通信机房空调系统节能技术研究

摘要：通信机房节能是一项长期的系统性工程，需要我们在管理节能、技术节能及结构节能等方面统筹考虑、扎实推进、持之以恒。通过通信机房节能，切实将节能融入日常工作的各个环节，逐步建立起以能源管理为核心的管理体系，努力提高能源利用效率，推动可持续发展，为加快资源节约型、环境友好型社会建设作出贡献。本文主要对通信机房空调系统节能技术进行了分析研究。

关键词：通信机房；空调系统；节能技术

中图分类号：TE08 文献标识码： A

引言

节能降耗、降低成本是一项持续性工作，是提高企业效益的重要途径。通信企业通过因地制宜地采用节电技术，有效控制能耗管理，避免电能无效损耗，建设节能型通信网络，从而促进通信网络的高效运行与可持续发展，降低资本投入和运营开支，为企业创造更大的经济效益和社会效益。

一、当前通信机房能耗现状分析

随着通信网络规模的增长，通信局站已发展到几十万，能源消耗巨大，严重影响到通信业务的经济效益和发展。根据通信网络结构特点及能源消耗构成，通信机房能耗主要包括电耗、油耗和耗材，而电耗分为生产用电、营业用电、生活用电及办公用电，占总能耗的80%。其中，生产用电主要包括通信机房和基站各类通信设备、空调、照明等电能消耗；办公用电包括办公室各类电器、照明以及办公大楼的电梯等电能消耗；营业用电包括电信营业场所各类电源、设备和照明等电能消耗；而生活用电主要包括办公室或生产区域交流配电引出的生活用电等电能消耗。从总体上来讲，通信公司的电能消耗主要分为日常行政办公用电、通信网络运营用电两部分，但网络运用用电占总用电的比重较大，主要集中在通信机房内，包括通信设备用电、机房环境用电等，如交换设备、无线设备、数据设备、通信电源设备、蓄电池、机房空调、传输设备等机房主设备和配套设备。然而，面对当前通信机房存在通信设备能耗高、技术陈旧、网络结构不合理、通信电源设备缺少智能化监控的问题。因此，为了减少大量不必要的能源耗费，满足国家的节能基本政策，在通信机房中采用先进的节能减排技术是通信公司节能减排的必然选择。

二、环境气流分布更加合理

机房内的环境气流分布更加合理是解决机房环境通风不畅的必备条件和关键因素，同时也能达到较好的节能效果。气流在房间内应当包括机房大环境的气流组织和通信空调设备内部的气流组织，所以机房内空气气流科学分布应当首先被予以考虑。

1、通过地板送风使房间内的空气流动

目前，大多数的通信机房内规定使用传统的线上送风的方式，而专用空调采用发动机罩和管道运输两种方式将空气送入室内。但它们都存在一定的缺点和不足。尤其是一些较大的空调装备，因为房间分布不均的问题，以及其产生的负荷较大，很容易引起空气流动的地方热源集中，热量不能及时散发而导致局部过热。

为了解决目前通信机房内的设备部分地方温度过热，冷热空气交替不均的问题，也为了使房间内的空气流动更加合理高效，以达到更好的节能效果，建议优先考虑通过地板送风使房间内的空气流动。同时，地板下送风的方式比空中送风的方式一般可以节省约20%的运行成本，并且具备更加良好的节能效果。

2、改装设备使之能够较好的通风

为了让空调装置产生的热量能够及时有效的排放到空气中，不仅要求机房具备良好的的通风环境和适当的湿度、温度等环境参数，另一方面也要求改装设备能够较好的通风。由于通风不畅，也会影响机房空调的内部装置产生的热量能否及时地散发到周围环境中，从而会很大程度地影响空调设备的正常运行，严重时更会增加空调设备的故障率和报废率。

存在的缺点和障碍：（1）机柜前后门开孔率较少，有的前门的位置也设置有空气过滤器，使冷空气进入阻力过大；（2）某些设备机柜堆叠过于密集，空气流动通道太窄，内部空气循环不畅通；（3）空调设备系统内部气流无法畅通，严重影响了其使用寿命和散热效果；（4）很多空调设备无法安装风扇或其他散热方式，因此在很多时候采取强制散热的方式，也在一定程度上严重影响了空调设备的使用寿命。

而针对这些空调设备中存在的问题，必须在空调设备的前期研发阶段对这些设备进行前期优化处理：首先，应增加空调设备的柜门开孔数，以加快空气气流的流通。同时，也应该在空调设备中安装一些其他相应的散热方式在关键时候使用，以取代强制散热，延长空调设备的使用寿命。

三、工程案例

以河北北部地市某数据机房空调智能双循环系统技术应用为例：该机房共安装4台机房专用空调（2台制冷量100kW 空调，2台制冷量50kW 空调设备，机房总显冷量300kW ），本次对2台制冷量100kW 空调机组进行智能双循环系统改造。智能双循环系统改造如图1所示。

图1 智能双循环系统改造示意

在每台空调的压缩机系统上并接节能泵（泵的功率0.55kW ；制冷量100kW 空调为双压缩机系统，单个压缩机的功率12.5kW ），改造后两台空调分别按照改造前（将泵循环屏蔽，由双压缩机运行制冷）运行和改造后（开启智能双循环系统模式运行）方式，各运行24h进行测试，分别记录改造机组在节能改造前和节能改造后的平均单位电量和日平均温度。采用多次测量方式计算平均数值，弱化天气气温变化对测试产生的影响，使试测试结果更客观准确。测试详细数据见表1。

表1 机房空调智能双循环系统改造前后测试数据

1、数据分析

根据改造前（将泵循环屏蔽，压 缩 机 运 行 运 行 模 式 ） 和 改 造 后（压缩机制冷和泵循环制冷两种模式智能控制运行模式）测量数据对比分析得知，机房空调智能双循环系统技术在室外温度为- 15～- 10℃时，平均节能率约为59% ，室外温度- 5～0℃时，平均节能率约为36% ，室外温度为0～5℃时，平均节能率约为21% 。可见，应用机房空调智能双循环系统技术，室外温度越低，节能效果越明显；随着室外温度升高，泵循环制冷模式运行时间逐渐减少，节能效果逐渐减弱。节能率与室外温度对比如图2所示。

图2 节能率与室外温度对比

2、成本分析

根据以上统计数据，当室外环境温度达到5℃或以下， 智能双循环系统节能模块具备启动条件，节能效果在20% 左右。室外温度越低，节能率越大。以河北地区单台制冷量100kW 空调为例，当室外环境温度达到5℃时，空调每小时节省电为（14.2-11.22）kW ×1h=2.98kW ・h；河北全年气温低于5℃以下时间约为2481h，时间占全年总时间百分比约为28.32% ，单台空调全年可节省耗电约为2.98kW ・h×2481h=7393kW ・h。按每度电1.12元计算，单台空调可节约电费7393kW ・h×1.12元/kW ・h=8280元。全省共34个机房楼，每个机房楼按10台空调计算，全省全年可节省电费8280元×34×10≈281万元。在河北北部寒冷地区如承德、张家口、秦皇岛等冬季寒冷地区，节能改造后空调可在一年中的1月、2月、3月、11月、12月以及4月和10月一部分时间运行时节能，节能运行时间近6个月。其中12- 2月三个月室外平均气温在5℃以下，节能效果更加明显。全国主要城市全年室外气温低于5℃的时间统计见表2。

表2 全国主要城市全年室外气温低于5℃的时间统计

经过试验证明，北方地区冬季和过渡季自然冷源应用时间较长，普通机房空调改造成智能双循环空调系统后，能够充分利用室外自然冷源，节能效果显著。全年室外气温低于5℃的时间在2500h左右的地区，节能率根据不同地区气候情况的差异在20% ～60% 。

结束语

对于如何加强机房内空调系统的节能优化，需要相关人员更多的思考和研究。要想真正的实现机房内空调系统的节能优化，需要相关人员认真研究和思考，以充分发挥机房内空气气流的循环，加强空调设备的散热效果，以达到较为满意的节能效果。

参考文献

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[2]景龙刚.基站新型智能通风节能系统的设计[J].通信电源技术.2013（03）

[3]梁惠明.对机房空调进行深度维护和精细设计来实现节能[J].通信电源技术.2013（03）