《通信基站用单元式空气调节机》行业标准关键问题分析

马金平，张秀平，贾磊，曹向军，张泽国

（合肥通用机械研究院，安徽　合肥　230088）

《通信基站用单元式空气调节机》行业标准关键问题分析

马金平*，张秀平，贾磊，曹向军，张泽国

（合肥通用机械研究院，安徽合肥230088）

在介绍产品应用背景的基础上，阐述了《通信基站用单元式空气调节机》行业标准制定过程中解决的若干关键问题，包括产品的定义与型式、测试方法与试验工况、性能限定值以及控制要求等内容，并结合相关实测数据分析了关键参数的合理性，为正确解读产品设计要求、评价产品性能提供了技术指导。

通信基站；单元式空气调节机；行业标准

0　引言

随着中国电信事业的飞速发展，不但通信网络的规模在不断扩大，而且机柜功率的密度也在大幅提升［1］，电信企业的能耗及运营管理面临巨大挑战。中国电信行业每年要耗费大量的电力资源，电费在电信运营成本中占据了较大的比重。因此，如何协调能耗与发展的矛盾已成为电信行业越来越迫切需要研究的重要课题。

公用移动通信基站（以下简称“基站”）是电信行业的重要基础设施之一，它是在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。据以往统计，基站的耗电量约占电信企业总耗电量的70%以上［2］。目前，中国约有六十万个基站。随着网络、通信业的迅猛发展和人们对通信依赖程度的不断提高，基站的建设速度和数量都在急剧地增加。

通信基站是不同于人居空间、也不同于数据中心的一个独特的应用环境，分布在任何需要通信信号覆盖的区域，应用环境非常恶劣。同时，通信信号全天候24小时不间断覆盖的需求，决定了为基站提供环境温湿度控制的空气调节机也要全年365天每天24小时制冷并能稳定可靠地运行。以往采用传统的舒适性空调对基站进行降温，具有风量小、温度控制精度不高、不能全天候制冷、不能控制湿度、设计寿命短等诸多缺点［3］。

通信基站空调是为保障基站内电子设备的运行而设置的工艺性空调，具有高可靠性、智能化以及足够的冗余，是通信基站中消耗电能最多的设备之一。整个空调系统的耗电量约占基站总耗电量的45%［4］。但是，众多的通信基站空调设备制造厂商在开发和设计阶段却没有统一的研究目标，开发出的产品没有统一的测试评价方法和判定依据，使用者也无法获取统一的选型指导和验收衡量标准，行业标准的缺失一度成为基站空调及通信行业发展的制约因素。因此，迫切需要制定基站空调的行业标准，以规范此类产品的设计、生产和应用。

针对国内基站空调开发应用的不合理现状，在全国冷冻空调设备标准化技术委员会的组织下，选取通信基站使用率最高的单元式空气调节机为对象，由标准制定工作组历时3年完成了JB/T 11968-2014《通信基站用单元式空气调节机》行业标准［5］的编制工作。本文将阐述该标准制定过程中解决的若干关键问题，为标准的顺利实施提供技术指导。

1　产品的定义与型式

在该标准中，通信基站用单元式空气调节机（以下简称：基站空调）被定义为一种向小型通信设备房间提供处理空气的设备，主要包括制冷系统、空气循环和净化装置、机器运行控制装置。

基站空调的不同制造企业均对各自产品的型式进行了定义，为规范起见，本标准将基站空调的型式统一为以下几类。

1）根据产品功能，将基站空调分为单冷型和热泵型两类。单冷型基站空调在5℃～48℃范围内应能保证正常制冷；热泵型基站空调在5℃～48℃范围内应能保证正常制冷，在不低于-15℃时应能保证正常制热。

2）根据产品结构型式，将基站空调分为整体型和分体型两类。

3）根据产品送风方式，将基站空调分为前上侧送风和前下侧送风两类。

2　测试方法与试验工况

基站空调的制冷量与制热量采用空气焓值法［6］测试。该方法通过测量空调机进、出风的干、湿球温度算出进、出风的焓差，再与测得的风量相乘进而得到制冷量。风洞式空气焓值法室内侧试验间的测试装置示意图如图1所示。室内侧设有空气处理机组，以保证空调机运行在规定工况下。空调机的出风口通过风管与空气流量测量装置相连接。在空气流量测量装置中，距离出风口足够远处安装有扩散板和喷嘴，温湿度取样装置用于测量出风的干、湿球温度，在喷嘴上、下游的相关位置设置压力取样孔，测量喷嘴前静压和喷嘴前后压差。空气流量测量装置具有良好的保温性，以减少环境对测试结果的影响。空调机的进风口也装有空气取样装置，用于测量进风干、湿球温度，进而计算进风焓值。

图1　空气焓值法室内侧试验间示意图

基站空调的名义工况可参考GB/T 7725-2004《房间空气调节器》［7］的室内名义工况，为27℃DB/19℃WB（相对湿度46.5%）；GB/T 19413-2010《计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》［8］的室内名义工况为24℃DB/17℃WB（相对湿度49%）。基站空调服务的对象为基站内的发热设备，随着发热设备耐热性能的逐步提升，未来产品的名义工况还有进一步走高的趋势。

由于基站空调具有宽广的环境使用范围，同时也有全天候制冷的运行特性，所以产品性能试验和工况都应符合产品的实际使用情况，即最大制冷运行工况应能在室内外空气进口温度最高情况下验证产品性能；凝露和凝结水排除工况应能在潮湿环境条件下验证产品的结露和排水性能；最小制冷运行工况应能在环境要求范围的最低温度下验证产品性能。制热运行的考核工况制定时，参考了相关标准和电信行业的通用要求。

综上所述，基站空调的试验工况最终确定为如表1所示。

3　性能限定值

3.1能效限定值

在确定产品能效比EER的取值时主要考虑了三个原则。

1）节能性：不低于常规单元式空气调节机的能效水平。

2）技术性：鼓励高水平的生产技术，以带动行业整体技术水平的提升。

3）经济性：过高的能效限定值会增加成本，降低产品性价比，削弱产品竞争力。

表1　基站空调试验工况

在广泛征求电信基站运行方使用需求的基础上，结合制造厂商的研发能力，最终确定了基站空调的能效限定值，见表2。

标准制定工作组对能效限定值进行了试验验证。例如一台分体型基站空调，试验过程中室内侧进风干球温度平均值为27.00 ℃；室内侧进风湿球温度平均值为18.99 ℃；室外侧进风干球温度平均值为34.98℃。试验测得制冷量为5，243 W，功率为1，576 W，能效比为3.33，测试曲线见图2。

表2　基站空调能效限定值

图2　能效限定值验证试验曲线

3.2噪声限定值

由于基站空调服务对象主要是基站内的发热设备，和舒适性空调相比有所不同，因而基站空调室内侧噪音限定值可适度提高，更符合产品的使用特性以及节能运行要求。但为了防止空调外机噪音扰民，所以室外机的噪声值参照GB/T 7725-2004《房间空气调节器》［7］和GB/T 17758-2010《单元式空调机》［9］的规定。标准最终确定的噪声限定值见表3。

表3　基站空调噪声最高允许值（声压值）

4　控制要求

根据产品的实际使用需求，标准还规定了产品的控制要求，包括以下几个方面的内容。

双机切换功能：即双机互为备份、互相切换、轮流启动的功能。设置双机切换时，强制开启主机，关断从机。有主机和从机的系统，主机无论是在运行状态还是待机状态下出现故障，均可自动切断主机并开启从机。

来电自动恢复功能：基站空调应能自动记忆断电时的自身运行状态及参数设定值，来电后能自动按先前模式运转。

远程监控三种功能：基站空调标准配置应具备RS485或者RS232监控接口，可实现本地和远端两种控制模式，且应具有良好的电气隔离性能（信号端子对地能承受500 V直流电压1 min且不击穿或无闪烁）。协议格式必须符合YD/T 1363.3《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统第3部分：前端智能设备协议》［10］的规定。远程监控须同时具备遥测（远程测试基站内、外温度及站内湿度）、遥信（远程读取空调运行状态参数和故障信息）和遥控（远程控制空调的开关机和相关参数的设置）三种功能。

错相保护：缺相或相序接错时应能保护机器的安全。

控制系统：能按照设定的温度要求进行自动调节，并显示工作状态，且具有故障智能检测、诊断功能。基站空调出现保护或故障时，应能自动提示代码，并能查询故障信息。

电源适应性：空调机全部元器件在电压（220±15%）V或（380±15%）V的范围内应能正常工作，超出此电压范围时应能自动保护，并能够在电源恢复正常时自动启动（自动启动应恢复到停机前设定的状态），且具备提示、告警功能。

高压压力保护：基站空调的制冷系统应有高压压力保护，当制冷系统内冷媒压力过高时，空调应能自动停机保护。

低压压力保护：基站空调的制冷系统应有低压压力保护，当制冷系统内冷媒压力过低时，空调应能自动停机保护。

5　结束语

《通信基站用单元式空气调节机》标准的制定，结束了以往不同企业和品牌的基站空调执行不同标准、最终产品针对基站的专用性不强等混乱尴尬的局面，使得基站空调的设计、生产、检验等要求得到明确，规范了基站空调这一细分市场，有利于产品技术的提升和行业的发展，符合国家节能减排的基本国策，进而保障了消费者利益，让使用方（通信企业）的采购有标准可依，更好、更放心地选择优良产品。

［1］王丽欣，常琳.高密度数据中心制冷空调系统设计［J］.制冷技术，2015，35（1）∶48-53.

［2］曾春敏.移动通信基站空调系统节能措施分析［J］.制冷，2010，29（1）∶66-70.

［3］田振光.浅谈机房专用空调与舒适性空调区别［J］.电源技术应用，2011，14（3）∶62-64.

［4］刘晓峰，罗绒，黄翔.转轮两级蒸发冷却空调在通信机房的应用研究［J］.制冷技术，2014，34（5）∶57-61.

［5］JB/T 11968-2014 通信基站用单元式空气调节机［S］.

［6］樊高定，贾磊，钱雪峰，等.空气焓值法测量空调制冷量的不确定度评定［J］.流体机械，2007，35（6）∶62-65.

［7］GB/T 7725-2004 房间空气调节器［S］.

［8］GB/T 19413-2010 计算机和数据处理机房用单元式空气调节机［S］.

［9］GB/T 17758-2010 单元式空气调节机［S］.

［10］YD/T 1363.3通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统第3部分：前端智能设备协议［S］.

Analysis on Key Points of Industrial Standard "Unitary Air Conditioners for Communication Base Station"

MA Jin-ping*，ZHANG Xiu-ping，JIA Lei，CAO Xiang-jun，ZHANG Ze-guo
（Hefei General Machinery Research Institute，Hefei，Anhui，230088）

Based on the product application background，key points of the industrial standard "Unitary Air Conditioners for Communication Base Station" are expounded，including definition and types，testing method and conditions，performance limits and control request，etc.The rationality of key parameters is discussed based on testing results.It can provide a better understanding for the design requests and performance evaluation of the product.

Communication base station；Unitary air conditioner；Industrial standard

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.03.203

*马金平（1979-），男，工程师，学士。研究方向：制冷空调。联系地址：安徽省合肥市长江西路888号，邮编：230031。联系电话：0551-65335461。E-mail：beingo@163.com。

国家科技支撑计划资助项目《建筑用节能高效空调设备及系统开发》（No.2014BAJ02B00）