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空调热管一体化技术在通信机柜冷却中的应用研究

摘要

近年来，随着我国经济社会数字化发展的提速，新型基础设施进入快速发展期，通

信机柜传统空调（TAC）不再适用于5G通信机柜的冷却，为了解决TAC能耗高、通信

设备温控效果不佳等突出问题，研发了空调热管一体化设备（IEHA）。本文详细介绍了

IEHA工作原理，通过理论分析证明空调热管一体化技术（ITHA）的可行性，对IEHA

进行了性能试验研究，对IEHA样机进行了全年实地测试，并对ITHA进行了适用性研

究，结论如下。

（1）与TAC相比，IEHA在夏季、过渡季、冬季的节能率模拟计算值分别为60.4%、

71.7%、90.0%，由于未考虑IEHA热管系统的能耗，IEHA的功率模拟值偏小，节能率

偏大，在实际应用中IEHA的实际节能率小于节能率模拟计算值。

（2）试验研究表明，IEHA在热管冷却模式下，热管换热量、EER与换热温差大致

呈现为线性关系，在保证热管稳定性和安全性前提下，提高换热温差，有利于提高热管

换热性能。IEHA在蒸气压缩制冷模式下，压缩机转速对系统性能的影响大于蒸发风速

和冷凝风速对系统性能的影响。

（3）以满足机柜夏季最大冷负荷1000W为控制目标，提出空调热管一体化设备控

制策略：室外温度小于25℃时，采用热管冷却模式；室外温度在25~35℃时，采用复

合冷却模式；室外温度大于35℃时，采用蒸气压缩制冷模式。IEHA的全年能效比（AEER）

为17.5，远高于标准要求的5。

（4）经全年实地测试，IEHA在全年各季节均能满足通信行业温控要求，保证BBU

热安全。与TAC相比，IEHA在夏季、过渡季、冬季压缩机的运行比例分别为24.9%、

40.2%、0%，大幅度降低了压缩机运行比例，提高机组运行寿命。IEHA在夏季和过渡

季的RTI均在50%左右，气流组织得到一定程度的优化。IEHA在夏季、过渡季、冬季

的节能率分别为57.3%、67.2%、89.9%，PUE分别为1.34、1.23、1.05，全年节能率为

68.5%，全年PUE由1.67降为1.21，达到高效水平，通信机柜绿色化程度更高。IEHA

投资回收期为1.15年。

（5）从夏热冬暖区、温和区、夏热冬冷区、寒冷区到严寒区，IEHA年节能率从55.5%

上升到80.8%，投资回收期从1.41年下降到0.97年，PUE由1.30下降到1.13，证明

ITHA在全国各地区有着较好的适用性，拟合了ITHA应用于各城市的节能率、PUE、

投资回收期与全年室外逐分干球平均温度的关系式。

本研究解决了通信机柜传统空调目前存在的突出问题，对通信基站、小型数据机

房等的温控节能和空调热管一体化技术的推广应用具有参考价值。

关键字：通信基站；热管；空调；复合冷却系统

项目来源：中原工学院横向项目（2021112）；河南省科技攻关项目（202102310556）。

StudyontheApplicationofIntegratedtechnologyofHeatpipeand

AirconditionerinCommunicationcabinetscooling

ABSTRACT

Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofdigitaleconomyandsocietyinChina,the

newinfrastructurehasenteredaperiodofrapiddevelopment,andtraditionalairconditioner

(TAC)forcommunicationcabinetsisnolongersuitableforthecoolingof5Gcommunication

cabinets.InordertosolvetheoutstandingproblemssuchashighenergyconsumptionofTA