一種通信機房空調室外機智能清潔節能系統

陳大裕 盧運運

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一種通信機房空調室外機智能清潔節能系統

陳大裕 盧運運

中國移動通信集團廣西有限公司梧州分公司網絡運營中心，廣西 梧州 543002

節能減排以科學發展觀為指導，加快發展現代能源產業，堅持節約資源和保護環境的基本國策，把建設資源節約型、環境友好型社會放在工業化、現代化發展戰略的突出位置，努力提高可持續發展能力。通信運營商積極開展各種節能減排措施的研究及應用，如基站智能通風系統、空調節能添加劑、反射材料等。提出一種廣西移動自主研發的基于基站空調室外機智能清潔節能系統，并從此系統產生的背景、技術方案、應用效果及專利申請方面進行了介紹。

通信機房；空調室外機；智能清潔；節能系統

中國目前超過百萬個移動通信基站。按照中國移動的統計，基站耗電占整個公司總耗電量的60%以上，加快節能減排技術研發，加快節能減排技術產業化示范和推廣，加快建立節能減排技術服務體系，推進環保產業健康發展。本文提出一種廣西移動自主研發的基于基站空調室外機智能清潔節能系統，并從此系統產生的背景、技術方案、應用效果及專利申請方面進行介紹。

1 基于基站熱量控制的綜合節能系統產生背景

1.1 研究基站空調節能的價值

通信基站是一個封閉的空調，主設備產生熱量通過空調進行交換，經過統計空調用電在基站耗能中占40%～50%比例，在POE能耗中對基站空調節能研究具體較高的價值[1]。

1.2 空調室外機智能清潔應用情況

基于投資成本考慮，基站一般配置1臺空調，空調在長時間運行后，室外機積聚大量的灰塵，導致空調室外機散熱不良，室內機制冷效果變差，能耗增加、故障率增加，維修成本高。經過數據分析，空調室外機不及時清洗，造成空調故障率高達30%。

廣西處于中國南部，亞熱帶季風氣候，夏長在5個月以上，7月平均氣溫35?℃。

因此針對性研發一種新的節能系統，從根本上提高空調運行效率，進一步提升空調節能效率。

2 基于基站熱量控制的綜合節能系統技術方案

2.1 系統總框架

根據空調室外機日常維護清洗方式進行改良，一套基于基站空調室外機智能清潔節能系統的框架模型被設想出來，如圖1所示。

雨水被雨水收集裝置收集后順著管道流到過濾器；空調排水管收集空調冷凝水后匯流至儲水罐；水泵將儲水罐加壓至噴淋裝置；噴淋裝置再向室外機噴發清洗。

①雨水收集裝置；②空調排水管；③儲水罐；④水泵：⑤噴淋裝置。

系統分為五個部分：雨水收集器、儲水器、噴淋控制器、水泵及噴淋裝置。其中主要的節能部件為噴淋裝置部分；雨水收集器為輔助部分。以下我們對系統進行介紹。

2.2 系統各部分功能及設計標準

2.2.1 清洗室外機的水源獲取途徑

（1）收集空調自身產生的冷凝水。空調在制冷時，室內機的盤管溫度低于水的露點溫度，這時候含有水分的空氣經過室內盤管就會產生冷凝水，排向室外。

（2）雨水收集裝置。根據機房排水進行截留，經過濾后流到儲水箱，成為清洗用水，如圖2所示。

圖2 雨水收集裝置

2.2.2 系統控制箱

采用RISC單片機作為主控單元控制器，分別對儲水箱水位、時間和次數進行設定和控制。當達到設定的清洗條件后，會控制水泵將清水加壓送到噴淋裝置對室外機進行自動清洗。

圖3 系統控制箱及電路圖

控制箱的核心部件（如圖3所示）：時間控制器是根據季節、時間段和次數等發送指令給控制系統以確定是否需要工作；RISC單片機主控系統是系統控制部分，供電經進電接線口輸入，系統經時間控制器和RISC單片機進行數據處理，按設定進行工作。

控制器的核心算法：（1）水位控制器的信號線直接連接單片機主控系統，當集水箱水位到達設定高度時，水位檢測器發送指令至單片機主控系統，開啟水泵進行清洗，水位下降到指定位置時，關閉水泵；（2）時間控制器可以設定時間段進行清洗。到達設定條件后，時間控制器會發送信號給單片機主控系統，控制水泵工作[2]。

2.2.3 噴淋裝置

噴淋裝置根據空調室外機尺寸現場加工，距離空調冷凝器后及左右5～10?cm。噴淋裝置由三橫三縱的PVC管材加工，橫向、縱向管道的相鄰兩個噴頭為45度交叉方向，實現交叉噴淋，使噴淋清洗面積有效覆蓋空調室外機，如圖4所示。

圖4 噴淋裝置安裝效果圖

3 基于基站空調室外機智能清潔的節能系統應用

3.1 系統節能效果

維護人員對梧州碳素廠及東山沖基站空調進行應用前后的數據測量和對比，見表1、表2。空調參考設定制冷溫度28℃，如圖5所示。

圖5 現場測試數據

表1 梧州碳素廠基站空調應用室外機智能清潔系統前后數據對比

表2 梧州東山沖基站空調應用室外機智能清潔系統前后數據對比

3.1.1 電費節約

水泵功率370?W，次運行10?s，月運行4次，水泵能耗可以忽略不計。

梧州碳素廠：根據表1測算空調的節能率為：（4.18－3.77）/4.18=9.8%。

梧州東山沖：根據表2測算空調的節能率為：（5.21－4.41）/5.21=15.3%。

計算整套清洗系統的平均節能率為：12.5%。空調月均用電約為900度，則每基站年節省電費=900度×12.5%×12月×1元/度=1350元。

3.1.2 空調室外機清洗維護成本

根據維護規程空調室外機清洗每季度一次，按照代維服務框架，空調室外機清洗維護費用為550元/次，使用自動清洗裝置后，一臺空調年節約空調維護費550×4=2?200元。

3.1.3 清潔節能系統維護成本

水泵使用年限4～5年，日常維護成本對雨水過濾箱中的海綿進行更換，按代維框架巡檢單價為160元/次。

3.1.4 有效降低空調設備維修費用

2016年4月完成梧州東山沖、碳素廠、醫藥公司、下三云、嘉禾基站的空調室外機智能清潔節能系統安裝，在4～9月份期間運行良好，未發生故障。2014—2015年上述5個站點年維修約12站次。

3.2 節能系統的經濟效益

3.2.1 直接的經濟收益

系統投資成本：雨水收集裝置1?200元，水泵500元，噴淋裝置1?300元，安裝調測費500元，系統的總造價為3?500元。

通過對基站空調用電量的測算，基站每年節能電費1?350，加上空調清洗維護成本2?200元，計算年平均收益3?550元。

節能系統的成本回收周期為：（3?500+160）/（1?350+ 2?200）=1.03年。

3.2.2 間接的經濟收益

間接的經濟收益即社會效益：積極響應國家的綠色環保、降耗節能號召，塑造綠色環保企業形象。

3.3 節能系統創新點

（1）無須使用外部水源，利用空調自身冷凝水及雨水，通過儲水箱、噴淋控制器、水泵、噴淋裝置四大部件構件形成空調室外機自動清洗系統實現室外機的自動清洗[3]。

（2）通過雨水收集器、儲水器、噴淋控制器、水泵及噴淋裝置五大部件構件形成空調室外機自動清洗系統并進行專利申請。通過專利檢索，目前有一種類似專利產品。此專利產品使用的清洗水源僅僅來源于空調在制冷時產生的冷凝水。空調產生的冷凝水減少后便無法滿足清洗的需求，不適用于移動通信基站。為保證與現有專利進行差異化挖掘，本系統融合了雨水收集與冷凝水收集裝置，克服現有專利產品在天氣干燥及密閉的機房環境中無法獲取充足清洗水源上的缺點，并利用單片機自動控制技術。

4 總結

基于基站空調室外機智能清潔系統首次在通信行業應用，產品構造簡單、投入成本低、實現智能化自動操作，適用性與靈活性強，具備低成本投入、高效能產出的特點。

該項目已經在梧州城區20個基站的空調上應用，取得了良好的應用效果，體現其實用價值。在結合項目應用的工作經驗得出推廣建議，該項目特別適用于空調運行時間長、無法獲得水源的基站上使用。

[1]魏三強，朱軍. 一種通信機房空調節能降耗技術方案設計[J]. 重慶理工大學學報（自然科學），2012，26（6）：102-106.

[2]徐興江，宋亞軍，侯福平. 通信機房用智能冷源塔節能空調系統的設計和應用[J]. 電信技術， 2017（4）：26-29.

[3]章若冰. 一種新型的通信機房通風節能控制器[J]. 科技創新導報，2010（12）：20-21.

Intelligent Clean Energy-Saving System for Communication Machine Room Air Conditioner Outdoor Unit

Chen Dayu Lu Yunyun

China Mobile Communications Corporation Guangxi Co., Ltd.,Wuzhou Branch Network Operation Center,Guangxi Wuzhou 543002

Energy conservation and emission reduction are guided by the scientific concept of development, accelerate the development of modern energy industry, adhere to the basic national policy of conserving resources and protecting the environment, and put a resource-conserving and environment-friendly society in a prominent position in the industrialization and modernization development strategy and enhance sustainability. Communication operators are actively engaged in the research and application of various energy-saving and emission reduction measures, such as intelligent ventilation systems for base stations, energy-saving additives for air conditioners, and reflective materials. The paper proposes a smart clean energy-saving system based on base station air conditioner outdoor research and development independently developed by Guangxi Mobile, and introduces the background, technical solutions, application effects and patent applications generated by this system.

communication room; air conditioner outdoor unit; intelligent cleaning; energy saving system

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