基于移动基站的智能换热设备设计

基于移动基站的智能换热设备设计摘要：随着我国通信事业的不断发展，通信基站数量快速增加，通信设备的数量也在逐渐扩容。为了保证通信机房设备的正常运行，对其工作环境也提出了更高的要求。本文围绕此课题进行了研究探讨。

关键词：移动基站智能换热设备设计

0 引言

通信基站是一个相对密闭的空间，大量通信设备工作不断散热，就会使机房温度不断升高，所以通信机房采用空调来调节温度。空调的功率和运行时间随着基站规模、设备数量的增加，在不断地增大和增长，用电量快速增长。为了实现通信基站节能降耗的目的，引入了通信基站智能换热设备，它可以有效地减少或调节空调的运行时间，从而达到节电的目的。

1 概述

通信基站智能换热设备是一种向通信基站提供诸如空气循环、空气过滤和冷却控制的装置，其本身不带任何制冷元件。通过对基站墙体的简单改造，利用基站内部、外部环境温差，实现基站内a 外部冷热空气热量交换来降温，可以独立使用或者与其它主要的制冷空调联动使用。

1.1 基本原理及工作流程智能换热设备，是基于外界与基站内部的温度差，通过风机引入温度低的外界空气，在换热芯体处与引进的机房内部热空气进行热量交换，同时将交换后的室外热空气排

出，交换中，室内空气温度降低，重新回流到机房，致使整个机房温度下降，从而减少空调的运行时间，达到节能目的。

首先按照基站工作温度要求，设定换热设备温度门限、室内外温差等参数，通过环境监测传感器的检测，当室内温度超过温度门限，外界温度不满足条件时，系统可以控制空调进行制冷，当外界环境温度很低，满足室内外温差设定值时，智能换热系统控制风机启动运行，外部冷空气及基站内部热空气在换热芯体进行热量传递，室内温度下降，直至基站温度达到工作温度时，风机停止运行，从而达到节能的最佳效果。同时，当室内温度很低时，设备也可以控制空调进行加热，直至温度满足要求，空调停止运行。

1.2 智能换热设备组成基站智能换热设备多为一体化设备，机箱内部主要由控制器（含lcd显示、键盘）、室内侧风机、室外侧风机、环境监测传感器、换热芯体、交流接触器或红外发射器组成，以及室外防雨罩和其它安装附件等。

控制器是系统的核心，通过各种端口对基站内外各种环境参数的采集、存贮和运算及处理，根据设定的参数控制室内外侧风机及空调的工作，利用外部环境自然空气的内外交换来达到室内温度调节的作用，从而减少空调启动时间，达到节能降耗的目的。

换热芯体是基站内外空气热量交换的载体。通过它的交换，使外界冷空气温度上升，使室内热空气温度降低，从而达到基站内部空气制冷的效果。

室内侧风机主要功能是将基站内部的热空气通过风机引入到换

热芯体，经过热量交换后将温度降低的冷空气再次排回到基站。

室外侧风机主要功能是将外界的冷空气通过风机引入到换热芯体，经过热量交换后将温度升高的热空气排出到室外。

环境监测传感器用于采集基站内外部温度参数，为控制器提供环境数据。

交流接触器或红外发射器主要用来检测空调的运行状态以及控制空调的启动与停止，通过交流接触器或红外发射器，换热设备可以与空调进行联动运行。

1.3 主要功能特点①节能：该换热设备在一定时间内可以代替空调制冷。通过换热芯体，机房空气热量转移，达到降低基站内部温度的效果，大大降低了基站电耗，同时由于该换热设备的利用，空调机的工作时间大为减少，延长了其使用寿命，降低了通信运营商的投资成本及维护费用。②运行方式多样：换热设备独立安装，运行时可与空调设备联动，也可单独使用进行降温。若基站内部温度、外界温度、室内外温差满足要求时，换热设备单独运行，通过热量交换，及时把基站内部的空气热量排出，降低基站内部温度，减少空调运行时间。若基站内部温度、外界温度、室内外温差不满足要求时，节能换热设备将控制空调联动运行，通过空调进行制冷，将基站调节到工作温度。③防尘、防水：智能换热设备是通过换热芯体进行室内、外空气热量交换，基站空气同室外空气是完全隔离的。室内热空气进入换热芯体内侧通道被降温后又排入室内、室外冷空气进入换热芯体外侧通道被升温后又排到室外，室外空气中的

灰尘和杂物，不会进入到室内，不会影响到基站的洁净度和湿度，完全起到了防尘、防水的功能。④故障应急：智能换热设备作为通信基站温度调节和控制的设备，当设备运行故障无法调控基站温度时，自动切离，同时启动空调系统，从而不影响原有空调设备的正常工作和控制功能。当空调设备运行故障时，在室外温度低于基站内温度情况下，同时温差满足要求，开启换热设备也可以正常工作。

⑤自启动功能：开启/关闭智能换热设备的温度、运行状态等各类参数值，可根据用户要求进行设置并保存。系统掉电时，具有保存参数设置值及告警信息的功能，供电恢复时，系统具有来电自启动功能。⑥防止设备频繁切换功能：在保证基站所要求的温度前提条件下，智能换热设备中风机、空调独立运行时间可设定，可防止换热设备与基站空调频繁切换运行的状况发生。⑦监控功能：对室内、外温度、风机运行状况、空调运行状况，以及系统运行模式等信息的监控功能，并向机房监控系统上传上述信息。⑧报警功能：智能换热设备产生告警时，及时向机房监控系统上传告警信息，室外、室内任何环境监测传感器故障，系统会发出告警，并停止风机，启动空调来控制室内环境。⑨智能控制：人性化可视界面，完善的控制逻辑。

2 当前移动通信基站的节能现状分析

通信基站利用自然空气为冷源进行节能，主要有通风换气和智能换热两种设备实现。通风换气设备本身工作原理很简单，当室外空气温度较低时，直接用风机将室外低温空气送至基站内部，为室

内降温。相对于智能换热设备来说，节能方式更直接，效果也更好。但系统受外界天气约束比较大，外界温度过低时引入，会使室内空气冷凝，增大湿度，影响设备运行，风沙大时灰尘会增多，影响机房的洁净度，均会破坏到机房的工作环境。智能换热设备，利用换热芯体隔离交换的方式，所以外界空气不会影响到机房的工作环境，所以智能换热设备工作范围更广，工作时间也会更长。

3 节能应用举例

3.1 案例介绍 2008年4月份，在广东省联通基站对换热设备节电量进行了测试，选取了5个基站。每个基站采用空调独立运行和换热设备空调联动系统运行两种方式进行，分别记录每个基站空调或换热设备的耗电量，同一基站耗电量进行对比，计算出节电量、节电率。

在测试时间内，通信设备运行正常，基站业务量也比较稳定。两种运行方式测试起始终止时间完全相同，节能设备工作小时数与空调单独工作小时数完全一致，运行时间周期是一样的。外界环境，包括天气、温度等基本一致。所以，这段期间空调或换热设备的耗电量、节电量、节电率等数据具有可靠性、参考性。

3.2 测试分析

从表一基站耗电量分析表中，我们可以看到，采用换热设备工作时，耗电量明显减少，节电率也相当不错，节电量效果非常好。

3.3 经济效益根据智能换热设备的工作原理及基站要求温度，在该地区，该设备的最佳节电时间在1、2、3、11、12月份，其它