CN100587347C - 无人值守机房（或基站）控温空调的节电方法 - Google Patents

Abstract

内有电器设备常年自动运行的各种无人值守机房或移动通讯基站，为了维持设备正常的工作温度，需要进行温控空调。现有机房或基站采用的是“密闭体系二次换能”转移热量的空调机工作方式，处于空调耗能的上限。本发明提出的“无人值守机房(或基站)控温空调的节电方法”，将“密闭”改为“半开放”，利用在室内加隔断或为主机加专用导流罩，改“单纯空调控温”为“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法控温与空调控温相结合”，并在排风口外加“烟囱”，采用自然排风与电力排风相结合的方法进行通风，以及通过对原有机房或基站的四周界面加以有利于向外散热而不利于向内进热的改造等措施，使这类机房或基站的控温空调耗电量能够得到最大限度的节省。

Description

无人值守机房(或基站)控温空调的节电方法

(一)背景技术：在各种内有电器设备常年自动运行的无人值守机房或基站(例如遍布各地的移动通讯基站)，由于电器设备在运行时会不断产生热量，如果不能及时散热，就会导致室内环境温度升高，使电器设备难以继续正常运行。这些机房或基站通常都处于密闭状态，为了维持设备的正常工作温度，必须把设备工作时产生的热量散发到室外去，这往往就需要进行温控空调。现有机房或基站的温控空调方法，通常都是采用在密闭体系中通过二次换能的方法把室内电器设备工作时产生的热量以及因为室内外热量交换而进入室内的多余热量转移到室外的。所谓“密闭体系”，指的是这类机房或基站通常都是处于门窗紧闭无人值守自动工作的密闭状态。密闭的目的不仅为了避免闲杂人员进入，还为了防尘。所谓二次换能，指的是首先由空调机的室内机把室内的多余热量传递转移给致冷剂(一次换能)，再通过空调机的室外机将致冷剂所携带的热量传递转移给室外空气，散热于室外(二次换能)。在这样的工作方式中，不仅室内主体电器设备以及空调机的室内机工作时产生的热量需要经过二次换能才会被转移到室外，在夏季因外界环境温度较高而从门窗墙壁顶盖地面等界面处传入室内的热量也必须经过空调机的二次换能才可以转移到室外。空调机不仅要不折不扣地转移室内导致高出规定工作温度的全部热量，而且还因二次换能的效率问题而使耗能大大增加。即使在环境温度较低的季节，主体设备所产生的热量除通过门窗墙壁顶底等界面传递出去一部分外，往往仍有相当多的热量需要通过空调机经二次换能才可传递出去。因此，现有的“密闭体系二次换能”的空调机工作方式实际是工作在温控空调耗能的上限。由于这类机房或基站通常都是处于常年不断工作的状态，因此，每一个机房或基站为了维持正常工作温度而进行的控温空调，其累积消耗的电量都是不小的。例如移动通讯系统遍布各地的基站，平均每个基站每年控温空调的耗电量就将近2万度。这样的移动通讯基站在全中国的数量就不止有20万个，每年耗电量显然不是个小数。而且，空调的耗电量占移动通讯基站运营耗电量的比例是很高的。(资料表明，在一个单G宏站里，空调的耗电量约占整个基站的30％左右，在G、D共用的宏站里，空调的耗电量约占整个基站的50％左右，而在一个C、D、G共用的宏站里，空调的耗电量则占整个基站的70％左右。)而实际上，常年处于无人值守密闭工作状态的机房或基站，其空调的耗电量是与多种因素有关的，通过采取措施加以调节控制，其节电潜力是很大的。本发明提出的“无人值守机房(或基站)控温空调的节电方法”就是能够充分节省这类机房或基站控温空调耗电量的方法。

(二)发明内容：本发明提出的“无人值守机房(或基站)控温空调的节电方法”，是通过综合采取多种技术措施而得以实现的，主要包括：(1)将原有“密闭体系”改为“带有可以根据不同环境温度情况的需要而控制开闭的进风口和排风口的半开放体系”；(2)利用在机房(或基站)室内加导流隔断或为主机加专用导流罩，把设备主机(和排风口)与空调机(和进风口)所在的空间分开，并形成冷热空气单向顺序流动的通道，将原有的“单纯空调机控温”改为“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法控温与空调机控温相结合”：(3)利用在排风口外加“烟囱”(即立式排风管)，通过热空气在“烟囱”内的不断上升形成自然排风，与采用电力排风机排风相结合的方法进行通风；(4)对原有机房(或基站)的四周界面(顶、地、四壁、门窗等)加以有利于向外散热而不利于向内进热的改造。此外，在有水源(少量)供应的地方，在非结冰的季节还可以利用在进风口处喷洒少量水分的蒸发降温来进一步节省空调耗电量。整个方案还可以通过温控和时控实现自动调节和控制，以减少用于维护所需投入的力量。

如前所说，现有机房或基站普遍采用的“密闭体系二次换能的空调控温方法”，实际是工作在空调机耗能的上限。在这种工作方式下，在机房或基站内，导致超过工作温度上限的那些热量，包括室内设备工作时产生的热量和外界环境较热时由四周界面传入的热量，只有通过空调机的二次换能，才能被转移到室外。在二次换能的过程中，由于空调机本身的耗能和二次换能效率的问题造成的过多能量消耗是明显存在的。空调节能的有效途径是改全封闭为半开放，变常年单纯利用空调机二次换能转移热量为利用冷热空气单向流动的通风直接排放热量与空调机换能转移热量相结合，同时还要采取措施使机房或基站门窗四壁和顶盖地面尽可能多向外散热而少向内传热。如果能够在室外温度不是太高的情况下，将室内设备产生的热量不经二次换能就利用冷热空气单向顺序流动的通风方法直接排放到室外，其可以节能的效果是没有疑义的。这种情况和办公室或居室使用空调机降温的情况是不相同的。办公室或居室内通常没有热源，平时不开空调，往往只是在夏季室外温度过高时才使用空调机降温。在这种情况下，为了节能，在开空调机降温时应当尽量少开门窗，少通风，避免外界热气进入。而内有热源的密闭机房或基站，则除了天冷时通过界面(顶、底、门窗、四壁)散热就能维持工作温度不过高之外，全年绝大多数时间都离不开空调机通过二次换能向外转运热量。在通常情况下，在全年内，室外温度明显超过室内设备工作温度上限(例如38℃)的时间是不太多的。因此，完全可以在大多数时间内采用“冷热空气单向顺序流动的通风控温方法”，把室内设备产生的热量直接排放到室外，在一些气温较高的时段内采用“冷热空气单向流动的通风直接排放热量与空调机换能转移热量相结合”，而只在少数室外温度过高(从进风口进入的空气温度超过设备工作温度上限)的时候才采用“密闭空间二次换能”的单纯空调机控温的方法。这样做可以明显节省空调机的耗电量。同时，改造机房或基站的门窗四壁顶盖和地面，使之在不同的外界环境温度下具有有利于维持电器设备正常工作温度的热传递能力。当外界冷时多向外散热而当外界过热时少向内进热。这显然也是节省控温空调耗能的有效途径之一。采用本发明提出的“无人值守机房(或基站)控温空调的节电方法”的机房或基站，用于控制工作温度的空调机每年的耗电量通常可望节省70％以上。(与所在地域、环境、机房或基站以及所用空调机的具体情况等等因素有关。)

(1)将原有“密闭体系”改为“带有可以根据不同环境温度情况的需要而控制开闭的进风口和排风口的半开放体系”。

无人值守的机房或基站，虽然都有可供人们和机器设备出入的门，有的还有窗，但这些门窗在平时是不开的。要想把这种密闭体系改变成能够通风透气的半开放体系，需要在墙壁或窗户或顶盖上开出进风口和排风口。通常进风口开在机房(或基站)的背阴面，而排风口则可以根据机房(或基站)情况和设备所在位置开在条件许可的最便于热气排出的上部地方。

进风口(也称“进气口”)设在背阴面，尽可能吸入比较凉的空气。在进风口处需要加一个防尘罩(可以根据情况设在进风口外或进风口内)，内有能够对进入室内的空气进行过滤和除尘的设施，例如滤网、静电除尘器等。进风口设在背阴面也可以避免防尘罩被太阳晒热。在和地下室或地道靠近的机房或基站，如果有条件能够通过管道将进风口通到地下室或地道里，那将会收到更好的节能效果。

排风口(也称“排气口”)设在主机间的上部，其内直接或通过管道与主机上方的热空气相通，而且排风口处在机房或基站室内空气的热端，热空气上升的高位。利用导流罩或管道的引导，热空气能够自动上升到排风口处。

(2)将“单纯空调机控温”改为“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法控温与空调机控温相结合”。

应当说明，如果把单纯的空调机降温变为“简单的通风与空调机协同降温”(“简单的通风”指冷热空气并非单向顺序流动的通风)，也能将室内设备产生的很大一部分热量直接排放到室外，也能在很大程度上实现节能。这种方案比“密闭换能式”方案增加了进风口和排风口，使用了功率远比空调机小得多的风机，并通过温度传感控制系统来控制风机和空调机协同工作的开启与关闭。由于在这种“简单的通风与空调机协同降温”工作方式中被排风机排出室外的空气是冷热空气混合气体，其中不仅有被设备加热了的热空气，而且还有新进入室内的以及新被空调机降温但却并没有对设备降温发挥作用的凉空气，故也可以将这种冷热空气混合抽的工作方式称为“混抽式”(或“混排式”)。这种“混抽式”工作方式虽然也可以比“密闭换能式”明显节能，但肯定不是最佳的工作方式，其存在的问题也是明显的：要想将设备工作时产生的热量转移出室外，维持正常的工作温度，这种冷热空气混合抽的方式需要抽出的风量很大，不仅大量凉空气被抽走是一种浪费，空调机的耗能增加，而且风机的耗能和噪声污染也都大，过滤网积尘速度也会明显加快。这就好像洗衣服时，为了将已经在肥皂水中洗过的衣服用清水洗净，如果一方面不断地加入清水，另一方面又不断让清水与肥皂水的混合水流走，这样做虽然最终能够达到将衣服洗净的目的，但显然是很费水的。如果在清水进入之前先把衣服上的肥皂水拧干并把用过的肥皂水倒掉，再加入清水用清水清，并且清一遍拧一遍倒一遍，尽量不使清水与用过的带肥皂液的水混合，这种清衣服的方法显然能够比前一种方法明显节水而且效能高。正是基于上述分析，本发明提出了比上述“混抽式”方案更加高效节能的“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法控温与空调机控温相结合”方案(也就是“单抽热空气式”方案)。为此，需要在机房(或基站)室内加“导流隔断”，或在主机周围为主机加“专用导流罩”，把设备主机(和排风口)与空调机(和进风口)所在的空间分开，并形成冷热空气能够单向顺序流动以便更有效地为设备降温的通道。在“简单的通风与空调协同降温”(即混抽法)工作方式中是没有这种规范空气流动顺序的导流隔断(或专用导流罩)的。导流隔断需要开可供人和设备出入的门，而专用导流罩则是可以根据需要打开和封闭的，其结构布局以不影响维护操作和管理为前提。从气体流动的角度来说，对导流隔断(或专用导流罩)总的要求是在其上部能直达排风口，并且上部还要有能够与空调间相通的可开可闭的活门(活门处还可以配置有风机)，下部则是可使两部分空间的空气自由流动的常开的通道。上部的活门只有在外界环境温度过高、需要关闭进出风口而进行室内空气密闭循环单纯用空调机控温时才打开。此时还可以开动活门处的风机，使主机间上方的热空气流入空调间。对于采用导流罩的情况，也可以将导流罩中部敞开，使其直接与空调间沟通。

加导流隔断或加专用导流罩之后就可以将冷热空气分开(不再混合)，实现室内空气的有序流动，使从排气管排出的只有热空气，而没有混入凉空气。空调机所在的那部分空间是室内空气的冷(凉)端，其温度是室内温度最低的。主机所在的空间是一个空气温度呈梯度分布的空间。主机下部的空气与空调机间的空气温度一样，是低温部。主机周围的空气被发热的主机加热后上升到顶部，被从排风口排出室外，下部的凉空气又上升到主机周围加以补充，并起到对主机降温的作用。因此，主机周围(专用导流罩的中部)是中等温度部位，而主机间的顶部(也是专用导流罩的上部)空间则是机房(或基站)室内空气的热端。

导流隔断或专用导流罩所用的材料可以因地制宜，要求是具有一定的隔热效果，除下部常开之外，中部和上部的壁都能密封(不透气)，以便形成有效的气流单向流动通道。当然，为了设备和人员的出入和操作管理，“密封”是可以开启的，并不是“封死”，而是要求在无人值守的工作状态时是密封的。导流罩的中部在需要时可以敞开。不仅维护操作时需要敞开，而且在外界温度过高而不得不改为密闭状态单纯依靠空调机控温时也需要敞开。此外，还要注意在安装和使用导流隔断或专用导流罩的过程中不产生粉尘。

在被主机加热的空气上升到主机间顶部被抽出室外的同时，空调间内的凉空气会自动地从导流隔断(或专用导流罩)下面的开门进入主机间填空补充，经与主机进行热交换之后，再上升到主机间的顶部，再通过排风口排出室外。这样，从排风口排出室外的空气都是被设备主机加热之后的热空气(也就是对主机降温做出过贡献的空气)，而没有混入那些刚从空调机吹出(或刚从进风口进来)还没有对主机降温作过贡献的凉空气。这样的排风方法显然比不分凉热空气混合抽(“混抽式”)的方法更节能更有效，而且所需要的空气流动量要小得多，防尘滤网的积尘速度也慢得多。

为了估计采用上述“单抽热空气式”方案通风降温所需要的风量，不妨假定室内设备除了有效功率之外的发热损耗功率为1千瓦。每小时产生热能1千瓦小时＝3600000焦耳

用热功当量换算成热量约为  Q＝3600000/4.18≈861000卡

空气比热为  0.24卡/克·度

假定从进风口进入室内的空气温度为15℃，而从排风口排出的空气温度为35℃。温度差为20℃。在单纯通风而不使用空调机的情况下，每小时需要用于降温的空气质量为

M＝861000卡/(20度×0.24卡/克·度)＝179375克

空气的比重为0.001293克/厘米³(0℃，760mm汞柱高时)在此虽温度比0℃高，但可用此值进行近似估计。将上述空气质量折合成每小时的通风量为

179375/0.001293≈138700000厘米³≈140米³

也就是每分钟需要的通风量约为  140/60≈2.33米³

如果从进风口进入的空气温度为25℃，从排风口排出的空气温度仍为35℃。温度差为10℃。则可以推算出为转移3600000焦耳热能出室外每小时需要的通风量为280米³。折合每分钟约4.7米³。

同样可以推出，如果从进风口进入的空气温度为30℃，从排风口排出的空气温度仍为35℃。温度差为5℃，则为转移3600000焦耳热能出室外每小时需要的通风量为560米³。折合每分钟约9.3米³。

当然，上述数据仅是一个参考。实际发热功率不一定是1千瓦，而且即使空调机不开，也不一定只有通风存在，而可能还有界面参与热交换。

不难看出，采用“单抽热空气式”方案时，所需要的通风量并不算大。这样的通风量不仅容易被电力排风扇所满足，而且室外气温不高的时段(出入温差较大时)多半也可以通过自然排风来解决。即使电力排风扇常开，其消耗的功率(100瓦左右)也远比空调机的消耗功率(3千瓦左右)小得多。如果采用“混抽式”方案，抽出的不仅有热空气，而且还混有大量凉空气，那么，为了将同样的热量转移出室外，所需要的通风量将比上述数值大得多，不仅自然排风难以起作用，而且电力排风也会耗费较长的时间和较大的功率。并且由于凉空气的利用率不高，为了降温还免不了要多开空调机。因此，“单抽热空气式”方案比“混抽式”方案还要有明显的节电效果。

(3)采用不耗电能的自然排风与电力排风机排风相结合的通风方法。为此需要在排风口外加“烟囱”(即“立式排风管”)，利用“烟囱效应”，通过热空气在“烟囱”内的不断上升形成自然排风。充分利用自然排风不仅可以进一步节能，而且不会因排风而产生噪音。

排风口(也称“排气口”)设在主机间的上部，其内直接或通过管道与主机间(或专用导流罩)的顶部相通。被主机加热了的空气上升，能够自动地流向排风口。所以，排风口是处在机房或基站室内空气的热端，热空气上升的高位。

在排风口处安装有电力排风机和阀门(闸门)，而排风口外则与立式排风管相通。排风口的阀门只有在室外温度过高、从进风口进来的空气高于规定温度上限而不得不采用“空调机密闭换能工作方式”时才关闭，平时都是全开的。需要根据每个机房或基站的具体情况，使立式排风管能够依托墙壁或塔架(或专用架)，只有这样才能稳固地竖立在外。电力排风机的安装部位和方向需要根据每个机房或基站的具体情况来确定。应当注意使排风机工作时产生的吹风能够顺畅地流动，而不是受到阻挡。还要注意排风机风叶的选择，应当使它在不工作时能够尽量不对自然通风造成阻力。

由于本发明提出的技术方案所需要的空气流动量并不很大，在室外环境温度不很高、从进风口进入室内的空气温度比较低的情况下，单独依靠自然排风也可以维持设备的正常工作。在自然排风量不足以将设备产生的热量及时带走排出的情况下，才通过温度控制启动排风机开始电力排风。由于“烟囱”抽风作用的存在，电力排风机在工作时也会显得轻松和节能。在冷热空气“混抽”的情况下，由于需要流动的风量较大，自然排风的作用显然不足。而在“单抽”热空气的情况下，需要流动的风量远比“混抽”要小，自然排风就能发挥举足轻重的作用。自然排风的速度与“烟囱”的口径和高度、密封情况以及热气的温度、热气在“烟囱”内被加热或散热的情况关系很大。如何采用自然排风，需要根据各具体机房或基站的情况来确定。

立式排风管(即“烟囱”)应当设在机房或基站的阳面(或顶上)。立管壁需要密封，也就是说，“烟囱”自上到下不能漏气，否则抽气的效能不高。可以利用墙面和基站发射天线的支架或专门建支架将其固定。还要把它的向阳表面涂黑，使其能够尽量多地吸收太阳能，把“烟囱”内的热空气进一步加热，产生更大的上升势。在有条件的地方还可以专门为立式排风管增加一个“太阳能泵”，利用太阳的加热使自然排风的能力更强。这种利用太阳能使得自然排风更加强烈的简单设施也可以称之为“太阳能空调”。“太阳能空调”的强弱是“自动控制”的：当太阳照射弱时，“太阳能空调”抽风的作用较弱，而此时正是环境气温较低，机房或基站所需排风的速度较小的时候；当太阳照射较强时，“太阳能空调”抽风的作用也较强，而此时正是环境气温较高，机房或基站所需排风的速度较大的时候。

所谓“太阳能泵”，实际就是一个位于机房(或基站)顶部或上方、密封串联于立式排风管和排风口之间、能够吸收太阳热量将其内空气加热的小“太阳房”。它的向阳面是玻璃，其它面是用砖砌成的或用其它具有一定隔热效果的建筑材料构成的，也可以是位于机房或基站上方的现有建筑物墙壁。除玻璃外，其它内表面涂黑，以便于吸收太阳光的热。“太阳能泵”的作用就是利用太阳能进一步加热从排风口排出来的热空气，使其在立式排风管中具有更大的上升势，也就是具有更大的自然排风能力。安装和使用太阳能泵时要注意密封，除空气流通的管道之外，其它各壁面接缝都必须密封不透气，才能有良好的排(抽)风效果。

“烟囱”上面要加一个兼有防尘效果的防雨顶罩，条件允许时最好能加一截带有滚珠轴承、可以像风向标那样随风偏转的弯管。能灵活地随风偏转的弯管不仅可以防风防雨，减少灰尘进入，而且在有风的时候可以加大抽气作用。“烟囱”所用材料不同，在不同情况下会带来不同的效果。比如，若使用铁管“烟囱”，由于传热快，在被太阳照射的时候能够更有效地加热其中的空气，产生更大的抽速；但在没有太阳照射并且环境温度较低的时候，铁管“烟囱”散热快，也容易使里面的热空气降温，减小本来应有的自然抽速。所以，比较之下还是使用传热效能不很好的非金属材料制造“烟囱”较好，例如可以使用建筑用耐候性和耐老化性好的塑料管做“烟囱”。根据排风量的要求，一根管的口径若不够粗，还可以增加一根或多根并行管。

由于在排风机排风时，室内会产生相对负压，室外空气就会自动从进风口流入，因此没有必要再安装进风机。

进风口应当设在基站的阴面，外加开口向下的、宽大的防尘罩(或在室内设立防尘罩，或在有条件时另加一个除尘间)。进风口可开在空调机的上方。当进气温度高于设定空调机启动温度时，空调机工作，进行降温。降温后的空气下沉，经导流隔断(或专用导流罩)下部的开门进入主机间；当进气温度低于设定的空调机启动温度时，空调机不工作(不仅仅停止压缩机，也不用吹风)，从进风口进入的凉空气直接从导流隔断(或专用导流罩)下部的开门进入主机间对主机冷却降温。当由进风口进入的空气温度比主机间的额定温度上限还高时，进风口和排风口都关闭，实行常规的密闭循环空调法。

防尘罩用建筑材料做成固定设施。防尘罩下方有进气(风)开口，并有门可在维护时打开。防尘罩中有加大面积的滤网。在同样厚度和孔径的情况下，滤网面积加大可以减小进风时的流阻，也可以加大所需清洁维护的周期。除冬季结冰的时段外，有条件的地方可以利用自动定时压力喷水冲洗滤网的方法，能够进一步延缓需要清洁维护滤网的时间。还可以在滤网下边加一节用一片一片吸水材料制成的顺向大进深的含水蒸发降温栅栏(用泡沫海绵和吸水性强的高分子材料以及硬网作骨架制成)。含水蒸发降温栅栏将冲洗滤网时的喷水吸收和积存，利用水分的极性吸附和伴随着进风而产生的逐渐蒸发，不仅能够有效增强对吸入空气的过滤能力，而且由于水的汽化潜热很大(539卡/克)，水分的缓慢蒸发能够有效地对经过栅栏的空气进行预降温，使得进入空调间的空气已经低于室外温度。这种利用水分的蒸发降低进入机房或基站空气温度的措施显然也能够在相当程度上节能，因为可以减少空调机的开动时间。这种降温所消耗的只是冲洗滤网用过的少量水，而且这种做法对湿度的影响不会超出规定的范围。含水蒸发栅栏经过一定期限后需要清洗或更换。由于采取这种措施所用的水量很少，即使没有自来水供应，利用定期补充的水箱容水也能够起到同样的作用。(1千瓦的发热功率每小时产生861000卡热量，相当于1597克水蒸发所需要的热量。也就是说，只要用1.5公斤水的蒸发，就可以把1千瓦发热功率一小时产生的热量全部带走。而在并不承担降温责任的防尘罩内所需要的水分蒸发量要比这小得多。)

在空气中含尘较多的地区，最好在进风口外增加静电除尘装置。这种除尘装置在夏季空气潮湿缺尘时关闭，而在冬春季天气干燥尘土比较多时开启工作。当在防尘罩内设有喷水清洗滤网和含水蒸发降温栅栏设施时，静电除尘装置的位置应当离开水所能及的部位。

(4)对原有机房或基站的四周界面(顶、地、四壁、门窗等)加以有利于向外散热而不利于向内进热的改造。对于暴露在阳光下的机房或基站的顶面要加防晒凉棚。夏季太阳的暴晒往往使大量热量通过顶面进入室内。对于暴露在阳光下的机房或基站的顶面加防晒凉棚很有必要。防晒凉棚可以用廉价耐晒的板材(例如水泥石棉瓦)架设在机房或基站顶面之上，离开顶面一定距离(例如20cm左右)。其作用是既能阻挡太阳的暴晒，又能将因太阳晒而产生的热量散失在空气中而不向室内传递。在夏天防晒凉棚的存在能够有效地降低机房或基站室内的温度，从而降低空调机的耗能。尤其对于那些顶盖较薄的机房或基站来说，加防晒凉棚在夏季能明显减少空调机耗能，而所需要的投入不过是很便宜的几片石棉瓦，并且是一次投入年年受益。为了使防晒凉棚效能更好，可以在石棉瓦下面再加垫一层带有镀铝反光膜的泡沫材料板(或片)。最好能够将防晒凉棚与太阳泵结合起来设计构建，使防晒凉棚(或其一部分)成为太阳泵的加热面，变不利因素为有用因素。防晒凉棚在安装时要注意牢固，以防被大风吹坏掉下来伤人。尤其位于高处的机房或基站，更要注意安全。

对于外墙较薄的易于传热的机房或基站，在较薄的外墙内增加一层可根据季节和环境温度情况自动(或人工)贴附或开启(或去除)的具有隔热效能的泡沫板(或片)隔热衬里。泡沫板(或片)最好带有能够有效反射热辐射的镀铝反光膜。较薄的外墙容易吸热和散热，在天热时容易将外界环境中的热量传进室内，而当外界环境温度较低时则容易把室内的热量传出去。因此，这是具有二重作用的调温因素。为了利用它的有利因素而抵消它的不利因素，本发明提出在较薄的机房或基站外墙里面附加一层用适当厚度的泡沫塑料板(或片)制成的活动隔热衬里。当夏天天热时，将这层隔热衬里贴附在外墙里面，能够有效地阻止外面的热量通过外墙进入室内；而当外界气温较低时，这层隔热衬里可以像百叶窗那样被自动打开，或被人工摘除，使外墙失去这个隔热层，便于室内的热量经外墙传递出去。因此，有了这层能够根据需要贴附或敞开(或去除)的隔热衬里，也可以有效减少空调机的能耗。可以通过温度控制开关系统来自动控制这种隔热衬里的贴附和开启，也可以在换季时人工贴附或去除。

此外，对于单独存在的机房或基站，还可以将其外墙刷白，使其能够对太阳光的照射具有较强的反射作用，减少墙壁对阳光热量的吸收。

当现有完全利用“密闭体系二次换能”方式工作的机房或基站采用本发明提出的上述“无人值守机房(或基站)控温空调的节电方法”后，用于控制工作温度的空调机每年的耗电量通常可望节省70％以上。平均一个移动通讯基站一年节省的电费就比每个基站进行上述改造的费用多得多，而这种改造将是一次投入永久受用的。

(三)附图说明：附图是一个移动通讯基站采用本发明进行改造的示意图。画出了主要技术要素的大致布局。图中数标1表示基站原有的顶盖，2表示基站的墙壁，3表示基站的地面，4表示基站的铁塔塔架，5表示天线，6表示主机，7表示空调机的室内机。在图中没有画出空调机的室外机，也没有画出门窗等其它构件设施。以上都是基站原有的技术要素。进行改造后增加的技术要素有以下一些：首先，改造后原来的单一空间变成了两部分，图标A表示空调间，包括主机导流罩之外的各部分空间，而B表示主机间，也就是围绕着主机周围的导流罩里面的空间。主机间实际分上中下三部分。上部是热空气积聚处，中部是流动空气为设备降温的热交换部位，下部是凉空气从空调间流入主机间的入口。导流罩中部的各壁面与设备之间的距离并不一样，与设备本身降温风机的出风口相邻的壁面应当距离远一些。8表示进风口，9表示排风口，10表示在主机周围安装的专用导流罩，11表示导流罩上方的活门，12表示导流罩内表面的突起，13表示导流罩下方的开门，14表示进风口外的防尘罩(也可以设在进风口内)，15表示滤网，16表示清洗滤网的喷水头，17表示间隔倾斜地架设在滤网下面的含水蒸发降温栅栏。在图中没有画出静电除尘器。18表示排风机，19表示架设在排风口外的立式排风管，20表示太阳能泵，21表示将立式排风管固定在塔架上的辅助支架，22表示在基站顶盖上面加的防晒凉棚。23表示防尘罩下方的进气(风)口。在图中没有画出只有夏天天热时才贴附在内墙上的隔热层。也没有画出用于控制排风机、空调机的开和关以及控制活门的开与闭所用的自动控制设施。

(四)具体实施方式：以一个移动通讯基站的改造为例来说明具体实施方式。

(1)将原有“密闭体系”改为“带有可以根据不同环境温度情况的需要而控制开闭的进风口和排风口的半开放体系”。为此，需要根据具体基站的情况在墙壁或窗户或顶盖上开出进风口和排风口。

进风口开在基站的背阴面，位置应当在空调机的上边。而排风口则开在基站最靠近主机并便于热气排出的上方。在进风口外加一个具有一定容积的防尘罩，条件允许时可以加一个防尘小套间。如果室外没有空间可以利用，也可以将此防尘罩设置在室内。防尘罩内有能够对进入室内的空气进行过滤和除尘的滤网。条件允许时可以在滤网上方安装一个用喷水清洗滤网的喷头，通过定时控制喷水，可以对滤网进行清洗。有自来水的地方可以用自来水作水源，没有自来水的地方可以在高处安装一个水箱，定期向水箱里补充水作水源。滤网下边是含水蒸发降温栅栏。含水蒸发降温栅栏的制法有多种，例如可以将一排(或几排)不锈钢网(或其它耐水防锈材料的网或板)以一定间隔和角度倾斜地架设在支架上，在其表面敷设有一层吸水性材料。当喷水清洗滤网时，水从滤网透过，洒在栅栏上，被吸水材料吸收。当室外空气流经栅栏时，含水栅栏上的水分逐渐吸热蒸发，使空气降温。这也能对空调机的节电做出贡献。同时由于水分的极性吸附，也能使空气中的尘埃被含水蒸发降温栅栏预先清除一部分。经过一定时间使用之后可以更换含水蒸发降温栅栏的吸水层。只有冬季结冰时，为了防止栅栏结冰堵住进风口，才将栅栏去除(同时也停止喷水冲洗滤网)。而此时天冷，无须蒸发降温。风沙大的地区还可以在含水蒸发降温栅栏之外加静电除尘器。

排风口设在主机间的上部，其内直接或通过管道与主机上方的热空气相通，而且排风口处在基站室内空气的热端，热空气上升的高位。利用导流罩或管道的引导，热空气能够自动上升到排风口处。

(2)将“单纯空调机控温”改为“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法控温与空调机控温相结合”。为此，需要在基站室内加“导流隔断”，或在主机周围为主机加“专用导流罩”，把设备主机(和排风口)与空调机(和进风口)所在的空间分开，并形成冷热空气单向顺序流动以便更有效地为设备降温的通道。最好以专用导流罩的形式，用木版或其它适当的、具有一定隔热能力的材料在主机设备的四周加罩。导流罩的上部可以做成固定结构，中部是既可拆解打开(敞开)也可组合封闭的。导流罩的下边四周开门，实际就是将四周封闭的导流罩用支架架设起来使其离开地面一定距离(20cm左右)就可以了。这就可以使空调间的凉空气能够从导流罩的四周(而不是一边)自由流动进入导流罩。导流罩的中部应当离开设备主机适当距离，比如10cm至20cm之间。靠近设备本身散热出风口的一面应当离开得远一些。导流罩的内壁可以有多个水平突起，目的是使流经的空气产生涡流，增强空气的降温作用。导流罩的上部能直达排风口，并且上部还要有能够与空调间相通的可开可闭的活门。上部的活门只有在外界环境温度过高、需要关闭进出风口而进行室内空气密闭循环单纯空调机控温时才打开。活门处还可以加风机。加专用导流罩之后就可以将冷热空气分开(不再混合)，实现室内空气的有序流动，使从排气管排出的只有热空气，而没有混入凉空气。而且这种有序流动的空气都必须流经设备主机，并对设备主机的降温尽可能做出贡献之后才被排出室外。

(3)采用不耗电能的自然排风与电力排风机排风相结合的通风方法。为此需要在排风口外加“烟囱”(即立式排风管)。

排风口设在主机间的上部，其内直接或通过管道与专用导流罩的顶部相通。被主机加热了的空气上升，能够自动地流向排风口。排风口一般开在窗户上或墙壁上。

在排风口处安装有排风机和阀门(也可以说是闸门)，而排风口外则与立式排风管相通。排风口的阀门只有在室外温度过高、从进风口进来的空气高于规定温度上限而不得不采用“空调机密闭换能工作方式”时才关闭，平时都是全开的。需要根据基站的具体情况，使立式排风管能够依托墙壁或基站的塔架(或专用架)稳固地竖立在外。电力排风机的安装部位和方向需要根据每个基站的具体情况来确定。应当注意使排风机工作时产生的吹风能够顺畅地流动进入立式排风管，而不是受到阻挡。还要注意排风机风叶的选择，应当使它在不工作时能够尽量不对自然通风造成阻力。

立式排风管(即“烟囱”)设在基站的阳面或顶上。立管壁需要密封，也就是说，“烟囱”自上到下不能漏气，否则抽气的效能不高。还要把它的向阳表面涂黑，使其能够尽量多地吸收太阳能，把“烟囱”内的热空气进一步加热，产生更大的上升势。在有条件的地方还可以专门为立式排风管增加一个“太阳能泵”，也就是一个位于基站顶部或上方、密封串联于立式排风管和排风口之间、能够吸收太阳热量将其内空气加热的小“太阳房”。它的向阳面是玻璃，其它面是用砖砌成的或用其它具有一定隔热效果的建筑材料构成的。如果基站不在楼房的顶层，上面还有房屋，太阳房也可以利用基站上面的墙壁做吸热面。除玻璃外，其它内表面涂黑，以便于更有效地吸收太阳光的热，产生更大的自然抽风。安装(构建)使用太阳能泵时要注意密封，除空气流通的管道之外，其它各壁面接缝都必须密封不透气，才能有良好的排(抽)风效果。

“烟囱”上面要加具有一定防尘作用的防雨顶罩。条件允许时，最好在“烟囱”顶上加一截带有滚珠轴承、能够像风向标那样随风偏转的弯管。能灵活地随风偏转的弯管不仅可以防风防雨，减少灰尘进入，而且在有风的时候可以加大抽气作用。当然，加弯管时必须避开“烟囱”所依托的塔架或墙壁对弯管偏转的阻绊。可以使用建筑用塑料管做“烟囱”，可以用一根较粗的管子，也可以用几根较细的管子并列实现。

由于在排风机排风时，室内会产生相对负压，室外空气就会自动从进风口流入，因此没有必要再安装进风机。

(4)对原有基站的四周界面(顶、地、四壁、门窗等)进行有利于向外散热而不利于向内进热的改造。对于暴露在阳光下的基站顶面要加防晒凉棚。防晒凉棚可以用廉价耐晒的水泥石棉瓦架设在基站顶面之上，离开顶面一定距离(例如20cm左右)。其作用是既能阻挡太阳的暴晒，又能将因太阳晒而产生的热量散失在空气中而不向室内传递。为了使防晒凉棚效能更好，可以在石棉瓦下再加垫一层带有镀铝反光膜的泡沫塑料片。上述加防晒凉棚所需的成本很低，却具有永久使用的效能，年年都可以为基站节省大量的空调电费。防晒凉棚安装时一定注意固定好，避免被大风刮坏发生安全事故。

对于外墙较薄易于传热的基站，在较薄的外墙内增加一层可根据季节和环境温度情况自动(或人工)贴附或开启(或去除)的具有隔热效能的泡沫塑料板或泡沫塑料片，最好带有镀铝反光膜。根据季节变化而利用人工来贴附或去除这个隔热层，其成本很低，而采用自动控制来进行这项工作成本较高。实际上，只有夏季温度较高时才有必要贴附这层隔热层。而在其它时段都可以将其去掉。一年进行一次装贴和拆除，并没有多大的工作量。所用的材料成本并不高，却可以年年反复使用，效能与投入比也是很高的。

在上述改造方案中，真正需要自动控制的，是根据主机间温度的变化控制电力排风扇的开启与关闭，控制空调机的开启与关闭，以及必要时控制进风口和排风口的开启与关闭。“密闭体系二次换能”方式与“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法和空调机控温相结合”方式之间的转换，只在夏季的个别时段出现，也可以人工进行，最好自动控制。其主要工作不过是根据主机间温度变化情况开关阀门和电闸。

当现有完全利用“密闭体系二次换能”方式工作的基站采用本发明提出的“无人值守基站控温空调节电方法”后，用于控制工作温度的空调机每年的耗电量通常可望节省70％以上。平均一个基站一年节省的电费就比对这个基站进行上述改造所需的费用多得多。

Claims (7)

1.一种无人值守机房或基站控温空调的节电方法，其特征是将原有“密闭体系”改为带有可以根据不同环境温度情况的需要控制开闭的进风口和排风口的“半开放体系”，并利用在机房或基站室内加“导流隔断”或在主机周围为主机加“专用导流罩”的方法，把设备主机和排风口与空调机和进风口所在的空间分开，形成冷热空气单向顺序流动的通道，将原有的“单纯空调机控温”改为“利用冷热空气单向顺序流动的通风将热量直接排放出室外的方法控温与空调机控温相结合”。

2.一种由权利要求1所述的无人值守机房或基站控温空调的节电方法，其特征是通过在排风口外加“烟囱”——即在排风口外安装立式排风管，利用热空气在“烟囱”内不断上升形成的自然排风，与采用电力排风机排风相结合的方法进行通风。

3.一种由权利要求1所述的无人值守机房或基站控温空调的节电方法，其特征是在暴露于阳光下的机房或基站的顶盖上加防晒凉棚，并在气温较高的夏季为阻止室外热量从界面进入室内，利用人工或自动控制的方法对原有机房或基站的四周界面——即屋顶、地面、四壁、门窗，加贴隔热层。

4.一种由权利要求1所述的无人值守机房或基站控温空调的节电方法，其特征是在进风口外或进风口内加有一个防尘罩，其中有能够对进入室内的空气进行过滤和除尘的滤网。

5.一种由权利要求2所述的无人值守机房或基站控温空调的节电方法，其特征是将一个能增强自然排风作用的小太阳房——即“太阳能泵”密封串接在立式排风管中。

6.一种由权利要求4所述的防尘罩，其特征是在滤网上方安装有能够对滤网进行清洗的喷水头，滤网下边是能利用清洗滤网之水的蒸发以产生降温作用的“含水蒸发降温栅栏”，以及在风沙大的地区在防尘罩中还装有静电除尘器。

7.一种由权利要求6所述的安装在防尘罩内的“含水蒸发降温栅栏”，其特征是由一排或几排表面敷设有一层吸水性材料的不锈钢网或其它材料的网或板，以一定间隔和角度倾斜地架设在支架上构成。

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