วิธีประมาณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้ง

1.บทนำ

ตู้โทรคมนาคมกลางแจ้งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อจัดเก็บอุปกรณ์สื่อสารในสถานีฐาน การติดตั้งริมถนน และไซต์ระยะไกล ตู้เหล่านี้ต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้สภาพแวดล้อมที่ท้าทาย รวมถึงอุณหภูมิแวดล้อมที่สูง การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ และการสร้างความร้อนภายในอย่างต่อเนื่อง

อุณหภูมิภายในที่เพิ่มขึ้นมากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อความเสถียรของอุปกรณ์ ทำให้อายุการใช้งานของส่วนประกอบสั้นลง และอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบได้ ดังนั้น การทำความเข้าใจวิธีประมาณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้งจึงเป็นขั้นตอนสำคัญในระหว่างการออกแบบระบบในระยะเริ่มต้น

บทความนี้มีไว้สำหรับการประเมินเบื้องต้นและการรับรู้ทางเทคนิค โดยช่วยให้ผู้ใช้ประเมินความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้งได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องมีการจำลองความร้อนที่ซับซ้อน

2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้งคืออะไร?

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหมายถึงความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิอากาศภายในตู้และอุณหภูมิภายนอกโดยรอบ

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (ΔT) = อุณหภูมิภายในตู้ - อุณหภูมิโดยรอบ

ตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิภายนอกอาคารอยู่ที่ 35 °C และอุณหภูมิภายในตู้ถึง 55 °C อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเป็น 20 °C

โดยทั่วไปค่านี้ใช้เพื่อประเมินว่าการระบายความร้อนแบบพาสซีฟเพียงพอหรือไม่ หรือจำเป็นต้องใช้โซลูชันการจัดการระบายความร้อนแบบแอคทีฟหรือไม่

3.ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้งไม่ได้ถูกกำหนดโดยตัวแปรตัวเดียว มันเป็นผลมาจากปัจจัยปฏิสัมพันธ์หลายประการ

3.1โหลดความร้อนภายใน

อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดสร้างความร้อนระหว่างการทำงาน ในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้ง พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่อุปกรณ์ใช้จะถูกแปลงเป็นความร้อน ยิ่งการใช้พลังงานทั้งหมดสูง โหลดความร้อนภายในตู้ก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย

3.2ขนาดตู้และพื้นที่ผิว

ขนาดตู้มีบทบาทสำคัญในการกระจายความร้อน ตู้ขนาดใหญ่ให้พื้นที่ผิวในการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมได้มากขึ้น ในขณะที่ตู้ขนาดกะทัดรัดมีแนวโน้มที่จะกักเก็บความร้อนได้ง่ายกว่า

3.3วัสดุและโครงสร้างของตู้

วัสดุของตู้ส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนออกไปด้านนอกอย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปตู้โลหะจะกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าโครงสร้างฉนวนหรือผนังสองชั้น การเคลือบผิวและความหนาของผนังยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อนอีกด้วย

3.4 วิธีการทำความเย็น

กลยุทธ์การทำความเย็นที่ใช้ภายในตู้ส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การพาความร้อนตามธรรมชาติ การระบายอากาศแบบบังคับ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเครื่องปรับอากาศแบบตู้ ต่างก็มีความสามารถในการกำจัดความร้อนในระดับที่แตกต่างกัน

4. วิธีการประมาณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทีละขั้นตอน

วิธีการต่อไปนี้ให้แนวทางที่เป็นประโยชน์และเข้าใจง่ายในการประมาณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในระหว่างขั้นตอนการวางแผน

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณกำลังภายในทั้งหมด

ขั้นแรก ให้พิจารณาการใช้พลังงานรวมของอุปกรณ์ทั้งหมดที่ติดตั้งภายในตู้ ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์สื่อสาร โมดูลพลังงาน วงจรเรียงกระแส และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่

ผลรวมของค่าเหล่านี้แสดงถึงภาระความร้อนภายในทั้งหมด ซึ่งแสดงเป็นวัตต์ (W)

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดความหนาแน่นของความร้อน

เพื่อให้กระบวนการประมาณค่าง่ายขึ้น โหลดความร้อนทั้งหมดจะถูกหารด้วยพื้นที่ผิวภายนอกของตู้

ความหนาแน่นความร้อน = กำลังทั้งหมด (W) ⊃พื้นที่ผิวตู้ (m²)

ความหนาแน่นของความร้อนเป็นวิธีปกติในการเปรียบเทียบสภาวะความร้อนระหว่างตู้ขนาดต่างๆ

ขั้นตอนที่ 3: ประมาณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยใช้พฤติกรรมของเทรนด์

ในการใช้งานจริงทางวิศวกรรม อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อความหนาแน่นของความร้อนเพิ่มขึ้น ภายใต้สภาวะการทำความเย็นตามธรรมชาติหรือที่จำกัด ความสัมพันธ์นี้มักจะใกล้เคียงกับเชิงเส้นภายในช่วงการทำงานทั่วไป

ด้วยการอ้างอิงกราฟแนวโน้มการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ นักออกแบบสามารถประมาณอุณหภูมิภายในที่เพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของความร้อนที่คำนวณได้ วิธีการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการประเมินเบื้องต้นก่อนดำเนินการวิเคราะห์เชิงความร้อนโดยละเอียด

5. ตารางตรวจสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ตารางต่อไปนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงแบบง่ายสำหรับการประเมินระดับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้ง

ความหนาแน่นความร้อน (W/m²)	อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยประมาณ	แนวทางการประเมินผล
≤ 150	≤ 10 องศาเซลเซียส	การระบายความร้อนตามธรรมชาติอาจยอมรับได้
150–300	10–20 องศาเซลเซียส	แนะนำให้ปรับปรุงการระบายอากาศหรือการแลกเปลี่ยนความร้อน
300–500	20–30 องศาเซลเซียส	ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ระบายความร้อนแบบแอคทีฟ
≥ 500	≥ 30 องศาเซลเซียส	จำเป็นต้องมีเครื่องปรับอากาศแบบตู้

ตารางนี้ช่วยให้นักออกแบบระบบสามารถระบุได้อย่างรวดเร็วว่าควรพิจารณาโซลูชันการจัดการระบายความร้อนเพิ่มเติมหรือไม่

6. ข้อจำกัดของการประมาณการเบื้องต้น

แม้ว่าวิธีการประมาณค่านี้จะใช้ได้จริงและใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็ไม่ได้คำนึงถึงตัวแปรในโลกแห่งความเป็นจริงทั้งหมด ปัจจัยต่างๆ เช่น การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ รูปแบบการไหลของอากาศ ตำแหน่งการติดตั้ง และสภาพอากาศในท้องถิ่น อาจส่งผลต่ออุณหภูมิจริงของตู้ได้อย่างมีนัยสำคัญ

สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ยังจำเป็นต้องมีการจำลองความร้อนโดยละเอียดหรือการทดสอบนอกสถานที่ อย่างไรก็ตาม การประมาณการเบื้องต้นยังคงเป็นเครื่องมืออันทรงคุณค่าสำหรับการตัดสินใจตั้งแต่เนิ่นๆ

7.เลือกน้ำยาทำความเย็นที่เหมาะสม

จากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยประมาณ สามารถระบุกลยุทธ์การทำความเย็นที่เหมาะสมได้:

• อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นต่ำ: การระบายอากาศแบบพาสซีฟหรือตามธรรมชาติ

• อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นปานกลาง: ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนหรือการระบายอากาศแบบบังคับ

• อุณหภูมิสูงขึ้น: เครื่องปรับอากาศแบบตู้

การประมาณค่าตั้งแต่เนิ่นๆ ที่แม่นยำช่วยหลีกเลี่ยงทั้งการออกแบบที่มากเกินไปและประสิทธิภาพที่ต่ำเกินไป ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เชื่อถือได้และต้นทุนของระบบที่เหมาะสมที่สุด

8.บทสรุป

การประมาณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในตู้โทรคมนาคมกลางแจ้งไม่จำเป็นต้องมีการคำนวณที่ซับซ้อนหรือเครื่องมือจำลองขั้นสูงในขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้น

ด้วยการทำความเข้าใจภาระความร้อนภายใน คุณลักษณะของตู้ และพฤติกรรมความหนาแน่นของความร้อน ผู้ออกแบบสามารถประเมินความเสี่ยงจากความร้อนสูงเกินไปได้อย่างรวดเร็ว และเลือกโซลูชันการจัดการระบายความร้อนที่เหมาะสม แนวทางนี้เป็นรากฐานสำหรับระบบโทรคมนาคมกลางแจ้งที่มีความเสถียรและยาวนาน