通信机房空调系统节能技术探讨

2019-01-16徐云龙

通信电源技术 2019年2期

徐云龙

（华能吉林发电有限公司九台电厂，吉林长春 130501）

0 引言

作为电力行业，节约电能是节能的主要工作，可以通过节约用电来降低运营成本。通过数据统计分析可以发现，电力行业的电能消耗主要出现在机房空调消耗上，机房耗电量一般占据了总电量的1/2。通过节能消耗降低企业成本是一项长期的工作，也是提高企业效益和可持续发展能力的重要途径。企业要将节能融入到日常工作的各个环节，从而逐步建立一个以能源消耗和节约的管理体系，通过对能耗的有效控制提高能源利用率，建设节约型通信网络，降低企业资金投入和开支。

1 当前电力行业的机房能耗现状分析

随着网络信息技术的不断成熟，我国电力行业也在飞速发展，电力行业的用电成本也在不断上涨，能量的巨大消耗严重影响了电力行业的经济效益和业务发展。一般来说，电能消耗主要包括日常工作的用电消耗和通信网络用电两个部分，通信机房的消耗主要是用电和用油，其中电耗占电力行业用电的4/5，主要分为通信设备用电和机房环境的用电。关于通信设备的用电，一般只占总用电量的3/10左右。当前的通信网络设备层出不穷，因此耗电量也没有准确的标准。但是，必须要保证通信设备的用电量，只能从机房环境来进行能量消耗的管理，机房中的用电主要包括机房照明、空调的制冷和制热过程。其中，照明只占10%左右，而空调运作产生的电能消耗则达到了总用电量的60%，机房通过空调设备来保证通信设备的正常运行。从调查的实际情况来看，机房环境的节能很有执行力度，降低空调能耗成为了机房节能的重点。

2 机房气流分布和空调运作原理

2.1 机房气流分布

对机房气流分布的研究是解决机房通风不合理的前提，机房气流的合理分布是机房能否拥有良好节能效果的关键。气流在房间内部的分布主要包括机房整体环境气流组织和机房空调系统创造出来的气流组织。因此，要考虑机房气流的合理分布。就目前来说，向上送风是机房空调主要的送风方式，或者采用发动机罩和管道来对空气进行输送，但是较大的空调设备由于房间内部分布不均易导致房间内空气流动的热源集中产生大量的负荷，而热量无法及时散发致使局部发热[1]。

想要解决房间冷热空气交替不均匀而导致的局部过热情况，可以采用通过地板送风来促进室内的空气流动。地板送风可以使机房内空气流动更加高效，从而达到节能的效果。根据实际地下送风的案例分析可知，通过地下送风方式可以比原本传统的向上送风方式节能20%左右，效果十分明显。在地下送风工程应用中要注意以下几个方面：地板以下除了消防用线只能用来透风，不可以布置其他的线缆；地下的送风间隔应小于15 m，超过15 m的部分可以采用安装地下输送管进行远距离通风；排挤层下时，要保持有效的净空高度标准在350～500 mm。此外，在具体工程实施时，还应该进行针对性的研究，从而保证解决机房环境问题的科学化[2]。

2.2 设备问题导致的通风不畅

要求机房需要有良好的通风装置，因为通风不畅也会导致机房空调产生的热量无法进行高效排放，空调系统产生的热量只有及时地散发在空气中才能保证空调设备的正常运作，同时减少机房空调的故障和报废情况。当前通信机房通风设备存在的问题如下：第一，空调机箱的通风孔少，有的机箱在前面也开设了空气过滤器，导致冷空气进入存在很大阻力；第二，机房的设备众多，物品堆放密集，导致空气流通的通道过窄，同时也阻碍了机房内部的空气循环；第三，空调内部系统设计不够先进，内部热气无法畅通流出，降低了空调自身的寿命，也无法起到良好的散热效果；第四，普通空调无法安装风扇或者其他散热设备，只能通过强制措施对其进行散热，在一定程度上加大了机房的用电程度和空调设备的承载能力。因此，针对空调本身的通风问题，可以从机房空调系统的前期研发入手，对空调设备进行优化升级。例如，增加空调设备排风孔的数量，加快空气气流的流通；在空调发热明显的地方增加相应散热方式，取代一些强制散热的措施。

3 空调系统节能的主要措施

3.1 运用变频技术节能

变频技术是通过把直流电逆变成为其他不同频率的交流电或者反过来逆变的一种技术，在变频过程中只产生电流频率的变化，不产生电能的消耗，在电机节能的过程中得到了广泛应用。在空调系统中利用变频技术一方面可以降低开关的消耗，另一方面也能提高低频运转时的能量消耗。变频技术在空调系统中的运用已十分广泛，目前出现的变频节能技术主要有以下两种。第一，中央空调水系统变频调速节能方式。在中央空调系统耗电量中，空调水泵的耗电量占据15%～30%，可以看出水泵节能的潜力巨大。采用变频技术控制水泵运行工作，是目前中央空调系统节能改造的一个主要手段。由于室内外空气的温度和湿度不断变化，因此空调系统的负荷程度也是不固定的，全年的变化可以上升到50%。而水泵的运作则是当所需流量减少时，水泵转速降低，其发动机转动时所需的功率会按照水泵转速的三次方进行减少，大大降低了电能消耗。第二，机房专用空调压缩机变频方式。和平时日常见到的民用空调一样，传统的机房空调由于供电频率固定，因此压缩机的转速也基本固定，室内的温度主要是利用压缩机的开关机制进行调整，此运作方式易导致室内的温度无法稳定，忽高忽低，增加了耗电量。因此，机房专用空调的压缩机变频技术就是使用在压缩机上，利用变频器改变压缩机的供电频率，调节压缩机转动速率稳定室内温度。以最大功率最大风力进行启动，迅速进行室内温度的降低或提升，达到预定温度后压缩机便开始在低转速、低能耗的条件下运转，不仅可以稳定室内温度，也避免了频繁开启和关闭压缩机导致的设备损坏，大大降低了耗电量。

然而，变频技术的核心原理是高频脉宽调节技术，安装了变频器的空调系统相当于增加了一个谐波源，空调系统本身的功率很大，会对通信电源低压配电系统产生一定程度的谐波干扰和电磁干扰。因此，中央空调水系统在使用变频调速节能方式时，应将空调系统与通信设备的低压配电分隔开，机房专用空调压缩机注意与通信设备之间应保持一定的距离，并采取一定的措施做好电磁防护。

3.2 其他空调节能技术

3.2.1 冷水机组空调水处理

空调水系统水管中的水垢、空气腐蚀对冷水机组的制冷系统影响较大，是造成空调高耗能的原因之一。因此，需要定期对空调的水系统进行水处理，以降低能耗，提高空调的工作效率。处理空调水可以在空调的水系统中增加缓蚀剂，或者利用高频多端磁场对冷却水进行处理来清洁和保养空调水系统。

3.2.2 利用新风系统

新风系统是利用自然冷源的一种手段，工作原理是将机房室外的空气作为冷源，当室外温度低于室内温度并且到达一定程度时，通过通风方法可以将机房内的热量散发出去，实现室内温度的降低。这种方法减少了空调的使用时间，并达到了节能的目的。主要有两种方式，第一是自然通风，直接让室外的新风进入机房室内，机房环境受室外环境的直接影响，但是要注意保证机房内部的温度、湿度和清洁度；第二是热交换新风，利用室外新风作为冷源带走室内的热量，但是室外的空气不能直接进入机房室内，是一种隔绝换热的方法。

3.2.3 利用空调冷凝器

空调冷凝器即空调外机，安装时应注意要安装到背阴面，注意避免阳光直射，保证外机的散热通风能够通畅，避免空气循环不畅导致的短路。当空气冷凝器与排气方向呈水平关系时，注意方向要与当地的季风风向相同。冷凝器与空调内机的链接不能过长，通风管不能弯曲，要对通风管做好隔热保温工作。

3.2.4 蒸发器节能

与空调冷凝器很像，蒸发器节能也是通过增加清洁或更换过滤网的频率进行节能，保持空调系统内部的清洁度，合理组织散热气流通道，形成良好地气流流动是节能的主要手段。对于地板高度不足的状况，可以增加地板出风口进行排解，使空调运作达到额定的出风量，并且要注意地下电缆数量，尽量将地下线缆铺平，减少通风通道的阻塞，提高地下送风能力[3]。