通信用移動(dòng)基站戶外機(jī)柜的應(yīng)用

帥起陽

摘 要：隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求的日益提高，要求運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和覆蓋的要求也日益深入。越來越多的室外建站從單純的邊際網(wǎng)，逐步擴(kuò)大的城區(qū)、道路覆蓋等等，有效解決盲區(qū)覆蓋、緩解區(qū)域通信壓力等問題。同時(shí)，有限網(wǎng)絡(luò)寬帶的提速，直接帶來了接入網(wǎng)的下沉，因此也掀起了戶外站點(diǎn)大量建設(shè)需求，本文主要對(duì)戶外基站機(jī)柜的結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：基站；熱交換；風(fēng)機(jī)；空調(diào)；噪音控制

移動(dòng)通信基站戶外機(jī)柜（Communication base station out

door cabinet），是指直接處于氣候影響下，由金屬或非金屬材料制成的，不允許操作者進(jìn)入操作的柜體。其內(nèi)部可安裝通信系統(tǒng)設(shè)備、交直流配電、蓄電池、溫度調(diào)節(jié)設(shè)備、及其它配套設(shè)備，能為內(nèi)部設(shè)備正常工作提供可靠的機(jī)械和環(huán)境保護(hù)。其特征還包括低能耗、分艙溫控，具有較高的集成度、擴(kuò)展靈活、安裝簡(jiǎn)單、支持散件運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)拼裝等。

一、基站機(jī)柜的結(jié)構(gòu)及功能

戶外基站柜一般由頂蓋、柜體、夾芯板及門四部分組成，同時(shí)需采用可拆卸式（或現(xiàn)場(chǎng)組裝式）的結(jié)構(gòu)；機(jī)柜整體框架一般采用鍍鋅鋼板或不銹鋼板，其中夾芯板的保溫性能對(duì)整個(gè)機(jī)柜起著至關(guān)重要的作用，因此夾芯板的芯材選用需為隔熱性、強(qiáng)度及穩(wěn)定性良好的無機(jī)的玻璃棉、巖棉、泡沫玻璃，或有機(jī)的酚醛樹脂泡沫等材料，同時(shí)內(nèi)、外面板彩鋼板厚度需≥0.5mm，整體厚度需≥45mm，表面通過噴涂室外塑粉處理。

基站柜根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一般安裝在地面、樓頂、路邊、山坡等地區(qū)，同時(shí)按使用要求不同，柜體由各種獨(dú)立的單元/艙組成，一般包括設(shè)備艙、電源艙、蓄電池艙及配線艙（DDF、ODF）四大類；設(shè)備艙需供標(biāo)準(zhǔn)的19/21英寸安裝空間（也可定制非標(biāo)設(shè)備）用于安裝BBU/RRU及GSM MINI宏基站等設(shè)備；電源艙按不同設(shè)備需求提供交流配電、整流、直流配電單元的安裝空間；配線艙滿足通信設(shè)備所需配置的ODF和DDF配線模塊安裝的空間要求，其中蓄電池艙的機(jī)架抗震加固能力應(yīng)符合《YD

5083-2005 電信設(shè)備抗地震性能檢測(cè)規(guī)范》，以保證設(shè)備安全；拼裝式機(jī)柜的防護(hù)等級(jí)也需滿足GB4208中IP55級(jí)。

機(jī)柜應(yīng)有良好的防盜功能，頂蓋及艙門的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)須防盜，同時(shí)機(jī)柜須具備電源防雷及各種監(jiān)控的功能，包括煙霧、門禁、電源失效、溫濕度、水浸等遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，并有可靠的接地保護(hù)系統(tǒng)。

二、機(jī)柜用散熱方式

通常機(jī)柜內(nèi)的溫度產(chǎn)生主要有兩個(gè)方面，一方面是通過暴露在戶外太陽直的輻射、熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的溫度，而另一方面是由于通信設(shè)備、電源設(shè)備工作自身產(chǎn)生的溫度引起，所以為使柜內(nèi)各種設(shè)備的正常運(yùn)行，必須配備可靠的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；通過試驗(yàn)表明，在相同時(shí)間及相同太陽強(qiáng)度的照射下，表面噴涂深色塑粉的機(jī)柜溫度要比表面噴涂淡色塑粉的機(jī)柜溫度高10℃左右，這也是基本溫控形式；至于通信設(shè)備產(chǎn)生的熱量，由于設(shè)備不同的型號(hào)、規(guī)格所產(chǎn)生的也有較大差異。目前一般根據(jù)機(jī)柜內(nèi)所有發(fā)熱量的總和主要有風(fēng)扇、熱交換、工業(yè)空調(diào)三種散熱方式，并通過溫度控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)；一般影響柜體溫度控制的因素主要有風(fēng)扇的風(fēng)量、熱交換或空調(diào)的換熱功率及風(fēng)道設(shè)計(jì)的合理程度（包括進(jìn)出風(fēng)口的大小、位置、濾網(wǎng)的通透率與清潔程度等），目的是達(dá)到艙內(nèi)各處溫度均勻，使溫度梯度△T≤

5℃。

（一）風(fēng)扇形式。采用風(fēng)扇的風(fēng)量強(qiáng)制使柜內(nèi)空氣進(jìn)行對(duì)流交換，已達(dá)到降溫的目的，主要應(yīng)用在一些對(duì)工作環(huán)境相對(duì)優(yōu)越且要求不高的情況下。

風(fēng)量的估算V=3.1Qv/T（M？/h） 注：Qv為柜內(nèi)部的發(fā)熱量；T為機(jī)柜內(nèi)外溫差；采用風(fēng)扇形式相對(duì)成本能耗都較低且換熱效率高，但由于是內(nèi)外空氣直接對(duì)流，所以外界的灰塵會(huì)直接被吸入到柜內(nèi)，時(shí)間一久內(nèi)部設(shè)備的表面就會(huì)積攢很厚的灰塵影響設(shè)備的正面運(yùn)行，因此安裝的環(huán)境最好是比較干凈清潔的地方，并須及時(shí)對(duì)風(fēng)口過濾網(wǎng)進(jìn)行清潔或更換。

（二）熱交換形式。熱交換的原理是通過其中間的傳熱介質(zhì)，使機(jī)柜內(nèi)、外的空氣在相互的循環(huán)工作中進(jìn)行熱量傳遞交換，從而達(dá)到降低溫度的目的。

傳熱能力的估算可按Qw=Qv/T（W/K） Qv=Qk+Qs；

注：Qk柜內(nèi)發(fā)熱量；Qs 機(jī)柜表面太陽輻射熱量；Qs=AK*T （A機(jī)柜表面積、K換熱系數(shù)）；一般選用熱交換的功率是通過機(jī)柜內(nèi)外的溫度差10℃為基準(zhǔn)計(jì)算，即假設(shè)環(huán)境的溫度為30℃，那此時(shí)機(jī)內(nèi)的熱量達(dá)到設(shè)計(jì)的最大值也即40℃，是正常的。實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于柜內(nèi)典型發(fā)熱量在1000W以下的配置功率為80～130W/K，而發(fā)熱量在1000W～2000W之間的柜配置功率為130～200W/K。采用熱交換后由于內(nèi)外是完全隔離的，外部的灰塵無法進(jìn)入柜體，故具備保持內(nèi)部清潔的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)目前采用的新式交換器能耗不大且基本不怎么需要維修保養(yǎng)；而其缺點(diǎn)是內(nèi)部溫度隨外部環(huán)境溫度的升高而上升，且從啟動(dòng)直到柜內(nèi)溫度下降穩(wěn)定存在一個(gè)延遲滯后的過程。

（三）工業(yè)空調(diào)形式。選用空調(diào)來給機(jī)柜內(nèi)降溫是最有效、最快捷的方式，不但能使柜內(nèi)溫度很準(zhǔn)確的控制某一設(shè)定值，且能快速有效的達(dá)到降溫的目的，同時(shí)可以保持設(shè)備清潔、柜內(nèi)溫差不受外部環(huán)境的影響；但它的缺點(diǎn)是能耗高，且需要定期維護(hù)，特別是風(fēng)口的濾網(wǎng)得及時(shí)清洗更換，否則制冷效果會(huì)降低，也可能會(huì)損壞空調(diào)。

三、機(jī)柜噪音的控制

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在城市居住地帶離機(jī)柜1.5M處的噪音必須≤50dB，因此保證制冷效果好的前提下降低噪音是至關(guān)重要的。通常為達(dá)到良好的制冷效果，基站機(jī)柜一般會(huì)選用高轉(zhuǎn)速、風(fēng)量大的風(fēng)扇，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能達(dá)到2800rmp以上，此時(shí)在離機(jī)柜1.5M處的噪音達(dá)到65dB以上，而熱交換機(jī)和空調(diào)在運(yùn)行中的噪音經(jīng)實(shí)測(cè)與風(fēng)機(jī)相當(dāng)，所以如果將這樣的戶外機(jī)柜安置在城市居民住宅區(qū)，一定會(huì)影響人們的正常生活而引起不必要的糾紛，所以必須盡量避免。

首先一方面可以考慮選用好的靜音風(fēng)機(jī)或降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)增加風(fēng)機(jī)數(shù)量的方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速降低320～420rmp時(shí)，噪音可以降低10dB左右；但在降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)風(fēng)量也受到影響，所以要增加風(fēng)機(jī)的數(shù)量來滿足溫控的要求。而機(jī)柜配置熱交換或空調(diào)制冷時(shí)，由于受它們自身的結(jié)構(gòu)和尺寸限制，降低轉(zhuǎn)速并不適用；因此需要通過制造商來突破空調(diào)本身的技術(shù)，目前市場(chǎng)上熱交換器或空調(diào)也基本都能達(dá)到行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。另一方面建議在居民住宅區(qū)選用風(fēng)機(jī)直排的方式，且盡量遠(yuǎn)離住宅放置。其次，應(yīng)采用合理的風(fēng)道設(shè)計(jì)，盡可能增大進(jìn)出風(fēng)口的截面尺寸使空氣流通的路徑暢通，以減少風(fēng)阻、降低噪音；最后，在風(fēng)扇的出口位置可以安裝消音材料或消音裝置，也能對(duì)降低噪音起到一定的效果。

四、結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求的不斷加大，會(huì)觸成運(yùn)營(yíng)商會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和覆蓋，因此隨著通信網(wǎng)絡(luò)的逐步推進(jìn)，隨著設(shè)備制造技術(shù)和NGN的發(fā)展，各類通信設(shè)備體積大大縮減，使得運(yùn)營(yíng)商采用基站戶外機(jī)柜在通信接入網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)的需求大為提高，成為一種新的趨勢(shì)，所以須盡可能考慮機(jī)柜的溫度和噪音問題，通過不同環(huán)境正確選用適宜的溫控手段，并盡可能的使安裝在住宅區(qū)的機(jī)柜離民宅的距離在15米以上。

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