近日據(jù)報道，德國能源巨頭意昂集團最近發(fā)布的一份研究報告顯示，5G網(wǎng)絡將大幅增加數(shù)據(jù)中心的耗電量，由此產(chǎn)生的廢熱可用于市政供暖。

那么，5G網(wǎng)絡為何會使耗電量激增?我們又該如何收集、利用這些廢熱?針對上述問題，科技日報記者采訪了業(yè)內(nèi)相關專家。

通信網(wǎng)絡設備占耗電大頭

“5G網(wǎng)絡大幅增加了數(shù)據(jù)中心的耗電量，這主要由于其通信網(wǎng)絡、電源、環(huán)境調(diào)控等設備耗費了較多的電量?！敝袊茖W院工程熱物理研究所副所長、研究員陳海生對科技日報記者說，占耗電量大頭的，是通信網(wǎng)絡設備，它主要由基帶處理單元(BBU)和有源天線處理單元(AAU)組成。BBU主要負責處理基帶數(shù)字信號，AAU主要負責將基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號，再調(diào)制成高頻射頻信號，然后通過功放單元(PA)放大至足夠功率后，由天線將信號發(fā)射出去。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比，5G通信網(wǎng)絡設備的AAU耗電量更大。

“例如，某通信運營商在廣州、深圳對不同廠家5G基站功耗的測試結果顯示，在4G網(wǎng)絡中，AAU滿載時的耗電量是289.7瓦，換成5G網(wǎng)絡，其耗電量就升至1127.3瓦;5G通信網(wǎng)絡設備耗電量基本是4G的2倍至3倍?！敝袊茖W院工程熱物理研究所研究員王亮在接受科技日報記者采訪時說。

“2018年，全國范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心共‘吃’掉了1608.89億千瓦時的電量?！北本┕I(yè)大學環(huán)境與能源工程學院研究員吳玉庭在接受科技日報記者采訪時表示，相比4G網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心使用了更多的中央處理器(CPU)，耗電量也會隨之增加。5G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心運行的中央處理器及內(nèi)存，會產(chǎn)生較多熱量。這些熱量如不能被及時“帶走”，會導致中央處理器和內(nèi)存溫度不斷升高，進而可能導致相關設備受損。

此外，陳海生補充道，5G基站的信號覆蓋面積要遠小于4G基站。要達到相同的覆蓋效果，5G基站數(shù)量需要是4G的1.5倍至2倍，這也導致5G網(wǎng)絡的耗電量進一步增加。

廢熱溫度或難達到供暖標準

“從目前已有的5G網(wǎng)絡耗電量資料來分析，相關廢熱主要從通信網(wǎng)絡、環(huán)境調(diào)控、電源等設備中來。其中，通信網(wǎng)絡設備是廢熱最主要的來源，特別是其組成部分——AAU設備，它是產(chǎn)生廢熱的‘大戶’?！蓖趿琳f，在AAU設備中，其功放單元是最耗電、效率最低的器件。據(jù)統(tǒng)計，AAU設備的功放單元消耗了通信網(wǎng)絡設備40%到50%的用電量，且一半以上的用電量都產(chǎn)生了廢熱。

我們該如何收集這些廢熱呢?

“可以用空氣、水等換熱介質(zhì)收集5G網(wǎng)絡廢熱?！标惡Ｉ鷮τ浾哒f，空氣收集方式，是利用肋片、熱管等裝置將廢熱進行傳導，空氣流過這些裝置時就會“帶走”廢熱，以實現(xiàn)廢熱的收集。而水收集方式，是利用基站室內(nèi)熱空氣流過空氣—水換熱器，將廢熱傳遞給水，進而實現(xiàn)廢熱收集;也可在基站設備中增加換熱管道，水在換熱管道內(nèi)流動，就可吸收由設備產(chǎn)生的廢熱。

那么，目前能否將收集到的廢熱，用于市政供暖呢?

“理論上可行，但實際操作存在很大難度。”王亮對記者說，首先，5G網(wǎng)絡設備的廢熱主要來源于AAU設備，而AAU位于室外通信鐵塔上，如何高效收集其產(chǎn)生的廢熱，目前來看是比較難解決的問題;其次，市政供暖熱對溫度要求較高，通常要在70攝氏度到120攝氏度之間，而工業(yè)級電子元器件一般能耐受的溫度不超過85攝氏度，網(wǎng)絡設備的廢熱溫度目前可能難以達到市政供暖標準。

“目前，市政供暖主要有熱空氣、熱水和蒸汽這幾種方式。”中國科學院工程熱物理研究所凌浩恕博士對科技日報記者表示，熱空氣供暖方案，是利用加熱設備產(chǎn)生熱空氣直接送入建筑進行供暖，技術原理簡單。熱水供暖方案，主要是利用熱泵、供熱鍋爐等產(chǎn)生熱水，再結合風機盤管、散熱器、輻射地板進行供暖，是我國最常用的供暖方式。蒸汽供暖方案，則是利用電廠水蒸氣進行供暖，可以滿足多種用熱需要;這種方式的適用范圍廣，常被用于工業(yè)廠區(qū)供暖。

“目前來看，這幾種市政供暖方式，很難‘兼容’由5G網(wǎng)絡所產(chǎn)生的廢熱。若想有效利用5G廢熱，還需要從技術上對其進行深入研究?！绷韬扑τ浾哒f。