移動通信機房節(jié)能研究思考

【摘要】本文從機房能耗來源溫濕度潔凈度為源頭，就機房環(huán)境與通信設(shè)備兩個角度對機房節(jié)能進(jìn)行了論述，提出了合理設(shè)置機房環(huán)境，采用新技術(shù)，優(yōu)化設(shè)備布局，進(jìn)行機房科學(xué)管理，降低機房能耗的思路。對機房節(jié)能減排、機房布局規(guī)劃、機房工程管理、降低運營成本、提高企業(yè)服務(wù)質(zhì)量和競爭力等都具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】移動通信機房設(shè)備節(jié)能

一、引言

移動通信技術(shù)運用的不斷推陳出新，無線數(shù)據(jù)使用的便捷，智能終端推廣力度的加大促發(fā)了無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆發(fā)式的高速增長。為了滿足通信業(yè)務(wù)發(fā)展需求，確保業(yè)務(wù)增長后容量滿足需要，通信質(zhì)量不劣化，各大運營商將不得不在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上進(jìn)行充分的布局謀劃。鑒于無線通信工作方式的特殊性復(fù)雜性和高頻無線覆蓋范圍的有限性，移動無線頻率復(fù)用度將很高，相應(yīng)的無線接入站點將不斷增加。在機房建設(shè)難度越來越大的外部環(huán)境下，分布式接入站點的不斷引入，將使得以原有接入機房為區(qū)域中心的機房和匯聚樞紐機房設(shè)備不斷增加。在機房環(huán)境不變的情況下，隨著通信設(shè)備特別是以數(shù)據(jù)和傳輸為用途的大功率高度集成化服務(wù)器設(shè)備增多，機房能耗控制及環(huán)境控制將成為運營商不可回避的現(xiàn)實問題。根據(jù)2010年以來，各大運營商相關(guān)能耗統(tǒng)計（主要是電能，未包括油料消耗，新能源如風(fēng)能，太陽能等統(tǒng)計），總體能耗趨勢是逐年遞增的詳見下圖，其響應(yīng)國家總體節(jié)能減排任務(wù)的壓力不小。

如何在確保設(shè)備用電不斷增加的同時，保障機房通信設(shè)備安全運行的條件下，提高機房用電效率，合理控制PUE值，減少浪費節(jié)約資源呢。本文將從機房環(huán)境，設(shè)備利用兩個角度多個緯度分別進(jìn)行研究，以尋求一個合理實用可行的解決辦法。

二、機房環(huán)境

2.1環(huán)境總體要求

在確保通信系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保的前提下，通信機房一般要求選擇電力供給穩(wěn)定可靠，交通、通信便捷，自然環(huán)境清潔，遠(yuǎn)離粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品，水災(zāi)、火災(zāi)隱患區(qū)域，強振源強噪聲源強電磁場干擾的場所建設(shè)機房。通信機房應(yīng)具備有效的防雷接地系統(tǒng)，防靜電，防火防水防鼠患措施及滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等一系列相應(yīng)機房等級的消防設(shè)施和安全措施。

2.2能耗環(huán)境因素分析

在所有滿足機房安全生產(chǎn)環(huán)境的要素中對能耗要求息息相關(guān)的指標(biāo)主要涉及到三個因素：溫度，濕度，潔凈度。

備注：A級：直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤350粒/升；直徑大于5μm的灰塵粒子濃度≤3.0粒/升。

B級：直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤3500粒/升；直徑大于5μm的灰塵粒子濃度≤30粒/升。

C級：直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤18000粒/升；直徑大于5μm的灰塵粒子濃度≤300粒/升。

溫度是影響設(shè)備工作舒適度的重要因素之一，溫度過高設(shè)備易發(fā)熱宕機，溫度過低設(shè)備運作困難反而導(dǎo)致能耗增加。作為通信機房溫度變化主要源于機房熱源，它來自于設(shè)備自身散熱、建筑負(fù)荷、人體散熱。機房設(shè)備散熱主要是有源通信設(shè)備如傳輸數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換無線設(shè)備、開關(guān)電源、通信監(jiān)控設(shè)備、機房照明及空調(diào)自身發(fā)熱，其發(fā)熱量相對穩(wěn)定；建筑負(fù)荷主要是房頂及墻面散熱、機房空間大小因素，隨機房物理位置、季節(jié)、氣候變化。人體散熱主要是人體自身發(fā)熱，因統(tǒng)計量小在機房溫度考慮中基本可忽略。

濕度是影響設(shè)備工作舒適度的又一重要因素，濕度過低易導(dǎo)致設(shè)備干燥產(chǎn)生靜電，濕度過高易讓設(shè)備受潮腐蝕損壞。其濕度受限于環(huán)境溫度的變化。

潔凈度是防止設(shè)備清潔度的重要指標(biāo)，灰塵過多易導(dǎo)致設(shè)備積灰影響散熱增加能耗，同時易導(dǎo)致電子設(shè)備腐蝕短路損壞。

2.3能耗環(huán)境控制對策

根據(jù)通信機房溫濕度潔凈度要求及機房熱源分析，滿足各類機房設(shè)備運行良好的環(huán)境，目前對大型樞紐機房一般采用機房專用空調(diào)機組或精密空調(diào)進(jìn)行環(huán)境控制，一般機房采用普通空調(diào)或新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境控制。空調(diào)設(shè)備的冷卻方式有風(fēng)冷、水冷等，風(fēng)冷有上部迸風(fēng)、下部進(jìn)風(fēng)、前進(jìn)風(fēng)后排風(fēng)等，送風(fēng)距離一般在10～20米范圍。但通信機房內(nèi)部設(shè)備屬于全年24小時不間斷高負(fù)荷運行，即使在冬季，也可能需要制冷。因此空調(diào)機在全年的大部分時間均須運行，某些情況下須全年運行，運行周期較長，空調(diào)耗能大。為此，我們建議多從物理降溫及環(huán)境設(shè)計方面予以考慮，降低能耗及資金需求。

首先，在機房局房站址及空調(diào)外機放置，通風(fēng)口設(shè)置方位上注意選取機房座南朝北方位，避免陽光直射，減少墻面散熱量及外風(fēng)熱量直接進(jìn)入；空調(diào)外機置于屋頂時應(yīng)做好陰涼遮蔽工作，避免陽光直射發(fā)熱。同時充分利用屋面墻面空間采用光伏技術(shù)，風(fēng)能技術(shù)等解決機房部分用電需求。

其次，在送風(fēng)方式上多采用地板下送風(fēng)或精確送風(fēng)上回風(fēng)，在風(fēng)道設(shè)計上采用熱通道/冷通道間隔布置方式，即：機柜面對面、背朝背布置，合理做好設(shè)備間隔要求及冷熱分區(qū)工作提高冷卻效率，降低能耗。避免機房潔凈度認(rèn)識誤區(qū)，不要一味強調(diào)密封防塵。對機房環(huán)境要求更高發(fā)熱量更大的IDC數(shù)據(jù)機房應(yīng)多采用EER≥3.0的高能效比機房空調(diào)；對環(huán)境要求較低發(fā)熱量較高的樞紐機房采用空調(diào)加新風(fēng)系統(tǒng)混合降溫方式節(jié)能；對環(huán)境要求較低的小型機房如接入層機房，多才用室外新風(fēng)方式如直排式節(jié)能或熱交換式節(jié)能。

最后，合理布置利用機房空間，避免設(shè)備放置特別是熱源設(shè)備過于集中，避免風(fēng)道堵塞，合理分配空調(diào)冷風(fēng)冷量，盡量做到“先冷設(shè)備，后冷環(huán)境”，減少無效功耗。

三、設(shè)備利用

作為機房熱源的通信設(shè)備，可從硬件角度采用IP化、小型化、采用PID技術(shù)，智能風(fēng)扇技術(shù)，高效DC/DC電源模塊，板件內(nèi)置溫控芯片等一系列更高集成化的板件，采用ATAE刀片服務(wù)器；軟件角度采用PBT，Transmitting Diversity，AMR，High Receive Sensitivity等關(guān)鍵技術(shù)，軟件功控技術(shù)、端口閑時自動關(guān)斷技術(shù)等兩個方面實現(xiàn)占地減少，板件兼容性更強，板件類型數(shù)量減少，處理能力提升，功耗可管理可配置，機房設(shè)備總功耗下降。

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)良好的基礎(chǔ)上，合理進(jìn)行設(shè)備布局也是機房節(jié)能的一大關(guān)鍵措施。應(yīng)按照設(shè)備功能用途遵循傳輸設(shè)備靠近外緣光纜線路側(cè)，依次為傳輸使用需求較大的無線控制設(shè)備，數(shù)據(jù)設(shè)備，網(wǎng)管監(jiān)控設(shè)備，核心交換設(shè)備等由外及內(nèi)放置相應(yīng)設(shè)備，使設(shè)備功能分區(qū)明晰減少線纜浪費便于維護。由于大型綜合機房一般是交換、傳輸、數(shù)據(jù)，無線設(shè)備同在一個樓層（機房），優(yōu)點是多專業(yè)設(shè)備同置一個樓層（機房）內(nèi)，設(shè)備之間的連接可方便進(jìn)行，線纜節(jié)約。對此應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃分區(qū)，最好一種類型的設(shè)備規(guī)劃為一個區(qū)，加強冷熱設(shè)備的分區(qū)管理，重視區(qū)域布局的合理設(shè)置，讓設(shè)備看起來整齊劃一的同時，減少空調(diào)降溫能耗。

在設(shè)備通信連接方面，當(dāng)設(shè)備與成端配線架、DDF、ODF連接時，應(yīng)從兩種設(shè)備就近的位置為起始點進(jìn)行排列編號連接，編號較小的設(shè)備距離線路架柜最近，便于設(shè)備線纜布放的同時節(jié)約線材。同時應(yīng)對線纜電纜進(jìn)行規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)簽標(biāo)識，表明去向及功能，方便維護與故障排查。不同專業(yè)通信設(shè)備進(jìn)入機房都需要機柜進(jìn)行安裝，為此我們還要重視設(shè)備機柜的標(biāo)準(zhǔn)化選用，合理規(guī)劃分配柜內(nèi)機框的裝載與機柜內(nèi)氣流分配，強化柜內(nèi)冷熱隔離，堵塞空位，阻止空流，降低機柜發(fā)熱。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及服務(wù)器運用，對于不同專業(yè)設(shè)備的監(jiān)控應(yīng)建立統(tǒng)一平臺盡量集中使用，減少監(jiān)控終端配置及能耗；借助能量管理系統(tǒng)，利用科學(xué)方法實時掌握負(fù)載用電情況。在保證設(shè)備未正常運轉(zhuǎn)時關(guān)閉多余模塊、補償功率因數(shù)等實現(xiàn)節(jié)能；通過CFD模型，合理配置機房空調(diào)位置與數(shù)量，減少空調(diào)冗余能耗；合理規(guī)劃照明照度，采用LED節(jié)能照明技術(shù)等實現(xiàn)機房照明系統(tǒng)的動態(tài)節(jié)能管理。

四、節(jié)能思考

除了良好的設(shè)備控制及環(huán)境控制技術(shù)，加強機房節(jié)能的又一關(guān)鍵就是機房管理，“管理出效益”，我們要堅持不懈的做好：1.建立專門制度，加強對節(jié)能項目實施效果的定期檢查和考核，加強對員工的節(jié)能教育，遵守國家節(jié)能政策，養(yǎng)成良好的節(jié)能習(xí)慣。2.在保證機房環(huán)境指標(biāo)的前提下，適當(dāng)提高機房室內(nèi)溫度，盡量減少空調(diào)運行時間。定期對機房進(jìn)行清理整治，停用、拆除不用的淘汰下網(wǎng)設(shè)備。3.加強新入網(wǎng)設(shè)備布局規(guī)劃，積極才用新技術(shù)新能源及低功耗設(shè)備，淘汰老舊及高功耗設(shè)備使用，嚴(yán)格機房進(jìn)出制度，加強工程管理與隨工驗收，嚴(yán)控非標(biāo)設(shè)備帶病入網(wǎng)。但是，我們在注重機房節(jié)能的過程中要避免單純“為節(jié)能而節(jié)能”思想，降低通信設(shè)備質(zhì)量要求，盲目增加改造資金投入，一蹴而就實現(xiàn)機房節(jié)能，正確處理好節(jié)能與資源節(jié)約的關(guān)系，避免產(chǎn)生新的資源浪費。

總之，在科學(xué)合理引進(jìn)新技術(shù)新材料新能源對機房進(jìn)行安全節(jié)能的不斷努力中，我們相信機房節(jié)能的效果及目標(biāo)一定能實現(xiàn)。

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