Telecom Power Solution: Kompletní průvodce spolehlivými telekomunikačními napájecími systémy

Moderní telekomunikační sítě vyžadují spolehlivé napájení 24/7. Od základnových stanic 5G a optických přístupových sítí až po vzdálená komunikační místa, stabilní telekomunikační napájecí řešení je nezbytné pro udržení dostupnosti sítě, ochranu kritických zařízení a snížení provozních nákladů.

Venkovní telekomunikační místa jsou často vystavena extrémním teplotám, prachu, dešti, vlhkosti a nestabilním podmínkám sítě. Telekomunikační energetický systém proto není pouze o dodávce elektřiny. Vyžaduje integrované řešení, které kombinuje napájení, záložní baterii, venkovní ochranu a tepelný management.

V tomto článku vysvětlujeme klíčové komponenty moderního telekomunikačního napájecího řešení a jak mohou venkovní telekomunikační skříně a systémy tepelného managementu pomoci vybudovat spolehlivou telekomunikační infrastrukturu.

Co je telekomunikační řešení napájení?

Telekomunikační napájecí řešení je integrovaný napájecí systém navržený tak, aby poskytoval spolehlivou a nepřetržitou elektrickou energii pro telekomunikační zařízení.

Typické řešení pro napájení telekomunikací může zahrnovat:

• AC/DC napájecí systémy

• Usměrňovače

• DC distribuční jednotky

• Lithium-iontové nebo olověné baterie

• Bateriové skříně a bateriové stojany

• Venkovní rozvaděče telekomunikací

• Monitorovací a řídicí systémy

• Systémy chlazení a tepelného managementu

• Přepěťová ochrana a komponenty rozvodu energie

Hlavním cílem je zajistit, aby telekomunikační zařízení pokračovala v provozu, i když selže primární zdroj energie.

Pro venkovní telekomunikační nasazení jsou tyto komponenty obvykle instalovány uvnitř venkovní telekomunikační skříně nebo krytu odolného vůči povětrnostním vlivům.

Projekt Telecom Power 

Proč je spolehlivé napájení pro telekomunikační sítě kritické?

Telekomunikační zařízení funguje nepřetržitě. I krátké přerušení napájení může způsobit výpadek sítě, narušení služby nebo selhání zařízení.

To je důležité zejména pro:

• 5G základnové stanice

• 4G/LTE sítě

• Optické přístupové sítě

• Bezdrátové komunikační systémy

• Vzdálené rádiové jednotky

• Rozmístění malých buněk

• Mikrovlnné komunikační stránky

• Edge computing a telekomunikační infrastruktura

• Venkovské a mimosíťové telekomunikační weby

Správně navržené řešení telekomunikačního napájení poskytuje jak normální provozní výkon, tak záložní napájení , což umožňuje, aby síť zůstala v provozu během výpadků sítě nebo jiných přerušení napájení.

Hlavní součásti telekomunikačního energetického řešení

1. Usměrňovač a DC napájecí systém

Telekomunikační sítě běžně používají stejnosměrné napájení, přičemž -48 V DC je jednou z nejrozšířenějších energetických architektur.

Usměrňovač převádí příchozí střídavý proud na regulovaný stejnosměrný proud pro telekomunikační zařízení a zároveň nabíjí záložní bateriový systém.

Typickou architekturu lze zjednodušit jako:

AC síť → Usměrňovač → DC Distribuce → Telekomunikační zařízení

Ve stejnou dobu:

Usměrňovač → Baterie → DC Distribuce → Telekomunikační zařízení

Když je k dispozici síť střídavého proudu, usměrňovač napájí telekomunikační zátěž a nabíjí baterie.

Když dojde k výpadku sítě, baterie automaticky napájí telekomunikační zařízení.

Tato architektura pomáhá udržovat nepřetržitý provoz bez nutnosti okamžitého spuštění generátoru.

2. Záložní baterie Telecom

Zálohování baterií je jednou z nejdůležitějších součástí řešení telekomunikačního napájení.

Tradiční telekomunikační weby běžně používaly olověné baterie, zatímco moderní nasazení stále častěji používá lithium-iontové baterie kvůli jejich vyšší hustotě energie, delší životnosti cyklu a menším rozměrům.

V závislosti na aplikaci mohou být baterie instalovány v:

• Venkovní bateriové skříně

• Telekomunikační napájecí skříně

• Stojany na baterie

• Integrované napájecí a bateriové skříně

Kapacita baterie by měla být zvolena podle zatížení telekomunikací a požadované doby zálohování.

Vzdálená telekomunikační lokalita může například vyžadovat několik hodin zálohování baterií, aby byla zachována dostupnost sítě během výpadku sítě.

3. Venkovní telekomunikační elektrická skříň

U venkovních telekomunikačních lokalit potřebuje energetický systém ochranu před okolním prostředím.

Venkovní telekomunikační skříň poskytuje chráněný prostor pro:

• Usměrňovače

• Baterie

• Stejnosměrný rozvod

• Zařízení pro monitorování napájení

• Ovladače

• Síťové vybavení

• Další pomocné komponenty

Skříň může být navržena s úrovněmi ochrany, jako je IP55, IP65 nebo IP66 , v závislosti na prostředí a požadavcích na zařízení.

Správně navržená venkovní telekomunikační skříň by měla poskytovat ochranu proti:

• Déšť a voda

• Prach

• Vlhkost

• Sluneční záření

• Vítr

• Korozivní prostředí

• Extrémní teploty

• Neoprávněný přístup

Pro drsná venkovní prostředí je třeba zvážit společně materiál krytu, povrchovou úpravu, těsnění, kabelové vstupy, zámky a ventilaci nebo chlazení.

Tepelný management: kritická část telekomunikačních energetických řešení

Jedním z nejvíce přehlížených aspektů návrhu telekomunikačního energetického systému je tepelné řízení.

Energetické zařízení během provozu vytváří teplo. Usměrňovače, baterie, napájecí zdroje, spínače a další elektronické komponenty přispívají k vnitřní tepelné zátěži.

Pokud toto teplo nelze účinně odvádět, může se výrazně zvýšit vnitřní teplota skříně.

Vysoká teplota může mít za následek:

• Snížená výdrž baterie

• Snížená spolehlivost zařízení

• Tepelné alarmy

• Degradace součásti

• Zvýšená údržba

• Neočekávané odstávky

• Snížená životnost systému

Z tohoto důvodu by měl být tepelný management zvažován současně s návrhem energetického systému.

Jak chladit rozvodnou skříň telekomunikací

Existuje několik běžných přístupů k chlazení telekomunikační skříně.

Možnost 1: Chlazení ventilátorem

Chlazení ventilátorem je jedno z nejjednodušších a nejekonomičtějších řešení.

Ventilátory vyměňují horký vnitřní vzduch s chladnějším okolním vzduchem.

Chlazení ventilátorem má však důležité omezení: do skříně se dostává venkovní vzduch.

Chlazení ventilátorem proto nemusí být vhodné, pokud skříň vyžaduje vysokou ochranu prostředí proti prachu, vlhkosti, solné mlze nebo jiným nečistotám.

Pro relativně čisté prostředí a nižší vnitřní tepelnou zátěž může být chlazení ventilátorem nákladově efektivní možností.

Možnost 2: Tepelný výměník vzduch-vzduch

Výměník tepla vzduch-vzduch odebírá vnitřní teplo, aniž by se přímo mísil vnitřní a venkovní vzduch.

Vnitřní vzduch cirkuluje přes jednu stranu tepelného výměníku, zatímco okolní vzduch proudí přes druhou stranu.

Teplo se přenáší přes jádro výměníku tepla.

To poskytuje několik výhod:

• Žádná přímá výměna kontaminovaného vzduchu

• Lepší ochrana proti prachu a vlhkosti

• Vhodné pro uzavřené venkovní skříně

• Nižší nároky na údržbu

• Není potřeba žádné chladivo

• Vhodné pro mnoho telekomunikačních aplikací

Pro telekomunikační skříně, kde je důležité udržovat utěsněný kryt, může být výměník tepla vzduch-vzduch vynikajícím řešením.

Možnost 3: Skříňová klimatizace

Když je vnitřní tepelná zátěž vysoká nebo je venkovní teplota extrémní, může být zapotřebí skříňová klimatizace.

Skříňová klimatizace poskytuje aktivní chlazení a dokáže udržet vnitřní teplotu skříně pod požadovanou hranicí, i když jsou okolní teploty vysoké.

Mezi typické aplikace patří:

• Telekomunikační skříně s vysokým výkonem

• Venkovní elektrické skříně

• Bateriové skříně

• Systémy skladování energie

• Průmyslové rozvaděče

• Komunikační úkryty

V závislosti na aplikaci mohou být skříňové klimatizace dodávány v různých chladicích kapacitách a konfiguracích výkonu, včetně řešení AC a DC.

Pro telekomunikační pracoviště se 48V DC napájecími systémy mohou být stejnosměrné skříňové klimatizace zvláště užitečné, protože mohou pracovat přímo z architektury stejnosměrného napájení daného místa.

Výběr mezi chlazením ventilátorem, výměníkem tepla a klimatizací

Správná technologie chlazení závisí na několika faktorech.

Nejdůležitější parametry, které je třeba zvážit, jsou:

1. Vnitřní odvod tepla

Vypočítejte celkové teplo generované usměrňovači, bateriemi, telekomunikačním zařízením, napájecími zdroji a dalšími součástmi.

2. Maximální okolní teplota

Skříň instalovaná v pouštním prostředí může vykazovat teploty nad 50 °C, zatímco místo v chladném klimatu může vyžadovat provoz pod -30 °C nebo nižší.

3. Požadovaná vnitřní teplota

Různá telekomunikační zařízení a baterie mají různé požadavky na provozní teplotu.

4. Úroveň ochrany krytu

Pokud skříň vyžaduje krytí IP65 nebo IP66, řešení otevřené ventilace nemusí být vhodné.

5. Dostupnost napájení

U vzdálených telekomunikačních lokalit je důležitým faktorem spotřeba energie chladicího systému.

Telecom Power Solutions pro drsná venkovní prostředí

Telekomunikační sítě jsou stále častěji nasazovány v náročných prostředích.

Příklady:

• Pouště

• Pobřežní oblasti

• Tropické oblasti

• Vysokohorské lokality

• Průmyslové oblasti

• Odlehlé venkovské lokality

• Telekomunikační weby na solární pohon

• Komunikační stanice mimo síť

V těchto prostředích musí být kryt a systém řízení teploty navrženy společně.

Vysoká okolní teplota

Vysoké teploty mohou výrazně ovlivnit baterie a elektronické součástky.

Nadměrnému nárůstu vnitřní teploty může zabránit vhodná skříňová klimatizace nebo výměník tepla.

Prach a písek

Pouštní telekomunikační stránky mohou mít vysokou úroveň prachu a písku.

Utěsněná venkovní skříň v kombinaci s výměníkem tepla vzduch-vzduch nebo klimatizací skříně může poskytnout lepší ochranu než otevřený ventilační systém.

Pobřežní a korozivní prostředí

Solná mlha a vysoká vlhkost mohou urychlit korozi.

U pobřežních telekomunikačních aplikací je třeba zvážit materiály odolné proti korozi, vhodnou povrchovou úpravu, ochranné nátěry a součásti odolné proti korozi.

Chladná prostředí

Telekomunikační zařízení rozmístěná v severních oblastech nebo ve vysokých nadmořských výškách mohou zaznamenat extrémně nízké teploty.

V takových aplikacích může systém řízení teploty potřebovat jak funkce chlazení, tak funkce vytápění , aby se udržela požadovaná vnitřní teplota.

Telecom Power Solution pro vzdálené a off-grid lokality

Vzdálené telekomunikační lokality mají často omezený nebo žádný přístup k elektrické síti.

Typické řešení telekomunikačního napájení mimo síť může kombinovat:

Solární panely + MPPT Controller + Baterie + DC napájecí systém + Telekomunikační zařízení

Solární panely vyrábějí elektřinu během dne.

MPPT regulátor optimalizuje přeměnu sluneční energie a nabíjí baterii.

Baterie poskytuje energii, když je solární energie nedostatečná, například v noci nebo při zatažené obloze.

Pro tyto aplikace může venkovní skříň integrovat baterie, výkonovou elektroniku, distribuční komponenty a systém řízení teploty do jednoho chráněného krytu.

Tento typ integrovaného řešení může zkrátit dobu instalace a zjednodušit nasazení na vzdálených místech.

Inteligentní monitorování pro telekomunikační energetické systémy

Moderní telekomunikační řešení napájení stále více zahrnují vzdálené monitorování.

Monitorovací systém může poskytovat informace jako:

• Napětí baterie

• Teplota baterie

• DC napětí

• Zatěžovací proud

• Spotřeba energie

• Teplota skříně

• Stav dveří

• Stav chladicího systému

• Alarmy výpadku AC/DC napájení

• Alarmy baterie

Vzdálené monitorování je zvláště důležité pro bezobslužné telekomunikační weby.

Namísto posílání techniků na každé místo k rutinní kontrole mohou operátoři monitorovat zařízení na dálku a v případě potřeby reagovat na alarmy.

To může výrazně snížit náklady na údržbu a zlepšit dostupnost sítě.

Jak navrhnout kompletní telekomunikační řešení napájení

Spolehlivé řešení telekomunikačního napájení by mělo být navrženo jako integrovaný systém spíše než vybírat jednotlivé komponenty samostatně.

Typický proces návrhu zahrnuje:

Krok 1: Určete telekomunikační zátěž

Vypočítejte celkovou spotřebu energie všech telekomunikačních zařízení.

Krok 2: Určete dobu zálohování

Definujte, jak dlouho musí místo fungovat, když je napájení ze sítě nedostupné.

Krok 3: Vyberte Kapacita baterie

Kapacita baterie by měla být zvolena podle zátěže, doby zálohování, vlastností baterie a podmínek prostředí.

Krok 4: Vyberte venkovní skříň

Zvážit:

• Rozměry skříně

• Hmotnost baterie

• Uspořádání zařízení

• Ochrana IP/NEMA

• Materiál

• Odolnost proti korozi

• Kabelový vstup

• Zabezpečení

• Požadavky na dopravu a instalaci

Krok 5: Vypočítejte rozptyl tepla

Vypočítejte celkové teplo generované uvnitř skříně.

Tento krok je nezbytný pro výběr správného systému řízení teploty.

Krok 6: Vyberte technologii chlazení

V závislosti na aplikaci vyberte:

• Chlazení ventilátorem

• Výměník tepla vzduch-vzduch

• Termosyfonový výměník tepla

• Skříňová klimatizace

• Hybridní řešení chlazení

Krok 7: Zvažte podmínky prostředí

Návrh by měl brát v úvahu kompletní provozní prostředí, včetně:

• Okolní teplota

• Vlhkost

• Prach

• Déšť

• Solný sprej

• Nadmořská výška

• Sluneční záření

• Koroze

• Vítr

Proč zvolit integrovaný telekomunikační rozvaděč a řešení tepelného managementu?

Výběr krytu a chladicího systému od stejného výrobce může zjednodušit integraci systému.

Místo samostatného výběru skříně, chladicí jednotky, montážního systému, kabelového managementu a tepelného řešení může integrovaný dodavatel optimalizovat celý systém.

To může poskytnout výhody, jako jsou:

• Lepší kompatibilita zařízení

• Optimalizované proudění vzduchu

• Zjednodušená instalace

• Omezené inženýrské práce

• Rychlejší nasazení projektu

• Jednodušší údržba

• Rozměry skříně na míru

• Přizpůsobená kapacita chlazení

• Lepší ochrana životního prostředí

Pro telekomunikační operátory, systémové integrátory a OEM zákazníky to může celý proces nasazení zefektivnit.

CYTECH Telecom Power and Thermal Management Solutions

CYTECH poskytuje řešení venkovního krytu a tepelného managementu pro telekomunikační a další aplikace kritické infrastruktury.

Naše produktové portfolio zahrnuje venkovní telekomunikační skříně, telekomunikační skříně, bateriové skříně, napájecí skříně, skříňové klimatizace, výměníky tepla vzduch-vzduch, výměníky tepla s tepelnými trubicemi a další řešení pro řízení teploty.

Řešení lze přizpůsobit podle požadavků projektu, včetně:

• Rozměry skříně

• Konfigurace baterie

• Chladicí kapacita

• AC nebo DC napájení

• stupeň ochrany IP

• Materiál a povrchová úprava

• Konfigurace kabelového vstupu

• Rozložení vnitřního vybavení

• Požadavky na vytápění a chlazení

• Podmínky prostředí

Pro náročná telekomunikační nasazení může kombinace robustního venkovního krytu a správně dimenzovaného systému řízení teploty pomoci chránit kritická energetická zařízení a zlepšit dlouhodobou spolehlivost systému.

Závěr

Moderní telekomunikační řešení napájení je mnohem víc než jen usměrňovač a baterie.

Spolehlivý systém musí kombinovat:

Napájení + Záložní baterie + Venkovní ochrana + Tepelný management + Monitorování

Venkovní skříň chrání zařízení před nepříznivými podmínkami prostředí, zatímco systém řízení teploty udržuje vnitřní teplotu v požadovaném provozním rozsahu.

Pro aplikace s nízkou spotřebou může stačit chlazení ventilátorem. U utěsněných venkovních skříní může výměník tepla vzduch-vzduch zajistit účinný odvod tepla při zachování ochrany skříně. Pro vysoké tepelné zatížení a extrémní teploty může skříňová klimatizace zajistit aktivní chlazení.

Návrhem napájecího systému, baterie, krytu a systému řízení teploty jako jednoho integrovaného řešení mohou telekomunikační operátoři a systémoví integrátoři vybudovat spolehlivější, energeticky účinnější a snadněji udržovatelné venkovní telekomunikační lokality.

Hledáte přizpůsobenou telekomunikační napájecí skříň nebo řešení tepelného managementu? Obraťte se na společnost CYTECH a prodiskutujte velikost skříně, zátěž, kapacitu baterie, okolní teplotu a požadavky na chlazení.