第二看台

    5G的脚步越来越近，数据流量需求持续猛增，网络负荷大幅增长，基站耗电和设备散热问题日趋严重。面对越来越“烫”的基站，人们不禁在想，它能否像数据中心一样，引入水冷系统降温？

    通信行业“老大哥”诺基亚把这事做成了。最近，该公司在芬兰的一栋公寓大楼里部署了全球首个液冷基站系统，并将回收的基站废热用于楼内供暖。诺基亚表示，采用液冷系统的基站可省电30%，二氧化碳排放量减少80％。

    作为无线通信系统中重要的基础信息枢纽，基站系统为什么需要冷却？液冷系统的技术原理是什么？

    制冷系统占基站耗电量的大头

    在通信网络中，约80%的能耗来自基站，它可谓是“耗电大户”。如今，随着基站数量和网络负荷的增加，基站的耗电量不断攀升。

    是谁消耗了如此多的电量呢？

    “基站内的制冷系统是导致耗电多的‘真凶’。”天津大学环境科学与工程学院建筑环境与设备工程系主任张欢说，基站承担着处理和传输海量数据的重任，数据处理过程中会产生大量的废热。为保障设备在恒温下运行、不因为温度过高而宕机，制冷系统要不间断地为基站降温。

    “自从诞生以来，基站大多采用传统的空调制冷方式，这种降温方式耗电量较大。近年来，海量设备联网，数据流量需求激增，制冷设备也随之增加，于是基站耗电问题日趋严重。”张欢解释道，与目前大范围应用的4G技术相比，未来5G网络使用的频段会更高，最低也会在3GHz频段以上。频段升高会导致信号覆盖范围缩小，就需要新建更多的基站，以满足信号的覆盖要求，5G基站的数量可能是4G的2到3倍。

    “此外，由于5G网络承载的数据量大，基站设备释放的热量会随之增多，也就需要更多的冷却设备。”张欢说。

    液冷比风冷效率更高、降温更精准

    由此可见，在5G正式到来前，对基站冷却系统进行节能改造，显得十分必要。

    目前，全球大多数基站采用空调制冷方式，属于风冷式冷却，即通过向基站室内送冷风，保持适宜的室内温度。当室外空气温度较低时，可将室外新风过滤后，直接送入基站室内。当室外新风温度不达标时，可用冷却技术降低空气温度，再将空气送入基站室内；如果上述方法都不奏效，就用空调机组降低温度。

    “但是这种冷却方式存在着明显的弊端，比较明显的一点就是，不能实现精准控温。”张欢说，“在高热量密度的环境下，任何失误或任何温度、湿度失衡，都可能在极短时间内导致数据系统遭到破坏或数据丢失。一旦出现这些问题，后期维修和赔偿所需支付的费用是极高的，因此基站需要更精准的冷却系统。”

    其实早在2017年，诺基亚就曾展示过贝尔实验室的液冷基站技术。通过查阅资料，记者了解到，这种液冷式冷却方式的工作原理是，利用装有冷却液的散热管，直接冷却电子设备；冷却液吸收热量后，液体温度升高，可将其用作供暖等；也可将热量散给室外空气，使冷却液温度降低，再将冷却液送去电子设备的散热管。

    “液体是储存和运输热量的优质介质。在运输同等热量时，输送水的泵耗要远小于输送空气的风机能耗。同时，在精准冷却方面，液冷冷却要比风冷冷却更具优势。”张欢分析说，“液冷技术不仅可减少风机带来的噪声污染，冷却设备后的液体温度约为50到60摄氏度，其可作为周边建筑供应生活热水或用于冬季供暖，大大提高了能量利用率，达到精准冷却、降低能耗的目的。”

    技术早已落地，或于5G时代被大规模应用

    张欢表示，作为一项较为成熟的冷却技术，液冷技术早已“飞入寻常百姓家”，目前在航空航天、汽车等领域得到了大规模应用。

    20世纪30年代的液冷V型发动机以及美国F-18军用机载设备，都采用了微通道液冷系统；“阿波罗”航天计划的产物之一——液冷服，它可使航天员在舱外活动期间不受温度高低起伏的影响……

    液冷技术在计算机领域的应用也早已有之。1964年至1990年，全球大部分大型主机采用的冷却方式都是液冷；2008年4月，IBM展示了其首个采用水冷技术的超级计算机Power 575，其中包含14个内置水冷管道的服务器；在2009年国际超级计算机大会上，绿色革命冷却技术公司推出了矿物油冷却技术，利用比热容是空气1200倍的一种矿物油对服务器进行冷却，使冷却耗能最高节省95%……

    张欢认为，若采用液冷技术，5G基站将具有更好的控温环境。“相信在不久后，随着5G时代的到来，液冷技术将在国内的基站建设中得到大规模应用。”她说。