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【摘要】为保证通信机房设备的正常运行，机房空调系统由于全年都要处于工作状态，造成了机房大量电能的浪费。为此，针对通信机房空调系统的电能损耗问题，本文介绍了几种比较常用的节能技术，通过对这些节能技术的分析，为降低通信机房空调系统能耗提供了一条新的思路。
【关键词】通信；机房；空调；节能
【Abstract】In order to ensure the normal operation of the communications room equipment， the engine room air conditioning system due to the whole year to be in working condition， resulting in a large number of computer room waste of electricity. In order to solve the problem of power loss in the air conditioning system of communication room， this paper introduces several kinds of energy saving technologies， and provides a new way to reduce the energy consumption of the air conditioning system of the communication room through the analysis of these energy saving technologies.
【Key words】Communication；Room；Air conditioning；Energy saving
1. 通信機房空调系统节能的必要性分析
近年来我国通信数据业务发展迅猛，而且随着电信产业越来越市场化，这一发展趋势还将进一步加强。通信设备大量采用集成电路，致通信机房内热流密度较高；特别是对于大型数据机房，设备的功率大，机房内高温区域普遍存在。由于通信机房的环境条件对通信设备的运行稳定性、寿命和故障率影响很大，因此，保证通信机房具有良好的空调效果越来越重要。机房专用空调除了可以保证机房的温度、湿度、洁净度以保证整个机房连续运行以外，还需要解决机房高热密度的问题，一个IDC 机房的最大功率密度可高至40 千瓦。数据中心网络机房冷却系统一旦存在设计和配置缺陷，将可能导致无法挽回的既定冷却性能，危及设备的寿命和整个网络的安全运行。在系统远低于额定负载运行时，问题不明显；一旦设备的机载密度增加，当数据中心机架接近设计极限时，过热问题就显得尤为严重。提高换热性能、降低功率、节省运行成本，需要合理设计空调系统的气流组织形式。现代各种型号的调控设备其内部元器件主要采用半导体组成。因为集成电路体积不断小型化，致使机房单位容积发热量增大，设备负荷占整个机房总负荷的60%～80%，甚至更高。针对提高高热流密度通信机房空调系统的换热性能的研究具有实际的经济意义，而机房的热量是通过空气的流动把设备的发热量带走，影响热交换性能的主要因素是机房内的气流组织形式，合理的气流组织形式可以最大限度地提高空气的对流换热系数。
2. 机房空调常用技术
在空调全年运行的通信机房内，空调用电能耗很大。由于以下原因，空调系统长时间处于非满载运行状态：（1）通信设备对空调系统要求较高，设计时安全余量较大；（2）设备分期安装、分期投入运行，通信机楼启用初期空置率较高；（3）空调系统的制冷量是用夏季空调计算温度计算而得，在其他季节，室外温度降低，冷负荷变小。因此，通信机房的空调系统的节能潜力是比较大的[4]。针对通信机房的不同用途，采取的节能措施有所不同。以下对几种常见的机房空调节能措施进行分析。
2.1 采用变频技术。
变频器应用于空调系统可实现对水泵、风机等设备的无级调节，有利于空调系统的节能。在空调系统非满载运行时，通过调节冷水流量来调节空调系统的出力。在调节冷水流量时，通常采用阀门节流调节和水泵转速变频调节。空调水泵的耗电量占中央空调系统耗电量的15%～30%，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较大。采用交流变频技术控制水泵的运行，是目前中央空调系统节能改造的有效途径之一。机房专用空调压缩机变频技术是利用变频器改变压缩机的供电频率，通过调节压缩机的转速达到控制室温的目的。空调每次启动时，先以最大功率、最大风量进行制热或制冷，迅速接近所设定的温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态下运转，仅以所需的功率维持设定的温度。这样不但温度稳定，避免了压缩机频繁地开、停所造成的使用寿命的缩减，而且耗电量大大下降。
2.2 改善气流组织。
在通信机楼中，空调的气流组织不仅关系到通信设备的温度能否降到工作温度，还关系到空调的能效问题。通信机房常用的两种气流组织方式——上送侧回和下送上回或侧回中，下送风具有较高的冷却效率，能使空调系统达到较高的能效比。地板下空调送风技术作为一项空调设计的创新技术，具有提高换热效率、节约能耗、降低成本等优点。地板下空调送风技术的基础性研究，设计指导与设计工具的开发和已建项目运行性能数据整理对空调系统与建筑设施整合方案的开发都十分关键。对于高热流密度的通信机房采用下送风上回风的气流组织方式既可以取得很好的冷却效果，也可以节约能源降低成本，减少了施工周期，交换机房外观整齐、美观。较之于上送风的气流组织形式，下送风还避免了各送风口的安装与程控设备机架、线架及消防管道的安装的相互制约以及风管和风口设计与照明灯具布置的相互制约等问题。另外，由于地板下送风静压箱一般较之于风管大许多，所以下送风一般也没有上送风时一定要考虑诸如尽可能地使送风主管风速控制在某范围下，以减少阻力损失及噪音等问题。因此，下送风在国内外IDC 数据机房中得到了比较广泛的应用。 2.3 合理选用蓄冷系统节约电能。
世界各国用电状况不尽相同因而呈现出不同程度的电负荷峰谷具有较大差异。倘若在高峰用电时期则电力供应必然不足而在低峰时段则呈现供应电力过剩状况。在实施依据电力峰谷进行电能计价的区域我们便可科学利用低电价时段设计冰蓄冷系统把水制为冰进行冷凉储存而在高电价时段我们可将这些冷量予以释放进而对整体电力负荷填谷移峰工作起到显著作用。由此可见科学采用冰蓄冷系统可有效节约电能产生较好的社会效益与经济效益。
2.4 精确下送风空调系统原理。
（1）精确下送风方式是在空调风柜底部做一送风静压箱以及在机房通信设备摆放区域地板下做一架空支架，经过空调风柜处理过的低温空气，从空调风柜底部先送到送风静压箱内，经送风静压箱均匀分配气流后再送到架空地板内，利用架空地板形成的空间作一个静压箱，然后通过通信机柜底板上的可调风口，根据需要将架空地板内的冷空气精确地送到每个通信机柜，冷空气带走通信设备的热量后，再流过机房走道等环境空间，通过通信机房内墙上的回风口回到空调风柜进行冷却降温处理，再循环使用（下送风系统原理图见图1）。
（2）精确下送风空调系统直接将冷空气从架空地板风口送入通信机柜内，遵循“先冷设备，后冷环境”的原则，可以适当提高通信机房回风温度，加大了冷却温差，减少空调风系统的输送能耗，是一种具有高效换热效率的气流组织，在一定程度上解决了大风量、小焓差设计和空调风系统能耗的矛盾。
3. 采用制冷主机群控系统
通信机房内往往有多台制冷主机。为了节能，在冷负荷随季节变化的情况下，制冷主机和辅助制冷设施的运行台数也应随着变化，而在负荷恒定期间，应当轮换开启不同的机组，提高制冷主机的运行效率。以上功能需要制冷主机群控系统来实现。制冷主机群控系统是根据负荷自动调整机组运行台数，能实现机组与水泵及冷却塔联动控制和设备轮换控制，具备完善的报警、图形显示操作界面、报表打印功能的系统。使用制冷主机群控系统不但可以提高制冷主机的效率，节省电能，而且可以减少多开主机带来的电量浪费。
4. 结束语
节能、环保是人类社会持续发展的永恒主题为杜绝当前建筑能耗严重、暖通空調系统耗能显著的不良现象我们只有秉承科学节能设计原则推行绿色科技制定切实有效的节能设计策略、途径才能真正令暖通空调系统充分发挥节能效益激发经济、安全、舒适调控作用。
参考文献
[1] 通信机房空调系统节能技术.
[2] 曾志坚.暖通空调系统的节能问题分析.
[3] 浅议通信机房的空调节能技术.
[4] 信息机房建设技术规范.
[文章编号]1619-2737（2017）07-20-670
【关键词】通信；机房；空调；节能
【Abstract】In order to ensure the normal operation of the communications room equipment， the engine room air conditioning system due to the whole year to be in working condition， resulting in a large number of computer room waste of electricity. In order to solve the problem of power loss in the air conditioning system of communication room， this paper introduces several kinds of energy saving technologies， and provides a new way to reduce the energy consumption of the air conditioning system of the communication room through the analysis of these energy saving technologies.
【Key words】Communication；Room；Air conditioning；Energy saving
1. 通信機房空调系统节能的必要性分析
近年来我国通信数据业务发展迅猛，而且随着电信产业越来越市场化，这一发展趋势还将进一步加强。通信设备大量采用集成电路，致通信机房内热流密度较高；特别是对于大型数据机房，设备的功率大，机房内高温区域普遍存在。由于通信机房的环境条件对通信设备的运行稳定性、寿命和故障率影响很大，因此，保证通信机房具有良好的空调效果越来越重要。机房专用空调除了可以保证机房的温度、湿度、洁净度以保证整个机房连续运行以外，还需要解决机房高热密度的问题，一个IDC 机房的最大功率密度可高至40 千瓦。数据中心网络机房冷却系统一旦存在设计和配置缺陷，将可能导致无法挽回的既定冷却性能，危及设备的寿命和整个网络的安全运行。在系统远低于额定负载运行时，问题不明显；一旦设备的机载密度增加，当数据中心机架接近设计极限时，过热问题就显得尤为严重。提高换热性能、降低功率、节省运行成本，需要合理设计空调系统的气流组织形式。现代各种型号的调控设备其内部元器件主要采用半导体组成。因为集成电路体积不断小型化，致使机房单位容积发热量增大，设备负荷占整个机房总负荷的60%～80%，甚至更高。针对提高高热流密度通信机房空调系统的换热性能的研究具有实际的经济意义，而机房的热量是通过空气的流动把设备的发热量带走，影响热交换性能的主要因素是机房内的气流组织形式，合理的气流组织形式可以最大限度地提高空气的对流换热系数。
2. 机房空调常用技术
在空调全年运行的通信机房内，空调用电能耗很大。由于以下原因，空调系统长时间处于非满载运行状态：（1）通信设备对空调系统要求较高，设计时安全余量较大；（2）设备分期安装、分期投入运行，通信机楼启用初期空置率较高；（3）空调系统的制冷量是用夏季空调计算温度计算而得，在其他季节，室外温度降低，冷负荷变小。因此，通信机房的空调系统的节能潜力是比较大的[4]。针对通信机房的不同用途，采取的节能措施有所不同。以下对几种常见的机房空调节能措施进行分析。
2.1 采用变频技术。
变频器应用于空调系统可实现对水泵、风机等设备的无级调节，有利于空调系统的节能。在空调系统非满载运行时，通过调节冷水流量来调节空调系统的出力。在调节冷水流量时，通常采用阀门节流调节和水泵转速变频调节。空调水泵的耗电量占中央空调系统耗电量的15%～30%，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较大。采用交流变频技术控制水泵的运行，是目前中央空调系统节能改造的有效途径之一。机房专用空调压缩机变频技术是利用变频器改变压缩机的供电频率，通过调节压缩机的转速达到控制室温的目的。空调每次启动时，先以最大功率、最大风量进行制热或制冷，迅速接近所设定的温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态下运转，仅以所需的功率维持设定的温度。这样不但温度稳定，避免了压缩机频繁地开、停所造成的使用寿命的缩减，而且耗电量大大下降。
2.2 改善气流组织。
在通信机楼中，空调的气流组织不仅关系到通信设备的温度能否降到工作温度，还关系到空调的能效问题。通信机房常用的两种气流组织方式——上送侧回和下送上回或侧回中，下送风具有较高的冷却效率，能使空调系统达到较高的能效比。地板下空调送风技术作为一项空调设计的创新技术，具有提高换热效率、节约能耗、降低成本等优点。地板下空调送风技术的基础性研究，设计指导与设计工具的开发和已建项目运行性能数据整理对空调系统与建筑设施整合方案的开发都十分关键。对于高热流密度的通信机房采用下送风上回风的气流组织方式既可以取得很好的冷却效果，也可以节约能源降低成本，减少了施工周期，交换机房外观整齐、美观。较之于上送风的气流组织形式，下送风还避免了各送风口的安装与程控设备机架、线架及消防管道的安装的相互制约以及风管和风口设计与照明灯具布置的相互制约等问题。另外，由于地板下送风静压箱一般较之于风管大许多，所以下送风一般也没有上送风时一定要考虑诸如尽可能地使送风主管风速控制在某范围下，以减少阻力损失及噪音等问题。因此，下送风在国内外IDC 数据机房中得到了比较广泛的应用。 2.3 合理选用蓄冷系统节约电能。
世界各国用电状况不尽相同因而呈现出不同程度的电负荷峰谷具有较大差异。倘若在高峰用电时期则电力供应必然不足而在低峰时段则呈现供应电力过剩状况。在实施依据电力峰谷进行电能计价的区域我们便可科学利用低电价时段设计冰蓄冷系统把水制为冰进行冷凉储存而在高电价时段我们可将这些冷量予以释放进而对整体电力负荷填谷移峰工作起到显著作用。由此可见科学采用冰蓄冷系统可有效节约电能产生较好的社会效益与经济效益。
2.4 精确下送风空调系统原理。
（1）精确下送风方式是在空调风柜底部做一送风静压箱以及在机房通信设备摆放区域地板下做一架空支架，经过空调风柜处理过的低温空气，从空调风柜底部先送到送风静压箱内，经送风静压箱均匀分配气流后再送到架空地板内，利用架空地板形成的空间作一个静压箱，然后通过通信机柜底板上的可调风口，根据需要将架空地板内的冷空气精确地送到每个通信机柜，冷空气带走通信设备的热量后，再流过机房走道等环境空间，通过通信机房内墙上的回风口回到空调风柜进行冷却降温处理，再循环使用（下送风系统原理图见图1）。
（2）精确下送风空调系统直接将冷空气从架空地板风口送入通信机柜内，遵循“先冷设备，后冷环境”的原则，可以适当提高通信机房回风温度，加大了冷却温差，减少空调风系统的输送能耗，是一种具有高效换热效率的气流组织，在一定程度上解决了大风量、小焓差设计和空调风系统能耗的矛盾。
3. 采用制冷主机群控系统
通信机房内往往有多台制冷主机。为了节能，在冷负荷随季节变化的情况下，制冷主机和辅助制冷设施的运行台数也应随着变化，而在负荷恒定期间，应当轮换开启不同的机组，提高制冷主机的运行效率。以上功能需要制冷主机群控系统来实现。制冷主机群控系统是根据负荷自动调整机组运行台数，能实现机组与水泵及冷却塔联动控制和设备轮换控制，具备完善的报警、图形显示操作界面、报表打印功能的系统。使用制冷主机群控系统不但可以提高制冷主机的效率，节省电能，而且可以减少多开主机带来的电量浪费。
4. 结束语
节能、环保是人类社会持续发展的永恒主题为杜绝当前建筑能耗严重、暖通空調系统耗能显著的不良现象我们只有秉承科学节能设计原则推行绿色科技制定切实有效的节能设计策略、途径才能真正令暖通空调系统充分发挥节能效益激发经济、安全、舒适调控作用。
参考文献
[1] 通信机房空调系统节能技术.
[2] 曾志坚.暖通空调系统的节能问题分析.
[3] 浅议通信机房的空调节能技术.
[4] 信息机房建设技术规范.
[文章编号]1619-2737（2017）07-20-670