节能环保空调在通信机房的应用分析

徐潜志，王明祥，洪 红，白志艳，杨静云

（1.中国电信昆明分公司，云南 昆明 650000；2.深圳市柏特瑞电子有限公司，广东 深圳 518000）

0 引 言

由于通信机房设备数量与类型多元化，设备运行期间会散发大量热量，加上部分设备运行条件特殊，对热度、湿度等要求严格，因此通信机房设计期间均采取全封闭模式，强化机房降温性能。在此基础上，借助空调系统保证通信机房四季都得到有效供冷。

以云南省昆明市富民县站局通信传输机房环保空调安装与节能项目为例，贯彻节能降耗的原则，对传输机房环境有效调节，确保通信机房空调设备的应用使节能、环保、高效等策略真正落地，打破传统空调设备能源消耗较大的困境，提高机房环保节能水平。通过加大对通信机房中节能环保空调应用的研究力度，为通信机房节能降耗积累经验。

1 节能环保空调应用优势

节能环保空调是对传统空调的创新与升级，是国家倡导的典型节能产品。节能环保空调是一种集降温、换气、除尘以及防味于一身的蒸发式降温换气机组，除了可以为企业车间、公共场所、商业娱乐场合带来新鲜空气和降低温度之外，还能做到节能、环保。其主要部件核心蒸发式湿帘（多层波纹纤维叠合物）及1.1 kW主电机耗电量是传统中央空调耗电量的1/8，能够显著降低用电能耗。节能环保空调组运行期间，不会向外排放有毒或有害物质，并且不含有氟利昂，以最小能耗创造最优的制冷净化效果。

以现场安装的深圳市柏特瑞电子有限公司BTRJN节能环保空调为例，降温效果显著。采用高强度抗冲击工程材料外壳，具有抗冲击、抗紫外线辐射、防腐蚀、抗老化以及抗变形等优点。主机内部金属件采用全不锈钢、耐蚀材料，耐老化。节能环保空调设计原理如图1所示。

图1 节能环保空调设计原理

2 通信机房中节能环保空调应用实施策略

2.1 空调机加通风系统

以空调机为主要载体，通过对空调的通风系统进行调节（即进风、排风），高效利用室外新风，有效降低室内温度。根据室内所需温度，设置自动调整温度值，观察室内温度与室外温度情况，保持智能通风系统始终处于自动控制状态，根据温度值变化去开关空调与风机[1]。参考温度限值去判断节能系统状态，若室内的温度并未超过限值设定的最低值，则不需要打开空调与风机；若室内的温度已经超出限值设定的最高值，则系统会强制关闭风机并打开空调。当室内的温度处于限值最高值与最低值之间，并且室外的湿度小于等于80%时，需要判断室内外温差。若室外温度低，需打开风机；若室外温度高，需打开空调[2]。通过灵活操控空调与风机，既可以保持室内温度稳定，又可以有效节能降耗。

节能环保空调借助空调机与通风系统应用的整合，从进风口与出风口两方面扩大空调冷却范围，降低空调运行能耗。针对2个100 ㎡左右的机房进行改造，其中一个机房保持原空调系统，另一个机房进行新风系统改造。加装进风口（最大风量18 000 m3/h）和出风口（最大风量32 000 m3/h），两个机房设定相同的室内温度运行一段时间后进行能耗对比分析。结果表明，采用新风系统改造后的机房具有明显的节能效果。

2.2 节能一体联动应用形式

节能一体联动的应用核心在于节能空调和原有空调联动，充分发挥压缩机制冷系统的应用优势并科学整合通风系统，这样既节能降耗，又可以保证机房温湿度，同时为检修维护人员的工作提供方便。节能一体联动运行模式包括全部压缩制冷、混合制冷以及全部自然冷却3种，不同工作模式所产生的制冷节能效果不同。

2.2.1 全部压缩制冷

全部机械制冷模式运行过程中，如果通信机房室内温湿度与室外温湿度温差大，即室外温湿度高，那么节能一体联动进入到全部机械压缩冷却状态，承担起室内温湿度调节的全部热负荷[3]。项目设定室外温度调节为27 ℃之上，压缩机会主动完全运行，与原机房模式一致。

2.2.2 混合制冷

当通信机房室外温度低于室内温度（如室内温度为25 ℃、室外温度为19～23 ℃）时，为了营造理想的通信机房运行环境，节能一体机会采用混合制冷运行模式，即空调机械制冷搭配新风自然冷却技术，实现一体机制冷系统交替运行[4]。在上述相同的通信机房条件下，机房内部存在温度死区，温度为1 ℃，通信机房内部温度要求为25 ℃，节能一体机运行期间会产生2 ℃的制冷偏差，则通信机房的风门在室内温度变成25.5 ℃时开始运作。随着室内温度逐渐上升，风门也随之全开，待室内温度≥27.5 ℃，压缩机会迅速启动，此时风门关闭、压缩机进行机械制冷，迅速降低室内温度。室内温度回到25～26 ℃时，压缩机停止工作，风门开始工作，以此完成交替制冷运行[5]。

2.2.3 全部自然冷却

在通信机房室内外温度差别大的情况下，主要应用全部自然冷却模式。室外温度较低，室内热负荷可以由室外新风全部消除。为了节能降耗，可以采用风门调节的方式，及时对通信机房室内温度进行控制，不需要压缩机的参与，通信机房中的所有热负荷均通过自然冷却的方式进行调节[6]。随着通信机房温度从25 ℃上升到26 ℃，风门从开始运作转变为全开，随后对通信机房室温进行控制，保证其始终处于25 ～ 26 ℃。

2.3 电子膨胀阀技术与变频技术

2.3.1 电子膨胀阀技术

通信机房运行期间，需要空调持续性制冷。按照规定温度值对进风口进行设计，尤其是空调冷凝器，同时还要考虑到室外季节变化所引起的温度变化条件，需要应用到电子膨胀阀技术灵活调整冷凝器温度值。室外温度变化是冷凝温度变化的直接影响条件，一旦冷凝温度下降，那么压缩机运行压力增加，功率消耗增多。在这种情况下，若依然以传统热力膨胀阀对冷凝器温度进行调节，不仅无法取得理想的温度值，还会影响到空调机的制冷效果。传统热力膨胀阀虽然具有调节功能，但是调节空间有限，无法满足节能环保空调的应用需求[7]。而通过应用电子膨胀阀技术，以电机驱动的方式有效扩大膨胀阀调节空间，即便是通信机房室外温度持续降低，依然可以通过电子膨胀阀对冷凝器进行调节，保证制冷系统正常运行，取得理想的制冷效果。此外，空调机组节能值提高，进一步实现通信机房节能降耗的目的。

2.3.2 变频技术

变频技术是节能环保空调应用的新技术之一，对节能环保空调的高效工作具有重要意义。随着变频技术的应用成熟，有效改善了传统空调应用能耗高、制冷效果差以及机身损耗大等问题。通信机房传统专用空调应用期间，受供电频率固定条件的约束，空调压缩机持续相同转速，并且不存在风门调节温度情况，所有温度冷却都必须由压缩机完成[8]。压缩机不停开关会造成通信机房温度忽然下降或上升，制冷效果不理想，电能消耗增加，使用寿命迅速缩短。面对这种情况，在节能环保空调中应用变频技术，借助变频器及时对压缩机供电频率进行调整，从而有效控制压缩机转速，根据通信机房温度需求去提供理想的制冷条件。通过变频器与压缩机的联合，压缩机转速控制更自由，通信机房恒温条件得到满足，压缩机运行能耗同样得到降低。节能环保空调实际应用中，在定频技术的支持下会迅速实现最大功率运行，并立即完成制冷或制热工作，有效满足通信机房恒温的要求。随后压缩机开始进入匀速运行状态，以最低转速与最低能耗的形式去维持空调制冷温度，既实现了通信机房恒温状态，又将压缩机运行频率降到最低，有效延长其运行寿命，节省空调能耗，为通信机房节能降耗提供帮助[9]。此外，在环保空调中也运用了变频风机，根据机房温度变化情况智能调节转速。

3 通信机房节能环保空调应用效果

现场安装实例如图2所示。

图2 现场安装实例

通过对节能环保空调的深入研究和对各项技术的分析等，对该项目实施过程中节能环保空调应用前后的数据进行了整理分析。未使用节能设备和使用节能设备的机房空调用电量如表1所示。

表1 机房空调用电量

根据表2，计算得到机房的节能率约为63.91%。在通信机房应用节能环保空调后，设备耗电量明显下降，这足以证明节能环保空调的节能应用优势。

4 结 论

综上所述，对于通信机房来讲，空调的应用是必然条件。通信机房中的设备对温湿度极为敏感，如果不能保证温湿度条件，设备运行效果会有所下降。节能环保空调的应用是响应通信机房节能降耗要求的重要内容，涉及很多节能环保技术。通信机房室内外温湿度条件不同情况下，所使用的节能环保技术有所差别。通过运用环保空调不仅节约了能耗，保证了机房温湿度环境，同时减少了压缩空调更换及维护费用。未来仍需不断深入研究，从而为通信机房应用节能环保空调奠定坚实基础。