通信機房空調系統節能技術探討

徐云龍

（華能吉林發電有限公司九臺電廠，吉林 長春 130501）

0 引 言

作為電力行業，節約電能是節能的主要工作，可以通過節約用電來降低運營成本。通過數據統計分析可以發現，電力行業的電能消耗主要出現在機房空調消耗上，機房耗電量一般占據了總電量的1/2。通過節能消耗降低企業成本是一項長期的工作，也是提高企業效益和可持續發展能力的重要途徑。企業要將節能融入到日常工作的各個環節，從而逐步建立一個以能源消耗和節約的管理體系，通過對能耗的有效控制提高能源利用率，建設節約型通信網絡，降低企業資金投入和開支。

1 當前電力行業的機房能耗現狀分析

隨著網絡信息技術的不斷成熟，我國電力行業也在飛速發展，電力行業的用電成本也在不斷上漲，能量的巨大消耗嚴重影響了電力行業的經濟效益和業務發展。一般來說，電能消耗主要包括日常工作的用電消耗和通信網絡用電兩個部分，通信機房的消耗主要是用電和用油，其中電耗占電力行業用電的4/5，主要分為通信設備用電和機房環境的用電。關于通信設備的用電，一般只占總用電量的3/10左右。當前的通信網絡設備層出不窮，因此耗電量也沒有準確的標準。但是，必須要保證通信設備的用電量，只能從機房環境來進行能量消耗的管理，機房中的用電主要包括機房照明、空調的制冷和制熱過程。其中，照明只占10%左右，而空調運作產生的電能消耗則達到了總用電量的60%，機房通過空調設備來保證通信設備的正常運行。從調查的實際情況來看，機房環境的節能很有執行力度，降低空調能耗成為了機房節能的重點。

2 機房氣流分布和空調運作原理

2.1 機房氣流分布

對機房氣流分布的研究是解決機房通風不合理的前提，機房氣流的合理分布是機房能否擁有良好節能效果的關鍵。氣流在房間內部的分布主要包括機房整體環境氣流組織和機房空調系統創造出來的氣流組織。因此，要考慮機房氣流的合理分布。就目前來說，向上送風是機房空調主要的送風方式，或者采用發動機罩和管道來對空氣進行輸送，但是較大的空調設備由于房間內部分布不均易導致房間內空氣流動的熱源集中產生大量的負荷，而熱量無法及時散發致使局部發熱[1]。

想要解決房間冷熱空氣交替不均勻而導致的局部過熱情況，可以采用通過地板送風來促進室內的空氣流動。地板送風可以使機房內空氣流動更加高效，從而達到節能的效果。根據實際地下送風的案例分析可知，通過地下送風方式可以比原本傳統的向上送風方式節能20%左右，效果十分明顯。在地下送風工程應用中要注意以下幾個方面：地板以下除了消防用線只能用來透風，不可以布置其他的線纜；地下的送風間隔應小于15 m，超過15 m的部分可以采用安裝地下輸送管進行遠距離通風；排擠層下時，要保持有效的凈空高度標準在350～500 mm。此外，在具體工程實施時，還應該進行針對性的研究，從而保證解決機房環境問題的科學化[2]。

2.2 設備問題導致的通風不暢

要求機房需要有良好的通風裝置，因為通風不暢也會導致機房空調產生的熱量無法進行高效排放，空調系統產生的熱量只有及時地散發在空氣中才能保證空調設備的正常運作，同時減少機房空調的故障和報廢情況。當前通信機房通風設備存在的問題如下：第一，空調機箱的通風孔少，有的機箱在前面也開設了空氣過濾器，導致冷空氣進入存在很大阻力；第二，機房的設備眾多，物品堆放密集，導致空氣流通的通道過窄，同時也阻礙了機房內部的空氣循環；第三，空調內部系統設計不夠先進，內部熱氣無法暢通流出，降低了空調自身的壽命，也無法起到良好的散熱效果；第四，普通空調無法安裝風扇或者其他散熱設備，只能通過強制措施對其進行散熱，在一定程度上加大了機房的用電程度和空調設備的承載能力。因此，針對空調本身的通風問題，可以從機房空調系統的前期研發入手，對空調設備進行優化升級。例如，增加空調設備排風孔的數量，加快空氣氣流的流通；在空調發熱明顯的地方增加相應散熱方式，取代一些強制散熱的措施。

3 空調系統節能的主要措施

3.1 運用變頻技術節能

變頻技術是通過把直流電逆變成為其他不同頻率的交流電或者反過來逆變的一種技術，在變頻過程中只產生電流頻率的變化，不產生電能的消耗，在電機節能的過程中得到了廣泛應用。在空調系統中利用變頻技術一方面可以降低開關的消耗，另一方面也能提高低頻運轉時的能量消耗。變頻技術在空調系統中的運用已十分廣泛，目前出現的變頻節能技術主要有以下兩種。第一，中央空調水系統變頻調速節能方式。在中央空調系統耗電量中，空調水泵的耗電量占據15%～30%，可以看出水泵節能的潛力巨大。采用變頻技術控制水泵運行工作，是目前中央空調系統節能改造的一個主要手段。由于室內外空氣的溫度和濕度不斷變化，因此空調系統的負荷程度也是不固定的，全年的變化可以上升到50%。而水泵的運作則是當所需流量減少時，水泵轉速降低，其發動機轉動時所需的功率會按照水泵轉速的三次方進行減少，大大降低了電能消耗。第二，機房專用空調壓縮機變頻方式。和平時日常見到的民用空調一樣，傳統的機房空調由于供電頻率固定，因此壓縮機的轉速也基本固定，室內的溫度主要是利用壓縮機的開關機制進行調整，此運作方式易導致室內的溫度無法穩定，忽高忽低，增加了耗電量。因此，機房專用空調的壓縮機變頻技術就是使用在壓縮機上，利用變頻器改變壓縮機的供電頻率，調節壓縮機轉動速率穩定室內溫度。以最大功率最大風力進行啟動，迅速進行室內溫度的降低或提升，達到預定溫度后壓縮機便開始在低轉速、低能耗的條件下運轉，不僅可以穩定室內溫度，也避免了頻繁開啟和關閉壓縮機導致的設備損壞，大大降低了耗電量。

然而，變頻技術的核心原理是高頻脈寬調節技術，安裝了變頻器的空調系統相當于增加了一個諧波源，空調系統本身的功率很大，會對通信電源低壓配電系統產生一定程度的諧波干擾和電磁干擾。因此，中央空調水系統在使用變頻調速節能方式時，應將空調系統與通信設備的低壓配電分隔開，機房專用空調壓縮機注意與通信設備之間應保持一定的距離，并采取一定的措施做好電磁防護。

3.2 其他空調節能技術

3.2.1 冷水機組空調水處理

空調水系統水管中的水垢、空氣腐蝕對冷水機組的制冷系統影響較大，是造成空調高耗能的原因之一。因此，需要定期對空調的水系統進行水處理，以降低能耗，提高空調的工作效率。處理空調水可以在空調的水系統中增加緩蝕劑，或者利用高頻多端磁場對冷卻水進行處理來清潔和保養空調水系統。

3.2.2 利用新風系統

新風系統是利用自然冷源的一種手段，工作原理是將機房室外的空氣作為冷源，當室外溫度低于室內溫度并且到達一定程度時，通過通風方法可以將機房內的熱量散發出去，實現室內溫度的降低。這種方法減少了空調的使用時間，并達到了節能的目的。主要有兩種方式，第一是自然通風，直接讓室外的新風進入機房室內，機房環境受室外環境的直接影響，但是要注意保證機房內部的溫度、濕度和清潔度；第二是熱交換新風，利用室外新風作為冷源帶走室內的熱量，但是室外的空氣不能直接進入機房室內，是一種隔絕換熱的方法。

3.2.3 利用空調冷凝器

空調冷凝器即空調外機，安裝時應注意要安裝到背陰面，注意避免陽光直射，保證外機的散熱通風能夠通暢，避免空氣循環不暢導致的短路。當空氣冷凝器與排氣方向呈水平關系時，注意方向要與當地的季風風向相同。冷凝器與空調內機的鏈接不能過長，通風管不能彎曲，要對通風管做好隔熱保溫工作。

3.2.4 蒸發器節能

與空調冷凝器很像，蒸發器節能也是通過增加清潔或更換過濾網的頻率進行節能，保持空調系統內部的清潔度，合理組織散熱氣流通道，形成良好地氣流流動是節能的主要手段。對于地板高度不足的狀況，可以增加地板出風口進行排解，使空調運作達到額定的出風量，并且要注意地下電纜數量，盡量將地下線纜鋪平，減少通風通道的阻塞，提高地下送風能力[3]。

4 結 論

對于通信機房空調系統的節能工作還需要相關人士的更多參考和研究，若要實現室內空調系統真正的節能優化，需要專業人員進一步研究和優化機房空氣氣流的循環和空調系統的散熱，以滿意節能效果，從而提升電力行業的經濟效益。