通信基站建筑材料节能减排技术研究

【摘要】通信基站属于公共建筑的一种，是通信的网络基础，随着通信设备朝着越来越小型化和自动化方向发展，设备机房单位面积发热密度也有不断增长的趋势，通信机房综合节能技术将成为通信运营工作中节能减排的关键工作。本文以广东地区某通信基站为例，研究基站类建筑的围护结构综合节能设计技术，研究成果对同类型机房及公共建筑的节能研究具有较大的推广应用价值。

【关键词】基站；围护结构；外墙保温；隔热涂料；节能减排

【 abstract 】 communication stations belong to the public building a, a communications network foundation, as communications equipment toward getting miniaturization and automation development direction, equipment room fever density and the unit area there are constantly growth trend, communications equipment comprehensive energy saving technology will become the communication operation in the key work of energy saving and emission reduction. This paper in guangdong area a communication stations, for example, the study of the base station building palisade structure comprehensive energy saving design technology, the research results to the same type of computer room and public buildings energy research has great application value.

【 keywords 】 base station; Palisade structure; External wall thermal insulation; Heat insulation coating; Energy conservation and emission reduction

中图分类号： TU5文献标识码：A文章编号：

1. 研究背景

节能减排工作是当前我国经济社会发展的一项紧迫任务，通信生产中的节能减排，是当前通信运营工作中的一个重要任务。

本课题以广东地区某通信基站为例，研究基站类建筑的围护结构综合节能设计技术。随着通信设备朝着越来越小型化和自动化方向发展，基站机房单位面积设备发热密度也有不断增长的趋势。由于广东地区地处亚热带区域，年日照时间较长，阳光照度较高，现有基站机房一般采用普通砖墙或预制板材结构，隔热效果不好，室外基站特别是山区、空旷地基站年受晒时间较长，普通砖墙或预制板材结构的机房由于日晒导致基站内部温度过高，消除该部分热量需要耗费大量的空调能耗。基站机房围护结构的节能设计，对机房节能有较大作用，具有广泛的研究意义。

通过研究，不仅可以减少通信公司的运营成本，增强企业竞争力，带来显著的经济效益，还会带来显著的社会效益，研究成果对同类型机房及公共建筑的节能研究具有较大的推广应用价值。

2. 基站建筑材料及能耗现状分析

广东地处祖国大陆东南部沿海，属南亚热带季风气候区，海洋性气候明显，光、热、水资源丰富。其主要气候特点是：气候温暖，雨量充沛，雨热同季，光照充足；冬不寒冷，夏不酷热，呈长冬短，春早秋迟；秋冬春旱，常有发生，夏涝风灾，危害较重。

从广东的气候条件看，年日照时间较长，日照百分率为44%－48%，太阳辐射总量年平均120千卡／cm2以上，考虑到运营商大部分基站为室外基站，大部分在顶楼或者单独一层，而且多处于高处，从“温室效应”看，日照对其室内温度影响较大。

根据运营商基站状况，室外基站主要采用混凝土框架结构，墙体一般采用灰砂砖，外贴浅色瓷片，屋面采用水泥膨胀珍珠岩预制块隔热层。

典型室外站平面图如下：

图：典型基站平面图

在实际施工过程中，由于材料购买的原因，部分基站没有采用灰砂砖，而是采用传统的粘土红砖堆砌。

根据目前基站设备配置情况，典型基站包括有无线设备、传输设备、数据设备、交流配电屏（AC）、整流器架（DC）、蓄电池、空调、照明等，根据典型设备功耗情况，基站设备功耗为1kw~4kw之间，典型基站设备功耗为2kw左右。

结合基站实际的用电量分析，空调用电在基站用电中所占比例较大，从基站用电量时间段的分布来看，6~11月份为全年用电量的高峰，特别是9月份及10月份，用电量最大（由于10月份恰逢国庆，话务量增多，设备功耗也大），从用电量表格可以看出，气温高的夏天时段，空调经常需要开启，基站能耗也远大于冬天时段。

3. 典型基站环境分析及节能措施

采用建筑能耗模拟软件DeST对基站进行全年逐时能耗分析。下图为根据基站实际尺寸建立的DeST模型。

图 DeST模型图

模型进行了必要的简化，设定能耗模拟计算参数如下：室外计算气象数据采用广东地区典型气象年数据；围护结构材料与热工参数如下表所示：

表 测试基站围护结构构造做法

室内不考虑照明得热和人员得热；设备全天开启，功率为2kW；空调全天运行，设定最高温度为25℃；外墙面及屋面太阳辐射吸收系数ρ值取0.7；室外大气与基站机房的通风换气次数设为0.5次/h。

通过对全年能耗的软件模拟分析表明，围护结构传热量在不同月份表现不同，夏天主要表现为得热，冬天及夜晚表现为散热，并且实测基站的围护结构散热量占设备发热量的比例不大。

根据分析可知，影响基站空调能耗的主要因素有：围护结构太阳辐射得热量、围护结构传热系数（K值）、室内设备发热量、室内空调设定温度及室内外通风。

应用DeST分别对围护结构传热性能、围护结构外遮阳及浅色饰面设计等方案进行全年动态能耗模拟分析。

图 墙体、屋面K值与空调冷负荷

在其它围护结构做法不变的情况下，将墙体传热系数K值设定为0.5～6(W/m2•K)，分别模拟计算基站的空调冷负荷。

随着墙体K值的增加，空调冷负荷呈现逐渐下降的趋势，这结果说明墙体材料保温隔热性能越好越节能的观念并不适用于单位面积发热量大的基站类建筑。相反，墙体的散热性能越好越节能，这是室内内热源及室外气象条件共同作用的结果。

对屋面传热系数作同样分析可知，屋面传热系数增加，空调冷负荷同样呈现逐渐下降的趋势，但下降趋势不明显。由此可知屋面对能耗的影响较小，其原因在于屋面接受太阳辐射强度较大，屋面散热面积较少。

通过屋面、墙体外遮阳及浅色饰面设计可降低围护结构外表面太阳辐射吸收率，从而减少围护结构的太阳辐射得热量，通过系统模拟分析，空调冷负荷随外表面吸收系数的降低呈下降趋势。