Холодоснабжение, кондиционирование воздуха
Coolling and air conditioning
  Энергосберегающее климатическое оборудование для объектов связи
Telecom free cooling air conditioning
 
Статьи

«Опыт внедрения энергосберегающих кондиционеров серии «Мистраль – телеком» на базовых станциях оператора сотовой связи ЗАО "Енисейтелеком"».

1 Краткая характеристика ЗАО «Енисейтелеком»
ЗАО «Енисейтелеком» (ЕТК) начало свою самостоятельную деятельность как региональный оператор сотовой связи в Красноярске в апреле 1997 года.
Приоритетными задачами ЕТК являются предоставление полного спектра услуг современных видов связи на всей лицензионной территории, посредством внедрения новейших телекоммуникационных технологий и улучшение качества обслуживания.
Основные услуги:
·         услуги сотовой связи в стандарте GSM-900/1800;
·         услуги высокоскоростного беспроводного доступа в Интернет на базе сети IMT-MC 450;
·         услуги зоновой и местной сетей связи.
Центральный офис компании расположен в г. Красноярске. В то же время, инфраструктура компании включает структурные подразделения в крупных городах Красноярского края и Республик Хакасия и Тыва (гг. Норильск, Абакан, Кызыл, Ачинск, Канск, Богучаны, Енисейск). ЕТК имеет дочерние компании ЗАО «СТЭК GSM» и ЗАО «Алтайсвязь». Компания располагает вычислительным, производственным, техническим и сервисным центрами.
Как и любая крупная компания ЕТК имеет конкурентов в своей деятельности, среди них такие крупные российские сотовые операторы как МТС, Билайн, Мегафон.
В настоящее время сеть ЕТК построена на 17 площадках коммутаторов и контроллеров, более чем на 800 площадках Базовых Станций (БС).
В зоне обслуживания специалистов отдела главного энергетика находится более 900 систем ЭПУ, более 8000 групп АКБ, более 900 кондиционеров, более 60 ДГУ, около 100 КТП, 10 объектов с автономным электроснабжением.
 
2 Эксплуатация кондиционеров в ЕТК
По типу оборудования системы кондиционирования применяемые в ЕТК на сетях связи подразделяются:
·         сплит-системы и кондиционеры оконного типа бытового назначения (комфортники), более 300 систем;
·         промышленные кондиционеры прецизионного типа, примерно 600 систем.
 
2.1 Особенности эксплуатации комфортников
Комфортные кондиционеры предназначены для работы в помещениях с людьми, в летний и демисезонный периоды года, их работоспособность в стандартном виде ограничена в режиме охлаждения температурой наружного воздуха минус 7°С, а в режиме обогрева – минус 9°С. При оснащении низкотемпературными комплектами, которые позволяют работать кондиционерам при температурах наружного воздуха до минус 30°С, кондиционер уже не может работать в режиме обогрева и катастрофически быстро изнашивается. Что требует дополнительное оборудование обогрева (плюс согласование работы обогрева и охлаждения) и увеличивает отказы оборудования.
Кондиционеры комфортной гаммы типа «сплит» конструируются и производятся в основном для бытовых нужд. «Сплиты» рассчитаны на работу в режиме охлаждения в течение 2-3 летних месяцев и в режиме обогрева в течение 1-2 месяцев весенне-осеннего межсезонья. При этом в редких случаях продолжительность работы кондиционера составляет более 10 часов в сутки. Соответственно при заявленном десятилетнем сроке эксплуатации ресурс лучших образцов кондиционеров типа «сплит», выраженный в моточасах, составляет не более 36 000 часов.
При пропадании внешнего электроснабжения комфортники сразу отключаются и через 20 – 60 минут (в зависимости от нагрузки объекта) температура достигает 40°С, после чего ЭПУ отключает АКБ, таким образом, необходимое время работы от АКБ не выдерживается. Та же ситуация наблюдается и в случае отказа комфортника. Отсутствие возможности вывода сигнализаций с кондиционера не позволяет дистанционно определить аварийные ситуации и принять оперативные меры по устранению проблем.
 
2.2 Переход на промышленные кондиционеры прецизионного типа
В связи, с активным развитием сети в 2002-2004гг., учитывая все проблемы и слабые места комфортников, а также большой расход электроэнергии последними, было принято решение о переходе на промышленные кондиционеры прецизионного типа. Кондиционеры данного типа имеют следующие отличительные черты:
– высокая надежность при круглосуточной и круглогодичной эксплуатации при температурах наружного воздуха от –40°С (в ряде случаев и ниже) до +45°С;
– большой ресурс работы (свыше 110 000 часов);
– низкое энергопотребление за счет использования энергосберегающих технологий;
– возможность удаленного контроля и управления;
– работа от источника питания -48В (аккумуляторов) в случае пропадания внешнего электроснабжения;
– антивандальное исполнение – кондиционер в виде моноблока, приспособленный для монтажа внутри базовой станции.
В качестве производителя был выбран «Liebert Hiross» (LH), как представляющий в РФ на момент 2004 года полную линейку оборудования, необходимую для сетей сотовой связи.
С 2004г. наработан богатый опыт в монтаже и эксплуатации кондиционеров LH. В настоящее время в эксплуатации находится порядка 500 систем данного производителя.
Кондиционеры LH зарекомендовали себя как надежное и долговечное оборудование, количество отказов значительно ниже, чем у кондиционеров комфортного типа.
Основными достоинствами кондиционеров LH является:
·         ориентированность под потребности оборудования связи;
·         наличие блокировок и возможности вывода аварийных сигналов (что защищает от серьезных поломок компрессор кондиционера и кондиционер в целом, а также позволяет оперативно реагировать на аварийные ситуации);
·         тщательно проработанные узлы и детали, рассчитанные на долговременную работу;
·         наличие системы свободного охлаждения (free cooling) в системах типа HPS, Hiline;
·         вынесенный во внутренний блок компрессор в системах типа Himode (зимний режим до – 45°С);
·         вся линейка продукции, перекрывающая потребности аппаратных контейнерного типа и приспосабливаемых помещений.
 
В качестве недостатков и проблем можно отметить следующее:
·         сложность в сертификации специалистов по обслуживанию и пуско-наладочным работам;
·         отсутствие оперативного механизма по гарантийной замене отдельных элементов и систем в целом (проблема FSX);
·         самый главный недостаток – дороговизна оборудования и постоянное увеличение её стоимости.
 
Выше перечисленные недостатки, определили в качестве альтернативного поставщика промышленных кондиционеров прецизионного типа ООО «ВентСпецСтрой» с кондиционерами серии «МТ».
3 Опыт внедрения энергосберегающих кондиционеров серии «Мистраль – телеком» на базовых станциях
3.1 Тестовая эксплуатация
Первый кондиционер МТ ВСС 5В прошел тестовые испытания в 2007г. За период испытаний с 26 марта по 26 декабря 2007г. замечаний, нареканий, отказов не было, после чего кондиционер был выкуплен.
С начала 2008г. были проведены тестовые испытания еще 3-х кондиционеров, при успешном завершении которых было принято решение о массовом применении данного оборудования на БС.
 
3.2 Особенности кондиционеров МТ
Основной особенностью является алгоритм работы, направленный на максимальное энергосбережение – большее время работы в режиме свободного охлаждения – меньше пусков компрессора – плавное регулирование скоростей вентиляторов – меньше потребление электроэнергии.
При этом стоимость кондиционеров примерно в 2 раза ниже стоимости кондиционеров LH.
ООО «ВентСпецСтрой» - отечественный производитель, что значительно упрощает ведение переговоров, уменьшает время и качество реакции на замечания и предложения со стороны ЕТК как заказчика. Так по запросу ЕТК:
·         была увеличена мощность электронагревателя с 1,5 до 3 кВт;
·         были выпущены опытные образцы устройства естественного охлаждения (фрикулинг бокс) MOBILECOOL/FCB и кондиционер МТ ВСС 7Н, которые переданы в ЕТК в опытную эксплуатацию.
 
3.3 Проблемные «места» при переходе на прецизионные кондиционеры МТ
Переход с комфортников на прецизионные кондиционеры серии «МТ» вызывает ряд проблем и вопросов.
Во-первых, внутри аппаратной необходимо отдельное место под монтаж кондиционера. При установке на существующих площадках ЕТК за редким исключением это возможно.
Во-вторых, необходимы дополнительные отверстия. В контейнерах вырезать отверстия в металлических стенках проблем не возникает, а в кирпичных и железобетонных зданиях необходимо проводить работы с обеспыливанием, либо с остановкой оборудования.
В-третьих, необходима герметизация кондиционера на стыке с отверстиями с внешней средой. Эта проблема решена путем проклеивания всей площади примыкания на стене аппаратной пенофола и притягиванием кондиционера к стене с помощью металлических уголков.
В-четвертых, необходима защита от проникновения насекомых, что достаточно эффективно решается с помощью антимоскитной сетки, необходимо только качественное её крепление.
При новом строительстве выше перечисленные проблемы отсутствуют, так как учитываются на стадии проектирования и строительства.
 
3.4 Сравнение эксплуатационных расходов при использовании на БС кондиционеров «Мистраль-телеком» и сплит-систем
Приведенный ниже расчет основывается на статистических данных о работе кондиционеров серии «МТ» на объектах в Красноярске.
Для расчета возьмем статистику объекта «Дачи», где установлен кондиционер «МТ» ВСС 3Н. Кондиционер проработал 17 520 часов, что составляет 2 года. За это время наработка основных узлов кондиционера составила:
- компрессора – 456 часов (2,6 % от общего времени работы);
- вентилятора конденсатора – 448 часов;
- электронагревателя – 1 287 часов;
- вентилятора испарителя – 17 520 часов (совпадает со сроком работы кондиционера в целом).
В режиме компрессорного охлаждения мощность, потребляемая кондиционером, составляет 1,3 кВт. Рассчитаем энергопотребление при компрессорном охлаждении за период эксплуатации:
 
ЭПкомп = 1,3 кВт * 456 ч = 593 кВт*ч
Рассчитываем время работы кондиционера в режимах фрикулинга и/или рециркуляции:
 
Тф-р = Тобщ –Ткомп – Тэ/нагр = 17 520 – 456 – 1287 = 15 777 ч
В это время в кондиционере работает практически один приточный вентилятор, максимальная потребляемая мощность которого составляет 0,18 кВт. Так как логика работы кондиционера акцентирована на максимальное энергосбережение, обороты вентилятора поддерживаются на минимальном значении, соответствующем реальной тепловой нагрузке, варьируясь в широких пределах от 30 до 100%. Исходя из этого, считаем, что в среднем потребляемая приточным вентилятором мощность составляет 50% от максимальной, т. е. 0,09 кВт.
Рассчитываем энергопотребление в режимах фрикулинга и рециркуляции:
 
ЭПф-р = 0,09 кВт * 15 777 ч = 1 420 кВт*ч
Итого энергопотребление кондиционера в режимах компрессорного охлаждения, фрикулинга и рециркуляции составляет:
 
ЭПкомп-ф-р = ЭПкомп + ЭПф-р = 593 + 1 420 = 2 013 кВт*ч
 Теперь произведем расчеты для кондиционера типа «сплит» соответствующей холодопроизводительности. В качестве сплита рассмотрим кондиционер FUJITSU ASY12 холодопроизводительностью 3,4 кВт.
Данный кондиционер не имеет режима фрикулинг, максимальная потребляемая мощность в режиме охлаждения составляет 1,33 кВт.
В зависимости от изменения тепловой нагрузки и изменения погодных условий потребляемая кондиционером мощность меняется. Для расчетов примем, что в среднем потребляемая мощность составляет 50% от максимальной, что является очень хорошим показателем (на практике это значение выше).
Рассчитываем энергопотребление сплита за тот же период, что и для кондиционера «МТ»:
 
ЭПсплит = 1,33 кВт * 0,5 * 15 777 ч = 10 492 кВт*ч
Как видно из статистических данных и расчетов годовое энергопотребление сплита больше, чем у «МТ» на 4 240 кВт*ч.
При существующих на сегодняшний день в Красноярске тарифах на электроэнергию, разница в денежном выражении составляет 10600 руб./год на единицу оборудования. При этом если учесть, что БС «Дачи» работает от автономного источника электроснабжения (ДГУ + ветрогенератор), и стоимость одного кВт*ч составляет по собственным оценкам примерно 12 рублей, то разница составляет 50880 руб./год.
 
Сравнительный расчет для кондиционеров с холодопроизводительностью 5 кВт (на основании данных по БС «Ветлужанка») дает разницу в денежном выражении – 17075 руб./год на единицу оборудования.
 
3.5 Сравнение капитализируемых затрат при использовании на БС кондиционеров «Мистраль-телеком» и сплит-систем
Для более надежной и безотказной работы, как правило, на БС устанавливаются по два кондиционера комфортной серии, с устройством согласования работы (по практике федеральных операторов).
Учитывая наработанный опыт при эксплуатации кондиционеров прецизионного типа, необходимости резервирования на обычных БС нет (исключения могут составлять только особо важные по линиям связи объекты, интересным в экономическом плане по резервированию будет использование на базовых станциях комбинации с устройством естественного охлаждения MOBILECOOL/FCB, данный вариант будет сочетать в себе низкие капитальные и эксплуатационные затраты и высокую надежность, в 2010 году на объектах ЕТК начались длительные эксплуатационные испытания MOBILECOOL/FCB с целью окончательной практической отработки этого решения и получения статистических данных).
Исходя из этого сравнительный расчет (таблица 1) показывает, что затраты на приобретение и монтаж кондиционера «МТ» больше варианта со сплит-системами на 23000 рублей. Однако учитывая эксплуатационные расходы, уже на втором году эксплуатации прецизионный кондиционер становится экономически более эффективным.
Таблица 1 Сравнение по стоимости оборудования и монтажных работ.
 

 

тип кондиционера
кол-во, шт
Стоимость, рублей
Затраты на монтаж, рублей за единицу
Итого, рублей
МТ ВСС 5Н
1
146000
12000
158000
Daikin FT/R50 (-40)
2
50000
10000
135000
устройство согласования
1
15000
 
 
 
4 Заключение
По своим техническим характеристикам именно промышленные прецизионные кондиционеры полностью соответствуют требованиям оборудования базовой станции сотовой связи, обеспечивая надежную работу в различных режимах функционирования.
В настоящее время экономически оправдано и эффективно применение на базовых станциях кондиционеров ООО «ВентСпецСтрой» серии «МТ».
Направленность данного оборудования на максимальное энергосбережение, не только укладывается в  провозглашенную Президентом России Дмитрием Медведевым «Государственную программу энергосбережения и энергоэффективности», предполагающую снижение энергоемкости российского ВВП к 2020 году на 40%, но и реально позволяет ЗАО «ЕТК» ощутимо снизить издержки, связанные с эксплуатационными расходами.