通信機房中新風節能系統的作用分析

楊海平

陜西通信規劃設計研究院有限公司 710065

摘要：新風系統是在通信機房和需要散熱的固定場所應用效果和實用性得到肯定，是一個應用自然風達到節能減排降低能耗新的系統，其有兩個作用，一是保持房間正壓，給居室或辦公環境適當的新風量，保持空氣新鮮，濕度和溫度比較舒適，達到國標每人每小時30立方米要求的新風量。另一個作用是節能，一般用在工業或商業領域，例如機房服務器散熱，需要機房專用空調制冷來保持機房所需的溫度，秋天、冬天、春天或者過度季節將室外的低溫空氣處理后引入機房，通過給服務器散熱，并配備一定的排風系統，將機房內的熱空氣排出室外，省去了運行機房專用空調所需的大量能耗，這就是新風節能系統。本文著重闡述了通信機房降低能源消耗的措施，實施節能減排工作中采用新風技術措施的情況進行重點分析。

關鍵詞：機房；節能通風；新技術

一、概述

在運營的通信機房中，隨著設備不斷增加規模的不斷擴大，電力能源支出成本在運營總成本中的比例也在逐漸增加。為進一步貫徹“節能降耗、增效節支”的思想，降低能耗成本，開展通信機房節能降耗活動將是促進公司經營效益增長，提高維護水平的重要途徑。新風節能空調是一種新型制冷控制技術，它采用新風制冷和新風二次降溫雙重制冷工作制式，應用了軟件分析和智能控制與機電設備相結合的自動控制技術，以能耗低、制冷量大、功能強，可靠性高、高智能化等性能優于以往的傳統空氣調節設備。新風節能空調根據周邊環境和氣候監測分析軟件，可自動調控新風制冷或壓縮機制冷的工作制式轉換，設備運行時將盡可能由新風制冷（實際能量消耗不及壓縮機能耗的20%）替代壓縮機制冷，可以大幅度減少壓縮機運行頻次和時間，實現高效率的制冷，在地區干燥的氣候條件下節能效果顯著。

二、項目實施機房及設備安裝情況

例如：截止2013年10月份某地完成了6個局房的新風節能技術改造，共安裝新風節能設備8套，具體如下：

機房名稱 節能空調型號 安裝數量

1#5樓2G機房 FCX-300B 1

2#5樓3G機房 FCX-400B 1

3#8樓機房 FCX-200B 2

4#機房 FCX-150B 1

5#機房 FCX-150B 1

6#機房 FCX-150B 2

三、通信機房能源消耗的分析及節能技術原理

機房節能技術的改造是利用新風設備低能耗的制冷工作方式，在保證機房內環境溫度的情況下合理的減輕空調的制冷壓力，空調制冷系統節約下來的電費及日常的維護成本將是一個可觀的數字。

根據中國氣象數據共享網（http：//cdc.cma.gov.cn）提供的某地區氣象數據，該市年平均氣溫6.1℃，機房溫度控制在22℃，相對濕度在20%RH。

下表為某地區近年月平均溫濕度統計：

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

月均溫（℃） -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

為保證機房通信設備的安全運行，需要保證恒溫恒濕的運行環境條件。機房通信設備發熱量大，一年四季機房空調消耗電能制冷降溫。而在冬季室外有豐富的自然冷源，安裝新風節能空調將室外冷空氣采用合理的技術方法引入機房，達到為機房降溫的目的，所以，利用室外自然冷源替代機房空調制冷，具有非常大的節能潛力和節能空間。

節能空調-新風系統的工作原理

智能通風節能設備是利用室外自然冷源替代機房空調壓縮機制冷，從而節約大量電力能源。它不同于普通的通風節能設備，引入室外新風的同時，采用新風等焓加濕降溫的技術，使其EER（能效比）極高，當室內外溫差8℃時，EER≧15，而一般機房空調的EER=3左右。所以，采用智能通風節能設備對機房進行節能改造可以節約大量的能源。智能通風節能設備采用先進的焓值控制理論，通過控制電動閥門的開關，實現對室外或室內空氣降溫加濕的處理，當室外焓值小于室內焓值時，將室外空氣引進設備內，通過新風使水蒸發降溫的功能，降低機房溫度，由于某地區氣候干燥，大大增加了智能通風節能設備開啟時間。

四、實測機房節能數據

1、1#五樓2G機房

原有專用空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主風機 制冷

系統 加濕器

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

依頓U35M-A 10000 30100 2.7 7.4 0

配置節能空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

風機 水泵 電除塵

FCX-300B*1 30000 116000 7.6 0.12 1.2

注：制冷量為送風溫度12℃，機房溫度22℃的制冷量

機房參數：

總制冷量（Kcal/h） 總風量

（m?/h） 單位面積制冷量（Kcal/m?） 換氣次數

專用空調 71380 23800 549 40

節能空調 116000 30000 892 51

節能空調安裝平面圖如下：（俯視圖）

系統能耗分析：

1#五樓2G增值業務機房未實施節能改造前的機房空調系統的總功率為27.6KW，新安裝的新風技能設備的系統總功率為8.92KW。

2、2#5樓3G增值業務機房

原有專用空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主風機 制冷

系統 加濕器

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

配置節能空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

風機 水泵 電除塵

FCX-400B 40000 175120 12 0.24 2

注：制冷量為送風溫度12℃，機房溫度22℃的制冷量

機房參數：

系統 總制冷量（Kcal/h） 總風量（m?/h） 單位面積制冷量（Kcal/m?） 換氣次數

專用空調 90000 39960 360 40

節能空調 175120 40000 700 40

節能空調安裝平面圖如下：

系統能耗分析：

2#五樓3G機房未實施節能改造前的機房空調系統的總功率為39.6KW，新安裝的新風技能設備的系統總功率為14.24KW。

3、3#八樓機房

原有專用空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主風機 制冷系統 加濕器

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

寶華-10P*2 7900*2 22500*2 2.1*2 6.7*2 0

配置節能空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

風機 水泵 電除塵

FCX-200B*2 20000 87560 6 0.12 1

注：制冷量為送風溫度12℃，機房溫度22℃的制冷量

機房參數：

總制冷量（Kcal/h） 總風量（m?/h） 單位面積制冷量（Kcal/m?） 換氣次數

專用空調 171868 58808 904 68

節能空調 175120 40000 921 48

節能空調安裝平面圖如下：

系統能耗分析：

3#八樓機房未實施節能改造前的機房空調系統的總功率為73.9KW，新安裝的新風技能設備的系統總功率為7.12KW。

4、4#十五樓機房：

原有專用空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主風機 制冷系統 加濕器

寶華-10P*2 7900*2 22500*2 2.1*2 6.7*2

配置節能空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

風機 水泵 電除塵

FCX-150B 15000 65670 4.4 0.12 0.72

注：制冷量為送風溫度12℃，機房溫度22℃的制冷量

機房參數：

總制冷量（Kcal/h） 總風量

（m?/h） 單位面積制冷量（Kcal/m?） 換氣次數

專用空調 45000 15800 237 23

節能空調 65670 15000 345 30

節能空調安裝平面圖如下：

系統能耗分析：

4#十五樓機房未實施節能改造前的機房空調系統的總功率為17.6KW，新安裝的新風技能設備的系統總功率為5.24KW。

5、5#通信機房

原有專用空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主風機 制冷系統 加濕器

寶華-10P 7900 22500 2.1 6.7 0

海爾-5P*2 3500*2 10000*2 1*2 3.5*2 0

配置節能空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

風機 水泵 電除塵

FCX-150B 15000 65670 4.4 0.12 0.72

注：制冷量為送風溫度12℃，機房溫度22℃的制冷量

機房參數：

總制冷量（Kcal/h） 總風量

（m?/h） 單位面積制冷量（Kcal/m?） 換氣次數

專用空調 42500 14900 326 32

節能空調 65670 15000 505 32

節能空調安裝平面圖如下：

系統能耗分析：

5#15樓機房未實施節能改造前的機房空調系統的總功率為17.8KW，新安裝的新風技能設備的系統總功率為5.24KW。

6、6#綜合通信機房

原有專用空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

主風機 制冷系統 加濕器

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

配置節能空調參數：

空調型號 風量（m?/h） 制冷量（Kcal/h） 功率（KW）

風機 水泵 電除塵

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

注：制冷量為送風溫度12℃，機房溫度22℃的制冷量

機房參數：

總制冷量（Kcal/h） 總風量

（m?/h） 單位面積制冷量（Kcal/m?） 換氣次數

專用空調 59856 20400 171 16

節能空調 131340 30000 375 24

節能空調安裝平面圖如下：

系統能耗分析：

6#綜合機房未實施節能改造前的機房空調系統的總功率為20.2KW，新安裝的新風技能設備的系統總功率為10.44KW。

五、節能成效評估分析

根據新風節能系統日常運行情況，下面就1#5樓2G機房及4#15樓機房安裝新風節能設備后的能耗及能耗成本節約情況進行分析。

A、1#5樓2G增值業務機房

1、1#5樓2G通信機房環境特點為：

（1）1#5樓2G機房大樓西南側，受日光直射，機房溫度偏高。

（2）機房空調室外機在四樓室外平臺上，室內外機管路較長，四樓室外平臺無遮擋物，受造成之中午受日光直射，且四樓室外平臺為3-7層空調室外機平臺，散熱量較高，室外機散熱不理想。

（3）2G機房設備安裝較為密集，且多數設備為高耗能、高散熱服務器等設備。

4月份 1#2G機房采用新風節電量測算

開啟新風兩臺空調停機電流（A） 平均日耗電量（度） 平均月耗電量（度） 耗電金額（0.63元/度） 關閉新風兩臺空調開機電流（A） 平均日耗電量（度） 平均月耗電量（度） 耗電金額（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

三相合計 45 235 7484 4715 113 626 18794 11840

平均一天節省電量及金額 391 246

平均一月節省電量及金額 11310 7125

注：開啟新風電流數據為連續3天每天4次測量平均電流，關閉新風電流數據為連續3天每天4次測量平均電流。測量工具為鉗形電流表。2G機房安裝有3臺10P空調，由于空間不合理機房西面安裝新風系統后留有死角，西面一臺空調未與新風系統聯動。

2、1#2G機房安裝新風設備后節能成效評估

（1）在未安裝新風系統前機房夏天平均溫度在30攝氏度以上，局部溫度在35攝氏度，由于該機房溫度較高，空調壓縮機處于長期運行狀態，在未安裝新風系統前空調發生多次故障，占用了大量的人力及物力。2012年3月份安裝新風系統后平均溫度在27攝氏度左右，降低了空調設備使用時間，減少空調維護量，大大增加了空調使用壽命。

（2）2013年4月份對1#2G機房采用新風節電量進行測算，該機房在未安裝新風系統前機房制冷設備月平均耗電量在18794度，耗電金額為11840元，安裝新風系統后機房制冷設備月平均耗電量在7484度，耗電金額為4715元.月平均節電量為11310度，空氣調節設備節電率為60%。月平均節耗電金額為7125元，1年年按7個月有效計算，年平均節電量約49875元。

B、4#15樓機房

4#15樓IDC機房環境特點為：

（1）IDC機房在大樓西南側，中午至下午受日光直射，機房溫度偏高。

（2）IDC機房設備安裝較為密集，且多數設備為高耗能、高散熱服務器等設備。

2、IDC機房安裝新風設備后節能成效評估

（1）未安裝新風系統前機房夏天平均溫度在27攝氏度以上，局部溫度在29攝氏度，由于該機房溫度較高，空調壓縮機處于長期運行狀態，未安裝新風系統前空調發生多次故障導致通信設備上報高溫告警，占用了大量的人力及物力。2012年3月份安裝新風系統后平均溫度在20攝氏度左右，降低了空調設備使用時間，減少空調維護量，大大增加了空調使用壽命。

（2）IDC機房采用新風節能成效分析

根據用電量系統智能電表采集數據分析，該機房未安裝新風系統前，機房制冷設備月平均耗電量在5066度，耗電金額為5066元，安裝新風系統后，機房制冷設備月平均耗電量在3236度，耗電金額為3236元，月平均節電量為11310度，制冷設備節電率為36%。月平均節耗電金額為1830元，年均節電量約21960元。

安裝新風系統前后機房能耗情況對比

機房名稱 設備名稱 月份 使用電量（度） 電費金額（元）

安裝新風系統前機房能耗情況 4#IDC

機房 制冷設備 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

安裝新風系統后機房能耗情況 4#IDC

機房 制冷設備 2013年4月 3228.91 3228.91

2013年5月 2656.35 2656.35