機櫃空調

機櫃空調的定義是能夠對電氣控制櫃內空氣的溫度、相對濕度、流動速度進行調節的裝置，機櫃空調和普通空調的區別在於結構、所服務的對象和使用環境的不同。

基本介紹

• 中文名：機櫃空調
• 外文名：Cabinet Air Conditioner
• 服務的對象：電氣、機械設備
• 機房的套用：計算機的小型化
• 工作原理：半導體空調以及渦旋管空調

定義

機櫃空調的定義是能夠對電氣控制櫃內空氣的溫度、相對濕度、流動速度進行調節的裝置，機櫃空調和普通空調的區別在於結構、所服務的對象和使用環境的不同。

機櫃空調器服務的對象主要是電氣、機械設備。

電氣設備在工作時由於電流的作用通常會發熱，而溫度過高又會影響電氣元件的使用壽命和可靠性，並會使絕緣裝置過早老化，或降低絕緣值，使一部分導體的電阻變大、發熱進而燒毀。通常電氣元件都會標明最高使用溫度，或者不同溫度對應的不同性能。

機櫃空調器所服務的對象是電氣、電子或機械元件，而不是人，故其設定溫度可以設得很高，在30℃~45℃之間，一般默認溫度為35 ℃，而且電氣元件對風速、噪音無要求，實際上櫃內較大的空氣流通可減輕電氣元件局部熱島現象，有助於電氣元件的散熱。另外除戶外機櫃外，其它機櫃絕大部分安裝在室內，而部分生產環境比較複雜，有高溫、高濕、高粉塵、甚至油污或腐蝕氣體等惡劣境況存在。尤其是高溫、高粉塵現象，相對而言較為普遍，機櫃空調的工作環境溫度通常都會高於42℃，最高有70~80℃，並且要滿足以下等級要求：比如能夠連續24小時工作，比民用產品更堅固、更廣泛的電壓要求等等，這也要求機櫃空調器必須能夠滿足在此複雜環境中使用的可靠性要求。

機櫃空調的製冷方式通常有蒸汽壓縮式、半導體式兩種，另外還有一種是壓縮空氣渦旋管冷卻方式。

套用

現代數據大集中的網路時代，計算機的小型化、機櫃化，伺服器的薄型化、刀片化。他們的特點是體積越來越小，但是，電子功率密度卻在不斷增大。在這種條件下，機房內的製冷系統承受著越來越大的考驗。

機櫃空調是專門針對通訊領域套用而設計的，如解決戶外通信機櫃、無線戶外櫃基站、蓄電池機櫃等散熱問題。主要用於帶走電氣元件消耗電能發出的熱量，為各類機櫃內部提供了理想的溫濕度環境，同時隔離了外界環境中的灰塵、腐蝕性氣體，延長電氣元件的使用壽命，提高機器系統運行可靠性。產品適用於電氣控制箱、通訊、通信設備、數據處理箱以及重電機設備控制箱等。

工作原理

機櫃空調根據製冷原理分為蒸汽壓縮式空調、半導體空調以及渦旋管空調

蒸汽壓縮式機櫃空調通過壓縮機將冷媒壓縮、冷凝放熱，再蒸發吸熱來降低環境的溫度，當安裝於控制柜上時，可在密閉的情況下，將櫃內的熱量計向櫃外轉移，從而避免了外界環境中的高溫粉塵、腐蝕性氣體進入控制櫃內，造成上述問題的發生。而控制櫃內的溫度、濕度始終恆定理想狀態中，使得電子元器件的使用壽命和工作穩定性得到了保證。

機櫃空調+機櫃

半導體空調通過電子的遷移轉移能量，沒有壓縮機和製冷劑，空調的結構比較緊湊，製冷量較小，COP較低。

渦旋管空調的工作原理是：壓縮空氣流經渦旋管後變成冷、熱兩股氣流。熱氣流通過渦旋管排氣裝置以稍高的壓力排出，冷氣流通過分流器導入機箱內的發熱部位，降低並穩定機箱內部溫度，而外界空氣不會進入機箱。以低成本，性能可靠的渦旋管冷卻器為核心部件，屏櫃製冷器可將壓縮空氣溫度降低45度。冷氣流通過分流器導入屏櫃內的發熱部位同時在櫃內形成正壓，使外界空氣不能進入，對屏櫃進行有效的冷卻和淨化。那些小型緊湊的多功能電子控制系統、變速驅動系統、伺服系統和可程式序的邏輯控制系統等對熱和污染是極端敏感的。過熱造成這些敏感的電子電氣元件失效, 數顯系統誤顯示、控制系統漂移和系統在低於額定負荷的情況下誤動作停車。 結果是因機器或生產線的經常停車而降低生產效率。風扇只能提供不充分冷卻效果，而且經常把環境中的骯髒、潮濕、腐蝕的空氣帶入櫃內，引起電器設備的損壞。 空調體積大、難於安裝並且要經常維護，運行費用高。渦流製冷器沒有運動部件的損耗, 僅使用一支內部渦流管將壓縮空氣轉換成低壓、均勻分布在屏櫃之中的冷氣。冷氣流在櫃內形成輕微的正壓，可防止塵土或污染物的進入，特別適用於惡劣的工作環境。 從小型計算機控制櫃、觸控螢幕控制板到大型電子屏櫃, 渦流製冷器提供了高效的、可靠的，不會因熱量和環境污染而造成故障停車的封閉保護。

渦流管從壓縮空氣中產生渦流，並把它分成兩股氣流——一股是熱氣流，另一股是冷氣流。壓縮空氣進入一個圓柱型渦流發生器，這個發生器比產生旋轉氣流的熱（長）管相比要大些，接下來，旋轉的氣流被迫以1,000,000 rpm的旋轉速度沿熱管壁進入熱管內部。在熱管的終端，一小部分空氣通過針型閥以熱空氣方式瀉出。剩餘的空氣則以較低速度通過進入熱管的旋轉氣流的中心返回。熱的、較慢速度旋轉的氣流通過進入熱管的快速旋轉的氣流。這股超速冷氣流通過發生器中心並冷氣排氣口瀉放冷氣。

計算方法

風扇適用於櫃內溫度高於環境溫度，但是當環境溫度高於櫃內溫度或者環境溫度高於 櫃內要求的溫度（一般為35℃）時，那就應該考慮使用工業空調器了。還有當櫃內外空氣循環要求隔絕時，也應該考慮使用工業空調器。

空調採用壓縮機製冷原理進行強力製冷，實現對電氣控制櫃內部溫度的恆溫控制，由於櫃內外空氣循環相互隔絕，故可以有效地防止有害、潮濕的氣體及粉塵進入櫃內。

空調按照其安裝方式，一般可以分為：壁掛式（側裝式、嵌入式及櫃內架裝式）和頂裝式。

空調的選型也是根據櫃內溫度與環境溫度的差值以及櫃內熱損耗，從而確定空調所需要的製冷量來選取的，現在一般都是按照德國百能堡（Pfannenberg）公司提供的經驗公式來選取的。其計算如下：

QE=QV-KXAXΔT

式中：QE----總的製冷量（W）；

QV----櫃內元器件總的熱損耗（W）；

K ----熱傳導係數（W/m2K），其值根據櫃體材料不同而不同，一般來說，鋼板為5.5，鋁板為11，塑膠為0.3;

A ----櫃體實際散熱面積（m2）,櫃體的安裝方式對櫃體的散熱有較大影響，德國百能堡（Pfannenberg）提供了如下幾種典型安裝方式的散熱面積的計算：

（寬=櫃體寬，高=櫃體高，深=櫃體深）

1． 單個櫃體，四周有空：A=1.8X高X（寬+深）+1.4X寬X深

2． 單個櫃體，用於壁裝：A=1.4X寬X（高+深）+1.8X深X高

3． 起始或終端櫃體，四周有空：A=1.4X寬X（高+深）+1.8X寬X高

4． 起始或終端櫃體，用於壁裝：A=1.4X高X（寬+深）+1.4X寬X深

5． 位於中間的櫃體，四周有空：A=1.8X寬X高+1.4X寬X深+深X高

6． 位於中間的櫃體，用於壁裝：A=1.4X寬X（高+深）+深X高

7． 位於中間的櫃體，用於壁裝，頂部覆蓋：A=1.4X寬X高+0.7X寬X深+深X高

ΔT ----櫃體內外的溫差，櫃體內部的溫度（一般為35℃）減去櫃體外面的溫度（即工作現場的環境溫度）。

安裝

1． 電氣控制櫃必須密封；

2． 頂裝空調器不能將電氣控制櫃的頂板壓彎，必要時應加強頂板；

3． 一定要注意冷凝水的排出，在安裝結束後應該將冷凝管插入導出孔，防止冷凝水流入櫃體內。現在已經有生產廠家生產無冷凝水排出的空調（冷凝水迅速汽化）。

4． 應該加裝門開關，在門打開時應切斷空調裝置，避免在櫃內產生凝露，同時在門關上5分鐘之後才能再次接通空調裝置；

5． 保持櫃內空氣迴路的暢通，在進風口及出風口避免受阻。

隨著空調技術的日益成熟，愈來愈多的用戶都提出電氣控制櫃加裝空調的要求，現在外已有不少廠家生產各種規格的壁掛式和頂裝式空調，最大製冷量可達6000多瓦，可以滿足各種用戶的要求。另外為了滿足戶外型電氣控制櫃散熱和通風的需要，有的生產廠家還生產戶外型空調器。

戶外機櫃空調

壁掛或半嵌入式機櫃空調

頂置式機櫃空調

套用需求

1、 戶外機櫃的環境和潔淨度

戶外機櫃所處的環境灰塵、潮氣較大，為保證設備潔淨環境，需要機櫃空調內側於外部環境的隔離。防止異物的進入。

2、 體積方面

機櫃的體積有限，除去通訊設備、電池等所需要的空間，預留給空調的空間很小，所以現在結構緊湊，體積小的機櫃空調成為了行業的主流產品。

3、 製冷性的要求

機櫃空調一般是需要長時間不斷地工作，所以對於機櫃空調的壓縮機要求也是很高的。

4、 製冷劑環保

目前市場上的製冷劑分為兩種，環保與非環保。隨著當今環境理念的變化，需要機櫃空調使用環保製冷劑。

5、 噪音方面

部分機櫃是要安裝在居民生活小區之中，空調噪音大則影響周圍居民的生活、甚至導致居民投訴，所以需要機櫃空調具備低噪音設計技術。

6、 微電腦數碼顯示

機櫃屬於無人值守型，為了遠程查看設備的運營狀況及機櫃溫度等，避免人工現場開啟空調、設定溫度點等情況需要空調機櫃擁有設定機櫃溫度，故障代碼顯示、低壓、過熱過流等故障保護及告警功能等。