杭州道宇检测技术有限公司 浙江杭州 310015
【摘 要】通信基站属于高密度发热空间，长期需要空调制冷，大量地基站带来大量的空调能耗。移动通讯各级领导高度重视节能工作、节能增效，在积极响应国家节能的战略号召的同时，也为企业自身争取更大的市场份额和经济效益。自然界存在着无穷无尽的冷与热的资源，如何合理的利用自然的能源是一个重要的课题。热管复合式空调系统（简称热管空调），充分考虑利用大自然的冷源对现有机房设备进行制冷。通过大量的实践和优化设计，我们把热管自然循环和压缩机受迫循环两种不同的制冷循环有机地融合在一起研制成了绿色新型节能空调机组---热管/制冷复合型空调机组。
本文结合机房环境，分析了热管空调的工作原理，热管空调的性能优点，并结合与其他空调进行经济和节能性分析，并对产品的应用前景做出预测。
【关键词】热管空调；节能性；机房；基站
1引言
通信行业是一个高耗能行业，通信业每年消耗500亿度以上的电能，各种能耗费用超过400亿元人民币，其耗电总量在各行业中排名第14。我国目前有移动基站大概有55~60万个，同时未来随着4G网络的建立，会建设更多的移动基站，在每一个基站内都需标准配置空调。一个基站一年的空调耗电量大约是15000 kWh，就是说全部基站每年的能耗是60亿kWh。而在基站全年能耗中，空调能耗比例最大，空调能耗约占机房总能耗的45%左右，且越向南方，比例越大。
移动通讯各级领导高度重视节能工作、节能增效，在积极响应国家节能的战略号召的同时，也为企业自身争取更大的市场份额和经济效益。
自然界存在着无穷无尽的冷与热的资源，如何合理的利用自然的能源是一个重要的课题。人为的改造维护结构，可以实现对自然冷源的有效应用，改造的方式多种多样，热管技术也可以作为一种安全有效的实现手段。热管复合式空调（简称热管空调）应运而生[1]。
2 热管空调工作原理
热管一种具有极高导热性能的传热元件。它充分利用了内部工质汽化潜热吸热和自身的汽液密度差实现自然循环的高效传热。其快速热传递性质，可以将发热物体的热量透过热管迅速传递到热源外。
热管主要是靠工作介质相变时吸收和释放汽化潜热的循环来传递热量，由于工质的汽化潜热很大，所以热管的导热率极高，通常情况下，导热能力比实心铜棒高400倍。工作介质在没有吸液芯的状况下，依靠重力回流冷凝液体。将热管技术与空调技术结合起来，就产生了热管空调机组。它由室内热风循环系统和室外冷风循环系统组成，机房内热空气在热风循环风机的作用下进入机房空气调节机，经过热管式高效散热器与室外的冷空气进行换热，热空气放热降温后被重新鼓入机房，从而降低机房内的温度，冷风亦为独立的室外循环系统。
3 热管机组性能优点
3.1 机组设计优点
1）首先，机组以热管换热器为核心部件，采用间壁式小温差换热，应用范围广。间壁式换热使室内、外空气分别构成了独立循环，避免了尘埃等有害粒子进入机房，可以保证机房的洁净度；通过强化传热技术设计制造的气——气热管换热装置可以在小温差下启动，基于10℃温差设计的机组换热量大，可以在较宽的环境温度范围内工作，使得机组的年运行时间更长，应用的地域范围更加广阔。
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2）其次，机组送风采用显热降温，低能耗与高效率是机组的重要特征。因为热管具有壁面温度展平和温度可控等特点，当机组的结构设计和控制策略相结合时，可以实现显热降温，且风量较一般空调大，避免结露，从而壁免了压缩式空调机组一边耗电降温除湿，一边耗电加湿的浪费现象，使机组能耗低，能效比高。
3）热管式机组仅循环风机为运转设备，且风机为低故障设备，这为机组长期稳定运行提供了技术基础。机组重量轻，安装方便，可以根据业主要求和现场情况灵活调整，可以置于室内、室外或者嵌于墙内，送风方式灵活，可以保证机房内气流组织科学合理。
3.2 热管复合式空调与其他空调能效比的比较
1）热管复合式空调：
通过机组在室内、外温差3℃~24℃范围内制冷量实验发现，温差由5℃降至3℃过程中制冷量骤降，而温差在5℃~24℃范围内变化时制冷量与温差基本呈线性变化。热管复合式空调机组在温差为5℃～10℃范围内变化时，能效比为3.63～6.82，高于国家标准规定的蒸气压缩式空调机组能效比，当温差在10℃～24℃变化时，机组能效比高达6.82～11.64，显著高于蒸气压缩式空调机组。热管复合式空调在浙江地区全年平均能效比约为8.0[2]。
2）机房/基站用普通柜式空调：
现浙江电信在浙江地区所用柜式空调一般选用大金、三菱、三洋、松下、格力、美的等牌子，由于普通柜机不是专用于通信行业，因而该类柜式空调机组能效比（EER）在标准状态下为2.5左右，全年平均能效比低于2.5，远低于热管空调系统。
3）机房/基站专用精密空调：
现浙江电信在浙江地区所用精密空调一般选用大金、艾默生等牌子。由于精密空调专为机房而设计，因而其能效比较普通柜机大，且显热比更高。一般机房专用精密空调的全年平均能效比在3.0—3.3左右，相同制冷量的精密空调较普通柜机节能约15%左右。
3.3 热管复合式空调与普通柜机的节电率（以广东实地测试数据分析）
广东地区，在夏季环境节电30%左右，秋冬季节电40%以上（浙江地区节电率更高）。
热管复合式空调较传统机房/基站专用精密空调全年平均节电率约30%以上。
浙江电信现有各类基站10000多个以及上千个通信机房，即使每个基站均是采用较为节能的机房/基站专用精密空调，若所有基站的精密空调均换成热管复合式空调，全年节电总量超过5千万KWH，年节约运营成本4千万元以上。
4 结语
无论是南方还是北方，在大量的时间范围内室外温度满足热管自然循环运行条件.因此，采用热管传热技术降低系统能耗具有巨大的节能潜力。
按照全年气温数据表，采用《移动通信基站砖混机房标准化设计工艺》给定的基准，使用国际公认的DeST软件平台建立常规与新型空调热力运行数学模型，根据建筑冷负荷和降温设备控制策略，计算年（8760小时）在保证室温处于安全温度10℃-35℃范围内的逐时能耗和全年能耗，我们能够得到中国各个城市的节能效率参数，基本节能效率范围在40%-60%之间[3]。
通过计算结果可以看出，使用绿色新型绿色节能空调，可以实现较大程度的节能效果，不但给企业带来社会效益，而且带来了显著的经济效益。
综上所述，新型绿色节能空调机组是适用于通信机房的空调机组，符合机房安全规范和企业节能需求对空调的所有要求，在性能（节能与安全）上领先于现有空调产品，真正的实现了高效节能且不降低使用效果。
参考文献：
[1] 蔡卫东．热管技术研究进展及其在制冷空调行业中的应用[J].制冷与空调，2003，3（3）：31-36．
[2] 高鹏．新型高效热管式空调系统节能装置研究[D].上海：上海海事大学．2006．
[3] 张景玲．热管在空调系统节能与室内热舒适的应用研究D].广州：广州大学．2007．
论文作者:王沙,吴剑峰
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9期
论文发表时间:2016/9/8
标签：空调论文; 热管论文; 机组论文; 基站论文; 机房论文; 节能论文; 温差论文; 《低碳地产》2016年9期论文;