通信系统用户外机柜 (telecommun ications system outdoor cabinet) , 是指直接处于气候影响下, 由金属或非金属材料制成的, 不允许操作者进入操作的柜体;其内部可安装通信系统设备、电源、电池、温控设备及其他配套设备, 能为内部设备正常工作提供可靠的机械和环境保护, 即是一个室外小机房。它应满足通信行业标准YD/T1537-2006《通信系统用户外机柜一般要求》的要求。主要用于PON链路的光进铜退、DSLAM下移等项目。
1 户外机柜的结构及功能
户外机柜由顶盖、柜体和门三部分组成, 并采用三明治式三层隔热结构;机柜材料一般采用镀锌钢板或不锈钢板, 表面经喷室外型塑粉处理。根据使用要求不同, 机柜内设置各种相对独立的舱, 如设备舱、配线舱、蓄电池舱、空调或热交换舱等。设备舱提供标准的19英寸安装空间 (也可定制非标准设备安装) , 用于安装EPON接入设备、D S L A M、A G设备、A C/D C电源设备监控设备等;配线舱用于安装MDF模块或110高频模块。机柜的温度控制有三种方法:风扇、工业空调和热交换器, 并由温度控制器自动控制。柜体防护等级应达到GB4208中IP55级。
机柜应有防盗功能, 舱门和顶盖须有安全防盗设计;机柜还须具有电源防雷功能和各种监控功能, 包括门禁、温湿度、电源、水浸、烟雾等远程监控功能和MDF的告警功能, 并具有工作地、保护地、防雷地等接地保护系统。
2 温度控制
户外机柜内部的热量来源主要有二个方面, 一个是机柜内部的通信设备、开关电源在工作时产生的热量, 另一个是太阳直射在机柜表面产生的热传导和热辐射。机柜表面太阳直射引起的温度, 可通过采用浅颜色的塑粉来控制。经试验证明, 在夏天相同的照射环境和照射时间的前提下, 喷浅颜色塑粉的机柜表面温度要比喷深颜色塑粉的机柜的表面温度低10℃以上。至于机柜内部通信设备工作时产生的热量, 由于设备的生产厂家不同, 相同规格的设备产生的热量也有较大差异。目前一般都是根据机柜内所有设备的最大发热功率总和来配置空调/热交换器或风扇。实际上影响温度控制的因素有许多, 但主要的还是空调或热交换器的换热功率、风扇的风量及风道设计的合理程度 (包括进风和出风口的位置、风口的通道形式与尺寸、滤网的通风率与清洁程度等) 。
(1) 风扇。
利用风扇的风量使户外机柜的内外空气进行直接流通交换, 达到降温的目的, 是目前用得比较多的方法。
风量估算:V=3.1QV/ΔT (M3/h)
QV为柜内发热量;
ΔT为内外温差。
使用风扇的最大好处是换热效率高, 效果好;但坏处是由于机柜内外直接相通, 外界的灰尘会通过空气对流而大量的被吸入机柜内部, 使内部的设备表面结起一层厚厚的灰尘, 时间长了会影响设备的正常运行。所以, 利用风扇降温的户外机柜, 最好安装在环境比较清洁的地方, 并及时对滤网进行清洗或更换。
(2) 热交换器。
热交换器的原理是通过中间的传热介质, 使户外机柜内、外的空气在内、外循环的流动中进行热量交换, 从而达到降低机柜内温度的目的。
传热能力计算可按QW=QV/ΔT (W/K)
QV=QK+QS
QK柜内发热量;
QS为机柜表面太阳辐射热量。
QS=K·A·ΔT
K为换热系数;
A为机柜有效表面积。
一般在配置热交换器的换热功率时, 是按机柜内、外温度差10℃进行计算的。即当机柜内的发热功率达到设计的最大值时, 在环境温度30℃的情况下, 机柜内部温度是40℃左右。采用热交换的优点是机柜内外完全隔绝, 外面的灰尘不能进入到柜内, 能保持机柜内部的清洁, 能耗也不大, 且现在的热交换器基本上可以达到免维护要求;缺点是内部温度随外部温度的升高而升高, 并比外部温度要高5℃~10℃, 且从热交换启动到内部温度开始下降, 有一个滞后的过程。
(3) 工业空调。
利用空调来进行温度控制是最快捷和有效的手段, 不但能快速达到降温的目的, 使机柜内部的温度准确控制在设定值附近, 并保持机柜内部清洁, 而且内部温度基本不受外部温度的影响。但它的缺点是能耗偏高, 且必须定期维护, 特别是进风口的滤网须及时清洗或更换, 否则不但会降低制冷效果, 有可能还会损坏空调。
3 噪音控制
为了达到良好的温度控制效果, 一般的户外机柜和热交换器都选用了高转速、大风量的风机, 风机的转速都达到了2600rpm以上, 所以在离户外机柜1.5m处测得风机的噪音也在65dB以上, 而工业空调在运行时的噪音值经实测也与风机相当, 所以, 如果将这样的户外机柜安装在居民住宅区内, 肯定会影响居民的正常生活, 引起居民的投诉。行业标准也规定, 在城市居住区域离户外机柜1.5m处的噪音值应小于55dB。因此, 应设法在满足制冷效果的基础上降低噪音。
首先可考虑适当降低风机转速, 同时增加风机数量的办法。经试验表明, 将风机的转速降低300~400rpm, 噪音可降低10dB左右。但在降低转速的同时也大大降低了风量, 所以必须采取增加风机数量的办法来补充。当然, 这种方法对热交换器有结构和尺寸上的限制, 因此建议在居民住宅区选用风机直排方式。其次, 应采用合理的风道设计, 尽量增大进出风口的截面尺寸, 避免空气转弯和进入狭窄通道, 以减小风阻, 降低噪音。第三, 在风机出风口的适当位置安装消音材料, 对降低噪音具有一定的效果。
4 结语
随着光节点的下移, 户外机柜进住宅小区已势在必行, 所以, 应充分考虑机柜的噪音和温度控制问题。建议可将安装在路边等远离住宅的机柜与安装在居民住宅附近的机柜, 采用不同的温度控制手段, 并尽可能地使安装在住宅区的机柜离民宅的距离在10m以上。
摘要：近年来, 随着光进铜退的实施, 户外通信机柜已得到大量的使用, 然后在使用过程中也出现了一些问题。本文对户外机柜的结构和功能进行了论述, 重点介绍了对机柜的温度控制和噪音控制的方法。
关键词：三明治结构,热交换器,温度控制,噪音控制