一種用于基站節能改造技術效果測試方法的研究

魏 燕，何定兵，趙晨陽

(1.上海理工大學 能源動力工程學院，上海 200093； 2.上海瀾水環境科技有限責任公司，上海 200433)

一種用于基站節能改造技術效果測試方法的研究

魏 燕1，何定兵2，趙晨陽1

(1.上海理工大學 能源動力工程學院，上海 200093； 2.上海瀾水環境科技有限責任公司，上海 200433)

本文以中國移動海南分公司通信基站空調器應用節能增效的極化冷凍機油添加劑(PROA)技術為研究對象，分別分析了不同使用年限、不同環境工況下基站空調用電量的變化規律，提出了橫向對比與縱向對比相結合的分析與測試方法，結果發現日最高溫度波動在4℃以內，基站的用電量波動范圍較小，在0.7%以內。此方法可用于快速測定某區域的節能改造效果評估。

基站空調；節能改造；節能測試

通信基站是一個對溫度、濕度、潔凈度有一定標準要求的密閉空間。通常，在基站內安裝房間空調器以維持基站內電子設備的正常工作。按照中國移動(CMCC)的統計，目前中國移動通信基站數量超過40萬，基站耗電量占運營商總耗電量的70%以上。在總耗能的構成中，應用于電子設備本身的節能空間有限，而基站空調節能具有較大潛力[1-3]，被廣大工程技術人員所關注。

目前，用于降低空調用電量的技術主要有兩類：一類是提高與保持空調高效性能的技術，如翅片保護劑、極化冷凍機油添加劑(Polarized Refrigerant Oil Additive, PROA)等；另一類是降低空調負荷的技術，如外墻涂料、新風風機等。然而，隨著負荷和地區差異的變化，這些新節能技術在不同的地方應用會有不同的節電效果，并且一般測試方法對節電技術效果評估都存在一些局限性或者不穩定因素，導致測試數據與真實值存在一定偏差。

本文以中國移動海南分公司基站應用極化冷凍機油添加劑(PROA)技術的節能改造項目為研究對象，統計通信基站空調節能改造前、改造后相同時段的空調用電量，通過橫向與縱向綜合對比，降低外界環境對數據準確性的影響，以期獲得一種準確、科學、操作簡單且通用的節能測試方法。

1 材料與方法

1.1 設備

極化冷凍機油添加劑(PROA)(淄博尚普環保科技有限公司提供)，加注工具(自制)，美的空調(廣東美的電器股份公司)，基站(中國移動海南分公司自建)，多功能溫濕度計(河北紅旗儀表有限公司)，電度表(上海人民電器廠)。

1.2 數據記錄

a.將同一區域兩個不同基站作為一組，記錄相同時段內空調用電量，甲站為改造基站，乙站為未做改造基站。

b.記錄改造前某時段內兩個基站的空調耗電量，分別記為A(甲站改造前用電量記錄數據)和B(乙站用電量記錄數據)。

c.甲站改造之后，同時記錄某時間段內兩個基站空調的耗電量，分別記為A1(甲站改造后耗電量記錄數據)和B1(乙站耗電量記錄數據)。

1. 3 節電率計算

考慮到天氣變化的影響，甲站在后一個時間段內的推算理論耗電量記為C。A∶B=C∶B1，A、B和B1都進行了記錄用電量，間接推算出C，我們將C作為甲站改造之后計算出來的空調理論用電值。

改造后甲站空調實測用電量A1和空調計算未改造理論用電量C進行比較得出其節電率K，即:

K=(C-A1)/C×100%

2 結果與討論

2.1 基站空調熱負荷分析

基站熱負荷主要有兩部分組成:墻體漏熱(Q1)和電子設備散熱(Q2)，忽略其他散熱。電子設備散熱量(Q2)隨著運行負荷波動的變化較小，而墻體漏熱量與室內換環境以及墻體特性有很大關系[4-6]。漏熱量(Q1)計算如下所示:

式中：Q1-基站圍護結構漏熱量，kw；λ-墻體導熱系數，kw/(mK)；l-墻體厚度，m；A-墻體面積，m2；Δt-墻體內、外溫差，K；∑-求和符號，指基站頂部，側部，底部計算值之和。

q=(Q1+Q2)/cop

式中：q-空調用電量，kwh；cop-空調能效比。

2.2 不同使用年限基站空調用電量比較

選擇圍護結構和電子設備配備相同的基站，測量分別使用2年、3年、4年的空調，記錄相同時段內的空調用電量。結果如圖1所示，隨著空調使用時間的增加，空調用電量具有較大幅度的增加，說明隨著工作時間增長，空調性能會有較大的下降。

圖1 使用不同時間基站空調用電量變化Fig.1 Electricity consumption change of base station air conditions with different service life

據文獻分析[7-9]，導致空調性能下降的原因主要是由于低溫潤滑油(俗稱冷凍油)劣化，經過化學變化產生了高分子油泥，層積在換熱器內壁形成換阻，因此換熱器性能下降和壓縮機電流增加，空調制冷效果下降，用電量增加。

2.3 不同外界環境下空調用電量的變化

選擇同一城區三個基站的空調作為測試對象，生產時間分別是2008年、2006年、2004年，比較其在不同的環境工況下(如表1所示)相同時段的用電量。

表1 不同工況的溫、濕度等參數
Tab.1 Parameters like temperature and humidity in different working conditions

溫度(℃)濕度備注9月24日(工況1)25.6～30.482%～90%下午有雷陣雨1小時9月25日(工況2)28～31.877%～83%多云10月8日(工況3)24～28.195%小雨10月17日(工況4)17.3～2090%多云(降溫)

圖2 不同環境工況下的三個基站空調用電量Fig.2 Air condition electricity consumption in three base station in different working conditions

結果如圖2所示:空調使用年限不同的基站，其用電量差別較大，其中除了空調本身原因，基站保溫性能以及與外界環境的接觸面積大小也有一定關系，三個基站在工況1與工況2用電量比值分別為0.914、0.909、0.912，工況2與工況3的用電量比值分別是1.190、1.194、1.187。上述結果表明，在不同工況下(日最高溫度波動<4℃)，三個基站用電量增加或下降變化趨勢和幅度一致，變化波動范圍在0.7%以內。

在外界環境溫度波動較大時，比如工況4與前三個工況溫度降低8℃(>4℃)，三基站工況3與工況4用電量比值分別是1.440、1.462、1.525，比值波動>5.5%，這是由于在溫度波動較大時，基站墻體漏熱對總熱負荷的影響較大。因此，不同的基站用電量與環境對應出不同程度的波動。

2.4 橫向與縱向對比的節能效果測試方法

在對基站進行節能改造時，為直觀看出節能改造的效果，一般希望能直接比較改造前、后用電量，由于改造具有不可逆性，所以需要設備和結構相同的基站作為參照。本次對陽光商業城基站節能改造，同時以農墾電信宿舍基站作為對照，測試相同時段內的用電量變化，實際記錄用電量數據如表2所示。

表2 對照空調和改造空調電表數據記錄
Tab.2 Electricity meter data records of control air conditioner and reconstruction air conditioner

基站名稱日期時間電表讀數用電量用電量/h空調農墾電信宿舍(對照)陽光商業城(改造)9月30日18:431.410月15日16:07481.410月17日18:14536.8°11月8日11:201104.1°9月30日20:23467.610月15日17:00712.310月17日15:13733.611月8日12:56981.14801.338°/h567.31.141°/h243.90.684°/h247.50.492°/h美的2007/04美的2008/01

表2中，9月30日-10月15日為改造前的數據， 10月17日-11月8日為陽光商業城基站改造后的數據。從表中得出:改造前空調周期耗電量比值為243.9/480.0=0.508，通過對照站點農墾電信宿舍基站，推算出陽光商業城基站改造之后空調周期內的未改造理論用電量C=567.3*0.508=288.25kw·h，則陽光商業城基站空調節電率K=(288.25-247.5)/288.25×100%=14.13%。

該方法同樣適用于另外兩組基站(數據未展示)，而且測得節電率效果較為穩定，說明該方法誤差小、重復性好且實用性強，可以應用于其他節能改造技術效果評估。

然而，環境工況的變化對用電量影響的定量分析，仍然需要進一步的實驗和統計學分析研究。

3 結論

本文通過調查不同使用年限基站空調用電量，發現隨著空調使用時間的增加，基站空調用電量隨之顯著增加，說明空調隨著使用年限的增加會出現性能下降的問題。實驗結果也表明，環境溫度在4℃范圍內波動時，相同的基站空調用電量變化規律一致，誤差小于0.7%。因此，應用橫向對比法消除環境工況變化，縱向對比考查改造前、后用電量，可以較為簡便的對節能改造效果進行評估，具有一定的應用價值。

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Research on a test method for energy-saving reconstruction technology effectiveness of base stations

WEI Yan1, HE Ding-bing2, ZHAO Chen-yang1

(1.School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. Shanghai Lanshui Environmental Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

In this paper, the polarized refrigerating machine oil additive (PROA) technology of air-conditioners in communication base stations of Hainan Branch of China Mobile is used to study the change of air-conditioning power consumption in different base stations under different service life and environment conditions. The results show that the daily maximum temperature fluctuation is within 4℃, and the fluctuation range of the power consumption of the base station is small, which is less than 0.7%. This method can be used to quickly determine the energy saving effect of certain region.

Base station air conditioning; Energy saving reconstruction; Energy saving test

2016-10-12

魏燕(1982-)，女，工學碩士，講師。

TK018；TN80

A

1674-8646(2016)22-0009-03