綜合接入區5G BBU池精準排熱節能技改成果

趙臣武

（中國電信股份有限公司 西安分公司，陜西 西安 710001）

1 概 述

5G網絡建設已全面加速，5G BBU設備安裝規劃局點多、設備功率大且發熱量高，設備安裝選點基本都在電信現有機房，與4G BBU設備和數據傳輸設備混裝在同一機房。每臺5G BBU設備功率為1 kW，一個機柜安裝5臺，開機測試出風口溫度比進風口溫度高10～15 ℃，熱風全部排在了機房內，使機房整體溫度升高，造成數據傳輸設備高溫告警，影響設備正常工作。及時解決機房高溫問題，是對維護工作的極大挑戰，在某局點創新實施了精準排熱節能技改，將5G BBU設備熱量直接排出機房，避免了機房溫度的急劇升高，從而實現了節能降溫效果。

2 現狀分析

西安電信分公司某局三樓機房的總面積為316 mm2，安裝有傳輸設備、數據MSE、IPRAN、OLT、IPTV交換機以及磁陣設備等80架，新安裝5G BBU設備5架，機房安裝空調4臺，總制冷量為260 kW，樓頂平臺已無空調室外機安裝位置。機房空調制冷效果與現有設備發熱量基本達到了平衡狀態，空調出風溫度為21 ℃，風速9.8 m/s，整體平均溫度為27 ℃。設計規劃安裝5G BBU共8架，目前只安裝了5架，開機測試5G BBU設備進風口溫度平均為32 ℃，出風口溫度平均為45 ℃，熱風全部排在了機房內，5G BBU設備區域溫度達到36 ℃，必須及時解決5G BBU設備全部開通造成機房高溫問題。

3 解決方案

因集采空調廠家供貨困難，不能滿足急用要求，如繼續采用初期在5G BBU設備附近安裝60 kW空調制冷降溫方案，必將影響該區域5G BBU設備的按時開通，因此必須采取有效措施解決現場問題。

5G BBU設備成排安裝，機架為前進風后出風，進風口在機架正面的板卡下方，排風口在機架背面板卡上方，為獨立直吹排風口。該安裝方法容易實現從上方集中收集整體排出，經多次現場勘察、論證以及協商決定，針對機房5G BBU設備機框散熱方式集中的特點，采取將各機架熱量收集直接排出機房的方法，即精準排熱法，解決機房高溫問題。5G BBU設備機柜進風口位置如圖1所示。

圖1 5G BBU進出風口位置

4 選材及要求

排風方案確定后，選料必須滿足以下要求。首先機房安全放首位，安裝選用的材料必須耐溫且防火阻燃，另外排風系統故障要易發現。其次風機和電機要求具有國家3C認證，具備可靠性高和長期運行穩定等特性。再次排風量要滿足8架BBU設備排出的熱量，排熱量合適，不能太大也不能太小。排熱量太大將會將機房冷量快速排出，給機房空調制冷增加負擔，排熱量太小會造成熱量在風筒的聚集，而影響5G BBU設備的正常運行。設備熱量的排出必須考慮到同等風量的輸入，機房不能形成負壓，新風口面積要大于等于1.5倍排風口面積，主風道橫截面積為設備進風口面積之和。最后安裝出來的成品要與機房整體協調，牢固且美觀。

經過對市場上銷售的風機、電機以及耐溫防火材料的摸查與調研，考慮要兼顧到以上幾點要求，確定采用材料及參數如下。風機型號采用消防通風低噪聲柜機式離心通風機，這種風機的電機在風道外，避免了電機因長時間受熱而燒壞電機。根據進排風測算，風機風量為7 000～9 000 m3/h，風機全壓為500～600 Pa，風機轉速為1 228 r/min，電源為380/50（V/Hz）。電機采用故障率低且高質量好品牌的2.2 kW高效三相異步電機，功率為2.2 kW，轉速為1 400 r/min，電源為380/50（V/Hz）。將主電機運行狀態納入動環監控系統，電機出現故障時系統直接派單給維護人員，使電機故障早發現早處理。排風道材料采用0.75 mm鍍鋅鐵板制作，風筒口徑為40 cm×50 cm，單個機柜異型小排風筒，按照機柜排風口大小尺寸制作，與主風道單向銜接，單個風筒與機柜采用活連接，在設備維修或更新時能方便拆卸。各BBU機柜出風口異型風筒與主風道外表采用厚度為10 mm的防火阻燃保溫隔熱棉包裹，防止熱輻射，阻隔熱量散入機房。此外，選擇遮陽背陰的東、北向窗口，盡量靠近空調回風位置制作80 cm×100 cm新風口一個，采用兩級過濾網過濾進新風，起到隔塵新風效果。選用備用離心風機參數中功率為1 200 W，轉速為1 400 r/min，電源為380/50（V/Hz）。

為了使5G BBU設備保持排風暢通，不影響設備正常運行，在風道內裝有備用離心風機和隔離風閥控制開關，主風道后端加裝有應急排風設備，并與室外相通。當主用排風電機故障停機時，為了避免風筒內熱量聚集，影響5G BBU正常運行，自控聯動裝置開啟備用應急排風設備，將風道內熱量從風道后端排出機房外。

5 精準排放系統安裝前后效果測試

方案和材料確定后，現場測量尺寸，聯系廠家采購風機進行材料加工制作，經過兩天安裝調測，電機和風箱運行穩定，噪音小且無震蕩，排熱效果顯著，5G BBU精準排熱系統如圖2所示。

圖2 精準排熱系統

安裝前用相關儀器儀表測試數據如下。5G BBU機柜加風筒前，用溫度測試儀測量進風口溫度為32.5 ℃，出風口溫度為45 ℃，用風速儀測試機柜進風口風速3.9 m/s。安裝使用后，用溫度測試儀測量進風口溫度為29.1 ℃，用風速儀測試機柜進風口風速4.1 m/s。機房新風設備開機前測量風速為0 m/s，進風溫度為28.3 ℃，開機后測量風速為1.5 m/s，進風溫度為28.4 ℃，說明開機后外面的空氣向機房內補進。

6 節能效果測算

6.1 加裝精準排熱系統前后用電量計算

改裝前在機房空調控制柜加裝了計量表，計量表互感器變比為200:5，經抄表計算，精準排風系統安裝前每天機房空調平均用電1517 kW·h，精準排熱系統安裝投運后每天機房空調平均用電1462 kW·h，比改裝前每天少用電55 kW·h，結合本次加裝的新風裝置，秋、冬季節能效果會更好。

精準排熱技改后，機房空調總用電減少的原因分析如下。改裝前5架5G BBU設備運行，每臺平均以風速4.2 m/s向機房排出45 ℃的熱風，空調整體降溫壓縮機工作時間長，精準排熱改裝后，5架5G BBU設備排出的45 ℃熱風被風機經風道全部排出到室外，同時機房進風口吸入20～30 ℃同量的室外空氣，雖然增加了2.2 kW電機用電，但空調整體壓縮機工作時間縮短，所以改造后比改造前空調總用電量減少。

6.2 加裝空調成本比較

機房規劃安裝8架5G BBU設備，每架額定功耗5 kW，共計40 kW，按規范配備1.5倍制冷量空調，如果采用加裝60 kW制冷量（電功率為24 kW）空調，按設備運行效率80%計算空調每天用電約為460 KW·h，每年多消耗電費100 000元（每度電0.6元），而且一臺60 kW制冷量空調投資總成本約80 000元。

6.3 5G BBU設備加裝封閉冷通道成本比較

加裝封閉冷通道DC艙，每個機柜建艙投資約2 300元，8個機柜需18 400元，DC艙內配40 kW制冷量一主一備兩臺空調，按照空調每天用電約為307 kW·h估算，每年多消耗電費67 000元。每臺空調成本價為70 000元，建封閉冷通道DC艙總投資需158 000元。本次針對機房8架共計40臺5G BBU設備精準排熱技改，投資共計20 000余元。

7 結 論

經節能效果測算及投資成本比較，本次對5G BBU設備精確排熱技改的投資最少，既解決了5G BBU設備高熱量在機房的排放，也明顯降低了機房整體環境溫度（2～3 ℃），減少了空調壓縮機工作時間和用電費用。故精準排熱技改項目可以解決機房高溫和機房局部高溫問題，具有用時短、見效快、投入成本小、節能效果好且維護簡單方便的優點。