一種無動力風(fēng)帽在通信基站的應(yīng)用

陳大勇，牛聯(lián)峰

（1.中國電信股份有限公司漯河分公司，河南 漯河 462000；2.中國電信股份有限公司河南分公司，河南 鄭州 450000）

1 風(fēng)扇冷卻

風(fēng)扇冷卻是通過室外一體化機柜內(nèi)外空氣的對流，將柜內(nèi)空氣排到室外，同時將柜外的空氣排入柜內(nèi)，實現(xiàn)柜內(nèi)熱量的轉(zhuǎn)移[1-2]。

該方式的優(yōu)點是投入少，運行成本低；缺點是粉塵、油污等易進入，在外界環(huán)境溫度很高的情況下，起不到降溫效果[3]。

2 機柜空調(diào)冷卻

機柜空調(diào)冷卻是通過室外一體化機柜內(nèi)部安裝小型空調(diào)來實現(xiàn)現(xiàn)有冷卻。

這種冷卻方式效果顯著，但也存在諸多客觀問題，如設(shè)備運行成本高、受環(huán)境影響大、濾網(wǎng)要經(jīng)常清洗及維護成本增加。

3 熱交換冷卻

熱交換冷卻是利用低于室外一體化機柜內(nèi)溫度的柜外空氣，通過風(fēng)機的驅(qū)動，經(jīng)熱交換芯進行有效交換，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，進而滿足室外一體化機柜在密閉狀態(tài)下的散熱要求。

但是，熱交換冷卻的降溫原理決定了此方式對于環(huán)境的要求較高，僅適用于部分常年環(huán)境溫度較低的地區(qū)。

在一些經(jīng)濟較落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)停電、電壓過低導(dǎo)致上述溫控設(shè)備不能工作的狀況，但基站的通信設(shè)備必須持續(xù)工作，現(xiàn)有溫控設(shè)備不能滿足這樣的應(yīng)用場景需求。同時，停電時需通過蓄電池對溫控設(shè)備進行供電，降低了蓄電池后備時間，加速了基站掉站，影響用戶口碑。

鑒于此，在室外一體化機柜引入了一種無動力風(fēng)帽來輔助降溫。

4 無動力風(fēng)帽

無動力風(fēng)帽原理是利用自然風(fēng)力及室內(nèi)外溫度差造成的空氣熱對流，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，從而利用離心力和負(fù)壓效應(yīng)將室內(nèi)不新鮮的熱空氣排出。無動力風(fēng)帽已在養(yǎng)殖、大型工業(yè)廠房等領(lǐng)域得到了充分利用。

依據(jù)無動力風(fēng)帽零成本運行、24 h無需人員操作、重量輕、綠色環(huán)保、無噪音、壽命長及安裝簡便迅捷等特點，在室外一體化機柜上進行了改造嘗試，如圖1所示。

被改造的基站位于4樓樓頂，天氣為晴天，天氣預(yù)報溫度20～29 ℃。改造前，準(zhǔn)備了兩只溫度顯示基本一致的溫度計進行測溫，一只放在室外一體化機柜外環(huán)境中，另一只安放在室外一體化機柜內(nèi)靠近設(shè)備處。

圖1 改造原始圖

改造前，關(guān)閉了室外一體化機柜空調(diào)，2 h后進行了記錄，此時室外溫度計顯示值為25 ℃，機柜內(nèi)溫度計顯示值為53 ℃，溫差28 ℃，故機柜內(nèi)溫升嚴(yán)重，設(shè)備安全運行受到威脅。

改造時，考慮到防塵的需要和降低成本，利用原有的空調(diào)濾網(wǎng)作為進氣通道；考慮到防雨的需求，把風(fēng)帽安裝在機柜側(cè)面，如圖2所示。

圖2 改造后

改造完成2 h后，又一次進行溫度測試，此時室外溫度計顯示值為31 ℃，機柜內(nèi)溫度計顯示值為39 ℃，溫差8 ℃，基本可以保證運營商設(shè)備的正常運行。對比沒有改造時的記錄，室外溫度上升了6 ℃，柜內(nèi)溫度下降了14 ℃，無動力風(fēng)帽降溫效果明顯。

4.1 節(jié)能效果展示

與機柜空調(diào)比對：以某型號為HWJGKT20P1C134為例，空調(diào)額定電率為850 W，根據(jù)室外一體化機柜的特點，空調(diào)每年至少需要全速運行300 d左右，以現(xiàn)在電價0.68元/kW·h計算，每臺室外機柜一年需產(chǎn)生電費4 161.6元。

由于無動力風(fēng)帽不需要電，且是利用溫差進行的過程冷卻，濾網(wǎng)吸附灰塵的能力不足，因此產(chǎn)生的維護費用極少。1臺安裝無動力風(fēng)帽的室外機柜比安裝空調(diào)的室外機柜一年節(jié)省4 161.6元。改造費用不到500元，兩個月即可收回成本。

5 結(jié) 論

通信網(wǎng)中應(yīng)用的室外化機柜實現(xiàn)了節(jié)能減排，可以大大降低運營商的網(wǎng)絡(luò)運營成本和能耗成本。