通信基站节能设计与空调基准耗电量的计算研究

摘要

通信基站点多面广，通信基站空调能耗占基站总能耗的比例大，通信基站的设计应该综合考虑基站所处的气候环境与基站的围护结构的传热系数。本文利用TRNSYS能耗模拟软件，建立了通信基站能耗模型，分析了影响基站空调能耗的因素。模拟分析了我国五个不同气候区域内的城市在使用节能措施和不使用节能措施时的5种不同围护结构和3种主设备电流(30A、50A、70A)下的空调能耗及负荷特性，以期找到使用节能措施前后最佳的基站围护结构。实测分析了广东中山地区90mm彩钢板结构基站使用新风系统与蓄电池恒温箱后的节能效果。分析了合同能源管理中用于计算通信基站基准能耗的标杆站对比法的局限性，提出了一种基于基站自身实时实测数据，的计算方法，利用该方法对广东中山地区90mm彩钢结构基站在使用新风系统后的空调基准耗电量进行了计算。结果表明:
　　 (1)围护结构的传热系数越大，室外环境温度越低，越有利于提高围护结构的散热量，降低空调负荷。基站围护结构相同时，随着主设备电流的增大，空调冷负荷明显增加，空调热负荷减小，影响空调冷热负荷大小的因素逐渐由室外气候环境温度高低变为室内主设备发热量大小。
　　 (2)利用自然冷源对通信基站进行节能降温，效果明显。使用新风系统进行节能设计时，沈阳地区主设备电流30A时，围护结构应选取90mm彩钢板为宜;主设备电流50A时，围护结构宜选取370mm砖混为宜;主设备电流70A时，围护结构应选取240mm砖混为宜。在不同主设备电流时，济南、长沙地区基站围护结构选择370mm砖混结构为宜，中山地区基站宜选取90mm彩钢板基站，昆明地区基站宜选择180mm砖混结构。
　　 (3)使用蓄电池恒温箱将基站制冷温度从28℃提升到32C时，空调能耗有所减少。对于同一基站，砖混结构通信基站在提升室内制冷温度后产生的节能效果要好于彩钢结构通信基站。
　　 (4)中山地区90mm彩钢板结构基站，在使用新风系统时，节能效果明显，本文所讨论的基站使用新风系统后，1月份空调节能量达78.8％。
　　 (5)中山地区90mm彩钢板结构基站，在使用蓄电池恒温箱时，有一定的节能效果，本文所讨论的基站使用蓄电池恒温箱后，1月份空调节能量达12.8％。
　　 (6)TRNSYS能耗模拟值与实际测量值之间存在偏差，但在可接受范围内，TRNSYS能耗模拟值进行能耗时具有可信度。
　　 (7)标杆站对比法具有局限性，利用基于通信基站实时数据的空调基准耗电量的计算方法计算得到的全月空调基准耗电量与实测值较接近，相对误差在6.1％以内，计算结果较为准确。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 能源问题

1．1．2 建筑耗能现状

1．1．3 通信机房能耗现状

1．1．4 节能改造时应注意的原则

1．1．5 现有通信基站节能技术方法

1．2 通信基站基准能耗计算方法的研究

1．2．1 国内外公共建筑基准能耗研究现状

1．2．2 通信基站基准耗电量的研究现状

1．3 本课题主要工作及研究内容

1．3．1 本课题主要工作

1．3．2 本文研究的主要内容

第二章 通信基站基准能耗模型的建立

2．1 TRNSYS能耗模拟软件

2．2 通信基站物理模型

2．3 TRNSYS中通信基站能耗模拟模型的建立

2．3．1 模型组成部件的数学描述

2．3．2 模块初始化参数设置

2．3．3 模型相关假设

2．3．4 TRNSYS中通信基站基准模型的建立

2．4 通信基站能耗因素分析

2．4．1 主设备电流变化对空调负荷的影响

2．4．2 基站围护结构传热系数变化对空调耗电量的影响

2．4．3 基站室内设定温度对空调耗电量的影响

2．5 本章小结

第三章 TRNSYS中通信基站节能设计研究

3．1 新建基站未采用节能措施时的设计研究

3．1．1 沈阳地区新建基站未采用节能措施时的模拟分析

3．1．2 济南地区新建基站未采用节能措施时的模拟分析

3．1．3 长沙地区新建基站未采用节能措施时的模拟分析

3．1．4 中山地区新建基站未采用节能措施时的模拟分析

3．1．5 昆明地区新建基站未采用节能措施时的模拟分析

3．2 新建基站考虑节能方案时的设计研究

3．2．1 新建基站使用新风系统时的设计研究

3．2．2 新建基站使用蓄电池恒温箱时的设计研究

3．3 本章小结

第四章 通信基站使用节能设备后节能效果的试验研究

4．1 数据采集系统及测试对象

4．1．1 数据采集系统

4．1．2 测试对象

4．1．3．实验测试内容

4．2 数据分析与讨论

4．2．1 室外空气温度与主设备耗电量的分析

4．2．2 新风系统节能效果分析

4．2．3 蓄电池恒温箱节能效果

4．3 TRNSYS能耗模拟值和实测值比较

4．4 本章小结

第五章 通信基站基准耗电量计算方法的研究

5．1 问题的提出

5．2 研究对象的选取

5．3 计算方法

5．3．1 采集样本数据

5．3．2 求解空调能效比与室外气温的关系

5．3．3 检验回归方程显著性

5．3．4 计算全月空调基准耗电量

5．4 结果与分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果