《通信基站用單元式空氣調節機》行業標準關鍵問題分析

馬金平，張秀平，賈磊，曹向軍，張澤國

（合肥通用機械研究院，安徽　合肥　230088）

《通信基站用單元式空氣調節機》行業標準關鍵問題分析

馬金平*，張秀平，賈磊，曹向軍，張澤國

（合肥通用機械研究院，安徽合肥230088）

在介紹產品應用背景的基礎上，闡述了《通信基站用單元式空氣調節機》行業標準制定過程中解決的若干關鍵問題，包括產品的定義與型式、測試方法與試驗工況、性能限定值以及控制要求等內容，并結合相關實測數據分析了關鍵參數的合理性，為正確解讀產品設計要求、評價產品性能提供了技術指導。

通信基站；單元式空氣調節機；行業標準

0　引言

隨著中國電信事業的飛速發展，不但通信網絡的規模在不斷擴大，而且機柜功率的密度也在大幅提升［1］，電信企業的能耗及運營管理面臨巨大挑戰。中國電信行業每年要耗費大量的電力資源，電費在電信運營成本中占據了較大的比重。因此，如何協調能耗與發展的矛盾已成為電信行業越來越迫切需要研究的重要課題。

公用移動通信基站（以下簡稱“基站”）是電信行業的重要基礎設施之一，它是在一定的無線電覆蓋區中，通過移動通信交換中心與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電臺。據以往統計，基站的耗電量約占電信企業總耗電量的70%以上［2］。目前，中國約有六十萬個基站。隨著網絡、通信業的迅猛發展和人們對通信依賴程度的不斷提高，基站的建設速度和數量都在急劇地增加。

通信基站是不同于人居空間、也不同于數據中心的一個獨特的應用環境，分布在任何需要通信信號覆蓋的區域，應用環境非常惡劣。同時，通信信號全天候24小時不間斷覆蓋的需求，決定了為基站提供環境溫濕度控制的空氣調節機也要全年365天每天24小時制冷并能穩定可靠地運行。以往采用傳統的舒適性空調對基站進行降溫，具有風量小、溫度控制精度不高、不能全天候制冷、不能控制濕度、設計壽命短等諸多缺點［3］。

通信基站空調是為保障基站內電子設備的運行而設置的工藝性空調，具有高可靠性、智能化以及足夠的冗余，是通信基站中消耗電能最多的設備之一。整個空調系統的耗電量約占基站總耗電量的45%［4］。但是，眾多的通信基站空調設備制造廠商在開發和設計階段卻沒有統一的研究目標，開發出的產品沒有統一的測試評價方法和判定依據，使用者也無法獲取統一的選型指導和驗收衡量標準，行業標準的缺失一度成為基站空調及通信行業發展的制約因素。因此，迫切需要制定基站空調的行業標準，以規范此類產品的設計、生產和應用。

針對國內基站空調開發應用的不合理現狀，在全國冷凍空調設備標準化技術委員會的組織下，選取通信基站使用率最高的單元式空氣調節機為對象，由標準制定工作組歷時3年完成了JB/T 11968-2014《通信基站用單元式空氣調節機》行業標準［5］的編制工作。本文將闡述該標準制定過程中解決的若干關鍵問題，為標準的順利實施提供技術指導。

1　產品的定義與型式

在該標準中，通信基站用單元式空氣調節機（以下簡稱：基站空調）被定義為一種向小型通信設備房間提供處理空氣的設備，主要包括制冷系統、空氣循環和凈化裝置、機器運行控制裝置。

基站空調的不同制造企業均對各自產品的型式進行了定義，為規范起見，本標準將基站空調的型式統一為以下幾類。

1）根據產品功能，將基站空調分為單冷型和熱泵型兩類。單冷型基站空調在5℃～48℃范圍內應能保證正常制冷；熱泵型基站空調在5℃～48℃范圍內應能保證正常制冷，在不低于-15℃時應能保證正常制熱。

2）根據產品結構型式，將基站空調分為整體型和分體型兩類。

3）根據產品送風方式，將基站空調分為前上側送風和前下側送風兩類。

2　測試方法與試驗工況

基站空調的制冷量與制熱量采用空氣焓值法［6］測試。該方法通過測量空調機進、出風的干、濕球溫度算出進、出風的焓差，再與測得的風量相乘進而得到制冷量。風洞式空氣焓值法室內側試驗間的測試裝置示意圖如圖1所示。室內側設有空氣處理機組，以保證空調機運行在規定工況下?？照{機的出風口通過風管與空氣流量測量裝置相連接。在空氣流量測量裝置中，距離出風口足夠遠處安裝有擴散板和噴嘴，溫濕度取樣裝置用于測量出風的干、濕球溫度，在噴嘴上、下游的相關位置設置壓力取樣孔，測量噴嘴前靜壓和噴嘴前后壓差。空氣流量測量裝置具有良好的保溫性，以減少環境對測試結果的影響?？照{機的進風口也裝有空氣取樣裝置，用于測量進風干、濕球溫度，進而計算進風焓值。

圖1　空氣焓值法室內側試驗間示意圖

基站空調的名義工況可參考GB/T 7725-2004《房間空氣調節器》［7］的室內名義工況，為27℃DB/19℃WB（相對濕度46.5%）；GB/T 19413-2010《計算機和數據處理機房用單元式空氣調節機》［8］的室內名義工況為24℃DB/17℃WB（相對濕度49%）。基站空調服務的對象為基站內的發熱設備，隨著發熱設備耐熱性能的逐步提升，未來產品的名義工況還有進一步走高的趨勢。

由于基站空調具有寬廣的環境使用范圍，同時也有全天候制冷的運行特性，所以產品性能試驗和工況都應符合產品的實際使用情況，即最大制冷運行工況應能在室內外空氣進口溫度最高情況下驗證產品性能；凝露和凝結水排除工況應能在潮濕環境條件下驗證產品的結露和排水性能；最小制冷運行工況應能在環境要求范圍的最低溫度下驗證產品性能。制熱運行的考核工況制定時，參考了相關標準和電信行業的通用要求。

綜上所述，基站空調的試驗工況最終確定為如表1所示。

3　性能限定值

3.1能效限定值

在確定產品能效比EER的取值時主要考慮了三個原則。

1）節能性：不低于常規單元式空氣調節機的能效水平。

2）技術性：鼓勵高水平的生產技術，以帶動行業整體技術水平的提升。

3）經濟性：過高的能效限定值會增加成本，降低產品性價比，削弱產品競爭力。

表1　基站空調試驗工況

在廣泛征求電信基站運行方使用需求的基礎上，結合制造廠商的研發能力，最終確定了基站空調的能效限定值，見表2。

標準制定工作組對能效限定值進行了試驗驗證。例如一臺分體型基站空調，試驗過程中室內側進風干球溫度平均值為27.00 ℃；室內側進風濕球溫度平均值為18.99 ℃；室外側進風干球溫度平均值為34.98℃。試驗測得制冷量為5，243 W，功率為1，576 W，能效比為3.33，測試曲線見圖2。

表2　基站空調能效限定值

圖2　能效限定值驗證試驗曲線

3.2噪聲限定值

由于基站空調服務對象主要是基站內的發熱設備，和舒適性空調相比有所不同，因而基站空調室內側噪音限定值可適度提高，更符合產品的使用特性以及節能運行要求。但為了防止空調外機噪音擾民，所以室外機的噪聲值參照GB/T 7725-2004《房間空氣調節器》［7］和GB/T 17758-2010《單元式空調機》［9］的規定。標準最終確定的噪聲限定值見表3。

表3　基站空調噪聲最高允許值（聲壓值）

4　控制要求

根據產品的實際使用需求，標準還規定了產品的控制要求，包括以下幾個方面的內容。

雙機切換功能：即雙機互為備份、互相切換、輪流啟動的功能。設置雙機切換時，強制開啟主機，關斷從機。有主機和從機的系統，主機無論是在運行狀態還是待機狀態下出現故障，均可自動切斷主機并開啟從機。

來電自動恢復功能：基站空調應能自動記憶斷電時的自身運行狀態及參數設定值，來電后能自動按先前模式運轉。

遠程監控三種功能：基站空調標準配置應具備RS485或者RS232監控接口，可實現本地和遠端兩種控制模式，且應具有良好的電氣隔離性能（信號端子對地能承受500 V直流電壓1 min且不擊穿或無閃爍）。協議格式必須符合YD/T 1363.3《通信局（站）電源、空調及環境集中監控管理系統第3部分：前端智能設備協議》［10］的規定。遠程監控須同時具備遙測（遠程測試基站內、外溫度及站內濕度）、遙信（遠程讀取空調運行狀態參數和故障信息）和遙控（遠程控制空調的開關機和相關參數的設置）三種功能。

錯相保護：缺相或相序接錯時應能保護機器的安全。

控制系統：能按照設定的溫度要求進行自動調節，并顯示工作狀態，且具有故障智能檢測、診斷功能。基站空調出現保護或故障時，應能自動提示代碼，并能查詢故障信息。

電源適應性：空調機全部元器件在電壓（220±15%）V或（380±15%）V的范圍內應能正常工作，超出此電壓范圍時應能自動保護，并能夠在電源恢復正常時自動啟動（自動啟動應恢復到停機前設定的狀態），且具備提示、告警功能。

高壓壓力保護：基站空調的制冷系統應有高壓壓力保護，當制冷系統內冷媒壓力過高時，空調應能自動停機保護。

低壓壓力保護：基站空調的制冷系統應有低壓壓力保護，當制冷系統內冷媒壓力過低時，空調應能自動停機保護。

5　結束語

《通信基站用單元式空氣調節機》標準的制定，結束了以往不同企業和品牌的基站空調執行不同標準、最終產品針對基站的專用性不強等混亂尷尬的局面，使得基站空調的設計、生產、檢驗等要求得到明確，規范了基站空調這一細分市場，有利于產品技術的提升和行業的發展，符合國家節能減排的基本國策，進而保障了消費者利益，讓使用方（通信企業）的采購有標準可依，更好、更放心地選擇優良產品。

［1］王麗欣，常琳.高密度數據中心制冷空調系統設計［J］.制冷技術，2015，35（1）∶48-53.

［2］曾春敏.移動通信基站空調系統節能措施分析［J］.制冷，2010，29（1）∶66-70.

［3］田振光.淺談機房專用空調與舒適性空調區別［J］.電源技術應用，2011，14（3）∶62-64.

［4］劉曉峰，羅絨，黃翔.轉輪兩級蒸發冷卻空調在通信機房的應用研究［J］.制冷技術，2014，34（5）∶57-61.

［5］JB/T 11968-2014 通信基站用單元式空氣調節機［S］.

［6］樊高定，賈磊，錢雪峰，等.空氣焓值法測量空調制冷量的不確定度評定［J］.流體機械，2007，35（6）∶62-65.

［7］GB/T 7725-2004 房間空氣調節器［S］.

［8］GB/T 19413-2010 計算機和數據處理機房用單元式空氣調節機［S］.

［9］GB/T 17758-2010 單元式空氣調節機［S］.

［10］YD/T 1363.3通信局（站）電源、空調及環境集中監控管理系統第3部分：前端智能設備協議［S］.

Analysis on Key Points of Industrial Standard "Unitary Air Conditioners for Communication Base Station"

MA Jin-ping*，ZHANG Xiu-ping，JIA Lei，CAO Xiang-jun，ZHANG Ze-guo
（Hefei General Machinery Research Institute，Hefei，Anhui，230088）

Based on the product application background，key points of the industrial standard "Unitary Air Conditioners for Communication Base Station" are expounded，including definition and types，testing method and conditions，performance limits and control request，etc.The rationality of key parameters is discussed based on testing results.It can provide a better understanding for the design requests and performance evaluation of the product.

Communication base station；Unitary air conditioner；Industrial standard

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.03.203

*馬金平（1979-），男，工程師，學士。研究方向：制冷空調。聯系地址：安徽省合肥市長江西路888號，郵編：230031。聯系電話：0551-65335461。E-mail：beingo@163.com。

國家科技支撐計劃資助項目《建筑用節能高效空調設備及系統開發》（No.2014BAJ02B00）