一种无动力风帽在通信基站的应用

陈大勇，牛联峰

（1.中国电信股份有限公司漯河分公司，河南 漯河 462000；2.中国电信股份有限公司河南分公司，河南 郑州 450000）

1 风扇冷却

风扇冷却是通过室外一体化机柜内外空气的对流，将柜内空气排到室外，同时将柜外的空气排入柜内，实现柜内热量的转移[1-2]。

该方式的优点是投入少，运行成本低；缺点是粉尘、油污等易进入，在外界环境温度很高的情况下，起不到降温效果[3]。

2 机柜空调冷却

机柜空调冷却是通过室外一体化机柜内部安装小型空调来实现现有冷却。

这种冷却方式效果显著，但也存在诸多客观问题，如设备运行成本高、受环境影响大、滤网要经常清洗及维护成本增加。

3 热交换冷却

热交换冷却是利用低于室外一体化机柜内温度的柜外空气，通过风机的驱动，经热交换芯进行有效交换，实现温度调节，进而满足室外一体化机柜在密闭状态下的散热要求。

但是，热交换冷却的降温原理决定了此方式对于环境的要求较高，仅适用于部分常年环境温度较低的地区。

在一些经济较落后的偏远地区，经常出现停电、电压过低导致上述温控设备不能工作的状况，但基站的通信设备必须持续工作，现有温控设备不能满足这样的应用场景需求。同时，停电时需通过蓄电池对温控设备进行供电，降低了蓄电池后备时间，加速了基站掉站，影响用户口碑。

鉴于此，在室外一体化机柜引入了一种无动力风帽来辅助降温。

4 无动力风帽

无动力风帽原理是利用自然风力及室内外温度差造成的空气热对流，推动涡轮旋转，从而利用离心力和负压效应将室内不新鲜的热空气排出。无动力风帽已在养殖、大型工业厂房等领域得到了充分利用。

依据无动力风帽零成本运行、24 h无需人员操作、重量轻、绿色环保、无噪音、寿命长及安装简便迅捷等特点，在室外一体化机柜上进行了改造尝试，如图1所示。

被改造的基站位于4楼楼顶，天气为晴天，天气预报温度20～29 ℃。改造前，准备了两只温度显示基本一致的温度计进行测温，一只放在室外一体化机柜外环境中，另一只安放在室外一体化机柜内靠近设备处。

图1 改造原始图

改造前，关闭了室外一体化机柜空调，2 h后进行了记录，此时室外温度计显示值为25 ℃，机柜内温度计显示值为53 ℃，温差28 ℃，故机柜内温升严重，设备安全运行受到威胁。

改造时，考虑到防尘的需要和降低成本，利用原有的空调滤网作为进气通道；考虑到防雨的需求，把风帽安装在机柜侧面，如图2所示。

图2 改造后

改造完成2 h后，又一次进行温度测试，此时室外温度计显示值为31 ℃，机柜内温度计显示值为39 ℃，温差8 ℃，基本可以保证运营商设备的正常运行。对比没有改造时的记录，室外温度上升了6 ℃，柜内温度下降了14 ℃，无动力风帽降温效果明显。

4.1 节能效果展示

与机柜空调比对：以某型号为HWJGKT20P1C134为例，空调额定电率为850 W，根据室外一体化机柜的特点，空调每年至少需要全速运行300 d左右，以现在电价0.68元/kW·h计算，每台室外机柜一年需产生电费4 161.6元。

由于无动力风帽不需要电，且是利用温差进行的过程冷却，滤网吸附灰尘的能力不足，因此产生的维护费用极少。1台安装无动力风帽的室外机柜比安装空调的室外机柜一年节省4 161.6元。改造费用不到500元，两个月即可收回成本。

5 结 论

通信网中应用的室外化机柜实现了节能减排，可以大大降低运营商的网络运营成本和能耗成本。