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微通道型分离式热管通讯基站节能特性研究

作　者: 金鑫
导　师: 陈江平
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 分离式热管节能基站实验性能优化
分类号: TK172.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着全球能源问题的日益突出,移动通讯基站的节能减排已经成为了通讯领域及制冷领域共同关注的焦点。中国基站数量已超过120万个,随着3G业务的拓展,基站数量还将急剧增加。2009年中国基站年总耗电量达到150.8亿度,其中空调耗电69.4亿度。基站的节能减排已经成为了国家节能战略中的重点。基站的高能耗是由于其内部环境的要求非常苛刻,需要空调24小时开启来保证环境的温湿度。本文在此背景下,对基站的节能潜力展开了研究,提出微通道型分离式热管通讯基站,帮助基站实现节能降耗的目的。经分析,造成基站能耗高的主要原因是:没有根据气候条件设计围护结构,造成基站负荷较高;气流组织不合理;一年四季依靠空调冷却造成能源浪费。本文展开了以下主要工作:一、建立了不同气候条件区域下基站围护结构优选模型,对几个典型城市进行了负荷和能耗分析,选用适合的材料作为基站围护结构可降低基站能耗。二、建立了基站CFD模型,提出了三种不同的下进上出的气流组织形式,利用CFD仿真分析对基站内部气流组织进行了优化,提高了冷风的利用率。三、为充分利用自然冷源,将分离式热管应用到基站中,并将微通道换热器与分离式热管结合,开发了微通道型分离式热管。对不同工况下微通道型分离式热管进行了实验研究,同时建立了两轮基站样机并进行了性能测试,对不同工况下微通道型分离式热管基站进行了实验研究,在室外环境平均温度为20oC时,节能基站制冷系统的COP可达4.66～13.9,实验平均COP可达9.05;当室外环境平均温度为27oC时,制冷系统的COP可达6.23,都具有较高的能效比。微通道型分离式热管基站空调压缩机的运行时间仅占基站总运行时间的39.1%且PUE值达到1.71,节电率达到44.7%,具有很好的节能降耗的效果。四、考虑到电源缺少地区的能源供给问题,提出了风光电互补的微通道型分离式热管节能基站,并对基站的太阳能发电系统进行实验测试,太阳能系统运行良好,发电能力与设计相符。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
主要符号表  9-10
第一章绪论  10-24
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状分析  12-22
    1.2.1 通讯基站节能技术研究  12-17
    1.2.2 分离式热管性能研究  17-22
    1.2.3 文献分析总结  22
  1.3 本文主要研究内容  22-24
第二章不同区域围护结构优选模型  24-39
  2.1 不同区域负荷计算模型  24-30
    2.1.1 太阳辐射数学模型  24-28
    2.1.2 基站负荷仿真模型  28
    2.1.3 不同城市基站负荷分析  28-30
  2.2 基站围护材料保温性能分析及优化  30-34
    2.2.1 围护材料保温性能实验测试  30-32
    2.2.2 不同材料负荷分析  32-34
  2.3 基站气流组织分析及优化  34-38
    2.3.1 原基站气流组织分析  34-36
    2.3.2 基站气流组织优化  36-38
  2.4 本章小结  38-39
第三章微通道型分离式热管单体性能特性分析  39-50
  3.1 微通道型分离式热管的工作原理及优点  39-40
    3.1.1 分离式热管的工作原理  39-40
    3.1.2 微通道型分离式热管的优点  40
  3.2 微通道型分离式热管单体性能实验研究  40-43
    3.2.1 实验设备  40-41
    3.2.2 数据分析及实验工况  41-42
    3.2.3 实验样件  42-43
  3.3 各影响因素对换热性能影响的实验结果分析  43-49
    3.3.1 温差对单位面积换热量的影响  43-44
    3.3.2 充液率对单位面积换热量的影响  44-46
    3.3.3 高度差对单位面积换热量的影响  46-47
    3.3.4 进出口数量对单位面积换热量的影响  47-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章微通道型分离式热管通讯基站节能特性分析  50-67
  4.1 微通道型分离式热管基站搭建  50-51
    4.1.1 节能基站空调的工作原理  50
    4.1.2 节能基站的搭建  50-51
  4.2 微通道型分离式热管基站性能实验研究  51-57
    4.2.1 实验设备  51-52
    4.2.2 数据分析与实验工况  52-53
    4.2.3 实验样件  53
    4.2.4 微通道型分离式热管基站性能实验结果分析  53-57
  4.3 微通道型分离式热管基站在高温工况时性能研究  57-60
    4.3.1 实验设备  57
    4.3.2 实验工况  57
    4.3.3 实验结果分析  57-60
  4.4 基站连续运行实验测试  60-62
    4.4.1 实验设备  60
    4.4.2 实验工况  60
    4.4.3 实验结果分析  60-62
  4.5 微通道型分离式热管基站太阳能发电系统实验研究  62-65
    4.5.1 实验方法  62-63
    4.5.2 实验样件  63
    4.5.3 实验结果分析  63-65
  4.6 电能利用率（PUE）分析  65
  4.7 本章小结  65-67
第五章结论与展望  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
主要研究成果  74-76

微通道型分离式热管通讯基站节能特性研究

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