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蓄电池分区温控节能方案探讨
-04-27     作者: 王刚（中兴通讯）
    近几年来, 为响应国家节能减排提倡, 降低运行费用, 中国通信领域蓬勃开展绿色行动, 无线设备关载频技术、 通信电源高效休眠技术、 绿色材料、 基站绿色管理、 提升空调温度等技术和方案陆续得到应用。针对机房整体节能, 全方面降低空调使用或者不使用空调思绪也逐步走向成熟。伴随主设备耐候性能增强, 升高机房工作温度成为可能, 但机房温度对蓄电池寿命影响却妨碍了机房温升, 蓄电池工作温度成为机房温升短板。蓄电池恒温柜处理方案能有效处理上述难题, 降低机房恒温设备能耗, 从而降低整个站点能耗, 达成节能减排目。

方案概述和效果测试

    机房或基站内部设备根据对环境温度要求能够分为两类, 一类是对工作环境温度有较高要求设备, 另一类是对工作环境温度要求不高通信设备, 如图1所表示, 无线设备、 承载设备、 电源设备都能够在超出50℃环境温度下正常工作, 而作为后备供电蓄电池, 最好工作温度点是25℃。依据实际应用, 当温度升高超出10℃时, 蓄电池寿命将减半, 所以现在机房环境温度通常控制在30℃以下。

 图1 不一样通信设备对环境温度要求

    分区温控设计理念, 是将机房或基站环境分为两个区域, 即电池工作区与非电池工作区, 电池工作区确保蓄电池工作温度为15℃~25℃, 其她工作区温度控制在30℃~35℃, 进而实现基站或机房空调能耗大幅度下降。

    蓄电池分区温控技术方案包含电池柜、 空调、 控制器、 电池架4个部分, 细分包含隔热材料、 制冷单元、 制热单元、 控制单元、 风扇等功效单元。电池仓体关键由框架、 面板和连接件等组成, 板件是由保温材料加镀锌钢板等材料制作（通常保温材料用40mm厚PET铅箔复合材料）, 含有良好隔热、 隔音、 抗震、 耐酸碱、 阻燃性高等性能。电池仓空调为一体式空调, 紧密安装在电池仓体外侧, 为蓄电池提供一个最适宜局部环境, 确保电池仓体内温度能够控制在15℃~25℃之间理想温度工作点。

    为方便后续叙述, 我们定义该方案应用产品名称为恒温电池柜。

设备本身能耗测试

    恒温电池柜采取小功率压缩机空调单独实现对电池制冷, 我们选择一个站点进行跟踪测试, 7月15日—8月5日, 21天共耗电41kWh, 日耗电1.95kWh。

保温效果测试

    室内型恒温电池柜制冷单元通常采取交流供电, 所以需测试因停电造成空调关闭情况下, 电池仓体保持仓内温度能力。为确保测试充足, 选择机柜内部3处分散测试点, 见表1, 经过5小时后仓体内温升测试结果显示, 在外部温度超出30℃, 且改变不大情况下, 电池仓内部温升小于3℃。可见在市电中止抢修过程, 恒温电池柜能够确保电池工作温度控制在一定范围内。

表1 恒温电池柜仓体温升测试

整体节能测试

    恒温电池柜方案目在于降低机房大功率空调工作时间, 降低空调能耗, 从而实现机房整体节能。经过在实际站点关闭和开启恒温电池柜空调和电池柜电表读数对比测试（见表2）, 能够计算出, 开启恒温电池柜后, 空调整能58%, 基站总节能25.15%。

 表2 关闭和开启恒温电池柜电表读数对比

经济分析

    恒温电池柜方案节能效果依靠实际机房环境和用户使用习惯, 不一样制冷配置机房、 不一样空调开机设定温度、 不一样负载率, 节能效果不尽相同。我们能够从理论分析上取得不一样应用场景下恒温电池柜方案带来节电率, 从而分析投资回报率。

    假设某站点情况以下: 基站空调功率为2400W, 空调开机率取经验值70%。安装恒温电池柜前, 每年开机时间假设为200天（4800小时）, 则安装恒温电池柜后, 当室外温度大于设定温度时间（默认30℃）时才开空调, 开机时间为2400小时。恒温电池仓空调功率为215W, 室内温度大于20℃时开机, 开机时间为4000小时。则计算出总耗电量如表3所表示。假设一套恒温电池柜设备成本以7000~10000元计算, 能够预见该站点配置恒温电池柜设备2~3年后可收回投资。

 表3 某理论站点安装恒温电池柜前后电费比较

应关注问题
机房主设备可靠性问题

    蓄电池分区温控技术节能实质是降低机房空调使用率, 结果是提升了机房环境温度, 即使现在机房里设备工作温度范围覆盖较宽, 在机房温度提升到30℃~35℃后仍能够正常工作, 但从长久效应来看, 设备寿命还是会受到影响。蓄电池分区温控技术应用后, 机房全部设备MTBF综合寿命还需做深入分析和研究。

机房一体化监控问题

    蓄电池温控技术作为机房节能一个新方案, 广泛应用后肯定包含到维护管理工作, 即使现在各厂商提供蓄电池温控箱含有常规通信接口, 但因为提供设备厂商分散性, 该产品在纳入传统动环监控系统应用上存在对接问题, 为实现一体化监控, 需制订行业标准和规范。

分区温控工程实施

    蓄电池分区温控技术应用更多工作表现在方案实施, 不一样省份或同一省份不一样机房, 实际应用电池尺寸、 安装方法都不一样, 方案实施时必需现场工勘, 量身定制。