8  热交换节能效果
　　
　　中国联通廊坊市分公司地处中纬度地带,属暖温带大陆性季风气候,冬季多偏北风,夏季多偏南风,年平均风速多在1.5～2.5m。全市年平均降水量为554.9mm,降水季节分布不均,多集中在夏季,6～8三个月降水量一般可达全年总降水量的70%～80%。四季分明,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,春季干旱多风沙,秋季秋高气爽,冷热适宜。年平均气温为12.7℃。一月最冷,月平均气温为零下3.4℃;七月最热,月平均气温为26.2℃,常年气温值如表3所示。基站智能热交换系统,利用室外自然冷空气,通过智能控制将外部冷空气经过净化后直接引入设备,在设备内部通过隔离的显热交换芯体与机房内部热量进行交换,排出机房内部的热量。其本身不带任何制冷元件,实现室内风冷降温,减少空调能耗。当室外、室内温差大于5℃时(室外温度低于22℃),可获得较好的冷却效果及
　　
　　节能效果。从表3中可知,在1、2、11、12四个月由于温度低,原有空调和热交换系统不启动;在3、4、5、9、10五个月,空调和热交换系统交替运行;在6、7、8三个月由于温度高,以原有空调运行为主,在阴雨天,室外气温较低时,热交换系统可偶尔启用。综上考虑热交换系统运行时间约为半年。
　　
　　根据廊坊市气象平均气温数据,平均气温<23℃,空调半载运行。空调每年运行时间为3、4、5、9、10五个月半载运行,6、7、8三个月全载运行。
　　
　　平均每个基站安装的空调容量按3P计算,空调电功率为2.72kW,没有安装热交换系统前空调每年耗电量为2.72×24×5×30×50%+2.72×24×3×30=4896+5875=10771kWh智能热交换系统能效比为6,空调能效比为2.6。
　　
　　智能热交换系统的耗电量与空调耗电量比例为2.6/6=43%,即节电率为57%。新安装设备热交换效率高,考虑五年平均工作效率为新安装设备的68%,在测算分析中节电率取38%左右。热交换系统每年运行时间为3、4、5、9、10五个月,可代替空调运行。原空调耗电量为4896kWh,热交换系统节约电量4896×38%=1860kWh。
　　
　　9  热交换测试效果评估
　　
　　通信基站节能系统的最终目的是降低通信基站能耗,由于开通节能系统的时间是在4月中旬,测试时间不长,故节能率并不代表全年节能率,但测试结果仍有较强的代表意义。
　　
　　(1)站点选取和测试数据选取
　　
　　选择的通信基站应具有一定的代表性,经实地考察,确定了如表4所示的试点站。
　　
　　(2)节能效果评估数据的获取
　　
　　①节能效果的评估,主要是对通信基站开停通风节能系统前后的能耗进行统计对比;
　　
　　②节能效果是采用智能电表直接读取方式,统计通信基站的用电量;
　　
　　③安装节能系统的试验通信基站,应安装相应的温度、湿度数据记录仪,记录通信基站室内外的温度、湿度,用于评估节能系统运行控制逻辑的准确性。
　　
　　(3)节能效果定性评估基本模式
　　
　　评估试运行期间,试验通信基站应达到以下基本要求:
　　
　　①通信基站设备未出现因为通风系统故障导致通信基站环境温度过高而退服;
　　
　　②通信基站环境的含尘量、通信基站洁净度等环境指标未因安装通风系统而恶化;
　　
　　③节能系统滤网的更换、清洗频率,不小于2个月;
　　
　　④未出现因系统自身故障导致空调系统、监控系统的异常情况;
　　
　　⑤系统运行未对附近环境造成明显噪音等影响,没有投诉现象发生。
　　
　　(4)系统试运行期间,应定期获取试验通信基站节能系统的运行监测数据,评估试验通信基站节能系统的设计和运行性能。
　　
　　(5)系统试运行期间,定期对试验基站进行巡检,定期获取空调用电数据进行比对,以形成对不同类型通信基站节能效果的直观评价。
　　
　　(6)评估热交换系统的主要内容
　　
　　①通信基站节能系统的运行性能受到多方面因素限制,其中有当地气象条件、通信基站周边环境、通信基站类型、通信基站设备配置功耗等因素的影响最为直接。以下内容可根据通信基站情况及实测数据进行调整;
　　
　　②节能系统的通信基站配置功耗适应性,设备功耗多少是否对节能效果有影响;
　　
　　③节能系统的区域适应性,如城镇和郊区是否存在不同等;
　　
　　④节能系统对气象条件适应性,不同季节对节能效果的影响;
　　
　　⑤节能系统对通信基站类型适应性,与基站面积的关系。
　　
　　(7)测试步骤
　　
　　节能状态:热交换启动温度为22℃,热交换关闭温度为26℃;空调启动温度为28℃,关闭温度为26℃。通风设备和空调共用一个空气开关,接一块智能电表B,在总空气开关前接一块智能电表A。非节能状态:空调启动为28℃。第一阶段:固定时间,打开节能设备(和空调联动),记录智能电表A表、B表数据、室内温度、室外温度。
　　
　　第二阶段:固定时间,关闭节能设备,让空调自主工作(但需要能监测空调的工作状态和环境温度)。智能电表记录A表、B表数据、室内温度、室外温度。持续测试一段时间。将开节能的数据作为通风节能(和空调联动)的能耗数据,非节能的数据作为空调自主工作的能耗数据。
　　
　　(8)耗电数据基本分析
　　
　　①楼庄基站数据统计
　　
　　本次节能试点数据记录从2013年4月17～26日,有效数据记录时间为8.8天,采用间隔一段时间启用节能系统来统计节能效果。
　　
　　对楼庄基站的全部数据进行处理,按上述能耗分析法原则进行分类统计,得出测试时间段内的平均率,节能总耗电数据(见表5)。
　　
　　注:节能——开启节能设备(和空调联动状态);
　　
　　非节能——关闭节能设备(恢复空调自主运行状态)。
　　
　　②钳屯基站数据统计
　　
　　本次节能试点数据记录从2013年4月20～26日,有效数据记录时间为6天,采用间隔一段时间启用节能系统来统计节能效果。对楼庄基站的全部数据进行处理,按上述能耗分析法原则进行分类统计,得出测试时间段内的平均率,节能总耗电数据(见表6)。
　　
　　经计算,楼庄基站:基站平均节能率为:24.30%;空调平均节能率为:98.05%。
　　
　　经计算,钳屯基站:基站平均节能率为:12.66%;空调平均节能率为:88.96%。
　　
　　(9)实际运行情况定性评估
　　
　　本次通信基站通风节能系统的技术要求和验收评估办法,对廊坊地区节能试验的情况进行了详细全面的分析评估。可以得出以下基本结论:
　　
　　①系统运行稳定可靠;
　　
　　②系统运行过程中未发现给通信基站带来灰尘增多的问题;
　　
　　③目前没有因为系统的运行导致通信基站内其它设备的故障现象;
　　
　　④目前没有因为安装了该系统而导致了防盗问题现象的发生;这说明节能系统在防盗方面所采取的措施是有效的;
　　
　　⑤本地区基站在测试期间空调节电率均达到89.55%以上,基站节电率在18.48%以上,这说明通过合理选择站点,可以达到良好的节能效果;
　　
　　⑥本次测试的基站通风设备选择的风量为2000～4500m3/h,如果增大通风量节能效果会更明显;
　　
　　⑦通信基站通风节能设备技术比较成熟,在测试过程中没有出现明显故障或引起投诉等现象;
　　
　　⑧从设备功耗来看,节能百分比会随着设备功耗增加而有所降低,但由于功耗增大,节电绝对值反而有增加的趋势。从区域来看:河北地区昼夜温差较大,比较适合安装通信基站通风节能设备;
　　
　　⑨节能设备与空调联动的效果。在本地区节能试点的控制参数上,设置室内温度低于22℃时关闭节能系统和空调系统;当室内温度大于24℃时,开启节能系统;当室内温度高于28℃时,关闭节能系统,开启空调系统;
　　
　　⑩对于小载频基站,春、夏、秋、冬季节均可实现节能,尤其是春、秋季的节能效果比较好,当然这也跟外部环境优良等因素有关;由于大载频基站设备发热量大,环境温度也比较高,节能系统在夏季难以达到良好的效果,但春、秋、冬季能发挥良好的节能作用。小载频基站节能效果一直比较好;大载频基站节能系统在随着气候进入凉爽季节而逐步体现其良好效果。随着载频的增加,平均节电率明显降低。
　　
　　随着载频增加,设备耗电和发热均增加,在通风功率固定的情况下,节电效率应随着发热增加而降低。但回收期还与机房耗电有关,随着载频增加,虽然节电率降低,但由于电能基数增加,因此在较大载频时的回收期反而短,综合考虑各种因素,10～18个载频的基站效果比较好。
　　
　　通信基站通风节能系统试验的节能效果比较明显,河北气候环境比较适合安装通信基站热交换节能设备:功耗适中的通信基站;优先选择15～30kW的通信基站;郊区温差明显的通信基站;选择便于安装的站点。
　　
　　总之,在建设、维护过程中总结和反馈经验,充分利用监控等系统搜集更全面的实际智能热交换运行数据,可以进一步分析和提高节能效果。
　　
　　作者简介
　　
　　高勇(1963-),男,毕业于上海复旦大学,研究生学历。现为中国联通廊坊市分公司网络建设部主任。曾于2002年2月编著了《通信电源专业技术规范》一书。

　　
　　王岳,男,中国联通河北省分公司运维部电源主管。
　　
　　武亚波(1963-),男,本科学历,工程师,现为中国联通廊坊市分公司网络维护中心电源主管。《UPS应用》杂志编委。
　　
　　编辑：Harris