一种全封闭智能绿色基站的制作方法

1.本发明涉及节能减排技术领域，特别是涉及一种全封闭智能绿色基站。


背景技术：

2.近年来，随着通信业务的快速发展，基站规模迅速增长。当前，中国在建的5g基站超过84万个，5g用户数突破4.5亿，随之而来的是基站能耗的迅速增长。数据显示，平均每个5g基站每天耗电约65度，如果以70万个5g 基站计算，运营商一年需要为此支付166亿元电费。不仅如此，5g基站的高能耗已严重阻碍通信业节能减排的实现。据统计，在整个通信网络中，基站的能耗占比约72％，而在基站里，空调的能耗占比约56％。因此，通过先进冷却技术减少基站能耗，是实现降低碳排放的有效途径。目前，现有的基站大都采用传统的风冷或液冷的空调技术对基站内的设备进行散热，但是囿于技术本身的不足，如空气导热系数低、液冷需要泵或压缩机等额外耗电设备，整体上散热效果不尽如人意，为满足电子元件设备的散热需求只能不断加大制冷量，导致能耗不断上升，使得碳排放量增加，因而，运营商希望通过采取各种有效措施降低基站能耗。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种全封闭智能绿色基站，可以显著降低能耗，助力通信业节能减排，实现双碳目标。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种全封闭智能绿色基站，包括：半导体制冷片和基站本体；所述基站本体为由底面和侧面形成的腔体；所述半导体制冷片包括由下向上依次设置的制冷端和散热端；所述半导体制冷片设置在所述基站本体的上部；所述半导体制冷片与所述底面和所述侧面形成密闭空间；所述密闭空间内盛放冷却液；所述冷却液浸没待散热电子元件；所述半导体制冷片与所述冷却液不接触。
6.可选的，所述全封闭智能绿色基站，还包括：设置在所述基站本体顶部的顶板；所述顶板与所述半导体制冷片形成冷却风道；所述冷却风道的进风口设置在所述基站本体的第一侧面；所述冷却风道的出风口设置在所述基站本体的第二侧面。
7.可选的，所述全封闭智能绿色基站，还包括：第一风机；所述第一风机设置在所述进风口处。
8.可选的，所述全封闭智能绿色基站，还包括：第二风机；所述第二风机设置在所述出风口处。
9.可选的，所述全封闭智能绿色基站，还包括：第一散热管、第二散热管和第三散热管，所述第一散热管的一端密封；所述第一散热管的另一端与所述第二散热管的一端连通；所述第一散热管和所述第二散热管之间的角度小于180 度；所述第二散热管的另一端与所述第三散热管的一端连通；所述第三散热管与所述第二散热管之间的角度均小于180度；所述第三散热管的另一端密封；所述第二散热管贯穿所述密闭空间；所述冷却液浸没所述第
二散热管；所述第二散热管内部盛放制冷剂。
10.可选的，所述全封闭智能绿色基站，还包括：分别与所述第一风机、所述第二风机和所述半导体制冷片连接的太阳能供电模块。
11.可选的，所述冷却液为氟化液。
12.可选的，所述全封闭智能绿色基站，还包括：翅片；所述翅片设置在所述冷却风道内。
13.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明基站中的半导体制冷片包括由下向上依次设置的制冷端和散热端；半导体制冷片设置在基站本体的上部；所述半导体制冷片与所述底面和所述侧面形成密闭空间；密闭空间内盛放冷却液；冷却液浸没待散热电子元件，当待散热电子元件发热时会使密闭空间内的冷却液汽化，汽化的冷却液上升到制冷端将热量传递给制冷端，汽化的冷却液液化；制冷端将热量传递给散热端，散热端进行散热，使用半导体制冷片进行散热可以显著降低能耗，助力通信业节能减排，实现双碳目标。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明实施例提供的一种全封闭智能绿色基站的结构示意图。
16.符号说明：
17.1-半导体制冷片、2-基站本体、3-冷却液、4-待散热电子元件、5-进风口、 6-出风口、7-第一风机、8-第二风机、9-翅片、10-太阳能光伏板。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
19.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
20.在实际的网络运行中，业务量具有明显的潮汐效应，当业务量很少时，如果基站依然处于运行状态，会造成极大的能源浪费。对于所有基站，需要根据实际情况调整运营状态，智能化管理基站运行，实现节能目标。据相关报道，北京移动对部分基站空调设备启动智能控制系统改造工程，有效降低空调运行时长，减少压缩器关启次数，每月节省电费近100万元。同时，利用智能开关代替传统人力运维，可以降低约75％的运维成本。因此，通过智能化管理，使通信设备的运行状态与用户需求实时匹配，并使冷却设备的制冷量与设备的发热量相匹配，亦可进一步降低能量消耗。随着通信技术的迅猛发展，5g基站的规模迅速增加，能量消耗过多的问题已日益凸显。据统计，5g基站所耗能量的超过一半都用于了设备
的降温。为了降低基站的能耗，实现“碳达峰、碳中和”的发展目标，同时降低企业运营成本，基站的改造和新型基站的研发设计已成为通信行业的当务之急。
21.针对上述问题本发明实施例提供了一种全封闭智能绿色基站，如图1所示，所述基站包括：半导体制冷片1和基站本体2；所述基站本体2为由底面和侧面形成的腔体；所述半导体制冷片1包括由下向上依次设置的制冷端和散热端；所述半导体制冷片1设置在所述基站本体2的上部；所述半导体制冷片1与所述底面和所述侧面形成密闭空间；所述密闭空间内盛放冷却液3；所述冷却液 3浸没待散热电子元件4；所述半导体制冷片1与所述冷却液3不接触。半导体制冷是利用帕尔贴效应的一种新型制冷方法，其优点是没有运动部件，特别适合应用在一些空间受到限制、可靠性要求高的场合。半导体制冷片是电流换能型片件，通过控制输入电流，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。因此，可以根据冷却液吸收电子设备工作产生的热量后实际的气化速度，通过控制半导体制冷片的温度，精确控制冷却液的液化速度，从而实现整个散热系统的平衡。进一步的，既可以精确控制基站设备温度，也便于实现智能控制。
22.半导体制冷片热惯性小，制冷制热时间快，在散热端散热良好，制冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。在基站低功耗运行与高功耗运行切换时，半导体制冷片也能快速切换工作状态，不像传统制冷系统需要运行一段时间后才能达到稳定状态。相对的，若使用空调散热，既需要在基站内安装蒸发器，又需要在基站外安装冷凝器等，非常占用空间，在基站运行过程中，冷却液位于基站本体下部且完全浸没待散热电子元件，待散热电子元件工作产生的热量直接进入冷却液中，冷却液在遇热沸腾后变为气态往基站上部移动，又与半导体制冷片的制冷端进行换热，热量被半导体制冷片吸收后，冷却液重新液化，回流汇入下部冷却液中。半导体制冷片的制冷端充当制冷循环中蒸发器的角色，将吸收热量后汽化的冷却液冷凝为液态。
23.若基站不封闭，经过一段时间运行，待散热电子元件4容易附着粉尘等颗粒，一方面影响待散热电子元件4的正常运行，另一方面导致散热效果越来越差。若采用封闭机箱并充分利用自然冷源进行散热，则有望大幅降低能耗。所以作为一种可选的实施方式，所述全封闭智能绿色基站，还包括：设置在所述基站本体2顶部的顶板；与基站本体2形成立方体形式的密闭容器，所述顶板与所述半导体制冷片1和所述基站本体2的侧面共同形成冷却风道；所述冷却风道的进风口5设置在所述基站本体2的第一侧面；所述冷却风道的出风口6 设置在所述基站本体2的第二侧面。
24.作为一种可选的实施方式，所述全封闭智能绿色基站，还包括：第一风机 7；所述第一风机7设置在所述进风口5处，可以及时将制冷片热端热量排出。
25.作为一种可选的实施方式，所述全封闭智能绿色基站，还包括：第二风机 8；所述第二风机8设置在所述出风口6处，可以及时将制冷片热端热量排出。
26.作为一种可选的实施方式，所述全封闭智能绿色基站，还包括：第一散热管、第二散热管和第三散热管，所述第一散热管的一端密封；所述第一散热管的另一端与所述第二散热管的一端连通；所述第一散热管和所述第二散热管之间的角度小于180度；所述第二散热管的另一端与所述第三散热管的一端连通；所述第三散热管与所述第二散热管之间的角度均小于180度；所述第三散热管的另一端密封；所述第二散热管贯穿所述密闭空间；所述
冷却液3浸没所述第二散热管；所述第二散热管内部盛放制冷剂。第二散热管置于氟化液中，第一散热管和第三散热管置于环境空气中，通过自然对流将从氟化液中吸取的热量散至环境空气中，用于辅助冷却氟化液。具体工作过程如下：制冷剂3在第二散热管内呈液态，遇热后变为气态，然后上升到第一散热管和第三散热管，与基站周围的空气对流换热后又转变为液态，回流到第二散热管。通过第一散热管、第二散热管和第三散热管，既可以辅助基站散热，又无需占据更多的空间。同时，第一散热管、第二散热管和第三散热管并不影响基站的密闭性，且第一散热管、第二散热管和第三散热管组成的整体本身也是封闭的，基站不与外界空气直接交换，无粉尘等进入基站。
27.作为一种可选的实施方式，所述全封闭智能绿色基站，还包括：分别与所述第一风机7、所述第二风机8和所述半导体制冷片1连接的太阳能供电模块。太阳能是大自然赐予的一种绿色能源。太阳能光伏发电具有无动部件、无污染和可靠性高等优点。无论是基站设备还是冷却系统，正常工作都离不开供电系统提供电能。相对于传统的发电方式会产生大量的碳排放，太阳能板供电更符合低碳环保的目标，因而，在基站顶部设置太阳能光伏板10，用太阳能发电满足半导体制冷片1和两个风机正常工作所需的电能，有助于实现双碳目标。考虑到太阳能板供电能力有限，如果想完全取代传统的发电方式，可以在基站设备旁另外设置大面积太阳能光伏板10，应尽量在高处或周围无遮挡的平地上，且安装时考虑太阳高度角。
28.作为一种可选的实施方式，所述冷却液3为氟化液。氟化液性能稳定，可实现电性能绝缘，沸点范围广泛，不含对电子元件有害的物质，臭氧消耗潜能值为零，十分环保。
29.作为一种可选的实施方式，所述全封闭智能绿色基站，还包括：翅片9；所述翅片9设置在所述冷却风道内设置在散热端，空气流过翅片9，所述半导体制冷片1的散热端通过翅片9加速散热。
30.作为一种可选的实施方式，所述第一散热管、所述第二散热管和所述第三散热管组成u型管。
31.新型基站基本原理为：封闭机箱内的氟化液通过池沸腾将待散热电子元件热量带走，气相氟化液在半导体制冷模块的冷端冷凝变为液体，流回机箱，同时将热量输送至半导体制冷模块的热端；通过冷却风道将传递至热端翅片的热量排出；热管作为辅助制冷手段，通过环境自然对流冷却氟化液；太阳能供电模块为半导体制冷模块和冷却风道中的风机供电；通过智能化管理，使通信设备的运行程度与用户需求相匹配，并使冷却设备的制冷量与设备的发热量相匹配，从而进一步降低能量消耗。本发明提出的新型基站以绿色和智能为切入点，可以显著降低能耗，助力通信业实现双碳目标，因此，具有广阔的应用前景。
32.全封闭智能绿色基站与传统的基站相比，有以下技术效果：
33.1、相较于传统的空调散热需要消耗大量的电能且降温效果不尽如人意，新型基站对电能的需求量较小，仅半导体制冷片和风机需要消耗电能，氟化液和u型热管都是依靠相变进行热量传递，氟化液浸没冷却相比于传统方式的冷却效率更高。
34.2、新型基站内的设备不与空气接触，而是完全浸没在氟化液中，由氟化液将产生的热量带走，避免灰尘颗粒的沉积导致散热效果变差，且有利于延长设备使用寿命。
35.3、供电方式采用了太阳能，更加符合低碳环保的主题。
36.4、只需根据散热需求调节半导体制冷片的温度，即可维持系统的稳定。无需将气
化的冷却液通过管道输送至机箱外部进行冷凝，无需动力，因此，能耗低、无污染、待散热电子元件占地面积小且不受到环境空气或水蒸气的侵蚀。
37.5、半导体制冷片的温度可以根据用户的降温需求进行控制，采用智能管理手段，使待散热电子元件的运行状态与用户需求实时匹配，并使冷却待散热电子元件的制冷量与待散热电子元件的发热量相匹配，进一步降低能量消耗。
38.6、全封闭智能绿色基站可以满足基站对于高效冷却、设备稳定以及低碳节能的要求。
39.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
40.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。