摘要：在自动的情况下，合理利用不同季节、不同环境、不同时段基站室内外的温差，使用通风节能系统将机房室内外形成热交换。当室内温度小于所设的下限值，空调关机，风机开。如果室内温度大于所设上限值，强制开空调，关风机。依靠大量的通风，有效地将基站内的热量迅速向外迁移，从而实现室内散热，达到降低机房内部温度地目的。该方案利用室内外温差，充分利用自然资源，调节室内温度，达到节电节能的目的。
关键词：移动基站 节能 热交换

　　国家拟将节能减排明确为基本国策，全国各行各业已经轰轰烈烈开展起来节能减排工作。我们通信行业做为国家大型骨干企业，在节约能源工作上，更应积极行动起来，为国家和社会，为自己企业的效益，加入到节约能源行列中来。
　　随着竞争日益激烈，通信运营业务收入增长趋缓，基础网络建设投资更加理性，各大通信运营商正从关注网络规模向关注经济效益和市场竞争力转变，一方面要通过挖掘网络潜力、促进网络应用，创造网络价值及发展新业务来增加业务收入，另一方面采用专业的技术和服务来提高管理和运维水平，降低运行成本，从而提升运营商的市场竞争力和盈利能力。

一、移动基站用电现状
　　移动通信接入使用了成千上万基站，基站能耗以电为主，随着电力成本的增加，移动网络规模的扩大，基站机房电费支出逐渐增大。根据资料统计显示，2002年移动某地区基站电费支出为1.53万元/基站，2003年该地区基站电费支出为2.44万元/基站，平均每个基站机房的电费支出增加了58％。基站空调电费支出所占比例较大，根据统计数据分析，平均每个基站空调的电费支出约占整个基站电费支出的54%左右，空调成为基站机房中的主要耗电设备。
　　目前的移动通信基站机房均为全封闭的机房，机房内电源设备、发射设备、传输设备等都是较大的发热体，要保持机房一定的工作环境温度，主要靠空调设备来实现，机房空调大多被设置为制冷18℃，或者是自动24℃，而且部分地区一年365天中大部分时间空调都处于运行状态（制冷）。我们知道，在我国大部分地区，一年当中，大部分时间室外温度都能达到24℃以下；即使是夏天，有时夜间也能达到24℃以下，这个温度完全能够满足室内通信设备工作环境要求。
　　根据电子设备运行的相关规范规定，一般机房温度保持10～35℃，湿度10%～90%。
　　由于基站内温度的升高是因电气设备的长期运行发热、而非站外环境温度所致。如一年四季均用空调来保持站内温度(主要是降温)，则冬、春、秋三季及夏季的早晚时段的室外低温便可散热降温的有利条件被忽视，从而导致电能的无畏浪费、企业营运成本居高不下。
　　因此，机房空调可与其它的散热系统配合起来使用，利用自然通风原理来达到机房降温的目的，既环保节能、又能延长空调寿命、并能提高企业经济效益。
　　智能通风系统作为基站空调的补充，充分利用基站室内外的温差而形成热交换，依靠大量的空气流通有效地将基站内的热量迅速向外迁移，实现室内散热。从而大幅度降低电能消耗和营运成本。

二、建设通风节能系统的必要性
　　1、节约用电，弥补电力供应不足
　　目前我国大部分省、市用电形势严峻，出现了拉闸限电的情况。在用电紧张的情况下，各地开始实施计划用电。节约用电，可以弥补运营商自身电力供应不足。让电于民，可以带来显著的社会效益。
　　2、节省电费开支，提高经营收益
　　由于通风系统充分有效的利用室外不同季节、不同环境、不同时段的较低温度的自然空气，从而使得空调的开机时间大幅度减少，甚至无须开启空调，显著降低了电能的消耗，空调的使用寿命可以成倍的延长。根据试验站的对比统计分析表明，一个采用了智能通风系统和空调联合运行的基站机房电费支出比单一采用空调的基站机房能耗减少40%以上，电费支出大大减少，提高了经营收益。
　　3、改变机房环境，提高设备运行稳定性
　　现在大多数基站机房安装的是家用空调，家用空调的使用对象是人而不是电子设备，只能通过强制制冷方式对温度进行有效控制，这并非最佳方案。
　　如果采用智能通风系统作为基站空调的补充，并根据基站室内外的温湿度条件对空调进行自动控制（可根据基站的实际需要增设除湿机），使电子设备在更加合理的温湿环境下运行，进一步提高了设备运行的稳定性。若采用48V直流供电的系统，当碰到停电或空调故障使得机房内的温度升高时，通风系统能强制启动工作，从而保障了机房设备的正常工作。

三、通风节能系统技术方案
　　1、利用热传递原理实现散热
　　智能通风系统在自动情况下，如果室内温度小于所设的下限值，空调关，风机关。如果室内温度大于所设上限值，强制开空调，关风机。室内温度大于下限值，小于上限值，室外湿度小于80%，室外温度比室内温度低，而且要温度大于所设的温差值，则开风机，关闭空调。
　　这样利用室内外温差，充分利用自然资源，调节室内温度，达到节电节能目的。

　　进风采用专业空气滤网，保证高效过滤。采用专用过滤材料，过风量大（1350-1750立方米/h），风阻力小（15-35Pa），容尘量大（70-300g/㎡）。
　　采用金属网面支撑和过滤面折叠式设计，不仅可以防止滤网因风力过大而变形，而且可以确保所有滤材表面皆被充分利用，最大化过滤面积，风阻小，风压损失小于25%（若采用海绵等过滤材料的风压损失超过40%），保证最大的过滤效果。
　　采用整体过滤网外框安装方式，方便定期折装、清洗与重复使用，并杜绝空气泄漏。确保基站室内空气的洁净程度。
　　整体过滤网具有一定的强度和韧性，防止风压变形和鼠咬。
　　2、功能实现
　　基站通风节能控制系统主要功能如下：
　　(1) 内温、外温、内湿、外湿、风扇、风门、滤网等模拟量、开关量通道属性设置，可任意配置32路测量通道，可任意配置告警控制输出。
　　(2) 有空调和通风系统控制处理。
　　(3) 空调控制功能：超过室内温度上限时开空调，低于下限时关空调。
　　(4) 有烟雾时强开风扇。
　　(5) 直流电压过高或偏低时强关风扇，符合空调开启条件时开空调。
　　(6) 符合通风系统开启条件时开风扇。
　　(7) 有风门卡阻告警功能，系统检测30s风门未到位时告警。
　　(8) 有空调故障告警功能，空调有故障时，符合通风系统开启条件时开风扇。
　　(9) 有风扇故障告警功能，风扇有故障时，符合空调开启条件时开空调。
　　(10) 有滤网脏堵告警功能，当滤网有2/3被堵时告警。
　　(11) 有延时启动功能，启动风扇开/关需延时30s，启动空调开/关需延时60s。
　　(12) 有强制温度和室内外温差设置功能，强制温度设置范围：0℃-99℃，室内外温差设置范围：1℃-15℃。
　　(13)节能设置界面，可对进、出风机和风机启动条件进行设置。
　　3、基站通风节能实现技术方案

　　• 采用智能节能控制器作为基站外部环境监控系统工程的前端采集器，并选择优质的传感器对门禁、温度、湿度、水浸、烟雾、直流电压等数据信息进行采集。
　　• 根据采集到的温、湿度数据自动控制通风系统和空调的开启与关闭，并根据相应温、湿度条件控制通风系统和空调相互之间的轮换工作。
　　• 当直流电压偏低或风扇出现故障时，强制关闭通风系统，转为空调工作；当空调出现故障时，关闭空调，转为通风系统工作。
　　• 当风门卡阻或滤网脏堵时，能上告到监控中心，以便及时派人到机站除尘或更换滤网。
　　• 基站的采集数据，采用干节点输出方式，通过BTS外部告警接口，把监控数据上传到OMC。
　　4、功能设置说明
　　(1) 通道属性设置：
　　在通道属性设置中增加了内温，外温，内湿，外湿，风扇，滤网，风门七个属性。
　　A 内温：用于设置室内温度告警上、下限，设置时通道号与节能设置中内温设置通道号相同，温度设置范围应大于节能设置中内温设置范围，例如：节能设置中内温设置上限为：33℃，下限为：20℃；则通道属性中内温设置时，上限为：38℃，下限为：10℃。
　　B 外温：用于设置限制风机启动温度上限，高于上限时关风机。
　　C 内湿：用于设置室内湿度告警上、下限，设置时通道号与节能设置中内湿设置通道号相同，湿度设置范围应大于节能设置中内湿设置范围，例如：节能设置中内湿设置上限为：76%，下限为：20%；则通道属性中内湿设置时，上限为：80%，下限为：20%。
　　D 外湿：用于设置限制风机启动湿度上限，高于上限时关风机。
　　E 风扇：用于风扇故障检测，有风扇故障时关风扇。
　　F 滤网：用于滤网脏堵检测，有故障时告警。
　　G风门：用于风门卡阻时告警，设置时通道号与进出风机通道号一一对应，‘高’‘低’电平设置相反。例如：进风机通道号设为‘21’，检测‘低’电平，则风门属性设置时应设为通道号为‘21’，检测‘高’电平，其它风门设置于此相同。
　　注：为能使节能系统能正常工作，外温、外湿参数必须设置。
　　(2) 节能设置：
　　

      进风机设置：对进风机风门的‘开’‘关’到位的通道号、高低电平、及强制温度进行设置；
　　出风机设置：对出风机风门的‘开’‘关’到位的通道号、高低电平、及室内外允许温度差进行设置；
　　风机设置：设置风机的启动和停止温度，高于启动温度时开风机，低于停止温度时关风机。
　　内温：用于设置空调启动温度上、下限，高于上限时开空调，低于下限时关空调。
　　内湿：用于设置空调启动湿度上限，高于上限时开空调。其它为升级和扩展用。
　　注：为能使节能系统能正常工作，以上参数都必须全部设置。
　　(3) 内温设置：用于设置空调启动温度上、下限，高于上限时开空调，低于下限时关空调。
　　

      通道设置：设置检测输入通道，设置范围：0-32；
　　内温上限设置：设置空调启动温度上限；
　　设置范围：0℃-99℃，默认值：33℃。
　　内温下限设置：设置空调停止温度下限；
　　设置范围：0℃-99℃，默认值：20℃。
　　(4) 内湿设置：用于设置空调启动湿度上限，高于上限时开空调。
　　

      通道设置：设置检测输入通道，设置范围：0-32；
　　内湿上限设置：设置空调启动湿度上限；
　　设置范围：0%-99%，默认值：76%。
　　内湿下限设置：备用，设置范围：0%-99%，默认值：20%。

　　(5) 进风机设置：用于设置进风机风门的‘开’‘关’到位的通道号和所需检测的‘高’‘低’电平以及强制温度，高于强制温度时强制开风机和空调；
　　

      通道设置：设置检测输入通道，设置范围：0-32；
　　风开或风关后‘00’为告警输出（备用）
　　高低电平设置：‘高’指检测高电平；‘低’指检测低电平；
　　强温设置：设置风机强制启动温度；
　　设置范围：0℃-99℃，默认值：50℃。
　　(6) 出风机设置：用于设置出风机风门的‘开’‘关’到位的通道号和所需检测的‘高’‘低’电平以及室内外温度差，室内外温度小于此温度差时关风扇；
　　

      通道设置：设置检测输入通道，设置范围：0-32；
　　风开或风关后‘00’为告警输出（备用）
　　高低电平设置：‘高’指检测高电平；‘低’指检测低电平；
　　温差设置：设置室内外允许温度差；
　　设置范围：0℃-15℃，默认值：5℃。
　　(7) 风机设置：设置风扇的启动和停止温度，高于启动温度时开风扇，低于停止温度时关风扇。
　　

      启动温度：设置风机的启动温度
　　设置范围：0℃-99℃，默认值：28℃
　　停止温度：设置风机的启动温度
　　设置范围：0℃-99℃，默认值：22℃
　　注：设置时启动温度应大于停止温度
　　(8) 空调故障检测设置：
　　设置一个通道时默认为一台空调工作，对应接线板输出为继电器1；设置两个通道时默认为两台空调工作，并可轮换工作，轮换时间在空调设置中设，不设时默认为一小时；设置两个通道时，默认通道号小的为空调A，对应接线板输出为继电器1；默认通道号大的为空调B，对应接线板输出为继电器2；
　　注：此设置为检测空调故障开关量，如空调不提供此开关量时也应设置，应设置为‘低’——低电平告警。
　　(9) 其它说明：
　　A、模拟量输入：a>室内温度检测，b>室外温度检测；c>室内湿度检测，d>室外湿度检测；
　　B、开关量输入：a>进风机密封叶开到位检测，b> 进风机密封叶关到位检测；c>出风机密封叶开到位检测，d> 出风机密封叶关到位检测；e>风扇故障检测，f>滤网脏堵检测，g>风门卡阻检测；
　　C、输出量控制：

　　D、风叶继电器工作过程：开/关风叶，风叶继电器上电，延时1S后再检测风叶是否到位，检测到风叶到位时，风叶继电器断电，否则循环检测30S后，风叶继电器断电并告警。

四、节能效益分析
　　1、空调与通风节能系统温控功率
　　目前基站的散热方式主要通过空调制冷来进行，又因为基站处于无人值守的状态，所以空调温度一般常年恒定在18到25度之间，目前基站采用空调一般为3匹（2.58KW），而采用智能通风系统也可以保证基站通信设备能够安全运行，其功率仅为0.15匹(0.12KW)。
　　2、经济性比较分析
　　1匹制冷量功率为0.86KW，机组工作时间24小时/天，独立工作时间为210天/年，80%的时间压缩机工作，当智能通风系统与空调配合使用时，空调配合使用时间为90天/年，智能通风系统的使用时间为180天/年，每度(KW•h)电费为0.65元，分析计算结论如下：
　　原先单独使用空调(3匹)每年电费：3×0.86×24×0.8×210×0.65＝6761.66(元)
　　智能通风系统与空调配合使用每年电费：
　　(3×0.86×24×0.8×90×0.65)+(0.120×24×180×0.65)＝3234.81(元)
　　综上所述，如用在高显热负荷的基站机房内，智能通风系统加空调的综合方案，比单独使用空调耗电量节省高达60%以上，每个基站机房每年节约开支3527元左右，如果以1000个基站机房计算，采用智能通风智能温控系统后每年便可以节约电费开支352.7万元。
　　电费开支对比分析表：

五、节能系统配置建议
　　1、平原地区或城市基站配置建议
　　(1) 面积在15-20平方米的基站，建议配置四风机进风、三风机出风，每小时进出风量1640立方米，室内气压大于室外。
　　(2) 面积在20-30平方米的基站，建议配置六风机进风、四风机出风，每小时进风量为2400立方米，室内气压大于室外。
　　2、丘陵山区基站配置建议
　　(1) 面积在15-20平方米的基站，建议配置三风机进风、三风机出风，每小时进出风量为1230立方米。
      (2) 面积在20-30平方米的基站，建议配置四风机进风、三风机出风，每小时进出风量为1640立方米。