基于移動(dòng)基站的智能換熱設(shè)備設(shè)計(jì)

摘要：隨著我國(guó)通信事業(yè)的不斷發(fā)展，通信基站數(shù)量快速增加，通信設(shè)備的數(shù)量也在逐漸擴(kuò)容。為了保證通信機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)其工作環(huán)境也提出了更高的要求。本文圍繞此課題進(jìn)行了研究探討。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)基站 智能換熱設(shè)備 設(shè)計(jì)

0 引言

通信基站是一個(gè)相對(duì)密閉的空間，大量通信設(shè)備工作不斷散熱，就會(huì)使機(jī)房溫度不斷升高，所以通信機(jī)房采用空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)溫度。空調(diào)的功率和運(yùn)行時(shí)間隨著基站規(guī)模、設(shè)備數(shù)量的增加，在不斷地增大和增長(zhǎng)，用電量快速增長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)通信基站節(jié)能降耗的目的，引入了通信基站智能換熱設(shè)備，它可以有效地減少或調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

1 概述

通信基站智能換熱設(shè)備是一種向通信基站提供諸如空氣循環(huán)、空氣過(guò)濾和冷卻控制的裝置，其本身不帶任何制冷元件。通過(guò)對(duì)基站墻體的簡(jiǎn)單改造，利用基站內(nèi)部、外部環(huán)境溫差，實(shí)現(xiàn)基站內(nèi)A外部冷熱空氣熱量交換來(lái)降溫，可以獨(dú)立使用或者與其它主要的制冷空調(diào)聯(lián)動(dòng)使用。

1.1 基本原理及工作流程 智能換熱設(shè)備，是基于外界與基站內(nèi)部的溫度差，通過(guò)風(fēng)機(jī)引入溫度低的外界空氣，在換熱芯體處與引進(jìn)的機(jī)房?jī)?nèi)部熱空氣進(jìn)行熱量交換，同時(shí)將交換后的室外熱空氣排出，交換中，室內(nèi)空氣溫度降低，重新回流到機(jī)房，致使整個(gè)機(jī)房溫度下降，從而減少空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能目的。

首先按照基站工作溫度要求，設(shè)定換熱設(shè)備溫度門限、室內(nèi)外溫差等參數(shù)，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器的檢測(cè)，當(dāng)室內(nèi)溫度超過(guò)溫度門限，外界溫度不滿足條件時(shí)，系統(tǒng)可以控制空調(diào)進(jìn)行制冷，當(dāng)外界環(huán)境溫度很低，滿足室內(nèi)外溫差設(shè)定值時(shí)，智能換熱系統(tǒng)控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，外部冷空氣及基站內(nèi)部熱空氣在換熱芯體進(jìn)行熱量傳遞，室內(nèi)溫度下降，直至基站溫度達(dá)到工作溫度時(shí)，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能的最佳效果。同時(shí)，當(dāng)室內(nèi)溫度很低時(shí)，設(shè)備也可以控制空調(diào)進(jìn)行加熱，直至溫度滿足要求，空調(diào)停止運(yùn)行。

1.2 智能換熱設(shè)備組成 基站智能換熱設(shè)備多為一體化設(shè)備，機(jī)箱內(nèi)部主要由控制器（含LCD顯示、鍵盤）、室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)、室外側(cè)風(fēng)機(jī)、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器、換熱芯體、交流接觸器或紅外發(fā)射器組成，以及室外防雨罩和其它安裝附件等。

控制器是系統(tǒng)的核心，通過(guò)各種端口對(duì)基站內(nèi)外各種環(huán)境參數(shù)的采集、存貯和運(yùn)算及處理，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)控制室內(nèi)外側(cè)風(fēng)機(jī)及空調(diào)的工作，利用外部環(huán)境自然空氣的內(nèi)外交換來(lái)達(dá)到室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的作用，從而減少空調(diào)啟動(dòng)時(shí)間，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

換熱芯體是基站內(nèi)外空氣熱量交換的載體。通過(guò)它的交換，使外界冷空氣溫度上升，使室內(nèi)熱空氣溫度降低，從而達(dá)到基站內(nèi)部空氣制冷的效果。

室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)主要功能是將基站內(nèi)部的熱空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)引入到換熱芯體，經(jīng)過(guò)熱量交換后將溫度降低的冷空氣再次排回到基站。

室外側(cè)風(fēng)機(jī)主要功能是將外界的冷空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)引入到換熱芯體，經(jīng)過(guò)熱量交換后將溫度升高的熱空氣排出到室外。

環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器用于采集基站內(nèi)外部溫度參數(shù)，為控制器提供環(huán)境數(shù)據(jù)。

交流接觸器或紅外發(fā)射器主要用來(lái)檢測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)以及控制空調(diào)的啟動(dòng)與停止，通過(guò)交流接觸器或紅外發(fā)射器，換熱設(shè)備可以與空調(diào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。

1.3 主要功能特點(diǎn) ①節(jié)能：該換熱設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)可以代替空調(diào)制冷。通過(guò)換熱芯體，機(jī)房空氣熱量轉(zhuǎn)移，達(dá)到降低基站內(nèi)部溫度的效果，大大降低了基站電耗，同時(shí)由于該換熱設(shè)備的利用，空調(diào)機(jī)的工作時(shí)間大為減少，延長(zhǎng)了其使用壽命，降低了通信運(yùn)營(yíng)商的投資成本及維護(hù)費(fèi)用。②運(yùn)行方式多樣：換熱設(shè)備獨(dú)立安裝，運(yùn)行時(shí)可與空調(diào)設(shè)備聯(lián)動(dòng)，也可單獨(dú)使用進(jìn)行降溫。若基站內(nèi)部溫度、外界溫度、室內(nèi)外溫差滿足要求時(shí)，換熱設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行，通過(guò)熱量交換，及時(shí)把基站內(nèi)部的空氣熱量排出，降低基站內(nèi)部溫度，減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間。若基站內(nèi)部溫度、外界溫度、室內(nèi)外溫差不滿足要求時(shí)，節(jié)能換熱設(shè)備將控制空調(diào)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)空調(diào)進(jìn)行制冷，將基站調(diào)節(jié)到工作溫度。③防塵、防水：智能換熱設(shè)備是通過(guò)換熱芯體進(jìn)行室內(nèi)、外空氣熱量交換，基站空氣同室外空氣是完全隔離的。室內(nèi)熱空氣進(jìn)入換熱芯體內(nèi)側(cè)通道被降溫后又排入室內(nèi)、室外冷空氣進(jìn)入換熱芯體外側(cè)通道被升溫后又排到室外，室外空氣中的灰塵和雜物，不會(huì)進(jìn)入到室內(nèi)，不會(huì)影響到基站的潔凈度和濕度，完全起到了防塵、防水的功能。④故障應(yīng)急：智能換熱設(shè)備作為通信基站溫度調(diào)節(jié)和控制的設(shè)備，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行故障無(wú)法調(diào)控基站溫度時(shí)，自動(dòng)切離，同時(shí)啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，從而不影響原有空調(diào)設(shè)備的正常工作和控制功能。當(dāng)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行故障時(shí)，在室外溫度低于基站內(nèi)溫度情況下，同時(shí)溫差滿足要求，開(kāi)啟換熱設(shè)備也可以正常工作。⑤自啟動(dòng)功能：開(kāi)啟/關(guān)閉智能換熱設(shè)備的溫度、運(yùn)行狀態(tài)等各類參數(shù)值，可根據(jù)用戶要求進(jìn)行設(shè)置并保存。系統(tǒng)掉電時(shí)，具有保存參數(shù)設(shè)置值及告警信息的功能，供電恢復(fù)時(shí)，系統(tǒng)具有來(lái)電自啟動(dòng)功能。⑥防止設(shè)備頻繁切換功能：在保證基站所要求的溫度前提條件下，智能換熱設(shè)備中風(fēng)機(jī)、空調(diào)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)間可設(shè)定，可防止換熱設(shè)備與基站空調(diào)頻繁切換運(yùn)行的狀況發(fā)生。⑦監(jiān)控功能：對(duì)室內(nèi)、外溫度、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況、空調(diào)運(yùn)行狀況，以及系統(tǒng)運(yùn)行模式等信息的監(jiān)控功能，并向機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)上傳上述信息。⑧報(bào)警功能：智能換熱設(shè)備產(chǎn)生告警時(shí)，及時(shí)向機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)上傳告警信息，室外、室內(nèi)任何環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器故障，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出告警，并停止風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)空調(diào)來(lái)控制室內(nèi)環(huán)境。⑨智能控制：人性化可視界面，完善的控制邏輯。

2 當(dāng)前移動(dòng)通信基站的節(jié)能現(xiàn)狀分析

通信基站利用自然空氣為冷源進(jìn)行節(jié)能，主要有通風(fēng)換氣和智能換熱兩種設(shè)備實(shí)現(xiàn)。通風(fēng)換氣設(shè)備本身工作原理很簡(jiǎn)單，當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí)，直接用風(fēng)機(jī)將室外低溫空氣送至基站內(nèi)部，為室內(nèi)降溫。相對(duì)于智能換熱設(shè)備來(lái)說(shuō)，節(jié)能方式更直接，效果也更好。但系統(tǒng)受外界天氣約束比較大，外界溫度過(guò)低時(shí)引入，會(huì)使室內(nèi)空氣冷凝，增大濕度，影響設(shè)備運(yùn)行，風(fēng)沙大時(shí)灰塵會(huì)增多，影響機(jī)房的潔凈度，均會(huì)破壞到機(jī)房的工作環(huán)境。智能換熱設(shè)備，利用換熱芯體隔離交換的方式，所以外界空氣不會(huì)影響到機(jī)房的工作環(huán)境，所以智能換熱設(shè)備工作范圍更廣，工作時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。

3 節(jié)能應(yīng)用舉例

3.1 案例介紹 2008年4月份，在廣東省聯(lián)通基站對(duì)換熱設(shè)備節(jié)電量進(jìn)行了測(cè)試，選取了5個(gè)基站。每個(gè)基站采用空調(diào)獨(dú)立運(yùn)行和換熱設(shè)備空調(diào)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行兩種方式進(jìn)行，分別記錄每個(gè)基站空調(diào)或換熱設(shè)備的耗電量，同一基站耗電量進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出節(jié)電量、節(jié)電率。

在測(cè)試時(shí)間內(nèi)，通信設(shè)備運(yùn)行正常，基站業(yè)務(wù)量也比較穩(wěn)定。兩種運(yùn)行方式測(cè)試起始終止時(shí)間完全相同，節(jié)能設(shè)備工作小時(shí)數(shù)與空調(diào)單獨(dú)工作小時(shí)數(shù)完全一致，運(yùn)行時(shí)間周期是一樣的。外界環(huán)境，包括天氣、溫度等基本一致。所以，這段期間空調(diào)或換熱設(shè)備的耗電量、節(jié)電量、節(jié)電率等數(shù)據(jù)具有可靠性、參考性。

3.2 測(cè)試分析

從表一基站耗電量分析表中，我們可以看到，采用換熱設(shè)備工作時(shí)，耗電量明顯減少，節(jié)電率也相當(dāng)不錯(cuò)，節(jié)電量效果非常好。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益 根據(jù)智能換熱設(shè)備的工作原理及基站要求溫度，在該地區(qū)，該設(shè)備的最佳節(jié)電時(shí)間在1、2、3、11、12月份，其它月份在外界溫度合適的情況下也可達(dá)到節(jié)電的效果。

智能換熱設(shè)備每年有5個(gè)月節(jié)電效果非常良好，按全年平均34.88%的節(jié)電率，每個(gè)基站每天節(jié)電5.4度計(jì)算，每個(gè)基站每年可節(jié)電810度，節(jié)省空調(diào)電費(fèi)接近648元，按該地區(qū)約300個(gè)自建基站計(jì)算，每年可以節(jié)省空調(diào)電費(fèi)19.44萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯，大大節(jié)約了基站成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通信基站智能換熱設(shè)備的研發(fā)，具有顯著的節(jié)能、節(jié)電效果，大幅降低了運(yùn)營(yíng)商的成本，不僅有助于國(guó)家的節(jié)能減排工作，對(duì)促進(jìn)通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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