CN101514837A - 通讯基站空调综合节能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对控制通讯基站环境温度要求而产生的空调耗电的通讯基站空调综合节能系统，将基站作为一个整体，用高分子泡沫板才做内墙隔热围护，用排风机对机房室内热源定位排热，只用一台带有PLC功能的变频器根据温度信号反馈、控温功率需求，依次控制排风机软启动变频运行、主空调软启动变频运行和副空调软启动变频运行，实现对通讯基站或机房的空调节能。它能适合于绝大部分基站和机房的环境和安装条件，投资小、便于安装且不需要复杂的技术设备，能够有效节省基站空调40－70％能耗并有效延长空调机组的使用寿命。
Description
所属技术领域
一种用于通讯机房的综合节能系统，特别是用于通讯基站空调的综合节能系统。
背景技术
基站通讯设备主要由机房承载而形成通讯系统运行网络，目前我国已经成为世界第一大通信大国，移动宏基站、机房数量庞大——光是移动基站约35到40万个；根据资料统计分析，维护设备环境温度要求的基站空调电费支出平均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。现有节能技术通常是从局部考虑节能技术的实施，存在投入大、空调节能效率不高以及设备安装条件受限制等问题，主要有压缩机空调变频和采用引入新风的所谓自然冷却空调的概念上的节能技术措施，此外清华大学与中国移动广州分公司所做的热管方案和类似的热交换方案，由于设备成本和安装条件等问题并不能适用于大多数在城市楼宇中基站的情况。
发明内容
本发明，提供一种针对控制通讯基站环境温度要求而产生的空调耗电的综合节能系统，仅用一台带PLC功能的变频器作为控制系统并采用内墙隔热和定位排热装置，它能适合于绝大部分机站的环境和安装条件，投资小、便于安装且不需要复杂的技术设备，能够有效节省基站空调40-70％能耗，同时有效延长了空调机组的使用寿命。
本发明所采用的技术方案是，将机房看成一个整体，其热源来自外部和内部两个方面，外部的环境温度主要通过机房墙壁的热传导将热量传进室内，机房内部热源主要来自于设备本身的显热，在设备密度高、功率大且节能效率差的设备条件下，机房内部显热的贡献比例往往占主要部分；采用内墙隔热的方式降低外部热量的传入，采用定位排热的方式解决室内设备发热量(显热)的排出，在机房外部环境温度较高(夏天)的情况下，配合使用压缩机空调变频运行。
上述内墙隔热部分，用泡沫板材贴内墙四壁和屋顶，形成内墙隔热围护层，厚度在5-15公分，屋顶根据情况可采用高分子膜充气垫替代泡沫板材，起到隔热和缩小室内制冷空间的作用。
上述定位排热部分，在墙壁设置排风口并安装排风机，排风机通过抽风管将抽风口定位在设备的热源位置上方(通常是设备机箱的排风口上)，排风机工作时形成室内负压，在机房房门的下端开设带空气过滤装置的进风口与排风机形成室内排热及自然冷却系统，排风机功率通过温度控制系统的PLC变频器控制，排风机的单向百叶窗和进风口的空气过滤装置起到隔离粉尘、保护室内空气环境的作用。
上述制冷系统(通常为主空调和副空调)，由PLC变频器控制，在排风机变频运行达到满负荷(工频状态)并保持一定时间后，变频器PLC软启动主空调变频运行，在主空调达到满负荷(工频状态)并保持一定时间后，PLC软启动副空调变频工作。整个温度控制过程通过一台带PLC功能的变频器的LPC根据温控信号反馈及控温功率需求，在控温功率需求升高时：依次软启动排风机变频运行直至达到工频、软启动主空调变频运行直至达到工频、软启动副空调变频运行；在控温功率需求下降时，副空调变频、关闭，主空调变频、关闭，排风机变频、关闭。
采用上述技术方案，通讯基站首先消除形成空调能耗的主要原因——室内、外热源的问题，在温度达到控温限时首先启动排风机进行定位排热和自然冷却，在排风机工作达到满负荷并持续一段时间后再依次软启动主空调、副空调变频运行。这种仅使用一台带PLC功能的PLC变频器和以排热及自然冷却为主的控温系统，能够在最小投入的基础上有效降低基站空调的能耗，并且能够适合几乎所有通讯基站的环境条件。根据上述几种措施的独立试验，内墙围护的隔热可降低基站空调10-15％的能耗，室内定位排热可降低基站空调15-20％的能耗，而变频器的软启动和变频功能不仅能有效降低排风机、空调能耗20-30％而且能够有效降低排风机、空调机组的损耗而延长其使用寿命，综合节能效果在40-70％。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是实施例的通讯基站平面图和设备布局示意图
图2是定位排热装置的进风口结构示意图
图3是定位排热装置的安装结构示意图
图4是室内温度控制逻辑图
图中，1.基站房门，2.进风口，3.墙壁，4.内墙隔热层，5.排风机，6.排风机抽风管，7.通讯设备，8.主空调，9.副空调，10.PLC变频器，11.排风机单向百叶窗，12.通讯设备机箱排风口。
图4中，PLC变频器的PLC通过温度信号反馈控制排风机(5)、主空调(8)和副空调(9)；在控温功率需求增加时，设备启动和运行状态程序为：排风机软启动、变频运行、工频运行，主空调软启动、变频运行、工频运行，副空调软启动，变频运行；在控温功率需求减少时，副空调变频运行、关闭，主空调变频运行，关闭，排风机变频运行、关闭。
实施例中是一个移动通讯宏基站，室内面积约15平方米，用聚氨酯硬质泡沫板材做内墙围护，厚度6公分；在室内靠外墙位置上方开设排风口，安装排风机(5)，排风机功率为300W，排风机抽风管(6)口定位在设备机箱排风口(12)上方，进风口(2)安装在基站房门(1)的下方；当室内温度达到控制点时，变频器(10)的PLC首先启动定位排热装置并通过温度反馈信号控制风机的转速(频率)，当排风机(5)达到满负荷(工频状态)并保持一定时间后，变频器(10)的PLC软启动主空调变频运行，当主空调达到满负荷(工频状态)并保持一段时间后，PLC软启动副空调变频运行；在整个温控过程中，PLC变频器(10)的PLC承担温度控制系统的全部控制功能，并且变频器在所有运行情况下只对一台负载工作。在整个控温过程中，主要由定位排热装置——排风机(5)和主空调(8)承担宏基站室内的温度控制，副空调基本上不运行，经过一个月的测试运行，与原来的基站空调(去年同期)用电量相比，空调平均节电率达到55-73％。
上述实施例中，PLC变频器选用DELTA公司产品，功率3.5KW。
Claims (6)
1.一种用于通讯机房、基站空调用电节能的综合系统，它由隔热系统、排热及自然冷却系统、制冷系统和温度控制系统四部分组成，其特征在于隔热系统由泡沫板材作内墙围护构成；定位排热及自然冷却系统由排风机(5)、进风口(2)组成，在机房墙壁设置排风口并安装排风机(5)，排风机抽风管(6)口定位在机房室内热源——设备机箱排风口(12)位置上方，在基站房门(1)的下端安装带空气过滤装置的进风口(2)；制冷系统由主空调(8)和副空调(9)组成，控制系统为温度传感器和PLC变频器(10)的PLC，实现排风机(5)的软启动和根据温度信号控制转速(变频)运行、主空调(8)软启动并根据温度信号控制变频运行以及副空调(9)的软启动并根据温度信号控制变频运行；当室内温度达到控温点时，PLC变频器(10)的PLC首先启动排风机，在排风机(5)功率达到满负荷(工频状态)并保持一段时间后，PLC变频器(10)的PLC软启动主空调变频运行，在主空调功率达到满负荷(工频状态)并保持一段时间后PLC变频器(10)的PLC软启动副空调变频运行。
2.根据权利要求1所述的通讯基站空调综合节能系统，其特征在于：内墙隔热层(4)材料采用高分子泡沫板材，屋顶采用高分子泡沫板材或高分子膜充气垫。
3.根据权利要求1所述的通讯基站空调综合节能系统，其特征在于：室内排风机(5)的功率(转速)通过PLC变频器(10)的PLC根据温度信号控制，排风机抽风管(6)口定位在室内通讯设备排风口(10)的上方，进风口(2)安装在机房门下端。
4.根据权利要求1和权力要求3所述的通讯基站空调综合节能系统，其特征在于：排风机室外部分有一个单向百叶窗，进风口(2)带有空气过滤装置，以隔绝室外粉尘、保护室内空气环境。
5.根据权利要求1所述的通讯基站空调综合节能系统，其特征在于：温度控制系统的执行程序由一台带有PLC功能的PLC变频器(10)的PLC实现。
6.根据权利要求1和权利要求5所述的通讯基站空调综合节能系统，其特征在于：室内控温设备——排风机、空调的启动和运行状态程序为：在控温功率需求增加时，排风机软启动、变频运行、工频运行，主空调软启动、变频运行、工频运行，副空调软启动，变频运行；在控温功率需求减少时，副空调变频运行、关闭，主空调变频运行，关闭，排风机变频运行、关闭；PLC变频器(10)的变频功能始终只对一台负载工作。
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