机柜散热通风要点

机柜设计经验总结
在机柜设计过程中，通常考虑以下几点：
1）电池柜和主设备箱体通常采用分体式或电池内置式结构
2）电池柜通常采用自然通风设计，不要忘记在百业窗口加防尘网，虑网，防护等级较主设
备箱体较低。
3）主设备箱体防护等级较高，设计时要充分考虑机柜的密封性。

以下为采用各种方式的优缺点：
1）风扇（过滤风扇）特别适用于经济的排出高热负载。

只有在柜内温度高于环境温度时，使用风扇（过滤风扇）才是有效的。
因为热空气比冷空气轻，柜内空气流向应当是由下往上，因此，通常情况下，应在柜体的前
门或者侧壁板的下方作为进气口，上方作为排气口。
如果工作现场的环境比较理想，没有粉尘、油雾、水汽等影响柜内的各元器件正常工作的，
可采用进气口装风扇（轴流风机），排气口有可能的话加装一装饰板，进气口为了安全和美
观，可以在外面加装一风机装饰板。
如果工作现场的环境不理想，含有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工
作的，那就应该在进气口选用过滤风扇，在排气口选用过滤栅，以防止粉尘、油雾、水汽等
进入电气控制柜内。现在国内外有不少厂家都有成熟的产品供应，安装简单方便，而且可以
很方便地更换其中的过滤垫。过滤垫一般分为无纺纤维过滤垫和细过滤垫，其中无纺纤维过
滤垫用于防止10微米以上的灰尘颗粒，细过滤垫用于防止10微米以下的灰尘颗粒。但是
选用过滤风扇时，柜内外的空气是没有隔绝的，仍然有可能因为灰尘、水汽、腐蚀性气体的
进入而损坏元器件及影响元器件正常工作。
风扇（过滤风扇）的选型可以根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗在风扇的特性
曲线表中选取。
风扇（过滤风扇）是使用最普遍的方法。
二． 空调：
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威图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，威图提供

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）。
空调安装时应该注意以下几点：
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，现在国内外
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4000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。
三． 热交换器：
当柜内外空气循环要求隔绝时，还可以考虑使用热交换器。
热交换器按照其冷却介质，一般可以分为：空气/空气热交换器（冷却介质为空气）、空气/
水热交换器（冷却介质为水）。它们按安装方式，均可分为：壁挂式和顶装式。
空气/空气热交换器有两个相互隔离的空气流动空间，一个与电气控制柜相通，另一个与外
部空间相通，柜内的热空气被吸入热交换器内，热空气的热量通过散热片由热管传到热交换
器的另一端，然后通过外部空气的流动将热量排到大气中。使用这种热交换器的前提条件是
环境温度必须低于柜内温度。
空气/水热交换器，其工作原理与空气/空气热交换器是一样的，只是冷却介质是水，其优点
是专门用于多尘、多油及高热负载的地方。可以通过调节进口水温度和流量来改变热交换器
的功率。但是，必须要有水源。
热交换器的选型与风扇及空调的选型是相似的。
四． 其他：
如果工作现场的环境比较理想，柜中发热元器件很少，其发热量完全可以通过柜体自身的散
热解决时，可以不考虑散热措施。
当环境温度比较高，或者因为其他原因，不适合于采用以上散热方法时，可能需要建立一个
电气控制室，用来放置电气控制柜。电气控制室可以建立在远离现场的地方，这样就不受现
场的影响，但是就增加了电缆铺设、土建施工、空调安装等费用，而且对于需要经常操作时，
这样也很不方便；也可以建立在现场，可能会受现场的影响，但是可以节省大量的电缆铺设
的费用，只需土建施工及空调安装的费用，操作方便。最简便的办法就是用铝合金等在现场
建一个电气控制室，这样可以基本消除现场对电气控制柜的影响，我认为这是一个简单易行
的办法。

一、风扇冷却：
风扇冷却是通过加强空气对流来实现降温，这种方法的优点是投入少、运行成本也很低，

但是缺点尤其突出，因为在空气对流的时候。外界空气中的粉尘、油污、腐蚀性物质也随着
空气进入控制柜，在静电的作用下吸附在电子元件上，积少成多，在不同的工作环境下，有
时候会腐蚀电路板，有的时候过厚的灰尘在潮湿后可以导电会造成短路、烧毁等事故。在国
内甚至有这样的用户，在风扇冷却效果不好的情况下，无可奈何，以至于打开机箱，用风扇
直接对着电子元件吹风，这样的后果就是灰尘积压更加严重，而且在工作环境温度很高的情
况下，根本没有起到冷却的效果。
二、空调冷却分为两类：外部冷却和内部冷却。
1、空调外部冷却主要指的是空调机房，把控制柜放置在空调房内，这种冷却的方法有一定
可行性，但是不足也是很多。
①外部冷却不能深入冷却机箱内部，重要元气件的冷却得不到保证
②机房空调的投资非常大，运行成本很高，而且体积非常大，安装起来不方便
③机房空调使用的时候，会出现房间中，热空气上升，冷空气下降的现象，这样控制柜
上部的元件冷却效果就不好。
④机房空调在工作的时候会产生大量的冷凝水，不容易排放
2、空调内部冷却是通过在控制柜内部安装小型空调来实现有效冷却。这种冷却的方法效果
比较显著，同样也有许多客观存在的问题。
①机柜空调的体积比较大，运行成本很高，安装起来非常复杂。
②机柜空调在使用的时候也会产生冷凝水，排放很不方便，会给机箱内部电子元件带来危
险。
③机柜空调在使用的时候会有振动，而控制柜内的元件一般都比较精密，一旦由于空调的

震动使元件出现松动，不光是控制柜内元件受损，甚至会影响到整条生产线的运转。
④机柜空调一般安装在控制柜的一侧，这样另外一侧的元件有可能得不到有效冷却。
⑤机柜空调受环境影响比较大，过滤网要经常的清洗，需要不定期的检修，增加了维护
成本，而且如果现场有防爆要求，那空调的价格就更加昂贵。