基站智能通風(fēng)與熱管空調(diào)在新疆地區(qū)的應(yīng)用

馬國萍

(中國移動通信集團設(shè)計院有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830011)

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基站智能通風(fēng)與熱管空調(diào)在新疆地區(qū)的應(yīng)用

馬國萍

(中國移動通信集團設(shè)計院有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830011)

摘要:自2008年中國移動開展“綠色行動計劃”以來，新疆移動公司積極探索與實踐適應(yīng)新疆地區(qū)的節(jié)能措施，其中基站智能通風(fēng)與熱管空調(diào)的應(yīng)用，起到了一定的節(jié)能效果。文中介紹了基站智能通風(fēng)與熱管空調(diào)等節(jié)能方式，給出了應(yīng)用效果分析和建議。

關(guān)鍵詞：智能通風(fēng)；熱管空調(diào)；節(jié)能

新疆移動基站耗電占公司總耗電量的60%以上，其中基站空調(diào)耗電占比較大，因此，新疆移動公司一直在積極探索適合新疆地區(qū)的節(jié)能措施。基站空調(diào)的節(jié)能措施較多，有利用自然冷源的智能通風(fēng)與熱管空調(diào)，有提高空調(diào)自身效率的，如空調(diào)節(jié)電器與薄膜技術(shù)、增加保溫層等。

根據(jù)其他省移動公司的基站節(jié)能應(yīng)用情況和新疆的氣候特點，新疆移動公司選用了基站智能通風(fēng)與熱管空調(diào)，以下就其實際應(yīng)用情況進行說明。

1　基站智能通風(fēng)

基站智能通風(fēng)首先是貴州移動公司提出的節(jié)能方式，貴州地區(qū)晝夜溫差大，夜間涼爽，使用智能通風(fēng)設(shè)備后，節(jié)能達到15%以上。由于新疆地區(qū)年平均氣溫不到10 ℃，尤其是北疆地區(qū)冬季長達5～6個月，春季與秋季晝夜溫差較大，即使是夏季，夜間溫度也較低，因此新疆公司采用了智能通風(fēng)設(shè)備進行基站節(jié)能。

1.1　智能通風(fēng)工作原理

通信基站智能通風(fēng)設(shè)備是一種向通信基站室內(nèi)提供經(jīng)過除塵過濾的室外空氣的通風(fēng)機組，其本身不帶任何制冷元件，通過基站外部冷空氣和內(nèi)部熱空氣交換，實現(xiàn)通信基站降溫。基站智能通風(fēng)原理如圖1。

圖1 基站智能通風(fēng)原理圖

在確保基站運行環(huán)境要求的前提下，根據(jù)基站室內(nèi)外溫、濕度的監(jiān)測和邏輯判別控制基站智能通風(fēng)設(shè)備，在滿足一定條件時，直接引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并可聯(lián)動控制基站原有空調(diào)設(shè)備的啟停，有效降低基站空調(diào)的運行時間或替代基站空調(diào)設(shè)備，從而達到基站通風(fēng)散熱、降低基站電能消耗的目的。

1.2　節(jié)電預(yù)期

在新疆地區(qū)使用基站智能通風(fēng)設(shè)備之前，其他很多省移動公司已經(jīng)使用了智能通風(fēng)設(shè)備，節(jié)電率在10%～40%之間。新疆移動公司預(yù)期節(jié)電率在15%左右。

1.3　實際使用

新疆移動公司在2009～2010年期間采購智能通風(fēng)設(shè)備，在2010～2011年實際使用設(shè)備。在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)如下問題：

(1)灰塵較大

由于智能通風(fēng)設(shè)備主要是利用自然冷源進行制冷，從而達到節(jié)能目的。但是，新疆地區(qū)風(fēng)沙較大，而智能通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)口較大，因此，安裝智能通風(fēng)設(shè)備以后，機房灰塵較多，且偶爾會有小老鼠等動物進入機房，增加維護量。冬季室外過冷，這種洞口造成機房熱量散失。

(2)與空調(diào)聯(lián)動不佳

按照預(yù)期，智能通風(fēng)設(shè)備與基站空調(diào)進行聯(lián)動，待室內(nèi)外溫差達到8 ℃，基站空調(diào)停止運行，由智能通風(fēng)設(shè)備給機房制冷。實際情況是，智能通風(fēng)設(shè)備與基站空調(diào)聯(lián)動情況不好，通常出現(xiàn)智能通風(fēng)與基站空調(diào)均不運行的情況，機房出現(xiàn)高溫告警，因此需要維護人員將其聯(lián)動斷開，以保證機房正常溫度。但是這種人工調(diào)整基站空調(diào)與智能通風(fēng)設(shè)備的運行維護量過大。

(3)產(chǎn)品不成熟，后期維護較差

智能通風(fēng)設(shè)備經(jīng)過其他省移動公司的試點之后，集團公司進行了集采。設(shè)備安裝完畢之后，缺乏相關(guān)使用與維修培訓(xùn)，產(chǎn)品使用出現(xiàn)問題之后，維護周期長，使用率低。

(4)實際節(jié)電率

對智能通風(fēng)選取部分站點進行能耗采集評估，實際情況如下：每臺智能通風(fēng)設(shè)備全年節(jié)電1 645 kWh左右，節(jié)電率在6.7%左右。按照電費1元/kWh計算，投資回收期在5年以上。由于新疆地區(qū)風(fēng)沙較大，設(shè)備實際壽命不超過2年，因此實際上新疆地區(qū)使用智能通風(fēng)設(shè)備無法收回成本。

1.4　應(yīng)用效果分析

根據(jù)本次評估與地州實際情況，智能通風(fēng)設(shè)備雖然在建成初期起到了節(jié)能作用，但是由于種種原因，并不適合新疆地區(qū)使用。因此，新疆地區(qū)不宜再推廣使用智能通風(fēng)設(shè)備。

2　基站熱管空調(diào)

基站熱管空調(diào)也是利用自然冷源進行制冷，從而減少基站空調(diào)運行時間達到節(jié)能降耗的目的。

2.1　工作原理

通信基站通過熱管換熱機組利用室內(nèi)外溫度差，在室外空氣溫度和基站內(nèi)設(shè)定溫度超過一定值時，通過封閉管路中工質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝循環(huán)而形成動態(tài)熱力平衡，利用較小的溫差將室內(nèi)的熱量迅速且高密度的傳遞到室外，降低室內(nèi)的溫度。即室內(nèi)風(fēng)機驅(qū)動機房內(nèi)的空氣流動，將空氣中的熱量傳遞到蒸發(fā)器中，降低室內(nèi)空氣的溫度，并使蒸發(fā)器中的液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)成氣態(tài)；工質(zhì)蒸汽從氣體總管流到室外側(cè)的冷凝器中；冷凝器被室外空氣冷卻，工質(zhì)蒸汽在冷凝器中釋放熱量，冷凝成液態(tài)；工質(zhì)液體從液體總管流回到蒸發(fā)器中；以上過程循環(huán)往復(fù)，不斷將室內(nèi)的熱量傳送到外部環(huán)境中。通過工作介質(zhì)自身的熱力平衡完成，并依靠自然力實現(xiàn)循環(huán),由室內(nèi)外的自然溫差驅(qū)動，實現(xiàn)以高效節(jié)能的方式通過室外冷源對機房進行排熱。

熱管機組有分體和整體式兩種形式。分體式熱管換熱機組采用蒸發(fā)段與冷凝段分離的形式，蒸發(fā)段與冷凝段采用液管連接，使得該系統(tǒng)可以在不破壞基站外圍護結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)高效、高密度、遠距離的排熱。熱管排熱機組由室內(nèi)機、室外機、智能控制器、連接管線四部分構(gòu)成如圖2所示。

圖2 基站熱管工作原理

2.2　節(jié)電預(yù)期

在新疆地區(qū)使用基站熱管空調(diào)之前，其他很多省移動公司已經(jīng)使用了基站熱管空調(diào)設(shè)備，節(jié)電率在5%～40%之間。新疆移動公司使用基站熱管空調(diào)預(yù)期節(jié)電率在10%左右。

2.3　實際使用

新疆地區(qū)在全疆南疆與北疆地區(qū)均使用了基站熱管空調(diào)，由于基站熱管空調(diào)也需要安裝室外機，因此大多在郊區(qū)的自建站房進行安裝。

安裝在基站內(nèi)，可直接放置于地面或用支架掛裝在承重的墻體上，也可安裝在滿足承重要求的混凝土或型鋼基礎(chǔ)上；出風(fēng)口需要對應(yīng)機柜的進風(fēng)口，或裝在能使氣流快速傳遍整個房間的地方；安裝在進風(fēng)不受阻礙的地方，進風(fēng)口與障礙物距離應(yīng)大于16 cm。

安裝于室外，位置應(yīng)整體高于室內(nèi)機；四周應(yīng)通風(fēng)良好，進風(fēng)口應(yīng)與墻面或其他障礙物距離大于16 cm。

經(jīng)過各個地州的試點，其節(jié)能情況如表1所示。

表1　基站熱管節(jié)能情況

由表1可見，各個地區(qū)的設(shè)備節(jié)能率有差異，這與站點實際安裝位置與維護水平有關(guān)，總的來說，北疆地區(qū)節(jié)能率(23%)高于南疆地區(qū)(18%)。按照1元/kWh計算，新疆地區(qū)基站熱管設(shè)備靜態(tài)投資回收期為4.7年。

當然，在實際使用過程中也遇到很多問題，主要問題如下：

(1)基站熱管設(shè)備與基站空調(diào)聯(lián)動不佳。實際使用中由于大部分基站都是無人值守基站，在基站熱管與基站空調(diào)聯(lián)動不佳的情況下，很多基站就取消了二者聯(lián)動以減少維護量。

(2)基站熱管設(shè)備的維護與使用問題。設(shè)備供應(yīng)商在新疆地區(qū)沒有辦公地點，通常做法是“來了就安，安了就走”，幾乎沒有后續(xù)培訓(xùn)與維護，因此設(shè)備使用維護存在問題。

(3)基站熱管設(shè)備也沒有納入動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)備運行情況僅依靠維護人員巡檢時候的檢查，不僅增加維護工作量，更嚴重的是無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行故障，無法及時檢修。

2.4　應(yīng)用效果分析

基站熱管空調(diào)節(jié)能效果：基站熱管空調(diào)安裝確實起到了節(jié)能作用。基站熱管空調(diào)效益：基站熱管空調(diào)投資回收期為4.7年。后續(xù)可以完善設(shè)備功能，積極跟蹤引入最新技術(shù)設(shè)備，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上激勵廠家開發(fā)適合新疆環(huán)境使用的針對性設(shè)備。

3　應(yīng)用建議

(1)廠家無駐地，設(shè)備占機位

2種節(jié)能方式的共同點：占用機位。目前各個基站都以共站為思路，機位逐步緊張，這種“后補”式設(shè)備必然占用機位，還破壞墻體。相關(guān)廠家在地州或者新疆地區(qū)都沒有常駐維護人員，設(shè)備遇到問題，無法及時維修。因此，盡量減少這種后補式的節(jié)能措施。

(2)定制空調(diào)

目前基站定制空調(diào)已經(jīng)在其他省份移動基站應(yīng)用了，但是新疆地區(qū)基站空調(diào)夏季需要制冷，冬季部分地區(qū)還需要制熱，因此，若有適合新疆地區(qū)的基站定制空調(diào)，既可以減少后補式的設(shè)備投資，又不需要占用機位。

(3)提高各類設(shè)備溫度適應(yīng)范圍

基站空調(diào)作為基站配套，成為了基站耗能占比大戶。能否提高各類生產(chǎn)設(shè)備(基站無線設(shè)備、基站傳輸設(shè)備、基站電源設(shè)備、基站蓄電池組等)的溫度適應(yīng)范圍，從而減少空調(diào)工作時間，以至于不需要空調(diào)呢？

節(jié)能減排工作對內(nèi)可減少能耗成本，對外可提升形象。近可少吸霧霾，遠可留些青山綠水給子孫。如何切實節(jié)能，是每個人的責(zé)任。

參考文獻：

[1]YD/T5040-2005.通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范[S].2005.

[2]中國移動通信集團公司.中國移動“綠色行動計劃”節(jié)能技術(shù)目錄與標準[Z].2011.

運營探討

Application of Intelligent Ventilation and Heat Pipe Air Conditioning in

Base Station in Xinjiang Region

MA Guo-pin

(Xinjiang Branch, China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Urumqi 830011, China)

Abstract:Since China Mobile launched the “Green Action Plan” in 2008, Xinjiang branch of China Mobile has actively explored and conducted energy saving measures suitable for Xinjiang. Among them, application of intelligent ventilation and heat pipe air conditioning in base station has some positive effect. This article introduces its details and presents analysis of application results as well as some suggestions.

Key words:intelligent ventilation; heat pipe air conditioning; energy saving

中圖分類號：TN86

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3664(2015)02-0111-03

作者簡介：馬國萍(1977-)，女，新疆烏魯木齊人，高級工程師，本科，研究方向：通信電源。

收稿日期：2014-12-25