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一 前言
隨著通信網覆蓋范圍擴大，原有的機房建站模式在站點選擇，建設速度，投資等各方面不能夠適應網絡建設的要求。戶外建站方式越來越多的被廣大用戶接受，用量逐漸增多。根據北美，歐盟等發(fā)達國家的建站經驗，超過50%的站點選用戶外建站方式。從我國的實際情況看，戶外產品的應用方興未艾，目前在移動通信網主要應用于偏遠地區(qū)的邊際網，并開始向城區(qū)發(fā)展。在固網建設方面，隨著寬帶建設的提速，以光進銅退為主要方向的接入網下移改造，也出現了大量的戶外柜需求。
為了進一步實施節(jié)能增效，降低企業(yè)運營成本，需要對戶外建站方式的能耗情況及節(jié)能問題進行專門研究。
二 戶外電源的節(jié)能減排
具體來說，節(jié)能減排包括節(jié)能，節(jié)地，節(jié)材，環(huán)保等諸多方面。節(jié)能可以降低能耗，對降低運營成本有直接作用。節(jié)地可以減少站點建設的投入。節(jié)材可以降低材料耗費。這幾個方面也是相輔相成的，比如設備占地面積小，相應的會降低建站材料的耗費。此外，戶外電源直接應用在戶外，甚至有一些直接安裝在居民區(qū)，因此，要更加重視環(huán)保的要求，比如電磁輻射，音頻燥聲，材料污染等都需要滿足相關的標準。
三 節(jié)能減排相關技術與解決方案
1.節(jié)能技術
戶外電源節(jié)能可以直接降低站點運營成本。此外，戶外電源多應用于偏遠站點，供電條件較差，配電變壓器容量較小，配電線路損耗大。因此，戶外電源本身能耗的降低對降低線路損耗，保證供電質量也有明顯意義。戶外電源的能耗主要產生于兩個方面，電源部分和環(huán)境控制單元，因此節(jié)能主要從兩方面入手解決。
針對電源部分的損耗，戶外電源的工作模式和室內電源是一樣的，正常情況下為均流工作模式。市電正常時模塊負載率較低，電源系統(tǒng)大多數沒有工作在系統(tǒng)最佳效率區(qū)間，因此可以采用電源模塊休眠技術根據系統(tǒng)負載狀態(tài)，動態(tài)調整工作模塊數量，使系統(tǒng)始終工作在最佳效率區(qū)間，從而降低系統(tǒng)的能耗。圖1表示了電源系統(tǒng)在普通工作模式下和節(jié)能模式下的系統(tǒng)典型效率比較。從圖1可看出，采用休眠節(jié)能模式，電源系統(tǒng)的效率在整個負載范圍內基本保持不變，有效的降低了電源系統(tǒng)在低負載條件下的能耗。另一方面，對于戶外電源來說，電源系統(tǒng)效率提高會降低設備倉的發(fā)熱量，降低設備倉的溫度。
與室內電源相比，戶外電源具有自身的環(huán)境控制單元，環(huán)境控制單元根據外界環(huán)境溫度和自身發(fā)熱量的情況，通過實施熱量控制，保證柜內設備的正常工作。其功能等同于室內站點的空調系統(tǒng)，因此環(huán)境控制單元直接影響設備的可靠性及能耗。正如機房中空調系統(tǒng)一樣，戶外電源的環(huán)境控制單元本身也會帶來一定的能耗。通過先進的技術和設計，在保證設備可靠性的前提下降低環(huán)境控制單元的能耗，對降低站點的運營成本有實際意義。
降低換熱單元能耗，首先要求機柜的良好密封，良好的機柜密封和隔熱性能一方面可以提高設備的防護能力，另外可以提高環(huán)境控制單元的效率，從而降低機柜環(huán)境控制單元的能耗。對于戶外電源來講，柜內熱量的散發(fā)主要通過冷熱空氣之間的熱交換將熱量帶走。換熱單元的換熱量決定于選擇的熱交換器及風扇風量。風扇是環(huán)境控制單元的主要耗能部件，風扇的風量與能耗有直接的對應關系，如圖2所示，風扇通過調速改變風量，風扇轉速與耗能呈現二次曲線的特征，在轉速低于額定轉速的80%條件下，風扇的耗能處在額定能耗的60%以下。因此，風扇在大部分調速區(qū)間可以顯著降低能耗。
考慮戶外電源設計條件，風扇額定風量的選擇是按照系統(tǒng)最極端工作條件考慮的。然而戶外電源在大多數條件下，環(huán)境溫度和設備倉的發(fā)熱量均遠低于系統(tǒng)極端條件。因此，在環(huán)境溫度較低或負載較輕時，風扇可以以較低的轉速滿足系統(tǒng)散熱的要求，同時降低換熱單元的的能耗。圖3為艾默生某型戶外產品采用換熱單元調速技術，環(huán)境溫度與換熱單元能耗的關系曲線：
從圖3可看出，隨著環(huán)境溫度的降低，換熱單元的耗能隨至減少。當環(huán)境溫度為20度時，換熱單元耗能只是滿負荷功耗的25%，日可節(jié)約電能約1.5度。
2.節(jié)地技術
節(jié)約占地是節(jié)能減排的一個重要指標。戶外電源主要是滿足站點面積小，不方便建站的應用，因此減少占地面積可方便站點尋址并可降低建站成本。如采用H型桿或塔架安裝時，減少占地面積可以減少配套鋼結構的投資，在城市中樓頂或過道安裝時，減少占地面積可以減少租金和增加站點選擇靈活性。
戶外機柜采用全正面維護設計可以在較大程度上減小戶外機柜占地面積。圖4是采用不同維護方式的戶外電源占地面積的比較。從圖中可看出，雙面維護的系統(tǒng)要在兩面留足維護空間和四周的過道，最低占地面積要求也需要2.4平米，相比單面維護不到1平米的占地面積要求，雙面維護的柜體顯然會增加占地投資和站點選擇難度。
3.環(huán)保
環(huán)保包括材料污染，音頻噪聲污染及電網污染等方面。
考慮當前的電源技術水平和戶外電源應用場合，材料污染和音頻噪聲污染在戶外電源設計時需要重點關注。因為多數戶外站點位于自然環(huán)境優(yōu)美的地區(qū)或者城市人口密集區(qū)。因此系統(tǒng)的材料污染尤其是重金屬污染對環(huán)境有較大的破壞，音頻噪音過大對居民工作生活帶來不便，從而影響設備使用。
針對材料污染，歐盟頒布了RoHS環(huán)保指令，國內信息產業(yè)部頒布了《電子信息產品污染控制管理辦法》，要求設備不含重金屬污染并對設備污染排放控制承諾相關時間。艾默生戶外產品系列全面滿足歐盟及中國環(huán)保指令要求，并承諾50年的污染物排放控制時間。
音頻噪聲污染主要控制方法是選用低噪音換熱單元，同時機柜采用消音措施。研究表明，換熱單元調速可有效的降低機柜噪音。圖5是某型戶外產品
