Энергоэффективность охлаждения телекоммуникационного шкафа

Как операторы связи сокращают затраты на охлаждение шкафа, не жертвуя надежностью

Охлаждение - это единственная самая дорогая утечка энергии на большинстве телекоммуникационных сайтов (но оно имеет тенденцию летать под инженерным радаром. Операторы могут потратить десятки миллионов долларов на модернизацию радиооборудования и бэкхаулса, но кондиционер гудит внутри каждого наружного шкафа, молча потребляет больше электроэнергии, чем электроника, которую он защищает.

В этом руководстве анализируется истинная стоимость охлаждения шкафа, дается сравнение технологий активного и пассивного охлаждения шкафа "яблоки в яблока", и предлагаются практические методы, которые операторы связи используют изо дня в день, которые резко сокращают потребление энергии без риска отказа системы охлаждения. если вы собираетесь запустить сеть 5G просто заменить несколько устаревших сайтов 4G, решения по энергоэффективному охлаждению, которые вы принимаете сегодня, будут определять ваши текущие расходы на следующее десятилетие.

Почему охлаждение является самой большой скрытой стоимостью в телекоммуникационных сетях

Большинство операторов связи знают, что такое большие расходы на энергию Они не всегда понимают, какая часть этих расходов приходится на поддержание прохлады в шкафах, а не на эксплуатацию самой сети.

По данным Обзор энергоэффективности GSMA, многие операторы тратят более пятидесяти процентов от этого общего количества прямой энергии на площадке на пассивную инфраструктуру и охлаждение. затраты на энергию составляют от двадцати до сорока процентов от общего количества сетей OPEX и охлаждение превышает все другие компоненты вместе взятые.

Это увеличивается в геометрической прогрессии для автономных или удаленных объектов. Шкаф, в котором работает обычная компрессорная система охлаждения в пустынном месте, может потреблять больше электроэнергии при контроле температуры, чем на радио- и энергетическом оборудовании вместе взятых. Когда эти объекты работают на дизельных генераторах, стоимость топлива при охлаждении сама по себе может превышать стоимость телекоммуникационного оборудования в течение пятилетнего периода.

Итог: ключевой движущей силой затрат на телекоммуникационную инфраструктуру является система охлаждения, а не радиооборудование.

Понимание тепловой нагрузки и управления температурой в телекоммуникационных шкафах

Каждая единица оборудования внутри шкафа телекома генерирует тепло Общее внутреннее тепло, производимое всеми компонентами, измеряемое в ваттах, определяет тепловую нагрузку, которую должна обрабатывать ваша система охлаждения. неправильное определение этого числа приводит либо к чрезмерно большим системам, которые тратят энергию, либо к недостаточно большим системам, которые позволяют оборудованию перегреваться.

The ETSI EN 300 019-1-3 стандарт определяет условия окружающей среды для телекоммуникационного оборудования в местах фиксированного использования Для наружных шкафов диапазоны рабочих температур охватывают окружающую среду от -33C до +55C, в зависимости от класса климата. термические рекомендации ASHRAE рекомендуют поддерживать внутреннюю температуру между 18C и 27C для лучшей надежности и производительности оборудования.

Когда наша команда инженеров рассчитывает тепловую нагрузку для нового наружный телеком шкаф кондиционер установка мы суммируем всю внутреннюю тепловую нагрузку, затем применяем 20-процентный дополнительный припуск тепловой нагрузки для пиковой работы и излучения, получаемого от стен укрытия. Окружающая среда пустыни 45 C создает дополнительную тепловую нагрузку до 500 Вт исключительно на основе сбора солнечной энергии.

Активное и пассивное охлаждение: что обеспечивает лучшую энергоэффективность?

Для выбора кондиционера, активное или пассивное охлаждение является самым важным решением, которое вам придется принять в конструкции телеком шкафа Правильный выбор зависит от климатической зоны, тепловой нагрузки, а также от того, сколько энергии ваш сайт может сэкономить для контроля температуры.

Технологии пассивного охлаждения

Пассивное охлаждение вытесняет внутреннее тепло без работы компрессора или хладагента. теплообменники — включая модели воздух-воздух и термоэлектрические (TEC) — использует естественные технологии, такие как пассивная естественная конвекция или вентиляторы с низким энергопотреблением, для передачи тепла изнутри шкафа в наружную атмосферу. Системы свободного охлаждения используют окружающий воздух непосредственно, когда температура наружного воздуха ниже внутренней уставки.

Его явным преимуществом является энергоэффективность: пассивное охлаждение использует минимальную энергию и может легко работать в периоды, когда солнечного света много, а затем выключаться, когда он не нужен. К сожалению, пассивное охлаждение не может опускаться ниже самой окружающей среды, поэтому вы не можете полагаться на него как на единственное охлаждающее решение для областей, где окружающая среда обычно превышает 40°C.

Активные технологии охлаждения

Активное охлаждение существует за счет использования связанных с компрессором кондиционеров или термоэлектрических охладителей для охлаждения внутренних температур значительно ниже температуры окружающей среды. это будет единственным решением в условиях высокой температуры окружающей среды, где оборудование требует контролируемой среды между 18C и 27C круглый год.

Но компромисс - потребление энергии На основе компрессора система охлаждения шкафа потребляет от 500 до 2000 Вт непрерывно, в зависимости от мощности. в жарком климате это работает 24 часа в сутки, 365 дней в году.

Гибридный подход: энергоэффективная середина

Многие операторы связи в настоящее время включают адаптивные решения охлаждения, которые будут сочетать два типа охлаждения В гибридном решении охлаждения, когда позволяют условия окружающей среды, охлаждение снижается с помощью свободного охлаждения или теплообменников, а затем переключается на охлаждение на основе компрессора, когда условия превышают заранее определенные уровни. Согласно исследованию, опубликованному ИИИЭ, термосифон на основе свободного охлаждения может снизить потребление энергии охлаждения на 40-70% по сравнению с непрерывными работами компрессора в умеренном климате.

Выбор подходящего кондиционера для телекоммуникационного шкафа для максимальной эффективности

Наконец, кондиционер телеком-шкафа, который вы выбираете для активного охлаждения, имеет большее влияние на годовые затраты энергии, чем любой другой компонент в корпусе. два блока с одинаковой холодопроизводительностью могут варьироваться на 30% в потреблении энергии из-за различий в конструкции, типах компрессоров и логике управления.

Понимание EER: основной показатель эффективности

коэффициент энергоэффективности (EER) - это измерение количества BTU охлаждения конкретного блока производит на ватт используемой электроэнергии. чем выше рейтинг EER, тем больше BTU охлаждения производится на ватт используемой мощности. Практически все наружные кондиционеры телекоммуникационного шкафа имеют рейтинг EER 8-12, а лучшие модели на основе инверторов имеют рейтинг EER 10+. Стандарт EER2, представленный стандартом EER2 Министерство энергетики США в 2023 году представлены более реалистичные стандарты эффективности, протестированные при температуре наружного воздуха 95F, что имеет непосредственное отношение к наружным вольерам.

Контрольный список выбора

Зачем сосредотачиваться на EER? Наша команда инженеров перед выбором кондиционера телеком-шкафа посоветовала бы следующие критерии:

• ✔
  Соответствуют холодопроизводительности расчетной тепловой нагрузке. Избыточный размер тратит энергию при короткой езде на велосипеде; Избыточный размер приводит к выходу оборудования из строя во время пиковых температур окружающей среды.
• ✔
  Приоритет компрессоров с инверторным приводом. Компрессоры с регулируемой скоростью регулируют выходную мощность в соответствии с фактическим спросом, снижая энергопотребление на 20 (30%) по сравнению с агрегатами переменного тока с фиксированной скоростью.
• ✔
  Проверьте диапазон рабочих температур. Агрегат должен выдерживать максимальную температуру окружающей среды вашего объекта с номинальной холодопроизводительностью. проверьте режимы охлаждения и отопления, если ваш климат опускается ниже 0°C.
• ✔
  Подтвердите рейтинг IP и защиту окружающей среды. Для наружных шкафов требуется охлаждающее оборудование с рейтингом IP55 или IP65, чтобы противостоять уровням пыли, дождя и влажности, обычным на открытых площадках базовых станций.
• ✔
  Оцените тип хладагента. Р-410А остается распространенным явлением, но экологически чистые хладагенты, такие как Р-32 и Р-290, набирают обороты. R-32 предлагает примерно 5% лучшую энергоэффективность, чем R-410A в сопоставимых конструкциях.
• ✔
  Убедитесь, что истинное интеллектуальное управление интегрировано в конструкцию. Снижение энергопотребления за счет циклического изменения температуры и мониторинга - это старая школа, ищите устройства с мониторингом, который регулирует выход на основе условий шкафа в реальном времени, удаленных предупреждений и логики адаптивного охлаждения.

“Самый дешевый кондиционер на листе спецификаций редко бывает самым дешевым за десять лет. Устройство с EER 10 против EER 8 экономит примерно 20% на электричестве каждый день, когда оно работает (и) в телекоммуникациях, эти устройства работают каждый день.”

Инженерная командаKDST

Как 5G приводит в движение новые требования к охлаждению шкафа

Развертывание 5G создает новые проблемы управления энергопотреблением для операторов связи. По данным одной базовой станции 5G, потребляется в два с половиной-три с половиной раза больше уровня мощности, чем аналогичная сотовая станция 4G Решения ВИАВИ. Это, в свою очередь, означает увеличение выделения тепла внутри шкафа.

Сегодняшний телеком-шкаф, готовый к работе с 5G, содержит выпрямитель мощностью 24 кВт, литиевую батарею емкостью 600 Ач и связанную с ней систему охлаждения мощностью 3,5 кВт и более для защиты от опасных условий эксплуатации. устаревшие системы охлаждения рассчитаны на 4G и обычно рассчитаны на мощность 1,5-2 кВт, недостаточны для тепловой нагрузки оборудования 5G, и работают на полную мощность непрерывно. что, в свою очередь, ускоряет износ и увеличивает эксплуатационные расходы.

Сетевые операторы, которые модернизируют существующие шкафы 4G для инфраструктуры 5G, сталкиваются с трудным выбором: заменить весь корпус на более крупную конструкцию, в которой размещается более крупный охлаждающий блок, или модернизировать его до высокоэффективные кондиционеры телеком-шкафа это обеспечивает большую холодопроизводительность на ватт в пределах одного и того же участка.

Новые подходы, в том числе микроканальные теплообменники, которые увеличивают поверхность отвода тепла на 40 процентов, занимая при этом то же пространство, что и традиционные аналоги, и контуры жидкостного охлаждения, которые могут снизить энергопотребление до 30-процентного уровня вариантов с воздушным охлаждением, тестируются на крупных кабельных операторах. по мере развертывания их трансмиссий 5G.

Снижение затрат на электроэнергию: практические стратегии для операторов связи

Сокращение энергии не означает замену каждой отдельной оболочки и вентилятора сети в одночасье. эти подходы включают в себя как быстрое охлаждение, так и капиталоемкое повышение класса обслуживания. — набор инструментов подходов, которые можно комбинировать или реализовывать самостоятельно для достижения максимального эффекта.

1. Поддерживайте фильтры и конденсаторы по графику Засоренный фильтр заставляет компрессор работать усерднее, увеличивая энергопотребление на 15-25 процентов. Ежеквартальная очистка является единственным видом деятельности по техническому обслуживанию с самым высоким ROI для любой системы охлаждения корпуса. пренебрежение обслуживанием фильтра в течение шести месяцев может эффективно удвоить энергопотребление охлаждающей установки.
2. Ввести удаленный мониторинг с функциями оповещения Используйте датчики, которые измеряют температуру и потребление энергии в режиме реального времени Приемники окупают себя, предотвращая повреждение корпуса из-за сбоев охлаждения ( — сбой в охлаждении) и демонстрируя, где оборудование использует чрезмерное количество энергии.
3. Перейти на компрессоры с инверторным управлением. компрессоры с фиксированной скоростью работают на полную мощность независимо от нагрузки. инверторные компрессоры изменятся в соответствии с реальными условиями, используя меньше энергии, экономя от 20 до 35 процентов в течение года. Ожидайте периода окупаемости от 18 до 24 месяцев.
4. Включите бесплатные системы охлаждения, где это уместно. если ваш сайт испытывает более 3000 часов температуры окружающей среды ниже 25C, вы можете сократить энергию охлаждения на 40-60 процентов, взломав свободное охлаждение в существующем переменном токе. Затраты на оборудование могут быть удивительно низкими, поскольку дополнительное оборудование является частью экономии за первый год работы.
5. Выбирайте замену соответствующего размера. при покупке нового охлаждающего оборудования и торговле самым старым оборудованием (run) расчеты из первых принципов. изменения в радиооборудовании, источниках питания и конфигурации шкафа, поскольку первоначальная установка часто означает, что теперь лучше подходит другой размер. Негабаритные системы предназначены для обработки пиковых нагрузок, но тратят энергию в течение 80-90 процентов года, когда условия умеренные.
6. Переключитесь на компрессоры с приводом от инвертора, работая с экологически сознательными хладагентами. R-32 обеспечивает немного лучшую эффективность охлаждения, чем R-410A, но при этом имеет более низкий потенциал глобального потепления. Для телекоммуникационных провайдеров, работающих над достижением целей по сокращению выбросов углекислого газа, это становится все более важным фактором при принятии решений о закупках.

По данным ГСМА, европейские мобильные операторы сократили вдвое свои эксплуатационные выбросы всего за три года благодаря сочетанию упрощения сайта, интеграции аппаратного обеспечения и достижений в области эффективных технологий охлаждения Операторы, которые начали с надежных систем обслуживания и мониторинга систем охлаждения, получили самую быструю отдачу, прежде чем какая-либо капиталоемкая замена оборудования.

Часто задаваемые вопросы