专利名称：户外机房的温度平衡方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及散热技术，特别涉及将相变材料应用于户外通信设备的温度平衡方法
及其结构。
背景技术：
通信基站是通信系统的重要组成部分，其内部温湿度和洁净度等环境参数不仅直 接影响着通信设备的可靠运行和使用寿命，更关系到通信的顺畅与安全。基站面积一般在 10 30m2左右，但内部散热强烈( 一般在600-2500W)，属于全年不间断高负荷运行，每年 在持续消耗着大量的能源，并形成了巨大的电费开支。因此，通信基站的空调降温、空气净 化及其运行管理始终是维护部门的工作重点之一。 现在通信机房的节能方式有很多种，如单独换风方式、单独换热方式、空调温度控 制方式、乙二醇方式等，但这些方式都有一定的缺陷，如单独换风方式和单独换热方式的适 应范围小，其不能应用于高温潮湿、机房内外温差小的环境，并且其不具有防尘功能；通过 空调温度控制的方式虽然适应范围大且可以防尘，但是需长时间运行空调，节能效果很小； 通过乙二醇节能的方式虽然可以克服空调温度控制方式的缺点，但是其节能效果仍不理 想；因而，上述方式均不能完全满足通信机房节能或运行的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种户外机房的温度平衡方法及其结构，利用相变材料用以 实现对户外机房的温度平衡控制，达到温度平衡的目的；同时通过将相变材料与空调配和， 使用风道连接，或者是将相变材料与通风系统配合，使用风道连接，从而实现通风。
相变材料(Phase Change Material,简称PCM)泛指有大量溶解潜热的物质，该物 质在其典型溶解温度时可以用于被动存储和释放能量，冰是普通存在的相变材料，在溶解 温度零摄氏度时能够等温吸收或释放大量的能量。由于相变材料可作为能量存储器，利用 这一特性可将许多形式的能源存储起来，这样便可起到节能的作用。另外，相变材料是无机 物和增稠剂的混合物，其不会对周围环境造成有害影响。 为解决上述技术问题，本发明的户外机房的温度平衡方法包括换热方式和换风方
式，所述换热方式是将相变材料安装于户外机房中的机柜内，选择适合于所述户外机房内
的电子设备运行所要求的温度的相变材料，当环境温度较低时，所述相变材料和电子设备
释放热量到环境中去，当环境温度较高时，所述相变材料吸收电子设备释放热量，用以抑制
机柜内部的温度；所述换风方式是将装设有相变材料的机柜连接风道用以形成通风系统。 作为本发明的一种优选方案，所述适合户外机房内部电子设备运行所要求的温度
为32摄氏度以下时，可以选择于5 35摄氏度范围内发生相变的相变材料。 作为本发明的一种优选方案，所述相变材料的质量与所述电子设备的运行功率、
所述户外机房的体积、环境温度、太阳辐射以及所述相变材料的潜热成正比。 作为本发明的一种优选方案，将所述相变材料封装于壳体内，以适应不同形态的
3相变材料。 作为本发明的一种优选方案，所述封装相变材料的壳体于所述户外机房内的机柜可采用架构式安装方法，即可以单层或多层形式排列于所述机柜的上部和/或侧部。
作为本发明的一种优选方案，所述封装相变材料的壳体可以相对于垂直面于0 40度范围内排列在所述机柜的上部和/或侧部。 作为本发明的一种优选方案，将所述户外机房设计成双层结构，其所产生的夹层可以用于填充相变材料。 作为本发明的一种优选方案，所述换风方式是配备一空调，并通过一风道将所述机柜与所述空调相连接，其中，所述空调的出风口与通过所述风道与所述机柜的进风口相连接。 作为本发明的一种优选方案，所述换风方式是通过与所述户外机房内的机柜相连接的风道引入外部冷源，从而形成通风系统用以实现通风，其中，通过所述相变材料使得所述机柜的内外风道被隔离。 本发明的户外机房的温度平衡结构，作为本发明的一种优选方案，包括若干通信设备，还包括一空调；至少一风道，该风道与位于所述空调上部的出风口相连；以及至少一蓄冷机柜，所述风道同时还与位于所述蓄冷机柜上部的空调冷气的进风口相连，所述蓄冷机柜的上部还设有一机房内热气的进风口 ，其下部设有一出风口 。 本发明的户外机房的温度平衡结构，作为本发明的一种优选方案，包括若干通信设备，还包括至少一蓄冷机柜，其包括位于所述蓄冷机柜上部的室外冷气的进风口 、机房内热气的进风口以及位于所述蓄冷机柜下部的出风口 ；所述蓄冷机柜室外冷气的进风口通过一风道与外部相连，所述蓄冷机柜的内部装设有所述相变材料使得所述出风口和进风口被隔离。 作为本发明的一种优选方案，所述蓄冷机柜还包括位于所述进风口下部的内部循环风机，以及具有容置空间的机柜主体，于所述容置空间的内部设置有单层或多层的架板用以安放相变材料。 作为本发明的一种优选方案，所述相变材料封装于板式壳体内，所述装有相变材料的板式壳体相对于垂直面于0 40度范围内排列在所述架板上。 作为本发明的一种优选方案，所述板式壳体可以相对于垂直面倾斜15度排列在所述架板上，用以形成风道。 作为本发明的一种优选方案，所述板式壳体可以相对于垂直面倾斜15度排列在所述架板上，用以形成风道。 作为本发明的一种优选方案，所述机房采用钢型焊接结构骨架，双面铝塑夹心发泡塑料板组成的护板结构。 作为本发明的一种优选方案，于所述护板中装有所述相变材料。 本发明的技术效果在于，利用相变材料通过无源制冷的方式，使得户外机房具有
良好的热性能，同时延长户外机柜内部电子设备使用寿命并提高其运行的可靠性。 本发明的另一技术效果在于，充分利用自然的冷源并利用相变材料的蓄冷性能避
免了空调的频繁启动，并有效延长了空调的单次运行时间，从而产生了理想的节能效果。 本发明的又一技术效果在于，利用相变材料隔离机柜的内外风道，起到了防尘的
4效果。
下面结合附图和较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。 图1是本发明的第一实施例的运行示意图； 图la是本发明的第一实施例于空调运行状态下的示意图； 图lb是本发明的第一实施例于空调停止状态下的示意图； 图2是本发明的第一实施例的蓄冷机柜的结构示意图； 图3是本发明的第二实施例的运行示意图； 图3a是本发明的第二实施例的于环境温度高运行时的示意图； 图3b是本发明的第二实施例的于环境温度低运行时的示意图；以及 图4是本发明的第二实施例的蓄冷机柜的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的户外机房的温度平衡方法包括换热方式和换风方式，所述换热方式是将 相变材料安装于户外机房中的机柜内，选择适合于所述户外机房内的电子设备运行所要求 的温度的相变材料，当环境温度较低时，所述相变材料和电子设备释放热量到环境中去，当 环境温度较高时，所述相变材料吸收电子设备释放热量，用以抑制机柜内部的温度；所述换 风方式是将装设有相变材料的机柜连接风道用以形成通风系统。
对所述相变材料于本实施例中的选择如下 1.相变材料的类型选择考虑到由于物质状态变化会引发环境压力的变化，故选 择相对变化较小的固液转换的相变材料，以便于实施。 2.相变材料的熔点选择根据环境温度，选择于5 35摄氏度范围内发生相变的 相变材料。具体在昼夜温差大于14摄氏度；环境的昼夜平均温度在29摄氏度；每天高于 29摄氏度的时间不多于12小时；最高温度可以大于38摄氏度，但是不会连续三天存在的 情况下，可选择于27 29摄氏度范围内发生相变的相变材料。 3.相变材料的质量选择相变材料的质量与其潜热、环境温度、太阳辐射、电子设 备的运行功率、机柜的体积等正相关，通过现有技术即可计算出。但应注意相变材料在其融 化点具有很大的潜热，具体是液态时的80倍，固态时的130倍，并且使用环境的平均温度值 应尽量与相变材料的熔点相接近。 所述相变材料可以封装于壳体内，以适于容纳固液转换形态的相变材料并且可以 避免相变材料的流失，同时通过单层或多层形式将所述壳体排列于所述户外机柜的容置空 间中。考虑到空气对流的因素，为使相变材料高效散热，所述封装有相变材料的壳体设置于 户外机柜容置空间的内部。PCM板竖直陈列于所述机柜的容置空间中，各PCM板依次保持一 定的间隙并且相对于垂直面保持15度的倾斜，这样便可以形成风道，用以散发热量。
图l是本发明的第一实施例的运行示意图，如图l所示，本实施例的户外机房包括 若干通信设备ll，还包括一空调13 ;—风道12，该风道12与位于所述空调13上部的出风 口 131相连；以及一蓄冷机柜IO，所述风道131同时还与位于所述蓄冷机柜10上部的空调 冷气的进风口 101相连，所述蓄冷机柜10的上部还设有一机房内热气的进风口 102，其下部
5设有一出风口 105。 图2是本发明的第一实施例的蓄冷机柜10的结构示意图，如图2所示，所述蓄冷机柜10还包括位于所述进风口 101U02下部的内部循环风机103，以及具有容置空间的机柜主体，于所述容置空间的内部设置有单层或多层的架板104用以安放相变材料。
请同时结合图la和图lb，当空调13运行时，关闭蓄冷机柜IO上部的机房内热气的进风口 102，来自空调13的冷风先给蓄冷机柜IO蓄冷，余留的冷量给机房降温；当蓄冷机柜的冷量蓄满时，即关闭空调13，打开蓄冷机柜10上部的机房内热气的进风口 102，此时使用蓄冷机柜10给机房降温。也就是说，当环境温度低时(夜里)，使空调高效工作，同时给蓄冷机柜充分蓄冷；当环境温度高时(白天)时，关闭对外的热交换风机，利用空气对流，PCM板吸收通信设备释放的热量，即将相变材料储存的冷能量释放，达到吸热的目的。通过PCM的使用，使空调在环境温度低的时候(制冷效率最高的时段)充分制冷；延长了空调的单次的运行时间，使得空调可以在高效的状况给机房和PCM充分制冷，提高整个机房的制冷效率，降低空调的电量消耗，实现节能的目的。 图3是本发明的第二实施例的运行示意图，如图3所示，本实施例的机房包括若干通信设备21，还包括一蓄冷机柜20，其包括位于所述蓄冷机柜20上部的室外冷气的进风口201、机房内热气的进风口 202以及位于所述蓄冷机柜下部的出风口 205 ;所述蓄冷机柜室外冷气的进风口 201通过一风道22与外部相连，所述蓄冷机柜20的内部装设有所述相变材料使得所述出风口 205和所述进风口 201、202被隔离。 图4是本发明的第二实施例的蓄冷机柜20的结构示意图，如图4所示，所述蓄冷机柜20还包括位于所述进风口 201、202下部的内部循环风机203，以及具有容置空间的机柜主体，于所述容置空间的内部设置有单层或多层的架板204用以安放相变材料。
请同时结合图3a和图3b，当环境温度底时(夜里)，首先把通信设备21释放的热量与相变材料交换，然后通过PCM的热传导给外面的冷空气，即PCM板在吸收机房内部的热量的同时，也在释放能量，为高温的吸收能源作好准备；当环境温度高时(白天)时，关闭对外的热交换风机，利用空气对流，PCM板204吸收通信设备释放的热量，即将相变材料储存的冷能量释放，达到吸热的目的。换热型相变机柜20的内外风道用相变材料进行完全隔离的，达到了防尘的目的。通信设备产生的热量通过与相变材料的交换，使机房内部的温度达到符合国标规定的温度范围内。 也可以选用功率比较的小的空调，在环境温度连续高温时，补充相变材料低温时储存能量的不足。在这过程只消耗很少的电能(风扇耗电)，縮短了空调的运行时间，因而节省了大量的制冷空调机的耗电。在环境温度高时，利用相变材料储存的潜热给机房内的设备降温，尽量避免空调的运行，同样实现了节能。 以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
一种户外机房的温度平衡方法，包括换热方式和换风方式，其特征在于，所述换热方式是将相变材料安装于户外机房中的机柜内，选择适合于所述户外机房内的电子设备运行所要求的温度的相变材料，当环境温度较低时，所述相变材料和电子设备释放热量到环境中去，当环境温度较高时，所述相变材料吸收电子设备释放热量，用以抑制机柜内部的温度；所述换风方式是将装设有相变材料的机柜连接风道用以形成通风系统。
2. 如权利要求1所述的户外机房的温度平衡方法，其特征在于所述适合户外机房内 部电子设备运行所要求的温度为32摄氏度以下时，选择于5 35摄氏度范围内发生相变 的相变材料。
3. 如权利要求1所述的户外机房的温度平衡方法，其特征在于将所述相变材料封装 于壳体内，以适应不同形态的相变材料。
4. 如权利要求3所述的户外机房的温度平衡方法，其特征在于所述换风方式是配备 一空调，并通过一风道将所述机柜与所述空调相连接，其中，所述空调的出风口与通过所述 风道与所述机柜的进风口相连接。
5. 如权利要求4所述的户外机房的温度平衡结构，包括若干通信设备，其特征在于还 包括一空调；至少一风道，该风道与位于所述空调上部的出风口相连；以及至少一蓄冷机 柜，所述风道同时还与位于所述蓄冷机柜上部的空调冷气的进风口相连，所述蓄冷机柜的 上部还设有一机房内热气的进风口 ，其下部设有一出风口 。
6. 如权利要求3所述的户外机房的温度平衡方法，其特征在于所述换风方式是通过 与所述户外机房内的机柜相连接的风道引入外部冷源，从而形成通风系统用以实现通风， 其中，通过所述相变材料使得所述机柜的内外风道被隔离。
7. 如权利要求6所述的户外机房的温度平衡结构，包括若干通信设备，其特征在于还 包括至少一蓄冷机柜，其包括位于所述蓄冷机柜上部的室外冷气的进风口 、机房内热气的 进风口以及位于所述蓄冷机柜下部的出风口 ；所述蓄冷机柜室外冷气的进风口通过一风道 与外部相连，所述蓄冷机柜的内部装设有所述相变材料使得所述出风口和进风口被隔离。
8. 如权利要求5或7所述的户外机房的温度平衡结构，其特征在于所述蓄冷机柜还 包括位于所述进风口下部的内部循环风机，以及具有容置空间的机柜主体，于所述容置空 间的内部设置有单层或多层的架板用以安放相变材料。
9. 如权利要求8所述的户外机房的温度平衡结构，其特征在于所述相变材料封装于 板式壳体内，所述装有相变材料的板式壳体相对于垂直面于0 40度范围内排列在所述架 板上。
10. 如权利要求9所述的户外机房的温度平衡结构，其特征在于所述机房采用钢型焊 接结构骨架，双面铝塑夹心发泡塑料板组成的护板结构，于所述护板中装有所述相变材料。
全文摘要
本发明公开了一种户外机房的温度平衡方法及其结构，所述温度平衡的方法包括换热风方式和换风方式，所述换热方式是将相变材料安装于户外机房中的机柜内，选择适合于所述户外机房内的电子设备运行所要求的温度的相变材料，当环境温度较低时，所述相变材料和电子设备释放热量到环境中去，当环境温度较高时，所述相变材料吸收电子设备释放热量，用以抑制机柜内部的温度；所述换风方式是将装设有相变材料的机柜连接风道用以形成通风系统。本发明通过无源制冷的方式使得户外机房具有良好的热性能，利用自然的冷源并利用相变材料的蓄冷性能避免了空调的频繁启动，并有效延长了空调的单次运行时间；利用相变材料隔离机柜的内外风道，起到了防尘的效果。
文档编号H05K7/20GK101737880SQ20081020342
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者吴建国 申请人:上海凌御电气有限公司