г. Киев, пр. Леся Курбаса, 3а (044) 502-81-42, (050) 614-22-22

г. Киев, ул. Донецкая, 3, (044) 502-81-42, (096) ‎344-62-22

г. Одесса, ул. Днепропетровская дорога, 99 б (068) 525-74-12

  • 096 344 6222
  • 050 614 2222

Климатизация базовых станций: подходы и решения

Климатизация базовых станций: подходы и решения

Обеспечение стабильной работы базовой станции во многом определяется точным поддержанием теплового режима внутри нее. Высокоточное телекоммуникационное оборудование требует не только своевременного отведения выделяемого тепла, но и обеспечения станции чистым воздухом с заданным уровнем влажности. Экономия на создании должных климатических условий для базовой станции в дальнейшем может обернуться существенными финансовыми потерями, вызванными как ремонтом (заменой) оборудования, так и недополучением прибыли за счет пользователей, отключенных от связи. Регулярные же проблемы со связью могут привести к оттоку пользователей к конкурентам.

КЛИМАТИЗАЦИЯ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ: ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Для начала стоит уяснить, что же представляет собой базовая станция как объект климатизации. В подавляющем большинстве это – типовой модуль, имеющий одинаковые параметры вне зависимости от места установки – город, чистое поле, горы или степь. Базовая станция мобильной связи – металлический контейнер, устанавливаемый, чаще всего, вне здания на легком фундаменте (значительно реже – на крыше здания), имеющий хорошую тепло- и влагоизоляцию. Размер такого типового контейнера обычно 3х5 м.

Оборудование, смонтированное в базовой станции, рассчитано на длительную работу в полностью автономном режиме, без присутствия обслуживающего персонала. При этом температурный режим внутри станции носит переменный цикличный характер. Днем (период с 8 до 18 часов) при наибольшей интенсивности звонков и, соответственно, наиболее интенсивной работе аппаратуры, тепловыделение телекоммуникационного оборудования достигает максимума (до 5 кВт). В остальное время (при незначительных нагрузках) – до 2 кВт.

Несомненно, значительное влияние на климатические условия оказывает и внешняя среда. Летом металлический контейнер неизбежно разогревается, что сказывается на качестве работы оборудования – без принудительного охлаждения оно не только может функционировать нестабильно, но и при длительных значительных тепловых нагрузках вообще выйти из строя. Зимой, несмотря на теплоизоляцию и «внутренний» обогрев, стоит предусмотреть возможность промерзания контейнера, особенно при пиковых минусовых температурах.

Исходя из условий функционирования базовой станции и требований к ее надежности, климатические системы должны соответствовать целому ряду жестких (в техническом плане) требований:

  • Функционировать, поддерживая требуемую для нормальной эксплуатации базовой станции температуру, в автоматическом режиме.
  • Работать круглогодично и круглосуточно, при большом перепаде и пиковых значениях (как жары, так и мороза) температуры.
  • Управление и контроль климатических систем должны осуществляться дистанционно.
  • Обладать большой надежностью и значительным рабочим ресурсом.
  • Быть защищенной от атмосферных явлений и обладать антивандальной защитой.

При расчете на климатическую технику отводится треть энергопотребления (общего), а это – существенные затраты. При этом климатическое оборудование для базовой станции сотовой связи – вспомогательное, обеспечивающее поддержание температуры, необходимой для нормального функционирования основного – телекоммуникационного – оборудования. А значит, оператор мобильной станции будет заинтересован купить климатическое оборудование не только по минимальной цене, но и требующее незначительных затрат на его эксплуатацию и техобслуживание.

ПРЕЦИЗИОННЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ: НАДЕЖНОСТЬ ОПРАВДЫВАЕТ ЗАТРАТЫ

По своим техническим и эксплуатационным характеристикам лучшим устройством, которое обеспечит требуемые климатические параметры базовой станции, безусловно, являются прецизионные кондиционеры. В пользу их выбора говорит не только способность с высокой точностью поддерживать требуемый для телекоммуникационного оборудования температурный режим, но и возможность дополнительного обеспечения необходимых показателей влажности, чистоты и объемов воздуха. Рассматривая классический (по назначению и параметрам) прецизионный кондиционер, стоит отметить присущие агрегату сильные стороны:

  • Вариативность форм-факторов – прецизионные кондиционеры могут быть выполнены как в моноблочном формате, так и в виде сплит-системы.
  • Большой (до 12 лет) срок службы.
  • Способность работать постоянно, круглосуточно и круглогодично даже при больших нагрузках.
  • Точность поддержания параметров: температуры – в пределах 1°C, влажности – 1% (при требуемых относительных значениях в пределах 45–55%).
  • Возможность проводить охлаждение оборудования внутри станции при внешней температуре до -60°C.
  • Возможность реализации любых типов мониторинга и управления кондиционером.

Впрочем, «расплачиваются» прецизионные агрегаты за свои превосходные характеристики значительными габаритами. Поэтому монтаж прецизионных кондиционеров на стандартной базовой станции существенно затруднен. Основной же недостаток для операторов сотовой связи – относительно высокая стоимость подобного климатического оборудования. Именно поэтому установка прецизионных кондиционеров в их классическом варианте осуществляется на наиболее крупных и важных (так называемых контроллерах) узловых базовых станциях, для которых характерны значительные показатели тепловыделения. Соответственно, и требования к поддержанию параметров микроклимата здесь особенно жесткие.

Стремление владельцев компаний сотовой связи купить климатическое оборудование для базовых станций по приемлемой цене вызвало появление на рынке компромиссного варианта. При более низкой цене прецизионные кондиционеры для телекоммуникаций адаптированы к специфическим условиям работы базовой станции.

ПРЕЦИЗИОННЫЙ КОНДИЦИОНЕР ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Прецизионный кондиционер для телекоммуникаций – это вынужденный, но при этом довольно удачный компромисс между техническими параметрами и стоимостью. Комплексная оптимизация позволила снизить стоимость, не ухудшив показатели работы. К примеру, практически все прецизионные кондиционеры для телекоммуникаций предлагаются в форм-факторе моноблока, что позволяет устанавливать их внутри самой базовой станции, а значит – отказаться от расходов на противовандальную защиту. Режим фрикулинга (производное от «free cooling» что означает «естественное охлаждение») позволяет минимизировать расход воздуха. Парокомпрессионный цикл задействован редко, только при крайней необходимости. Как результат, прецизионный кондиционер справляется с возложенной на него функцией поддержания требуемой температуры, потребляя минимально возможное количество электроэнергии.

Автоматика прецизионных кондиционеров для телекоммуникаций прошла соответствующую адаптацию, приобретя дистанционное управление и способность обеспечивать эффективный мониторинг. При потере основного электропитания автоматика, выдав требуемый сигнал оповещения службы эксплуатации, переводит кондиционер на функционирование в аварийном режиме, который будет выдерживаться до прибытия ремонтной бригады. Чтобы обеспечить температурный режим, кондиционирование базовой станции осуществляется комбинировано – как от системы естественной вентиляции, так и работой агрегата от аккумуляторных батарей.

Сегодня на рынке представлены прецизионные кондиционеры нескольких европейских и азиатских производителей, из которых отдельно стоит выделить Dantherm HMS (серия Danline), Emerson Liebert Hiross (модели HPW и Hiline), RC Group с Enertel DX, а также Stulz (TEL-AIR) и Uniflair (серия Monoblock).

БЫТОВЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ: НАСКОЛЬКО ОПРАВДАН РИСК?

Стремясь минимизировать расходы, некоторые операторы сотовых сетей решают использовать бытовые (комфортные) кондиционеры для климатизации базовых станций. Мотивация такого выбора очевидна – бытовые кондиционеры, цена которых иногда в 6 раз меньше, чем у прецизионных агрегатов, имеют аналогичную холодопроизводительность. К тому же, монтаж бытовых кондиционеров менее технологичен и существенно дешевле: он не требует привлечения монтажников, прошедших специальную подготовку и имеющих высокую квалификацию.

Зачастую выбирают сплит-систему, внутренний блок устанавливают внутри базы, внешний – крепят на крыше (стене) контейнера. Да и техническое обслуживание на бумаге выглядит проще и менее затратным. Но оценивая выгоды, которые, казалось бы, гарантирует установка бытовых агрегатов в качестве климатического оборудования для базовых станций, зачастую не учитывают скрытые расходы, которые начинают проявляться позже.

Попробуем разобраться, где и как начинают возникать неучтенные расходы. Во-первых, агрегаты бытовых серий имеют надежность на порядок ниже, чем прецизионные. Во-вторых, бытовые кондиционеры конструкционно рассчитаны на периодическую работу, а не на постоянную. Так что для обеспечения температурного режима базовой станции с требуемой надежностью придется приобрести и установить два комплекта бытовых кондиционеров. Один будет использоваться в качестве основного рабочего, второй – находиться в резерве, включаясь периодически. Чтобы обеспечить согласованность работы основного и резервного кондиционера – включение резервного при отказе основного, выравнивание их времени наработки (равномерное использование ресурса) –  придется потратиться на установку согласования.

Другой, не менее важный, вопрос – ресурс кондиционера. При постоянном круглосуточном использовании бытовые агрегаты, рассчитанные в среднем на 1200 часов работы в год, уже через 5 лет потребуют полной замены. А стоимость их техобслуживания из-за изношенности элементов достигнет значения стоимости нового сплит-комплекта. Прецизионные кондиционеры (цена которых хоть и значительно выше) не потребуют замены как минимум на протяжении 10 лет.

Это наиболее крупные расходы, но далеко не все. Кроме того, придется доплатить:

  • За дополнительную антивандальную защиту. Устанавливаемый вне защищенной базовой станции внешний блок – лакомый кусочек для жуликов и воров, ведь он может быть повторно реализован. Отдельное расположение базовой станции (даже несмотря на наличие сигнализации и забора с колючей проволокой) только способствует хищению внешних блоков.
  • За зимний комплект, устанавливаемый на бытовые кондиционеры. Ведь ему придется функционировать в режиме «охлаждение» даже тогда, когда внешняя температура может опуститься и до -30°С.
  • За доработку и доукомплектование штатной автоматики. Ведь она должна обеспечить не только рестарт климатического оборудования при срыве электроснабжения и вывод аппаратуру на исходный режим, но и передачу на центральный пульт информации о работе станции, температуре, авариях, исчезновении питания и других параметрах.

В принципе, со своей основной задачей – климатизацией базовых станций – бытовые агрегаты (особенно при установке моделей проверенных производителей – Mitsubishi или Daikin) в целом справляются. Правда, экономический эффект при этом получается значительно ниже, да и надежность подобных систем под сомнением. Использование же дешевые бытовые кондиционеры, цена которых определяется азиатским происхождением и неизвестностью торговой марки, для установки на базовых станциях если и возможно, то только на страх и риск заказчика.

ВЕНТИЛЯЦИЯ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ: ПОИСКИ РЕШЕНИЯ

Одной из основных причин, ограничивающих монтаж бытовых кондиционеров в базовых станциях мобильной связи, является необходимость обеспечить работу в условиях низких температур. Точнее говоря, не строго при отрицательных температурах (необходимость установки зимнего комплекта), а когда температура снаружи станции меньше той, которая внутри. Это вызывает неоправданный рост энергопотребления и, как следствие, рост расходов на обеспечение работы станций и расход ресурса кондиционеров. А если учесть, что для наших широт ситуация с низкой температурой воздуха характерна, как минимум, треть года (если не все полгода), то разумнее рассмотреть ситуацию, когда охлаждение базовой станции можно было бы осуществлять за счет притока извне более холодного воздуха.

Технически это осуществимо путем установки бытовых кондиционеров совместно с монтажом приточно-вытяжной вентиляции. Это позволит разгрузить бытовые агрегаты, одновременно сохраняя электроэнергию и охлаждая аппаратуру за счет естественного холода приточного воздуха. Такая совместная работа позволит сократить годовой суммарный расход электроэнергии, которой обеспечивается климатизация базовой станции, до 4 раз, и сделать использование бытовых кондиционеров экономически оправданным и более выгодным.

Пример такой простейшей вентиляционной установки: стандартный настенный вентилятор принудительно нагнетает воздух внутрь контейнера – во избежание попадания пыли извне через щели в нем предварительно создается избыточное давление. Гравитационные жалюзи монтируются на вытяжные жалюзи.

Технически такая схема уже имеет реализацию – это бытовой канальный вентилятор, к примеру – модель RUCK RS315L, имеющий тиристорный регулятор частоты вращения. Воздух вмонтированную в стене контейнера заборную решетку проходит через клапан с электроприводом, попадая на приточный вентилятор, а затем – в воздушный фильтр. Теплый воздух удаляется методом вытеснения: проходя через обратный клапан по воздуховоду, он попадает к выбросной решетке.

Можно организовать систему, задействовав пару вентиляторов ВЕНТС 160 VKMzn, один из которых будет обеспечивать вытяжку, второй – приток. При неработающей системе поступление воздуха будет перекрываться при помощи вытяжных клапанов на обоих воздуховодах – вытяжном и приточном.

Впрочем, преимущества подобной системы – простота реализации и низкая себестоимость – нивелируются ее существенными недостатками:

  • Система не позволяет поддерживать стабильно температуру (особенно зимой) при ее серьезных отрицательных значениях.
  • Установка вентиляционной системы подобного типа невозможна в районах повышенной запыленности (степь, промышленные районы): обеспечение необходимых параметров очистки приточного воздуха не достигается.
  • Засорение фильтров насекомыми.
  • Проблема с обеспечением аварийным электропитанием – настенные вентиляторы, в большинстве своем, работают от 220 В.

ФРИКУЛИНГ-БОКСЫ: ДОСТУПНАЯ АЛЬТЕРНАТИВА

Воспользоваться преимуществами, которые создают природные и климатические условия, в полной мере позволяют более совершенные устройства – фрикулинг-боксы. В климатических условиях, характерных для Украины, с их помощью реально поддерживать температуру внутри базовой станции от +5 до +40 градусов исключительно путем дозированного применения уличной прохлады. Дополнительно фрикулинг-боксы получили режимы рециркуляции и, в случае необходимости, электроподогрева воздуха.

Боксы могут быть задействованы не менее 230 (для юга) и 280 (для севера) дней в году. Установка фрикулинг-боксов позволяют решить и проблему обеспечения вентиляции при аварийных отключениях электросети – электронно-коммутируемые вентиляторы  постоянного тока запитываются от аккумуляторных батарей. Это дает возможность поддерживать вентиляцию телекоммуникационного оборудования еще 3-4 часа после отключения сети или поломки сплит-системы.

Конструкционно фрикулинг-бокс (моноблочный форм-фактор) включает:

  • Приточный вентиляционный блок – может монтироваться как внутри, так и снаружи станции.
  • Обратный клапан – установлен на противоположной вентиляционному блоку стене контейнера.
  • Воздушный фильтр.
  • Клапан с электроприводом – перекрывает полностью доступ воздуха внутрь базовой станции в морозы, исключая промерзание контейнера.
  • Электроуправляемые клапаны – за счет смешивания теплого и холодного воздуха предотвращают появление конденсата на выходе фрикулинг-бокса.

Блок автоматики устройства предусматривает совмещение управления фрикулинг-бокса и бытовой сплит-системы: доступны контроль температуры и переключение работы с основного на резервный кондиционер. Работу блока автоматики обеспечивают датчики, поставляющие информацию о температуре внутри и снаружи станции, а так же о влажности воздуха внутри контейнера.

Сегодня климатизация базовых станций с помощью фрикулинг-боксов активно задействована европейскими операторами – ORANGE и VODAFONE. Среди всех моделей фрикулинг-боксов наибольшую популярность получили FLEXIBOX FREE COOLING (производство Dantherm HMS) и FREE-AIR (выпускает STULZ). Недавно на рынке появился российский вариант фрикулинг-бокса – «ЕНИСЕЙ-2000» от компании «Вентспецстрой», в котором предусмотрено сразу несколько режимов работы: охлаждение приточным воздухом, рециркуляция, нагрев, ограничение и контроль относительной влажности.

verh