无线通信系统的环境适应性

问题。存在问题的设施如图4 所示。当进行更换扩容后，这样的站点经常频繁出现高温告警。

图4 机房空调被盗损、封闭空间密集 安装等，带来设备散热问题

设备散热设计通过仿真、测试验证的方法在行业内已经广泛使用。通信设备内部相对环境均存在一定的温升，基本不存在除设备本身发热之外的其他热负荷，所产生的热量基本属于显热，主要通过强制对流进行散热，这样使得我们在考虑散热的计算时候相对较为简单。在保持对流空气温升一定的情况下，单位功耗需要的空气流量是一定的。这个是设备设计的物理限制，无法突破。散热需要的空气体积可用如下公式计算：L = Qs/（Cp×ρ×ΔT），其中L 为空气的体积，Qs 为显热，Cp 为空气的平均比定压热容，在设备的工作范围内，可以认为是一个常量，ρ 为空气的比重。假设设备设计最高工作环境温度为55℃ ，允许出风口空气温度为65℃ ，温升10℃ ，系统热负荷为700W，则系统一个小时需要的风量约为200 m2。

这只是一个指导性的结果，不能替代系统内部的热设计，但是综合考虑设备风速、通风口面积等设计，如果不能达到这样的风量，则只能降低设备的热负荷，增加允许的系统温升，或者采用其他补充的散热方式来满足散热要求。 在高海拔区域，因为气压下降，风冷的效果会受到进一步的影响。但是高原地区一般也不会出现高温等环境，设备的散热环境并不会将最差因素叠加。在整个热系统设计中，可以根据实际情况，做出成本优化又能保证可靠性的设计。

综上所述，散热的设计不仅仅涉及到器件的可靠性，而是要考虑整个系统的工作模式以及降低CAPEX、OPEX 的需求，结合设备外运行环境如噪声要求等协同解决，在各种相互矛盾的限定因素中平衡优化。在空间受限、集成密度高、空间局限的情况下，噪声和风扇的耗电相对就会较大，如果希望低噪音，就需要加大通风口的面积，降低风速，或者控制设备内处理功耗，降低集成密度。对于环境温度很高，甚至考虑采用压缩机等制冷设备散热，但是也可能会带来更高的能耗和噪音，同时压缩机热端同样也需要考虑如何散热。

2.2 灰尘、油烟

灰尘、油烟对设备最主要的影响体现在散热上。灰尘会堵塞防尘网或空气过滤设备，附着在散热器上的灰尘，还会直接影响器件散热。灰尘还会带来其他一些影响，例如在连接器上堆积的灰尘，可能影响到新插入组件的连接可靠性。一般情况下，连接器设计的滑动行程和摩擦力已经考虑了插入过程推开灰尘，但是偶发的大颗粒灰尘堆积存在隐患。中兴通讯软基站设备采用了连接器保护一体式假单板设计，经过多种试验分析，能够有效防止这样的问题发生，同时还兼顾平衡风阻的作用。

根据中国大气监测的情况，很多城市地区总悬浮颗粒物（TSP）平均保持在2 级，即0.2 mg/m3 的水平上[8-10]。新闻报道显示在2006 年4 月沙尘暴天气下，北京TSP 达到0.35 mg/m3，峰值达到2 mg/m3。按照多地区平均水平0.2 mg/m3 来算，根据上面散热能力的计算，700 W 系统散热每小时气流中所包含的颗粒物约为0.04 g，每年通过系统冷却系统的悬浮颗粒物约为350 g。如果对空气过滤，这些灰尘会使得系统的维护周期大大缩短，维护工作量以及OPEX 上升。实际上，如果不过滤，大部分颗粒物会直接穿过系统，只有一小部分会在系统内，主要在气流受到阻碍的区域堆积，例如连接器。大量的分析认为，这样的颗粒灰尘对系统可靠性的影响并不大，系统防尘设计上，应该让这样的灰尘无障碍的穿过系统。

在多个现场采集的灰尘分析中，很多灰尘呈现絮状、纤维状，来源可能是植物（如杨树、柳树飘絮）、摩擦脱落的衣物纤维、植物焚烧产生的飘浮物等，这些纤维状灰尘吸附在空气过滤设备上，积累后就会增加系统风阻，影响系统散热，同时，随着空气过滤系统的网孔堵塞，更小颗粒的灰尘会被过滤，系统堵塞速度变快。因为气流摩擦产生静电的关系，絮状及颗粒状灰尘也会吸附在包括风扇扇叶、单板上，部分影响到系统的散热（如图5、图6 所示）。在这种环境条件下，要通过过滤、隔离等手段，尽量避免灰尘进入设备，在防护设施上，也需要考虑增加通风面积、定期除尘等方式，保证整个环境的散热通畅。

图5 某地恶劣环境工作2 个月的接入网设备防尘网被沙尘堵塞

图6 潮湿环境下防尘网灰尘结块黏附

灰尘中存在的盐类会吸收空气中的水分引起腐蚀。如果现场存在高湿度、甚至油烟，如老式建筑居民楼道、地下车库、农村民房等，灰尘会更容易黏附在设备上。在个别地方，甚至出现过设备防水百叶窗开口以及通风孔全部被灰尘及油烟混和物堵塞的现象。在