綜合接入?yún)^(qū)5G BBU池精準(zhǔn)排熱節(jié)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(wǎng)絡(luò)建設(shè)已全面加速，5G BBU設(shè)備安裝規(guī)劃局點(diǎn)多、設(shè)備功率大且發(fā)熱量高，設(shè)備安裝選點(diǎn)基本都在電信現(xiàn)有機(jī)房，與4G BBU設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備混裝在同一機(jī)房。每臺(tái)5G BBU設(shè)備功率為1 kW，一個(gè)機(jī)柜安裝5臺(tái)，開機(jī)測(cè)試出風(fēng)口溫度比進(jìn)風(fēng)口溫度高10～15 ℃，熱風(fēng)全部排在了機(jī)房內(nèi)，使機(jī)房整體溫度升高，造成數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備高溫告警，影響設(shè)備正常工作。及時(shí)解決機(jī)房高溫問題，是對(duì)維護(hù)工作的極大挑戰(zhàn)，在某局點(diǎn)創(chuàng)新實(shí)施了精準(zhǔn)排熱節(jié)能技改，將5G BBU設(shè)備熱量直接排出機(jī)房，避免了機(jī)房溫度的急劇升高，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降溫效果。

2 現(xiàn)狀分析

西安電信分公司某局三樓機(jī)房的總面積為316 mm2，安裝有傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)MSE、IPRAN、OLT、IPTV交換機(jī)以及磁陣設(shè)備等80架，新安裝5G BBU設(shè)備5架，機(jī)房安裝空調(diào)4臺(tái)，總制冷量為260 kW，樓頂平臺(tái)已無空調(diào)室外機(jī)安裝位置。機(jī)房空調(diào)制冷效果與現(xiàn)有設(shè)備發(fā)熱量基本達(dá)到了平衡狀態(tài)，空調(diào)出風(fēng)溫度為21 ℃，風(fēng)速9.8 m/s，整體平均溫度為27 ℃。設(shè)計(jì)規(guī)劃安裝5G BBU共8架，目前只安裝了5架，開機(jī)測(cè)試5G BBU設(shè)備進(jìn)風(fēng)口溫度平均為32 ℃，出風(fēng)口溫度平均為45 ℃，熱風(fēng)全部排在了機(jī)房內(nèi)，5G BBU設(shè)備區(qū)域溫度達(dá)到36 ℃，必須及時(shí)解決5G BBU設(shè)備全部開通造成機(jī)房高溫問題。

3 解決方案

因集采空調(diào)廠家供貨困難，不能滿足急用要求，如繼續(xù)采用初期在5G BBU設(shè)備附近安裝60 kW空調(diào)制冷降溫方案，必將影響該區(qū)域5G BBU設(shè)備的按時(shí)開通，因此必須采取有效措施解決現(xiàn)場(chǎng)問題。

5G BBU設(shè)備成排安裝，機(jī)架為前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口在機(jī)架正面的板卡下方，排風(fēng)口在機(jī)架背面板卡上方，為獨(dú)立直吹排風(fēng)口。該安裝方法容易實(shí)現(xiàn)從上方集中收集整體排出，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)勘察、論證以及協(xié)商決定，針對(duì)機(jī)房5G BBU設(shè)備機(jī)框散熱方式集中的特點(diǎn)，采取將各機(jī)架熱量收集直接排出機(jī)房的方法，即精準(zhǔn)排熱法，解決機(jī)房高溫問題。5G BBU設(shè)備機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口位置如圖1所示。

圖1 5G BBU進(jìn)出風(fēng)口位置

4 選材及要求

排風(fēng)方案確定后，選料必須滿足以下要求。首先機(jī)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(fēng)系統(tǒng)故障要易發(fā)現(xiàn)。其次風(fēng)機(jī)和電機(jī)要求具有國家3C認(rèn)證，具備可靠性高和長期運(yùn)行穩(wěn)定等特性。再次排風(fēng)量要滿足8架BBU設(shè)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(huì)將機(jī)房冷量快速排出，給機(jī)房空調(diào)制冷增加負(fù)擔(dān)，排熱量太小會(huì)造成熱量在風(fēng)筒的聚集，而影響5G BBU設(shè)備的正常運(yùn)行。設(shè)備熱量的排出必須考慮到同等風(fēng)量的輸入，機(jī)房不能形成負(fù)壓，新風(fēng)口面積要大于等于1.5倍排風(fēng)口面積，主風(fēng)道橫截面積為設(shè)備進(jìn)風(fēng)口面積之和。最后安裝出來的成品要與機(jī)房整體協(xié)調(diào)，牢固且美觀。

經(jīng)過對(duì)市場(chǎng)上銷售的風(fēng)機(jī)、電機(jī)以及耐溫防火材料的摸查與調(diào)研，考慮要兼顧到以上幾點(diǎn)要求，確定采用材料及參數(shù)如下。風(fēng)機(jī)型號(hào)采用消防通風(fēng)低噪聲柜機(jī)式離心通風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)的電機(jī)在風(fēng)道外，避免了電機(jī)因長時(shí)間受熱而燒壞電機(jī)。根據(jù)進(jìn)排風(fēng)測(cè)算，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為7 000～9 000 m3/h，風(fēng)機(jī)全壓為500～600 Pa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 228 r/min，電源為380/50（V/Hz）。電機(jī)采用故障率低且高質(zhì)量好品牌的2.2 kW高效三相異步電機(jī)，功率為2.2 kW，轉(zhuǎn)速為1 400 r/min，電源為380/50（V/Hz）。將主電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)納入動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)直接派單給維護(hù)人員，使電機(jī)故障早發(fā)現(xiàn)早處理。排風(fēng)道材料采用0.75 mm鍍鋅鐵板制作，風(fēng)筒口徑為40 cm×50 cm，單個(gè)機(jī)柜異型小排風(fēng)筒，按照機(jī)柜排風(fēng)口大小尺寸制作，與主風(fēng)道單向銜接，單個(gè)風(fēng)筒與機(jī)柜采用活連接，在設(shè)備維修或更新時(shí)能方便拆卸。各BBU機(jī)柜出風(fēng)口異型風(fēng)筒與主風(fēng)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(jī)房。此外，選擇遮陽背陰的東、北向窗口，盡量靠近空調(diào)回風(fēng)位置制作80 cm×100 cm新風(fēng)口一個(gè)，采用兩級(jí)過濾網(wǎng)過濾進(jìn)新風(fēng)，起到隔塵新風(fēng)效果。選用備用離心風(fēng)機(jī)參數(shù)中功率為1 200 W，轉(zhuǎn)速為1 400 r/min，電源為380/50（V/Hz）。

為了使5G BBU設(shè)備保持排風(fēng)暢通，不影響設(shè)備正常運(yùn)行，在風(fēng)道內(nèi)裝有備用離心風(fēng)機(jī)和隔離風(fēng)閥控制開關(guān)，主風(fēng)道后端加裝有應(yīng)急排風(fēng)設(shè)備，并與室外相通。當(dāng)主用排風(fēng)電機(jī)故障停機(jī)時(shí)，為了避免風(fēng)筒內(nèi)熱量聚集，影響5G BBU正常運(yùn)行，自控聯(lián)動(dòng)裝置開啟備用應(yīng)急排風(fēng)設(shè)備，將風(fēng)道內(nèi)熱量從風(fēng)道后端排出機(jī)房外。

5 精準(zhǔn)排放系統(tǒng)安裝前后效果測(cè)試

方案和材料確定后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量尺寸，聯(lián)系廠家采購風(fēng)機(jī)進(jìn)行材料加工制作，經(jīng)過兩天安裝調(diào)測(cè)，電機(jī)和風(fēng)箱運(yùn)行穩(wěn)定，噪音小且無震蕩，排熱效果顯著，5G BBU精準(zhǔn)排熱系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 精準(zhǔn)排熱系統(tǒng)

安裝前用相關(guān)儀器儀表測(cè)試數(shù)據(jù)如下。5G BBU機(jī)柜加風(fēng)筒前，用溫度測(cè)試儀測(cè)量進(jìn)風(fēng)口溫度為32.5 ℃，出風(fēng)口溫度為45 ℃，用風(fēng)速儀測(cè)試機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速3.9 m/s。安裝使用后，用溫度測(cè)試儀測(cè)量進(jìn)風(fēng)口溫度為29.1 ℃，用風(fēng)速儀測(cè)試機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速4.1 m/s。機(jī)房新風(fēng)設(shè)備開機(jī)前測(cè)量風(fēng)速為0 m/s，進(jìn)風(fēng)溫度為28.3 ℃，開機(jī)后測(cè)量風(fēng)速為1.5 m/s，進(jìn)風(fēng)溫度為28.4 ℃，說明開機(jī)后外面的空氣向機(jī)房內(nèi)補(bǔ)進(jìn)。

6 節(jié)能效果測(cè)算

6.1 加裝精準(zhǔn)排熱系統(tǒng)前后用電量計(jì)算

改裝前在機(jī)房空調(diào)控制柜加裝了計(jì)量表，計(jì)量表互感器變比為200:5，經(jīng)抄表計(jì)算，精準(zhǔn)排風(fēng)系統(tǒng)安裝前每天機(jī)房空調(diào)平均用電1517 kW·h，精準(zhǔn)排熱系統(tǒng)安裝投運(yùn)后每天機(jī)房空調(diào)平均用電1462 kW·h，比改裝前每天少用電55 kW·h，結(jié)合本次加裝的新風(fēng)裝置，秋、冬季節(jié)能效果會(huì)更好。

精準(zhǔn)排熱技改后，機(jī)房空調(diào)總用電減少的原因分析如下。改裝前5架5G BBU設(shè)備運(yùn)行，每臺(tái)平均以風(fēng)速4.2 m/s向機(jī)房排出45 ℃的熱風(fēng)，空調(diào)整體降溫壓縮機(jī)工作時(shí)間長，精準(zhǔn)排熱改裝后，5架5G BBU設(shè)備排出的45 ℃熱風(fēng)被風(fēng)機(jī)經(jīng)風(fēng)道全部排出到室外，同時(shí)機(jī)房進(jìn)風(fēng)口吸入20～30 ℃同量的室外空氣，雖然增加了2.2 kW電機(jī)用電，但空調(diào)整體壓縮機(jī)工作時(shí)間縮短，所以改造后比改造前空調(diào)總用電量減少。

6.2 加裝空調(diào)成本比較

機(jī)房規(guī)劃安裝8架5G BBU設(shè)備，每架額定功耗5 kW，共計(jì)40 kW，按規(guī)范配備1.5倍制冷量空調(diào)，如果采用加裝60 kW制冷量（電功率為24 kW）空調(diào)，按設(shè)備運(yùn)行效率80%計(jì)算空調(diào)每天用電約為460 KW·h，每年多消耗電費(fèi)100 000元（每度電0.6元），而且一臺(tái)60 kW制冷量空調(diào)投資總成本約80 000元。

6.3 5G BBU設(shè)備加裝封閉冷通道成本比較

加裝封閉冷通道DC艙，每個(gè)機(jī)柜建艙投資約2 300元，8個(gè)機(jī)柜需18 400元，DC艙內(nèi)配40 kW制冷量一主一備兩臺(tái)空調(diào)，按照空調(diào)每天用電約為307 kW·h估算，每年多消耗電費(fèi)67 000元。每臺(tái)空調(diào)成本價(jià)為70 000元，建封閉冷通道DC艙總投資需158 000元。本次針對(duì)機(jī)房8架共計(jì)40臺(tái)5G BBU設(shè)備精準(zhǔn)排熱技改，投資共計(jì)20 000余元。

7 結(jié) 論

經(jīng)節(jié)能效果測(cè)算及投資成本比較，本次對(duì)5G BBU設(shè)備精確排熱技改的投資最少，既解決了5G BBU設(shè)備高熱量在機(jī)房的排放，也明顯降低了機(jī)房整體環(huán)境溫度（2～3 ℃），減少了空調(diào)壓縮機(jī)工作時(shí)間和用電費(fèi)用。故精準(zhǔn)排熱技改項(xiàng)目可以解決機(jī)房高溫和機(jī)房局部高溫問題，具有用時(shí)短、見效快、投入成本小、節(jié)能效果好且維護(hù)簡單方便的優(yōu)點(diǎn)。