通信基站通風(fēng)冷卻技術(shù)節(jié)能策略

李穩(wěn)利

【摘要】 隨著通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速發(fā)展，通信基站作為通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性建筑，其數(shù)量與規(guī)模均得到迅速擴大。而為了確保通信基站設(shè)備的安全與穩(wěn)定運行，需要不間斷的動力電源與設(shè)備使用環(huán)境的保障，這都導(dǎo)致基站的耗電量需求日益增大，并成為了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運營成本的重要組成部分。在倡導(dǎo)節(jié)約型社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的今天，必須在通信基站節(jié)能減排工作上進行重點技術(shù)改進，尋找創(chuàng)新型的突破。本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗，從通信基站的能耗構(gòu)成出發(fā)，并就通信基站通風(fēng)冷卻技術(shù)的相關(guān)節(jié)能策略進行了探討與研究。

【關(guān)鍵詞】 通信基站 通風(fēng)冷卻技術(shù) 節(jié)能 策略

通風(fēng)冷卻技術(shù)即是利用機房室外的自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)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(fēng)機與空調(diào)智能聯(lián)動系統(tǒng)將外部空氣凈化為符合機房環(huán)境質(zhì)量要求的空氣，然后再利用換熱系統(tǒng)與機房內(nèi)熱空氣進行直接的熱量交換，從而降低機房內(nèi)環(huán)境溫度，以實現(xiàn)節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)制冷量和節(jié)約電量的目的。

一、通信基站的能耗構(gòu)成

從移動通信網(wǎng)絡(luò)的能源消耗分布情況而言，通信基站所占據(jù)的能源損壞約為90%左右，而核心設(shè)備、動力系統(tǒng)等其它設(shè)備的比重不足10%。一個典型的移動通信基站是由BTS設(shè)備、天饋系統(tǒng)、傳輸設(shè)備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調(diào)系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備等組成的。而根據(jù)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(shè)備用電。通信設(shè)備用電主要取決于在網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量與功耗，也受限于網(wǎng)絡(luò)的負荷水平，通常情況下，通信設(shè)備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統(tǒng)和傳輸設(shè)備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。（2）機房環(huán)境用電。通信基站機房對設(shè)備運行環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度均有著一定的要求。為保障通信設(shè)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(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高。其中，空調(diào)系統(tǒng)是基站機房中的主要耗電設(shè)備，其能耗比重可達到40%～50%。（3）配電系統(tǒng)用電。配電系統(tǒng)用電主要是指電能傳輸過程中產(chǎn)生的線損電量，可分為管理線損與技術(shù)線損。管理線損是由計量統(tǒng)計環(huán)節(jié)中出現(xiàn)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(shù)線損則主要是傳輸過程中直接損失在配電設(shè)備上的電量，可采取一定的技術(shù)措施予以降低。（4）維護及其它用電。基站維護過程中將產(chǎn)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(jié)能措施應(yīng)重點放在通信設(shè)備和機房環(huán)境這兩個大的方向上，另外配電系統(tǒng)用電、維護用電等其它環(huán)節(jié)也同樣不容忽視。而在本文中提出的通風(fēng)冷卻技術(shù)，即主要為機房環(huán)境的節(jié)能策略。

二、通風(fēng)冷卻技術(shù)的基本節(jié)能原理

如下圖1所示，即為典型的通信基站中通風(fēng)冷卻技術(shù)的應(yīng)用示例。

從圖1中可以看出，通風(fēng)基站通風(fēng)冷卻技術(shù)的應(yīng)用，主要包括了通風(fēng)系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)。

1、通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的作用是利用室外冷源，通過控制新風(fēng)系統(tǒng)的進、排風(fēng)裝置，引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并與空調(diào)聯(lián)動，以有效降低基站中設(shè)備的能耗。通風(fēng)系統(tǒng)的基本工作流程為：室外自然冷源→多級濾網(wǎng)→風(fēng)閥→風(fēng)機→主設(shè)備→風(fēng)機→風(fēng)閥→室外。通風(fēng)系統(tǒng)的特點主要有：良好的節(jié)能效果、防塵防潮設(shè)計、防雨防盜設(shè)計及防火設(shè)計。

（1）良好的節(jié)能效果。主要體現(xiàn)在優(yōu)越的送風(fēng)性能上，經(jīng)過實測結(jié)果表明，在一個面積為25平方米的通信基站中，送風(fēng)量為1360m3/h的設(shè)備在3～5分鐘以內(nèi)即可使基站室內(nèi)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(shè)計。通風(fēng)系統(tǒng)中包括了三級濾網(wǎng)，第一級濾網(wǎng)為粗鋼網(wǎng)，主要是防止小動物進入到基站內(nèi)；第二級濾網(wǎng)為細鋼絲網(wǎng)，主要起到防蟲的功能；第三極濾網(wǎng)則是由粗纖維棉和細纖維棉所組成的雙層濾網(wǎng)，以起到防塵防潮的作用。通過防塵防潮和防蟲的設(shè)計，使過濾網(wǎng)能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進入機房內(nèi)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(shè)計。在該通風(fēng)系統(tǒng)中，其進出風(fēng)口裝置均采用的是L型管道設(shè)計，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機房內(nèi)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(fā)生。（4）防火設(shè)計。該通風(fēng)系統(tǒng)中還裝設(shè)有煙霧探測器和溫度傳感器，當(dāng)有火情發(fā)生時能及時探知，然后通過系統(tǒng)能立即關(guān)閉進出風(fēng)口的風(fēng)閥和風(fēng)機。同時，通風(fēng)系統(tǒng)中的濾網(wǎng)、PVC管材均是采用的防火阻燃材料，可有效防止和避免火災(zāi)事故的發(fā)生。

2、換熱系統(tǒng)

換熱系統(tǒng)的功能主要是利用室外冷源，通過控制換熱系統(tǒng)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(shè)備的能耗。換熱系統(tǒng)的基本工作流程為：室外自然冷源→外風(fēng)道→換熱芯體→內(nèi)風(fēng)道→導(dǎo)氣風(fēng)管→室外。換熱系統(tǒng)的特點主要有：可保持基站的潔凈度、應(yīng)急降溫、維護量少等方面。（1）保持基站的潔凈度。換熱系統(tǒng)采用的是內(nèi)、外風(fēng)道獨立和隔離的設(shè)置，因此在換熱過程中，室內(nèi)的環(huán)境與設(shè)備不會受到外界惡劣環(huán)境的影響，有效保證了基站的潔凈度。（2）應(yīng)急降溫。當(dāng)基站發(fā)生停電問題，或者空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，換熱系統(tǒng)可強制啟動換熱設(shè)備，以保證基站設(shè)備的正常、穩(wěn)定工作。（3）維護量少。是指換熱系統(tǒng)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(nèi)熱源的交換，而無需濾網(wǎng)，因此極大降低了設(shè)備的維護量。同時，換熱系統(tǒng)通過空調(diào)自動聯(lián)動使用，確保了基站機房內(nèi)溫度能穩(wěn)定在維護規(guī)程規(guī)定的范圍以內(nèi)，降低了設(shè)備故障的發(fā)生率。

三、通風(fēng)冷卻技術(shù)應(yīng)用的適用性及節(jié)能效益評價

1、通風(fēng)冷卻技術(shù)的適用性

通信基站內(nèi)不同設(shè)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(shè)置的，一般設(shè)定為25～28℃。而在我國大部分地區(qū)，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(qū)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(fēng)冷卻技術(shù)實現(xiàn)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(shù)及總時間比率。

從表1中可以看出，全國各地多數(shù)城市中，全年低于25℃的總小時數(shù)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(fēng)冷卻技術(shù)在通信基站中的應(yīng)用潛力非常巨大，并有著廣泛的適用性。

2、節(jié)能效益評價

本文選用某典型通信基站作為評價標(biāo)準(zhǔn)，探討了該基站在采用通風(fēng)冷卻技術(shù)之后，其通風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)能效益。基站通風(fēng)系統(tǒng)選用的是220W的排風(fēng)機，使機房達到50次/h換氣次數(shù)的排風(fēng)量要求。在采用通風(fēng)冷卻技術(shù)前后，該通信基站的各項技術(shù)參數(shù)值詳見下表2所示。

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

以廣州市為例，市內(nèi)現(xiàn)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(shù)因條件限制以外，其它絕大部分基站均利用通風(fēng)冷卻技術(shù)進行技術(shù)改造。按照技術(shù)改造1000個基站進行估算，則每年可節(jié)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(jié)

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

【摘要】 隨著通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速發(fā)展，通信基站作為通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性建筑，其數(shù)量與規(guī)模均得到迅速擴大。而為了確保通信基站設(shè)備的安全與穩(wěn)定運行，需要不間斷的動力電源與設(shè)備使用環(huán)境的保障，這都導(dǎo)致基站的耗電量需求日益增大，并成為了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運營成本的重要組成部分。在倡導(dǎo)節(jié)約型社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的今天，必須在通信基站節(jié)能減排工作上進行重點技術(shù)改進，尋找創(chuàng)新型的突破。本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗，從通信基站的能耗構(gòu)成出發(fā)，并就通信基站通風(fēng)冷卻技術(shù)的相關(guān)節(jié)能策略進行了探討與研究。

【關(guān)鍵詞】 通信基站 通風(fēng)冷卻技術(shù) 節(jié)能 策略

通風(fēng)冷卻技術(shù)即是利用機房室外的自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)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(fēng)機與空調(diào)智能聯(lián)動系統(tǒng)將外部空氣凈化為符合機房環(huán)境質(zhì)量要求的空氣，然后再利用換熱系統(tǒng)與機房內(nèi)熱空氣進行直接的熱量交換，從而降低機房內(nèi)環(huán)境溫度，以實現(xiàn)節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)制冷量和節(jié)約電量的目的。

一、通信基站的能耗構(gòu)成

從移動通信網(wǎng)絡(luò)的能源消耗分布情況而言，通信基站所占據(jù)的能源損壞約為90%左右，而核心設(shè)備、動力系統(tǒng)等其它設(shè)備的比重不足10%。一個典型的移動通信基站是由BTS設(shè)備、天饋系統(tǒng)、傳輸設(shè)備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調(diào)系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備等組成的。而根據(jù)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(shè)備用電。通信設(shè)備用電主要取決于在網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量與功耗，也受限于網(wǎng)絡(luò)的負荷水平，通常情況下，通信設(shè)備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統(tǒng)和傳輸設(shè)備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。（2）機房環(huán)境用電。通信基站機房對設(shè)備運行環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度均有著一定的要求。為保障通信設(shè)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(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高。其中，空調(diào)系統(tǒng)是基站機房中的主要耗電設(shè)備，其能耗比重可達到40%～50%。（3）配電系統(tǒng)用電。配電系統(tǒng)用電主要是指電能傳輸過程中產(chǎn)生的線損電量，可分為管理線損與技術(shù)線損。管理線損是由計量統(tǒng)計環(huán)節(jié)中出現(xiàn)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(shù)線損則主要是傳輸過程中直接損失在配電設(shè)備上的電量，可采取一定的技術(shù)措施予以降低。（4）維護及其它用電。基站維護過程中將產(chǎn)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(jié)能措施應(yīng)重點放在通信設(shè)備和機房環(huán)境這兩個大的方向上，另外配電系統(tǒng)用電、維護用電等其它環(huán)節(jié)也同樣不容忽視。而在本文中提出的通風(fēng)冷卻技術(shù)，即主要為機房環(huán)境的節(jié)能策略。

二、通風(fēng)冷卻技術(shù)的基本節(jié)能原理

如下圖1所示，即為典型的通信基站中通風(fēng)冷卻技術(shù)的應(yīng)用示例。

從圖1中可以看出，通風(fēng)基站通風(fēng)冷卻技術(shù)的應(yīng)用，主要包括了通風(fēng)系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)。

1、通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的作用是利用室外冷源，通過控制新風(fēng)系統(tǒng)的進、排風(fēng)裝置，引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并與空調(diào)聯(lián)動，以有效降低基站中設(shè)備的能耗。通風(fēng)系統(tǒng)的基本工作流程為：室外自然冷源→多級濾網(wǎng)→風(fēng)閥→風(fēng)機→主設(shè)備→風(fēng)機→風(fēng)閥→室外。通風(fēng)系統(tǒng)的特點主要有：良好的節(jié)能效果、防塵防潮設(shè)計、防雨防盜設(shè)計及防火設(shè)計。

（1）良好的節(jié)能效果。主要體現(xiàn)在優(yōu)越的送風(fēng)性能上，經(jīng)過實測結(jié)果表明，在一個面積為25平方米的通信基站中，送風(fēng)量為1360m3/h的設(shè)備在3～5分鐘以內(nèi)即可使基站室內(nèi)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(shè)計。通風(fēng)系統(tǒng)中包括了三級濾網(wǎng)，第一級濾網(wǎng)為粗鋼網(wǎng)，主要是防止小動物進入到基站內(nèi)；第二級濾網(wǎng)為細鋼絲網(wǎng)，主要起到防蟲的功能；第三極濾網(wǎng)則是由粗纖維棉和細纖維棉所組成的雙層濾網(wǎng)，以起到防塵防潮的作用。通過防塵防潮和防蟲的設(shè)計，使過濾網(wǎng)能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進入機房內(nèi)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(shè)計。在該通風(fēng)系統(tǒng)中，其進出風(fēng)口裝置均采用的是L型管道設(shè)計，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機房內(nèi)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(fā)生。（4）防火設(shè)計。該通風(fēng)系統(tǒng)中還裝設(shè)有煙霧探測器和溫度傳感器，當(dāng)有火情發(fā)生時能及時探知，然后通過系統(tǒng)能立即關(guān)閉進出風(fēng)口的風(fēng)閥和風(fēng)機。同時，通風(fēng)系統(tǒng)中的濾網(wǎng)、PVC管材均是采用的防火阻燃材料，可有效防止和避免火災(zāi)事故的發(fā)生。

2、換熱系統(tǒng)

換熱系統(tǒng)的功能主要是利用室外冷源，通過控制換熱系統(tǒng)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(shè)備的能耗。換熱系統(tǒng)的基本工作流程為：室外自然冷源→外風(fēng)道→換熱芯體→內(nèi)風(fēng)道→導(dǎo)氣風(fēng)管→室外。換熱系統(tǒng)的特點主要有：可保持基站的潔凈度、應(yīng)急降溫、維護量少等方面。（1）保持基站的潔凈度。換熱系統(tǒng)采用的是內(nèi)、外風(fēng)道獨立和隔離的設(shè)置，因此在換熱過程中，室內(nèi)的環(huán)境與設(shè)備不會受到外界惡劣環(huán)境的影響，有效保證了基站的潔凈度。（2）應(yīng)急降溫。當(dāng)基站發(fā)生停電問題，或者空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，換熱系統(tǒng)可強制啟動換熱設(shè)備，以保證基站設(shè)備的正常、穩(wěn)定工作。（3）維護量少。是指換熱系統(tǒng)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(nèi)熱源的交換，而無需濾網(wǎng)，因此極大降低了設(shè)備的維護量。同時，換熱系統(tǒng)通過空調(diào)自動聯(lián)動使用，確保了基站機房內(nèi)溫度能穩(wěn)定在維護規(guī)程規(guī)定的范圍以內(nèi)，降低了設(shè)備故障的發(fā)生率。

三、通風(fēng)冷卻技術(shù)應(yīng)用的適用性及節(jié)能效益評價

1、通風(fēng)冷卻技術(shù)的適用性

通信基站內(nèi)不同設(shè)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(shè)置的，一般設(shè)定為25～28℃。而在我國大部分地區(qū)，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(qū)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(fēng)冷卻技術(shù)實現(xiàn)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(shù)及總時間比率。

從表1中可以看出，全國各地多數(shù)城市中，全年低于25℃的總小時數(shù)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(fēng)冷卻技術(shù)在通信基站中的應(yīng)用潛力非常巨大，并有著廣泛的適用性。

2、節(jié)能效益評價

本文選用某典型通信基站作為評價標(biāo)準(zhǔn)，探討了該基站在采用通風(fēng)冷卻技術(shù)之后，其通風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)能效益。基站通風(fēng)系統(tǒng)選用的是220W的排風(fēng)機，使機房達到50次/h換氣次數(shù)的排風(fēng)量要求。在采用通風(fēng)冷卻技術(shù)前后，該通信基站的各項技術(shù)參數(shù)值詳見下表2所示。

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

以廣州市為例，市內(nèi)現(xiàn)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(shù)因條件限制以外，其它絕大部分基站均利用通風(fēng)冷卻技術(shù)進行技術(shù)改造。按照技術(shù)改造1000個基站進行估算，則每年可節(jié)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(jié)

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

【摘要】 隨著通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速發(fā)展，通信基站作為通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性建筑，其數(shù)量與規(guī)模均得到迅速擴大。而為了確保通信基站設(shè)備的安全與穩(wěn)定運行，需要不間斷的動力電源與設(shè)備使用環(huán)境的保障，這都導(dǎo)致基站的耗電量需求日益增大，并成為了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運營成本的重要組成部分。在倡導(dǎo)節(jié)約型社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的今天，必須在通信基站節(jié)能減排工作上進行重點技術(shù)改進，尋找創(chuàng)新型的突破。本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗，從通信基站的能耗構(gòu)成出發(fā)，并就通信基站通風(fēng)冷卻技術(shù)的相關(guān)節(jié)能策略進行了探討與研究。

【關(guān)鍵詞】 通信基站 通風(fēng)冷卻技術(shù) 節(jié)能 策略

通風(fēng)冷卻技術(shù)即是利用機房室外的自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)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(fēng)機與空調(diào)智能聯(lián)動系統(tǒng)將外部空氣凈化為符合機房環(huán)境質(zhì)量要求的空氣，然后再利用換熱系統(tǒng)與機房內(nèi)熱空氣進行直接的熱量交換，從而降低機房內(nèi)環(huán)境溫度，以實現(xiàn)節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)制冷量和節(jié)約電量的目的。

一、通信基站的能耗構(gòu)成

從移動通信網(wǎng)絡(luò)的能源消耗分布情況而言，通信基站所占據(jù)的能源損壞約為90%左右，而核心設(shè)備、動力系統(tǒng)等其它設(shè)備的比重不足10%。一個典型的移動通信基站是由BTS設(shè)備、天饋系統(tǒng)、傳輸設(shè)備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調(diào)系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備等組成的。而根據(jù)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(shè)備用電。通信設(shè)備用電主要取決于在網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量與功耗，也受限于網(wǎng)絡(luò)的負荷水平，通常情況下，通信設(shè)備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統(tǒng)和傳輸設(shè)備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。（2）機房環(huán)境用電。通信基站機房對設(shè)備運行環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度均有著一定的要求。為保障通信設(shè)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(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高。其中，空調(diào)系統(tǒng)是基站機房中的主要耗電設(shè)備，其能耗比重可達到40%～50%。（3）配電系統(tǒng)用電。配電系統(tǒng)用電主要是指電能傳輸過程中產(chǎn)生的線損電量，可分為管理線損與技術(shù)線損。管理線損是由計量統(tǒng)計環(huán)節(jié)中出現(xiàn)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(shù)線損則主要是傳輸過程中直接損失在配電設(shè)備上的電量，可采取一定的技術(shù)措施予以降低。（4）維護及其它用電。基站維護過程中將產(chǎn)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(jié)能措施應(yīng)重點放在通信設(shè)備和機房環(huán)境這兩個大的方向上，另外配電系統(tǒng)用電、維護用電等其它環(huán)節(jié)也同樣不容忽視。而在本文中提出的通風(fēng)冷卻技術(shù)，即主要為機房環(huán)境的節(jié)能策略。

二、通風(fēng)冷卻技術(shù)的基本節(jié)能原理

如下圖1所示，即為典型的通信基站中通風(fēng)冷卻技術(shù)的應(yīng)用示例。

從圖1中可以看出，通風(fēng)基站通風(fēng)冷卻技術(shù)的應(yīng)用，主要包括了通風(fēng)系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)。

1、通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的作用是利用室外冷源，通過控制新風(fēng)系統(tǒng)的進、排風(fēng)裝置，引入室外冷空氣對基站進行自然冷卻，并與空調(diào)聯(lián)動，以有效降低基站中設(shè)備的能耗。通風(fēng)系統(tǒng)的基本工作流程為：室外自然冷源→多級濾網(wǎng)→風(fēng)閥→風(fēng)機→主設(shè)備→風(fēng)機→風(fēng)閥→室外。通風(fēng)系統(tǒng)的特點主要有：良好的節(jié)能效果、防塵防潮設(shè)計、防雨防盜設(shè)計及防火設(shè)計。

（1）良好的節(jié)能效果。主要體現(xiàn)在優(yōu)越的送風(fēng)性能上，經(jīng)過實測結(jié)果表明，在一個面積為25平方米的通信基站中，送風(fēng)量為1360m3/h的設(shè)備在3～5分鐘以內(nèi)即可使基站室內(nèi)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(shè)計。通風(fēng)系統(tǒng)中包括了三級濾網(wǎng)，第一級濾網(wǎng)為粗鋼網(wǎng)，主要是防止小動物進入到基站內(nèi)；第二級濾網(wǎng)為細鋼絲網(wǎng)，主要起到防蟲的功能；第三極濾網(wǎng)則是由粗纖維棉和細纖維棉所組成的雙層濾網(wǎng)，以起到防塵防潮的作用。通過防塵防潮和防蟲的設(shè)計，使過濾網(wǎng)能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進入機房內(nèi)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(shè)計。在該通風(fēng)系統(tǒng)中，其進出風(fēng)口裝置均采用的是L型管道設(shè)計，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機房內(nèi)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(fā)生。（4）防火設(shè)計。該通風(fēng)系統(tǒng)中還裝設(shè)有煙霧探測器和溫度傳感器，當(dāng)有火情發(fā)生時能及時探知，然后通過系統(tǒng)能立即關(guān)閉進出風(fēng)口的風(fēng)閥和風(fēng)機。同時，通風(fēng)系統(tǒng)中的濾網(wǎng)、PVC管材均是采用的防火阻燃材料，可有效防止和避免火災(zāi)事故的發(fā)生。

2、換熱系統(tǒng)

換熱系統(tǒng)的功能主要是利用室外冷源，通過控制換熱系統(tǒng)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(shè)備的能耗。換熱系統(tǒng)的基本工作流程為：室外自然冷源→外風(fēng)道→換熱芯體→內(nèi)風(fēng)道→導(dǎo)氣風(fēng)管→室外。換熱系統(tǒng)的特點主要有：可保持基站的潔凈度、應(yīng)急降溫、維護量少等方面。（1）保持基站的潔凈度。換熱系統(tǒng)采用的是內(nèi)、外風(fēng)道獨立和隔離的設(shè)置，因此在換熱過程中，室內(nèi)的環(huán)境與設(shè)備不會受到外界惡劣環(huán)境的影響，有效保證了基站的潔凈度。（2）應(yīng)急降溫。當(dāng)基站發(fā)生停電問題，或者空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，換熱系統(tǒng)可強制啟動換熱設(shè)備，以保證基站設(shè)備的正常、穩(wěn)定工作。（3）維護量少。是指換熱系統(tǒng)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(nèi)熱源的交換，而無需濾網(wǎng)，因此極大降低了設(shè)備的維護量。同時，換熱系統(tǒng)通過空調(diào)自動聯(lián)動使用，確保了基站機房內(nèi)溫度能穩(wěn)定在維護規(guī)程規(guī)定的范圍以內(nèi)，降低了設(shè)備故障的發(fā)生率。

三、通風(fēng)冷卻技術(shù)應(yīng)用的適用性及節(jié)能效益評價

1、通風(fēng)冷卻技術(shù)的適用性

通信基站內(nèi)不同設(shè)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(shè)置的，一般設(shè)定為25～28℃。而在我國大部分地區(qū)，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(qū)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(fēng)冷卻技術(shù)實現(xiàn)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(shù)及總時間比率。

從表1中可以看出，全國各地多數(shù)城市中，全年低于25℃的總小時數(shù)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(fēng)冷卻技術(shù)在通信基站中的應(yīng)用潛力非常巨大，并有著廣泛的適用性。

2、節(jié)能效益評價

本文選用某典型通信基站作為評價標(biāo)準(zhǔn)，探討了該基站在采用通風(fēng)冷卻技術(shù)之后，其通風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)能效益。基站通風(fēng)系統(tǒng)選用的是220W的排風(fēng)機，使機房達到50次/h換氣次數(shù)的排風(fēng)量要求。在采用通風(fēng)冷卻技術(shù)前后，該通信基站的各項技術(shù)參數(shù)值詳見下表2所示。

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

以廣州市為例，市內(nèi)現(xiàn)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(shù)因條件限制以外，其它絕大部分基站均利用通風(fēng)冷卻技術(shù)進行技術(shù)改造。按照技術(shù)改造1000個基站進行估算，則每年可節(jié)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(jié)

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