华为户外机柜

二.风扇

目前来讲，功率高的热交换器一般都会使用离心风扇， 其特点是风量大，风压高，体积扁平，非常适合热交换。 但缺点是噪声大，目前最好的风扇产家ebm所生产的单体 风扇的噪声就达到了65dB以上，如不采用消声、隔离等措 施，肯定无法满足欧洲市场等发达地区的要求。但其他市 场上并没有对这点做过多的要求，也没有具体的限制。
二.散热



Hale Waihona Puke 在现阶段的机柜散热，主要由两部分组成，一是隔热， 二是主动散热，主动散热又可分为直接风冷，和间接风冷。 1.隔热主要有三种措施： a.外表采用反射率较高，传热率较低的涂层； b.单层结构的在直接受太阳辐射的地方可以采用内部加贴 隔热棉等； c.对直接受太阳照射的地方直接采用双层结构等。 以上三种可以单独使用也可以组合使用。第二种比第 三种的成本低，效果差不多，但内部的外观不好，而且还 有隔热棉脱落的隐患。
户外机柜的特点、难点
户外机柜由于是用于室外的恶劣环境中， 时刻遭受风吹日晒雨淋，因此，不管是材料、涂 层还是结构，都比室内机柜复杂，具体可以从以 下几个方面来说明：
一. IP等级（防水、防尘）
接触保护和外来物保护等级(第一个数字)
第一个 数 字 0 1 防护范围 名称 无防护 防护50mm直径和更 大的固体外来 体 防护12.5mm直径和 更大的固体外 来体 防护2.5mm直径和更 大的固体外来 体 防护1.0mm直径和更 大的固体外来 体 防护灰尘 说明 —— 探测器，球体直径为 50mm,不应完全 进入 探测器，球体直径为 12.5mm,不应完 全进入 探测器，球体直径为 2.5mm,不应完 全进入 探测器，球体直径为 1.0mm,不应完 全进入 不可能完全阻止灰尘 进入，但灰尘 进入的数量不 会对设备造成 伤害 柜体内在20毫巴的低 压时不应进入 灰尘 第二个 数 字 0 1 防水保护等级( 第二个数字) 防护范围 名称 无防护 水滴防护 说明 —— 垂直落下的水滴不应 引起损害 柜体向任何一侧倾斜 15度角时，垂 直落下的水滴 不应引起损害 以60度角从垂直线两 侧溅出的水不 应引起损害 从每个方向对准柜体 的喷水都不应 引起损害 从每个方向对准柜体 的射水都不应 引起损害
2
2
柜体倾斜15度 时，防护 水滴 防护溅出的水
3
3
4
4
防护喷水
5
5
防护射水
6
灰尘封闭
6
防护强射水
从每个方向对准柜体 的强射水都不 应引起损害




目前我司户外机柜的IP等级一般都会在IP55等级及以 上，这是在客户提出要求的基础上，再综合我们自己对所 装设备对外界环境的要求，以及户外机柜所处环境的一个 综合考虑，即不会因为IP等级太高，而增加不必要的成本， 也不会因为太低而使客户的设备受损失。 要达到IP55及以上的等级，在防水方面我们可以从两 个方面来做到。 1.从机柜本身的结构入手，如在柜体上设计出外翻的 沟槽，门上设计防水盒，柜体为满焊接，没有贯穿机柜内 外能活动的螺钉，有凸沿的顶盖等。 2.在机柜的安装缝等地方使用其他密封材料，如涂上 防水胶，门上使用三复合胶条等。

第二种就是在主设备仓在设计一个相对密封的隔间， 缺点是散热解决的不好，而且氢气的排出需要有专门的管 道或者其他复杂的结构，还会使整个机柜的重心提高，减 小柜体的稳定性。另电池单体重量比较大，对客户的安装 也会有一定的影响。但在不会机柜整体的外型、外观有影 响，还可以更方面的排布。
电池仓 电池仓



机柜的结构防水，效果好，可靠性高，受装配的影响 小，外观大方，漂亮，但成本相对会高，结构复杂。 而使用胶条、胶水密封，人为因素较大，对操作员工的素 质要求高，而且可靠性不是很好，胶条的接口密封不是很 好，胶水凝固之后有开裂的可能，导致容易漏水，但成本 较低，可以降低整个机柜的复杂性。 但有些密封的部位只有胶条、胶水才能解决，如门与 柜体之间的缝隙等。
三.电子部分





电子部分主要是包括了PCB控制板，温度传感器，显示器， 输入装置以及相关的插头、线路等。 PCB控制板比较简单，但有一个特别要求，能够根据外界 环境温度的变化改变风扇的转速，以减少噪声，降低能耗。 显示器可为LED显示也可为液晶显示，可根据客户要求做 为选配件。 输入装置目前常用的是按键式的，也可做为选配件供客户 选用。 还有丰富的通用输入输出接口，如RS232/485等，可外接 其他设备对控制板内的参数做修改、设定。

铝型材的拼装式户 外机柜如右图：




铝型材的拼装式户外机柜，以我个人看来，主要是三 部分： 一是骨架部分，这块主要是由铝型材和固定铝型材的 角件组成，类似人的骨头，不但构成了柜体的大致轮廓， 而且还保证了机柜的稳定性，刚度等； 二是内外两层板。内板和骨架密切结合，以达到IP等 级等的要求，外板主要是起到一个外观、隔热、防盗等的 功能； 三是各个缝隙的密封处理。如内板和骨架之间的涂胶 密封，门装热交换器和门之间的胶条密封等。

他们各自的优缺点如下表：
缺点
风扇型
优点
成本低廉，结构简单
IP等级受限制，一般只能 达到IP34左右
热交换
成本较高，功率大时体积 IP等级可达IP66，能耗低， 也大 效率较好 成本高，重量较大，能耗 IP等级可达IP66，功率大， 高 效率好
空调
三.电池仓的结构



现在每个综合基站都会有备用的电池，以随时提供当市电 断电时给设备的电流，但目前所使用的电池为密封的铅酸 电池，虽然重量大，体积大，但他的容量大，而且价格较 好。 不过有另一个隐患，就是电池内随时进行的化学反应 中，会有极少的副产品氢气等一些化学物质跑出来，因此， 为了不让这些物质不伤害主设备，消除氢气聚集而产生爆 炸的威胁，电池仓一般都要有专门的仓体来安装，以和主 设备等隔离开来。 目前主要有两种，一种是采用和主设备仓并列，这种 和设备仓的联系只有电源线的进出，所以就可以采用自然 通风以解决氢气的聚集问题。但所占用的体积较大，对整 体的外观也有一定的影响。
一.热交换芯体

右图是热交 换芯体的一角。 设计热交换 器的时候首先 就是根据要求 确定风道的形 式、大小等。 热交换器的风 道形式可大致 分为两种，一 种是平行的， 另一种是相互


交叉的。 芯体内部的芯片一般 所使用的材料是由多片热 传导率较高的铝片，或者 铜片所组成。铜片因为密 度比铝大3倍还有余，价格 贵很多，所以现在都使用 铝片。重量轻，效果好， 耐腐蚀性强，价格不是很 贵。 铝片间即风道之间的密 封，一般靠不间断的铝片 或者先进的铝片封边工艺 以及性能较好的硅胶密封。
五.运输、总装成本


不管是国内还是国外，目前主流的户外机柜（不含集 成系统）由于其自身的特点，大都是采用整体用木箱包装 的方式出货，特别占空间，所以采用室内机柜的拼装结构 是一个非常可取的优点、特点，而且目前市面上还没有成 熟的类似产品。 目前我司已有一种铝型材的拼装户外机柜。由于是采 用铝型材，导致整体的价格偏高，在防水方面做的不够完 美。另之前有计划开发一种可拆卸的钣金户外机柜，不仅 可以达到行业领先水平，还可以大大降低运输、总装成本， 为进一步拓展海外市场，降低公司成本，增加公司的竞争 力提高有力的武器。
带凸沿顶盖
防水胶条 （内侧）
防水胶条 防水沟槽

在防尘方面，目前并不需要太多的措施，主 要是因为IP等级为55的时候，在可以防住任何方 向的射水的前提下，灰尘一般都是不能进去的， 只有在IP等级较低时，我们才会有相应的措施， 如对进出风口采用网孔的形式，或者采用加装防 尘网，防护网等，以防止人的肢体伸入运动部件 中受伤，蛇、虫等的入侵对产品的伤害等。
附：热交换器的结构





热交换器的分类按照热交换媒介可分为风冷、液冷等， 目前我司所使用的热交换器是纯粹是风冷，而空调是内循 环为风冷，外循环为液冷的综合体。 机柜行业中所称的热交换器现在一般是指全部为风冷，即 空气-空气。 热交换器的结构从功能上可分为4个部分： 1.核心的热交换芯体 2.提供动力的风扇等 3.电子控制部分 4.其他固定零件
四.防雷、接地


防雷的概念不仅是局限在防自然界的雷电、电磁波等， 还包括了线路上传来的浪涌（在100ms到1/2周波内电压迅 速上升到峰值6000Vac ）。现在的防雷分三级，户外机柜 内的防雷基本上是第三级的——安装在设备侧的防雷，其 接地线越短越好，而且防雷器的安装位置必须是在所有的 设备之前，即线进入之后就是防雷器，以保护所有的设备。 接地不仅是防雷上的接地，还包括整个机柜各个零件 之间的连通，以保证每个零件上的静电、漏电都可以得到 外泄，这样也可以保证设备上的静电不会聚集，危害到主 设备。
四.其他固定部分

其他的零件就非常简单，如芯体的外壳，风扇、控制板的 固定安装部分，只需要做到防水防尘的要求，尽量减少震 动、共振即可。



散热芯体的大小是可以计算出来的，首先根据客户提供的 热源大小，计算出热交换的功率大小。如客户提供的热源 为1250W，那么，我们所设计的热交换器的功率为： 1250W/10℃=125W/K（℃） 还需要在这个基础上留一定的余量，因此我们需要的 热交换器的功率大小至少是：130W/K。 再根据具体的风道形式确定每个散热片的大小、形状， 在结合风扇的性能、价格以及相关的经验值来确定散热片 的数量和间距。这样，确认了风扇的尺寸和芯体的尺寸， 整个热交换器的大致外型、结构都确认下来了。



2.主动散热就是用莫种方式强迫机柜内的热量迁移到外部， 从而达到散热的目的。 a.直接的风冷，目前主要是采用一个或者几个较大的 风扇直接把机柜内的热空气从机柜强力抽出，造成机柜的 负压强，从而通过进风口从外部直接吸入冷空气，这样就 形成了一个内外相通的冷却循环。此种方案对要求不高的 设备或者所处的环境较好比较实用，而且价格低廉。 b.间接的风冷是采用热交换器或者空调，最大的特点是 有互相独立的两个循环，一个是冷却机柜内设备的内循环， 一个是冷却内循环风的外循环。此种冷却方式完全可以达 到现阶段绝大部分主设备的要求，但整体的成本也随之上 升。