借风势，促降温——浅析烟囱效应在户外机柜的应用

• 关键词：威图,机柜
• 摘要：位于澳大利亚的西部新南威尔士州的“太阳塔“项目，就是典型运用烟囱效应的一个案例。该项目利用太阳辐射加热空气，热空气上升，热风带动涡轮从而达到发电的目的，此项目如果全部投入运转，最多可产生200兆瓦清洁电能，足以满足大约20万个家庭的用电需求。

烟囱效应，是指空气沿着垂直坡度空间上升或下降，造成空气对流的现象，这一原理也广泛应用于现今各个行业中。

位于澳大利亚的西部新南威尔士州的“太阳塔“项目，就是典型运用烟囱效应的一个案例。该项目利用太阳辐射加热空气，热空气上升，热风带动涡轮从而达到发电的目的，此项目如果全部投入运转，最多可产生200兆瓦清洁电能，足以满足大约20万个家庭的用电需求。

烟囱效应不仅仅是电力行业在运用，在我们日常生活中也有广泛运用。例如，在建筑物内部，通过烟囱效应可以促进建筑物的自然通风，有助于空气流通，从而达到降温的效果。不仅能够提高生活的舒适度，还能降低能源的消耗。

而威图通过对烟囱效应原理的研究与应用，成功解决了户外机柜内部温度过高的问题，下面我们就来详细了解一下威图是怎么做的吧！

烟囱效应在户外机柜的应用原理

首先，为了更好的让大家了解烟囱效应的产生原理和过程，我们用公式和模拟图直观的进行说明，在热压作用下，烟囱效应产生的自然通风量N可用以下公式计算：

*公式中，A1、A2分别为进风口、排风口面积（单位M2），tn、tW分别为柜内外温度（单位℃），H为进排风口高度差（单位M）。

01从公式可以看出，在室内外温差一定的情况下，热压通风量取决于进出风口面积A1、A2和进、排风口高度差H的大小。

02根据数学公式a2+b2≥2ab,所以当进、排风口面积A1=A2的时候A1A2/（A12+A22）可取最大值1/2，因此出风口与进风口面积之比越接近1时通风量越大。

03根据公式，柜内外温差越大、H越大，自然通风量N就会越大。

04同时公式也表明，在实际应用环境下，当tn＞tw时，温差越大，烟囱效应的通风量则会越大，散热效果越好。

所以，烟囱效应的大小与户外机柜的进出风口面积，进出风口高度、柜体内外温差、空气底部和顶部的密度差以及通风路径形状等因素相关，由此可以得出在户外机柜领域有两种因素是可以直接影响烟囱效应的效果的：

01温度差

产生烟囱效应的主要原因是垂直空间的内外或上下不同部分的温度差，当温差越大时候，空气的流动速度就会越快。

02空气密度差

热空气的密度小于冷空气的密度，从而使得热空气上升，冷空气下降，形成空气流动。

那么烟囱效应在户外机柜的应用有哪些呢？

Toptec户外机柜

Toptec系列户外柜采用四面双层结构，上下通风面积相同，完全符合出风面积和进风面积比为1的条件，从而使得自然通风量最大化。

当柜体需散热，且tn＞tw时，机柜内部空气流动如图1所示（tn表示柜内温度、tw表示柜外温度）。

（图1）

通过分析，在相同的户外环境下，可以明显看到双层结构带烟囱效应的户外机柜比单层结构户外机柜散热效果更佳。这是因为双层结构户外机柜可以通过“烟囱”通道不断循环带走柜体内产生的热量，相当于在机柜四周安装了“空调热交换器”，而单层结构机柜只能依靠热传导与户外空气进行热交换。

同时经威图公司软件模拟，在夏天（室外温度最高40°的时候），带有烟囱效应的Toptec户外机柜柜内的最高温度要比普通单层钢板的户外机柜的最高温度低10°左右。

外壳保护箱

外壳保护箱作为一种户外机柜的重组成部分，可以适配威图标准AE箱，为了降低太阳辐射对内部的影响，我们通过增加保护外壳的双层箱体结构和外层箱体侧壁后壁的百叶窗，形成了烟囱效应来增加内部的散热能力。

（图2）

未来，威图将会持续致力于产品的创新与研发，为更多领域的客户提供更加专业优质的产品，助力不同行业客户稳定高效运作。

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