Hiệu quả năng lượng trong làm mát tủ viễn thông

Cách các nhà khai thác viễn thông cắt giảm chi phí năng lượng làm mát tủ mà không làm giảm độ tin cậy

Làm mát là duy nhất tốn kém nhất năng lượng tiêu hao trên hầu hết các trang web viễn thông nhưng nó có xu hướng bay dưới radar kỹ thuật. các nhà khai thác có thể chi hàng chục triệu đô la nâng cấp thiết bị vô tuyến và backhauls buttut điều hòa không khí vo ve đi bên trong mỗi tủ ngoài trời âm thầm rút ra nhiều điện hơn các thiết bị điện tử nó đang bảo v.

Hướng dẫn này mổ xẻ chi phí thực sự của việc làm mát tủ, cung cấp một so sánh táo-táo của các công nghệ làm mát tủ chủ động và thụ động, và cung cấp các kỹ thuật thực tế mà các nhà khai thác viễn thông sử dụng hàng ngày cắt giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng mà không có nguy cơ hệ thống làm mát thất bại.Nếu bạn sắp tung ra một mạng 5G ator chỉ đơn giản là thay thế một số ít các trang web 4G cũ, các quyết định làm mát tiết kiệm năng lượng bạn đưa ra hôm nay sẽ định hình chi phí hoạt động của bạn trong thập kỷ tới.

Tại sao làm mát là chi phí ẩn lớn nhất trong mạng viễn thông

Hầu hết các nhà khai thác viễn thông đều biết năng lượng chi phí lớn là gì. Họ không phải lúc nào cũng nhận ra chi phí đó đến từ việc giữ cho tủ mát hơn là tự vận hành mạng.

Theo các Tổng quan về hiệu quả năng lượng GSMA, nhiều nhà khai thác đang chi tiêu hơn năm mươi phần trăm của tổng số đó năng lượng trang web trực tiếp trên cơ sở hạ tầng thụ động và làm mát. chi phí năng lượng chiếm hai mươi đến bốn mươi phần trăm của tổng mạng OPEX band làm mát vượt quá tất cả các thành phần khác kết hợp.

Điều đó tăng theo cấp số nhân cho các trang web ngoài lưới hoặc từ xa.Một tủ chạy hệ thống làm mát dựa trên máy nén thông thường ở một vị trí sa mạc có thể tiêu thụ nhiều điện hơn trên điều khiển nhiệt độ so với trên thiết bị vô tuyến và điện kết hợp.Khi các trang web đó chạy trên máy phát điện diesel, chi phí nhiên liệu của việc làm mát một mình có thể vượt quá chi phí của thiết bị viễn thông trong khoảng thời gian năm năm.

Điểm mấu chốt: động lực chính của chi phí cơ sở hạ tầng viễn thông là hệ thống làm mát, không chú ý đến thiết bị vô tuyến.

Hiểu về tải nhiệt và quản lý nhiệt trong tủ viễn thông

Mỗi thiết bị bên trong tủ viễn thông tạo ra nhiệt. tổng nhiệt bên trong được tạo ra bởi tất cả các thành phần, được đo bằng watt, xác định tải nhiệt mà hệ thống làm mát của bạn phải xử lý. nhận được con số này sai dẫn đến một trong hai hệ thống quá khổ lãng phí năng lượng hoặc hệ thống kích thước nhỏ cho phép thiết bị quá nóng.

Các ETSI EN 300 019-1-3 tiêu chuẩn xác định điều kiện môi trường cho thiết bị viễn thông ở các vị trí sử dụng cố định.Đối với tủ ngoài trời, phạm vi nhiệt độ hoạt động trải dài từ -33C đến + 55C môi trường xung quanh, tùy thuộc vào loại khí hậu. nguyên tắc nhiệt ASHRAE khuyên bạn nên duy trì nhiệt độ bên trong từ 18C đến 27C để có độ tin cậy và hiệu suất thiết bị tốt nhất.

Khi đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi tính toán tải nhiệt cho một cái mới điều hòa tủ viễn thông ngoài trời cài đặt chúng tôi tổng tất cả các tải nhiệt bên trong, sau đó áp dụng 20 phần trăm phụ cấp tải nhiệt bổ sung cho hoạt động cao điểm và bức xạ thu được từ các bức tường nơi trú ẩn. một môi trường sa mạc 45 C lực lượng lên đến 500 watt tải nhiệt bổ sung chỉ dựa trên thu năng lượng mặt trời.

Làm mát chủ động và thụ động: Điều nào mang lại hiệu quả năng lượng tốt hơn?

Đối với việc lựa chọn điều hòa không khí, làm mát chủ động hoặc thụ động là quyết định quan trọng nhất bạn sẽ phải thực hiện trong thiết kế tủ viễn thông. sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào vùng khí hậu, tải nhiệt và bao nhiêu năng lượng trang web của bạn có thể dự phòng để kiểm soát nhiệt đ.

Công nghệ làm mát thụ động

Làm mát thụ động thay thế nhiệt bên trong mà không cần vận hành máy nén hoặc chất làm lạnh. bộ trao đổi nhiệt – bao gồm các mẫu không khí và nhiệt điện (TEC) – sử dụng công nghệ tự nhiên như đối lưu tự nhiên thụ động hoặc quạt tiêu thụ điện năng thấp để truyền nhiệt từ bên trong tủ ra khí quyển bên ngoài. Hệ thống làm mát miễn phí sử dụng không khí xung quanh trực tiếp khi nhiệt độ không khí bên ngoài thấp hơn điểm đặt bên trong.

Lợi ích rõ ràng của nó là hiệu quả năng lượng: làm mát thụ động sử dụng năng lượng tối thiểu và có thể dễ dàng được vận hành trong thời gian khi ánh sáng mặt trời dồi dào và sau đó tắt khi không cần thiết. không may, làm mát thụ động không thể đi dưới môi trường xung quanh chính nó, vì vậy bạn không thể dựa vào nó như là giải pháp làm mát duy nhất cho các khu vực mà môi trường xung quanh thường vượt quá 40C.

Công nghệ làm mát chủ động

Làm mát chủ động tồn tại thông qua việc sử dụng các đơn vị điều hòa không khí liên quan đến máy nén hoặc bộ làm mát nhiệt điện để làm mát nhiệt độ bên trong thấp hơn nhiều so với môi trường xung quanh.Đây sẽ là giải pháp duy nhất trong môi trường nhiệt độ môi trường cao, nơi thiết bị yêu cầu môi trường được kiểm soát trong khoảng từ 18C đến 27C quanh năm.

Nhưng sự đánh đổi là tiêu thụ năng lượng.Một máy nén dựa trên hệ thống làm mát tủ rút ra 500 đến 2.000 watt liên tục, dựa trên công suất. ở vùng khí hậu nóng, điều này chạy 24 giờ một ngày, 365 ngày một năm.

Phương pháp tiếp cận kết hợp: Nền tảng trung gian tiết kiệm năng lượng

Nhiều nhà khai thác viễn thông hiện đang kết hợp các giải pháp làm mát thích ứng sẽ kết hợp hai loại làm mát. Trong giải pháp làm mát lai, khi điều kiện môi trường xung quanh cho phép, việc làm mát sẽ giảm xuống bằng bộ làm mát hoặc trao đổi nhiệt miễn phí và sau đó chuyển sang làm mát dựa trên máy nén khi điều kiện ở trên mức xác định trước. Theo nghiên cứu được công bố bởi IEEE, thermosiphon dựa trên để làm mát miễn phí có thể làm giảm sử dụng năng lượng làm mát bằng 40-70% so với hoạt động máy nén liên tục ở vùng khí hậu ôn đới.

Lựa chọn điều hòa không khí tủ viễn thông phù hợp để đạt hiệu quả tối đa

Cuối cùng, điều hòa không khí tủ viễn thông bạn chọn để làm mát chủ động có ảnh hưởng nhiều hơn đến chi phí năng lượng hàng năm hơn bất kỳ thành phần nào khác trong vỏ bọc. hai đơn vị có cùng công suất làm mát có thể thay đổi 30% trong tiêu thụ năng lượng do sự khác biệt trong thiết kế, loại máy nén và logic điều khiển.

Hiểu EER: Số liệu hiệu quả cốt lõi

tỷ lệ hiệu quả năng lượng (EER) là phép đo bao nhiêu BTU làm mát một đơn vị cụ thể tạo ra trên mỗi watt điện năng sử dụng. đánh giá EER càng cao, BTU làm mát được sản xuất trên mỗi watt điện sử dụng. hầu như tất cả các máy điều hòa không khí tủ viễn thông ngoài trời được đánh giá từ EER 8-12, với các mô hình dựa trên biến tần tốt nhất được đánh giá EER 10+. tiêu chuẩn EER2 được giới thiệu bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ vào năm 2023 cung cấp các tiêu chuẩn hiệu quả thực tế hơn được thử nghiệm ở nhiệt độ ngoài trời 95F, liên quan trực tiếp đến các ứng dụng bao vây ngoài trời.

Danh sách kiểm tra lựa chọn

Tại sao tập trung vào EER? Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ tư vấn các tiêu chí sau trước khi chọn máy điều hòa không khí tủ viễn thông:

• ✔
  Phù hợp với khả năng làm mát để tính toán tải nhiệt. Quá khổ sẽ lãng phí năng lượng thông qua chu kỳ ngắn; kích thước nhỏ hơn gây ra lỗi thiết bị trong nhiệt độ môi trường cao nhất.
• ✔
  Ưu tiên máy nén điều khiển biến tần. Máy nén tốc độ thay đổi điều chỉnh đầu ra theo nhu cầu thực tế, giảm mức tiêu thụ điện năng xuống 20–30% so với các thiết bị ac tốc độ cố định.
• ✔
  Xác minh phạm vi nhiệt độ hoạt động. Đơn vị phải xử lý nhiệt độ môi trường tối đa của trang web của bạn với công suất làm mát được xếp hạng. kiểm tra cả chế độ làm mát và sưởi ấm nếu khí hậu của bạn giảm xuống dưới 0 °C.
• ✔
  Xác nhận xếp hạng IP và bảo vệ môi trường. tủ ngoài trời cần IP55 hoặc IP65 đánh giá thiết bị làm mát để chống lại bụi, mưa, và độ ẩm cấp phổ biến tại các trang web trạm cơ sở tiếp xúc.
• ✔
  Đánh giá loại chất làm lạnh. R-410A vẫn còn phổ biến, nhưng các chất làm lạnh thân thiện với môi trường như R-32 và R-290 đang đạt được lực kéo.R-32 cung cấp khoảng 5% hiệu quả năng lượng tốt hơn R-410A trong các thiết kế tương đương.
• ✔
  Đảm bảo điều khiển thông minh thực sự được tích hợp vào thiết kế. giảm tiêu thụ năng lượng thông qua chu kỳ dựa trên nhiệt độ và giám sát là trường học cũ, tìm kiếm các đơn vị có giám sát điều chỉnh đầu ra dựa trên điều kiện tủ thời gian thực, cảnh báo từ xa và logic làm mát thích ứng.

“Điều hòa không khí rẻ nhất trên tờ spec hiếm khi rẻ nhất trong mười năm.Một đơn vị với EER 10 so với EER 8 tiết kiệm khoảng 20% trên điện mỗi ngày nó chạy inh và trong viễn thông, các đơn vị này chạy mỗi ngày.”

Đội ngũ Kỹ thuật IF KDST

Làm thế nào 5G đang lái xe yêu cầu làm mát tủ mới

Việc triển khai 5G đang tạo ra những thách thức quản lý năng lượng mới cho các nhà khai thác viễn thông. Một trạm gốc 5G duy nhất sử dụng gấp hai lần rưỡi đến ba lần rưỡi mức năng lượng của một trạm di động 4G tương tự, theo Giải pháp VIAVI. Điều đó có nghĩa là tăng sinh nhiệt bên trong tủ.

Tủ viễn thông 5G ngày nay có chứa bộ chỉnh lưu 24 kW, ngân hàng pin lithium 600 Ah và hệ thống làm mát 3,5 kW trở lên liên quan để bảo vệ chống lại các điều kiện vận hành nguy hiểm. hệ thống làm mát kế thừa được thiết kế cho 4G và thường được đánh giá từ 1,5-2 kW, không đủ cho tải nhiệt của thiết bị 5G và chạy hết công suất liên tục. điều đó lần lượt làm nhanh chóng hao mòn và tăng chi phí vận hành.

Các nhà khai thác mạng đang trang bị thêm tủ 4G hiện có cho cơ sở hạ tầng 5G phải đối mặt với một lựa chọn khó khăn: thay thế toàn bộ vỏ bọc bằng một thiết kế lớn hơn có thể chứa một đơn vị làm mát lớn hơn, hoặc nâng cấp lên máy điều hòa không khí tủ viễn thông hiệu quả cao điều đó mang lại nhiều công suất làm mát hơn trên mỗi watt trong cùng một dấu chân.

Các phương pháp tiếp cận mới nổi, bao gồm bộ trao đổi nhiệt vi kênh giúp tăng 40% bề mặt loại bỏ nhiệt trong khi chiếm cùng không gian với các phương pháp truyền thống và vòng làm mát bằng chất lỏng có thể giảm mức tiêu thụ điện năng xuống mức 30% của các biến thể làm mát bằng không khí, đang được thử nghiệm tại các nhà khai thác cáp lớn. khi hệ truyền động 5G của họ được triển khai.

Giảm chi phí năng lượng: Chiến lược thực tế cho các nhà khai thác viễn thông

Giảm năng lượng làm mát không có nghĩa là hoán đổi từng vỏ và quạt trong mạng của bạn qua đêm.Những cách tiếp cận này bao gồm cả chiến thắng nhanh chóng và nâng cấp thâm dụng vốn Cung cấp một hộp công cụ của các phương pháp tiếp cận có thể được kết hợp hoặc thực hiện riêng của họ để có hiệu quả tối đa.

1. Duy trì các bộ lọc và bình ngưng theo lịch trình.Một bộ lọc bị tắc buộc máy nén phải làm việc chăm chỉ hơn, tăng mức tiêu thụ điện năng từ 15 đến 25 phần trăm. làm sạch hàng quý là hoạt động duy nhất bảo trì ROI cao nhất cho bất kỳ hệ thống làm mát bao vây. bỏ bê bảo trì bộ lọc trong sáu tháng có thể tăng gấp đôi hiệu quả việc sử dụng năng lượng của một đơn vị làm mát.
2. Giới thiệu giám sát từ xa với các chức năng cảnh báo. sử dụng cảm biến đo nhiệt độ và mức tiêu thụ năng lượng trong thời gian thực. người nhận tự trả tiền bằng cách ngăn ngừa hư hỏng vỏ bọc do hỏng hóc làm mát – và bằng cách chứng minh nơi thiết bị đang sử dụng lượng năng lượng quá mức.
3. Di chuyển đến máy nén điều khiển biến tần. máy nén tốc độ cố định chạy vụ nổ đầy đủ bất kể tải. máy nén biến tần sẽ thay đổi để phù hợp với điều kiện thực tế sử dụng ít năng lượng tiết kiệm 20 đến 35 phần trăm trong suốt một năm. mong đợi một thời gian hoàn vốn từ 18 đến 24 tháng.
4. Kết hợp các hệ thống làm mát miễn phí khi thích hợp.Nếu trang web của bạn trải nghiệm hơn 3.000 giờ nhiệt độ môi trường dưới 25C , bạn có thể cắt giảm năng lượng làm mát bằng 40 đến 60 phần trăm bằng cách hack làm mát miễn phí vào một AC hiện có. chi phí phần cứng có thể thấp đáng ngạc nhiên như phần cứng thêm là một phần nhỏ của tiết kiệm hoạt động năm đầu tiên.
5. Chọn thay thế kích thước phù hợp.Khi mua thiết bị làm mát mới land và kinh doanh thiết bị cũ nhất chạy các tính toán từ nguyên tắc đầu tiên.Những thay đổi trong thiết bị vô tuyến, nguồn cung cấp điện và cấu hình tủ kể từ khi cài đặt ban đầu thường có nghĩa là một đơn vị kích thước khác nhau bây giờ phù hợp hơn. hệ thống quá khổ được thiết kế để xử lý tải cao điểm nhưng lãng phí năng lượng trong 80 đến 90 phần trăm của năm khi điều kiện vừa phải.
6. Chuyển sang máy nén điều khiển Inverter, làm việc với chất làm lạnh có ý thức sinh thái.R-32 mang lại hiệu quả làm mát tốt hơn một chút so với R-410A trong khi mang tiềm năng nóng lên toàn cầu thấp hơn.Đối với các nhà cung cấp viễn thông làm việc hướng tới các mục tiêu giảm lượng khí thải carbon, đây là một yếu tố ngày càng quan trọng trong các quyết định mua sắm.

Theo các GSMA, các nhà khai thác di động châu Âu đã giảm một nửa lượng khí thải hoạt động của họ chỉ trong ba năm thông qua sự kết hợp giữa đơn giản hóa trang web, tích hợp phần cứng và tiến bộ trong các công nghệ làm mát hiệu quả. các nhà khai thác bắt đầu với hệ thống giám sát và bảo trì hệ thống làm mát đáng tin cậy đã thấy lợi nhuận nhanh nhất, trước khi bất kỳ thay thế thiết bị sử dụng nhiều vốn.

Câu hỏi thường gặp