最新インフラ向けテレコム冷却ソリューション

この開発は、過小評価されてはならない深刻な問題を提示している： 熱.

現在の5G基地局の消費電力は、4G基地局の約2倍から3倍少ない。この高い消費電力は、そのまま高い熱出力に変換される。インフラ管理者や電気通信エンジニアにとって、利害関係はあまりにも大きい。冷却不良はサーマルスロットリングを引き起こし、コンポーネントの寿命を縮め、最悪の場合、ネットワークのダウンタイムを引き起こします。ファイブナイン（99.999パーセント）の可用性が当たり前の業界では、熱障害はもはや選択肢ではありません。

このガイドでは、電気通信の冷却の現状を探り、手元のインフラに最も適した技術を検討し、性能とコストの両面から熱管理戦略を最適化する方法を紹介する。

進化するテレコムの熱問題

ソリューションを選択する前に、電気通信機器の熱プロファイルが劇的に進化していることの根拠を理解することが重要である。

電力密度が主な動機である。以前は、通信機器は大規模なスイッチング・センターに収容され、CRAC（コンピューター室空調）ユニットは巨大だった。今日、ネットワークはますます高密度になりつつある。アンテナやベースバンドユニット（BBU）の大規模MIMO（Multiple Input Multiple Output）アレイは、より多くの処理ユニットをより小さなエリアに配置する。

さらに、機器が置かれる場所も変化している。インフラはエッジへとシフトしており、道路脇のキャビネットや屋上、セルタワーの足元などに設置されている。こうした場所には、データセンターのようなクリーンな環境基準はない。そのため、以下のような影響を受ける：

• ソーラーローディング： 直射日光はキャビネットの内部温度を上昇させます。
• 極端な高温と低温： 凍える夜、灼熱の日。
• 音響的制約： 住宅街での機器の設置には、ファンが積極的に回転できるよう、機器の騒音レベルを制限するような注意が必要である。

もはや冷やすだけでなく、敵地で効率よく、静かに、確実に冷やすことが重要なのだ。

一次冷却技術：空気対液体対ハイブリッド

ある冷却方法が他の方法より優れている。正しい判断は、熱負荷（kW）と機器の物理的な位置に大きく依存する。

精密空冷＆フリークーリング

特に各ラックの負荷が10-15kW未満の通信事業所では、依然として空冷が標準となっている。

精密空調：この方法では、閉ループシステム（CRACユニットなど）を使用して機械的に温度を下げる。うまく機能するが、これは高出力の内部ファンをベースにしており、この調整された空気を、積み重ねられた密度のサーバーラックやフィルターに押し流すために使用される。この方式は安定しており、よく知られているが、ファンが作動している間中コンプレッサーが作動しているため、エネルギーを消費する。

フリークーリング（直接空冷）：過剰なエネルギーコストに対抗するため、フリークーリングは業界の標準となっている。このタイプの技術の場合、外気温が内部の設定温度より低い場合に、外部の外気を機器冷却の手段として使用する。スマート・コントローラーがダンパーを開き、高効率の吸気・排気ファンを作動させ、多くのエネルギーを消費しがちなコンプレッサーをバイパスして、新鮮な空気をキャビンに送り込む。

• 利点がある： 冷蔵の代わりにファンを使用することで、大量のOPEX節約（寒冷地では最大40-50%のエネルギー節約）につながる可能性がある。
• デメリット 濾過が不十分な場合、湿度や汚染物質を加える。熱帯気候ではうまく機能しない。

液冷（ダイレクト・ツー・チップ＆液浸）

ラック密度が20kWを超えると（AIを搭載したエッジノードで発生する）、空気は熱を効果的に伝導しなくなる。新たな競争相手は液冷である。

1. ダイレクト・ツー・チップ（DTC）： コールドプレートがホットコンポーネント（CPU/GPU）の上に置かれ、誘電流体が熱を伝えるために使用される。
2. 浸漬冷却： サーバーボードは非導電性の液体に完全に浸されている。

現実の確認液体冷却は、熱をより効率的に伝達するために使用することができますが、現在のインフラを非常に大規模に再設計する必要があり、配管、ポンプ、および多くの遠隔通信サイトではなじみのない他の新しいメンテナンス手順を導入する必要があります。予測可能な近い将来には、大量導入に関する限り、空気アシストハイブリッドソリューションが最も現実的な選択肢となるだろう。

ハイブリッド冷却戦略

ハイブリッド冷却 は、多くのオペレーターによって実現される未来である。この戦略は、部屋やキャビネットの大部分を空冷することを基本としているが、特定の高密度ラックには局所的な液体冷却（例えば、後部ドアの熱交換器）を適用する。これにより、オペレーターは 5Gの規模 空冷へのレガシー投資を放棄することなく。

選考プロセスを視覚化するために、典型的なユースケースの比較を以下に示す：

屋外テレコムキャビネットの冷却戦略

現代のネットワーク最前線は屋外キャビネットである。屋外キャビネットには、データセンターのように機器を保護するシェルがない。この場合の冷却ポリシーは、防御的かつ機能的でなければならない。

環境要因（ほこり、湿気、熱）の管理

屋外冷却システム は、イングレス・プロテクション(IP)または NEMA定格.冷却エレメント（この場合はファン）の構造は、最もよく見られる弱点である。

1. 埃と砂： 砂漠や都市部では、ヒートシンクやフィルターが微小粒子状物質で詰まることがある。フィルターが埃でいっぱいになると、気流抵抗が上昇する。そのため 高い 静圧 ファン 目詰まりした媒体でも、失速したり焼き切れたりすることなく、十分な風量を維持できるもの。
2. 湿気と塩霧： 塩霧は沿岸部のサービスにとって致命的だ。銅メッキの原因となり、回路基板上の正常なファンベアリングが失われる。この問題を解決するには IP68ファン 完全に密閉されたモーターを搭載。これらのファンは、通常のコーティングされたファンとは異なり、密閉されているため、内部の電子回路が湿気や塩分にさらされることはない。

アクティブ冷却法とパッシブ冷却法

外装キャビネットの能動的冷却または受動的冷却の検討は、ΔT（デルタT）-最高許容内部温度と最高許容外装温度との間の不一致-の計算化である。

1.パッシブ冷却（熱交換器/HEX）

これは最も確実な低エネルギーソリューションです。内部ファンによってキャビネット内の熱い空気を再循環させ、外部ファンによって熱交換コアを通して冷たい周囲空気を送風する。2つの空気の流れは決して混ざり合うことはありません。

• ファンの役割 コンプレッサーを持たないため、システムの冷却能力はファンの風量だけで推進される。高性能のファンは、従来のHEXユニットの熱除去率を大幅に促進することができる。

2.アクティブクーリング（エアコン/TEC）

キャビネットを40 °C (104°F) の太陽の下に置かなければならず、機器を25 °C (77°F) に維持しなければならない場合は、能動的な冷却が必要です。

アクティブ・エアコンは動力式だが、熱を大気に放出するために強力なコンデンサー・ファンを使っている。このようなファンが故障したり、悪天候で摩耗したりすると、コンプレッサーがオーバーヒートして吹き出す。したがって、ACユニットに取り付けられているファンの品質は、ACユニット自体の品質に直結する要素なのである。

システム効率における先進ファン技術の役割

どのタイプの熱交換器を選んでも、あるいは精密ACユニットやフリー・クーリング・システムを選んでも、チェーン全体の性能と効果にとって非常に重要な要素が1つあります。

ファンは日用品と思われがちだが、実際はサーマルシステムの心臓部である。ファンが壊れれば、冷却は中断され、その場所は暗くなる。このファンの効率が悪いと、PUE（電力使用効率）は急上昇します。

現代のテレコムにファンが不可欠な理由（ACDCFAN Solutions）

現代の電気通信インフラでは、一般的な既製ファンでは十分とは言えません。そこで、総所有コスト（TCO）に特化したエンジニアリングが活躍する。

ACDCFANでは、電気通信事業者のお客様が、エネルギーの浪費、過酷な環境条件、極端な温度、メンテナンスコストといった3つの特別な苦痛を経験していることに気づきました。これらを解決するには、通常のACファンをやめて、より特殊なACファンを使用する必要があります：

• インテリジェント "オンデマンド "クーリング（ECテクノロジー）：

  従来のファンは常にフル回転で動作します。ACDCFANのEC（Electronically Commutated）ファンは、PWM（Pulse Width Modulation）スマート回転数制御に対応しています。ファンはシステムと接触し、熱負荷の上昇に伴ってのみ、より速く回転します。

  • 価値： トラフィックの負荷が低いときは、ファンの回転を遅くすることで、電力使用量と騒音を大幅に抑えることができる。
• エレメント（保護等級IP68）に耐える：

  通常のファンは、水や微細な埃にさらされると長持ちしません。屋外用テレコム・キャビネットの場合、私たちは特殊な IP68カプセル化 の手順で行われる。これにより、モーターと電子機器は水や埃の侵入に完全に耐性を持つようになります。さらに、私たちの設計は、空気密度が十分で十分な冷却が得られる場合、そのような条件下では性能を発揮できない通常のファンとは異なり、極端な高度でも性能を発揮できるように設計されています。

• コスト節約としての長寿：

  遠くの山頂のキャビネットで交換を必要とするファンの交換は、トラック1台と工数で50万ドルもの費用がかかるかもしれない。信頼性が最も重要です。高品質のデュアル・ボールベアリング・システムにより、私たちのファンは、高信頼性を維持することができます。 MTBF（平均故障間隔）70,000時間以上.これは、リモート・インフラストラクチャのOPEXを最小化するための、このインストール・アンド・フォーゲットの信頼性の重要な特徴である。

エッジコンピューティングセンターの熱管理

エッジデータセンターは、リモートキャビネットよりも少し内側に位置しています。これらはコンテナ化され、プレハブ化されたデータセンターで、レイテンシーを最小化するためにユーザーの近くに設置されます。

このようなユニットではスペースは贅沢だ。大型の外周冷却ユニットは論外だ。この分野で流行しているのは、インロー冷却またはリアドア熱交換器だ。これらはサーバーラックの間（またはラックの背面部分）に設置され、気流の距離を短くします。

ホットスポットはエッジセンターでも対処が難しい。ラックによって作業負荷が異なる可能性があるため（例えば、あるラックはビデオストリーミングを提供し、別のラックはIoTデータを提供する）、熱が不均一に発生する。このような微小気候をすべて管理するには、スマートな熱管理システムにセンサーを搭載し、必要な場所に気流を当てる必要がある。 PWMファン 上記の通りである。

PUEの最適化：電気通信インフラにおけるエネルギー効率化

PUE（Power Usage Effectiveness）とは、設備全体のエネルギーとIT機器のエネルギーとの比率のこと。完全なPUEは1.0です。つまり、データ伝送に消費される電力が1ワットごとに冷却や照明に浪費されていることになる。

PUEを最小化することは、環境に優しいということだけでなく、メンテナンスによって最小化できる収益性の問題でもあります。冷却は、通信サイトのエネルギー需要の30-50%を占める典型的な構成要素となっています。

PUEを最適化する：

1. セットポイントを上げる： 現代の通信機器は耐久性に優れている。22℃の内部設定温度を26℃まで上げることができ、膨大な節約になる。
2. 気流管理を実施する： 気流管理の実施。空気の混合を避けるため、温冷の通路を分ける。
3. 可変速コンポーネントへのアップグレード 将来的に可変速コンプレッサーとファンに変更することで、その時点で実際に必要な分だけ冷房費を支払うことが保証される。

結論

最新の通信インフラへの移行は密度管理のプロセスである。より高度なネットワークを使用してデータを送信するレートが高ければ高いほど、熱ペナルティも高くなる。5Gで管理されるリモート・タワーであろうと、コンテナ化されたエッジ・センターであろうと、目的は同様である。

多くの事業者がそうであるように、液冷設備を完全に新設する予算はないかもしれない。この時点で、レトロフィットが効果的な戦略となる。

冷却ユニット全体を交換しなくても、ある程度の効果は得られる。古いキャビネットを最新のハイエアフローファントレイにアップグレードしたり、キャビネット内のACファンを効率的なECタイプの同等品に交換したりすることで、古いキャビネットに新たな息吹を与えることができる。これは マイクロアップグレード方式 は、サイトの完全なアップグレードによるコスト削減と、5G機器の短期的な熱懸念に対処します。

ACDCFAN は、新しい屋外キャビネットの設計や古い基地局のアップグレードなど、お客様の配備において熱問題が発生した場合にお役に立ちます。当社はAC、DC、ECファンを総合的に取り揃えており、強力なODM能力により、予備的な冷却ソリューションを提案することができます。 10日以内.

電気通信の未来は暑いですが、適切な冷却プランがあれば、電気通信ネットワークは涼しく、効率的で、オンラインになります。