淺談機房節(jié)能減排標準化建設

李鋒 夏小萌 謝世榮 楊怡然 趙芳 陳佟

【摘要】本文從機房節(jié)能減排的發(fā)展現(xiàn)狀及其面臨的主要問題的基礎認知上，對機房的節(jié)能減排標準化建設進行嘗試性的探索，旨在為相關研究提供一些參考價值，并為我國的節(jié)能減排、環(huán)境保護作出一些貢獻。

【關鍵詞】機房；節(jié)能減排；環(huán)保；標準化建設

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.03.055

Discussion on Standardization Construction of Energy Saving and Emission Reduction in Computer Room

LI Feng1，XIA Xiaomeng2，XIE Shirong3，YANG Yiran1，ZHAO Fang1，CHEN Tong2

（1.Enshi Power Supply Company of State Grid Hubei Electric Power Co.，Ltd.，Enshi 445000，China；2.Information and Communication Branch of State Grid Corporation of China，Beijing 100761，China；3.Hubei Enshi Prefecture Metrological Verification and Testing Institute，Enshi 445000，China）

Abstract：Based on the development status of energy conservation and emission reduction in computer room and the main problems it faces，this paper tries to explore the standardization construction of energy conservation and emission reduction in computer room，aiming to provide some reference value for relevant research and make some contributions to energy conservation and emission reduction and environmental protection in China.

Key words：computer room；conserve energy；reduce emissions；environment protection standardization construction

1機房節(jié)能減排發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，全球的能源消耗問題日漸突出，每年的增長速度約為4%，早在2020年能源消耗就已高達1.43 Gt。就我國目前的生產(chǎn)水平來說，根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，我國目前每消耗一度電，排除的二氧化碳達1公斤左右，在此之中，通信行業(yè)的能耗量約占我國能源消耗的一半，并且在以每年10%的速度遞增。

從我國已經(jīng)完成的“十二五”計劃以及推出的“十四五”等規(guī)劃綱要可以看出，環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展十分重要，科學合理使用節(jié)能減排技術對于我國提升國民生活水平、優(yōu)化經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結構、改變增長方式等方面有著重要的指導價值，并且能極大推進我國資源節(jié)約型以及環(huán)境友好型社會的建設進程。根據(jù)國家統(tǒng)計局對于我國開展節(jié)能減排技術的相關調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國近幾年能耗量較之2014年呈現(xiàn)顯著的下降趨勢，且下降比例呈遞增的形式，下降幅度分別為3.8%、4.7%、5.9%，這些數(shù)據(jù)都體現(xiàn)出我國節(jié)能減排工作頗有成效[1]。與此同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術、通信工程技術等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度不斷加快，在我國的經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中占比逐漸加重，做好機房的節(jié)能減排工作，促進機房節(jié)能減排的標準化建設進程，對于發(fā)展我國的社會經(jīng)濟以及企業(yè)經(jīng)濟有著推動作用。

2機房節(jié)能減排遇到的問題

機房發(fā)展節(jié)能減排遇到的問題主要有以下三個方面。

1）創(chuàng)新能力的缺乏。就現(xiàn)階段的節(jié)能減排技術而言，創(chuàng)新能力與發(fā)達國家相比較為落后，許多高精尖技術仍然掌握在國外企業(yè)手中；2）節(jié)能減排意識不到位。在大多數(shù)中小型企業(yè)中，尤其是處于發(fā)展階段的企業(yè)，通常會為了追求企業(yè)的經(jīng)濟收益，從而在一定程度上忽略了企業(yè)應走節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的道路，再加上企業(yè)管理人員的重視程度不夠，投入資金也不足，導致不能及時更新相關設備與技術，使得企業(yè)的能耗量不斷增加，嚴重破壞我國的生態(tài)環(huán)境；3）相關法律法規(guī)制度不夠完善，缺少標準化的規(guī)章制度。節(jié)能減排工作是一項需要長期堅持的系統(tǒng)工作，因此，只有制定標準完善的法律法規(guī)制度才能夠在一定程度上緩解企業(yè)的經(jīng)濟收益與節(jié)能減排之間的矛盾沖突，才能有效調(diào)整企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構，推進生態(tài)化建設進程[2]。

3機房節(jié)能減排標準化建設

3.1機房空調(diào)運行標準化

3.1.1智能通風

智能通風設備的工作原理是經(jīng)過中央控制單元自動開啟排氣閘，將機房外部的冷空氣引入到室內(nèi)的同時，再將室內(nèi)的熱空氣排出，促使室內(nèi)外熱量交換，以達到降低機房內(nèi)的室內(nèi)溫度、減少機房制冷能耗量的目的。除此之外，智能通風設備還能夠?qū)κ覂?nèi)外的溫度與濕度進行智能化的分析、判斷，適用于某些室內(nèi)外溫差常年超過4℃、相對濕度低于85%的地區(qū)使用，例如貴州、湖南、廣西等地[3]。

3.1.2把控機房內(nèi)設備溫度

把控好機房內(nèi)的各個設備的溫度也是提升機房節(jié)能減排效果的有效手段之一。由于在機房內(nèi)有大量的通信、蓄電池、開關電源等設備，為了降低機房內(nèi)空調(diào)的運行成本與使用時間，延長其使用壽命，因此根據(jù)機房內(nèi)設備實際運行情況以及對環(huán)境溫度的需求等，應將機房的內(nèi)部溫度大概維持在25℃，機房內(nèi)其他設備的溫度建議控制在28℃左右，才能使機房的節(jié)能減排達到最佳的效果。

3.1.3優(yōu)化氣流，精準送風

將機房內(nèi)空調(diào)氣流組織優(yōu)化，實現(xiàn)精準的送風技術，是實現(xiàn)機房節(jié)能減排標準化建設的有效措施之一。機房內(nèi)的空調(diào)精準送風，是一種具有可調(diào)節(jié)閥口、利用專用的通風管道直接送風進入機柜內(nèi)部的按需供冷的送風模式，例如，采用上送風精準送風的方式，將通風管道改造成完全封閉式的冷風管道，然后將空調(diào)的冷風傳遞至機房內(nèi)所有的設備、機柜，能夠有效調(diào)整優(yōu)化機房的送風溫度、風壓等，使用此技術能夠?qū)C房內(nèi)的空調(diào)電量降低至30%左右，能夠有效解決機房內(nèi)的供熱問題，以達到機房內(nèi)冷卻散熱、節(jié)能降耗的目的[4]。

3.2機房空間配置標準化

3.2.1合理分配布置機柜

首先，在進行機房空間設計時，相關的設計人員應當按照一定的排列順序?qū)⒚總€設備、機柜都統(tǒng)一擺放，方便相關維修人員的日常維護；其次，機房的冷氣流會從設備的正面進入到機柜內(nèi)，而位于其后面相同擺放方式的機柜會正面吸入前面機柜所散發(fā)的熱風，導致后方的機柜的回風溫度大幅度提升，機柜散熱速度減慢，影響其散熱效果，造成機房內(nèi)的溫度無法維持在一個水平。因此，為了保持機房內(nèi)的溫度場平衡，提高較為靠后的設備、機柜等的散熱效果、提升機房節(jié)能減排效果等，應當將機房內(nèi)的實際運行情況與氣流組織原理、分離冷熱通風管道原則等相結合，適當增加機房內(nèi)的制冷量，科學合理安排機柜面對面或背對背的統(tǒng)一排列方式。

3.2.2適當增加送風元件

采用地板下送風是傳統(tǒng)機房使用頻率最高的送風模式，而下送風模式因其沒有固定的送風方向，且有著送風效率低、送風距離長的特點，這極易造成送風管道出風口制冷量與送風量不足等現(xiàn)象的產(chǎn)生，以至于機房內(nèi)的空調(diào)制冷效果不理想。因此，要想為送風通道的送風量、制冷量提供有力的保障，可以在送風管道的出風口適當增加送風元件，例如安裝可調(diào)節(jié)的抽風裝置，能夠提高機房空調(diào)的送風效率、有效減少空調(diào)使用時長；或是根據(jù)機房內(nèi)的實際運行情況增設風管、冷熱氣流隔離擋板等設備，實現(xiàn)機房內(nèi)冷熱空氣的有效隔離、精準送風效果，為機房空調(diào)的制冷效果奠定堅實的基礎；其次，可采取封閉冷通道的方式，避免空調(diào)氣流組織短路、送風量不足等問題，極大地提升空調(diào)制冷效率，達到節(jié)能減排的目的。

3.3機房供電方式標準化

3.3.1科學利用再生新能源

隨著互聯(lián)網(wǎng)的大面積覆蓋，一些通信機房遠離了城市電網(wǎng)，導致機房無法接入市電；還有一些偏遠機房接入市電的成本不僅高，而且還處于電網(wǎng)的終端，供電質(zhì)量無法得到保障，機房停電、電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象頻發(fā)。而太陽能、風能等是大自然取之不盡用之不竭的無污染、可再生新能源，因此，將再生新能源技術科學合理地運用到供電質(zhì)量較差的偏遠地區(qū)，能夠為機房解決備用電源的問題，提升機房的工作效率；將其運用到供電質(zhì)量較好的地區(qū)，新能源技術能夠有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低機房的能源消耗問題，促進企業(yè)節(jié)能減排標準化發(fā)展。

3.3.2高壓直流供電

現(xiàn)目前我國240 V的高壓直流電源主要由電信推動，現(xiàn)目前已超過一千套，能夠適用于現(xiàn)有的大部分通信交流設備以及改造存量設備，且由于電信的推動，我國的互聯(lián)網(wǎng)巨頭百度、阿里巴巴、騰訊也已經(jīng)開始大面積使用240 V的高壓直流；336 V的高壓直流主要由中國移動推動，有著高電壓、輸送距離遠、且可降低線纜規(guī)格的特點，但其不能兼容存量設備，適用于新建成的系統(tǒng)設備，2009年與2012年336 V高壓直流在深圳與哈爾濱設點試行，標準已向ITU、ETSI等國際行業(yè)標準看齊[5]。

采用高壓直流供電系統(tǒng)，較之UPS的2N和3N系統(tǒng)有著故障點較少、系統(tǒng)維護難度小、可靠性強、設備運行成本低等優(yōu)勢，且其冗余設計容量為N+1，系統(tǒng)的運行效率高達97%以上，諧波含量低至3%，能夠極大地促進機房供電方式的節(jié)能效果。

3.3.3高效直流電源

與普通效率的電源供電方式相比，采用高效直流電源的供電方式其優(yōu)勢在于能夠有效提高4%～6%的能效，在低負載率狀態(tài)時效果更為明顯；將電源的發(fā)熱量減少至50%，并且還能將內(nèi)部的電解電容、整流橋、主變壓器等關鍵器件的溫度降低5～15℃，延長內(nèi)部器件的使用壽命；除此之外，高效直流電源在實際工作運行時的最高耐熱度高達65℃，比普通電源的耐熱度更高、工作溫度范圍更廣，對于戶外站點的環(huán)境適應性更強。

3.3.4三聯(lián)供系統(tǒng)

采用燃氣冷、熱、電一體的三聯(lián)供系統(tǒng)，比之普通的燃氣鍋爐供熱、空調(diào)制冷等方式，其實用性、經(jīng)濟性更強，主要適用于用電質(zhì)量與制冷效果較為穩(wěn)定的用戶，而一般通信機房的發(fā)熱量、耗電量以及供電質(zhì)量基本常年穩(wěn)定，因此，三聯(lián)供系統(tǒng)適用于機房中，它綜合的能源利用率高達80%，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)同時供冷、供熱，還能產(chǎn)生高電位的電能，能夠極大地促使機房達到節(jié)能減排效果。

3.4機房附屬設施標準化

機房的隔熱保溫性能是影響機房能耗的要因之一，對機房附屬設施進行隔熱保溫改造，可有效降低空調(diào)制冷帶來的電量損耗。主要措施是改造封閉性欠佳的機房門窗，提高隔熱保溫性能，來達到機房節(jié)能減排的目的。

在白浙特高壓綠色低碳機房試點建設中，國網(wǎng)湖北省電力有限公司恩施供電公司對沿途220 kV咸豐變電站、220 kV魚泉變電站等通信機房進行節(jié)能減排改造，對所有老舊機房窗戶進行封閉處理。通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)測定，改造后同一機房每臺空調(diào)能耗比改造前每月節(jié)約電量500 kwh。改造前見圖1，改造后見圖2。

4結語

綜上所述，節(jié)能減排工作對于推進我國生態(tài)建設和綠色發(fā)展有著至關重要的作用，而提升通信機房設備的節(jié)能減排技術也與人們的日常生活密不可分，通過優(yōu)化調(diào)整機房室內(nèi)的環(huán)境以及改變機房的供電方式等途徑，完善機房節(jié)能減排標準化建設，不斷創(chuàng)新技術，推進節(jié)能減排進程，助力通信行業(yè)的發(fā)展，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的服務。

【參考文獻】

[1]陳文宇.通信機房節(jié)能減排的相關研究[J].信息通信，2020（4）：207-208.

[2]張席東.通信行業(yè)節(jié)能減排問題探究[J].電腦知識與技術，2021，17（15）：204-205+214.

[3]張榮俊.節(jié)能減排新技術在通信機房中的應用[J].通信電源技術，2020，37（11）：271-274.

[4]王毅力.智能化綠色節(jié)能機房建設探討[J].中國有線電視，2019（5）：548-550.

[5]彭學誠.關于通信基站節(jié)能減排的解決措施[J].中國新通信，2020，22（5）：14-15.

【作者簡介】

李鋒，男，1983年出生，高級工程師，研究方向為電力信息通信專業(yè)管理與新技術研發(fā)。

（編輯：謝飛燕）