淺析通信機房空調系統(tǒng)節(jié)能

謝向煒

【摘要】為保證通信機房設備的正常運行，機房空調系統(tǒng)由于全年都要處于工作狀態(tài)，造成了機房大量電能的浪費。為此，針對通信機房空調系統(tǒng)的電能損耗問題，本文介紹了幾種比較常用的節(jié)能技術，通過對這些節(jié)能技術的分析，為降低通信機房空調系統(tǒng)能耗提供了一條新的思路。

【關鍵詞】通信；機房；空調；節(jié)能

【Abstract】In order to ensure the normal operation of the communications room equipment， the engine room air conditioning system due to the whole year to be in working condition， resulting in a large number of computer room waste of electricity. In order to solve the problem of power loss in the air conditioning system of communication room， this paper introduces several kinds of energy saving technologies， and provides a new way to reduce the energy consumption of the air conditioning system of the communication room through the analysis of these energy saving technologies.

【Key words】Communication；Room；Air conditioning；Energy saving

1. 通信機房空調系統(tǒng)節(jié)能的必要性分析

近年來我國通信數據業(yè)務發(fā)展迅猛，而且隨著電信產業(yè)越來越市場化，這一發(fā)展趨勢還將進一步加強。通信設備大量采用集成電路，致通信機房內熱流密度較高；特別是對于大型數據機房，設備的功率大，機房內高溫區(qū)域普遍存在。由于通信機房的環(huán)境條件對通信設備的運行穩(wěn)定性、壽命和故障率影響很大，因此，保證通信機房具有良好的空調效果越來越重要。機房專用空調除了可以保證機房的溫度、濕度、潔凈度以保證整個機房連續(xù)運行以外，還需要解決機房高熱密度的問題，一個IDC 機房的最大功率密度可高至40 千瓦。數據中心網絡機房冷卻系統(tǒng)一旦存在設計和配置缺陷，將可能導致無法挽回的既定冷卻性能，危及設備的壽命和整個網絡的安全運行。在系統(tǒng)遠低于額定負載運行時，問題不明顯；一旦設備的機載密度增加，當數據中心機架接近設計極限時，過熱問題就顯得尤為嚴重。提高換熱性能、降低功率、節(jié)省運行成本，需要合理設計空調系統(tǒng)的氣流組織形式?，F(xiàn)代各種型號的調控設備其內部元器件主要采用半導體組成。因為集成電路體積不斷小型化，致使機房單位容積發(fā)熱量增大，設備負荷占整個機房總負荷的60%～80%，甚至更高。針對提高高熱流密度通信機房空調系統(tǒng)的換熱性能的研究具有實際的經濟意義，而機房的熱量是通過空氣的流動把設備的發(fā)熱量帶走，影響熱交換性能的主要因素是機房內的氣流組織形式，合理的氣流組織形式可以最大限度地提高空氣的對流換熱系數。

2. 機房空調常用技術

在空調全年運行的通信機房內，空調用電能耗很大。由于以下原因，空調系統(tǒng)長時間處于非滿載運行狀態(tài)：（1）通信設備對空調系統(tǒng)要求較高，設計時安全余量較大；（2）設備分期安裝、分期投入運行，通信機樓啟用初期空置率較高；（3）空調系統(tǒng)的制冷量是用夏季空調計算溫度計算而得，在其他季節(jié)，室外溫度降低，冷負荷變小。因此，通信機房的空調系統(tǒng)的節(jié)能潛力是比較大的[4]。針對通信機房的不同用途，采取的節(jié)能措施有所不同。以下對幾種常見的機房空調節(jié)能措施進行分析。

2.1 采用變頻技術。

變頻器應用于空調系統(tǒng)可實現(xiàn)對水泵、風機等設備的無級調節(jié)，有利于空調系統(tǒng)的節(jié)能。在空調系統(tǒng)非滿載運行時，通過調節(jié)冷水流量來調節(jié)空調系統(tǒng)的出力。在調節(jié)冷水流量時，通常采用閥門節(jié)流調節(jié)和水泵轉速變頻調節(jié)?？照{水泵的耗電量占中央空調系統(tǒng)耗電量的15%～30%，所以水泵節(jié)能非常重要，節(jié)能潛力也比較大。采用交流變頻技術控制水泵的運行，是目前中央空調系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途徑之一。機房專用空調壓縮機變頻技術是利用變頻器改變壓縮機的供電頻率，通過調節(jié)壓縮機的轉速達到控制室溫的目的。空調每次啟動時，先以最大功率、最大風量進行制熱或制冷，迅速接近所設定的溫度后，壓縮機便在低轉速、低能耗狀態(tài)下運轉，僅以所需的功率維持設定的溫度。這樣不但溫度穩(wěn)定，避免了壓縮機頻繁地開、停所造成的使用壽命的縮減，而且耗電量大大下降。

2.2 改善氣流組織。

在通信機樓中，空調的氣流組織不僅關系到通信設備的溫度能否降到工作溫度，還關系到空調的能效問題。通信機房常用的兩種氣流組織方式——上送側回和下送上回或側回中，下送風具有較高的冷卻效率，能使空調系統(tǒng)達到較高的能效比。地板下空調送風技術作為一項空調設計的創(chuàng)新技術，具有提高換熱效率、節(jié)約能耗、降低成本等優(yōu)點。地板下空調送風技術的基礎性研究，設計指導與設計工具的開發(fā)和已建項目運行性能數據整理對空調系統(tǒng)與建筑設施整合方案的開發(fā)都十分關鍵。對于高熱流密度的通信機房采用下送風上回風的氣流組織方式既可以取得很好的冷卻效果，也可以節(jié)約能源降低成本，減少了施工周期，交換機房外觀整齊、美觀。較之于上送風的氣流組織形式，下送風還避免了各送風口的安裝與程控設備機架、線架及消防管道的安裝的相互制約以及風管和風口設計與照明燈具布置的相互制約等問題。另外，由于地板下送風靜壓箱一般較之于風管大許多，所以下送風一般也沒有上送風時一定要考慮諸如盡可能地使送風主管風速控制在某范圍下，以減少阻力損失及噪音等問題。因此，下送風在國內外IDC 數據機房中得到了比較廣泛的應用。endprint

2.3 合理選用蓄冷系統(tǒng)節(jié)約電能。

世界各國用電狀況不盡相同因而呈現(xiàn)出不同程度的電負荷峰谷具有較大差異。倘若在高峰用電時期則電力供應必然不足而在低峰時段則呈現(xiàn)供應電力過剩狀況。在實施依據電力峰谷進行電能計價的區(qū)域我們便可科學利用低電價時段設計冰蓄冷系統(tǒng)把水制為冰進行冷涼儲存而在高電價時段我們可將這些冷量予以釋放進而對整體電力負荷填谷移峰工作起到顯著作用。由此可見科學采用冰蓄冷系統(tǒng)可有效節(jié)約電能產生較好的社會效益與經濟效益。

2.4 精確下送風空調系統(tǒng)原理。

（1）精確下送風方式是在空調風柜底部做一送風靜壓箱以及在機房通信設備擺放區(qū)域地板下做一架空支架，經過空調風柜處理過的低溫空氣，從空調風柜底部先送到送風靜壓箱內，經送風靜壓箱均勻分配氣流后再送到架空地板內，利用架空地板形成的空間作一個靜壓箱，然后通過通信機柜底板上的可調風口，根據需要將架空地板內的冷空氣精確地送到每個通信機柜，冷空氣帶走通信設備的熱量后，再流過機房走道等環(huán)境空間，通過通信機房內墻上的回風口回到空調風柜進行冷卻降溫處理，再循環(huán)使用（下送風系統(tǒng)原理圖見圖1）。

（2）精確下送風空調系統(tǒng)直接將冷空氣從架空地板風口送入通信機柜內，遵循“先冷設備，后冷環(huán)境”的原則，可以適當提高通信機房回風溫度，加大了冷卻溫差，減少空調風系統(tǒng)的輸送能耗，是一種具有高效換熱效率的氣流組織，在一定程度上解決了大風量、小焓差設計和空調風系統(tǒng)能耗的矛盾。

3. 采用制冷主機群控系統(tǒng)

通信機房內往往有多臺制冷主機。為了節(jié)能，在冷負荷隨季節(jié)變化的情況下，制冷主機和輔助制冷設施的運行臺數也應隨著變化，而在負荷恒定期間，應當輪換開啟不同的機組，提高制冷主機的運行效率。以上功能需要制冷主機群控系統(tǒng)來實現(xiàn)。制冷主機群控系統(tǒng)是根據負荷自動調整機組運行臺數，能實現(xiàn)機組與水泵及冷卻塔聯(lián)動控制和設備輪換控制，具備完善的報警、圖形顯示操作界面、報表打印功能的系統(tǒng)。使用制冷主機群控系統(tǒng)不但可以提高制冷主機的效率，節(jié)省電能，而且可以減少多開主機帶來的電量浪費。

4. 結束語

節(jié)能、環(huán)保是人類社會持續(xù)發(fā)展的永恒主題為杜絕當前建筑能耗嚴重、暖通空調系統(tǒng)耗能顯著的不良現(xiàn)象我們只有秉承科學節(jié)能設計原則推行綠色科技制定切實有效的節(jié)能設計策略、途徑才能真正令暖通空調系統(tǒng)充分發(fā)揮節(jié)能效益激發(fā)經濟、安全、舒適調控作用。

參考文獻

[1] 通信機房空調系統(tǒng)節(jié)能技術.

[2] 曾志堅.暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能問題分析.

[3] 淺議通信機房的空調節(jié)能技術.

[4] 信息機房建設技術規(guī)范.

[文章編號]1619-2737（2017）07-20-670endprint