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通信电源
空调节能在通信基站中的应用
文章来源:本站原创  发布时间:2014-08-07  浏览次数:649

空调节能在通信基站中的应用

 

卢伟

(沈阳电信分公司  沈阳110015)

摘要:随着通信运营市场竞争日益激烈,通信运营业务收入增长缓慢,开源节流成为提高经营收益的有效办法。各大运营商一方面要通过挖掘网络潜力、发展新业务来增加业务收入,另一方面要想尽一切办法减少运营支出,特别是降低电费支出费用。本文对空调工作方式进行优化,从而达到节能的目的。

 

关键词:基站、空调、待滞区

 

1 前言

随着移动通信的飞速发展,各大通信运营商网络不断扩大,为达到良好的网络覆盖效果,基站数量不断增加,基站内的通信设备不断增加,2G/3G/4G设备长期共存,这些设备需要在一定的温度环境下工作,每个通信基站均配备空调,这些空调长期处于开机状态。

为了使基站设备正常运行,基站内的温度控制通过安装空调来实现,而空调的能耗在基站设备中占有相当大的比重,一般占到基站能耗的35%~45%。因此,节约空调能耗,可以节约大量电费支出,降低运营成本。

2 空调工作原理

2.1待滞区

每一个压缩机制冷系统都是根据吸气温度的变化来控制压缩机的启动或上载以及停机或卸载的。为了避免压缩机频繁地启停(这将造成压缩机过热甚至机械损坏),必须在压缩机的启动与停止之间存在一个温度差(一般设定为1℃),我们称这一差值为“死区”或“待滞区”。当温度高于上限值,压缩机启动或上载;当温度低于下限值,压缩机停机或卸载

2.2空调工作过程

以制冷空调设定温度为24℃为例,当回风口温度传感器检测到室温高于25℃时,控制电路给压缩机工作指令,压缩机开始工作。首先,低压的气态冷媒(制冷剂)被吸入压缩机,被压缩成高温高压的气体;而后,气态冷媒(制冷剂)流到室外的冷凝器,在向室外散热过程中,逐渐冷凝成高压液体;接着,通过节流装置降压(同时也降温)又变成低温低压的气液混合物。冷媒(制冷剂)进入室内的蒸发器,通过吸收室内空气中的热量而不断汽化,这样,房间的温度降低了,冷媒(制冷剂)也又变成了低压气体,重新进入了压缩机。如此循环往复,空调就可以连续不断的运转工作了。当回风口检测到室温低于23℃时,控制电路给压缩机停止指令,压缩机停止工作。(如图1)

 

                                                                                由图可以看出,压缩机在目标温度正常(外界环境没有剧烈变化的情况下)运行时,其曲线呈正弦波状态,在设定目标温度±1℃范围内波动,即在待滞区内波动。

2.3空调的高能低效现象

⑴ 当压缩机工作时输出功率恒定(非变频空调),在换热过程中热交换的冷媒量决定空调系统的工作效率。热交换的冷媒量多,则空调系统的工作效率高。

⑵ 空调室外机内有节流装置(热力膨胀阀),起降压节流作用和自动调节蒸发器的冷媒供给量。当空调设置温度与进风口温度差值大,空调认为需要更大的换热量,节流装置(热力膨胀阀)会使冷媒通过量加大。反之,当设置温度与回风口温度差值小,空调认为不需要大的换热量,节流装置(热力膨胀阀)会使冷媒通过量减少。

⑶ 当室温越接近空调设定温度时,冷媒通过量越少,使压缩机有功功率降低并长时间工作,造成高能低效。

3提高空调效率的方案

l 在空调前加装节能优化设备(EHONG),通过对空调出风口及基站室内温度的检测,经内部芯片计算,确定空调的工作模式(制冷或制热)。

l 其次,再通过对空调出风口与基站内温度的检测及跟踪空调工作运行过程,经内部芯片计算,确定空调的设置温度(24℃)。

l 通过对空调出风口及基站、机房室内温度的检测,经内部芯片计算,发送指令给智控器,智控器接到指令后对空调进风口温度传感器进行温控,根据温控特性,动态智能调整空调待滞区,达到对空调整机的节能优化。

这就要引入一个公式:Q=Fr+Fw

其中Q为换热量,Fr为冷媒流量,Fw为循环风流量。

Fr受目标温度与室内温度的差值所决定,差值越大Fr越大

Fw受风速决定,风速越高Fw越大

■  实线代表优化后压缩机运行时的温度变化曲线

■  虚线代表优化后压缩机待机时的温度变化曲线

图2 优化后的运行曲线

 

从图2可以看出,当目标温度设定为24℃时,空调在回风口温度传感器感知温度到达23℃时,压缩机就会停止工作,EHONG节能优化设备通过优化空调回风口温度传感器,给空调回风口温度传感器一个虚拟的正值温度,使空调回风口温度传感器误认为室温还很高,与23℃的差值很大,使节流装置(热力膨胀阀)自动开大,冷媒通过量增大,同时风速也自动变大,使换热量增大,室温迅速下降,空调工作时间变短。当节能设备检测到实际室温达到22℃时,优化设备停止优化回风口温度传感器,压缩机停止工作。

当回风口温度传感器感知室温到达25℃时,空调应启动压缩机,但EHONG节能优化设备通过优化空调回风口温度传感器,给空调回风口温度传感器一个虚拟的负值温度,使空调回风口温度传感器误认为室温还没到25℃。当节能设备检测到实际室温达到26℃时,优化设备停止优化回风口温度传感器,压缩机才开始工作,使空调的待机时间增长而达到优化空调的效果。

               

                                                                                                 优化后曲线                                                    优化前曲线

图3压缩机正常运行曲线与优化后压缩机运行曲线对比图

 

在上图可以看出,经优化后空调的待滞区放大为22℃至26℃;减少了空调在线运行时间;也同时减少了压缩机的启动次数。

 

4优化结果分析

202013年3月28日,将优化设备安装在药科大学和国贸大厦两个基站,采用直接在空调上安装三相有功电度表,比较在外部环境相近的情况下、相同的运行时间内,未安装节点设备与安装节电设备两种运行方式下的实际用电量。 

1、药科大学基站测试报告


测试期间天气情况:

测试期间天气情况:

测试数据:

  测试结果:

  

2、 国贸大厦基站测试报告

测试期间天气情况: 


测试期间天气情况:


测试数据:



测试结果:


5 结论 

针对通信基站节能问题,本文提出对空调工作方式优化的方案,该方案针对空调压缩机运行的特点,精确地控制压缩机的待滞区,减少了空调在线运行时间,同时减少了压缩机的启动次数,从而达到节能的目的。

 

参考文献:

[1] 梁春生,智勇。中央空调变流量节能控制技术[M]。电子工业出版社。2005。

[2] 崔铭俊。中央空调的冷热源的节能计算与措施[J]。才智。2009.

[3] 李彬。温差控制方式在变流量水系统中的应用[J]。制冷空调与电力机械。2005.

[4] 臧大进,刘增良。优化控制技术在智能建筑节能中的应用[J]。巢湖学院学报.2009.

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