论文摘要：通信基站蓄电池使用环境温度保证在15℃～25℃理想温度范围内，可实现延长蓄电池使用寿命和节能降耗的双重目标。本文通过对蓄电池恒温柜隔热设计及热力学分析，以此使人们能设计出更高效率和更节能的蓄电池恒温柜。

关键词：蓄电池恒温柜；隔热；热力学分析

1 序言
　　随着通信网络规模的不断扩大，通信企业设备运行的耗电量已经成为不断增加的重要成本。目前国内通信基站能耗中温控系统的能耗约占50%，温控系统是节能减排的关键，由于通信基站中各种设备对温度的耐受度存在较大的差异，其中蓄电池要求在25℃，环境温度每升高10℃，电池寿命缩减一半，而其他设备可以在30℃-40℃的温度环境下工作。目前基站内所维持的温度更多是为了满足电池的使用要求而设置的，标准站通常将基站整体温度维持在25℃-28℃，因而造成能耗居高不下。
　　近年来通信行业逐渐推行按照“分区控温、针对冷却”的控温原则进行绿色基站建设，以提高基站整体环境温度从而大幅度节能降耗，将蓄电池装入恒温蓄电池柜，为其提供一个最适宜的局部恒温环境，蓄电池柜以外的区域可视设备状况将环境温度设定30℃-40℃。从而大大降低基站温控系统能耗。为蓄电池提供最适宜的恒温环境需要蓄电池恒温柜有可靠地隔热性能和与其相匹配的制冷单元。

2 柜体隔热设计
　　2.1 柜体组成及分类
　　柜体主要包括骨架、隔热板、排氢装置、密封件、制冷单元等的组成，柜体分为一体化结构和拼装结构，蓄电池分上下两层安放。一体化结构柜体可在工厂内一次性加工好，密封性好，可减小柜体的热泄露，柜内温度分布均匀性好，但运输成本高，适合新建基站使用，对于旧基站改造需要对蓄电池进行搬移和重新连线，工作量大；拼装结构柜体方便运输和组装，密封性略差，增加柜体的热泄露，柜内温度分布均匀性较差，影响局部蓄电池使用性能和寿命，适合旧基站改造使用，无需对蓄电池进行搬移和重新连线，无需底层隔热板安装。
　　2.2 隔热材料的选择
　　2.2.1 隔热材料的选用原则
　　（1）导热系数尽可能小，一般要求不大于0.045W/（m·k）；（2）密度轻；（3）具有一定的机械强度，硬质无机成型制品的抗压强度不应小于0.3MPa，有机成型制品的抗压能力不应小于0.2MPa；（4）膨胀性、防潮性、防火性均要符合使用要求；（5）具有化学稳定性，对金属无腐蚀作用；（6）价格低、易成形，可采用填充、浇注、喷涂等工艺形成柜体隔热层。现在使用较为普遍的隔热材料有聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫。
　　2.2.2 常用保温材料性能比较
　　从上表比较可知，硬质聚氨酯泡沫（PU），绝热性能好，工艺性佳，成型工艺比较简单，可预制或现场发泡，是首选的隔热材料；阻燃性能要求高的产品，可选用酚醛树脂发泡板，但成本较高。
　　2.3 断热桥设计
　　由于金属导热系数较大， 为减少漏热，采用断热桥设计消除隔热板内外面钢板间、隔热板与骨架间热传导。隔热板内外面钢板间结合部位采用导热性能低的非金属阻燃材料作过渡连接；隔热板与骨架间采用有断热功能的辅助骨架；隔热板及其与骨架间拼合间隙采用高弹力橡塑密封条（PEVA）进行密封，提高接触密封，阻隔空气对流。

3 柜体热力学分析
　　3.1 示例计算分析的对象与条件
　　3.1.1 柜体外形尺寸（H*W*D）：1300*1100*650（mm）。
　　3.1.2 柜体结构与隔热材料尺寸参数：柜体为六面箱体结构，六面均为厚度δ=40mm的夹心隔热板，隔热板为六面封闭型腔内灌注PU构成，其型腔由厚δ0.5mm的钢板制成.钢板外侧涂有粉末涂层。
　　3.1.3 运行环境条件：
　　工作温度范围：-5℃～+40℃。
　　相对湿度：5%～95%（+40℃±2℃）。
　　3.1.4 设定柜内部放置24只电压2V、容量300AH 的阀控式密封铅酸蓄电池组。
　　3.1.5 设定该蓄电池组的备用供电时间为4小时。
　　3.1.6 要求恒温柜内工作温度范围：15℃～25℃。
　　3.2 热负荷计算说明
　　3.2.1 柜体漏热计算
　　隔热板两边都是防潮性能极好的钢板，因此不考虑隔热板的湿度温度。
　　3.2.2 蓄电池充放电过程散热量计算
　　依照国家标准：YD/T799-2002对通信用阀控式密封铅酸蓄电池在25℃柜内温度环境下测定了蓄电池的表面温度和散热量，通过测试和计算得知每只2V-300AH 的蓄电池，按照设定4 小时备用供电时间要求的放电时，散热量约为2.5w，每个箱体共24 只2V-300AH 的蓄电池，其总散热量约为60W。
　　3.2.3 恒温柜总体热负荷计算

4 结束语
　　从以上分析可知，在极端环境温度条件下（-5及40℃）蓄电池恒温柜有、无隔热底板相比，热负荷相差31.1W，采用隔热底板虽然会增加投资，但会降低运行成本；柜体设计制造过程中还需不断提高结构设计和加工工艺水平，尽量减少热损失和泄漏，可提高柜体的隔热性能；从热力学角度考虑，恒温柜内空间各位置温度越均匀，越有利于降低制冷器换热温差从而提高制冷效率，同时避免因温度死角（即局部温度太高或太低），而影响局部蓄电池使用性能和寿命的问题；由于基站建设材料有严格的燃烧性能要求，柜体隔热材料选择时，同时要满足阻燃性能的要求。

参考文献
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