基站越来越热！给它装个液体“空调”

5G步伐越来越近，数据流量需求持续飙升，网络负载显着增加，基站功耗和设备散热问题越来越严重。面对日益“火爆”的基站，人们不禁要问，能不能像数据中心一样引入水冷系统来降温？

通信行业的“老大哥”诺基亚做到了。近日，该公司在芬兰的一栋公寓楼部署了全球首个液冷基站系统，并利用回收的基站余热为大楼供暖。据诺基亚称，采用液体冷却的基站可以节省 30% 的电力，减少 80% 的二氧化碳排放量。

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散热？液冷系统的技术原理是什么？

冷却系统占基站功耗的大部分

在通信网络中，约80%的能源消耗来自基站，可谓“耗电大户”。如今，随着基站数量和网络负载的增加，基站的功耗不断上升。

谁在消耗这么大的能量？

“基站内的散热系统才是耗电量大的‘真正罪魁祸首’。” 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。基站负责处理和传输海量数据。数据处理过程产生大量废热。为保证设备恒温运行，不因温度过高而停机，制冷系统必须不断地为基站降温。

“自诞生以来，大部分基站都采用传统的空调制冷方式基站能耗管理系统，耗电量大。近年来，随着大量设备的联网，对数据流量的需求激增，制冷设备也增加了，所以基站的功耗问题也越来越严重。”张欢解释说，与目前广泛使用的4G技术相比，未来5G网络使用的频段会更高，而最低会在3GHz频段以上，频段的增加会导致信号覆盖范围的减少，需要建设更多的基站来满足信号覆盖的要求，5G基站的数量可能在2到3个是4G的几倍。

“另外，由于5G网络承载的数据量很大，基站设备释放的热量也会相应增加，这就需要更多的散热设备。” 张欢说道。

液冷比风冷效率更高，冷却更精准

可见，在5G正式到来之前，对基站散热系统进行节能改造是非常有必要的。

目前，世界上大多数基站都使用空调制冷，属于风冷制冷，即通过向基站机房供应冷空气来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机房。当室外新风温度不达标时，可采用降温技术降低风温，再送入基站机房；如果以上方法都不起作用，则使用空调机组降低温度。

“但这种降温方式有明显的弊端，明显的一个就是不能做到精准控温。” 张欢说，“在高热密度的环境中，任何失误或者任何温湿度失衡都可能在很短的时间内，造成数据系统损坏或者数据丢失。一旦出现这些问题，后期维护的成本就会增加。”并且补偿非常高，因此基站需要更精确的冷却系统。”

事实上，早在 2017 年，诺基亚就已经展示了贝尔实验室的液冷基站技术。记者通过查阅资料了解到，这种液冷散热方式的工作原理是利用装有冷却液的热管直接对电子设备进行冷却；冷却液吸热后，液体温度升高，可用作取暖等；它还可以将热量散发到室外空气中以降低冷却液的温度，然后将冷却液输送到电子设备的冷却管中。

“液体是储存和输送热量的极佳介质。在输送同等热量的情况下，输送水的泵比输送空气的风扇消耗的能量要少得多。同时，在精确冷却方面，液体冷却具有比风冷更有优势。张欢分析道，“液冷技术不仅可以降低风扇带来的噪音污染，而且设备冷却后的液温在50~60摄氏度左右，可以作为为周边建筑物或冬季供暖提供生活热水。提高能源利用率，实现精准制冷，降低能耗。”

该技术已经落地，或将在5G时代大规模应用

张欢表示，作为一种比较成熟的冷却技术，液冷技术已经“飞入寻常百姓家”，在航空航天、汽车等领域得到广泛应用。

1930年代的液冷V型发动机和美国F-18军用机载装备均采用微通道液冷系统；“阿波罗”太空计划的产品之一——液冷套装，可以造出宇航员。EVA期间不受温度波动的影响...

液冷技术在计算机领域的应用由来已久。从 1964 年到 1990 年，世界上大多数主机使用的冷却方式是液冷；2008年4月，IBM展示了其第一台采用水冷技术的超级计算机Power 575，其中包括14台内置水冷管道的服务器；在2009年国际超级计算机大会上，推出了矿物油冷却技术，采用比热容为空气1200倍的矿物油对服务器进行冷却，最高可节省95%的冷却能耗...

张欢认为，如果采用液冷技术，5G基站将拥有更好的温控环境。“我相信在不久的将来，随着5G时代的到来，液冷技术将会在中国的基站建设中大规模应用，”她说。