一种用于基站节能改造技术效果测试方法的研究

魏 燕，何定兵，赵晨阳

(1.上海理工大学 能源动力工程学院，上海 200093； 2.上海澜水环境科技有限责任公司，上海 200433)

一种用于基站节能改造技术效果测试方法的研究

魏 燕1，何定兵2，赵晨阳1

(1.上海理工大学 能源动力工程学院，上海 200093； 2.上海澜水环境科技有限责任公司，上海 200433)

本文以中国移动海南分公司通信基站空调器应用节能增效的极化冷冻机油添加剂(PROA)技术为研究对象，分别分析了不同使用年限、不同环境工况下基站空调用电量的变化规律，提出了横向对比与纵向对比相结合的分析与测试方法，结果发现日最高温度波动在4℃以内，基站的用电量波动范围较小，在0.7%以内。此方法可用于快速测定某区域的节能改造效果评估。

基站空调；节能改造；节能测试

通信基站是一个对温度、湿度、洁净度有一定标准要求的密闭空间。通常，在基站内安装房间空调器以维持基站内电子设备的正常工作。按照中国移动(CMCC)的统计，目前中国移动通信基站数量超过40万，基站耗电量占运营商总耗电量的70%以上。在总耗能的构成中，应用于电子设备本身的节能空间有限，而基站空调节能具有较大潜力[1-3]，被广大工程技术人员所关注。

目前，用于降低空调用电量的技术主要有两类：一类是提高与保持空调高效性能的技术，如翅片保护剂、极化冷冻机油添加剂(Polarized Refrigerant Oil Additive, PROA)等；另一类是降低空调负荷的技术，如外墙涂料、新风风机等。然而，随着负荷和地区差异的变化，这些新节能技术在不同的地方应用会有不同的节电效果，并且一般测试方法对节电技术效果评估都存在一些局限性或者不稳定因素，导致测试数据与真实值存在一定偏差。

本文以中国移动海南分公司基站应用极化冷冻机油添加剂(PROA)技术的节能改造项目为研究对象，统计通信基站空调节能改造前、改造后相同时段的空调用电量，通过横向与纵向综合对比，降低外界环境对数据准确性的影响，以期获得一种准确、科学、操作简单且通用的节能测试方法。

1 材料与方法

1.1 设备

极化冷冻机油添加剂(PROA)(淄博尚普环保科技有限公司提供)，加注工具(自制)，美的空调(广东美的电器股份公司)，基站(中国移动海南分公司自建)，多功能温湿度计(河北红旗仪表有限公司)，电度表(上海人民电器厂)。

1.2 数据记录

a.将同一区域两个不同基站作为一组，记录相同时段内空调用电量，甲站为改造基站，乙站为未做改造基站。

b.记录改造前某时段内两个基站的空调耗电量，分别记为A(甲站改造前用电量记录数据)和B(乙站用电量记录数据)。

c.甲站改造之后，同时记录某时间段内两个基站空调的耗电量，分别记为A1(甲站改造后耗电量记录数据)和B1(乙站耗电量记录数据)。

1. 3 节电率计算

考虑到天气变化的影响，甲站在后一个时间段内的推算理论耗电量记为C。A∶B=C∶B1，A、B和B1都进行了记录用电量，间接推算出C，我们将C作为甲站改造之后计算出来的空调理论用电值。

改造后甲站空调实测用电量A1和空调计算未改造理论用电量C进行比较得出其节电率K，即:

K=(C-A1)/C×100%

2 结果与讨论

2.1 基站空调热负荷分析

基站热负荷主要有两部分组成:墙体漏热(Q1)和电子设备散热(Q2)，忽略其他散热。电子设备散热量(Q2)随着运行负荷波动的变化较小，而墙体漏热量与室内换环境以及墙体特性有很大关系[4-6]。漏热量(Q1)计算如下所示:

式中：Q1-基站围护结构漏热量，kw；λ-墙体导热系数，kw/(mK)；l-墙体厚度，m；A-墙体面积，m2；Δt-墙体内、外温差，K；∑-求和符号，指基站顶部，侧部，底部计算值之和。

q=(Q1+Q2)/cop

式中：q-空调用电量，kwh；cop-空调能效比。

2.2 不同使用年限基站空调用电量比较

选择围护结构和电子设备配备相同的基站，测量分别使用2年、3年、4年的空调，记录相同时段内的空调用电量。结果如图1所示，随着空调使用时间的增加，空调用电量具有较大幅度的增加，说明随着工作时间增长，空调性能会有较大的下降。

图1 使用不同时间基站空调用电量变化Fig.1 Electricity consumption change of base station air conditions with different service life

据文献分析[7-9]，导致空调性能下降的原因主要是由于低温润滑油(俗称冷冻油)劣化，经过化学变化产生了高分子油泥，层积在换热器内壁形成换阻，因此换热器性能下降和压缩机电流增加，空调制冷效果下降，用电量增加。

2.3 不同外界环境下空调用电量的变化

选择同一城区三个基站的空调作为测试对象，生产时间分别是2008年、2006年、2004年，比较其在不同的环境工况下(如表1所示)相同时段的用电量。

表1 不同工况的温、湿度等参数
Tab.1 Parameters like temperature and humidity in different working conditions

温度(℃)湿度备注9月24日(工况1)25.6～30.482%～90%下午有雷阵雨1小时9月25日(工况2)28～31.877%～83%多云10月8日(工况3)24～28.195%小雨10月17日(工况4)17.3～2090%多云(降温)

图2 不同环境工况下的三个基站空调用电量Fig.2 Air condition electricity consumption in three base station in different working conditions

结果如图2所示:空调使用年限不同的基站，其用电量差别较大，其中除了空调本身原因，基站保温性能以及与外界环境的接触面积大小也有一定关系，三个基站在工况1与工况2用电量比值分别为0.914、0.909、0.912，工况2与工况3的用电量比值分别是1.190、1.194、1.187。上述结果表明，在不同工况下(日最高温度波动<4℃)，三个基站用电量增加或下降变化趋势和幅度一致，变化波动范围在0.7%以内。

在外界环境温度波动较大时，比如工况4与前三个工况温度降低8℃(>4℃)，三基站工况3与工况4用电量比值分别是1.440、1.462、1.525，比值波动>5.5%，这是由于在温度波动较大时，基站墙体漏热对总热负荷的影响较大。因此，不同的基站用电量与环境对应出不同程度的波动。

2.4 横向与纵向对比的节能效果测试方法

在对基站进行节能改造时，为直观看出节能改造的效果，一般希望能直接比较改造前、后用电量，由于改造具有不可逆性，所以需要设备和结构相同的基站作为参照。本次对阳光商业城基站节能改造，同时以农垦电信宿舍基站作为对照，测试相同时段内的用电量变化，实际记录用电量数据如表2所示。

表2 对照空调和改造空调电表数据记录
Tab.2 Electricity meter data records of control air conditioner and reconstruction air conditioner

基站名称日期时间电表读数用电量用电量/h空调农垦电信宿舍(对照)阳光商业城(改造)9月30日18:431.410月15日16:07481.410月17日18:14536.8°11月8日11:201104.1°9月30日20:23467.610月15日17:00712.310月17日15:13733.611月8日12:56981.14801.338°/h567.31.141°/h243.90.684°/h247.50.492°/h美的2007/04美的2008/01

表2中，9月30日-10月15日为改造前的数据， 10月17日-11月8日为阳光商业城基站改造后的数据。从表中得出:改造前空调周期耗电量比值为243.9/480.0=0.508，通过对照站点农垦电信宿舍基站，推算出阳光商业城基站改造之后空调周期内的未改造理论用电量C=567.3*0.508=288.25kw·h，则阳光商业城基站空调节电率K=(288.25-247.5)/288.25×100%=14.13%。

该方法同样适用于另外两组基站(数据未展示)，而且测得节电率效果较为稳定，说明该方法误差小、重复性好且实用性强，可以应用于其他节能改造技术效果评估。

然而，环境工况的变化对用电量影响的定量分析，仍然需要进一步的实验和统计学分析研究。

3 结论

本文通过调查不同使用年限基站空调用电量，发现随着空调使用时间的增加，基站空调用电量随之显著增加，说明空调随着使用年限的增加会出现性能下降的问题。实验结果也表明，环境温度在4℃范围内波动时，相同的基站空调用电量变化规律一致，误差小于0.7%。因此，应用横向对比法消除环境工况变化，纵向对比考查改造前、后用电量，可以较为简便的对节能改造效果进行评估，具有一定的应用价值。

[1] 方旭明，韩凯.节能型基站空调的应用及节能分析[J].制冷与空调，2014，(09):16-17.

[2] 卢伟.空调节能在通信基站中的应用[C]//2014年中国通信学会学术年会论文集.2014.

[3] 李萌.几种基站空调节能措施的对比及分析[C]//2008年通信电源学术研讨会论文集.2008.

[4] 荣蕾，等.通信基站应用热管空调一体化机组的节能潜力分析[J].上海节能，2015，(11):611-614.

[5] 赵荣义，等.空气调节[M].北京:中国建筑工业出版社，1994.

[6] 刘宝林，等.食品冷冻冷藏学[M].北京:中国农业出版社，2010.

[7] 魏龙.机油对压缩式制冷系统的影响及选择[J].压缩机技术，2001，170(6):18-20.

[8] 邱嘉昌，刘龙昌.极化冷冻油添加剂[J].制冷技术，2003，(03):38-41.

[9] 李国云，王芳，刘颖，等.生物型添加剂对R22空调器性能的影响[J].流体机械，2008，36(5):54-58.

Research on a test method for energy-saving reconstruction technology effectiveness of base stations

WEI Yan1, HE Ding-bing2, ZHAO Chen-yang1

(1.School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. Shanghai Lanshui Environmental Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

In this paper, the polarized refrigerating machine oil additive (PROA) technology of air-conditioners in communication base stations of Hainan Branch of China Mobile is used to study the change of air-conditioning power consumption in different base stations under different service life and environment conditions. The results show that the daily maximum temperature fluctuation is within 4℃, and the fluctuation range of the power consumption of the base station is small, which is less than 0.7%. This method can be used to quickly determine the energy saving effect of certain region.

Base station air conditioning; Energy saving reconstruction; Energy saving test

2016-10-12

魏燕(1982-)，女，工学硕士，讲师。

TK018；TN80

A

1674-8646(2016)22-0009-03