《通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵問題分析

馬金平，張秀平，賈磊，曹向軍，張澤國

（合肥通用機(jī)械研究院，安徽　合肥　230088）

《通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵問題分析

馬金平*，張秀平，賈磊，曹向軍，張澤國

（合肥通用機(jī)械研究院，安徽合肥230088）

在介紹產(chǎn)品應(yīng)用背景的基礎(chǔ)上，闡述了《通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定過程中解決的若干關(guān)鍵問題，包括產(chǎn)品的定義與型式、測試方法與試驗(yàn)工況、性能限定值以及控制要求等內(nèi)容，并結(jié)合相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)分析了關(guān)鍵參數(shù)的合理性，為正確解讀產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求、評價(jià)產(chǎn)品性能提供了技術(shù)指導(dǎo)。

通信基站；單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

0　引言

隨著中國電信事業(yè)的飛速發(fā)展，不但通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，而且機(jī)柜功率的密度也在大幅提升［1］，電信企業(yè)的能耗及運(yùn)營管理面臨巨大挑戰(zhàn)。中國電信行業(yè)每年要耗費(fèi)大量的電力資源，電費(fèi)在電信運(yùn)營成本中占據(jù)了較大的比重。因此，如何協(xié)調(diào)能耗與發(fā)展的矛盾已成為電信行業(yè)越來越迫切需要研究的重要課題。

公用移動通信基站（以下簡稱“基站”）是電信行業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，它是在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心與移動電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺。據(jù)以往統(tǒng)計(jì)，基站的耗電量約占電信企業(yè)總耗電量的70%以上［2］。目前，中國約有六十萬個(gè)基站。隨著網(wǎng)絡(luò)、通信業(yè)的迅猛發(fā)展和人們對通信依賴程度的不斷提高，基站的建設(shè)速度和數(shù)量都在急劇地增加。

通信基站是不同于人居空間、也不同于數(shù)據(jù)中心的一個(gè)獨(dú)特的應(yīng)用環(huán)境，分布在任何需要通信信號覆蓋的區(qū)域，應(yīng)用環(huán)境非常惡劣。同時(shí)，通信信號全天候24小時(shí)不間斷覆蓋的需求，決定了為基站提供環(huán)境溫濕度控制的空氣調(diào)節(jié)機(jī)也要全年365天每天24小時(shí)制冷并能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。以往采用傳統(tǒng)的舒適性空調(diào)對基站進(jìn)行降溫，具有風(fēng)量小、溫度控制精度不高、不能全天候制冷、不能控制濕度、設(shè)計(jì)壽命短等諸多缺點(diǎn)［3］。

通信基站空調(diào)是為保障基站內(nèi)電子設(shè)備的運(yùn)行而設(shè)置的工藝性空調(diào)，具有高可靠性、智能化以及足夠的冗余，是通信基站中消耗電能最多的設(shè)備之一。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量約占基站總耗電量的45%［4］。但是，眾多的通信基站空調(diào)設(shè)備制造廠商在開發(fā)和設(shè)計(jì)階段卻沒有統(tǒng)一的研究目標(biāo)，開發(fā)出的產(chǎn)品沒有統(tǒng)一的測試評價(jià)方法和判定依據(jù)，使用者也無法獲取統(tǒng)一的選型指導(dǎo)和驗(yàn)收衡量標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失一度成為基站空調(diào)及通信行業(yè)發(fā)展的制約因素。因此，迫切需要制定基站空調(diào)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范此類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

針對國內(nèi)基站空調(diào)開發(fā)應(yīng)用的不合理現(xiàn)狀，在全國冷凍空調(diào)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的組織下，選取通信基站使用率最高的單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)為對象，由標(biāo)準(zhǔn)制定工作組歷時(shí)3年完成了JB/T 11968-2014《通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［5］的編制工作。本文將闡述該標(biāo)準(zhǔn)制定過程中解決的若干關(guān)鍵問題，為標(biāo)準(zhǔn)的順利實(shí)施提供技術(shù)指導(dǎo)。

1　產(chǎn)品的定義與型式

在該標(biāo)準(zhǔn)中，通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)（以下簡稱：基站空調(diào)）被定義為一種向小型通信設(shè)備房間提供處理空氣的設(shè)備，主要包括制冷系統(tǒng)、空氣循環(huán)和凈化裝置、機(jī)器運(yùn)行控制裝置。

基站空調(diào)的不同制造企業(yè)均對各自產(chǎn)品的型式進(jìn)行了定義，為規(guī)范起見，本標(biāo)準(zhǔn)將基站空調(diào)的型式統(tǒng)一為以下幾類。

1）根據(jù)產(chǎn)品功能，將基站空調(diào)分為單冷型和熱泵型兩類。單冷型基站空調(diào)在5℃～48℃范圍內(nèi)應(yīng)能保證正常制冷；熱泵型基站空調(diào)在5℃～48℃范圍內(nèi)應(yīng)能保證正常制冷，在不低于-15℃時(shí)應(yīng)能保證正常制熱。

2）根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式，將基站空調(diào)分為整體型和分體型兩類。

3）根據(jù)產(chǎn)品送風(fēng)方式，將基站空調(diào)分為前上側(cè)送風(fēng)和前下側(cè)送風(fēng)兩類。

2　測試方法與試驗(yàn)工況

基站空調(diào)的制冷量與制熱量采用空氣焓值法［6］測試。該方法通過測量空調(diào)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)的干、濕球溫度算出進(jìn)、出風(fēng)的焓差，再與測得的風(fēng)量相乘進(jìn)而得到制冷量。風(fēng)洞式空氣焓值法室內(nèi)側(cè)試驗(yàn)間的測試裝置示意圖如圖1所示。室內(nèi)側(cè)設(shè)有空氣處理機(jī)組，以保證空調(diào)機(jī)運(yùn)行在規(guī)定工況下?？照{(diào)機(jī)的出風(fēng)口通過風(fēng)管與空氣流量測量裝置相連接。在空氣流量測量裝置中，距離出風(fēng)口足夠遠(yuǎn)處安裝有擴(kuò)散板和噴嘴，溫濕度取樣裝置用于測量出風(fēng)的干、濕球溫度，在噴嘴上、下游的相關(guān)位置設(shè)置壓力取樣孔，測量噴嘴前靜壓和噴嘴前后壓差?？諝饬髁繙y量裝置具有良好的保溫性，以減少環(huán)境對測試結(jié)果的影響?？照{(diào)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口也裝有空氣取樣裝置，用于測量進(jìn)風(fēng)干、濕球溫度，進(jìn)而計(jì)算進(jìn)風(fēng)焓值。

圖1　空氣焓值法室內(nèi)側(cè)試驗(yàn)間示意圖

基站空調(diào)的名義工況可參考GB/T 7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》［7］的室內(nèi)名義工況，為27℃DB/19℃WB（相對濕度46.5%）；GB/T 19413-2010《計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理機(jī)房用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》［8］的室內(nèi)名義工況為24℃DB/17℃WB（相對濕度49%）?；究照{(diào)服務(wù)的對象為基站內(nèi)的發(fā)熱設(shè)備，隨著發(fā)熱設(shè)備耐熱性能的逐步提升，未來產(chǎn)品的名義工況還有進(jìn)一步走高的趨勢。

由于基站空調(diào)具有寬廣的環(huán)境使用范圍，同時(shí)也有全天候制冷的運(yùn)行特性，所以產(chǎn)品性能試驗(yàn)和工況都應(yīng)符合產(chǎn)品的實(shí)際使用情況，即最大制冷運(yùn)行工況應(yīng)能在室內(nèi)外空氣進(jìn)口溫度最高情況下驗(yàn)證產(chǎn)品性能；凝露和凝結(jié)水排除工況應(yīng)能在潮濕環(huán)境條件下驗(yàn)證產(chǎn)品的結(jié)露和排水性能；最小制冷運(yùn)行工況應(yīng)能在環(huán)境要求范圍的最低溫度下驗(yàn)證產(chǎn)品性能。制熱運(yùn)行的考核工況制定時(shí)，參考了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和電信行業(yè)的通用要求。

綜上所述，基站空調(diào)的試驗(yàn)工況最終確定為如表1所示。

3　性能限定值

3.1能效限定值

在確定產(chǎn)品能效比EER的取值時(shí)主要考慮了三個(gè)原則。

1）節(jié)能性：不低于常規(guī)單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)的能效水平。

2）技術(shù)性：鼓勵(lì)高水平的生產(chǎn)技術(shù)，以帶動行業(yè)整體技術(shù)水平的提升。

3）經(jīng)濟(jì)性：過高的能效限定值會增加成本，降低產(chǎn)品性價(jià)比，削弱產(chǎn)品競爭力。

表1　基站空調(diào)試驗(yàn)工況

在廣泛征求電信基站運(yùn)行方使用需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合制造廠商的研發(fā)能力，最終確定了基站空調(diào)的能效限定值，見表2。

標(biāo)準(zhǔn)制定工作組對能效限定值進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。例如一臺分體型基站空調(diào)，試驗(yàn)過程中室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)干球溫度平均值為27.00 ℃；室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)濕球溫度平均值為18.99 ℃；室外側(cè)進(jìn)風(fēng)干球溫度平均值為34.98℃。試驗(yàn)測得制冷量為5，243 W，功率為1，576 W，能效比為3.33，測試曲線見圖2。

表2　基站空調(diào)能效限定值

圖2　能效限定值驗(yàn)證試驗(yàn)曲線

3.2噪聲限定值

由于基站空調(diào)服務(wù)對象主要是基站內(nèi)的發(fā)熱設(shè)備，和舒適性空調(diào)相比有所不同，因而基站空調(diào)室內(nèi)側(cè)噪音限定值可適度提高，更符合產(chǎn)品的使用特性以及節(jié)能運(yùn)行要求。但為了防止空調(diào)外機(jī)噪音擾民，所以室外機(jī)的噪聲值參照GB/T 7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》［7］和GB/T 17758-2010《單元式空調(diào)機(jī)》［9］的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)最終確定的噪聲限定值見表3。

表3　基站空調(diào)噪聲最高允許值（聲壓值）

4　控制要求

根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用需求，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了產(chǎn)品的控制要求，包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

雙機(jī)切換功能：即雙機(jī)互為備份、互相切換、輪流啟動的功能。設(shè)置雙機(jī)切換時(shí)，強(qiáng)制開啟主機(jī)，關(guān)斷從機(jī)。有主機(jī)和從機(jī)的系統(tǒng)，主機(jī)無論是在運(yùn)行狀態(tài)還是待機(jī)狀態(tài)下出現(xiàn)故障，均可自動切斷主機(jī)并開啟從機(jī)。

來電自動恢復(fù)功能：基站空調(diào)應(yīng)能自動記憶斷電時(shí)的自身運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)設(shè)定值，來電后能自動按先前模式運(yùn)轉(zhuǎn)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控三種功能：基站空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)配置應(yīng)具備RS485或者RS232監(jiān)控接口，可實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)端兩種控制模式，且應(yīng)具有良好的電氣隔離性能（信號端子對地能承受500 V直流電壓1 min且不擊穿或無閃爍）。協(xié)議格式必須符合YD/T 1363.3《通信局（站）電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)第3部分：前端智能設(shè)備協(xié)議》［10］的規(guī)定。遠(yuǎn)程監(jiān)控須同時(shí)具備遙測（遠(yuǎn)程測試基站內(nèi)、外溫度及站內(nèi)濕度）、遙信（遠(yuǎn)程讀取空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和故障信息）和遙控（遠(yuǎn)程控制空調(diào)的開關(guān)機(jī)和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置）三種功能。

錯(cuò)相保護(hù)：缺相或相序接錯(cuò)時(shí)應(yīng)能保護(hù)機(jī)器的安全。

控制系統(tǒng)：能按照設(shè)定的溫度要求進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，并顯示工作狀態(tài)，且具有故障智能檢測、診斷功能?；究照{(diào)出現(xiàn)保護(hù)或故障時(shí)，應(yīng)能自動提示代碼，并能查詢故障信息。

電源適應(yīng)性：空調(diào)機(jī)全部元器件在電壓（220±15%）V或（380±15%）V的范圍內(nèi)應(yīng)能正常工作，超出此電壓范圍時(shí)應(yīng)能自動保護(hù)，并能夠在電源恢復(fù)正常時(shí)自動啟動（自動啟動應(yīng)恢復(fù)到停機(jī)前設(shè)定的狀態(tài)），且具備提示、告警功能。

高壓壓力保護(hù)：基站空調(diào)的制冷系統(tǒng)應(yīng)有高壓壓力保護(hù)，當(dāng)制冷系統(tǒng)內(nèi)冷媒壓力過高時(shí)，空調(diào)應(yīng)能自動停機(jī)保護(hù)。

低壓壓力保護(hù)：基站空調(diào)的制冷系統(tǒng)應(yīng)有低壓壓力保護(hù)，當(dāng)制冷系統(tǒng)內(nèi)冷媒壓力過低時(shí)，空調(diào)應(yīng)能自動停機(jī)保護(hù)。

5　結(jié)束語

《通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)的制定，結(jié)束了以往不同企業(yè)和品牌的基站空調(diào)執(zhí)行不同標(biāo)準(zhǔn)、最終產(chǎn)品針對基站的專用性不強(qiáng)等混亂尷尬的局面，使得基站空調(diào)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)等要求得到明確，規(guī)范了基站空調(diào)這一細(xì)分市場，有利于產(chǎn)品技術(shù)的提升和行業(yè)的發(fā)展，符合國家節(jié)能減排的基本國策，進(jìn)而保障了消費(fèi)者利益，讓使用方（通信企業(yè)）的采購有標(biāo)準(zhǔn)可依，更好、更放心地選擇優(yōu)良產(chǎn)品。

［1］王麗欣，常琳.高密度數(shù)據(jù)中心制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.制冷技術(shù)，2015，35（1）∶48-53.

［2］曾春敏.移動通信基站空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施分析［J］.制冷，2010，29（1）∶66-70.

［3］田振光.淺談機(jī)房專用空調(diào)與舒適性空調(diào)區(qū)別［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2011，14（3）∶62-64.

［4］劉曉峰，羅絨，黃翔.轉(zhuǎn)輪兩級蒸發(fā)冷卻空調(diào)在通信機(jī)房的應(yīng)用研究［J］.制冷技術(shù)，2014，34（5）∶57-61.

［5］JB/T 11968-2014 通信基站用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)［S］.

［6］樊高定，賈磊，錢雪峰，等.空氣焓值法測量空調(diào)制冷量的不確定度評定［J］.流體機(jī)械，2007，35（6）∶62-65.

［7］GB/T 7725-2004 房間空氣調(diào)節(jié)器［S］.

［8］GB/T 19413-2010 計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理機(jī)房用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)［S］.

［9］GB/T 17758-2010 單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)［S］.

［10］YD/T 1363.3通信局（站）電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)第3部分：前端智能設(shè)備協(xié)議［S］.

Analysis on Key Points of Industrial Standard "Unitary Air Conditioners for Communication Base Station"

MA Jin-ping*，ZHANG Xiu-ping，JIA Lei，CAO Xiang-jun，ZHANG Ze-guo
（Hefei General Machinery Research Institute，Hefei，Anhui，230088）

Based on the product application background，key points of the industrial standard "Unitary Air Conditioners for Communication Base Station" are expounded，including definition and types，testing method and conditions，performance limits and control request，etc.The rationality of key parameters is discussed based on testing results.It can provide a better understanding for the design requests and performance evaluation of the product.

Communication base station；Unitary air conditioner；Industrial standard

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.03.203

*馬金平（1979-），男，工程師，學(xué)士。研究方向：制冷空調(diào)。聯(lián)系地址：安徽省合肥市長江西路888號，郵編：230031。聯(lián)系電話：0551-65335461。E-mail：beingo@163.com。

國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目《建筑用節(jié)能高效空調(diào)設(shè)備及系統(tǒng)開發(fā)》（No.2014BAJ02B00）