综合接入区5G BBU池精准排热节能技改成果

赵臣武

（中国电信股份有限公司 西安分公司，陕西 西安 710001）

1 概 述

5G网络建设已全面加速，5G BBU设备安装规划局点多、设备功率大且发热量高，设备安装选点基本都在电信现有机房，与4G BBU设备和数据传输设备混装在同一机房。每台5G BBU设备功率为1 kW，一个机柜安装5台，开机测试出风口温度比进风口温度高10～15 ℃，热风全部排在了机房内，使机房整体温度升高，造成数据传输设备高温告警，影响设备正常工作。及时解决机房高温问题，是对维护工作的极大挑战，在某局点创新实施了精准排热节能技改，将5G BBU设备热量直接排出机房，避免了机房温度的急剧升高，从而实现了节能降温效果。

2 现状分析

西安电信分公司某局三楼机房的总面积为316 mm2，安装有传输设备、数据MSE、IPRAN、OLT、IPTV交换机以及磁阵设备等80架，新安装5G BBU设备5架，机房安装空调4台，总制冷量为260 kW，楼顶平台已无空调室外机安装位置。机房空调制冷效果与现有设备发热量基本达到了平衡状态，空调出风温度为21 ℃，风速9.8 m/s，整体平均温度为27 ℃。设计规划安装5G BBU共8架，目前只安装了5架，开机测试5G BBU设备进风口温度平均为32 ℃，出风口温度平均为45 ℃，热风全部排在了机房内，5G BBU设备区域温度达到36 ℃，必须及时解决5G BBU设备全部开通造成机房高温问题。

3 解决方案

因集采空调厂家供货困难，不能满足急用要求，如继续采用初期在5G BBU设备附近安装60 kW空调制冷降温方案，必将影响该区域5G BBU设备的按时开通，因此必须采取有效措施解决现场问题。

5G BBU设备成排安装，机架为前进风后出风，进风口在机架正面的板卡下方，排风口在机架背面板卡上方，为独立直吹排风口。该安装方法容易实现从上方集中收集整体排出，经多次现场勘察、论证以及协商决定，针对机房5G BBU设备机框散热方式集中的特点，采取将各机架热量收集直接排出机房的方法，即精准排热法，解决机房高温问题。5G BBU设备机柜进风口位置如图1所示。

图1 5G BBU进出风口位置

4 选材及要求

排风方案确定后，选料必须满足以下要求。首先机房安全放首位，安装选用的材料必须耐温且防火阻燃，另外排风系统故障要易发现。其次风机和电机要求具有国家3C认证，具备可靠性高和长期运行稳定等特性。再次排风量要满足8架BBU设备排出的热量，排热量合适，不能太大也不能太小。排热量太大将会将机房冷量快速排出，给机房空调制冷增加负担，排热量太小会造成热量在风筒的聚集，而影响5G BBU设备的正常运行。设备热量的排出必须考虑到同等风量的输入，机房不能形成负压，新风口面积要大于等于1.5倍排风口面积，主风道横截面积为设备进风口面积之和。最后安装出来的成品要与机房整体协调，牢固且美观。

经过对市场上销售的风机、电机以及耐温防火材料的摸查与调研，考虑要兼顾到以上几点要求，确定采用材料及参数如下。风机型号采用消防通风低噪声柜机式离心通风机，这种风机的电机在风道外，避免了电机因长时间受热而烧坏电机。根据进排风测算，风机风量为7 000～9 000 m3/h，风机全压为500～600 Pa，风机转速为1 228 r/min，电源为380/50（V/Hz）。电机采用故障率低且高质量好品牌的2.2 kW高效三相异步电机，功率为2.2 kW，转速为1 400 r/min，电源为380/50（V/Hz）。将主电机运行状态纳入动环监控系统，电机出现故障时系统直接派单给维护人员，使电机故障早发现早处理。排风道材料采用0.75 mm镀锌铁板制作，风筒口径为40 cm×50 cm，单个机柜异型小排风筒，按照机柜排风口大小尺寸制作，与主风道单向衔接，单个风筒与机柜采用活连接，在设备维修或更新时能方便拆卸。各BBU机柜出风口异型风筒与主风道外表采用厚度为10 mm的防火阻燃保温隔热棉包裹，防止热辐射，阻隔热量散入机房。此外，选择遮阳背阴的东、北向窗口，尽量靠近空调回风位置制作80 cm×100 cm新风口一个，采用两级过滤网过滤进新风，起到隔尘新风效果。选用备用离心风机参数中功率为1 200 W，转速为1 400 r/min，电源为380/50（V/Hz）。

为了使5G BBU设备保持排风畅通，不影响设备正常运行，在风道内装有备用离心风机和隔离风阀控制开关，主风道后端加装有应急排风设备，并与室外相通。当主用排风电机故障停机时，为了避免风筒内热量聚集，影响5G BBU正常运行，自控联动装置开启备用应急排风设备，将风道内热量从风道后端排出机房外。

5 精准排放系统安装前后效果测试

方案和材料确定后，现场测量尺寸，联系厂家采购风机进行材料加工制作，经过两天安装调测，电机和风箱运行稳定，噪音小且无震荡，排热效果显著，5G BBU精准排热系统如图2所示。

图2 精准排热系统

安装前用相关仪器仪表测试数据如下。5G BBU机柜加风筒前，用温度测试仪测量进风口温度为32.5 ℃，出风口温度为45 ℃，用风速仪测试机柜进风口风速3.9 m/s。安装使用后，用温度测试仪测量进风口温度为29.1 ℃，用风速仪测试机柜进风口风速4.1 m/s。机房新风设备开机前测量风速为0 m/s，进风温度为28.3 ℃，开机后测量风速为1.5 m/s，进风温度为28.4 ℃，说明开机后外面的空气向机房内补进。

6 节能效果测算

6.1 加装精准排热系统前后用电量计算

改装前在机房空调控制柜加装了计量表，计量表互感器变比为200:5，经抄表计算，精准排风系统安装前每天机房空调平均用电1517 kW·h，精准排热系统安装投运后每天机房空调平均用电1462 kW·h，比改装前每天少用电55 kW·h，结合本次加装的新风装置，秋、冬季节能效果会更好。

精准排热技改后，机房空调总用电减少的原因分析如下。改装前5架5G BBU设备运行，每台平均以风速4.2 m/s向机房排出45 ℃的热风，空调整体降温压缩机工作时间长，精准排热改装后，5架5G BBU设备排出的45 ℃热风被风机经风道全部排出到室外，同时机房进风口吸入20～30 ℃同量的室外空气，虽然增加了2.2 kW电机用电，但空调整体压缩机工作时间缩短，所以改造后比改造前空调总用电量减少。

6.2 加装空调成本比较

机房规划安装8架5G BBU设备，每架额定功耗5 kW，共计40 kW，按规范配备1.5倍制冷量空调，如果采用加装60 kW制冷量（电功率为24 kW）空调，按设备运行效率80%计算空调每天用电约为460 KW·h，每年多消耗电费100 000元（每度电0.6元），而且一台60 kW制冷量空调投资总成本约80 000元。

6.3 5G BBU设备加装封闭冷通道成本比较

加装封闭冷通道DC舱，每个机柜建舱投资约2 300元，8个机柜需18 400元，DC舱内配40 kW制冷量一主一备两台空调，按照空调每天用电约为307 kW·h估算，每年多消耗电费67 000元。每台空调成本价为70 000元，建封闭冷通道DC舱总投资需158 000元。本次针对机房8架共计40台5G BBU设备精准排热技改，投资共计20 000余元。

7 结 论

经节能效果测算及投资成本比较，本次对5G BBU设备精确排热技改的投资最少，既解决了5G BBU设备高热量在机房的排放，也明显降低了机房整体环境温度（2～3 ℃），减少了空调压缩机工作时间和用电费用。故精准排热技改项目可以解决机房高温和机房局部高温问题，具有用时短、见效快、投入成本小、节能效果好且维护简单方便的优点。