通信机房的绿色设计

（中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司，上海 200060）

1 引言

绿色设计是20世纪80年代末出现的一股国际设计潮流，是针对工程项目的全生命周期，充分考虑对资源和环境的影响，所使用的技术、工艺或产品的总称，其目的是要克服传统设计的不足，使所设计的产品满足绿色产品的要求。

本文将结合近年来试点较多的节能技术及其节能效果探讨通信机房的绿色设计思路，为进一步提高机房能效奠定了一个良好、可持续发展的基础环境。

2 目前通信机房存在的问题

近年来，随着通信设备的集成化程度的发展，刀片式服务器的大量使用，使机房单位功率密度成倍增大，机房频频出现高热密度问题，机房最初的设计制冷量无法适应网络设备发展的速度。而传统的通信机房布置规划又不尽合理，无法有效灵活的满足新的建设需求，经常是通过新增空调机组来实现机房温度调节的方式，既不灵活，也会造成机房大空间大循环的气流组织方式不合理，如远端冷却风力不足、机房内冷热气流混乱、机架内外气流不通等，进一步加剧机房能耗的浪费。

3 绿色设计的方法

影响机房能耗的因素十分复杂，它既与机房内各设备的功耗、设备的散热量、空调制冷系统、空调加湿系统、照明、配电系统自身及线路损耗、无功补偿、谐波等因素有关，还与机房的构造、机房综合布局、工艺建设等有关。因此，通信机房应着眼于面与点，分别采用系统化设计及模块化设计2种方法。

3.1 系统化设计

系统化设计是指从系统的观点出发，着重从整体与部分之间，整体对象与外部环境之间的相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合、精确地设计对象，以达到最佳处理问题的一种方法。采用系统化设计可以宏观性的解决一些全局性问题，避免部分隐患，也可以大幅度的减少机房全生命周期内的投资额，并降低施工和维护难度。

通信机房的系统化设计是根据机房的建筑结构、装机面积、规划的设备功能和功率密度情况进行合理布局、分区建设，并选择最适合的送回风方式，引导机房内的气流组织合理循环。

另一方面，通信机房的系统化设计要求根据机房定位合理选择机房布线模式，并考虑机房是否需要采用架空地板方式。

后评估发现采用系统化设计的机房比传统机房节能30%以上。

3.2 模块化设计

模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的方案，从而满足不同的需求。模块化设计的应用不仅可以大幅提高质量、显著降低成本，便于后期维护，也为重新配置提供了极大的灵活性。

通信机房的模块化设计，是在传统的数据机房建设模式基础上，通过系统优化、冷热隔离、风道优化、动态供冷、配电整合、细胞级的温湿度监控和功率管理、智能化的远程控制等措施，实现通信机房的功能化、高效化、节能化运行。

目前，通信机房应用较多的模块化设计技术包括：冷热通道隔离、机架级制冷、静压箱制冷、机房 “模块化”发展、ERC冷媒控制器、智能换热、精确送风、开关电源休眠、高压直流供电、无功补偿、综合智能管理等。

各项模块化节能技术的节能效率在3%～85%之间。

4 绿色设计在实际机房设计中的应用

目前通信机房的绿色节能技术很多，但是其实际节能效果没有量化，无法指导绿色设计的应用。由于机房的绿色设计要求实现机房节电效果、建设投资、工程难度、运营风险及维护成本等多目标最优化，针对这种多目标决策问题，可运用综合评价的层次分析法AHP进行节能方案的选择和组合。

首先，构建递阶层次结构模型，如图1所示。

图1 机房绿色设计的层次结构模型

根据判断尺度构造比较判断矩阵，描述对于上一层次的各要素，本层次相关要素间相对重要性的矩阵。两个要素相比，具有同样的重要性的判断尺度设定为1；两个要素相比，一个要素比另一个要素稍微重要的判断尺度设定为3；两个要素相比，一个要素比另一个要素明显重要的判断尺度设定为5；两个要素相比，一个要素比另一个要素强烈重要的判断尺度设定为7；两个要素相比，一个要素比另一个要素极端重要的判断尺度设定为9；介于上述两个相邻判断尺度中间的判断尺度设定为 2，4，6，8。

结合各项节能技术的工程难度、运营风险及维护成本情况，构造比较判断矩阵、并借助Excel电子表格计算得到各矩阵的特征值、特征向量和一致性检验。然后，进行单层次单排序和层次总排序，层次总排序权值最大的方案就是最优的节能方案。

由于基站机房和局房机房所适用的节能技术不同，以下分别进行论述。

4.1 基站机房的AHP算法

基站机房的措施层子目标分别是：C1 载频智能下电技术，C2 PA偏置电压控制技术，C3 智能话务分配技术，C4 DTX不连续发射技术，C5 新型基站模式，C6 开关电源休眠技术，C7 蓄电池恒温箱，C8 热反射涂料，C9 围护结构，C10 冷热通道隔离，C11 分区优化，C12 智能换热技术，C13 智能通风技术，C14 热管换热技术，C15 “模块化”发展，C16 综合智能管理系统。

经比较判断和计算可得：

基站机房的节能技术的优选排序如表1所示。

表1 基站机房的节能技术优选排序表

4.2 局房机房的AHP算法

局房机房的措施层子目标分别是：C1 水冷背板，C2 挡风盲板，C3 导冷通道，C4 谐波治理，C5 高压直流技术，C6 ERC冷媒控制器，C7 静压箱制冷，C8列间制冷，C9 精确送风，C10 “模块化”发展，C11综合智能管理系统，C12 空调群控技术。

表2 局房机房的节能技术优选排序表

4 结束语

中国现阶段的可持续发展要求给设计行业带来了绿色设计的挑战和新的活力。每个通信机房在其功能定位、成本要求、环境条件等方面都存在一定的差异性，要使机房设计真正成为绿色设计，必须基于各机房的基本条件，结合新产品、技术的各项功能，运用综合知识进行统筹设计。

[1] 2008通信电源学术研讨会论文集[C]. 2008.

[2] 中国移动“绿色行动计划”节能技术目录(讨论稿)[Z].

[3] 戴维·安德森，等. 数据、模型与决策, 管理科学篇(原书第13版)[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[4] 赵鹏，张秀媛，孙晚华. 管理运筹学教程[M]. 北京：清华大学出版社，2008.