通信机房空调的送风与节能问题

上送风 专用空调机房
上送风专用空调
和普通空调间隔安 装
机房通信负载功率（KW）
1120
255
112
509
机房空调同步能耗功率（KW）
550
322
121
981
空调占通信负载能耗的比值
49%
126% 108%
192%
1、建立数学模拟图形
根据数学模型，建立温度梯度的图解 模型，机房不同高度的温度梯度可模 拟为下图： 下送风上回风方式见图a； 上送风下回风方式见图b。
❖ 电信某局站，在室外温度在21-32度 的环境下，空调设定温度每下降1度， 压缩机工作时间平均增加4.5个百分点。
❖ 据统计，空调使用时间越长、耗电量 越大。如：一台5匹A空调，2001年8 月投入使用，额定功率4710W，一台 5匹B空调，1993年1月投入使用，额 定功率4660W，在同一个机房使用，
X
t1
图a：
H
下送风上回风空
调系统的温度在
机房整个高度上 的梯度分布
Wd 0
t0
A=0
X
t1
图b： 上送风下回风空
H Wd
调系统的温度在
机房整个高度上
的梯度分布 0
t0
A=0
t1
t1
t0
t0
A
A
t1
t1
t0
t0
A
A
Δt—机房内整个高度上的温度剧烈波动层； H—机房高度（净空）
t1 Δt
t0 A∞
t1
❖ 变频技术是一种应用广泛的电机节能 技术。应用了变频技术的空调机一方 面降低了开关损耗，另一方面提高了 低频运转时的能效。在空调行业多种 节能技术的应用中，变频技术是有效 和成熟的技术，目前，变频器技术已 很成熟，在市场上有很多国内外品牌 的变频器可以选购。
❖ 机房专用空调和普通的民用空调一样， 由于供电频率不能改变，定频空调的 压缩机转速基本不变，是依靠压缩机 不断地“开、停”来调整室内温度， 其一开一停之间容易造成室温忽冷忽 热，并消耗较多电能。机房专用空调 压缩机变频技术通过变频器来改变压 缩机供电频率，调节压缩机转速。依 靠压缩机转速的快慢达到控制室温的 目的。
专用空调显热比为0.95 压缩机能效比3.3 普通空调显热比为0.65 压缩机能效比2.9
以CM20A专用空调为例: 总冷量19.1KW则显冷量18.2KW; 普通空调要产生18.2KW的显冷量
则:18.2KW/0.65=28KW
两种空调的年耗电计算:
❖ 专用空调: (19.1/3.3)*24*365=50702KWH
机房喷雾效果示意图(平均节电约20%) 同一台空调喷雾器开与关时的比较
26
25
24
关喷雾
使用喷雾 23
22
21
20
7-26 11:30~12:30
7-26 12:30~13:30
7-26 13:30~14:30
7-26 14:30~15:30
7-27 10:06~11:06
7-27 11:06~12:06
带自由节能的室内一体化机组
机械制冷
压缩机
开
蒸发器风扇 开
冷凝器风扇 开
风闸
关
自由节能
压缩机
关
蒸发器风扇 开
冷凝器风扇 关
风闸
开
夏天室外机频繁跳机的地区 可加装冷凝器喷雾装置
冷凝器风扇 肉眼看不见的水蒸汽
雾化水 雾化器
主要工作原理
❖ 喷雾直流马达，它的转速达到9000转以上， 它能把水滴雾化成1/500的小水雾。这样一 滴水的接触面积就能增加近500倍。一滴水 的蒸发量（即换热量）就能增加相应的倍 数。通常一滴水在温度不超过10℃蒸发器 上不可能全部变蒸汽，但是经雾化后水滴 的体积发生巨大的相变，接触面增加了， 使蒸发速度加快了，所以雾化后的一滴水 比雾化前的一滴水热交换起码增加400多倍。
对上送风机房的送风改造措施：
❖ 对于已经安转了上送风、下回风 方式的通信机房，由于IDC机房热 量大，上送风空调冷风吹不远， 往往在机架走道1/2--2/3距离内有 效果，其余地方是热浪滚滚。为 此，可以采取计算摸拟的方式来 确定解决方案：
ຫໍສະໝຸດ Baidu机房现状
原空调对面加装空调方案
采取加装接力风机的方式，见下图 效果良好。
7-27 12:06~13:06
7-27 13:06~14:06
7-27 14:06~15:06
7-30 10:19~11:19
7-30 11:19~12:19
7-30 12:19~13:19
7-30 13:19~14:19
7-30 14:19~15:19
4、科学管理、降低能耗
❖ 众所周知，无论哪种的机房空调，空 调温度设定越低，耗电量越大，据统 计，16度时的空调用电量是25度时的 1.9倍，因此，出于节能的角度，在满 足机房温度的情况下，不要将温度设 定太低，因该适当加大出风量，这样 既节能又延长了压缩机使用寿命。
HX
t1
t1
H
H
H
t1
0
0
t0
0
t0
0 t0
A∞
A∞
A∞
下送上回的送风 方式的温度梯度
图2a
上送下回的送风 方式的温度梯度
图2b
两种送风方式间 同点的温度差
图2
2、结论
❖ （1）下送风方式是机房中最佳的气流 组织方式。
❖ 从图可知，机房专用空调的下送风 （侧）送风，上回风方式是通信机房 中最佳的气流组织方式；它顺应了设 备发出热量散发的自然气流流动方向， 使机房温度在机房工作区整个高度上 的阶跃值小于上送风的方式。
❖（2）、提高了制冷效率，降 低了能耗
❖ 因为通信机房下送风上回风的方式阻止 了设备放出的热量再返回到机房其他工 作区，缩短了散热路径，从而节省了空 调机组按工作区环境参数计算得到的冷 量，从而提高了制冷效率，降低了能源 消耗。
二、下送风方式受制约的因素 及解决办法
❖ 1、因素 ❖ （1）通信机房没有高架地板 ❖ （2）通信机房地板高度不足 ❖ （3）高架地板下各种电缆部分阻
❖ 冷冻和冷却水泵节电率 ❖ 式中： ❖ 为变频器运行频率： ❖ 为市电频率，一般为50Hz ❖ 例如：变频器运行频率＝35Hz ❖ 水泵节电率＝[1－（35Hz/50Hz）3]×100%＝65.7％ ❖ 变频器运行频率＝40Hz ❖ 水泵节电率＝[1－（40Hz÷50Hz）3]×100%＝48.8％
形成良好的气流流动，才能既节
约能量有提高效率地降低机房和 通信设备的温度，达到降温的目 的。
❖ 这就是为什么通信机房空调在设计上 采用大风量小寒差的专用空调，不应 采用家庭用舒适性空调的原因。只有 形成了合理的流动气流，才能高效带 走热量。
2、选用正确的空调类型
❖ 目前通信机房选用空调的类型大致有 四类，（1）机房精密空调（专用空 调），（2）家庭用舒适空调（普通 空调）（3）大型中央空调，（4）各 种换热器类空调。
❖ 使用第三种空调的通信机房，一般无 法满足湿度要求。
❖ 如果采用冷热中和的方式降温， 至少要使空调的制冷量大于设备 的发热量才行，因为机房本身也 需要降温，这样既增加了空调设 备的投资，在达到同等降温效果 的情况下，也增加了能源消耗。
3、正确配置、合理使用与维护
❖ 对于一个机房使用多台精密空调的情况， 要正确调整各台空调的设定温湿度，不要 造成有的制冷、有的制热的情况发生。
冷风气流
风帽
冷风气流
冷风气流
接力 风机
冷风气流
专用
机架列
机架列
机架
机架
机架
空调
机组 热回风
热回风
16500.00
❖ 加入接力风机后的效果图
三、节能问题
❖ 1、气流组织问题 ❖ 合理的组织散热气流通道，是节能的
有效手段。
❖ 通过上述分析，通信机房内设备产生 的热量，并不是冷风与热风中和后温 度就快速降下来，而是使设备产生的 热量被空调产生的冷气很快的带走，
节能相关问题
❖ 高频开关电源耗能统计实例
依据福建电信某通信局对开关电源整流模 块进行不同负载时的功率损耗进行测试， 得出的结果见下表：
电源型号
启用 模块 数量
支流负 单个模块 支流负载 载（A） 输出（A） 比例
交流电 功率转换 流（A） 效率%
年用电量 估算（度）
年用电量 费用估算 （度）
年较少用 电费用估 算（度）
❖ 一个机房内多台空调，尽量不要相向安装， 以免气流受阻。
❖ 要及时清洗机房室外机，可以节能10%以 上。
❖ 安装空调时要尽量缩短室内、室外机 间的距离，以提高制冷效率。
❖ 充分利用自然环境，减少不必要的制 冷，如冬季外面很冷，机房内空调还 要制冷，可以加装第四种空调，将外 面的冷空气引到室内使用。
通信机房空调的送风 方式及节能问题
一、对机房空调送风方式进行比较
❖ 在相同室外环境温度35~38℃的状态下， 对机房专用空调下送风方式、上送风方式， 以及使用机房专用空调上送风与普通空调 共用方式的三种机房的能耗情况，与机房 内通信设备总耗电量情况进行比较分析， 得出下表数据：
内容
下送风 专用空调机房
❖ 空调在每次开始启动时，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，还避免了压缩机频繁地开开 停停所造成的对寿命的衰减，而且耗 电量大大下降，实现了高效节能 。
❖ 变频调节中央空调水泵转速： ❖ 冷冻和冷却水泵节电率的计算： ❖ 计算公式：
❖ 每台三万多大卡空调有二台冷凝器，每个 冷凝器有三个风扇，共有六个喷头。每台 喷头耗水量为2L/H,则3×2L/H=6 L/H，每 1M3的水1000L÷（2×6L/H）=88.3小时。 我们保守估计每台空调冷凝器工作压力超 过14kg的时候每天为18小时。则一立方 1000L可在该空调中使用88.3小时÷18小时 =4.63天。
普通空调: (28/2.9)*24*365=84579KWH 普通空调比专用空调年耗电量大:
84579/50702=1.67倍. 另外,大风量小焓差等空调运行特性决
定了需采用专用空调机组。
❖ 对于通信机房，应选用第一种，或第 一种与第四种混合使用。
❖ 对于因为条件所限不具备安装第一类 空调必须选用第二种时，建议配合使 用第四种空调，尤其对于北方地区。
❖ 设定温度同为24度，测试时间为46小 时，结果为：折算为一年耗电量B空 调比A空调每年多耗电7718度。从这 个例子可以看出，空调设备随着使用 时间的增加，制冷效率下降还是比较 明显的，并且
❖ 。因此，何时更换空调、以什么标准 报废空调，不光要考虑设备的技术现 状，还要考虑运行费用方面的原因。
小型机是IDC机房中集成度更高的一 种网络运行设备，因其密度高、发热 量和耗电量都比传统的U位式叠装的 服务器要大，所以更应采用下送风上 回风的送风方式，见下图所示的气流 走向示意图：
400 2200 热风 热风
1000
1200
1000
机架
热风
热风
带镂空的 架空格栅
下送风
下送风
❖ 采用下送风方式的空调系统，从上图的风向 示意可知，由于冷热气流的方向自下而上的 强制可控性，效果将比较理想，同时考虑到 小型机的高发热性，还可考虑机架中部进行 气流循环出风，增大其热交换的接触空间， 可最大限度地改善机房设备的运行冷却效果。
挡了气流流通通道
2、解决办法
❖ （1）对于不具备高架地板的通信机 房，如果通信设备直接固定在水泥地 板上，就不能采用下送风方式的空调 设备；如果通信设备都安装在有一定 高度的镂空基座上，就可以采用下送 风方式，但要组织好气流通道，保证 空调送出的冷风流过各个发热设备底 部。
❖ （2）高架地板高度不足，不能承载 空调出风量时，可以增加地板出风口 来解决，以便使空调能够达到出风量 的额定值。
t0 Δt A∞
Δh
Δh
❖通过分析机房不同高度的温 度梯度模拟图可知：在原始 状态相同的情况下，当设备 投入运行、机房空调开启后 很长一段时间，即当机房温 湿度达到一个相对平衡的状 态时（当A=∞），
❖在同一个机房的相同环境下， 两种送风方式在机房空间的温 度梯度存在明显差异，其差值 可由下图表示为：
❖ （3）高架地板下各种电缆部分阻挡 了气流流通通道时：
❖ A：尽可能的将电缆束摊平，减少阻 挡通道的瓶颈；
❖ B：调整空调出风口风压，增大风 压和风量；
❖ C：适当减少为被电缆阻挡地区地 板出风口数量，增加被电缆阻挡 地区地板出风口数量；
❖ D：在地板下安转接力风机，增加 送风压力。
二、高发热设备气流走向分析
ES550048
ES550048
ES550048
ES550048
ES550048
ES550048
3
198
4
198
5
198
7
198
10
198
12
198
66 49.5
66.00%
18.8
49.50%
19.3
39.6
39.60%
19.9
28.3
28.30%
21.3
19.8