蓄電池分區溫控節能方案探討-04-27

作者:王剛（中興通訊）

近幾年來,為響應國家節能減排提倡,降低運行費用,中國通信領域蓬勃開展綠色行動,無線設備關載頻技術、通信電源高效休眠技術、綠色材料、基站綠色管理、提升空調溫度等技術和方案陸續得到應用。針對機房整體節能,全方面降低空調使用或者不使用空調思緒也逐步走向成熟。伴隨主設備耐候性能增強,升高機房工作溫度成為可能,但機房溫度對蓄電池壽命影響卻妨礙了機房溫升,蓄電池工作溫度成為機房溫升短板。蓄電池恒溫柜處理方案能有效處理上述難題,降低機房恒溫設備能耗,從而降低整個站點能耗,達成節能減排目。

方案概述和效果測試

機房或基站內部設備根據對環境溫度要求能夠分為兩類,一類是對工作環境溫度有較高要求設備,另一類是對工作環境溫度要求不高通信設備,如圖1所表示,無線設備、承載設備、電源設備都能夠在超出50℃環境溫度下正常工作,而作為后備供電蓄電池,最好工作溫度點是25℃。依據實際應用,當溫度升高超出10℃時,蓄電池壽命將減半,所以現在機房環境溫度通常控制在30℃以下。

圖1不一樣通信設備對環境溫度要求

分區溫控設計理念,是將機房或基站環境分為兩個區域,即電池工作區與非電池工作區,電池工作區確保蓄電池工作溫度為15℃~25℃,其她工作區溫度控制在30℃~35℃,進而實現基站或機房空調能耗大幅度下降。

蓄電池分區溫控技術方案包含電池柜、空調、控制器、電池架4個部分,細分包含隔熱材料、制冷單元、制熱單元、控制單元、風扇等功效單元。電池倉體關鍵由框架、面板和連接件等組成,板件是由保溫材料加鍍鋅鋼板等材料制作（通常保溫材料用40mm厚PET鉛箔復合材料）,含有良好隔熱、隔音、抗震、耐酸堿、阻燃性高等性能。電池倉空調為一體式空調,緊密安裝在電池倉體外側,為蓄電池提供一個最適宜局部環境,確保電池倉體內溫度能夠控制在15℃~25℃之間理想溫度工作點。

為方便后續敘述,我們定義該方案應用產品名稱為恒溫電池柜。

設備本身能耗測試

恒溫電池柜采取小功率壓縮機空調單獨實現對電池制冷,我們選擇一個站點進行跟蹤測試,7月15日—8月5日,21天共耗電41kWh,日耗電1.95kWh。

保溫效果測試

室內型恒溫電池柜制冷單元通常采取交流供電,所以需測試因停電造成空調關閉情況下,電池倉體保持倉內溫度能力。為確保測試充足,選擇機柜內部3處分散測試點,見表1,經過5小時后倉體內溫升測試結果顯示,在外部溫度超出30℃,且改變不大情況下,電池倉內部溫升小于3℃。可見在市電中止搶修過程,恒溫電池柜能夠確保電池工作溫度控制在一定范圍內。

表1恒溫電池柜倉體溫升測試

整體節能測試

恒溫電池柜方案目在于降低機房大功率空調工作時間,降低空調能耗,從而實現機房整體節能。經過在實際站點關閉和開啟恒溫電池柜空調和電池柜電表讀數對比測試（見表2）,能夠計算出,開啟恒溫電池柜后,空調整能58%,基站總節能25.15%。

表2關閉和開啟恒溫電池柜電表讀數對比

經濟分析

恒溫電池柜方案節能效果依靠實際機房環境和用戶使用習慣,不一樣制冷配置機房、不一樣空調開機設定溫度、不一樣負載率,節能效果不盡相同。我們能夠從理論分析上取得不一樣應用場景下恒溫電池柜方案帶來節電率,從而分析投資回報率。

假設某站點情況以下:基站空調功率為2400W,空調開機率取經驗值70%。安裝恒溫電池柜前,每年開機時間假設為200天（4800小時）,則安裝恒溫電池柜后,當室外溫度大于設定溫度時間（默認30℃）時才開空調,開機時間為2400小時。恒溫電池倉空調功率為215W,室內溫度大于20℃時開機,開機時間為4000小時。則計算出總耗電量如表3所表示。假設一套恒溫電池柜設備成本以7000~10000元計算,能夠預見該站點配置恒溫電池柜設備2~3年后可收回投資。

表3某理論站點安裝恒溫電池柜前后電費比較

應關注問題

機房主設備可靠性問題

蓄電池分區溫控技術節能實質是降低機房空調使用率,結果是提升了機房環境溫度,即使現在機房里設備工作溫度范圍覆蓋較寬,在機房溫度提升到30℃~35℃后仍能夠正常工作,但從長久效應來看,設備壽命還是會受到影響。蓄電池分區溫控技術應用后,機房全部設備MTBF綜合壽命還需做深入分析和研究。

機房一體化監控問題

蓄電池溫控技術作為機房節能一個新方案,廣泛應用后肯定包含到維護管理工作,即使現在各廠商提供蓄電池溫控箱含有常規通信接口,但因為提供設備廠商分散性,該產品在納入傳統動環監控系統應用上存在對接問題,為實現一體化監控,