通信机房空调节能方案

通信机房空调节能解决方案综述

杭州中信网络自动化有限公司

一、通信机房节能背景

近年来，全国通信网络规模和用户规模不断扩大，通信企业设备运行的耗电量已经成为不断增加的重要成本。在众多的用电成本中，空调用电费占有相当大的比例。据调查，在机房中仅精密空调的运行耗电量就占机房总用电量的50%以上，在数量众多的基站、模块局中，空调用电量基本占基站或模块局用电量的70%左右。因此，如何降低空调用电的开支，成为通信企业迫切需要研究的重要课题。

二、通信机房节能途径

对于通信机房这类几乎全年都需要向外排热的特殊场所，全年运行空调能耗很大，目前国内存在以下几种节能手段：变频技术；机房空调机组自适应控制技术；新风冷却技术等。

采用正确、合理的综合解决方案可以有效减少空调的运行时间，在节约空调用电的同时延长空调的使用寿命，提高能源利用率，保护环境，减轻国家能源的供需压力。

三、通信机房新风节能方案

应用室外新风实现机房空调节能技术的原理就是以室外的自然环境为冷源，当室外空气温度低于室内温度一定程度时，通过相应的技术手段将室外新风与机房内空气进行热交换，把机房的热量带走，达到降低机房温度的目的，从而减少空调设备的使用时间，达到节约电能的目的。

应用室外冷源进行机房降温，在技术实现上，目前有下列几种方式：1．节能产品的现状

目前，基站通风节能产品按结构不同，包括两大类：直排式和热交换式。

1)直排式节能系统

当室外空气温度较低时，直接将室外低温空气送至室内，为室内降温；当室外温度高，不足以带走室内热量时，则开启空调。该方式直接引入室外的空气，机房环境易受外界的影响。

产品结构依据空气动力学的原理，在机房相对的两面墙壁上按不同的高度开两个孔，分别做为出风口和进风口。在排风扇的作用下，使机房内形成流动气流，不断的引进低温的室外空气，排出高温的室内空气。从而，达到降温节能的目的。如图1-1所示。

产品由进风口/出风口和控制器等三部分组成，控制器的功能智能化，与空调联动控制，按预定的程序，根据温度变化情况，执行进/排风或空调机的开/关机控制。

实际应用中，有不同的排风模式，包括：主动进风/被动排风、被动进风/主动排风、主动进风/主动排风等。其中，主动进风/被动排风方式是基站较适合的送风方式，被多数的厂家推广使用。

但该新风置换系统具有以下缺点：

∙户外空气质量难以保证符合机房设备对尘埃度的要求，需要加装防尘栅，并定期对其进行清洗和更换，维护成本高

∙当户外湿度较大或者空气质量差时，必须关闭进风口

∙由于新风导入、机房内空气的导出，使得机房内原有火灾报警检测灵敏度降低或失效，给机房安全带来很大的隐患

∙户外环境中的有害或者腐蚀气体及微尘会进入机房，影响机房内设备的安全运行，存在运行安全隐患。

2)热交换式节能系统

产品由两套独立的循环风道组成，室外冷空气经过管道，进入室内换热器与强制循环流动的室内热空气通过特制形状的金属换热芯体进行热量交换，从而降低室内温度。如图1-2所示。控制器的功能智能化，可以实现与空调机的联动，按预定的程序执行换热器与空调机之间的开/关机控制。

产品的关键部件是换热芯体，又称为能量回收装置，室外空气不进入机房，在换热芯体内完成热交换作用。

热交换节能系统的主要优点是：

∙系统独立内风道可保持室内气压、湿度始终不变，符合国家通信基站/机房设计标准；

∙隔离性：内外空气只进行热量交换，空气成分间完全隔离，解决了普通新风置换系统存在的问题，杜绝了户外空气进入机房内，可应用于通风系统无法使用的化工厂附近、粉尘较大、海雾较大、气候恶劣等地区，确保通信设备安全可靠运行；

∙保湿性：因内外空气成分不交换，装置运行时，户内空气的湿度不会因装置运行而流失，相反，因为空调运行时间的减少，可以最大限度的减少因空调运行带走的户内空气湿度；

∙全气候性：不受外界环境影响，在合适的内外部温度温差条件下，可全气候运行。

热交换节能系统常用的回收装置有：金属壁换热器、热管换热器、转轮式换热器、静止型板翅式换热器等。其中目前静止型板翅式换热器应用较多。但相比而言，采用热管换热器更具优势。

热管换热器显著的特点是：

（1）、结构简单，换热效率高，在传递相同热量的条件下，热管换热器的金属耗量少于其他类型的换热器。（如图3所示）

（2）、每根热管都是相对独立的密闭单元，冷、热流体都在管外流动，并由中间密封板严密的将冷、热流体隔开。

（3）、有效的防止积灰，换热器设计可采用变截面结构，保证流体进出口等流速流动，达到自清灰的目的。

（4）、换热流体通过换热器时的压力损失比其他换热器小，因而动力消耗也小。（5）、由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位换热的，而热管元件相互又是独立的，因此即使有某根热管失效、穿孔也不会对冷、热流体间的隔离与换热有多少影响。

图3 热回收效率

2．节能产品的发展

限制通风节能产品普及应用原因主要是，人们希望节能产品不仅能节电，也要避免对机房环境的影响。不能干丢西瓜拣芝麻的事情。因此一些公司对产品进行了技术改进和发展。

1) 一方面，直排式通风节能产品改进了空气灰尘含量检测与空气过滤与除尘能力。具体做法是分别增加室内、室外灰尘传感器，实时检测室内灰尘含量，经控制器及时发出报警信息以及停机指令。增加进风口空气过滤除尘能力，在两层空气过滤棉的前端增加100目以上的细钢丝网，在钢丝网室外恻安装自动除尘刷，定时除尘。

2) 另一方面，热交换式节能产品中应用新工艺提高换热芯体的热交换能力。研发新型换热芯体材料取代铝板等，努力降低生产成本。采用低功耗电机，改进风箱结构，最大限度的提高节电率指标。

四、机房通风节能产品的适用性和经济性：

1．节能产品的特点

通过前面的产品介绍，我们可以将两类节能产品的性能特点对比如下：

从上面的对比结果可以看到直排式的主要特点是节电效率高，对基站所在地区的空气质量与环境状况要求较高；热交换式的主要特点是室外空气不进入室内，对机房环境没有影响，节电效率较低。

2．节能产品的适用性

我国幅员辽阔，各个省不同地市/地区的地理环境、气温温差以及空气质量的差异很大。参照节能产品的特点，可以看到气温温差以及空气质量的优差，决定了是否有必要安装节能产品以及安装哪一种类型的节能产品。通过实践考察与产品性能分析证明，节能产品具有适用性：温差大，空气质量差的地区适用安装热交换式；温差小的地区不需要安装通风节能产品；温差大，空气质量好的地区适用安装直排式。

另外，下列几个方面同样需要综合考虑是否适宜安装：

1) 机房耗电量的大小