[发明专利]设备外壳

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备外壳的通风和温度控制，尤其涉及控制这类外壳中气流的装置和方法。

背景技术

电气和电子设备的外壳通常需要通风，让其中的设备能向外部环境排出废热以避免过热。对于在偏远地区使用电气设备的应用，例如在移动无线电通信基站，设备通常长时间无人管理。为了确保设备温度保持在优选的温度范围内，通常需要额外的制冷和通风装置。根据复杂程度，这种冷却设备需要消耗昂贵且有时短缺的能量，并且需要维护以避免其出现故障导致的损失。

在一个典型的无线电通信基站中，操作射频(RF)信号的电气设备放置在通风柜内，通风柜放置在封闭的设备间或外壳内，提供免受外部条件影响的保护。通常情况下，机柜内的风扇使空气流通通过所述电气设备以提供冷却，并且通过使用空调单元维持设备间内的气温，其将电气设备产生的废热排出到外部环境。为了确保设备间中的设备能可靠运行，空调单元必须工作以使房间内的温度保持在所需的范围内。这样，除了操作电气设备本身所需的能量外，还需要使用大量的能量。

通常需要形式为电池柜(通常是铅酸电池)的备用电源，以防对设备间的电力供应出现故障。这种电池也需要保持在所需的温度范围内，这个范围通常比其他电器设备更严格。所以在一个典型的设备间内，空调单元经常根据电池的要求而不是电气设备的要求工作，以维持内部温度范围，电气设备一般可以在较高的温度下工作而不会出现任何问题。与维持设备间中所有设备正常工作相比，空调单元的工作量更大。

在温带气候地区如在英国，用于制冷的功率和用于设备的功率的比例大约是1比4。所以如果电子设备使用4kW，制冷系统将需要1kW。在更热的气候下，该比例将减少到1比3或甚至1比2。显然，在夏季，实际的日常消耗可能会高得多，而在冬季这些负载在一定程度上可以减少。

所以，一个典型设备间内的空调单元可能以至多1kW的功率运行，而其他电气设备的运行功率至多为4kW。通过对后备电池单独提供冷却，该需求可以降低，允许房间的内部温度上升到较高的最高温度。例如，为满足电池要求而确保整个房间保持在20摄氏度以下比允许最高温度提高到35摄氏度将使用更多的能量，在35摄氏度绝大多数电气设备将仍然正常运行。但是，这样也没有避免该类房间对空调的需求，因为仍然需要制冷以防止气温在某些情况下超过最高温度。

在设备间中使用空调单元的另一个问题是维护和维修，尤其是当该类房间在偏远地区时。如果空调单元在使用中发生故障，电气设备就有出现故障的风险，并且必须找专业工程师(通常与电气设备工程师不同)修理该单元。这可能极大增加维护该类设备间的费用。例如，当一个设备间提供了自动故障指示时，人们可能也不知道是什么原因导致的故障。所以，可能需要的是空调工程师，却找了电气设备工程师。多次访问将进一步增加维护运行的成本。

一种普通的替换方法是通过大风扇维持高速气流通过房间，该风扇被设置为迫使空气通过房间提供的通气孔，来替代保持设备间密封并对其制冷。但是，为了维持所需的温度范围并且为了最小化房间内外的温差，需要很大的气流，所以需要大型、强力的风扇。此外，引入房间的气流将把外部环境的污垢和灰尘带入到房间内，所以气流将需要被过滤。加入过滤器将不可避免地导致需要维护访问来检查和更换过滤器，以维持足够高速的气流。所以，简单的用风扇制冷来替换空调并没有完全解决需要单独维护访问的问题，也没有必然的大幅降低房间所需的功率，因为大型风扇也需要大功率输入。高速气流也会引入更多的污物和灰尘，并最终导致过滤器阻塞。

对使用空调或大型风扇的一种改进的替换方案是将房间内的电气设备产生的热量引导到外部环境，例如使用从设备柜延伸到房间外墙的排气管道。由内部风扇吸入设备柜的空气可以在之后以更直接的方式排放到外部环境中，减少由电气设备产生的热量对房间的加热。这样就大大降低了对通过房间的气流的需求。于是，所需功率大大降低的较小风扇可以用于将空气从房间排出，取代了在房间里的空气进气通风口。

但是，上述方案没有避免对维护访问的需求，因为在房间的进气通风口还需要空气过滤器，这些空气过滤器将偶尔需要更换。解决这个问题的一种方法是提供申请号为0800824.5的共同未决英国专利申请中公开的类型的空气过滤器。

所以，如果外部温度不超出外壳的最大允许内部温度一定的值，该值等于外壳有能力维持的最小温度差，则可以在没有空调的情况下操作电子设备外壳，例如用于移动电话基站的类型的外壳。例如，如果外壳内部的最高温度为不高于35℃，并且最小温度差为5℃，外壳能够操作的最大允许外部温度为30℃。