试论新风一体机节能效果和节能设备需求分析报告

试论新风一体机节能效果和节能设备需求分析报告摘要：针对目前移动公司通信基站空调组节能的问题，提出一套节能方案。本文主要讨论节能设备需求分析，该方案的技术实施性、理论效果和效益分析、徐州地区应用案例。1.需求分析：1.1基站节能的原因众所周知，通讯基站的环境要求。通信设备是环境要求较高的民用设备之一,所以工作环境等级也较高。设备运行产生热量,使室内温度迅速升高，而夏天温度超过设备工作温度设备会停止工作或出现故障等。而通讯设备要在一定的温度下工作才能延长设备寿命,通常是在5度至40度之间为佳，一般要求温度控制在13摄氏度左右，准确的说是10-13度之间。而基站的室内温度通常会达到40-70度。所以要安装空调,来调节温度。使用空调势必会使用大量的电能来运行空调。而这些电能对国家，对通讯运营商来说都是一笔相当大的开支。因此我们的通讯基站是需要节能设备来实现把这些浪费的电能给节约下来。1.2新风一体机是否能满足要求基站内的设备对室内的环境要求很高，它对室内的温度、湿度、尘度等的要求也是比一般的设备高很多。新风系统对温度、湿度、尘度的监控与控制就很有必要了。新风系统对引进来的空气进行除湿滤尘就要求很高了，因此新风系统就要配备除湿滤尘的设备。而这两个设备室很容易满足的。最重要的是如何让基站室内的温度降下来。一般室内外的温差会很大，室内的温度会高出室外的温度很多。我们通过引进室外的低温空气排出室内的高温空气，来达到基站室内温度降低的目的。在温差明显的季节和昼夜交替的时候效果更明显。在温差不明显的季节里，我们的新风系统又是怎么运行的呢？我们的新风系统它是与空调联动的，在白天温差会不明显，那么新风系统就联动空调来调节室内的温度，也就是当新风系统不能降低温度的时候，它可以控制空调的启动与关闭。而在温差明显的夜间，我们依然继续使用我们的新风系统。其设计的智能新风系统节电效果非常明显，根据区域的不同能达到20-55%。1.3基站目前使用的部分节能方案中国目前有超过40万个移动通信基站。按照中国移动的统计，基站耗电占70%以上。开展基站节能降耗成为一个迫切需要解决的问题。运营商对基站节能提出了很多解决方案，设备厂家也在节能方面加大研发力度，纷纷提出了绿色基站的概念。根据统计，基站耗电主要是主设备耗电和配套中的空调耗电。基站节能降耗的措施可以从主设备、配套及网络规划设计三个方面进行考虑。1）、降低环境温度要求设备厂商应通过设计、制造工艺的改进降低设备对运行环境温度的严格限制条件，提高设备正常运转的环境温度上限。通过这种措施也能减少空调的使用时间，达到节能的目的。2）、基站空调添加剂添加剂加入到空调系统，与制冷剂及冷冻油混合，它所含特有的表层活化剂，能抑制冷冻油产生油泡，解决制冷剂循环过程中油泡阻碍热交换的问题，提高系统的制冷效果，降低出风口的温度2-8℃。3）、基站新能源的使用在合适的站址利用太阳能、风能等新能源作为替代能源，运营商还可以顺利地将通信网络扩展到没有供电网或供电不稳定的地区。目前太阳能电池板体积比较大，太阳能对站址要求较高。太阳能的采用受日照时间及设备耗能的影响，降低设备能耗可以扩大太阳能基站的使用范围。另外，太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。最后需要说明的是，中国幅员辽阔，地形复杂，气候差异大，需要对比分析各种基站节能措施的优势、劣势及使用场合。注重各种节能措施的环境适应性，找出针对不同环境的适应技术。所以要用空调新风一体机系统。2.技术实施性：2.1产品结构及主要特点1）、一般空调的降温主要是依靠压缩机制冷，压缩机耗能很大。而此款空调在室外温度较低时，可以引入室外冷空气进行降温。缩短了压缩机的利用时间，可节约大量能源。2）、如上图所示，风阀是一块可以转动的导风板，来引导室内、室外风的流向，使新风制冷成为可能。引新风时，风阀打开（处于结构图中的虚线位置），室外新风通过下侧过滤网、蒸发器由内风机引入室内侧。不引新风时，风阀关闭（处于结构图中的实线位置），室外新风通过上侧过滤网、冷凝器由外风机排到室外侧。3）、无人值守的基站常发生空调室外机被盗窃事件，对基站的正常工作影响很大，一体机的结构恰好可以解决防盗问题。同时由于基站的位置一般比较偏远，不易维修，一体机结构简单，没有联机线和联机配管，故障率低，大大降低了空调的维修量和维修费用。2.2产品参数：3.理论效果分析和理论计算：3.1成都各月平均气温成都具有春早、夏热、秋凉、冬暖的特点，年平均气温16℃，年降雨量在1000毫米左右，作为气候的一个显著特点，成都多云雾，日照时间短。同时，成都空气潮湿，因此，夏天虽然气温不高，却显得闷热，冬天气温平均在5℃以上，但由于阴天多，空气潮，却显得阴冷，成都雨水集中在7、8两个月，冬春两季干旱少雨，极少冰雪。其中1、2、3、11、12这五个月气温相对很低，根据温差传热理论通过冷热交换，完全可以满足基站内温度需求，基站内可以很少时间使用空调。4、5、9、10这四个月空调和新风机可以联动工作，昼夜交替工作。在达到温度上限的时候，启动空调制冷降温。6、7、8这三个月气温相对较高，主要为空调工作时间.3.2理论计算对于基站节能效果的计算主要是以基站负荷特性和全年室外温度变化的特性为依据。在夏季，基站保持一定的发热量，据了解，一般情况基站发热量约为4000W，根据温差传热理论和围护结构的传热特性计算得围护结构的传热量。空调的选择应以峰值负荷为依据，冷负荷指标是100W/m2空调使用系数为0.7，选取制冷量约为7000W。由全年室外温度变化规律和新风一体机本身的性能可知，在夏季约90天内，该机器不能承担冷却基站的任务，要单独使用空调对室内降温。在过渡季或冬季时，由于基站发热量较大，基站室内温度仍然可能升高，还需要起用降温设备来保持基站内的工作温度。在这段时间内可以启用新风一体机。在过渡季节可以采取空调间歇运行方式来控制。也可可以完全用新风一体机来控制，以下就是根据本实验所得结论对两种控制方式的运行能耗做一简单的计算。3.2.1据了解铅酸蓄电池的额定运行温度范围是10℃～30℃（最佳运行温度是20℃±5℃）。温度的绝对上限是55℃，在使用中不能超过45℃。故将基站控制稳定设为26℃3.2.2基站所在地室外月平均温度为：3.2.3基站的围护结构散热量，160W/℃1）假设墙体构造传热特性：水泥沙浆，37砖墙，白灰粉刷。其传热系数为：1.50W/m2•K。2）墙体面积：屋内墙宽4.2m，长5.7m，高4.1m。墙体面积为：（4.2+5.7）×2×4.1－2.0×1.0=79.2平方米。3）防盗门的构造及传热特性：高约2.0m，宽1.0m，厚约5cm，其中间有隔声材料。其传热系数约为5.0W/m2•K。4）屋顶的构造及传热特性:屋顶面积4.2×5.7=24m2,屋顶为沥青散料制品,则其传热系数月份气温日期1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月室外温度5.6℃7.6℃12.1℃17℃21.6℃25.7℃28.7℃26.1℃21.4℃16.4℃12℃7.3℃月份气温日期1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月室外温度5.6℃7.6℃12.1℃17℃21.6℃26.4℃30.2℃28.7℃21.4℃16.4℃12℃7.3℃为:K=1.0W/m2•K。5）地面的构造及传热特性：由于其地面为不保温地面,K值按地带决定.地面1:面积为2.0×5.7×2+0.2×2×2=31.6m2,其传热系数为0.465W/m2•K;地面2,面积:0.2×1.7=0.34m2,传热系数为:0.233W/m2•K。6）通过计算可知围护结构的单位温差传热量为:Q=(79.2×1.50+2.0×5+24×1.0+31.6×0.465+0.34×0.233)×1.0Q=167.5W7）除地面外,围护结构的单位温差传热量为:(79.2×1.50+2.0×5+24×1.0)×1.0=152.8W综合考虑围护结构的传热和蓄热特性，取单位温差传热量为160W。3.3.4不同月份基站的室内外温差和散热量3.3.5空调制冷量为7000W，功率为3500W，基站设备散热量4000W左右3.3.6基站内新风一体机能耗计算1)、设新风一体机新风设备应承担换热量为：Q1设基站设备的发热量为：Q设维护结构散热量为：Q2故：Q1=Q-Q2如果Q1＞0，则说明需要冷却设备对室内降温如果Q1≤0，则说明不需要其他设备降温围护结构的散热量满足要求2)、设新风一体机制冷设备的换热能力为A,W则制冷设备的实际运行时间为H,日H=Q1×24÷A3）、新风一体机制冷设备的能耗计算设新风一体机制冷设备的能耗为B（W）总能耗=实际运行时间×B×运行天数3.3.7只用空调时的工况的能耗计算：夏季负荷围护结构散热量为120×30=3600W总负荷是：3600+4000=7600W×0.7=5320W月份平均温度℃基站控制温度℃室内外温差℃维护结构散热量W围护结构总散热W基站发热量W需要排除的热量W15.62620.41603264400073627.62618.4160294440001056312.12613.9160222440001776417269160144040002560521.6264.416070440003296626.426730.226828.726921.4264.6160736400032641016.4269.616015364000246411122614160224040001760127.32618.7160299240001008空调单独运行时间：5320×24÷7000=18.24h空调总能耗：18.24×92×3500=5873.28Kw2）、过渡季节和冬季的负荷和能耗（以九月为例）九月：室外平均温度为21.4总负荷为4000－（26－21.4）×160=3264W空调单独运行时间：3264×24÷7000=11.19h本月总能耗：11.19×30×3500=1174.95kWh3）、过渡季节和冬季总能耗合计为：6445.11Kw/h所以全年能耗为5873.28﹢6445.11=12318.39kW/h3.3.8在1.2.3.10.11.12这六个月完全使用新风一体机新风系统。4.5.9这三个月为昼夜交替运行。新风一体机风机的功率为320W，温差为12摄氏度的时候制冷量为6500W过渡季节和冬季总能耗是473.54Kw/h全年总能耗：5873.28+473.54=6346.82Kw/h3.3.9对比两者能耗：节约能耗：12318.39-6346.82=5971.57Kw/h节约量：5971.57÷12318.39=0.4847=48.5%4.效益计算一个站一年节约的电量为5971.57Kw/h。电价假设为￥1.00/度。则一年一个基站节约电费￥5971.57。若一百个基站使用该设备，则一年节约电费￥597157.00.5.徐州/福州应用案例图片月份123459101112能耗264.96380.16639.36921.61186.561174.95887.04663.6362.88月份123459101112能耗26.0837.4362.9545.3758.4157.8587.3362.3835.73