唐山聯(lián)通推動基站熱自排節(jié)能技術(shù)應用

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)的設備不斷增多，功率密度不斷增大，從整個移動網(wǎng)絡設備的能源消耗分布來看，在整個移動網(wǎng)絡中，基站設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，通信設備的熱量被其收集，然后導出機房。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備熱量直接導出機房，并沒有復雜的電控機械結(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)，設備熱量由集熱罩收集后排出。

第四、系統(tǒng)具有應急性。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，是一個高話務的A類共享彩鋼結(jié)構(gòu)基站。該基站機房空間小，設備發(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的A類共享磚混基站。本站機房空間約45m2，設備發(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。