Cabinets Pin Ngoài Trời: Bảo vệ Thành phần Nhạy cảm Nhất với Nhiệt độ tại Địa điểm

Tình huống

Một nhà mạng viễn thông xem xét hồ sơ bảo trì trên mạng lưới khu vực của mình nhận thấy việc thay thế pin tập trung ở các loại địa điểm cụ thể. Các địa điểm sử dụng tủ ngoài trời đa năng — các vỏ bọc được thiết kế chủ yếu cho thiết bị điện và truyền dẫn, với pin được đặt trong cùng một ngăn — cho thấy tuổi thọ pin ngắn hơn đáng kể so với các địa điểm mà pin được đặt riêng biệt.

Mô hình này không phải là ngẫu nhiên. Trong các tủ dùng chung, pin bị phơi nhiễm với nhiệt do thiết bị chuyển đổi nguồn điện tạo ra. Nhiệt độ bên trong các tủ này cao hơn vài độ so với các tủ dành riêng cho việc lưu trữ pin. Sự khác biệt đó, kéo dài trong nhiều năm hoạt động, dẫn đến suy giảm dung lượng nhanh chóng và thay thế sớm hơn.

Nhà mạng bắt đầu đánh giá các tủ pin ngoài trời được thiết kế chuyên dụng như một biện pháp khắc phục.

Thách thức

Phơi nhiễm nhiệt từ thiết bị liền kề

Các hệ thống điện, bộ chỉnh lưu và thiết bị truyền dẫn tạo ra nhiệt trong quá trình hoạt động. Khi pin chia sẻ cùng một môi trường nhiệt, chúng hấp thụ nhiệt đó ngoài tải nhiệt mặt trời từ bên ngoài. Tuổi thọ pin có tương quan trực tiếp với nhiệt độ hoạt động, do đó, cách bố trí dùng chung này làm giảm khoảng thời gian thay thế.

Yêu cầu cách nhiệt

Pin hưởng lợi từ nhiệt độ ổn định, vừa phải. Việc đạt được điều này trong môi trường ngoài trời đòi hỏi cách nhiệt và làm mát chuyên dụng, độc lập với ngăn thiết bị. Tủ phải cách ly ngăn chứa pin về mặt nhiệt, ngăn chặn sự truyền nhiệt từ thiết bị liền kề.

Liên tục làm mát trong thời gian mất điện lưới

Các tủ pin yêu cầu làm mát ngay cả khi điện lưới không có sẵn — chính là lúc pin cần thiết nhất. Nếu hệ thống làm mát phụ thuộc vào điện lưới, nó sẽ dừng trong thời gian mất điện, cho phép nhiệt độ tăng lên khi hiệu suất pin quan trọng nhất. Giải pháp làm mát phải có khả năng hoạt động từ bus DC.

Bảo vệ vật lý

Pin rất nặng và ở một số thị trường, là mục tiêu hấp dẫn cho việc trộm cắp. Tủ phải cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho trọng lượng đáng kể trong khi chống lại sự truy cập trái phép.

Diện tích lắp đặt

Các tủ pin thường được triển khai cùng với các tủ thiết bị hiện có hoặc như các đơn vị độc lập. Diện tích lắp đặt phải đủ nhỏ gọn để phù hợp với không gian địa điểm có sẵn trong khi cung cấp thể tích bên trong đủ cho dung lượng pin yêu cầu.

Giải pháp

Nhà mạng đã triển khai các tủ pin ngoài trời được thiết kế đặc biệt để lưu trữ và bảo vệ pin.

Cách nhiệtđược thực hiện thông qua cấu trúc cách nhiệt. Bên ngoài tủ sử dụng thép mạ kẽm chống ăn mòn, trong khi bên trong tích hợp lớp cách nhiệt chống cháy với độ dẫn nhiệt thấp. Sự kết hợp này làm giảm sự truyền nhiệt từ bức xạ mặt trời và từ thiết bị liền kề, duy trì nhiệt độ bên trong ổn định hơn.

Làm mát chuyên dụngđược cung cấp thông qua các thiết bị làm mát chạy bằng DC. Vì chúng hoạt động từ bus -48VDC, chúng tiếp tục hoạt động trong thời gian mất điện lưới — chính xác là khi độ tin cậy của pin là quan trọng nhất. Công suất làm mát được điều chỉnh theo tải pin và hồ sơ nhiệt độ môi trường xung quanh của địa điểm.

Khả năng tương thích pincho phép tủ chứa cả pin axit-chì hoặc pin lithium, mang lại sự linh hoạt cho nhà mạng trong việc lựa chọn pin mà không cần thay đổi vỏ bọc. Ngăn chứa được kiểm soát nhiệt độ cung cấp sự bảo vệ cơ học và môi trường đáng tin cậy cho cả hai loại hóa chất.

Bảo mậtđược giải quyết thông qua cơ chế khóa ba điểm và bản lề âm, cung cấp khả năng chống trộm trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của lớp đệm. Thiết kế mô-đun cho phép lắp ráp và cấu hình linh hoạt cho các dung lượng pin khác nhau.

Bảo vệ môi trườngđáp ứng tiêu chuẩn IP55, chống mưa, tuyết, mưa đá, gió, băng, sương muối, bão cát và sét. Tủ phù hợp để lắp đặt ở những vị trí khó tiếp cận như đỉnh núi và mái nhà.

Kết quả

Sau khi triển khai các tủ pin chuyên dụng, nhà mạng đã quan sát thấy:

Sự cách nhiệt đã giảm sự phơi nhiễm của ngăn chứa pin với nhiệt từ thiết bị liền kề và từ tải nhiệt mặt trời. Nhiệt độ hoạt động của pin vẫn nằm trong phạm vi hỗ trợ tuổi thọ định mức và khoảng thời gian thay thế đã trở lại dự kiến.

Hệ thống làm mát chạy bằng DC đã duy trì môi trường nhiệt trong suốt thời gian mất điện lưới, ngăn chặn sự tăng nhiệt độ đã xảy ra trước đây khi hệ thống làm mát dừng trong thời gian mất điện.

Thiết kế tủ mô-đun cũng đơn giản hóa việc lập kế hoạch dung lượng. Nhà mạng có thể cấu hình dung lượng pin để phù hợp với yêu cầu của địa điểm và điều chỉnh khi tải thay đổi, mà không cần thay thế toàn bộ vỏ bọc.

Trường hợp này cho thấy điều gì

Lưu trữ pin xứng đáng được bảo vệ chuyên dụng. Việc đặt pin trong cùng một môi trường nhiệt với thiết bị tạo ra nhiệt là một sự tiết kiệm giả tạo — khoản tiết kiệm ban đầu về chi phí tủ bị bù đắp bởi sự suy giảm pin nhanh chóng và việc thay thế thường xuyên hơn.

Đối với các nhà mạng đánh giá tủ pin ngoài trời, các thông số kỹ thuật chính là cách nhiệt, liên tục làm mát trong thời gian mất điện lưới, khả năng tương thích hóa chất pin và bảo mật vật lý. Nguồn điện của hệ thống làm mát đặc biệt quan trọng: hệ thống làm mát chạy bằng DC đảm bảo rằng môi trường nhiệt được duy trì ngay cả khi điện lưới không có sẵn.

Tủ cũng nên được định cỡ cho các yêu cầu pin thực tế của địa điểm, với các cấu hình mô-đun cho phép điều chỉnh dung lượng khi tải của địa điểm phát triển. Và vì pin rất nặng, thiết kế cấu trúc và phương pháp lắp đặt của tủ phải tính đến trọng lượng của khối pin.

Đối với các nhà mạng tìm cách tối đa hóa tuổi thọ pin và giảm thiểu chi phí thay thế, các tủ pin ngoài trời chuyên dụng cung cấp một giải pháp mục tiêu: bảo vệ thành phần nhạy cảm nhất với nhiệt độ tại địa điểm khỏi các ứng suất nhiệt làm giảm tuổi thọ của nó.