智能温控节能系统研究

摘要：分析了智能温控节能系统的相变材料、工作原理、控制流程和节能效果，通过相变储能材料与微电脑控制系统的结合，实现热能存储和转移，保障基站蓄电池工作温度处于最佳范围，从而减少空调运行时间，降低电能消耗，达到节能减排、优化环境的目的。

关键词：相变材料；智能；温控；节能

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2013）08-0182-01

0引言

能源是有限的，能耗是持续的，节能降耗已经成为全社会关注的热点。据统计分析，中国移动的电能消耗中，基站能耗约占73%，而基站中约46%的能耗是空调电耗，因此在节能减排工作中以降低基站电耗为重点。蓄电池是基站内部对温度要求最高的设备，它的最佳工作温度为25℃±5℃，一般基站使用大功率空调长时间运行来保证此温度，而基于相变材料的智能温控节能系统则以一种全新的方式来控制温度稳定在此范围。目前国内同类技术的研究处于起步阶段，尚未形成实用化产业化的成熟技术。

1相变材料

由于能源短缺，利用热能存储技术解决热能供给和需求失配矛盾，是提高能源利用率和保护环境的重要技术。相变储能材料是指在一定温度范围可改变物理状态的材料，它以环境或系统的温度差为推动力，实现能量的储存与释放。本智能温控节能系统采用固-液相变材料，当外界温度达到或高于熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的热量；当外界温度达到或低于相变材料的冷却温度时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

2工作原理

智能温控节能系统是围绕延长蓄电池使用寿命，节约电能而开发的，系统由各种传感器件、数据采集部分、计算机控制部分和专用控制软件等构成，具体如图1所示。根据设定的温度值控制加热器，空调，风扇工作，使温度稳定在设定的恒温范围之内。

图1节能系统结构图蓄电池和相变材料同处于保温柜中，和外界温度隔离。当柜内的温度处于设定的恒温范围时，维持温度恒定的各种电控设备关闭，此时相变材料维持在固态。

当柜内温度升高时，相变材料吸收热量，使温度维持恒定，在相变材料吸收的热量达到饱和，即完成从固态到液态的转变，而温度仍继续上升，系统便将柜内温度与外界温度进行比较，从而控制相应的电控设备。当柜内温度高于外界温度（设定数值）时，系统将开启换风通道，使柜内直接和外界相通，将内部的热量散发到外界环境，直至温度稳定在设定的恒温范围内。当柜内温度低于外界温度时，系统将开启加热设备，单独对柜内的电池和相变材料进行升温控制，直至温度稳定在设定的恒温范围内。

当柜内温度降低时，低于外界温度（设定数值）时，系统将开启换风通道，使柜内直接和外界相通，将外部的热量引入到柜内，直至温度稳定在设定的恒温范围内。当柜内温度高于外界温度时，系统将开启制冷设备，单独对保温柜柜内的电池和相变材料进行降温控制，直至温度稳定在设定的恒温范围内。

3控制流程

系统在对各种电控设备进行控制时，将不断对柜内和外界的温度进行采集，根据两者的温差预置值来实时控制相应的电控设备。具体控制流程如图2所示，流程分为温度上升和温度下降两种，（a）为温度上升控制流程，（b）为温度下降控制流程。从流程可以看出，通过相变材料储能转换，柜内与外界进行热能交换，降低制冷设备、加热设备的工作时间，使电池温度恒定，既延长了电池的寿命，又节约了电能。

4节能效果

本系统提供一种通信基站降低能耗的解决方案，通过热能存储和转移，减少了制冷加热设备的启动时间和次数，维持基站温度处于最佳范围，保障通信数据顺利传输，试验结果表明，最高节能效果达到60%。一个基站按照3匹空调一天运行20小时来计算，每天耗电50度，如果配备本节能系统则可节约30度电，电价按0.6元/度计算，一天节约资金18元，目前湖南省约有通信基站2万个，如果每个基站都配备本节能系统，则一天就可节约资金36万元。根据《2011-2015年中国移动通信基站产业评估与发展盈利预测报告》，近5年移动通信基站的年复合增长率在15%-20%之间。“十二五”时期，随着“数字湖南”建设战略的推进，信息化和新型工业化、农业现代化、新型城镇化实现进一步深度融合，我省基站的年复合增长率预计会接近上限20%，因此本节能系统是一项为湖南“四化两型”建设保驾护航的绿色技术。

5结语

本智能温控节能系统提供一种通信基站降低能耗的解决方案，通过相变储能材料与微电脑控制系统的结合，吸收和释放由于太阳辐射、电子元件、电池发热产生的热量，实现热能存储和转移，维持基站温度处于最佳范围，从而减少空调运行时间，降低电能消耗，达到节能减排、优化环境的目的。

参考文献

[1]沈学忠，张仁元.相变储能材料的研究和应用[J].节能技术，2006，（5）.

[2]迟洋，强应海，夏春.温控节能在通信基站中的应用[J].电信工程技术与标准化，2010，（6）.

[3]田军.温控节能在通信局站中的应用[J].电信技术，2010，（7）.