利用自然冷源制冷对通信基站节能降耗的研究

【摘要】：通信基站中空调能耗占总能耗比例较大，在春秋过渡季节和冬季利用自然冷源为基站降温可以有效地降低空调能耗，节能潜力较大。通过分析通信基站能耗特点及环境要求，建立理论模型，对全国有气象数据城市通信基站的能耗情况进行模拟分析；建立彩钢板基站试验模型，分析冬季运行工况下，100mm彩钢板围护结构通信基站在空调单独运行时室内外温度变化及空调冷负荷、利用自然冷源设备单独运行情况下室内温度变化及与空调联动情况功耗的比较，并对三种自然冷源方式在试验环境下的节能率进行了对比分析。 课题理论模拟研究以50mm彩钢板和370mm砖混墙体围护结构为例，分析热管换热器、乙二醇换热机组和直接引入式新风机组与空调联动情况下，在典型地区不同围护结构通信基站中的节能效果，以得到这三种自然冷源方式在全国应用的节能效果分布；研究通信基站气流组织的影响因素，建立气流组织数学模型，给出改善气流组织的建议；通过试验效果分析热管换热器换热效率的影响因素，并给出提高效率的方法。结果表明： （1）在全国不同围护结构通信基站中应用自然冷源设备与空调联动系统，全国有89%的城市可以使用热管换热器，有86%的城市可以使用乙二醇换热机组，有94%的城市使用直接引入式新风系统节能率均在25%以上。其中西北地区节能效果最好，节能率最高可达64.5%，回收期仅为0.9年，而我国南部沿海城市节能率很低，回收期较长，不适合采用这三种自然冷源方式节能。 （2）基站内的气流组织主要影响因素为室内设备发热量、空调器与机柜的方位布置、空调送风温度及速度、空调送风口与地面的高差等。基站内两台空调器应采用对角线分布，尽量靠近发热设备。 （3）针对试验基站运行工况，分析得出影响热虹吸管换热器热工性能的因素有管内工质、空气流通方向上的管排数等。结果表明：工质R32和R410A热工性能较好；增大迎面风速，减少换热器管排数可显著提高设备换热量。 （4）试验结果表明，试验数据与理论分析数据曲线偏差很小，理论模拟可以在一定程度上反映实际自然冷源节能设备的节能效果。 在利用自然冷源方式中，热管换热器在我国西北和部分西南地区应用效率最高，节能效果最好，并且对室内洁净度没有影响，对于全国范围通信基站的节能降耗有重要意义。 【关键词】：通信基站 自然冷源 节能效果 热虹吸管换热器
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 物理量名称及符号表9-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题背景12-14
• 1.1.1 能源消费现状和趋势12
• 1.1.2 建筑能耗及节能12-13
• 1.1.3 通信基站能耗特性13-14
• 1.2 DeST 模拟软件14-16
• 1.2.1 DeST 软件的发展与特点14-15
• 1.2.2 DeST 对建筑的物理模型15-16
• 1.3 通信基站节能研究16-21
• 1.3.1 自然冷源利用条件和现状16-20
• 1.3.2 气流组织合理化20-21
• 1.3.3 空调冷凝器辅助水冷系统21
• 1.3.4 节能控制系统21
• 1.4 本文主要研究工作21-22
• 第2章 通信基站的负荷特性及数学模型22-28
• 2.1 通信基站环境要求及能耗状况22-23
• 2.2 通信基站负荷特性及数学模型23-26
• 2.2.1 通信基站负荷特性23
• 2.2.2 节能方式的数学模型23-25
• 2.2.3 通信基站内气流组织的数学模型25-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第3章 利用自然冷源方式的模拟分析28-54
• 3.1 热管换热器系统节能分析29-38
• 3.1.1 热管的原理29-32
• 3.1.2 通信基站采用 50mm 彩钢板的节能潜力分析32-35
• 3.1.3 通信基站采用砖混 37 墙体的节能潜力分析35-38
• 3.2 乙二醇换热系统的节能分析38-46
• 3.2.1 乙二醇溶液浓度与冰点的关系38-40
• 3.2.2 通信基站采用 50mm 彩钢板的节能潜力分析40-43
• 3.2.3 通信基站采用砖混 37 墙体的节能潜力分析43-46
• 3.3 直接引入式新风系统的节能分析46-52
• 3.3.1 通信基站采用 50mm 彩钢板的节能潜力分析47-49
• 3.3.2 通信基站采用砖混 37 墙体的节能潜力分析49-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第4章 试验基站的研究54-66
• 4.1 试验基站模型54-55
• 4.2 结果分析与讨论55-64
• 4.2.1 热管换热器节能效果55-58
• 4.2.2 乙二醇换热机组节能效果58-60
• 4.2.3 直接引入式新风机组节能效果60-62
• 4.2.4 利用自然冷源方式节能率-理论与试验对比62-63
• 4.2.5 热管换热器换热效率的影响因素分析63-64
• 4.3 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文72-74
• 致谢74

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