基站越來越燙！給它裝個液體“空調”
5G的腳步越來越近，數據流量需求持續猛增，網絡負荷大幅增長，基站耗電和設備散熱問題日趨嚴重。面對越來越“燙”的基站，人們不禁在想，它能否像數據中心一樣，引入水冷系統降溫?
通信行業“老大哥”諾基亞把這事做成了。最近，該公司在芬蘭的一棟公寓大樓里部署了全球首個液冷基站系統，并將回收的基站廢熱用于樓內供暖。諾基亞表示，采用液冷系統的基站可省電30%，二氧化碳排放量減少80%。
作為無線通信系統中重要的基礎信息樞紐，基站系統為什么需要冷卻?液冷系統的技術原理是什么?
制冷系統占基站耗電量的大頭
在通信網絡中，約80%的能耗來自基站，它可謂是“耗電大戶”。如今，隨著基站數量和網絡負荷的增加，基站的耗電量不斷攀升。
是誰消耗了如此多的電量呢?
“基站內的制冷系統是導致耗電多的‘真兇’。”天津大學環境科學與工程學院建筑環境與設備工程系主任張歡說，基站承擔著處理和傳輸海量數據的重任，數據處理過程中會產生大量的廢熱。為保障設備在恒溫下運行、不因為溫度過高而宕機，制冷系統要不間斷地為基站降溫。
“自從誕生以來，基站大多采用傳統的空調制冷方式，這種降溫方式耗電量較大。近年來，海量設備聯網，數據流量需求激增，制冷設備也隨之增加，于是基站耗電問題日趨嚴重。”張歡解釋道，與目前大范圍應用的4G技術相比，未來5G網絡使用的頻段會更高，最低也會在3GHz頻段以上。頻段升高會導致信號覆蓋范圍縮小，就需要新建更多的基站，以滿足信號的覆蓋要求，5G基站的數量可能是4G的2到3倍。
“此外，由于5G網絡承載的數據量大，基站設備釋放的熱量會隨之增多，也就需要更多的冷卻設備。”張歡說。
液冷比風冷效率更高、降溫更精準
由此可見，在5G正式到來前，對基站冷卻系統進行節能改造，顯得十分必要。
目前，全球大多數基站采用空調制冷方式，屬于風冷式冷卻，即通過向基站室內送冷風，保持適宜的室內溫度。當室外空氣溫度較低時，可將室外新風過濾后，直接送入基站室內。當室外新風溫度不達標時，可用冷卻技術降低空氣溫度，再將空氣送入基站室內;如果上述方法都不奏效，就用空調機組降低溫度。
“但是這種冷卻方式存在著明顯的弊端，比較明顯的一點就是，不能實現精準控溫。”張歡說，“在高熱量密度的環境下，任何失誤或任何溫度、濕度失衡，都可能在極短時間內導致數據系統遭到破壞或數據丟失。一旦出現這些問題，后期維修和賠償所需支付的費用是極高的，因此基站需要更精準的冷卻系統。”
其實早在2017年，諾基亞就曾展示過貝爾實驗室的液冷基站技術。通過查閱資料，記者了解到，這種液冷式冷卻方式的工作原理是，利用裝有冷卻液的散熱管，直接冷卻電子設備;冷卻液吸收熱量后，液體溫度升高，可將其用作供暖等;也可將熱量散給室外空氣，使冷卻液溫度降低，再將冷卻液送去電子設備的散熱管。
“液體是儲存和運輸熱量的優質介質。在運輸同等熱量時，輸送水的泵耗要遠小于輸送空氣的風機能耗。同時，在精準冷卻方面，液冷冷卻要比風冷冷卻更具優勢。”張歡分析說，“液冷技術不僅可減少風機帶來的噪聲污染，冷卻設備后的液體溫度約為50到60攝氏度，其可作為周邊建筑供應生活熱水或用于冬季供暖，大大提高了能量利用率，達到精準冷卻、降低能耗的目的。”
技術早已落地，或于5G時代被大規模應用
張歡表示，作為一項較為成熟的冷卻技術，液冷技術早已“飛入尋常百姓家”，目前在航空航天、汽車等領域得到了大規模應用。
20世紀30年代的液冷V型發動機以及美國F-18軍用機載設備，都采用了微通道液冷系統;“阿波羅”航天計劃的產物之一——液冷服，它可使航天員在艙外活動期間不受溫度高低起伏的影響……
液冷技術在計算機領域的應用也早已有之。1964年至1990年，全球大部分大型主機采用的冷卻方式都是液冷;2008年4月，IBM展示了其首個采用水冷技術的超級計算機Power 575，其中包含14個內置水冷管道的服務器;在2009年國際超級計算機大會上，綠色革命冷卻技術公司推出了礦物油冷卻技術，利用比熱容是空氣1200倍的一種礦物油對服務器進行冷卻，使冷卻耗能最高節省95%……
張歡認為，若采用液冷技術，5G基站將具有更好的控溫環境。“相信在不久后，隨著5G時代的到來，液冷技術將在國內的基站建設中得到大規模應用。”她說。
