基站機房節能換氣系統解決方案

一、應用背景
信息的時代已經到來，人類社會對溝通的需求不斷增加，通信服務提供商（SP/ISP）擴大網絡的投入，增加網絡的覆蓋，從而以期達到任何時間、任何地點、可與任何人溝通的效果。運營公司的移動基站、接入網站、模塊局的數量不斷增大，特別是移動基站的數量增加非常迅猛。
為了節約，絕大多數的移動基站均采用無人值守，但這些通信基站里的各種電子設備，是需要在一定的溫度環境下（基站環境國家標準GB50174-93規定長年基站溫度為18℃～28℃），才能長期正常地運行，為了達到基站標準的環境溫度，每個通信基站均配備了兩臺左右的空調，而這些空調長年處于開機狀態，目前的狀況是:
a、基站電費支出增大

根據一個地區移動通信分公司資料統計顯示，2006年138個基站電費支出為212萬元人民幣，2006年238個基站電費支出超過580萬元人民幣，平均每個基站基站的電費支出增加了58％。

b、基站空調電費支出所占比例較大
根據資料統計分析，平均每個基站空調的電費支出約占整個基站電費支出的54%左右，空調成為基站基站中的主要用電設備。
c、基站空調用電浪費現象較為嚴重
• 目前基站空調大多被設置為制冷18℃，或者自動24℃，由于基站是無人值守，很多基站空調全年開啟，浪費的現象較為嚴重。
• 而根據電子設備運行的相關國家規范規定，一般基站長年溫度應保持在18℃～28℃以內，濕度10%—90% ，基站空調若與我公司生產的安全節能換氣系統配套聯動使用，節能的空間很大。
空調的電能消耗對通訊運營公司來說，是一筆很大的開支。在我國絕大多數地區，很多時間段內的自然常溫就能滿足電子設備正常運行的溫度要求，或者僅需一臺空調間歇工作就能滿足這些電子設備正常運行的溫度要求。
基于上述原因，我們采用國際先進的控制理論技術，依據國際基站通用標準和電器設備可靠安全運行的最佳環境的長期試驗報告數據，研發設計出基站換氣節能系統，該系統在具有基站節能功能的同時，還具有可靠的安全報警功能和完善的聯網功能。
對采用換氣方式達到節能這一點，人們都能認同，問題是采用TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統到底能節多少能，有多大的節能空間？對基站的綜合環境安全性有無影響？在四川聯通所屬的基站中找了兩個相同載頻和空調的基站，分別對空調和節能系統安裝了電度表，其中一個基站安裝TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統（成都聯通齊力基站），另一個基站只對空調安裝了電度表（成都聯通紫荊祥宇花園基站）。同時要求白天室外溫度不低于28℃作為節能對比的條件，2006年4月29日下午4點至5月8日下午4點這九天基本滿足了測試對比條件，其白天的室外溫度均在28℃與33℃之間，測試的結果是：安裝了TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統的齊力基站空調和換氣系統九天的總用電數為206度電，沒有安裝節能系統的對比基站紫荊祥宇花園基站空調九天的總用電數為462度電。平均每天的節電度數為28.4度電。
5月8日下午4點至5月21日下午4點這13天，成都地區天氣起伏很大，大面積一會兒降溫一會兒升溫，測試的結果是：安裝了TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統的齊力基站空調和換氣系統13天的總用電數為266度電，沒有安裝節能系統的對比基站紫荊祥宇花園基站空調13天的總用電數為607度電。平均每天的節電度數為26.23度電，5月21日下午4點至6月6日下午4點這15天，成都地區天氣已基本進入夏天，測試的結果是：安裝了TLK-S-Ⅲ基站節能溫度控制換氣系統的齊力基站空調和換氣系統15天的總用電數為326度電，沒有安裝節能系統的對比基站紫荊祥宇花園基站空調15天的總用電數為633度電。平均每天的節電度數為22.47度電，。
在我國北方安裝TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統的節能效果有會怎么樣呢？回答是肯定的，在中國移動北京公司的長辛店連山崗基站安裝了TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統，在北京移動的金家彎基站只對空調安裝了電度表，測試數據見附表（此數據由中國移動北京公司直屬的維護單位北京移聯信達通信技術公司測試后制表確認）：從中國移動北京公司的兩個對比移動基站的空調用電情況得出，在五月以前，安裝了TLK-S-Ⅲ基站控制換氣系統的長辛店連山崗基站空調與節能系統平均每天的用電為15度電，沒有安裝節能系統的金家彎基站空調平均每天的用電為46.8度電，每天的節電度數為31.8度電。進入五月以后，在5月11日到15日間，安裝了TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統的長辛店連山崗基站空調與節能系統每天的用電為26度電，沒有安裝節能系統的金家彎基站空調每天的用電為51.85度電，平均每天的節電度數為25.86度電。
從在南方和北方不同地區測試的結果看，TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統對通信基站節能的效果是很顯著的。
TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統對于防塵的處理也是十分嚴格控制的。中國移動北京公司為了嚴格測試換氣節能系統的防塵控制能力，特別配備了空氣浮塵顆粒測試設備，北京今年已經歷了好幾場沙塵暴天氣，在沙塵暴天氣發生的第二天，2006年4月17日，北京移動公司就對安裝了TELECOM-MES-I基站換氣節能系統的北京長辛店連山崗基站進行了基站室內空氣中浮塵顆粒數的測量，國家基站內空氣中浮塵顆粒數國標為：空氣中浮塵顆粒數(flow 2.83L/min )，實際測量基站內空氣中浮塵顆粒數據如下
0.5um 0019671678 /立方米
1.0um 0003274490 /立方米
2.0um 0002415348 /立方米
3.0um 0001155609 /立方米
5.0um 0000013338 /立方米沙
在北京發生了沙塵暴天氣后基站內測量的空氣中浮塵顆粒數基本上達到了國標要求。在沒有發生沙塵暴天氣的2006年4月26日，北京移動公司又對安裝了TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統的北京長辛店連山崗基站進行了基站室內空氣中浮塵顆粒數的測量，國家基站內空氣中浮塵顆粒數國標為：空氣中浮塵顆粒數(flow 2.83L/min )，實際測量基站內空氣中浮塵顆粒數據如下
0.5um 0006116760 /立方米
1.0um 0001083888 /立方米
2.0um 0000825669 /立方米
3.0um 0000430443 /立方米
5.0um 0000005148 /立方米
完全達到了國家基站內空氣中浮塵顆粒數國標要求。TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統的防塵控制能力在北方有沙塵暴發生的地區都能達到基站環境的國標要求，在南方沒有沙塵暴的地區，更能達到基站環境的國標要求。
TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統對通信基站運行的安全性設計也是十分可靠的，其一：系統施工安裝方面僅要求對基站墻壁南北面各開一個直徑為10厘米的圓孔，作為進排氣孔，僅比一般的空調安裝空（空調安裝孔直徑不小于6厘米）大一點，根本保證了不會對基站墻體的安全影響和防盜安全影響。其二，系統軟硬件設計有完備的安全運行保證，在最壞的情況下，TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統本身出現了故障，這時，系統自身的診斷模塊會立即接替系統工作，在發出故障告警的同時，不管當時環境溫濕度狀況如何，都會立即開啟基站內的所有空調，使之保證通信設備的安全運行。
經過對比測試，TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統在一個基站一年就能為通信運營公司節能近萬度電，如果對一百個通信基站，一千個通信基站，一年又將對社會節省多少的電能，對通信運營公司又將節省多少運營成本！同時由于基站空調處于間隙工作狀態，將大大延長了空調的使用壽命，這也將為通信運營公司節省很大的空調維護成本，TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統將大大降低通信運營公司的營運成本。
TLK-S-Ⅲ基站換氣節能系統可智能聯動控制國內所運行的各種型號的空調，而無需對空調進行任何改造！既可以在現場通過自動程序控制，又可以通過RS485通訊接口遠程控制；它既可以單機獨立使用，又可以級聯于用戶已有的動力環境集中監控系統中集中監控。此外還預留了一個對下的RS232口讀取智能設備數據。

二、原理、組成、工作流程及參數
2.1.系統原理
由于基站內溫度的升高是因電氣設備的長期運行發熱、而非站外環境溫度所致。如一年四季均用空調來保持站內溫度(主要是降溫)，則冬、春、秋三季及夏季的早晚時段的室外低溫便可散熱降溫的有利條件被忽視,從而導致電能的浪費、營運成本居高不下。
基站換氣節能系統充分利用基站室內外的溫差而形成熱交換，依靠大量的空氣流通，有效地將基站內的熱量迅速向外遷移，實現室內散熱。從而大幅度降低電能消耗和營運成本、延長空調使用壽命。

2.2.系統組成
基站換氣節能系統包括：控制系統（核心部分）、紅外遙控器、進氣系統、排氣系統、室外溫濕度傳感器、室內溫濕度傳感器、電流傳感器、互聯接口部分。
2.3.系統工作流程
通過485總線與計算機相聯，在設置運用軟件包下，設置系統風機低溫門限（空調開始制熱溫度T1)、中溫門限（風機啟動溫度T2)、高溫門限（空調啟動溫度T3)、室內外溫度差(T4),溫度回差（T5）,以及其他設置參數與事項。系統實時檢測室內外溫度,及室外濕度。在特殊的數學模型算法程序的規范下，自動控制風機與空調的合理工作，從而達到節能的最佳效果。
另外，基站換氣節能系統的功能還包括：
當有人進入時，即門禁打開時關閉空調，開啟換氣系統通風。
室內有人的情況下，可以控制風機通風和空調運轉。
溫度正常狀態時，對空調進行輪換控制，每八個小時輪換一次（輪換時間可以設置）。
分別累計并顯示兩臺空調的運行時間，并存儲，掉電后數據不丟失。
向上通訊功能：RS485/RS422或RS232輸出溫度值、電流值、空調工作狀態，并可遠端控制。
向下通訊功能：RS485控制遙控器，并給遙控器供電；RS232預留為與其它智能儀器通訊。
每隔1小時自動遙控空調一次。
具有停電后來電空調自啟動功能，控制器自動每隔5分鐘發送一次遙控指令；如果接有交流電壓傳感器，則一旦檢測到交流電壓大于 150V則立即發送一次遙控指令，低于150V不發送一次遙控指令。
本系統還具有空調告警功能，分為空調告警和遙控器通訊狀態告警。
基站換氣節能系統即可以獨立工作，也可以通過RS232或RS485總線和動力監控模塊連接，通過不同的傳輸網絡將數據上傳到監控中心，本系統主要是以提高空調的運作效率，利用自動換氣調溫原理，從而來節能，以達到降低運營成本的目的。