通信機房空調優(yōu)化節能方案探討論文「精品」
[論文關(guān)鍵詞]通信機房；節能；空調
[論文摘要]文章結合目前通信機房空調設備產(chǎn)品存在的問(wèn)題及空調資源的合理優(yōu)化和合理配置，對通信機房的空調系統節能潛力進(jìn)行分析，涵蓋空調產(chǎn)品的節能及資源優(yōu)化設計等內容，從四個(gè)方面來(lái)闡述空調系統的節能手段，并提出各種手段的可執行方式和具體措施。
在我國目前經(jīng)濟高速發(fā)展的同時(shí)降低能源消耗是今后必須實(shí)現的目標，是經(jīng)濟可持續健康發(fā)展的重要保障。對通信行業(yè)而言，實(shí)現資源節約和環(huán)保的戰略目標，其中的一個(gè)重要著(zhù)眼點(diǎn)就是要大力推動(dòng)以節能降耗為重點(diǎn)的設備更新和技術(shù)改造，加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的工藝、設備和產(chǎn)品。根據通信部門(mén)多年來(lái)的統計數據分析，通信行業(yè)的運營(yíng)成本主要是電耗成本，而在電耗成本中，機房空調的電耗約占總電耗50％以上�？梢哉f(shuō)降低空調機組的運行費用，能有效降低電信行業(yè)的運營(yíng)成本。
本文結合目前通信機房空調設備產(chǎn)品存在的問(wèn)題及空調資源的合理優(yōu)化和合理配置對通信機房的空調系統節能潛力進(jìn)行分析，涵蓋空調產(chǎn)品的節能及資源優(yōu)化設計等內容，從四個(gè)方面來(lái)分別闡述空調系統的節能手段，并提出各種手段的可執行方式和具體措施。
一、機房空調氣流組織的科學(xué)化
機房?jì)瓤照{系統氣流組織的科學(xué)化是合理解決機房環(huán)境要求的必要條件，也是實(shí)現節能效應的有效途徑。機房?jì)鹊臍饬鹘M織應包括機房大環(huán)境的氣流組織和通信機柜內部的氣流組織，所以機房空調氣流組織的科學(xué)化解決方案應立足這兩方面予以考慮。
(一)機房送風(fēng)方式應優(yōu)先考慮地板下送風(fēng)
目前通信機房規劃大多數采用上走線(xiàn)上送風(fēng)方式，而專(zhuān)用空調上送風(fēng)方式主要采用風(fēng)帽直接吹送和風(fēng)管送風(fēng)兩種常見(jiàn)方式，但這兩種送風(fēng)方式由于造成機房?jì)瓤照{送風(fēng)斷面過(guò)大，且系統調節性能較差，不能實(shí)現機房?jì)认到y總風(fēng)量的高效、合理的分配。特別是一些發(fā)熱量較大的數據、交換機房，由于機房?jì)蓉摵奢^大且分布不均勻，易造成局部發(fā)熱源集中區域的局部分配的送風(fēng)量不足，熱量不能及時(shí)散發(fā)而造成局部過(guò)熱現象。且上送風(fēng)方式由于在整個(gè)機房空間內冷、熱氣流混合交叉現象嚴重，制冷效率偏低。
為解決目前機房?jì)却嬖诘木植窟^(guò)熱問(wèn)題，并使機房?jì)葰饬鹘M織的合理高效從而實(shí)現較好的節能效果，建議通信機房在層高滿(mǎn)足的條件下優(yōu)先采用地板下送風(fēng)方式。根據實(shí)際工程案例進(jìn)行經(jīng)濟性分析，下送風(fēng)方式比上送風(fēng)方式普遍可節約20％左右的運行費用，節能效應顯著(zhù)。
地板下送風(fēng)方案在工程應用中，要達到理想的效果，應注意以下環(huán)節：(I)地板下只準通風(fēng)，嚴禁布放線(xiàn)纜(消防用線(xiàn)纜除外)；(2)架空層下有效凈空高度一般應控制在350～500mm范圍內；(3)送風(fēng)距離易小于15m。若送風(fēng)距離超過(guò)15m，可以考慮兩側安裝空調送風(fēng)或地板下安裝風(fēng)管進(jìn)行遠距離輸送；(4)地板架空層下的水泥樓面應鋪設不燃燒材料制造的隔熱保溫層和保護層，防止樓層水泥面或下層天花板結露。
(二)機柜內氣流組織合理化
機柜內部安裝的設備產(chǎn)生的熱量能否及時(shí)散發(fā)到周?chē)沫h(huán)境中，一方面要求機房大環(huán)境有良好的氣流組織和適宜的環(huán)境參數(溫度、濕度等)，另外一方面要求通信機柜具備良好的散熱工藝。
通信機柜的結構形式應充分考慮散熱工藝的要求，否則會(huì )造成熱量在機柜內部堆積而無(wú)法及時(shí)散發(fā)到周?chē)沫h(huán)境中去，從而影響通信設備的正常運行，嚴重時(shí)會(huì )造成通信設備故障率明顯增加。目前一些通信機柜的結構形式在散熱工藝上存在一些缺陷，可能存在的問(wèn)題主要包括：(1)機柜前后門(mén)開(kāi)孔率不足，有些在前柜門(mén)位置還設置有防塵網(wǎng)，造成冷氣進(jìn)入阻力過(guò)大；(2)有些機房通信機柜內部堆放的設備過(guò)于密集，氣流流道過(guò)于狹窄，內部氣流循環(huán)不通暢；(3)柜內氣流組織不合理，冷、熱氣流混合現象明顯；(4)一些散熱量大的通信設備機柜缺少風(fēng)扇強制排風(fēng)，僅靠機柜內部自然排風(fēng)散熱效果較差。
針對上述目前一些通信機柜內部存在的一系列問(wèn)題，必須在機柜前期結構研發(fā)階段對一些環(huán)節進(jìn)行優(yōu)化處理：應增加通信機柜的柜門(mén)開(kāi)孔率，內部結構形式尋求更合理的流道設計，散熱量大的機柜應考慮強制排風(fēng)，進(jìn)風(fēng)量應可以根據柜內設備安裝情況進(jìn)行調節。
根據國內外一些工程的經(jīng)驗，對一些設備散熱量較大且采用上送風(fēng)的機房，可以考慮采用開(kāi)放型貨架式機柜。通信設備均擱置在完全敞開(kāi)式的托架平臺上，設備散發(fā)的熱量可以迅速地釋放到周?chē)h(huán)境中，散熱效果得到極大改善，當然這種開(kāi)放式機柜也會(huì )對設備安裝管理帶來(lái)一些問(wèn)題。
二、水冷替代風(fēng)冷或采用雙冷源機組
目前通信機房空調大多數采用風(fēng)冷型專(zhuān)用空調機組，這種風(fēng)冷型機組均為單元式機組，具有安裝靈活、可靠安全的優(yōu)點(diǎn)，但也存在性能系數較低、運行性能不穩定、受室外環(huán)境溫度變化波動(dòng)較大、室內外機組安裝管線(xiàn)較短、室外機組占用大量建筑面積的缺點(diǎn)。
從節能角度考慮，由于水冷效率明顯高于風(fēng)冷，水冷機組性能系數高于風(fēng)冷機組，在通信機房中推廣水冷型專(zhuān)用空調機組具有一定程度的節電降耗價(jià)值，特別是在一些中、大型項目上不但節能效益顯著(zhù)，而且可以減少空調設備的投資。
在中、大型項目中無(wú)論采用冷凍水型或冷卻水型機組，均能實(shí)現一定程度的節能降耗、減少投資的目的，且由于水冷型機組沒(méi)有風(fēng)冷型機組室外機占用大量安裝位置的問(wèn)題，提高了建筑利用率。但由于水冷型系統中安裝的設備及閥門(mén)等部件較多，系統單點(diǎn)故障點(diǎn)較多，系統在安全可靠性要求上存在隱患。從提高系統的安全可靠性角度出發(fā)，在通信機房項目中推薦采用雙冷源機組。
雙冷源機組常見(jiàn)的主要是風(fēng)冷+冷凍水型或風(fēng)冷+冷卻水型兩種機組。在大多數季節中系統主要啟用經(jīng)濟節能的水冷系統，而在不滿(mǎn)足水冷型機組運行的季節或系統發(fā)生故障及檢修維護時(shí)才啟用風(fēng)冷系統。采用雙冷源機組雖然會(huì )增加項目的初投資費用，但系統安全可靠性較高，且運營(yíng)成本可以大大降低。
三、直接利用室外自然冷源
在冬季及室外焓值低于室內焓值的過(guò)渡季節時(shí)，從室外引入新風(fēng)作為冷源對機房環(huán)境溫度進(jìn)行降溫處理，是降低機房空調設備運行能耗的一種有效措施。
根據各地氣象條件特點(diǎn)，在這些季節可以直接利用室外豐富的`自然冷源對機房環(huán)境降溫，從而可以大大縮短專(zhuān)用空調機組的壓縮機的全年運行時(shí)問(wèn)。這樣不但節約了大量的電能，同時(shí)也延長(cháng)了空調機的使用壽命，減少了空調機組的維護工作量，降低了維護成本。
目前根據這一節能原理開(kāi)發(fā)了不少機房節能空調產(chǎn)品，我們重點(diǎn)推薦兩種在技術(shù)上較為成熟，并且在實(shí)際工程有過(guò)應用、產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益的產(chǎn)品予以介紹。
(一)FCX系列節能空調
原理：把室外新風(fēng)過(guò)濾后直接引入節能空調，在機組內新風(fēng)同室內回風(fēng)充分混合后送人濕膜加濕器加濕，然后由送風(fēng)機將處理后的空氣送入室內。引入室外新風(fēng)會(huì )降低室內空氣的含濕量，通過(guò)濕膜加濕器加濕后，提高室內空氣的含濕量。同時(shí)，室內空氣通過(guò)濕膜后溫度會(huì )降低5℃左右。
特點(diǎn)：新風(fēng)直接引入型節能空調機組沒(méi)有傳熱損失，運行效率高。
全年運行時(shí)間長(cháng)，在室外環(huán)境溫度低于12℃時(shí)，可完全替代機房空調壓縮機制冷，節能效果十分顯著(zhù)。同時(shí)機組配置的濕膜加濕器可以替代機房空調的加濕器，節約大量能源。
FCX系列分體節能空調
FCX-A機組：大風(fēng)量新風(fēng)混風(fēng)型節能空調機組，室外新風(fēng)過(guò)濾后直接進(jìn)入節能空調，控制系統根據室內外溫度由變頻調速風(fēng)機控制引入的新風(fēng)量，保證送風(fēng)溫度在機房溫度的露點(diǎn)溫度以上，然后由送風(fēng)機將處理后的空氣送入室內。
FCX-B機組：大風(fēng)量高余壓濕膜加濕器，與FCX-A機組配合使用。引入室外新風(fēng)會(huì )降低室內空氣的含濕量，室內空氣通過(guò)濕膜加濕器加濕后，提高室內空氣的含濕量。同時(shí)，室內空氣通過(guò)濕膜后溫度會(huì )降低5℃左右。FCX-A機組也在機房?jì)泉毩⑹褂锰娲照{加濕器。
特點(diǎn)：新風(fēng)直接引入型節能空調機組沒(méi)有傳熱損失，運行效率高，全年運行時(shí)間長(cháng)。
在室外環(huán)境溫度低于12℃時(shí)，可完全替代機房空調壓縮機制冷，節能效果十分顯著(zhù)。同時(shí)機組配置的濕膜加濕器可以替代機房空調的加濕器，節約大量能源。
(二)FCR系列機房節能空調
原理：采用板式顯熱換熱器為核心部件，室內、外空氣在換熱芯體內進(jìn)行能量交換。室外新風(fēng)引入顯熱交換器，對室內空氣進(jìn)行冷卻降溫處理，然后排出室外；被冷卻后的室內空氣再送回室內，達到為機房降溫的目的。
特點(diǎn)：室外空氣引入換熱芯體，與室內空氣熱交換后排除室外，可以保證機房的潔凈度和濕度不受影響。板式顯熱換熱器的材質(zhì)為耐腐蝕親水鋁箔，采用特殊工藝加工而成。換熱通道面積大風(fēng)阻小，具有換熱效率高、使用壽命長(cháng)和維護簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
四、確定合理的機房環(huán)境溫度
目前機房?jì)鹊沫h(huán)境參數根據相關(guān)的規范及標準要求，溫度一般控制在24℃±2℃，濕度50％±5％左右，而一般通信設備電子元器件正常的工作溫度范圍較大，上限一般在35℃～40℃左右。當然設計規范中要求的環(huán)境溫度值相對偏低，是考慮到由于氣流組織不合理、冷熱氣流混合交叉、局部風(fēng)量分配不足等因素造成機房環(huán)境溫度與通信機柜內部的溫度有一定程度的溫度梯度差值。這種情況就造成了為了保證機柜內部的通信設備散熱效果良好，必須保證機房過(guò)道環(huán)境溫度較低，空調設備保持在送風(fēng)出口和回風(fēng)溫度較低的工況下運行，從而使空調設備制冷系數降低，能耗損失較大。
減少這部分能耗損失，必須減少機房環(huán)境和機柜內部之間的溫度梯度差。而要實(shí)現這一目的，必須改善機房大環(huán)境和通信機柜內部的氣體流組織，特別是通信機柜的結構形式要具備良好的散熱工藝。若機房氣流組織更為科學(xué)合理、通信機柜散熱工藝有較大改善，特別是采用開(kāi)放型貨架式機柜，可以大大減少機柜內、外的溫度梯度差值。在這種情況下，可以適當提高機房環(huán)境溫度的要求，從而可以提高空調送、回風(fēng)溫度，通過(guò)調整空調設備運行工況的方式提高制冷系數，降低空調設備運行能耗。
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