基站智能新風系統應用及運行效果測試分析

吳 曉

（湖北郵電規劃設計有限公司 電源設計中心，湖北 武漢430023）

0 引 言

近幾年來，我國電力資源日趨緊缺，缺電情況十分突出。中國電信每年要耗費掉大量的電力資源，電費在電信運營成本中占了較大的比例，節電成為企業節約運營成本的一個重要手段。電信企業的用電主要是由機房設備用電、空調用電、照明及電梯、辦公用電等構成，其中機房設備用電和空調用電占了電信企業用電的大部分。通信設備運行時的耗電是連續且必需的，而機房環境溫度是可以根據實際需要來靈活調節的，所以機房空調系統耗電量的控制是電信機房節能的關鍵。

目前各電信公司陸續在移動基站和接入網等機房試驗性地采用新風節能系統，目的是為了降低電能消耗。本文根據湖北省進行的一些新風節能試點應用的經驗體會，針對智能新風節能系統的利弊作一些技術探討。

1 智能新風系統基本工作原理

智能新風節能系統的基本工作原理是：利用溫濕度傳感器探測機房外的空氣溫濕度情況，當溫度低于某個設定值時，開啟進風單元的新風風門，開啟風機，將機房外冷空氣吸入機房。冷空氣與機房內熱空氣進行熱交換，使機房內溫度得以下降。同時，維持機房內一定的正壓開啟排風單元的排風風門，依靠正壓或風機排出機房內的熱空氣。

將室外自然冷源引入室內，可以有效利用自然冷源，減少空調機的運行時間，從而節約空調耗電量，延長空調壓縮機的使用壽命，節約企業的運營成本，達到機房節能降耗的目的。工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 智能新風節能系統工作原理示意圖

2 湖北電信智能新風系統應用試點情況

2.1 基本情況介紹

從2010年開始，湖北電信就已經在部分地市開展了基站智能新風系統的試點應用，并且安排了新風招標入圍廠家在武漢、襄樊、潛江和咸寧等地進行基站新風設備節能效果測試工作，并得出了測試結果。

2.2 現有測試數據統計分析

根據前期武漢基站試點測試數據，以及集團公司組織實施的基站無線能耗監測系統統計的測試數據，綜合分析初步得出，新風系統在不同地域、不同面積、不同結構，以及不同用電功耗的基站應用時，其節能效果會有所不同，表1、表2分別是在武漢、十堰、咸寧、老河口和潛江等地進行智能新風系統試點的基站能耗數據統計。

表1 智能新風系統試點基站能耗數據統計表（采用對比站）

表2 智能新風系統試點基站能耗數據統計表（采用關停和開啟新風系統）

通過上表數據統計分析得出，影響基站新風系統節能效果最大的因素是基站設備整體耗電量，在配置同等送風量的新風系統情況下，耗電量大的基站其新風系統的節能效果更明顯，即相對機房總體的節電率較高；反之，耗電量小的基站其新風系統的節能效果較差，即相對機房總體的節電率較低。

其次，基站的房屋結構，以及房屋的面積也將影響新風系統的節能效果，在基站設備配置規模相同的情況下，同樣面積的板房比磚房使用新風系統的節能效果要好。

根據智能新風系統的工作原理，同時依據湖北地區歷史氣候條件，要保證機房環境溫度在28℃以下，每年的6、7、8月份室外環境溫度較高時，機房空調幾乎需要全天候運行，此時新風設備將關閉；每年的12、1、2月份室外環境溫度較低時，機房室內環境溫度基本可以滿足要求，空調和新風設備基本無需啟動；每年的3、4、5、9、10、11月份室外環境溫度基本在10～22℃范圍內，該時段新風系統基本可以替代機房空調工作，保證機房室內環境溫度控制在22～28℃之間。

目前新風系統試點基站空調啟動溫度統一設置在28℃，在保證室內外溫差不小于5℃的條件下，新風系統最低啟動溫度設置在22℃，同時基站空調與新風系統實現聯動，保證在任何情況下都不能同時開啟運行。

3 通信機房耗電情況統計

根據通信網絡結構的特點和能源消耗的構成，通信運營企業的耗能主要是用電，電能的消耗主要分為生產用電和非生產用電。生產用電主要是指通信機房內通信設備、空調、電源設備，以及照明等電能消耗；非生產用電主要是指通信機房以外的場所，即辦公區域、營業場所，以及部分生活區域內各類電器、照明和電梯等電能消耗。

通信機房中的電能消耗主要存在于四方面，即通信設備耗電、電源系統耗電、空調耗電和其它耗電。通過對省內通信機房、數據中心機房，以及基站耗電情況的調研，統計得出了機房內各類型設備所占耗電比例大致如下：

（1）通信設備用電：包括各類通信設備正常運行所消耗的電能，通信設備用電大概占了總用電量的43%～55%。

（2）電源系統用電：包括通信電源系統設備本身進行電能轉換過程的損耗，接近總用電量的8%。

（3）空調用電：包括空調制冷和制熱，空調用電大概占了總用電量的33%～45%。

（4）其它用電：包括機房照明、消防和其它設備耗電，這部分用電占總用電量的2%～10%。

具體各類型機房耗電構成詳見圖2、圖3和圖4所示。

圖2 數據中心機房耗電比例構成

圖3 通信機房耗電比例構成

圖4 通信基站耗電比例構成

4 智能新風系統適用范圍測算

根據以上對湖北電信目前新風系統基站試點應用數據統計分析，在體現新風系統節能效果的同時兼顧投資回報率的條件下，建議基站新風系統設備投資回報率控制在3～5年，如按4年時間取定，新風系統較為適用的基站功耗范圍取定推算過程如下：

（1）新風系統設備額定送風量取定為1 600～2 200 m3／h，單價取定為5 100元／套；

（2）更換過濾網費用按130元／次，一年按更換4次取定，3年保修期內不需考慮此項費用；

（3）基站新風系統每年使用期按6個月確定；

（4）基站新風系統相對機房總體年節電率取定為7%，相對空調節電率取定為30%（按實際試點測試和廠家提供數據綜合考慮取定）；

（5）基站空調年耗電量按基站年耗電總量的35%取定，平均電價按1元／度取定；

（6）基站開關電源轉換效率按92%取定，直流負荷實際工作電壓為54 V。

則基站主設備直流電流估算值＝（5 100＋1年×4次×130）／1元／4年×1 000／7%×（1－35%）／365／24×92%／54 V＝25.3 A。

以上是按一種情況進行的推算，表3給出了在不同基站主設備功耗下的新風系統節電效果，以及投資回收期的估算情況。

表3 不同基站主設備功耗對應新風系統節能情況估算表

通過前期試點基站能耗數據分析，以及對不同基站功耗應用新風系統的節能效果和投資回收期的判斷，認為基站運用智能新風系統能起到一定的節能效果。但考慮到建設投資回收期，建議新風系統主要應用于基站主設備直流數值在30 A及以上，基站空調全年開機時間較長的基站。另外，在選擇應用新風系統時，需針對不同的基站選擇合適送風量的新風設備，同時兼顧機房結構，建議選擇面積在30 m2以下、所在區域環境空氣較潔凈的地方，以及便于維護安裝的基站，讓智能新風系統節能效果達到最大化。

5 結 論

運用智能新風系統是基站實現節能降耗最為切實可行的技術手段之一，為實現較好的投資效益同時取得較好的節能效果，建議在基站、接入網，以及通信機房等場所有選擇性地運用智能新風系統，主要滿足主設備直流數值在30 A及以上、冬季需要開空調或全年關空調時間很短、房屋面積較小散熱較差、機房室外環境空氣較潔凈，以及便于安裝和維護等條件。同時完善機房能耗監測系統，對運用新風系統的基站能耗情況進行實時、動態的監測，逐步完善和調整新風系統的應用范圍標準，使該節能技術在通信機房的運用最貼近實際和創造最大的效益。