通信基站通風冷卻技術節能策略

李穩利

【摘要】 隨著通信網絡規模的迅速發展，通信基站作為通信網絡的基礎性建筑，其數量與規模均得到迅速擴大。而為了確保通信基站設備的安全與穩定運行，需要不間斷的動力電源與設備使用環境的保障，這都導致基站的耗電量需求日益增大，并成為了當前網絡運營成本的重要組成部分。在倡導節約型社會和經濟可持續發展的今天，必須在通信基站節能減排工作上進行重點技術改進，尋找創新型的突破。本文結合實際工作經驗，從通信基站的能耗構成出發，并就通信基站通風冷卻技術的相關節能策略進行了探討與研究。

【關鍵詞】 通信基站 通風冷卻技術 節能 策略

通風冷卻技術即是利用機房室外的自然環境作為冷源，當機房室外空氣溫度低于一定值時（如冬季、春季或秋季晚期），通過對風機與空調智能聯動系統將外部空氣凈化為符合機房環境質量要求的空氣，然后再利用換熱系統與機房內熱空氣進行直接的熱量交換，從而降低機房內環境溫度，以實現節省空調系統制冷量和節約電量的目的。

一、通信基站的能耗構成

從移動通信網絡的能源消耗分布情況而言，通信基站所占據的能源損壞約為90%左右，而核心設備、動力系統等其它設備的比重不足10%。一個典型的移動通信基站是由BTS設備、天饋系統、傳輸設備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調系統以及環境監控設備等組成的。而根據能源消耗主體的不同，通信基站的能耗主要包括了以下幾個方面：（1）設備用電。通信設備用電主要取決于在網設備的數量與功耗，也受限于網絡的負荷水平，通常情況下，通信設備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統和傳輸設備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設備。（2）機房環境用電。通信基站機房對設備運行環境的溫度、濕度、潔凈度均有著一定的要求。為保障通信設備的正常運行與使用壽命，必須采取必要的溫控措施來進行用電設備散熱、室外熱傳導以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高。其中，空調系統是基站機房中的主要耗電設備，其能耗比重可達到40%～50%。（3）配電系統用電。配電系統用電主要是指電能傳輸過程中產生的線損電量，可分為管理線損與技術線損。管理線損是由計量統計環節中出現誤差所造成的，可通過一定的管理與組織措施來進行避免；技術線損則主要是傳輸過程中直接損失在配電設備上的電量，可采取一定的技術措施予以降低。（4）維護及其它用電。基站維護過程中將產生照明、檢修及施工用電，蓄電池組的維護則涉及到充放電容量試驗所帶來的能耗。

綜上所述，通信基站的節能措施應重點放在通信設備和機房環境這兩個大的方向上，另外配電系統用電、維護用電等其它環節也同樣不容忽視。而在本文中提出的通風冷卻技術，即主要為機房環境的節能策略。

二、通風冷卻技術的基本節能原理

如下圖1所示，即為典型的通信基站中通風冷卻技術的應用示例。

從圖1中可以看出，通風基站通風冷卻技術的應用，主要包括了通風系統與換熱系統。

1、通風系統

通風系統的作用是利用室外冷源，通過控制新風系統的進、排風裝置，引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并與空調聯動，以有效降低基站中設備的能耗。通風系統的基本工作流程為：室外自然冷源→多級濾網→風閥→風機→主設備→風機→風閥→室外。通風系統的特點主要有：良好的節能效果、防塵防潮設計、防雨防盜設計及防火設計。

（1）良好的節能效果。主要體現在優越的送風性能上，經過實測結果表明，在一個面積為25平方米的通信基站中，送風量為1360m3/h的設備在3～5分鐘以內即可使基站室內與室外的溫度差值小于2℃，極大減輕了基站的能耗。（2）防塵防潮設計。通風系統中包括了三級濾網，第一級濾網為粗鋼網，主要是防止小動物進入到基站內；第二級濾網為細鋼絲網，主要起到防蟲的功能；第三極濾網則是由粗纖維棉和細纖維棉所組成的雙層濾網，以起到防塵防潮的作用。通過防塵防潮和防蟲的設計，使過濾網能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進入機房內的空氣冷源能滿足潔凈度和濕度的控制要求。（3）防雨防盜設計。在該通風系統中，其進出風口裝置均采用的是L型管道設計，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機房內部。同時，在墻體的開孔孔徑均小于200mm，可有效防止偷盜行為的發生。（4）防火設計。該通風系統中還裝設有煙霧探測器和溫度傳感器，當有火情發生時能及時探知，然后通過系統能立即關閉進出風口的風閥和風機。同時，通風系統中的濾網、PVC管材均是采用的防火阻燃材料，可有效防止和避免火災事故的發生。

2、換熱系統

換熱系統的功能主要是利用室外冷源，通過控制換熱系統進行隔熱，并引入室外冷源對基站進行自然冷卻，以降低基站設備的能耗。換熱系統的基本工作流程為：室外自然冷源→外風道→換熱芯體→內風道→導氣風管→室外。換熱系統的特點主要有：可保持基站的潔凈度、應急降溫、維護量少等方面。（1）保持基站的潔凈度。換熱系統采用的是內、外風道獨立和隔離的設置，因此在換熱過程中，室內的環境與設備不會受到外界惡劣環境的影響，有效保證了基站的潔凈度。（2）應急降溫。當基站發生停電問題，或者空調系統出現故障時，換熱系統可強制啟動換熱設備，以保證基站設備的正常、穩定工作。（3）維護量少。是指換熱系統是通過平板逆流式熱交換芯或者平板交叉流熱交換芯，直接進行室外冷源與室內熱源的交換，而無需濾網，因此極大降低了設備的維護量。同時，換熱系統通過空調自動聯動使用，確保了基站機房內溫度能穩定在維護規程規定的范圍以內，降低了設備故障的發生率。

三、通風冷卻技術應用的適用性及節能效益評價

1、通風冷卻技術的適用性

通信基站內不同設備對溫度的耐受度存在著較大的差異，目前基站的控制溫度更多的是為了滿足蓄電池組的要求而設置的，一般設定為25～28℃。而在我國大部分地區，戶外溫度絕大部分時間低于通信基站的控制溫度。以北京地區為例，一年中戶外溫度低于25℃的時間長達7300小時，約占全年時間的83%。因此，通過通風冷卻技術實現對自然冷源的有效利用，對于降低通信基站的能耗有著重要的意義。在下表1中，即為我國部分城市全年低于25℃的總小時數及總時間比率。

從表1中可以看出，全國各地多數城市中，全年低于25℃的總小時數占全年總時間的比率都在60%以上，而北方部分城市更是高達80%，因此通風冷卻技術在通信基站中的應用潛力非常巨大，并有著廣泛的適用性。

2、節能效益評價

本文選用某典型通信基站作為評價標準，探討了該基站在采用通風冷卻技術之后，其通風系統中的節能效益。基站通風系統選用的是220W的排風機，使機房達到50次/h換氣次數的排風量要求。在采用通風冷卻技術前后，該通信基站的各項技術參數值詳見下表2所示。

在表2已計算得出，利用通風冷卻技術該通信基站的節能率達到了49%。通風冷卻技術的應用，主要是在原基站的基礎上改裝通風機組、過濾網、通風控制系統、防盜網、溫濕度監測傳感器以及含塵量監測傳感器等等設備，其投資費用則主要包括了設備的購買費與工程建設費用，而其它如維護費、設備清洗費則相較偏低。可推算出，通風冷卻技術在通信基站中的投資回收期小于兩年。

以廣州市為例，市內現有通信基站約有1000多個，平均年耗電費高達幾千萬元。而這些基站中除了少數因條件限制以外，其它絕大部分基站均利用通風冷卻技術進行技術改造。按照技術改造1000個基站進行估算，則每年可節省電費達300萬元以上，對大幅度降低基站電能消耗和運營成本都有著重要的意義。

四、總結

本文從通風冷卻技術節能原理的角度出發，并就該技術在通信基站中的應用效果與節能效益進行了重點分析與闡述，以此希望對當前通信基站的實際節能改造工作，能提供一定的參考與借鑒。

【摘要】 隨著通信網絡規模的迅速發展，通信基站作為通信網絡的基礎性建筑，其數量與規模均得到迅速擴大。而為了確保通信基站設備的安全與穩定運行，需要不間斷的動力電源與設備使用環境的保障，這都導致基站的耗電量需求日益增大，并成為了當前網絡運營成本的重要組成部分。在倡導節約型社會和經濟可持續發展的今天，必須在通信基站節能減排工作上進行重點技術改進，尋找創新型的突破。本文結合實際工作經驗，從通信基站的能耗構成出發，并就通信基站通風冷卻技術的相關節能策略進行了探討與研究。

【關鍵詞】 通信基站 通風冷卻技術 節能 策略

通風冷卻技術即是利用機房室外的自然環境作為冷源，當機房室外空氣溫度低于一定值時（如冬季、春季或秋季晚期），通過對風機與空調智能聯動系統將外部空氣凈化為符合機房環境質量要求的空氣，然后再利用換熱系統與機房內熱空氣進行直接的熱量交換，從而降低機房內環境溫度，以實現節省空調系統制冷量和節約電量的目的。

一、通信基站的能耗構成

從移動通信網絡的能源消耗分布情況而言，通信基站所占據的能源損壞約為90%左右，而核心設備、動力系統等其它設備的比重不足10%。一個典型的移動通信基站是由BTS設備、天饋系統、傳輸設備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調系統以及環境監控設備等組成的。而根據能源消耗主體的不同，通信基站的能耗主要包括了以下幾個方面：（1）設備用電。通信設備用電主要取決于在網設備的數量與功耗，也受限于網絡的負荷水平，通常情況下，通信設備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統和傳輸設備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設備。（2）機房環境用電。通信基站機房對設備運行環境的溫度、濕度、潔凈度均有著一定的要求。為保障通信設備的正常運行與使用壽命，必須采取必要的溫控措施來進行用電設備散熱、室外熱傳導以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高。其中，空調系統是基站機房中的主要耗電設備，其能耗比重可達到40%～50%。（3）配電系統用電。配電系統用電主要是指電能傳輸過程中產生的線損電量，可分為管理線損與技術線損。管理線損是由計量統計環節中出現誤差所造成的，可通過一定的管理與組織措施來進行避免；技術線損則主要是傳輸過程中直接損失在配電設備上的電量，可采取一定的技術措施予以降低。（4）維護及其它用電。基站維護過程中將產生照明、檢修及施工用電，蓄電池組的維護則涉及到充放電容量試驗所帶來的能耗。

綜上所述，通信基站的節能措施應重點放在通信設備和機房環境這兩個大的方向上，另外配電系統用電、維護用電等其它環節也同樣不容忽視。而在本文中提出的通風冷卻技術，即主要為機房環境的節能策略。

二、通風冷卻技術的基本節能原理

如下圖1所示，即為典型的通信基站中通風冷卻技術的應用示例。

從圖1中可以看出，通風基站通風冷卻技術的應用，主要包括了通風系統與換熱系統。

1、通風系統

通風系統的作用是利用室外冷源，通過控制新風系統的進、排風裝置，引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并與空調聯動，以有效降低基站中設備的能耗。通風系統的基本工作流程為：室外自然冷源→多級濾網→風閥→風機→主設備→風機→風閥→室外。通風系統的特點主要有：良好的節能效果、防塵防潮設計、防雨防盜設計及防火設計。

（1）良好的節能效果。主要體現在優越的送風性能上，經過實測結果表明，在一個面積為25平方米的通信基站中，送風量為1360m3/h的設備在3～5分鐘以內即可使基站室內與室外的溫度差值小于2℃，極大減輕了基站的能耗。（2）防塵防潮設計。通風系統中包括了三級濾網，第一級濾網為粗鋼網，主要是防止小動物進入到基站內；第二級濾網為細鋼絲網，主要起到防蟲的功能；第三極濾網則是由粗纖維棉和細纖維棉所組成的雙層濾網，以起到防塵防潮的作用。通過防塵防潮和防蟲的設計，使過濾網能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進入機房內的空氣冷源能滿足潔凈度和濕度的控制要求。（3）防雨防盜設計。在該通風系統中，其進出風口裝置均采用的是L型管道設計，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機房內部。同時，在墻體的開孔孔徑均小于200mm，可有效防止偷盜行為的發生。（4）防火設計。該通風系統中還裝設有煙霧探測器和溫度傳感器，當有火情發生時能及時探知，然后通過系統能立即關閉進出風口的風閥和風機。同時，通風系統中的濾網、PVC管材均是采用的防火阻燃材料，可有效防止和避免火災事故的發生。

2、換熱系統

換熱系統的功能主要是利用室外冷源，通過控制換熱系統進行隔熱，并引入室外冷源對基站進行自然冷卻，以降低基站設備的能耗。換熱系統的基本工作流程為：室外自然冷源→外風道→換熱芯體→內風道→導氣風管→室外。換熱系統的特點主要有：可保持基站的潔凈度、應急降溫、維護量少等方面。（1）保持基站的潔凈度。換熱系統采用的是內、外風道獨立和隔離的設置，因此在換熱過程中，室內的環境與設備不會受到外界惡劣環境的影響，有效保證了基站的潔凈度。（2）應急降溫。當基站發生停電問題，或者空調系統出現故障時，換熱系統可強制啟動換熱設備，以保證基站設備的正常、穩定工作。（3）維護量少。是指換熱系統是通過平板逆流式熱交換芯或者平板交叉流熱交換芯，直接進行室外冷源與室內熱源的交換，而無需濾網，因此極大降低了設備的維護量。同時，換熱系統通過空調自動聯動使用，確保了基站機房內溫度能穩定在維護規程規定的范圍以內，降低了設備故障的發生率。

三、通風冷卻技術應用的適用性及節能效益評價

1、通風冷卻技術的適用性

通信基站內不同設備對溫度的耐受度存在著較大的差異，目前基站的控制溫度更多的是為了滿足蓄電池組的要求而設置的，一般設定為25～28℃。而在我國大部分地區，戶外溫度絕大部分時間低于通信基站的控制溫度。以北京地區為例，一年中戶外溫度低于25℃的時間長達7300小時，約占全年時間的83%。因此，通過通風冷卻技術實現對自然冷源的有效利用，對于降低通信基站的能耗有著重要的意義。在下表1中，即為我國部分城市全年低于25℃的總小時數及總時間比率。

從表1中可以看出，全國各地多數城市中，全年低于25℃的總小時數占全年總時間的比率都在60%以上，而北方部分城市更是高達80%，因此通風冷卻技術在通信基站中的應用潛力非常巨大，并有著廣泛的適用性。

2、節能效益評價

本文選用某典型通信基站作為評價標準，探討了該基站在采用通風冷卻技術之后，其通風系統中的節能效益。基站通風系統選用的是220W的排風機，使機房達到50次/h換氣次數的排風量要求。在采用通風冷卻技術前后，該通信基站的各項技術參數值詳見下表2所示。

在表2已計算得出，利用通風冷卻技術該通信基站的節能率達到了49%。通風冷卻技術的應用，主要是在原基站的基礎上改裝通風機組、過濾網、通風控制系統、防盜網、溫濕度監測傳感器以及含塵量監測傳感器等等設備，其投資費用則主要包括了設備的購買費與工程建設費用，而其它如維護費、設備清洗費則相較偏低。可推算出，通風冷卻技術在通信基站中的投資回收期小于兩年。

以廣州市為例，市內現有通信基站約有1000多個，平均年耗電費高達幾千萬元。而這些基站中除了少數因條件限制以外，其它絕大部分基站均利用通風冷卻技術進行技術改造。按照技術改造1000個基站進行估算，則每年可節省電費達300萬元以上，對大幅度降低基站電能消耗和運營成本都有著重要的意義。

四、總結

本文從通風冷卻技術節能原理的角度出發，并就該技術在通信基站中的應用效果與節能效益進行了重點分析與闡述，以此希望對當前通信基站的實際節能改造工作，能提供一定的參考與借鑒。

【摘要】 隨著通信網絡規模的迅速發展，通信基站作為通信網絡的基礎性建筑，其數量與規模均得到迅速擴大。而為了確保通信基站設備的安全與穩定運行，需要不間斷的動力電源與設備使用環境的保障，這都導致基站的耗電量需求日益增大，并成為了當前網絡運營成本的重要組成部分。在倡導節約型社會和經濟可持續發展的今天，必須在通信基站節能減排工作上進行重點技術改進，尋找創新型的突破。本文結合實際工作經驗，從通信基站的能耗構成出發，并就通信基站通風冷卻技術的相關節能策略進行了探討與研究。

【關鍵詞】 通信基站 通風冷卻技術 節能 策略

通風冷卻技術即是利用機房室外的自然環境作為冷源，當機房室外空氣溫度低于一定值時（如冬季、春季或秋季晚期），通過對風機與空調智能聯動系統將外部空氣凈化為符合機房環境質量要求的空氣，然后再利用換熱系統與機房內熱空氣進行直接的熱量交換，從而降低機房內環境溫度，以實現節省空調系統制冷量和節約電量的目的。

一、通信基站的能耗構成

從移動通信網絡的能源消耗分布情況而言，通信基站所占據的能源損壞約為90%左右，而核心設備、動力系統等其它設備的比重不足10%。一個典型的移動通信基站是由BTS設備、天饋系統、傳輸設備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調系統以及環境監控設備等組成的。而根據能源消耗主體的不同，通信基站的能耗主要包括了以下幾個方面：（1）設備用電。通信設備用電主要取決于在網設備的數量與功耗，也受限于網絡的負荷水平，通常情況下，通信設備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統和傳輸設備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設備。（2）機房環境用電。通信基站機房對設備運行環境的溫度、濕度、潔凈度均有著一定的要求。為保障通信設備的正常運行與使用壽命，必須采取必要的溫控措施來進行用電設備散熱、室外熱傳導以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高。其中，空調系統是基站機房中的主要耗電設備，其能耗比重可達到40%～50%。（3）配電系統用電。配電系統用電主要是指電能傳輸過程中產生的線損電量，可分為管理線損與技術線損。管理線損是由計量統計環節中出現誤差所造成的，可通過一定的管理與組織措施來進行避免；技術線損則主要是傳輸過程中直接損失在配電設備上的電量，可采取一定的技術措施予以降低。（4）維護及其它用電。基站維護過程中將產生照明、檢修及施工用電，蓄電池組的維護則涉及到充放電容量試驗所帶來的能耗。

綜上所述，通信基站的節能措施應重點放在通信設備和機房環境這兩個大的方向上，另外配電系統用電、維護用電等其它環節也同樣不容忽視。而在本文中提出的通風冷卻技術，即主要為機房環境的節能策略。

二、通風冷卻技術的基本節能原理

如下圖1所示，即為典型的通信基站中通風冷卻技術的應用示例。

從圖1中可以看出，通風基站通風冷卻技術的應用，主要包括了通風系統與換熱系統。

1、通風系統

通風系統的作用是利用室外冷源，通過控制新風系統的進、排風裝置，引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并與空調聯動，以有效降低基站中設備的能耗。通風系統的基本工作流程為：室外自然冷源→多級濾網→風閥→風機→主設備→風機→風閥→室外。通風系統的特點主要有：良好的節能效果、防塵防潮設計、防雨防盜設計及防火設計。

（1）良好的節能效果。主要體現在優越的送風性能上，經過實測結果表明，在一個面積為25平方米的通信基站中，送風量為1360m3/h的設備在3～5分鐘以內即可使基站室內與室外的溫度差值小于2℃，極大減輕了基站的能耗。（2）防塵防潮設計。通風系統中包括了三級濾網，第一級濾網為粗鋼網，主要是防止小動物進入到基站內；第二級濾網為細鋼絲網，主要起到防蟲的功能；第三極濾網則是由粗纖維棉和細纖維棉所組成的雙層濾網，以起到防塵防潮的作用。通過防塵防潮和防蟲的設計，使過濾網能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進入機房內的空氣冷源能滿足潔凈度和濕度的控制要求。（3）防雨防盜設計。在該通風系統中，其進出風口裝置均采用的是L型管道設計，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機房內部。同時，在墻體的開孔孔徑均小于200mm，可有效防止偷盜行為的發生。（4）防火設計。該通風系統中還裝設有煙霧探測器和溫度傳感器，當有火情發生時能及時探知，然后通過系統能立即關閉進出風口的風閥和風機。同時，通風系統中的濾網、PVC管材均是采用的防火阻燃材料，可有效防止和避免火災事故的發生。

2、換熱系統

換熱系統的功能主要是利用室外冷源，通過控制換熱系統進行隔熱，并引入室外冷源對基站進行自然冷卻，以降低基站設備的能耗。換熱系統的基本工作流程為：室外自然冷源→外風道→換熱芯體→內風道→導氣風管→室外。換熱系統的特點主要有：可保持基站的潔凈度、應急降溫、維護量少等方面。（1）保持基站的潔凈度。換熱系統采用的是內、外風道獨立和隔離的設置，因此在換熱過程中，室內的環境與設備不會受到外界惡劣環境的影響，有效保證了基站的潔凈度。（2）應急降溫。當基站發生停電問題，或者空調系統出現故障時，換熱系統可強制啟動換熱設備，以保證基站設備的正常、穩定工作。（3）維護量少。是指換熱系統是通過平板逆流式熱交換芯或者平板交叉流熱交換芯，直接進行室外冷源與室內熱源的交換，而無需濾網，因此極大降低了設備的維護量。同時，換熱系統通過空調自動聯動使用，確保了基站機房內溫度能穩定在維護規程規定的范圍以內，降低了設備故障的發生率。

三、通風冷卻技術應用的適用性及節能效益評價

1、通風冷卻技術的適用性

通信基站內不同設備對溫度的耐受度存在著較大的差異，目前基站的控制溫度更多的是為了滿足蓄電池組的要求而設置的，一般設定為25～28℃。而在我國大部分地區，戶外溫度絕大部分時間低于通信基站的控制溫度。以北京地區為例，一年中戶外溫度低于25℃的時間長達7300小時，約占全年時間的83%。因此，通過通風冷卻技術實現對自然冷源的有效利用，對于降低通信基站的能耗有著重要的意義。在下表1中，即為我國部分城市全年低于25℃的總小時數及總時間比率。

從表1中可以看出，全國各地多數城市中，全年低于25℃的總小時數占全年總時間的比率都在60%以上，而北方部分城市更是高達80%，因此通風冷卻技術在通信基站中的應用潛力非常巨大，并有著廣泛的適用性。

2、節能效益評價

本文選用某典型通信基站作為評價標準，探討了該基站在采用通風冷卻技術之后，其通風系統中的節能效益。基站通風系統選用的是220W的排風機，使機房達到50次/h換氣次數的排風量要求。在采用通風冷卻技術前后，該通信基站的各項技術參數值詳見下表2所示。

在表2已計算得出，利用通風冷卻技術該通信基站的節能率達到了49%。通風冷卻技術的應用，主要是在原基站的基礎上改裝通風機組、過濾網、通風控制系統、防盜網、溫濕度監測傳感器以及含塵量監測傳感器等等設備，其投資費用則主要包括了設備的購買費與工程建設費用，而其它如維護費、設備清洗費則相較偏低。可推算出，通風冷卻技術在通信基站中的投資回收期小于兩年。

以廣州市為例，市內現有通信基站約有1000多個，平均年耗電費高達幾千萬元。而這些基站中除了少數因條件限制以外，其它絕大部分基站均利用通風冷卻技術進行技術改造。按照技術改造1000個基站進行估算，則每年可節省電費達300萬元以上，對大幅度降低基站電能消耗和運營成本都有著重要的意義。

四、總結

本文從通風冷卻技術節能原理的角度出發，并就該技術在通信基站中的應用效果與節能效益進行了重點分析與闡述，以此希望對當前通信基站的實際節能改造工作，能提供一定的參考與借鑒。