机柜空调

定义

机柜空调器服务的对象主要是电气、机械设备。

电气设备在工作时由于电流的作用通常会发热，而温度过高又会影响电气元件的使用寿命和可靠性，并会使绝缘装置过早老化，或降低绝缘值，使一部分导体的电阻变大、发热进而烧毁。通常电气元件都会标明最高使用温度，或者不同温度对应的不同性能。

机柜空调器所服务的对象是电气、电子或机械元件，而不是人，故其设定温度可以设得很高，在30℃~45℃之间，一般默认温度为35℃，而且电气元件对风速、噪音无要求，实际上柜内较大的空气流通可减轻电气元件局部热岛现象，有助于电气元件的散热。另外除户外机柜外，其它机柜绝大部分安装在室内，而部分生产环境比较复杂，有高温、高湿、高粉尘、甚至油污或腐蚀气体等恶劣境况存在。尤其是高温、高粉尘现象，相对而言较为普遍，机柜空调的工作环境温度通常都会高于42℃，最高有70~80℃，并且要满足以下等级要求：比如能够连续24小时工作，比民用产品更坚固、更广泛的电压要求等等，这也要求机柜空调器必须能够满足在此复杂环境中使用的可靠性要求。

机柜空调的制冷方式通常有蒸汽压缩式、半导体式两种，另外还有一种是压缩空气涡旋管冷却方式。

应用

现代数据大集中的网络时代，计算机的小型化、机柜化，服务器的薄型化、刀片化。他们的特点是体积越来越小，但是，电子功率密度却在不断增大。在这种条件下，机房内的制冷系统承受着越来越大的考验。

机柜空调是专门针对通讯领域应用而设计的，如解决户外通信机柜、无线户外柜基站、蓄电池机柜等散热问题。主要用于带走电气元件消耗电能发出的热量，为各类机柜内部提供了理想的温湿度环境，同时隔离了外界环境中的灰尘、腐蚀性气体，延长电气元件的使用寿命，提高机器系统运行可靠性。产品适用于电气控制箱、通讯、通信设备、数据处理箱以及重电机设备控制箱等。

工作原理

机柜空调根据制冷原理分为蒸汽压缩式空调、半导体空调以及涡旋管空调

机柜空调+机柜

半导体空调通过电子的迁移转移能量，没有压缩机和制冷剂，空调的结构比较紧凑，制冷量较小，COP较低。

涡旋管空调的工作原理是：压缩空气流经涡旋管后变成冷、热两股气流。热气流通过涡旋管排气装置以稍高的压力排出，冷气流通过分流器导入机箱内的发热部位，降低并稳定机箱内部温度，而外界空气不会进入机箱。以低成本，性能可靠的涡旋管冷却器为核心部件，屏柜制冷器可将压缩空气温度降低45度。冷气流通过分流器导入屏柜内的发热部位同时在柜内形成正压，使外界空气不能进入，对屏柜进行有效的冷却和净化。那些小型紧凑的多功能电子控制系统、变速驱动系统、伺服系统和可编程序的逻辑控制系统等对热和污染是极端敏感的。过热造成这些敏感的电子电气元件失效,数显系统误显示、控制系统漂移和系统在低于额定负荷的情况下误动作停车。结果是因机器或生产线的经常停车而降低生产效率。风扇只能提供不充分冷却效果，而且经常把环境中的肮脏、潮湿、腐蚀的空气带入柜内，引起电器设备的损坏。空调体积大、难于安装并且要经常维护，运行费用高。涡流制冷器没有运动部件的损耗,仅使用一支内部涡流管将压缩空气转换成低压、均匀分布在屏柜之中的冷气。冷气流在柜内形成轻微的正压，可防止尘土或污染物的进入，特别适用于恶劣的工作环境。从小型计算机控制柜、触摸屏控制板到大型电子屏柜,涡流制冷器提供了高效的、可靠的，不会因热量和环境污染而造成故障停车的封闭保护。

涡流管从压缩空气中产生涡流，并把它分成两股气流——一股是热气流，另一股是冷气流。压缩空气进入一个圆柱型涡流发生器，这个发生器比产生旋转气流的热（长）管相比要大些，接下来，旋转的气流被迫以1,000,000rpm的旋转速度沿热管壁进入热管内部。在热管的终端，一小部分空气通过针型阀以热空气方式泻出。剩余的空气则以较低速度通过进入热管的旋转气流的中心返回。热的、较慢速度旋转的气流通过进入热管的快速旋转的气流。这股超速冷气流通过发生器中心并冷气排气口泻放冷气。

计算方法

风扇适用于柜内温度高于环境温度，但是当环境温度高于柜内温度或者环境温度高于柜内要求的温度（一般为35℃）时，那就应该考虑使用工业空调器了。还有当柜内外空气循环要求隔绝时，也应该考虑使用工业空调器。

空调采用压缩机制冷原理进行强力制冷，实现对电气控制柜内部温度的恒温控制，由于柜内外空气循环相互隔绝，故可以有效地防止有害、潮湿的气体及粉尘进入柜内。

空调按照其安装方式，一般可以分为：壁挂式（侧装式、嵌入式及柜内架装式）和顶装式。

空调的选型也是根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗，从而确定空调所需要的制冷量来选取的，现在一般都是按照德国百能堡（Pfannenberg）公司提供的经验公式来选取的。其计算如下：

QE=QV-KXAXΔT

式中：QE----总的制冷量（W）；

QV----柜内元器件总的热损耗（W）；

K----热传导系数（W/m2K），其值根据柜体材料不同而不同，一般来说，钢板为5.5，铝板为11，塑料为0.3;

A----柜体实际散热面积（m2）,柜体的安装方式对柜体的散热有较大影响，德国百能堡（Pfannenberg）提供了如下几种典型安装方式的散热面积的计算：

（宽=柜体宽，高=柜体高，深=柜体深）

1．单个柜体，四周有空：A=1.8X高X（宽+深）+1.4X宽X深

2．单个柜体，用于壁装：A=1.4X宽X（高+深）+1.8X深X高

3．起始或终端柜体，四周有空：A=1.4X宽X（高+深）+1.8X宽X高

4．起始或终端柜体，用于壁装：A=1.4X高X（宽+深）+1.4X宽X深

5．位于中间的柜体，四周有空：A=1.8X宽X高+1.4X宽X深+深X高

6．位于中间的柜体，用于壁装：A=1.4X宽X（高+深）+深X高

7．位于中间的柜体，用于壁装，顶部覆盖：A=1.4X宽X高+0.7X宽X深+深X高

ΔT----柜体内外的温差，柜体内部的温度（一般为35℃）减去柜体外面的温度（即工作现场的环境温度）。

安装

1．电气控制柜必须密封；

2．顶装空调器不能将电气控制柜的顶板压弯，必要时应加强顶板；

3．一定要注意冷凝水的排出，在安装结束后应该将冷凝管插入导出孔，防止冷凝水流入柜体内。现在已经有生产厂家生产无冷凝水排出的空调（冷凝水迅速汽化）。

4．应该加装门开关，在门打开时应切断空调装置，避免在柜内产生凝露，同时在门关上5分钟之后才能再次接通空调装置；

5．保持柜内空气回路的畅通，在进风口及出风口避免受阻。

随着空调技术的日益成熟，愈来愈多的用户都提出电气控制柜加装空调的要求，现在外已有不少厂家生产各种规格的壁挂式和顶装式空调，最大制冷量可达6000多瓦，可以满足各种用户的要求。另外为了满足户外型电气控制柜散热和通风的需要，有的生产厂家还生产户外型空调器。

户外机柜空调

壁挂或半嵌入式机柜空调

顶置式机柜空调

应用需求

1、户外机柜的环境和洁净度

户外机柜所处的环境灰尘、潮气较大，为保证设备洁净环境，需要机柜空调内侧于外部环境的隔离。防止异物的进入。

2、体积方面

机柜的体积有限，除去通讯设备、电池等所需要的空间，预留给空调的空间很小，所以现在结构紧凑，体积小的机柜空调成为了行业的主流产品。

3、制冷性的要求

机柜空调一般是需要长时间不断地工作，所以对于机柜空调的压缩机要求也是很高的。

4、制冷剂环保

目前市场上的制冷剂分为两种，环保与非环保。随着当今环境理念的变化，需要机柜空调使用环保制冷剂。

5、噪音方面

部分机柜是要安装在居民生活小区之中，空调噪音大则影响周围居民的生活、甚至导致居民投诉，所以需要机柜空调具备低噪音设计技术。

6、微电脑数码显示

机柜属于无人值守型，为了远程查看设备的运营状况及机柜温度等，避免人工现场开启空调、设置温度点等情况需要空调机柜拥有设置机柜温度，故障代码显示、低压、过热过流等故障保护及告警功能等。