通信机房中新风节能系统的作用分析

杨海平

陕西通信规划设计研究院有限公司 710065

摘要：新風系统是在通信机房和需要散热的固定场所应用效果和实用性得到肯定，是一个应用自然风达到节能减排降低能耗新的系统，其有两个作用，一是保持房间正压，给居室或办公环境适当的新风量，保持空气新鲜，湿度和温度比较舒适，达到国标每人每小时30立方米要求的新风量。另一个作用是节能，一般用在工业或商业领域，例如机房服务器散热，需要机房专用空调制冷来保持机房所需的温度，秋天、冬天、春天或者过度季节将室外的低温空气处理后引入机房，通过给服务器散热，并配备一定的排风系统，将机房内的热空气排出室外，省去了运行机房专用空调所需的大量能耗，这就是新风节能系统。本文着重阐述了通信机房降低能源消耗的措施，实施节能减排工作中采用新风技术措施的情况进行重点分析。

关键词：机房；节能通风；新技术

一、概述

在运营的通信机房中，随着设备不断增加规模的不断扩大，电力能源支出成本在运营总成本中的比例也在逐渐增加。为进一步贯彻“节能降耗、增效节支”的思想，降低能耗成本，开展通信机房节能降耗活动将是促进公司经营效益增长，提高维护水平的重要途径。新风节能空调是一种新型制冷控制技术，它采用新风制冷和新风二次降温双重制冷工作制式，应用了软件分析和智能控制与机电设备相结合的自动控制技术，以能耗低、制冷量大、功能强，可靠性高、高智能化等性能优于以往的传统空气调节设备。新风节能空调根据周边环境和气候监测分析软件，可自动调控新风制冷或压缩机制冷的工作制式转换，设备运行时将尽可能由新风制冷（实际能量消耗不及压缩机能耗的20%）替代压缩机制冷，可以大幅度减少压缩机运行频次和时间，实现高效率的制冷，在地区干燥的气候条件下节能效果显著。

二、项目实施机房及设备安装情况

例如：截止2013年10月份某地完成了6个局房的新风节能技术改造，共安装新风节能设备8套，具体如下：

机房名称 节能空调型号 安装数量

1#5楼2G机房 FCX-300B 1

2#5楼3G机房 FCX-400B 1

3#8楼机房 FCX-200B 2

4#机房 FCX-150B 1

5#机房 FCX-150B 1

6#机房 FCX-150B 2

三、通信机房能源消耗的分析及节能技术原理

机房节能技术的改造是利用新风设备低能耗的制冷工作方式，在保证机房内环境温度的情况下合理的减轻空调的制冷压力，空调制冷系统节约下来的电费及日常的维护成本将是一个可观的数字。

根据中国气象数据共享网（http：//cdc.cma.gov.cn）提供的某地区气象数据，该市年平均气温6.1℃，机房温度控制在22℃，相对湿度在20%RH。

下表为某地区近年月平均温湿度统计：

月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

月均温（℃） -9.7 -5 0.3 5.9 7.4 15.9 17.6 16.4 11.9 6.2 -1.5 -7.2

月降水（mm） 1.2 2.2 7 19 43 59.2 88.2 74 54.4 20.5 3.9 1.2

为保证机房通信设备的安全运行，需要保证恒温恒湿的运行环境条件。机房通信设备发热量大，一年四季机房空调消耗电能制冷降温。而在冬季室外有丰富的自然冷源，安装新风节能空调将室外冷空气采用合理的技术方法引入机房，达到为机房降温的目的，所以，利用室外自然冷源替代机房空调制冷，具有非常大的节能潜力和节能空间。

节能空调-新风系统的工作原理

智能通风节能设备是利用室外自然冷源替代机房空调压缩机制冷，从而节约大量电力能源。它不同于普通的通风节能设备，引入室外新风的同时，采用新风等焓加湿降温的技术，使其EER（能效比）极高，当室内外温差8℃时，EER≧15，而一般机房空调的EER=3左右。所以，采用智能通风节能设备对机房进行节能改造可以节约大量的能源。智能通风节能设备采用先进的焓值控制理论，通过控制电动阀门的开关，实现对室外或室内空气降温加湿的处理，当室外焓值小于室内焓值时，将室外空气引进设备内，通过新风使水蒸发降温的功能，降低机房温度，由于某地区气候干燥，大大增加了智能通风节能设备开启时间。

四、实测机房节能数据

1、1#五楼2G机房

原有专用空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主风机 制冷

系统 加湿器

宝华KPR240LW*2 6900*2 20640*2 2.1*2 6.7*2 0

依顿U35M-A 10000 30100 2.7 7.4 0

配置节能空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

风机 水泵 电除尘

FCX-300B*1 30000 116000 7.6 0.12 1.2

注：制冷量为送风温度12℃，机房温度22℃的制冷量

机房参数：

总制冷量（Kcal/h） 总风量

（m?/h） 单位面积制冷量（Kcal/m?） 换气次数

专用空调 71380 23800 549 40

节能空调 116000 30000 892 51

节能空调安装平面图如下：（俯视图）

系统能耗分析：

1#五楼2G增值业务机房未实施节能改造前的机房空调系统的总功率为27.6KW，新安装的新风技能设备的系统总功率为8.92KW。

2、2#5楼3G增值业务机房

原有专用空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主风机 制冷

系统 加湿器

Emerson-CM40 13320*3 30000*3 4.3*3 8.9*3 0

配置节能空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

风机 水泵 电除尘

FCX-400B 40000 175120 12 0.24 2

注：制冷量为送风温度12℃，机房温度22℃的制冷量

机房参数：

系统 总制冷量（Kcal/h） 总风量（m?/h） 单位面积制冷量（Kcal/m?） 换气次数

专用空调 90000 39960 360 40

节能空调 175120 40000 700 40

节能空调安装平面图如下：

系统能耗分析：

2#五楼3G机房未实施节能改造前的机房空调系统的总功率为39.6KW，新安装的新风技能设备的系统总功率为14.24KW。

3、3#八楼机房

原有专用空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主风机 制冷系统 加湿器

Emerson-CM40 13320 30000 4.3 8.9 0

Emerson-P3080 17188 59512 6.3 16.6 0

Canantal-8AU*2 10200*2 29928*2 2.7*2 7.4*2 0

宝华-10P*2 7900*2 22500*2 2.1*2 6.7*2 0

配置节能空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

风机 水泵 电除尘

FCX-200B*2 20000 87560 6 0.12 1

注：制冷量为送风温度12℃，机房温度22℃的制冷量

机房参数：

总制冷量（Kcal/h） 总风量（m?/h） 单位面积制冷量（Kcal/m?） 换气次数

专用空调 171868 58808 904 68

节能空调 175120 40000 921 48

节能空调安装平面图如下：

系统能耗分析：

3#八楼机房未实施节能改造前的机房空调系统的总功率为73.9KW，新安装的新风技能设备的系统总功率为7.12KW。

4、4#十五楼机房：

原有专用空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主风机 制冷系统 加湿器

宝华-10P*2 7900*2 22500*2 2.1*2 6.7*2

配置节能空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

风机 水泵 电除尘

FCX-150B 15000 65670 4.4 0.12 0.72

注：制冷量为送风温度12℃，机房温度22℃的制冷量

机房参数：

总制冷量（Kcal/h） 总风量

（m?/h） 单位面积制冷量（Kcal/m?） 换气次数

专用空调 45000 15800 237 23

节能空调 65670 15000 345 30

节能空調安装平面图如下：

系统能耗分析：

4#十五楼机房未实施节能改造前的机房空调系统的总功率为17.6KW，新安装的新风技能设备的系统总功率为5.24KW。

5、5#通信机房

原有专用空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主风机 制冷系统 加湿器

宝华-10P 7900 22500 2.1 6.7 0

海尔-5P*2 3500*2 10000*2 1*2 3.5*2 0

配置节能空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

风机 水泵 电除尘

FCX-150B 15000 65670 4.4 0.12 0.72

注：制冷量为送风温度12℃，机房温度22℃的制冷量

机房参数：

总制冷量（Kcal/h） 总风量

（m?/h） 单位面积制冷量（Kcal/m?） 换气次数

专用空调 42500 14900 326 32

节能空调 65670 15000 505 32

节能空调安装平面图如下：

系统能耗分析：

5#15楼机房未实施节能改造前的机房空调系统的总功率为17.8KW，新安装的新风技能设备的系统总功率为5.24KW。

6、6#综合通信机房

原有专用空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主风机 制冷系统 加湿器

Canantal-8AD*2 10200*2 29928*2 2.7*2 7.4*2

配置节能空调参数：

空调型号 风量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

风机 水泵 电除尘

FCX-150B*2 15000*2 65670*2 4.4*2 0.12*2 0.72*2

注：制冷量为送风温度12℃，机房温度22℃的制冷量

机房参数：

总制冷量（Kcal/h） 总风量

（m?/h） 单位面积制冷量（Kcal/m?） 换气次数

专用空调 59856 20400 171 16

节能空调 131340 30000 375 24

节能空调安装平面图如下：

系统能耗分析：

6#综合机房未实施节能改造前的机房空调系统的总功率为20.2KW，新安装的新风技能设备的系统总功率为10.44KW。

五、节能成效评估分析

根据新风节能系统日常运行情况，下面就1#5楼2G机房及4#15楼机房安装新风节能设备后的能耗及能耗成本节约情况进行分析。

A、1#5楼2G增值业务机房

1、1#5楼2G通信机房环境特点为：

（1）1#5楼2G机房大楼西南侧，受日光直射，机房温度偏高。

（2）机房空调室外机在四楼室外平台上，室内外机管路较长，四楼室外平台无遮挡物，受造成之中午受日光直射，且四楼室外平台为3-7层空调室外机平台，散热量较高，室外机散热不理想。

（3）2G机房设备安装较为密集，且多数设备为高耗能、高散热服务器等设备。

4月份 1#2G机房采用新风节电量测算

开启新风两台空调停机电流（A） 平均日耗电量（度） 平均月耗电量（度） 耗电金额（0.63元/度） 关闭新风两台空调开机电流（A） 平均日耗电量（度） 平均月耗电量（度） 耗电金额（0.63元/度）

A相 15 69 2495 1572 40 222 6653 4191

B相 12 67 1996 1257 37 205 6154 3877

C相 18 100 2994 1886 36 200 5988 3772

三相合计 45 235 7484 4715 113 626 18794 11840

平均一天节省电量及金额 391 246

平均一月节省电量及金额 11310 7125

注：开启新风电流数据为连续3天每天4次测量平均电流，关闭新风电流数据为连续3天每天4次测量平均电流。测量工具为钳形电流表。2G机房安装有3台10P空调，由于空间不合理机房西面安装新风系统后留有死角，西面一台空调未与新风系统联动。

2、1#2G机房安装新风设备后节能成效评估

（1）在未安装新风系统前机房夏天平均温度在30摄氏度以上，局部溫度在35摄氏度，由于该机房温度较高，空调压缩机处于长期运行状态，在未安装新风系统前空调发生多次故障，占用了大量的人力及物力。2012年3月份安装新风系统后平均温度在27摄氏度左右，降低了空调设备使用时间，减少空调维护量，大大增加了空调使用寿命。

（2）2013年4月份对1#2G机房采用新风节电量进行测算，该机房在未安装新风系统前机房制冷设备月平均耗电量在18794度，耗电金额为11840元，安装新风系统后机房制冷设备月平均耗电量在7484度，耗电金额为4715元.月平均节电量为11310度，空气调节设备节电率为60%。月平均节耗电金额为7125元，1年年按7个月有效计算，年平均节电量约49875元。

B、4#15楼机房

4#15楼IDC机房环境特点为：

（1）IDC机房在大楼西南侧，中午至下午受日光直射，机房温度偏高。

（2）IDC机房设备安装较为密集，且多数设备为高耗能、高散热服务器等设备。

2、IDC机房安装新风设备后节能成效评估

（1）未安装新风系统前机房夏天平均温度在27摄氏度以上，局部温度在29摄氏度，由于该机房温度较高，空调压缩机处于长期运行状态，未安装新风系统前空调发生多次故障导致通信设备上报高温告警，占用了大量的人力及物力。2012年3月份安装新风系统后平均温度在20摄氏度左右，降低了空调设备使用时间，减少空调维护量，大大增加了空调使用寿命。

（2）IDC机房采用新风节能成效分析

根据用电量系统智能电表采集数据分析，该机房未安装新风系统前，机房制冷设备月平均耗电量在5066度，耗电金额为5066元，安装新风系统后，机房制冷设备月平均耗电量在3236度，耗电金额为3236元，月平均节电量为11310度，制冷设备节电率为36%。月平均节耗电金额为1830元，年均节电量约21960元。

安装新风系统前后机房能耗情况对比

机房名称 设备名称 月份 使用电量（度） 电费金额（元）

安装新风系统前机房能耗情况 4#IDC

机房 制冷设备 2012年10月 5200.23 5200.23

2012年11月 5118.19 5118.19

2012年12月 6648.14 6648.14

2013年1月 4581.98 4581.98

201年2月 4323.36 4323.36

2013年3月 4522.77 4522.77

月均值 5066 5066

安装新风系统后机房能耗情况 4#IDC

机房 制冷设备 2013年4月 3228.91 3228.91

2013年5月 2656.35 2656.35