基于動環(huán)空調(diào)輪詢、遙調(diào)設定節(jié)能控制策略研究

陳大裕，盧運運，高小婷，黎 娜，甘順水

（1.中國移動通信集團 廣西有限公司梧州分公司網(wǎng)絡運營中心，廣西 梧州 543002；2.中國移動通信集團 廣西有限公司網(wǎng)絡運營中心，廣西 南寧 530028）

0 引 言

隨著通信機房IT設備高密度的集成化，設備散熱及機房散熱量日漸趨高的現(xiàn)象開始受到了動環(huán)維護人員的強烈關(guān)注。

查閱文獻，根據(jù)ASHRAE的白皮書《ASHRAE TC 9.9 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》（第13頁），從20 ℃提高到27 ℃的時候，功耗增加約3%，可以大概按平均升高1 ℃，功耗增加0.5%計算。

電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）值已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標。PUE 值是指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高[1]。

在匯聚機房耗電模型中，主要分為兩類，主設備和空調(diào)用電，其中空調(diào)耗電約占總用電的30%～45%。因不同專業(yè)涉及不同的工作，動環(huán)專業(yè)負責機房的動力環(huán)境維護，通過對智能空調(diào)的運行條件進行優(yōu)化，減少空調(diào)的耗電量，在“降本增效”工作中能發(fā)揮顯著作用。因匯聚機房分布比較分散，難以統(tǒng)一集中管控，導致能耗居高不下，主要體現(xiàn)在：

（1）空調(diào)長時間處于運行狀態(tài)，在環(huán)境溫度較低情況下產(chǎn)生不必要的耗電；

（2）空調(diào)（維護或施工）被人為調(diào)整設定低溫，離開遺忘恢復，增加耗電；

（3）空調(diào)老化，老化后的空調(diào)為達到預設冷量會額外耗費更多電能。

同時，對公司管理運營也存在以下幾個痛點：

（1）機房能耗無指標考核，三費系統(tǒng)對于電費指導未能反映機房真實情況，投入產(chǎn)出比計算能力數(shù)據(jù)支撐不足；

（2）用電量數(shù)據(jù)分析不足，無分項計量，用電量未能反應主設備、空調(diào)用電量，無法進行系統(tǒng)分析；

（3）前期設計規(guī)劃標準化弱，工藝規(guī)劃設計未標準化，需建立常態(tài)運營制。

1 項目研究目標

（1）匯聚機房已接入動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，通過動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)輪詢機房智能空調(diào)回風溫度和制冷溫度設定值，針對空調(diào)回風溫度低于25 ℃和智能空調(diào)的溫度設定值進行對比,如均低于27 ℃啟動干預，通過動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)遠程遙調(diào)制度溫度設定至27 ℃（溫度高告警閥值≥30 ℃），見圖1 方案模型。

（2）避免空調(diào)冷量的浪費，根據(jù)智能電表標準化告警PUE預警進行判斷，如PUE>2（一步一步調(diào)整目標至1.5或以下），分析機房熱負荷平面分布，如某臺空調(diào)長期回風溫度低于設定值，初步判斷該區(qū)域為低發(fā)熱區(qū)域，通過動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)遠程遙控關(guān)停機的人為干預[2]。

（3）智能電表PUE計算在動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的設備模板實現(xiàn)及輸出告警，并進行告警標準化，智能電表各回路定義及工程安裝進行規(guī)范標準化。

（4）接入動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的智能空調(diào)設備運行數(shù)據(jù)輪詢和批量遙調(diào)功能的實現(xiàn)、自動化程序開發(fā)。

（5）空調(diào)機組隨季度變化溫度能耗數(shù)據(jù)記錄和分析。

2 項目實施方案

在中國移動通信集團集采中技術(shù)規(guī)范要求空調(diào)必須具備接入動環(huán)及具備五遙功能，進行節(jié)能方案測試前，先進行動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)接入的智能設備空調(diào)遠程遙控、遙調(diào)、遙測、遙信測試，做好通過動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)來遠程操作的準備工作[3]。

（1）確保動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)照{(diào)的啟停進行實時控制，并且能夠監(jiān)測到空調(diào)的各種運行狀態(tài)，可以利用空調(diào)自帶的遠程控制功能實現(xiàn)，也可以在空調(diào)與動環(huán)之間加裝繼電器來實現(xiàn)對空調(diào)的“啟停”控制[4]。

（2）確保動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)輸出智能設備運行數(shù)據(jù)的準確性及輸出報表，并同時進行批量遠程操作測試并實現(xiàn)。

（3）測量機房總電量、主設備的四回路智能電表，并接入動環(huán)，實現(xiàn)PUE算法的計算，推動動環(huán)智能電表的告警標準化，有效告警測試。

空調(diào)初始、遙調(diào)后運行能耗測試記錄如表1所示。

表1 運行能耗測試記錄表

在對現(xiàn)網(wǎng)站點運行的能耗（未修改設定溫度值前，遙調(diào)設定溫度后）的智能電表記錄的數(shù)據(jù)從動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)導出日用電量，并計算空調(diào)的用電量,持續(xù)導出動環(huán)運行數(shù)據(jù)跟蹤分析的執(zhí)行能耗對比[5]。

綜合分析空調(diào)制冷能耗數(shù)據(jù)，遙調(diào)空調(diào)設定溫度值后，機房升溫后節(jié)能的效果很明顯，空調(diào)用電量均明顯下降，PUE電源使用效率提升明顯。

（1）按實際應用（不考慮主設備負荷增長比例），每站月平均節(jié)約能耗375 kW·h,年節(jié)約能耗4 500 kW·h，折算費用2 835元。

（2）PUE電源使用效率提升，站均降幅達到10%，從1.73降至1.55,平均每站下降0.18。

（3）用電效率提升,直流負載1A月用電量從5月的64 kW·h下降至47 kW·h,和計算的43.2 kW接近；（注：直流1A負載月用電計算43.2kW·h=54（直流電壓V）×1（負載A）/0.9（電源轉(zhuǎn)換效率）×24（小時）×30（月）/1 000（W換算kW））。

（4）分析典型傳輸機房熱負荷平面分布可知，機房存在冷熱區(qū)，負荷低的區(qū)域空調(diào)回風溫度一直維持較低的水平，而熱區(qū)空調(diào)回風溫度持續(xù)在制冷溫度設計值1 ℃左右。

3 項目效益評估

梧州匯聚機房目前規(guī)模為70個，總能耗減少31.5萬kW·h，折算少繳電費約20萬元，有效降低了運維成本電費的支出。如應用在業(yè)務機房、無線機房規(guī)模達500站左右，對應的節(jié)約能耗可通過數(shù)據(jù)計算出，但如應用在其他運營商、全區(qū)、全國對應行業(yè)機房使用，數(shù)以百萬的站點進行推廣，經(jīng)濟效益很可觀。

引入能源利用效率PUE衡量指標，表示一個機房的綠色化程度越高，企業(yè)競爭力進一步提升。

4 結(jié) 論

本項目適用于有空調(diào)、主設備的運營商或服務器托管的機房。廣西移動有限公司已完成對動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的智能電表設備的信號進行計算PUE值和增加“PUE預警”的告警省內(nèi)標準化，如計算的PUE值達到設定值，通過告警平臺向維護人員發(fā)出預警信息。如引入成果需對動環(huán)接入的智能電表是否四回路電表、各回路接入的監(jiān)控點是否規(guī)范進行檢查，動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)引用智能設備對應的設備模版即可實現(xiàn)PUE指標輸出、預警。