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(kuò)大。而為了確保通信基站設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，需要不間斷的動(dòng)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(yùn)營成本的重要組成部分。在倡導(dǎo)節(jié)約型社會(huì)和經(jīng)濟(jì)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(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)改進(jìn)，尋找創(chuàng)新型的突破。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)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(jī)房室外的自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)機(jī)房室外空氣溫度低于一定值時(shí)（如冬季、春季或秋季晚期），通過對(duì)風(fēng)機(jī)與空調(diào)智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)將外部空氣凈化為符合機(jī)房環(huán)境質(zhì)量要求的空氣，然后再利用換熱系統(tǒng)與機(jī)房?jī)?nèi)熱空氣進(jìn)行直接的熱量交換，從而降低機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，以實(shí)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(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)等其它設(shè)備的比重不足10%。一個(gè)典型的移動(dòng)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(gè)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(fù)荷水平，通常情況下，通信設(shè)備用電占機(jī)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(duì)較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。（2）機(jī)房環(huán)境用電。通信基站機(jī)房對(duì)設(shè)備運(yùn)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(yùn)行與使用壽命，必須采取必要的溫控措施來進(jìn)行用電設(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護(hù)人員熱輻射而引起的機(jī)房溫度升高。其中，空調(diào)系統(tǒng)是基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備，其能耗比重可達(dá)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(jì)量統(tǒng)計(jì)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(jìn)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(hù)及其它用電。基站維護(hù)過程中將產(chǎn)生照明、檢修及施工用電，蓄電池組的維護(hù)則涉及到充放電容量試驗(yàn)所帶來的能耗。

綜上所述，通信基站的節(jié)能措施應(yīng)重點(diǎn)放在通信設(shè)備和機(jī)房環(huán)境這兩個(gè)大的方向上，另外配電系統(tǒng)用電、維護(hù)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(jī)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(jìn)、排風(fēng)裝置，引入室外冷空氣對(duì)基站進(jìn)行自然冷卻，并與空調(diào)聯(lián)動(dòng)，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(jí)濾網(wǎng)→風(fēng)閥→風(fēng)機(jī)→主設(shè)備→風(fēng)機(jī)→風(fēng)閥→室外。通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有：良好的節(jié)能效果、防塵防潮設(shè)計(jì)、防雨防盜設(shè)計(jì)及防火設(shè)計(jì)。

（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(shí)測(cè)結(jié)果表明，在一個(gè)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(jì)。通風(fēng)系統(tǒng)中包括了三級(jí)濾網(wǎng)，第一級(jí)濾網(wǎng)為粗鋼網(wǎng)，主要是防止小動(dòng)物進(jìn)入到基站內(nèi)；第二級(jí)濾網(wǎng)為細(xì)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(xì)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(jì)，使過濾網(wǎng)能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進(jìn)入機(jī)房?jī)?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(jì)。在該通風(fēng)系統(tǒng)中，其進(jìn)出風(fēng)口裝置均采用的是L型管道設(shè)計(jì)，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機(jī)房?jī)?nèi)部。同時(shí)，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(jì)。該通風(fēng)系統(tǒng)中還裝設(shè)有煙霧探測(cè)器和溫度傳感器，當(dāng)有火情發(fā)生時(shí)能及時(shí)探知，然后通過系統(tǒng)能立即關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)。同時(shí)，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(jìn)行隔熱，并引入室外冷源對(duì)基站進(jìn)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(diǎn)主要有：可保持基站的潔凈度、應(yīng)急降溫、維護(hù)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(dú)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(huì)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(shí)，換熱系統(tǒng)可強(qiáng)制啟動(dòng)換熱設(shè)備，以保證基站設(shè)備的正常、穩(wěn)定工作。（3）維護(hù)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(jìn)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(hù)量。同時(shí)，換熱系統(tǒng)通過空調(diào)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)使用，確保了基站機(jī)房?jī)?nèi)溫度能穩(wěn)定在維護(hù)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(píng)價(jià)

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(duì)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(shí)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(shí)間長達(dá)7300小時(shí)，約占全年時(shí)間的83%。因此，通過通風(fēng)冷卻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)自然冷源的有效利用，對(duì)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(shí)數(shù)及總時(shí)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(shí)數(shù)占全年總時(shí)間的比率都在60%以上，而北方部分城市更是高達(dá)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(píng)價(jià)

本文選用某典型通信基站作為評(píng)價(jià)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?；就L(fēng)系統(tǒng)選用的是220W的排風(fēng)機(jī)，使機(jī)房達(dá)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)值詳見下表2所示。

在表2已計(jì)算得出，利用通風(fēng)冷卻技術(shù)該通信基站的節(jié)能率達(dá)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(jī)組、過濾網(wǎng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、防盜網(wǎng)、溫濕度監(jiān)測(cè)傳感器以及含塵量監(jiān)測(cè)傳感器等等設(shè)備，其投資費(fèi)用則主要包括了設(shè)備的購買費(fèi)與工程建設(shè)費(fèi)用，而其它如維護(hù)費(fèi)、設(shè)備清洗費(fèi)則相較偏低?？赏扑愠?，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(gè)，平均年耗電費(fèi)高達(dá)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(jìn)行技術(shù)改造。按照技術(shù)改造1000個(gè)基站進(jìn)行估算，則每年可節(jié)省電費(fèi)達(dá)300萬元以上，對(duì)大幅度降低基站電能消耗和運(yùn)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(jìn)行了重點(diǎn)分析與闡述，以此希望對(duì)當(dāng)前通信基站的實(shí)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(kuò)大。而為了確保通信基站設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，需要不間斷的動(dòng)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(yùn)營成本的重要組成部分。在倡導(dǎo)節(jié)約型社會(huì)和經(jīng)濟(jì)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(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)改進(jìn)，尋找創(chuàng)新型的突破。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)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(jī)房室外的自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)機(jī)房室外空氣溫度低于一定值時(shí)（如冬季、春季或秋季晚期），通過對(duì)風(fēng)機(jī)與空調(diào)智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)將外部空氣凈化為符合機(jī)房環(huán)境質(zhì)量要求的空氣，然后再利用換熱系統(tǒng)與機(jī)房?jī)?nèi)熱空氣進(jìn)行直接的熱量交換，從而降低機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，以實(shí)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(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)等其它設(shè)備的比重不足10%。一個(gè)典型的移動(dòng)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(gè)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(fù)荷水平，通常情況下，通信設(shè)備用電占機(jī)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(duì)較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。（2）機(jī)房環(huán)境用電。通信基站機(jī)房對(duì)設(shè)備運(yùn)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(yùn)行與使用壽命，必須采取必要的溫控措施來進(jìn)行用電設(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護(hù)人員熱輻射而引起的機(jī)房溫度升高。其中，空調(diào)系統(tǒng)是基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備，其能耗比重可達(dá)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(jì)量統(tǒng)計(jì)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(jìn)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(hù)及其它用電?；揪S護(hù)過程中將產(chǎn)生照明、檢修及施工用電，蓄電池組的維護(hù)則涉及到充放電容量試驗(yàn)所帶來的能耗。

綜上所述，通信基站的節(jié)能措施應(yīng)重點(diǎn)放在通信設(shè)備和機(jī)房環(huán)境這兩個(gè)大的方向上，另外配電系統(tǒng)用電、維護(hù)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(jī)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(jìn)、排風(fēng)裝置，引入室外冷空氣對(duì)基站進(jìn)行自然冷卻，并與空調(diào)聯(lián)動(dòng)，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(jí)濾網(wǎng)→風(fēng)閥→風(fēng)機(jī)→主設(shè)備→風(fēng)機(jī)→風(fēng)閥→室外。通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有：良好的節(jié)能效果、防塵防潮設(shè)計(jì)、防雨防盜設(shè)計(jì)及防火設(shè)計(jì)。

（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(shí)測(cè)結(jié)果表明，在一個(gè)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(jì)。通風(fēng)系統(tǒng)中包括了三級(jí)濾網(wǎng)，第一級(jí)濾網(wǎng)為粗鋼網(wǎng)，主要是防止小動(dòng)物進(jìn)入到基站內(nèi)；第二級(jí)濾網(wǎng)為細(xì)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(xì)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(jì)，使過濾網(wǎng)能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進(jìn)入機(jī)房?jī)?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(jì)。在該通風(fēng)系統(tǒng)中，其進(jìn)出風(fēng)口裝置均采用的是L型管道設(shè)計(jì)，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機(jī)房?jī)?nèi)部。同時(shí)，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(jì)。該通風(fēng)系統(tǒng)中還裝設(shè)有煙霧探測(cè)器和溫度傳感器，當(dāng)有火情發(fā)生時(shí)能及時(shí)探知，然后通過系統(tǒng)能立即關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)。同時(shí)，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(jìn)行隔熱，并引入室外冷源對(duì)基站進(jìn)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(diǎn)主要有：可保持基站的潔凈度、應(yīng)急降溫、維護(hù)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(dú)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(huì)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(shí)，換熱系統(tǒng)可強(qiáng)制啟動(dòng)換熱設(shè)備，以保證基站設(shè)備的正常、穩(wěn)定工作。（3）維護(hù)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(jìn)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(hù)量。同時(shí)，換熱系統(tǒng)通過空調(diào)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)使用，確保了基站機(jī)房?jī)?nèi)溫度能穩(wěn)定在維護(hù)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(píng)價(jià)

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(duì)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(shí)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(shí)間長達(dá)7300小時(shí)，約占全年時(shí)間的83%。因此，通過通風(fēng)冷卻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)自然冷源的有效利用，對(duì)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(shí)數(shù)及總時(shí)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(shí)數(shù)占全年總時(shí)間的比率都在60%以上，而北方部分城市更是高達(dá)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(píng)價(jià)

本文選用某典型通信基站作為評(píng)價(jià)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?；就L(fēng)系統(tǒng)選用的是220W的排風(fēng)機(jī)，使機(jī)房達(dá)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)值詳見下表2所示。

在表2已計(jì)算得出，利用通風(fēng)冷卻技術(shù)該通信基站的節(jié)能率達(dá)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(jī)組、過濾網(wǎng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、防盜網(wǎng)、溫濕度監(jiān)測(cè)傳感器以及含塵量監(jiān)測(cè)傳感器等等設(shè)備，其投資費(fèi)用則主要包括了設(shè)備的購買費(fèi)與工程建設(shè)費(fèi)用，而其它如維護(hù)費(fèi)、設(shè)備清洗費(fèi)則相較偏低?？赏扑愠?，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(gè)，平均年耗電費(fèi)高達(dá)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(jìn)行技術(shù)改造。按照技術(shù)改造1000個(gè)基站進(jìn)行估算，則每年可節(jié)省電費(fèi)達(dá)300萬元以上，對(duì)大幅度降低基站電能消耗和運(yùn)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(jìn)行了重點(diǎn)分析與闡述，以此希望對(duì)當(dāng)前通信基站的實(shí)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(kuò)大。而為了確保通信基站設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，需要不間斷的動(dòng)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(yùn)營成本的重要組成部分。在倡導(dǎo)節(jié)約型社會(huì)和經(jīng)濟(jì)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(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)改進(jìn)，尋找創(chuàng)新型的突破。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)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(jī)房室外的自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)機(jī)房室外空氣溫度低于一定值時(shí)（如冬季、春季或秋季晚期），通過對(duì)風(fēng)機(jī)與空調(diào)智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)將外部空氣凈化為符合機(jī)房環(huán)境質(zhì)量要求的空氣，然后再利用換熱系統(tǒng)與機(jī)房?jī)?nèi)熱空氣進(jìn)行直接的熱量交換，從而降低機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，以實(shí)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(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)等其它設(shè)備的比重不足10%。一個(gè)典型的移動(dòng)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(gè)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(fù)荷水平，通常情況下，通信設(shè)備用電占機(jī)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(duì)較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。（2）機(jī)房環(huán)境用電。通信基站機(jī)房對(duì)設(shè)備運(yùn)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(yùn)行與使用壽命，必須采取必要的溫控措施來進(jìn)行用電設(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護(hù)人員熱輻射而引起的機(jī)房溫度升高。其中，空調(diào)系統(tǒng)是基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備，其能耗比重可達(dá)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(jì)量統(tǒng)計(jì)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(jìn)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(hù)及其它用電。基站維護(hù)過程中將產(chǎn)生照明、檢修及施工用電，蓄電池組的維護(hù)則涉及到充放電容量試驗(yàn)所帶來的能耗。

綜上所述，通信基站的節(jié)能措施應(yīng)重點(diǎn)放在通信設(shè)備和機(jī)房環(huán)境這兩個(gè)大的方向上，另外配電系統(tǒng)用電、維護(hù)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(jī)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(jìn)、排風(fēng)裝置，引入室外冷空氣對(duì)基站進(jìn)行自然冷卻，并與空調(diào)聯(lián)動(dòng)，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(jí)濾網(wǎng)→風(fēng)閥→風(fēng)機(jī)→主設(shè)備→風(fēng)機(jī)→風(fēng)閥→室外。通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有：良好的節(jié)能效果、防塵防潮設(shè)計(jì)、防雨防盜設(shè)計(jì)及防火設(shè)計(jì)。

（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(shí)測(cè)結(jié)果表明，在一個(gè)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(jì)。通風(fēng)系統(tǒng)中包括了三級(jí)濾網(wǎng)，第一級(jí)濾網(wǎng)為粗鋼網(wǎng)，主要是防止小動(dòng)物進(jìn)入到基站內(nèi)；第二級(jí)濾網(wǎng)為細(xì)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(xì)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(jì)，使過濾網(wǎng)能夠過濾直徑大于0.5um的灰塵，使進(jìn)入機(jī)房?jī)?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(jì)。在該通風(fēng)系統(tǒng)中，其進(jìn)出風(fēng)口裝置均采用的是L型管道設(shè)計(jì)，開口向下傾斜45°，可有效防止雨水滲入到基站機(jī)房?jī)?nèi)部。同時(shí)，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(jì)。該通風(fēng)系統(tǒng)中還裝設(shè)有煙霧探測(cè)器和溫度傳感器，當(dāng)有火情發(fā)生時(shí)能及時(shí)探知，然后通過系統(tǒng)能立即關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口的風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)。同時(shí)，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(jìn)行隔熱，并引入室外冷源對(duì)基站進(jìn)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(diǎn)主要有：可保持基站的潔凈度、應(yīng)急降溫、維護(hù)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(dú)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(huì)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(shí)，換熱系統(tǒng)可強(qiáng)制啟動(dòng)換熱設(shè)備，以保證基站設(shè)備的正常、穩(wěn)定工作。（3）維護(hù)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(jìn)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(hù)量。同時(shí)，換熱系統(tǒng)通過空調(diào)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)使用，確保了基站機(jī)房?jī)?nèi)溫度能穩(wěn)定在維護(hù)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(píng)價(jià)

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(duì)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(shí)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(shí)間長達(dá)7300小時(shí)，約占全年時(shí)間的83%。因此，通過通風(fēng)冷卻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)自然冷源的有效利用，對(duì)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(shí)數(shù)及總時(shí)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(shí)數(shù)占全年總時(shí)間的比率都在60%以上，而北方部分城市更是高達(dá)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(píng)價(jià)

本文選用某典型通信基站作為評(píng)價(jià)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?；就L(fēng)系統(tǒng)選用的是220W的排風(fēng)機(jī)，使機(jī)房達(dá)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)值詳見下表2所示。

在表2已計(jì)算得出，利用通風(fēng)冷卻技術(shù)該通信基站的節(jié)能率達(dá)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(jī)組、過濾網(wǎng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、防盜網(wǎng)、溫濕度監(jiān)測(cè)傳感器以及含塵量監(jiān)測(cè)傳感器等等設(shè)備，其投資費(fèi)用則主要包括了設(shè)備的購買費(fèi)與工程建設(shè)費(fèi)用，而其它如維護(hù)費(fèi)、設(shè)備清洗費(fèi)則相較偏低?？赏扑愠?，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(gè)，平均年耗電費(fèi)高達(dá)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(jìn)行技術(shù)改造。按照技術(shù)改造1000個(gè)基站進(jìn)行估算，則每年可節(jié)省電費(fèi)達(dá)300萬元以上，對(duì)大幅度降低基站電能消耗和運(yùn)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(jìn)行了重點(diǎn)分析與闡述，以此希望對(duì)當(dāng)前通信基站的實(shí)際節(jié)能改造工作，能提供一定的參考與借鑒。