Eficiência Energética no Resfriamento de Armários de Telecomunicações

Como os operadores de telecomunicações reduzem os custos de energia de resfriamento do gabinete sem sacrificar a confiabilidade

O resfriamento é o dreno de energia mais caro na maioria dos locais de energia, mas pode ter tendência a voar sob o radar de engenharia. Os operadores gastam dezenas de milhões de dólares atualizando equipamentos de rádio e retroativos, mas o ar condicionado zumbindo dentro de cada gabinete externo atrai silenciosamente mais eletricidade do que os componentes eletrônicos que protege.

Este guia disseca o verdadeiro custo do resfriamento do gabinete, fornece uma comparação maçãs-a-maçãs das tecnologias de resfriamento de gabinete ativo e passivo e oferece técnicas práticas que os operadores de telecomunicações usam no dia-a-dia que reduzem drasticamente o consumo de energia sem arriscar falha no sistema de resfriamento Se você estiver prestes a lançar uma rede 5 G simplesmente substituir um punhado de locais legados de 4 G, as decisões de resfriamento com eficiência energética que você toma hoje moldarão seus custos de funcionamento para a próxima década.

Por que o resfriamento é o maior custo oculto nas redes de telecomunicações

A maioria das operadoras de telecomunicações sabe o que é uma grande despesa de energia Eles nem sempre percebem quanto dessa despesa vem de manter os gabinetes frescos, em vez de executar a própria rede.

De acordo com o Visão geral da eficiência energética da GSMA, muitos operadores estão gastando mais de cinquenta por cento do total de energia direta do local em infraestrutura passiva e resfriamento Os custos de energia representam vinte a quarenta por cento do total da rede OPEX e o resfriamento excede todos os outros componentes.

Isso aumenta exponencialmente para locais fora da rede ou remotos. Um gabinete que opera um sistema de refrigeração convencional baseado em compressor em um local desértico pode consumir mais eletricidade no controle de temperatura do que no rádio e nos equipamentos de energia combinados. Quando esses locais funcionam com geradores a diesel, o custo do resfriamento por si só pode exceder o custo do equipamento de telecomunicações durante um período de cinco anos.

Resumindo: o principal impulsionador dos custos da infraestrutura de telecomunicações é o sistema de refrigeração: o principal equipamento de rádio.

Compreendendo a carga térmica e o gerenciamento térmico em gabinetes de telecomunicações

Cada equipamento dentro de um gabinete de telecomunicações gera calor O calor interno total produzido por todos os componentes, medido em watts, define a carga de calor que seu sistema de refrigeração deve suportar Errar esse número leva a sistemas superdimensionados que desperdiçam energia ou sistemas subdimensionados que permitem o superaquecimento do equipamento.

O ETSI EN 300 019-1-3 padrão define condições ambientais para equipamentos de telecomunicações em locais de uso fixo Para armários externos, as faixas de temperatura de operação abrangem -33 C a +55 C ambiente, dependendo da classe climática As diretrizes térmicas ASHRAE recomendam manter a temperatura interna entre 18 C e 27 C para melhor confiabilidade e desempenho do equipamento.

Quando nossa equipe de engenharia calcula a carga de calor para um novo ar condicionado para gabinete de telecomunicações ao ar livre instalação nós totalizamos toda a carga térmica interna, a seguir aplicamos a permissão adicional da carga térmica de 20 por cento para a operação do pico e a radiação ganhada das paredes do abrigo Um ambiente do deserto de 45 C força até 500 watts carga térmica adicional somente baseada na coleção solar.

Resfriamento ativo versus passivo: o que proporciona melhor eficiência energética?

Para selecionar o ar condicionado, o resfriamento ativo ou passivo é a decisão mais importante que você terá que tomar no design do gabinete de telecomunicações A escolha certa depende da zona climática, da carga de calor e de quanta energia seu site pode poupar para controle de temperatura.

Tecnologias de resfriamento passivo

O resfriamento passivo desloca o calor interno sem operação do compressor. trocadores de calor (calor interno) incluindo modelos ar-ar e termoelétricos (TEC) (TEC) usam tecnologia natural como convecção natural passiva ou ventiladores de baixo consumo de energia para transferir calor de dentro do gabinete para atmosferas externas Os sistemas de resfriamento livres usam o ar ambiente diretamente quando a temperatura do ar externo é inferior ao ponto de ajuste interno.

Seu benefício claro é eficiência energética: o resfriamento passivo usa energia mínima e pode facilmente ser operado durante períodos em que a luz solar é abundante e depois desligado quando não é necessário Infelizmente, o resfriamento passivo não pode ficar abaixo do ambiente em si, então você não pode confiar nele como a única solução de resfriamento para áreas onde o ambiente normalmente excede 40°C.

Tecnologias de resfriamento ativo

O resfriamento ativo existe através do uso de unidades de ar condicionado relacionadas ao compressor ou resfriadores termoelétricos para resfriar temperaturas internas bem abaixo da ambiente Esta seria a única solução em ambientes de alta temperatura ambiente onde o equipamento requer um ambiente controlado entre 18 C e 27 C durante todo o ano.

Mas a compensação é o consumo de energia. Um baseado em compressor sistema de refrigeração do armário desenha 500 a 2.000 watts continuamente, com base na capacidade Em climas quentes, isso funciona 24 horas por dia, 365 dias por ano.

Abordagem Híbrida: O Meio Terreno Eficiente em Energia

Muitos operadores de telecomunicações estão agora incorporando soluções de resfriamento adaptativo que combinarão os dois tipos de resfriamento Em uma solução de resfriamento híbrida, quando as condições ambientais permitem, o resfriamento é reduzido com resfriamento livre ou trocadores de calor e depois alterado para resfriamento baseado em compressor quando as condições estão acima dos níveis predeterminados. De acordo com pesquisas publicadas por IEEE, baseado em termossifão para resfriamento livre pode reduzir o uso de energia de resfriamento em 40-701TP4 T em comparação com operações contínuas de compressores em climas temperados.

Selecionando o ar condicionado do gabinete de telecomunicações certo para máxima eficiência

Finalmente, o ar condicionado do gabinete de telecomunicações que você escolher para resfriamento ativo tem mais influência sobre os custos anuais de energia do que qualquer outro componente no gabinete Duas unidades com a mesma capacidade de resfriamento podem variar em 301TP4 T no consumo de energia devido a diferenças no design, tipos de compressor e lógica de controle.

Compreendendo a EER: a métrica de eficiência básica

taxa de eficiência energética (EER) é a medição de quantos BTUs de resfriamento uma unidade específica produz por watt de energia elétrica usada Quanto maior a classificação EER, mais BTUs de resfriamento são produzidos por watt de energia usada Praticamente todos os condicionadores de ar de gabinete de telecomunicações ao ar livre são classificados de EER 8-12, com os melhores modelos baseados em inversores classificados EER 10+. O padrão EER2 introduzido pelo Departamento de Energia dos EUA em 2023 fornece padrões de eficiência mais realistas testados a temperatura externa de 95 F, diretamente relevantes para aplicações de gabinetes externos.

Seleção Checklist

Por que se concentrar no EER? nossa equipe de engenharia aconselharia sobre os seguintes critérios antes de selecionar um ar condicionado de gabinete de telecomunicações:

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  Combine a capacidade de resfriamento com a carga térmica calculada. O sobredimensionamento desperdiça energia através do ciclismo curto; o subdimensionamento causa falha no equipamento durante os picos de temperatura ambiente.
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  Priorize os compressores acionados por inversor. Os compressores de velocidade variável ajustam a saída à demanda real, reduzindo o consumo de energia em 2003 TP4 T em comparação com unidades de CA de velocidade fixa.
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  Verifique a faixa de temperatura operacional. A unidade deve lidar com a temperatura ambiente máxima do seu local com capacidade de resfriamento nominal Verifique os modos de resfriamento e aquecimento se o clima cair abaixo de 0 °C.
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  Confirme a classificação IP e a proteção ambiental Os armários exteriores precisam de equipamento de refrigeração IP55 ou IP65 avaliado para resistir aos níveis de poeira, chuva e umidade comuns em locais expostos da estação base.
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  Avaliar o tipo de refrigerante. R-410 A continua a ser comum, mas refrigerantes ecológicos como R-32 e R-290 estão ganhando tração R-32 oferece cerca de 51TP4 T melhor eficiência energética do que R-410 A em projetos comparáveis.
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  Garanta que o verdadeiro controle inteligente seja integrado ao projeto. reduzir o consumo de energia através de ciclos baseados em temperatura e monitoramento é old school, procure unidades com monitoramento que ajuste a saída com base nas condições do gabinete em tempo real, alertas remotos e lógica de resfriamento adaptativa.

“O ar condicionado mais barato na folha de especificações raramente é o mais barato ao longo de dez anos Uma unidade com EER 10 versus EER 8 economiza cerca de 201TP4 T eletricidade todos os dias ele corre e em telecom, estas unidades funcionam todos os dias”

KDST Equipe de Engenharia

Como 5 G está dirigindo novos requisitos de resfriamento do gabinete

A implantação do 5 G está criando novos desafios de gerenciamento de energia para as operadoras de telecomunicações Uma única estação base 5 G usa duas vezes e meia a três vezes e meia os níveis de energia de um local de célula 4 G semelhante, de acordo com Soluções VIAVI. Isso, por sua vez, significa aumentar a geração de calor dentro do gabinete.

O gabinete de telecomunicações pronto para 5 G de hoje contém um retificador de 24 kW, banco de baterias de lítio de 600 Ah e um sistema de refrigeração associado de 3,5 kW ou mais para proteger contra condições operacionais perigosas Os sistemas de refrigeração legados são projetados para 4 G e geralmente classificados de 1,5-2 kW, são insuficientes para a carga de calor do equipamento 5 G e funcionam em plena capacidade continuamente Isso, por sua vez, acelera o desgaste e aumenta os custos operacionais.

As operadoras de rede que estão adaptando gabinetes 4 G existentes para infraestrutura 5 G enfrentam uma escolha difícil: substituir todo o gabinete por um design maior que acomode uma unidade de resfriamento maior ou atualizar para ar condicionado de gabinete de telecomunicações de alta eficiência isso proporciona mais capacidade de resfriamento por watt na mesma área.

Abordagens emergentes, incluindo trocadores de calor de microcanais que aumentam a superfície de rejeição de calor em 40%, ocupando o mesmo espaço que os equivalentes tradicionais, e circuitos de resfriamento líquido que podem diminuir o consumo de energia para níveis de 30% de variantes resfriadas a ar, estão sendo testadas em grandes operadoras de cabo à medida que seus drivetrains 5G são implantados.

Redução de Custos de Energia: Estratégias Práticas para Operadores de Telecomunicações

Reduzir a energia de resfriamento não significa trocar cada shell e ventilador durante a noite em sua rede. Essas abordagens, incluindo ferramentas de atualização rápida e de capital intensivo, ganham e podem oferecer uma caixa de abordagens que pode ser combinada ou implementada com seu próprio efeito máximo.

1. Manter filtros e condensadores dentro do cronograma Um filtro entupido força o compressor a trabalhar mais, aumentando o consumo de energia em 15 a 25 por cento A limpeza trimestral é a única atividade de manutenção de ROI mais alta para qualquer sistema de resfriamento de gabinete Negligenciar a manutenção do filtro por seis meses pode efetivamente dobrar o uso de energia de uma unidade de resfriamento.
2. Introduzir funções de alerta Utilize sensores de temperatura de calibre e consumo de energia em tempo real Os receptores pagam-se evitando danos no gabinete por falhas de refrigeração (refrigerando) e por demonstrar onde o equipamento está usando quantidades excessivas de energia.
3. Migrar para compressores controlados por inversor Compressores de velocidade fixa funcionam a todo vapor, independentemente da carga Os compressores inversores mudarão para se adequar às condições reais usando menos energia, economizando de 20 a 3% ao longo de um ano. Espere um período de retorno de 18 a 24 meses.
4. Incorpore sistemas de refrigeração livres, quando apropriado Se o seu site experimenta mais de 3.000 horas de temperatura ambiente abaixo de 25 C, você poderia cortar a energia de refrigeração em 40 a 60 por cento hackeando livre refrigeração em um AC existente Os custos de hardware podem ser surpreendentemente baixos, pois o hardware extra é uma fração da economia de operação do primeiro ano.
5. Escolha o tamanho apropriado-tamanho Ao comprar refrigerar novoand que negocia no equipamento o mais velho executar os cálculos dos primeiros princípios Mudanças no equipamento de rádio, no poder, e na configuração do armário desde que a instalação original significa frequentemente uma unidade diferente do tamanho é agora o melhor ajuste Os sistemas oversized são projetados para segurar cargas de pico mas energia waste durante o 80 a 90 por cento do ano quando as condições são moderadas.
6. Mude para compressores acionados por inversor, trabalhando com refrigerantes ecologicamente conscientes O R-32 oferece uma eficiência de resfriamento ligeiramente melhor do que o R-410 A, ao mesmo tempo em que carrega um potencial de aquecimento global menor Para os provedores de telecomunicações que trabalham em direção a metas de redução da pegada de carbono, esse é um fator cada vez mais importante nas decisões de aquisição.

De acordo com o GSMA, (Reuters), as operadoras móveis europeias reduziram pela metade suas emissões operacionais em apenas três anos por meio de uma combinação de simplificação de locais, integração de hardware e avanços em tecnologias de resfriamento eficazes. Os operadores que começaram com sistemas confiáveis de manutenção e monitoramento de sistemas de refrigeração obtiveram os retornos mais rápidos, antes de qualquer substituição de equipamentos com uso intensivo de capital.

Perguntas frequentes