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 近年來，全國通信網絡規模和用戶規模不斷擴大，通信企業設備運行的耗電量已經成為不斷增加的重要成本。在眾多的用電成本中，空調用電費用占有相當大的比例。據調查，在機房機柜中僅精密空調的運行耗電量就占機房總用電量的50%以上，在數量眾多的基站、模塊局中，空調用電量基本占基站或模塊局用電量的70%左右。因此，如何降低機房空調用電的開支，成為通信企業迫切需要研究的重要課題。
        采用正確、合理的綜合解決方案可以有效減少空調的運行時間，在節約空調用電的同時延長空調的使用壽命，提高能源利用率，保護環境，減輕國家能源的供需壓力。
        對于通信機房這類幾乎全年都需要向外排熱的特殊場所，全年運行空調能耗很大，目前國內存在以下幾種節能手段。
 
1、機房溫濕度設定值節能控制
        在滿足機房工藝的前提下，確定合理的溫度、濕度值和新風量，可以降低電信運營成本，同時延長空調設備的使用壽命，是節能的重要體現。通過部分機房現場測試，發現機房空調設置溫度每調高1℃，可以節能5%～12%。
        （1）考慮電信機房的空調一般始終處于制冷狀態，所以設定溫度值越高越節能。
        （2）在溫度優先原則下，放寬濕度控制標準，可根據季節的不同，改變濕度的設置值；如夏季的室內相對濕度值可適當提高，減少空調的除濕時間；冬季機房相對濕度值盡量降低，減少空調的加濕時間。對于一些等級低的機房，可以考慮關閉空調加濕和加熱功能。
        （3）需熟知機房所有設備的工作溫度，溫度控制不好會降低通信設備壽命，最好在選用通信設備時就選用耐高溫性設備。
        （4）不用才是最省的，該法屬于典型的防守性節能，不會增加任何成本，而且節能效果明顯。
 
2、空調自適應節能控制技術
        機房專用空調自適應節能控制技術充分利用遇信機房空調冷量的富裕量而達到節能的目的，機房空調冷量的設計原則為N+1，其中N為夏天最高氣溫時的全冷量需求，1為備用機組臺數。當N能滿足全部冷量需求時，則機房冷量的富裕量是很大的，其富裕量主要體現如下：
        （1）一臺備用空調的冷量。
        （2）晝夜之間溫差較大，即使夏天也可達10℃。
        （3）季節溫差，如上海地區冬夏季溫差達30℃以上。
        因此，可以利用空調自適應控制原理，解決最需要解決的通信設備的環境控制問題。
        （1）自適應由點到面：改變專用空調只利用本機回風口傳感器的溫、濕度值，無法監測整個機房平面的真實環境溫、濕度數據，準確性不夠的狀況，對整個機房的溫、濕度整體進行控制。
        （2）自適應由“單兵”到“團隊”作戰：改變“空調群”的組合使用過程中各自為政，甚至出現機房內有的空調在制冷的同時有的在制熱，使用極不合理的狀況，使空調機組協同工作。自適應由“缺陷”到“合理”：改變由于機房機架排列、建筑結構、線現走向排序等復雜客觀因素，造成空調機組的氣流組織缺乏優化處理，使機房內溫差大的情況，使機房溫濕度達到理性控制的目的。
        其工作原理如下：
        （1）模糊控制技術：自動跟蹤晝夜、季節、地區、機房內區域環境溫、濕度值的變化。準確計算通信機房各“區域”與外部環境溫、濕度值之間的關系。
        （2）PID技術：動態調整空調的設定溫度、濕度、修正值等參數，根據空調設備的實時運行狀況，配以智能化的控制算法軟件，優化壓縮機的運行周期，平衡空調設備供冷量與 標溫濕度值之間的關系。
        ① 比例幅度（P）——穩定：是實際溫度與設定溫度之間的允許偏差，以℃表示。
        ② 積分控制（I）——準確：是由實際溫度與設定溫度的差值大小及差值持續時間長短來決定的。積分控制是對總控制輸出連續輕微地增加或減小制冷或加熱，以使實際溫度續漸靠近并到達設定值。
        ③ 微分控制（D）——預期：是根據溫度的變化速率而做出反應的。溫度變化越快，微分控制便會越大。微分控制可以阻止因負荷突然變化造成實際溫度過度偏離溫度設定值，起到預期控制的作用。
        （3）計算機溫度場模擬技術：根據機房不同的工況條件、空調冷量分布、風量擴張循環等綜合數據，提高優化冷量利用效率，排列出空調優先資格順序，達到冷量效率最大化精確控制“N+1”“N+0”“N-1”等臺空調數量的開啟與關閉，使空調始終處于最佳工作狀態，有效地實現機房整體環境的恒溫恒濕，提升通信設備的環境安全、節約空調能源消耗、延長空調機組的使用壽命。
 
3、采用高效機房空調
        從機房空調演變過程可以知道，機房空調的效率一直在提高。例如，機房空調的壓縮機從半封活塞到全封閉活塞式，再到全封閉渦旋式，能效比增強25%左右；所以我們現在采用全封閉渦旋式壓縮機比20世紀80年代初期的空調設各要節能25%；另外，在空調的室內送風系統中，風機電動機直聯比風機皮帶傳動節能，而渦旋直聯風機又比前兩者更節能，如渦旋風機比皮帶傳動要節能20%以上。
        （1）為了節能，優先選用高效壓縮機和風機。
        （2）分析在網的空調設備，對高耗能老型號設備建議淘汰。
 
4、通倍機房建筑節能
        早先一些機房由于設計較早，未考慮機房建筑節能，圍護結構傳熱損失比較大，加上一些大樓內機房和辦公用房混用，建造時為追求建筑立面效果，窗墻比例偏大，井大量采用玻璃幕墻，這些因素均增加了空調負荷，導致機房空調系統的浪費。
        （1）通信機房建筑進行機房節能設計。例如，玻璃窗和墻體采用保溫隔熱性能好的材料。
        （2）在需要對室外新風進行冷卻的季節，新風量越少越節能；所以要確保機房的密閉性，減少漏風等新風進入機房。
 
5、采用新型環保制冷劑
        目前，機房空調使用的制冷劑為氟利昂R22，依據蒙特利爾協定將于2030年停止使用。近年來，市場上替換品以亞共沸制冷劑為多，如407C、418A、410A（需重新制作系統）等，環保同時有一定節能效果。更換新型制冷劑后，一方面達到子對臭氧層的環保要求，另一方面在合理調整空調運行工況后新型制冷劑可適當降低空調壓縮機運行電流。
        （1）有一定節能效果，但和廠家資料有出入。例如，某制冷劑，推廣廠家資料顯示節能效果在9%～15%；現場自己做的節能效果為5%～8%，測試人員不同、測試方法的差異導致節能效果差異很大。
        （2）實際操作步驟較麻煩，需對制冷劑進行回收，最好由專業人員進行操作，更換費用較高。
 
6、添加耐磨劑
        專用空調是按照大風量、低焓差的原理設計的，能效比明顯優于民用空調，屬于節能型空調，要進一步提高效率、降低能耗有一定難度。由于考慮到目前專用空調部分還是采用活塞式壓縮機，因此采用冷凍油添加劑增加潤滑，減少壓縮機的運行阻力，同時增強冷凝器和蒸發器的換熱效率是解決方法之一。
        極化分子添加劑技術起源于美國，最早用于軍事領域，1996年開始民用，對于減少機件摩擦效果十分明顯，可以提高潤滑度1500%，將其用于空調冷凍油添加劑，將大幅提高壓縮機效率。
        極化分子冷凍油添加劑的機理如下：極化分子帶有電荷，這種分子對金屬表面具有極強的親和力，在制冷循環的壓縮機、冷凝器、蒸發器、管路的內表面形成一層單層分子薄膜，在形成過程中，逐步驅趕原來附著在金屬表面的沉淀物和冷凍油膜，直至極化分子布滿制冷循環系統內壁。
        為制冷系統添加極化分子有如下幾個好處。
        （1）減少壓縮機的活塞環與缸壁的摩擦阻力，同工況下減小壓縮機的輸入功率。
        （2）保護壓縮機的摩擦部件損耗，增加壓縮機內密封，延長壓縮機壽命。
        （3）阻止氧化，提高金屬抗氧化能力78%。
        （4）由于潤滑度提高，因此降低壓縮機起動電流沖擊。
        （5）降低壓縮機的噪聲和振動。
        （6）極化分子具有趨油作用，有利于制冷系統回油，避免制冷系統的油堵和臟堵。
        （7）減少壓縮機冷凍油的更換次數。
        極化分子冷凍油添加劑的加注方法很簡單，僅需要使用手動泵連接空調加液口，按每冷噸0.5盎司或冷凍油量5%的比例加注，10min可以完成1臺。機組在添加極化分子后，15年內不需要再次添加（極化分子具有自我修補能力）。因為一般專用空調的使用壽命在12年左右，所以一臺空調終生添加一次即可。
 
7、關閉備用空調
        在空調能量滿足機房要求的條件下，部分空調的壓縮機就不再工作，而這些空調的風機仍然在繼續工作，開啟的風機在不停地輸送空氣氣流，消耗能量，因此可以在滿足機房負荷和氣流循環量的情況下，關閉備用空調，節約風機工作的能量。一些機房空調廠家已經提供聯機熱備份和輪換功能，可以使用此項功能關團備用空調，柜式空調可以采用人工方法關閉。
        （1）費用低，由于風機運行時間長，關閉備用風機有一定的節能效果。
        （2）僅適用于機房負荷較小，空調富裕有備機的機房。
 
8、機房空調壓縮機采用變頻技術
        傳統的機房專用空調，是依靠壓縮機不斷地“開、停”來調整室內溫度的；而變頻技術是對機房專用空調壓縮機加裝變頻器，通過變頻器來改變壓縮機的供電頻率，調節壓縮機轉速，依靠壓縮機轉速的快慢達到控制室溫的目的，避免了壓縮機頻繁啟停。
        （1）變頻器的使用避免了壓縮機的頻繁啟停，對延長壓縮機的使用壽命和防止機房溫度波動有好處。
        （2）這種方法需外加變頻器，操作性差；變頻器本身要消費電能，會產生諧波，通信機房空調普遍采用N+1配置，導致節能效果不明顯。
 
9、裝設水噴淋裝置
        IDC機房的主要熱源具有發熱的相對均衡性和顯熱性，為保證機房的運行要求，機房空調基本上長期連續運行。隨著通信設備集成度的不斷提高，通信設備向密集型、高負荷發展、單位機架用電量從最初設計容量的8A提高到13A、16A、20A，甚至更高，造成機房熱負荷持續增大，空調排列越來越密集。
        通信機房在局房建設時因受種種條件限制，風冷型空調配套的室外機平臺預留不夠充分，造成個別機房專用空調配套室外機安裝間距較密，散熱效果受到很大的影響，不利于機房專用空調系統充分發揮最大效能，降低了其制冷效率。有些機房通過室內空調擴容和室外機移位，達到機房發熱量和制冷量匹配、散熱量和環境溫度匹配，從而有效抑制機房溫度的攀升。但由于受到室外機安裝位置的限制，室外機擺放過密，環境溫度逐年升高，散熱環境溫度高，一些負載較大的空調在高溫環境下工作電流大，經常出現高壓跳機導致空調停機的現象。
        在室外機背面位置安裝滴水霧化裝置來降低冷凝器進風側空氣的溫度，增加冷卻側的散熱效率，提高了空調的經濟性能及安全性能，不會損傷到空調設備的可靠性及使用壽命。
        霧化噴淋的工作原理：通過對空調室外機的水噴淋，可以降低室外機的工作溫度。通過高速直流電動機的大于10000r/min的轉速，可將每一滴水霧化成原水滴體積的1/500左右，使蒸發速度加快。由于水滴的體積大大縮小，因此霧化蒸發速度比水滴的蒸發速度快300倍以上。霧化噴淋使得水噴淋到空調室外機冷凝器散熱片上時能夠產生從液態到氣態的物理相變，使吸收的熱量大大增加。水從液態到氣態吸收熱量為水升溫1℃吸熱的539倍，在很短的時間內使冷凝器背后局部降溫2～5℃。考慮功率損耗及效率等因素，其散熱能力也可以比一般的噴淋高。水也是能源，不能浪費，霧化器將每一滴水都打成霧狀，基本不浪費一滴水。
        其主要特點和優勢如下：
        （1）改變空調冷凝器工況條件使冷凝器冷凝效果大大改善，可降低冷凝器的內部壓力。例如，啟動該系統后，機房專用空調的室外冷凝壓力可以從原先的23～24 ㎏f/cm2降低至18～19 ㎏f/cm2，下降4～5 ㎏f/cm2，即冷凝溫度從60℃降低至50℃，降溫達10℃之多，節能效率約為20%。
        （2）經霧化后，冷凝器的清潔度大大提高，鋁翅片不再積滿灰塵，使敗熱效果大大提高。
        （3）一些負載較大的空調機以前經常會高壓跳機，使用了冷凝器霧化裝置后由于降低了冷凝器的內部壓力，使高壓停機的故障大大降低，恢復到較佳空調運行工況。
 
10、機房空調冷凝熱回收利用
        空調在制冷時要通過風冷冷凝器排出大量的熱量，而且排氣溫度和冷凝溫度之間存在的巨大過熱度會消耗相當一部分冷凝器盤管面積，如果預先將該部分過熱去掉，將相對地增加冷凝面積而不增加成本。可以在冷凝器之前增加熱回收器制取生活熱水，通過對機房空調的改造，冷水通過水流量開關進入熱交換器入口，水流量開關控制冷凝水的溫度和水量，熱回收裝置通過逆流循環將機組運行所排放的大量廢熱回收再次利用，降低制冷劑溫度的同時制取為45～60℃的生活熱水。
        冷凝熱回收節能改造的核心技術是冷凝熱回收采集器，實現空調壓縮機在制冷運行中排放出的高溫載冷劑蒸氣與被加溫冷水的熱交換，將壓縮機排出的熱量轉換成可利用的熱水，其實質是一個高效的板式熱交換器。
        （1）一方面，降低了空調廢熱的排放，夏季可以很好地降低冷凝壓力，提高了空調的制冷效率，達到節能的目的；另一方面，獲取了免費熱水，如可以供給外線人員洗澡用；綜合效果比采用冷凝器單純使用水噴淋的效果要好。
       （2）需對空調進行改造，加裝水冷凝器也會增加成本；冬季情況下不易控制。
 
11、加裝水冷熱交換裝置
        目前，通信機房樞組大樓的特點主要有以下幾點：
        （1）高密度、高熱量：通信機房內的機柜、儀器每年都在不斷增加，隨著設備的體積越來越小，單位平方內的發熱量也越來越大。
        （2）空調設備陳舊：通信機房樞紐大樓內的機房專用空調很多都已超出空調最佳使用期5年，空調使用效果也在逐年降低，影響了機房整體的制冷效果。
        （3）冷凝環境惡劣：通信機房樞組大樓內空調冷凝器一般都鋪設于各個樓層的陽臺上，或者集中擺放于頂樓或裙樓的屋面，這樣密集的擺放，會導致空調冷凝器散熱效果很差，形成熱島效應，影響空調的使用。
        （4）室外冷凝器工作噪聲大：由于冷凝環境溫度過高，冷凝器必須滿負荷工作，因此風機高速運轉，過大的機械嗓聲及空氣流動噪聲會擾民，不利于環保。
        針對以上通信機房的特點，目前常用的有兩套完善的系統改造方案——機房空調冷凝器水預冷和水再冷改造，能滿足通信行業節能、降耗、減排、降噪的目的，并有效降低夏季機房空調的維護時間，提高通信機房的工作效率。
        1. 水預冷系統
        機房空調冷凝器水預冷改造，是指風冷型機房空調在壓縮機排氣口與風冷冷凝器進氣口之間的管路上，串聯一臺殼管式水冷冷凝器，進行雙冷源冷凝換熱，優先進行水冷換熱，從而降低風冷冷凝器的冷凝負荷，提高空調換熱效率，降低空調室外機噪聲，達到節能、降耗、減排、降嗓的目的。
        該系統適用于各類通信機房，尤其是夏季高溫天氣或空調風冷冷凝器密集布置時使用，效果更為顯著。同時，可應用于機房內各種品牌型號的空調，包括佳力圖 （CANATAL）、艾默生（EMERSON）、斯圖斯（STULZ）、力博特（Liebert）、海洛斯（HIROSS）、梅蘭日蘭（MerlinGerin）等國內一線、二線品牌。不管機房空調采用的是單制冷系統還是雙制冷系統，都可采用該系統完成節能改造工程。
        在我國南方采用該系統，進行節能改造，每年有效運行時間約為七個月。而在北方因平均氣溫過低、天氣寒冷，每年的有效運行時間約為五個月。
        如若延長該系統的有效運行時間，可在供水系統中增加乙二醇自動手動補充系統，利用二乙醇溶液的防凍特性，可保證該系統在冬季也能正常運行。
        2. 水再冷系統
        與水預冷類似，只是將殼管式水冷換熱器安裝在風冷式冷凝器之后，機房空調壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑氣體先經過冷凝器散熱，再通過水冷熱交換裝置，從而提高空調的換熱效率，達到節能降耗的目的。
        實際案例：杭州某機房項目改造采用水再冷方案。
        改造費用：21萬元。
        改造設備：佳力圖9AU20設備10臺（單臺制冷量71.6kW）。
        測試方式：掛表測試。
        計算方式：以每年開啟五個月，電價為10元/kW·h。
        測試結果：若改造系統未開，則每天平均耗電5098kW·h；若開啟該系統則耗電量為4541kW·h，每天平均可節約電能557kW·h。
        按照計算方法：（5098-4541）kW·h×150天/年×1元/kW·h=83550元/年

210000元÷83550元/年=25年（即2.5年可收回成本）

        水冷熱交換裝置優缺點分析：
        1）增加了一套新冷源，空調機從此具有雙冷源
        水冷改造就是在原空調制冷原理不變的情況下額外增加一套新冷源，空調機從此具有了雙冷源：風冷+水冷。水冷是目前常用的最為穩定的冷源，無論氣溫、天氣狀況如何惡劣，都能提供穩定的冷卻效果。
        空調具備雙冷源后可以根據需求選擇使用其中一種冷源或水冷加風冷同時使用，這時水冷可以承擔大部分的冷卻任務，風冷室外機工作時間大大降低，即使其中一種冷源如室外機出現故障，停止工作，水冷系統仍然可以保證空調的正常工作，這一點同時也極大地保障了機房的安全。
        2）零腐蝕性
        水冷改造直接冷卻氟利昂，對原室外機無任何負面影響，相比之下，水噴淋、潛熱過度裝置等方案均屬于增加空氣濕度，降低室外及周邊溫度的方式，由于室外機長期處于高熱、高濕的環境內，勢必加速室外機翅片的腐蝕。
        3）節能效果顯著
        按照同類改造項目改造前后的節能測試，水冷系統節能率一般在10% 以上（因氣候、機房實際情況不同略有差異）。
        4）系統本身使用壽命長
        水冷系統所用材料、設備采用中央空調的建設要求，使用壽命接近大型中央空調的使用壽命，顯而易見，即使在機房空調報廢后再更換下一批空調時，本系統仍然可以正常使用。
        5）維護工作量大大降低
        水系統運行穩定，投入使用后，機房空調夏季高溫高壓現象將大大減少，空調故障率及維護工作量將大大降低，同時，系統本身維護簡單，只需定期清洗過濾器，每年冬季換水保養一次即可。
        綜上所述，水冷系統具有安全、穩定、使用壽命長、故障低、維護簡單、節能效果顯著、對原空調設備無損害等特點，是日前行業內空調節能改造的首選方案。但是缺點在于初投資較高，所以通常建議用戶根據自身資金情況選擇分期改造的方式。

12、調整空調最佳系統工況
        再好的設備也離不開維護，機房空調只有運行在最佳的工況下，才能發揮空調的最大制冷量，達到空調節能的目的。這是維護的最高手段，也是最有效和最重要的節能方式之一，這是戰斗在動力崗位一線員工的終極奮斗目標。
        維護好的空調可以很好地發揮功效，維護不好的空調只會耗能。根據資料，定期維護的空調比不維護的空調平均節能在25%以上。
        綜上所述，選擇哪一種節能方案需要根據機房的具體情況和機房所處地域的氣候條件來做出選擇。當然節能要付出一定代價，需要有一定的成本和投入。節能技術的應用要增加或改造一定數量的設備，也要增加設備維護的工作量。應在對節能項目是否能做到既節約能源又降低運營成本進行跟蹤測試，并在做出綜合評估之后，決定是否需要開始節能項目。