通信機房節能研究

李 鵬

（中國鐵通集團有限公司技術與計劃部，北京100044）

當前，節能已成為我國的一項基本國策，國家“十二五”規劃中明確提出了 “未來五年實現單位國內生產總值能源消耗降低16%，單位國內生產總值二氧化碳排放降低17%”的目標。在通信領域，則面臨著通過節能減排減少運營成本、實現可持續發展的外在及內在要求。在通信領域能源消耗中，通信機房數量眾多，能耗占比大，根據統計，通信機房能耗約占整個通信能耗的70%以上，而從費用上，也占到整個正常運營費用的30%左右，因此，如何建設綠色通信機房已成為通信領域節能工作的焦點和重點。

1 通信機房節能存在問題

通過對大量現有通信機房用電現狀的調查情況可以看出，當前通信機房節能主要存在以下問題：

1）在管理節能方面普遍存在著機房空調溫度設置過低、機房照明不節能、現有設備利用率不高、能耗數據臺賬不完善、相關統計數據不精確、沒有節能管理制度及有相應獎罰措施等情況。

2）在技術節能方面存在著老舊設備比例大、耗電率高；動力電源、制冷系統老化，發電及制冷效率低；機房內結構布局不合理、冷卻利用效果不佳；節能新技術應用較少等情況。

3）在結構節能方面仍存在著現有網絡和設備向數字化、IP化、全光化方向轉變進程慢等情況。

2 通信機房能耗構成

要對通信機房進行節能，首先需要清楚通信機房的能耗構成，做到有的放矢。經過統計，通信機房電力能耗情況大致有如下比例：通信設備及IT設備耗能約占機房總能耗的40%左右，空調系統耗能約占45%，電源系統、照明系統等其他耗能約占15%。隨著通信網絡的演進和新技術的不斷應用，特別是當前“云計算”、“物聯網”、“移動互聯網”等的快速發展，通信機房的能耗呈現爆發式增長，如果能夠對通信機房各個耗能部分采取有效的節能措施，將會帶來極大的節能效果。

3 通信機房管理節能

相對于其它節能途徑，管理節能是基礎，它能夠以無成本或低成本的方式達到長期的節能效果。管理節能的重點在于：重視開展通信機房節能滾動規劃工作，從制度建設、機構設置、投資計劃等方面作出系統性安排，將通信機房節能與生產經營和投資活動同步規劃、同步實施；建立并完善通信機房節能規章制度及規范體系；建設通信機房能耗日常監測系統，加大能耗統計監測力度；開展綠色機房分級評估認證，細化考核獎懲指標，分級落實節能責任。在具體落實時，還應該注意以下細節：

（1）管理節能要以數據評估為基礎，通過能效指標PUE測算出通信機房的節能效率，用以實現節能的目標。PUE＝Ptotal／Pmain，其中，Ptotal代表通信機房總能耗；Pmain代表通信機房通信設備能耗，PUE是一個比率，基準是2，越接近1表明能效水平越好。

（2）要合理設定通信機房溫度、濕度值？。通信機房空調的溫度設置不能過低，一般在攝氏24℃至26℃之間。根據相關數據，通信機房空調設置溫度每調高1℃，可以節能約5%左右，在冷熱相對均衡的條件下，通過放寬機房溫度范圍，可以大大減少空調的耗電。在溫度優先的前提下，還可放寬濕度控制標準，夏季通過提高室內相對濕度值減少空調除濕時間；冬季機房通過降低室內相對濕度值減少空調加濕時間，此外，根據條件，還可以考慮關閉空調加濕和加熱功能。在調整機房溫濕度時，必須注意不能對通信機房內設備的可靠性、使用壽命等產生不良影響。

（3）通信機房照明應采用節能設備。將通信機房傳統燈具更換為高效照明節能型燈具，如電子節能燈等。

（4）在滿足通信機房制冷量情況下，關閉備用空調，節約風機工作能量；加強空調機組的維護工作，認真檢查制冷系統的運行狀況，確保制冷系統不滲漏液、制冷液充足，并及時清理附著在空調室外機組上的各種雜物以及改善影響其散熱的周圍環境，提升壓縮機制冷效率；進出通信機房應隨手關門，避免冷氣外泄，造成空調能耗加大，影響制冷效果；在無人值守通信機房完成工作離開時隨手關閉照明燈。

4 通信機房技術節能

有了管理節能作為基礎，技術節能就成為通信機房節能的關鍵。

4.1 通信設備節能

對于超期使用造成效率下降、能耗大幅提升的通信設備進行更新換代，富余設備直接下電，不斷提高現有設備的利用率以降低能耗。在采購新的通信設備時，必須考慮節能功效，優先采用低能耗設備。應采用電源供應器輸出轉換效率達到80%以上的服務器設備，同時采用軟件智能關斷技術等軟件方式實現功耗下降，達到節能效果。

4.2 制冷設備節能

采用變頻空調系統。目前在通信機房空中，主要有中央空調水系統變頻調速節能方式和機房專用空調壓縮機變頻方式兩種變頻節能技術。通過變頻空調系統，可以根據室內的溫度和氣流狀況條件調節送風量，一方面降低空調系統開關損耗，另一方面提高空調系統低頻運轉時的能效。

采用空調系統智能控制技術，實現對空調系統的節能控制。監測通信機房主設備實時散熱量、冷量分布、風量擴張循環等實時數據，動態調節空調的制冷量，精確控制空調開啟與關閉的數量，使空調始終處于合理的最佳工作狀態，節約空調能源消耗，延長空調壓縮機使用壽命。

采用自然冷源新風系統節能。利用通信機房室外自然環境作為冷源，當室外空氣溫度比室內低一定程度時，將機房外部冷空氣直接引入，把機房內部熱空氣直接排出，或者室外空氣不直接進入室內，室內空氣通過換熱冷卻后再被送回室內，從而實現通信機房內設備的自然降溫，減少了空調的使用時間，實現室內散熱，達到降低機房內部溫度、節約電能的效果。

4.3 電源設備節能

通信電源設備節能的重點是采用節能型設備（如：模塊化UPS、高壓直流供電系統等），降低設備運行損耗，逐步淘汰低效率電源設備，實現更高的設備效率。對于具備智能休眠功能整流模塊的高頻開關電源系統，積極啟動整流模塊的休眠功能，對于不具備智能休眠功能整流模塊的高頻開關電源系統，優化配置每套系統的模塊數量，提升電源系統帶載率，降低系統輸入功率，提高電源系統的整體運行效率。采用整組蓄電池中落后電池的修復技術，提高整組蓄電池的使用壽命，降低蓄電池的更換頻度，間接減少發電機發電的次數和時間，節約燃油費用。

4.4 機房建筑節能

建設年代較早的一些通信機房由于未考慮機房建筑節能，圍護結構傳熱損失較大，機房和辦公用房混用，窗墻比例偏大，這些因素都增加了空調負荷，因此，有必要對新建機房加強建筑節能設計，同時對既有通信機房進行改造。機房墻體及屋面保溫節能應符合《公共建筑節能設計標準》（GB50189－2005）的要求，當不滿足要求時，通過在機房四周墻面及屋面上增設保溫層及隔熱措施的方法，加強墻體、屋面的保溫隔熱性能，防止熱橋產生。提高機房門窗的保溫隔熱性能，采取有效的遮陽設施。通信機房若采用下送風空調方式時，防靜電活動地板下及沿墻面、柱面均需作封閉防塵處理，保證通信機房的送風效果及潔凈度；若采用上送風空調方式時，通信機房地面采用防靜電水磨石、防靜電半硬質塑料、防靜電地板氈、防靜電自流平等方式。

4.5 機房空調氣流優化節能

隨著通信設備集成度的日益提高，機房內設備的功率密度越來越高，耗電量平均3～4 kW／機架的情況變得越來越常見，設備的發熱量也越來越大。目前多數通信機房專用空調機組采用傳統的“先冷環境再冷設備”的送風方式，不僅不能適應大功率機房的需求，難以避免機房內局部過熱的存在，而且也造成空調系統并未達到滿負載狀態，浪費大量電能的情況，因此，有必要在“先冷設備、再冷環境”的原則下，根據不同設備發熱量的需求，對通信機房氣流管理進行合理規劃。采用冷／熱通道隔離、合理選擇送風方式和大功耗設備布局優化等方式避免機房熱區帶來的安全隱患、實現機房冷量的合理分配、提高通信機房的冷卻效率，節省電能。

（1）冷／熱通道隔離。應盡量采用標準尺寸機架和水平前后通風的架構，機架布局遵循“面對面、背對背”的原則，相鄰兩列設備的吸風面（正面）安裝在冷通道上，排風面（背面）安裝在熱通道上，實現分隔冷熱氣流。機架之間或者機架內部如果存在未使用的空間，應該在正面垂直位置設置隔離擋板，保證冷熱通道的隔離，通過冷／熱通道隔離方式可以有效地改善通信機房內的氣流組織。

（2）合理選擇送風方式。通信機房的送風方式應通過對機房裝機率、機架功耗、維護難易程度、投資等幾方面比較后選擇合適的送風方式：對于支撐機房及數據機房宜采用機柜自帶冷風通道的架空地板下送風方式，機柜采用自帶冷風通道方式的定制機柜，冷風經架空地板下部，并通過送風通道直接進入機柜，機柜間的通道上均采用密封性能良好的地板。若單側送風距離大于15 m或機房為高功率密度時，可在在機房中設置回風吊頂或在熱通道上設置回風管，空調回風口對應機柜熱通道，機柜排出的熱風通過回風吊頂或回風管進入空調，避免冷熱氣流混合。如無條件做回風吊頂或風管時，可采取提高空調送風風壓或設置強制排風單元等措施。對于交換機房宜采用架空地板下送風方式。在機房內設置架空地板，地板高度隨機房內單機柜功耗的不同而變化，并選用下送風方式的機房專用空調，為避免樓板結露，機房地面需保溫處理。機柜按照冷熱通道間隔的方式布置，空調冷風在架空地板下通過冷通道上設置的開孔地板（送風口）和機柜前門進入機柜內，空調回風口盡量設置在熱通道上，依靠空調回風壓力將機柜排出的熱風吸回。對于傳輸機房及電力機房宜采用風管上送風方式。機柜按照冷熱通道間隔的方式布置，選用上送風方式的機房專用空調，布置上送風風管，空調送風口對應機柜冷通道，回風口盡量設置在熱通道上，依靠空調回風壓力將機柜排出的熱風吸回。

5 通信機房結構節能

管理節能是基礎，技術節能是關鍵，而結構節能則是節能挖潛的重點。結構節能就是要通過現網改造和發展、網絡技術演進等手段實現更大程度的節能。

當前，通信網絡正加速向IP化、全光化、寬帶化、融合化的下一代通信網絡轉變。對于傳統電纜網絡，通過光進銅退改造，可以縮短工程建設工期、便于維護管理、減少材料及能源消耗；對于傳統語音交換網絡，特別是在固話網絡業務萎縮、網絡及設備利用率下降的現狀下，通過對固網設備改造、整合和縮容并向軟交換、IMS網絡轉變，可以大大節約機房面積、有效提高設備和網絡的利用效率、節能潛力巨大。

隨著傳統電信業務向ICT業務的轉型，各種ICT信息化應用、互聯網應用已經逐步超越傳統通信業務成為重點業務，由此帶來的耗電等能源消耗則呈現快速增長。針對這種情況，要積極采用云計算、虛擬化等先進技術對分散在各處的各種信息化基礎設施，如網絡通信設施、IT硬件設施、數據中心機房等進行統籌規劃，采用優化布局、集中建設、能耗集中管理等手段，最終達到資源共享、節能減排、降本增效、提高資源利用率的目的。

6 結束語

總之，通信機房節能是一項長期的系統性工程，需要我們在管理節能、技術節能及結構節能等方面統籌考慮、扎實推進、持之以恒。通過通信機房節能，切實將節能融入日常工作的各個環節，逐步建立起以能源管理為核心的管理體系，努力提高能源利用效率，推動可持續發展，為加快資源節約型、環境友好型社會建設作出貢獻。

［1］解相吾.通信動力設備與維護［M］.北京：電子工業出版社，2012.

［2］YD／T5003－2005電信專用房屋設計規范［S］..中華人民共和國工業和信息化部，2005.

［3］YD／T1821－2008.通信中心機房環境條件要求［S］.中華人民共和國工業和信息化部，2008.

［4］GB50019－2003.采暖通風與空氣調節設計規范［S］.中華人民共和國建設部，2003.