100包括框架120，框架120构成柜体的整体框架结构，框架120的前侧安装柜体前门140，框架120的后侧安装柜体后门150，框架120的左右两侧安装柜体侧板160。本实施例中柜体前门140、柜体后门150以及柜体侧板160均设有密封结构，机柜为封闭式机柜，保证机柜内部环境与机柜外部环境隔离。

柜体100的内部形成有用于安装设备800的安装空间110，设备可为it设备或通信设备，安装空间110内设有支撑立柱130。本实施例中支撑立柱130具有四根，分别设于安装空间110的四个角处。支撑立柱130沿其高度方向上设有多个安装孔（未标示），便于安装设备800、风机单元400等部件。

结合图6，安装空间110内沿竖直方向设有多个设备800，这些设备800在竖直方向上间隔设置，上下相邻两个设备之间形成通风间隙（未标示）。这些设备800与柜体100之间形成有环绕设备外周810的气流通道900，也即，柜体前门140、柜体后门150以及柜体侧板160与设备800之间将形成气流通道900。气流通道900为沿竖直方向延伸的环状通道结构。

结合图4，气流通道900内设有隔板200，隔板200将气流通道900分隔成沿竖直方向延伸的冷气流通道910和热气流通道920，冷气流通道910和热气流通道920沿设备800的周向方向上相互隔离。

制冷单元300用于向安装空间110提供冷气，制冷单元的出风口321与冷气流通道910连通。

风机单元400设于安装空间110内，用于将安装空间110内的气体导流至制冷单元的回风口322，风机单元的回风口430与热气流通道920连通。

当机柜外的温度高于某一设定值时，具体为基站外的温度高于某一设定值时，机柜处于压缩机制冷模式。压缩机制冷模式下，制冷单元300和风机单元400开启，制冷单元300向冷气流通道910提供冷气。冷气在冷气流通道910、相邻两个设备800之间的通风间隙以及设备800的内部流动，以与设备800进行热交换降低设备800的温度。气体通过设备800换热后流向热气流通道920，再同热气流通道920内的热气流至风机单元的回风口430，再经风机单元的出风口440流至制冷单元的回风口322，完成一次气体循环。

设备800的本体结构上一般设有散热口（未图示），设备800散发出的热量，很大一部分直接从散热口流出，另一部分热量通过设备800的机壳散出。本实施例中散热口与热气流通道920连通，这样从散热口流出的大量热量将直接流入热气流通道920内。由于本申请中冷气流通道910和热气流通道920在隔板200的作用下沿设备800的周向方向相互隔离，在设备800的阻挡作用下，流入热气流通道920内的热气将不能够流入冷气流通道910内与冷气流通道910内的冷气进行热量交换，而是直接经热气流通道920流向风机单元的回风口430，再经风机单元400流向制冷单元300，进入下一个制冷循环。

冷气流通道910和热气流通道920的隔离设计可避免冷气和热气混合，气流组织合理，有助于提高降温效率和制冷单元300的制冷效率，提高节能性。

机柜处于压缩机制冷模式下，制冷单元300直接向机柜的内部提供冷气，由于该机柜为封闭式机柜，则冷气可全部、高效、均匀地用于设备的降温，提高设备的降温效率。

本申请一些实施例中，参照图4，隔板200具有两个，两个隔板200对角设置以将气流通道900分隔成l型的冷气流通道910和l型的热气流通道920。

本实施例中，其中一个隔板200设于柜体左侧板和位于左后侧的支撑立柱130之间，也即设于安装空间110的左后角处；另一个隔板200设于柜体右侧板和位于右前侧的支撑立柱130之间，也即设于安装空间110的右前角处。

在其他实施例中，隔板200的设置方式也可为：其中一个隔板200设于安装空间110的左前角处，另一个隔板200设于安装空间110的右后角处。

本实施例中，图4所示的结构形式适用于设备为前侧进风后侧出风的应用场景，同样适用于左侧进风右侧出风的应用场景，设备800的散热口与后侧的热气流通道920和/或右侧的热气流通道920连通。制冷单元的出风口321与位于前侧的冷气流通道910连通。制冷单元300直接向位于前侧的冷气流通道910吹送冷气，在风机单元400的作用下，冷气将通过设备800内部向后侧和/或右侧流至热气流通道920，冷气在流动过程中与设备800进行热交换以降低设备800温度，换热后的气体再沿热气流通道920流向风机单元400。本申请的另一些实施例中，参照图1和图5，该机柜还包括导风单元500，其设于安装空间110内并位于上下间隔布置的两个设备800之间，导风单元500将冷气流通道910一侧的冷气沿设备800的表面导流至冷气流通道910的另一侧。

本实施例中，导风单元500将前侧冷气流通道910内的冷气导流至左侧的冷气流通道910内，图5所示的结构形式适用于设备为侧部进风的应用场景。

在导风单元500的作用下，大部分冷气将在上下两个设备800之间的通风间隙内发生转向，增大冷气与设备800的作用面积和作用时间，有助于提高设备800的降温效率。

经导风单元500转向后的冷气从设备800的侧部进入设备800的内部，冷气经设备800的内部流动与设备800换热后流向热气流通道920，以满足设备为侧部进风的应用场景。

同时，导风单元500将阻止冷气流向热气流通道920，这样，热气流通道920内的热气大部分为从设备800的散热口流出的热气，进一步避免冷气与热气的混合，有助于提高设备的降温效率和制冷单元的制冷效率。

本申请一些实施例中，导风单元500具有至少一挡板510，挡板510位于上下间隔布置的两个设备800之间，挡板510对制冷单元300送入的冷气进行转向。

本实施中，导风单元500为框架结构，其具有挡板510和侧板520，挡板510可与支撑立柱130固定连接，侧板520与挡板510连接以增强整个导风单元500的结构稳固性。侧板520上设有多个通风口（未标示），以不影响制冷单元300提供的冷气的流通，使冷气能够直接经通风口流入到上下两个设备800之间的通风间隙内。

本实施例对导风单元500的具体结构形状不做限制，一些实施例中，导风单元500可以为梯形框架结构，此时挡板510为折弯型挡板结构；另一些实施例中，导风单元500可以为三角形框架结构，此时挡板510为直线型挡板结构。

本申请一些实施例中，参照图1和图6，风机单元400设于安装空间110的顶部，风机单元400包括风机罩壳410和设于风机罩壳410内的风机420，风机罩壳410上设有风机单元的回风口430和风机单元的出风口440，风机罩壳410与柜体100固定连接，风机单元400为柜体100内的气流组织提供动力，风机单元400的回风方式为侧回风和/或顶回风和/或底回风。

气体受热将上升，顶置的风机单元400更加利于回风和气流循环，气流组织合理，有利于提高系统能效。风机单元400采用多向回风方式，提高回风效率。本实施例中，风机单元的回风口430为侧回风和顶回风的组合形式。侧部的回风口位于热气流通道920内，热气流通道920内的气体向上流动经侧回风口流至风机单元400内，冷气流通道910内气体向上流动经顶部回风口流至风机单元400。

另一些实施例中，风机单元的回风口430可以为侧回风和底回风的组合形式，此时，冷气流通道910内的气体向上流动经底部回风口流至风机单元400。

另一些实施例中，风机单元400也可设置在安装空间110的中部，此时风机单元400的回风方式优选为顶回风和底回风的组合形式。

本申请一些实施例中，参照图1，制冷单元300包括室外机310和至少一个室内机320，室内机320设于柜体100的柜门上，室内机320直接向设备800吹送冷气。本实施例中，室内机320设于柜体前门140上。

当柜体前门140闭合后，风机单元的出风口440与室内机的回风口（也即制冷单元的回风口322）连通，形成气流循环通道。室内机的出风口（也即制冷单元的出风口321）正对冷气流通道910，使冷气能够直接作用于设备800进行降温，提高冷量利用率。

制冷单元300采用分体式结构，室内机320采用模块化的安装方式，根据需求可采用一个室内机320或多个室内机320，提高机柜的适用性。

图2所示为制冷单元300采用一个室内机320的情形，图3所示为制冷单元300采用两个室内机320的情形。

本申请一些实施例中，参照图1，室外机310内设有压缩机311、氟泵312、室外风机313、冷凝器314、节流部件以及变频控制器315等部件，变频控制器315对压缩机311进行变频控制，以使压缩机311能够根据机柜内设备的散热量和机柜内外温度的变化自动调节频率，使制冷单元300的输出冷量满足设备散热需求，实现节能控制。

氟泵312的设置主要用于节能，当基站外温度低于某一设定值时，氟泵312开启，压缩机311停止运行，风机单元400开启，利用氟泵312系统进行制冷，以充分利用室外冷源，达到节能效果。

机柜处于氟泵制冷模式下，机柜内的气流循环与压缩机制冷模式下的气流循环相同，不再赘述。

本申请一些实施例中，参照图1和图6，该机柜还包括风板700和新风单元600。

风板700设于柜体100的下部，本实施例中，风板700设于柜体前门140的下部。风板700可采用铰接的方式与柜体前门140转动连接。当安装空间110内为负压时，风板700可向安装空间110的内侧打开，以使冷气流通道910与机柜的外部大气连通。当安装空间110内为正压或与柜外大气压力平衡时，风板700关闭以将安装空间110与柜外大气隔离。

本实施例中，风板700采用自垂式挡板结构，结构简单，便于实现。

参照图3，新风单元600为一可活动的挡板结构，新风单元600设于风机单元的出风口440和制冷单元的回风口322（也即室内机的回风口）连通的风道内。新风单元600开启时，风机单元的出风口440与机柜的外部大气连通。新风单元600关闭时，风机单元的出风口440与制冷单元的回风口322连通。

当机柜外的温度低于某一设定值时，机柜处于利用外部自然冷气制冷模式，制冷单元300关闭，风机单元400和新风单元600开启，风板700开启，此模式下机柜内的气体循环路径为：参照图7，机柜外部的冷气经风板700流入安装空间110内，具体为进入位于前侧的冷气流通道910内，冷气与设备800进行热交换，冷气在机柜内的流动路径与制冷模式下相同，不再赘述，安装空间110内的热气再依次经风机单元400和新风单元600排向机柜的外部。

充分利用外部自然冷气对机柜进行制冷，可提高机柜的节能性能。

另一些实施例中，风板700可设置在前门140的下部和中部两处位置，经过风板700可同时向安装空间110内输入外部冷气，提高利用外部自然冷气制冷的效率。

本申请一些实施例中，机柜还具有应急通风模式，当制冷单元300发生故障时，比如压缩机311或氟泵312发生故障、室外风机313同步停机或市电断电时，风机单元400持续运行，将新风单元600和风板700开启，此模式下机柜内的气体循环与利用外部自然冷气制冷模式下的气体循环相同，不再赘述。

利用应急通风模式可保证机柜在制冷单元发生故障或市电断电的情况下仍能够为设备散热，提高设备的可靠性。

本申请一些实施例中，该机柜还具有柜内余热利用模式，具体的，当机柜内温度低于某一设定值时，将制冷单元300关闭，新风单元600关闭，风机单元400开启，风机单元400将设备产生的热气吹送至设于安装空间110内的电池（未图示）处，以避免电池长期处于低温环境下而影响电池活性。

电池为机柜的备用电源，以保证在断电情况下仍能够利用备用电池为相关用电设备提供电源，保证机柜的正常运行。

本申请中的机柜具有五种工作模式，分别是正常压缩机制冷模式、氟泵制冷模式、利用外部自然冷气制冷模式、应急通风模式以及柜内余热利用模式，通过监控机柜内外和基站外环境的温度的变化以及相关设备的运行情况，机柜可灵活选用合适的制冷模式，以实现高效节能，提高设备的降温效率，保证机柜能够长期可靠运行。

本申请中的机柜尺寸小，深度和宽度尺寸可减小至600mm，满足基站内使用。同时，室内机320安装在柜体前门140上，不占用u位空间，提高安装空间的空间利用率。

本申请一些实施例中，机柜的柜门为自动弹开门，当制冷单元发生故障或市电断电时，机柜先进入应急通风模式，若柜内温度持续升高并达到设定值，则柜门可自动弹开，能降低设备宕机风险。

本申请一些实施例中，风机单元400、制冷单元300等装置采用直流供电，当市电断电时，仍可使用基站内的备用电池供电，保证机柜的正常运行。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。