基站机房排热节能技术浅析

2014-05-10余晓杰陈琪峰黄美乐温州创力电子有限公司浙江温州325011

通信电源技术 2014年1期

关键词：冷量袋式滤网

张焱，钟良，余晓杰，陈琪峰，黄美乐（温州创力电子有限公司，浙江温州325011）

1 基站节能应用现状

1.1 移动基站能耗情况分析及存在问题

据数据统计表明，通信局（站）电能消耗费用已经成为通信行业的主要刚性运行成本，每年用于通信局（站）空调的电费成本占据其的43%左右。

基站能耗存在的问题：

（1）空调耗电量大，能源浪费严重；

（2）空调缺乏智能调控，故障时无法及时发现导致安全隐患；（3）不定期地进行巡查检修，管理成本高；（4）缺乏高效的、系统的基站节能解决方案。

1.2 基站节能解决方案

针对通信行业能耗结构的特点，各运营商、节能企业都在深入研究节能减排的管理办法与技术手段；相对通信基站而言就有智能排热节能系统、新风节能系统、热交换节能系统与空调外机喷淋、电源休眠、提高功率因数、载频关断、一体化空调、隔断节能和使用蓄电池恒温柜等技术手段。

2 基站智能排热系统节能方案

2.1 目前移动局房空调制冷能耗症结分析

2.1.1 移动局（站）热负荷标准模型

典型基站面积为砖混结构21 m2左右的自建房，围护热传导表面积（不含地板）为80 m2左右，容积约60 m3。移动局（给）热负荷标准模型见表1。

表1 移动局（给）热负荷标准模型

2.1.2 典型基站制冷效率测算

（1）主设备热负荷测算

设备负载直流电流45 A，配套一台KF－70空调，温度设定在28℃。设备每秒产生热能计算如下，移动基站各设备的热量通过机房内空气对流进行散发传递。

设备热量＝电流×电压÷电源转换效率×设备工作效率＝45×53.5／0.9×0.9＝0.6 kca1／s

（2）空调制冷效率的测算

a.将机房内空气每降低1℃需要的冷量应为：

冷量＝比热×密度×容积×温差＝1.4×1.29×60×1＝26 kca1

b.1台全新3P空调制冷量7 kW／h，折合每秒可吸收热量为：7×860÷3600＝1.7 kca1／s。

c.机房温度每降低2℃，空调启动的时间为：52 kca1÷（1.7－0.6）kca1／s＝47 s

典型基站在理论模型条件下，制冷将造成空调频繁启动，影响空调使用寿命。

2.1.3 分析结论

（1）症结1

传统空调制冷能耗高，冷源使用效率欠佳，本质是由于机房热传递介质质量少，制冷最佳状态应该是尽可能避免主设备产生热量在机房内散失传递。

（2）症结2

为提高制冷效率，牺牲空调能耗，使得空调压缩机频繁启动、空调持续运行造成能耗损失，同时对空调压缩机的使用年限产生影响。

2.2 基站智能排热节能方案

2.2.1 技术原理

将设备散发的热量与室内空气相隔离，并有针对性的直接将其排出室外，直接降低室内冷源需求，同时引进室外冷风结合空调，减少空调的运行时长降低能耗，实现节能减排。节能系统工作流程图如图1所示。

（1）冷热气流的有效隔离，使基站成为无热源的空间，降低室内冷量的需求；

（2）系统集成防尘设计的自动压力平衡系统，保证机房内气压处于微正压状态，使机房洁净度不会因使用该系统出现明显劣化；

（3）通过热排系统对基站空调的辅助，大大降低了空调压缩机的运行时间；

（4）降低空调压缩机运行时间的同时降低了频繁启动的次数，延长使用寿命。

图1 节能系统工作流程图

2.2.2 系统构成

基站智能排热系统共由4大部分组成：分别为控制单元、排热单元、压力平衡单元、环境监测单元。

其中，控制主机完成如下功能：

（1）通过从安装在室内和室外的若干湿度传感器上获取机房室内外的温湿度数据，并上传给智能排热控制主机。

（2）对所获取的室内外温湿度数据进行分析处理，控制排热装置、压力平衡装置和空调设备的开机和关机

（3）实现火灾告警联动控制。

2.3 技术特点及优势

（1）互补性

a.室内温度在24℃以下时，智能排热系统自动关闭空调和压力平衡系统。

b.在室内温度处于24℃～28℃时，智能排热系统控制关闭空调，设备热量由集热罩收集后，通过排热单元自动排出，此时压力平衡系统开始工作，为室内补进新风，维持室内微正压。

c.室内温度高于28℃时，同时开启智能排热系统与空调系统，隔离回收热气流，并且排出室外，降低室内冷量需求，减少空调功耗。

（2）应急性

空调故障时，排热可以替代空调工作。

（3）低功耗

排热设备超低运行功耗。

（4）智能远程监控

系统可以与空调联动，实现联动控制，根据客户需要，搭建远程监控平台，实现智能排热系统的远程监测和控制。可实现四遥功能：遥测、遥信、遥调、遥控；空调运行状态、空调运行时长、市电状态、热排系统运行状态、热排系统运行时长、系统故障告警、基站室内外温湿度情况、系统参数设置；结合能耗监测系统可直观的分析产品的节能效果及评估。

（5）易于维护

智能排热系统采用3级进风过滤装置，初效滤网、卷轴式中效滤网和袋式高效滤网，确保机房的洁净度达到机房的要求，维护时间长达一年以上。空气首先经过初效滤网，经过卷轴式中效滤网过滤，再经过袋式高效滤网，可以得到洁净的空气。当卷轴式中效滤网失效后，通过电机卷动自动更换新的过滤网，一般一个月卷动一次，更换次数可达15次以上。由于采用滤网分级设置方式，进入袋式高效的空气已经是较为洁净的空气，所以袋式高效滤网的使用寿命较长，一般可达到12个月以上。以上3级过滤装置，可根据实际需要自由组合（如图2）。