唐山聯(lián)通推動基站熱自排節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
信息時代3G階段的到來讓移動網(wǎng)承載了TD、WCDMA、GSM、CDMA等不同的通信系統(tǒng),隨著移動、電信、聯(lián)通三家電信運營商移動基站共享共建工作的不斷深入,移動網(wǎng)基站機房內(nèi)的設(shè)備不斷增多,功率密度不斷增大,從整個移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源消耗分布來看,在整個移動網(wǎng)絡(luò)中,基站設(shè)備的能源消耗占到了90%,成為通信行業(yè)的耗能大戶,是通信行業(yè)的主要剛性成本。
從通信機房能耗結(jié)構(gòu)上看,移動基站耗電主要是由通信主設(shè)備耗電和空調(diào)耗電組成。利用室外冷源是有效減少基站空調(diào)工作時長,降低基站空調(diào)耗電的主要方法之一。根據(jù)北方的氣候情況,結(jié)合溫度傳導(dǎo)的特性,唐山聯(lián)通開發(fā)試用了移動基站智能熱自排系統(tǒng),效果較好,目前已經(jīng)大面積投入使用。
新系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能創(chuàng)新
移動基站智能熱自排系統(tǒng)的節(jié)能原理是利用空氣的熱物理特性,結(jié)合設(shè)備自身排熱結(jié)構(gòu),實現(xiàn)機房熱量的定向排出(圖)。
圖 智能熱自排系統(tǒng)是由集熱罩、熱排機構(gòu)、主控機等部分組成。
唐山聯(lián)通是從2007年開始研究這個系統(tǒng)。該系統(tǒng)組成分兩部分:熱自排本身和配合單元。熱自排本身包括控制模塊、排熱單元和氣壓平衡三個組件。配合單元包含溫度分區(qū)模塊、計量模塊和防雷模塊。該系統(tǒng)運行時,通信設(shè)備的熱量被其收集,然后導(dǎo)出機房。主控機通過壓力器感覺壓力大小以進行適量的補充。
該系統(tǒng)具有五方面的運行特點,一是運行時間長,系統(tǒng)可一年四季使用;二是故障率低,系統(tǒng)利用空氣對流的方式將設(shè)備熱量直接導(dǎo)出機房,并沒有復(fù)雜的電控機械結(jié)構(gòu),故障率很低。此舉也避免了一般情況下氣流組織不合理形成的熱島現(xiàn)象;三是機房潔凈度高,系統(tǒng)的壓力平衡系統(tǒng)可保證機房內(nèi)處于微正壓狀態(tài),使機房潔凈度不會因使用該系統(tǒng)出現(xiàn)明顯劣化;四是機房溫度分區(qū)控制,對基站電池和傳輸系統(tǒng)進行溫度分區(qū)管理,實現(xiàn)基站無空調(diào)運行;五是安全系統(tǒng)完善,系統(tǒng)的排熱結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)溫高告警后的強制排熱,有效保護電池和基站設(shè)備。
具備七大優(yōu)勢
相比傳統(tǒng)新風系統(tǒng),該系統(tǒng)具備的七大優(yōu)勢可更高效實現(xiàn)基站機房能耗降低,還不影響設(shè)備的安全穩(wěn)定性能(表)。具體而言,第一,該系統(tǒng)具有突破性。熱自排與溫度分區(qū)模塊(蓄電池傳輸)配合使用,可實現(xiàn)基站無空調(diào)的突破。第二,系統(tǒng)低能耗。這個熱自排系統(tǒng)具有一個壓力風機和派熱風機,總功率只有50W,比兩個傳統(tǒng)的日光燈的燈管耗電還要低。
第三,系統(tǒng)具有互補性。該系統(tǒng)可以再室內(nèi)外溫度不同情況下,進行智能調(diào)整工作狀態(tài)。如當機房的室內(nèi)溫度在20度以下時,該系統(tǒng)會關(guān)閉壓力平衡溫系統(tǒng)的閥門,終止基站熱量的收集與向機房外的對流,保障機房溫度不會被排走。機房室內(nèi)溫度在27度以下,智能熱自排關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng),設(shè)備熱量由集熱罩收集后排出。
第四、系統(tǒng)具有應(yīng)急性。如果基站停電了,空調(diào)壞了,機房溫度會很快變得很高。熱自排系統(tǒng)能夠強制運行,避免溫高對蓄電池基站設(shè)備的壽命影響,而且熱自排可以全年運行。
第五,系統(tǒng)易維護。智能熱自排系統(tǒng)采用3級進風過濾裝置,初效濾網(wǎng)、袋式高效濾網(wǎng)與靜壓防塵沉淀機構(gòu);空氣首先經(jīng)過初效濾網(wǎng)進行粗濾,再經(jīng)袋式高效濾網(wǎng)進行過濾(G4),然后到達靜壓防塵箱進行沉淀后再把潔凈的空氣導(dǎo)入機房,確保機房的潔凈度。
第六,采用智能遠程監(jiān)控。系統(tǒng)可以獨立工作,也可與空調(diào)聯(lián)動控制。與計量模塊配合使用,可搭建遠程監(jiān)控抄表平臺,實現(xiàn)智能熱自排系統(tǒng)的遠程監(jiān)控與節(jié)能報表的輸出。節(jié)省電量一目了然。
第七,基站障礙率低。智能熱自排系統(tǒng)配合主動式雷電防護模塊使用,能夠主動阻斷雷電由市電側(cè)進入機房,有效保護基站設(shè)備、防止地電電壓反擊燒毀變壓器、避免基站市電空開掉閘,此項技術(shù)可節(jié)省大量的維護資源,減少基站斷站。
通過嚴格節(jié)能測試
為驗證系統(tǒng)的性能,唐山聯(lián)通進行了兩次試點比較。第一次選擇兩組站點進行了節(jié)能測試數(shù)據(jù)對比。
一是磚混結(jié)構(gòu)基站的節(jié)能測試,包括工業(yè)學校和財經(jīng)學院兩個基站,分別作為測試站和對標站。這兩個基站同在學校院內(nèi),基站負荷一致。在測試初期,對標基站需要開啟空調(diào)制冷,而測試基站已不再開啟,節(jié)能效果明顯。
二是彩鋼結(jié)構(gòu)基站對比。第五醫(yī)院基站作為測試站,劉火新莊基站作為對標基站,兩站地理位置和工作環(huán)境相近,2011年同期無停電記錄。自節(jié)能設(shè)備安裝以后,測試基站空調(diào)一直處于關(guān)閉狀態(tài),節(jié)能效果明顯。
第二次選擇某個基站與歷史電費數(shù)據(jù)的對比。
第一是彩鋼結(jié)構(gòu)基站與歷史電費數(shù)據(jù)的對比。韓城基站位于唐山市西郊,是一個高話務(wù)的A類共享彩鋼結(jié)構(gòu)基站。該基站機房空間小,設(shè)備發(fā)熱量大,安裝兩臺3P空調(diào)每月電費支出在5千元(人民幣,下同)左右。自2011年2月底安裝節(jié)能設(shè)備以來,空調(diào)負荷大大減輕,其中一臺空調(diào)基本沒有啟動過,冬季空調(diào)基本處于關(guān)閉狀態(tài),其他季節(jié)空調(diào)處于受控運行狀態(tài)。經(jīng)過一年的運行,基站環(huán)境無明顯劣化,設(shè)備運行良好。通過登陸電費系統(tǒng)查詢電費臺賬,與2011年同期對比節(jié)省電費1.12萬元。
第二是磚混結(jié)構(gòu)基站與歷史電費數(shù)據(jù)的對比。遵化洪家屯基站是一個高話務(wù)的A類共享磚混基站。本站機房空間約45m2,設(shè)備發(fā)熱量大,加上夏季房間的熱濕負荷等多重因素,使用一臺3P空調(diào)明顯不夠。由于磚混基站保溫性能低于彩鋼結(jié)構(gòu),冬季可利用建筑圍護結(jié)構(gòu)進行散熱降溫,但夏季由于陽光直射與建筑圍護傳導(dǎo)作用,空調(diào)基本處于不停機狀態(tài),電量消耗嚴重。自2011年4月底安裝節(jié)能測試設(shè)備以來,空調(diào)負荷明顯減輕,空調(diào)大多處于關(guān)閉狀態(tài),基站環(huán)境無明顯劣化,設(shè)備運行良好,從電費臺賬上分析,一年來以節(jié)省電費0.43萬元。
未來應(yīng)用前景看好
通過系統(tǒng)測試與使用數(shù)據(jù)的分析,平均單站空調(diào)節(jié)電率可達76%以上。保守估算,安裝熱導(dǎo)流自排節(jié)能系統(tǒng)后,一個負載電流40安培的機房(忽略圍護因素),每年實現(xiàn)節(jié)能0.4萬度,基站電流每增大10安培,節(jié)能量增高0.1萬度。
一個地市級運營商單位一般擁有宏基站2000座左右,單站年電費1.8萬元左右,安裝智能熱自排系統(tǒng)后保守計算每站可實現(xiàn)節(jié)能0.4萬度,采用本方案全年可節(jié)省電費520萬元。更重要的是,唐山聯(lián)通對智能熱自排系統(tǒng)的成功實踐,可給通信行業(yè)節(jié)能工作帶來較多借鑒。
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