一种应用于5G基站的制冷散热系统的制作方法

一种应用于5g基站的制冷散热系统
技术领域
1.本发明涉及制冷系统技术领域，具体为一种应用于5g基站的制冷散热系统。


背景技术：

2.如今网络已深入人类生活的发方方面面，人们对网络速度、延迟等要求越来越高。5g网络必然在未来几年大力发展、普及，以满足人们工作、生活的需求。
3.若要实现5g网络与现有4g网络一样的覆盖范围，需要的5g基站比4g基站多至少3倍。而且，目前单套5g基站设备的功耗是4g基站设备的大约4倍。综合计算可以知道，5g基站的功耗至少是4g基站功耗的10倍以上。按目前4g基站能耗1.5kw计算，5g基站能耗可以达到15kw以上。若按照15％的散热量计算，5g基站至少有2.25kw的散热需求。
4.相比与之前4g基站的散热方式，单纯风冷、被动液冷等方式已经难以满足5g基站的散热需求。而直接使用家用空调等设备冷却基站，又是一件不够经济节能的事情。
5.目前用于解决基站散热冷却的技术方案包括如下：一、直接风冷散热。二、被动液冷 风冷散热。三、一体机主动制冷。四、家用分体机。
6.而上述现有技术中的技术方案具有如下缺陷：
7.直接风冷散热，主要靠风机将机房/基站里面的热空气与外部冷却交换，以达到散热冷却目的。显然，该方法收到了环境温度的限制，在高温天气，最需要散热的时候，散热效率最低甚至无法正常散热。
8.被动液冷，主要使用热管等装置，将主要发热元器件/设备的热量传递至液体，液体再将热量转移至外部散热器，外部散热器通过风扇散热。该方式虽然使用液体将机房/基站内热量转移至外部，但最终仍然使用风冷散热，最终的散热能力也受风冷的影响，在高温天气会受到较大限制。
9.一体机主动制冷，类似于家用空调早期的窗机，虽然使用压缩制冷技术，但蒸发器、冷凝器布置较近，使得整个机组在机房/基站内的安装受限，同时，机房内侧易产生冷水等问题。
10.家用分体机，受限与机房/基站的空间大小，家用分体机不便于安装，且家用空调不是为机房/基站设计，会造成空调运行能耗偏高
11.为解决上述问题，因此我们提出一种应用于5g基站的制冷散热系统。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种应用于5g基站的制冷散热系统，为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
13.本发明提供一种应用于5g基站的制冷散热系统，包括制冷单元、换热单元、冷却液管路单元，所述制冷单元安装在基站外部，且其用于对所述换热单元提供冷源，所述换热单元安装在基站内部，其用于将所述制冷单元中的冷源通过冷却液管路单元输送至基站内，并对基站内进行换热冷却，所述冷却液管路单元用于连通制冷单元及换热单元，且用于控
制所述制冷单元的制冷方式。
14.优选地，所述制冷单元包括电动压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、储液器、电子膨胀阀、蒸发器、压缩机状态监测机构，所述电动压缩机为制冷单元中的压缩制冷剂提供动力，所述冷凝器及冷凝器风扇用于对制冷剂与空气进行换热，使制冷剂温度降低，所述储液器用于储存富余的制冷剂，所述电子膨胀阀用于对制冷剂进行节流降压，所述蒸发器用于制冷剂与冷却液换热，使冷却液温度降低，所述压缩机状态监测机构用于整个制冷单元的运行控制。
15.优选地，所述压缩机状态监测机构包括安装在压缩机吸气口、排气口上的压力传感器或温度传感器。
16.优选地，所述换热单元包括若干水冷换热器、电子风扇，所述水冷换热器与冷却液管路单元连通，其用于将冷却液与基站内的热空气进行换热，使基站内的空气能够冷却并保持一定的低温，以达到基站内的设备降温的目的，所述电子风扇用于对水冷换热器进行辅助冷却。
17.优选地，所述冷却液管路单元包括电子水泵、三通阀i、三通阀ii、三通阀iii、三通阀iv、副水箱、机组出口水温传感器t2、机组入口水温传感器t1，电子水泵为冷却液提供循环流动动力，三通阀iii、三通阀iv用于使基站内任意一个或任意两个设备上的水冷换热器与制冷单元进行连通，三通阀i、三通阀ii用于切换冷却液通过制冷单元换热或部分通过制冷单元换热，机组出口水温传感器t2、机组入口水温传感器t1用于对整个系统温度的控制。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据环境温度及冷却液水温等信号，在风冷散热可以满足使用需求时，仅开启风冷散热，在风冷散热不能满足要求时，才开启压缩机制冷。
19.本发明根据机柜不同设备的不同散热需求，计算每个机柜的散热量，对进入每个机柜的冷却液流量进行合理分配。
20.以上两点可以显著节省热管理机组的综合能耗。
21.本发明从结构上，进/出机房/基站的部件仅为冷却液管路，对机房/基站的密闭性有很大的提升。同时，机房/基站外的热管理机组可以不受安装限制，可以安装在靠近机房/基站的任何地方，包括顶部。此外，机房/基站内的换热器可以根据内部结构进行定制，更符合机房/机柜安装方式。
附图说明
22.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
23.图1为本发明一种应用于5g基站的制冷散热系统的结构示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
25.实施例
26.如图1所示，系统图下边为制冷系统示意图，上边为机房/基站示意图，中间为冷却
液管路。
27.制冷系统中，制冷系统部件为电动压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、储液器、电子膨胀阀、蒸发器及压缩机吸气口压力/温度传感器、压缩机排气口压力/温度传感器。电动压缩机为制冷系统提供压缩制冷剂提供动力；冷凝器及冷凝器风扇可以使制冷剂与空气换热，使制冷剂温度降低；储液器用于储存富余的制冷剂；电子膨胀阀用于将制冷剂节流降压；蒸发器可以使制冷剂与冷却液换热，使冷却液温度降低。蒸发器及压缩机吸气口压力/温度传感器、压缩机排气口压力/温度传感器用于整个制冷系统的运行控制。
28.机房/基站中，布置的部件为水冷换热器、电子风扇。机房/基站内仅布置水冷换热器及电子风扇即可，该部件可以将冷却液与机房/基站内热空气换热，使机房/基站内空气冷却并保持一定低温，从而实现机房/基站内设备降温的目的。
29.冷却液管理中，布置的部件有电子水泵、三通阀i(等同于附图中的三通阀1)、三通阀ii(等同于附图中的三通阀2)、三通阀iii(等同于附图中的三通阀3)、三通阀iv(等同于附图中的三通阀4)、副水箱及机组出口水温传感器t2、机组入口水温传感器t1。水泵为冷却液提供循环流动动力；三通阀iii、三通阀iv可以实现机柜1～机柜3的任意单个机柜冷却或任意2个机柜冷却或全部机柜冷却；三通阀i、三通阀ii可以切换冷却液通过制冷系统换热或仅通过散热器换热或部分通过制冷系统换热部分通过散热器换热；机组出口水温传感器t2、机组入口水温传感器t1用于对整个系统的控制。
30.根据三通阀i、三通阀ii的控制方式，可以将冷却液的散热模式分为3种：单独通过蒸发器降温、单独通过散热器降温、同时通过蒸发器、散热器降温。
31.1、单独通过蒸发器降温：此时，三通阀i导通a—b流路，三通阀ii导通c—a流路，冷却液流经蒸发器换热，使冷却液降温。
32.2、单独通过散热器降温：此时，三通阀i导通a—c流路，三通阀ii导通b—a流路，冷却液流经换热器换热，使冷却液降温。
33.3、单独通过散热器降温：此时，三通阀i导通a—b、a—c流路，三通阀ii导通c—a、b—a流路，冷却液流经蒸发器及换热器换热，使冷却液降温。
34.特别说明的是，也可以使用两个截止阀或两个比例阀代替三通阀实现相同功能。此外，模式3时，导通各流路的比例可以是任意的，可以根据机组出口水温传感器t2、机组入口水温传感器t1决定。
35.根据三通阀iii、三通阀iv的控制方式，可以将机房/基站的冷却模式分为3种：单独一个机柜冷却、任意两个机柜冷却、全部机柜同时冷却。
36.1、单独一个机柜冷却：仅机柜1冷却时，三通阀iii导通a—b流路，三通阀iv可以不做特殊处理，默认导通a—b、a—c流路；仅机柜2冷却时，三通阀iii导通a—c流路，三通阀iv导通a—b流路；仅机柜3冷却时，三通阀iii导通a—c流路，三通阀iv导通a—c流路；
37.2、任意两个机柜冷却：机柜1、2冷却时，三通阀iii导通a—b、a—c流路，三通阀iv导通a—b流路；机柜1、3冷却时，三通阀iii导通a—b、a—c流路，三通阀iv导通a—c流路；机柜2、3冷却时，三通阀iii导通a—c流路，三通阀iv导通a—b、a—c流路；
38.3、全部机柜同时冷却：三通阀iii导通a—b、a—c流路，三通阀iv导通a—b、a—c流路。
39.特别说明的是，也可以使用两个截止阀或两个比例阀代替三通阀实现相同功能。
若机柜更多时，可增加三通阀个数实现相同功能。在模式2、3时，导通各流路的比例可以是任意的，可以根据机柜的热负荷需求进行调节。
40.以上两类不同工作模式可以任意组合，形成整个机房/基站热管理机组的基本运行模式。在上述例子中，可以组成9种基本运行模式。
41.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。