基于新風系統的通信機房節能降耗技術研究

魏三強

（宿州職業技術學院，安徽 宿州234000）

基于新風系統的通信機房節能降耗技術研究

魏三強

（宿州職業技術學院，安徽 宿州234000）

基于新風系統的通信機房空調節能降耗技術，采用多種手段對通信機房空調系統進行全方位的節能降耗改造，通過對不同節能特性產品的有效整合，在智能自動控制系統的合理調度下能取得最佳節能降耗效果，提高企業的經濟效益．該系統具有良好的市場應用前景．

通信機房；新風系統；節能降耗

隨著通信企業的運營網絡與用戶的不斷擴大，企業設備運行耗電的支出已經占其總支出費用相當大的比例．根據調查了解，在精密空調機房中，僅精密空調運行耗電就占其耗電總量的40%以上；而在為數眾多的局（站）（機房／模塊局／接入網站點／一體化機房）中，其空調用電基本上占其企業用電的45%左右．如何有效地節能，降低空調電費開支，這是當今通信運營商們需要面對的一個課題［1］．

通信機房對于溫濕度和空氣潔凈度等指標都有強制要求．機房內電源設備、傳輸設備、交換設備和數據設備等都是發熱體，要保持機房內一定的工作環境溫度，主要靠空調設備來實現．我國幅員遼闊，氣候特征多樣，采用單一的節能技術并不具有廣泛的適用性，目前已知的技術都有一定的優缺點，這就需要采用多種手段對通信機房空調系統進行全方位的節能降耗改造，通過對不同節能特性產品的有效整合，在智能自動控制系統的合理調度下取得最佳節能降耗效果［2］．

1 新風系統的工作原理

1．1 新風系統的基本原理

通信機房內溫度的升高，主要是因為通信設備每天24h不間斷地運行發熱所致．如果一年四季都用空調來保持機房內溫度恒定（用空調降溫，溫度恒定在25℃左右），則會造成很大的電能浪費．由于冬、春、秋三季早晚時段室外溫度低，因此可通過熱傳遞來降低機房內的溫度，從而避免電能無謂的浪費．

新風系統的基本原理是利用空氣的對流進行熱交換，如圖1所示．根據機房內溫度的分布規律（機房內上方溫度高，下方溫度低，大型機房內上方和下方的溫度之差在3℃以上），可將進風口設在機房低處（但要注意防破壞和防水處理），由離心風機引入機房外部（經過過濾的）較低溫度的空氣，出風口設在機房高處，以排出室內最高溫度處的熱量．此方法可大幅度地降低用電量，減少企業的營運成本，同時延長機房空調的使用壽命［3］．

1．2 新風系統的控制原理

在智能機房通風節能控制器中，可以設置系統的風機停止溫度、風機啟動溫度、空調停止溫度、空調啟動溫度、風機強制啟動溫度和室內外溫度差等參數．系統可以實時檢測室內外溫濕度，控制風機與空調的聯動工作．當室外溫濕度有一項滿足不了降低室內溫濕度（機房對濕度的要求范圍較大，可基本不考慮）的要求時，可通過控制器啟動機房空調，從而既保證了設備的安全運行，又達到了節能的效果．系統控制原理圖如圖2所示［4］．

1．3 新風系統的工作過程

（1）溫度控制過程．當通信機房內部溫度上升至設定的需要散熱的溫度時，智能控制器自動進行機房內、外溫度的比較，確認機房外部溫度低于機房要求溫度，進、出風機組件將自動打開風門，利用離心風機引入機房外部（經過過濾的）較低溫度的空氣，并排出機房內部的熱空氣而達到降溫的目的；經過一段時間的通風散熱后，當通信機房內部溫度下降到其設定的溫度時，進、出風機組件將自動關閉風門和風機組，有效阻斷內外空氣的對流．若經過一段時間的通風散熱，機房內部溫度仍在繼續上升，當溫度上升至設定的空調啟動溫度時，進、出風機組將自動關閉，同時自動啟動空調器，由空調系統控溫在25℃；經過一段時間的空調制冷，當機房內部溫度下降至設定的空調關閉溫度時，智能控制器自動關閉空調器，啟動通風，工作過程循環．

（2）濕度控制過程．在遇空氣濕度較大的氣象條件下（如大霧或大雨天氣），隨著通風時間的延長，通信機房內部的濕度值會逐漸升高，若機房內部的濕度值達到其設定的上限值時，進風機、出風機組件將自動關閉風門和風機組．隨著機房內部設備不斷產生大量的熱量，使得機房內部濕度逐漸下降．此時，若機房內部的溫度沒有達到空調的啟動溫度，則進風機、出風機組件自動打開風門和風機組，進行通風散熱；若機房內部的溫度值達到了空調啟動溫度，智能控制器將自動啟動空調制冷．由于空調的制冷，機房內部溫濕度都將逐漸下降，當機房內部溫度下降至設定的空調關閉溫度時，智能控制器自動關閉空調，工作過程循環．

（3）緊急通風過程．如果通信機房的空調因故障而不能制冷，當通信機房內部溫度上升至設定的高溫報警溫度時，智能通風系統會自動緊急通風散熱，保證機房溫度不會超高，同時自動關閉空調；當通信機房內部溫度達到其設定的所需最低溫度時，進風機、出風機組件自動關閉，有效阻斷內外空氣的對流［5］．

2 機房空調節能降耗技術方案的設計原則

（1）先進性原則．系統設計方案首先保證技術方面的先進性，即從機械原理、空氣動力學、電子通信控制和傳輸等方面，最大程度地實現通信機房的節能降耗．在智能控制主機的調度下，通過下送冷風與上排熱風的結構，送、回風口設計在每列發熱設備間的通道位置，實現送、回風通道直接對著發熱源，從而使空氣流向效能提高；采用大面積可換洗、抽拉式粗效過濾及中效過濾雙重除塵結構，以減少維護周期和濾網臟堵，實現更換方便、過濾效果好之目的．

（2）可靠性原則．系統設計在保證節能的前提下，力求系統簡單化．

（3）經濟合理性原則．系統設計充分考慮性能價格比，在保證節能的前題下，盡量降低系統的成本．根據機房的實際情況，可在室外陽臺上安裝柜式進風機、出風機，在進、出風機組外安裝防盜窗．同時外風口安裝防雨百葉窗，設置金屬網架結構，可防止老鼠等小動物撕咬過濾網或進入機房內．

（4）易操作、易維護原則．系統設計充分考慮現場和操作實際，最大限度地減少現場操作；同時充分考慮系統維護的簡便易行．采用初效與中效濾清相結合的大面積整體抽拉式濾網結構，方便過濾網的拆卸和清洗．在使用系統時，將需要的參數在智能控制主機面板窗口上設置完畢后，就不需要再做其他操作，控制系統能完全自控整個溫控系統的運行［3］．

3 適用分析

3．1 氣候環境

本系統設計適用于中國中北部城市的通信機房．系統利用室內外的溫度差來降低能耗，若室外溫度較高，則達不到本設計的要求．

3．2 機房內系統的安裝

機房北（東）部的實際溫度一般低于機房南（西）部，若實際條件允許，最好把進風口安裝在機房北（東）部，出風口安裝在機房南（西）部；同時也要考慮室外空氣的潔凈度，若機房靠近馬路或其他微粒源時，最好把進風口設置在馬路或其他微粒源的對面．

3．3 定量估算

根據通信機房的發熱情況和機房以前配置空調的總功率，機房在引進新風的時候，要求進風量略大于出風量，形成正壓，保證潔凈；進風溫度低，出風溫度高，以冷風進、熱風出散熱．根據通風工程和空氣動力學原理，測算通風設備的相關參數如下：

空氣平衡時進風風量約等于排風量：Gj＝Gp；機房設備的總散熱量Q＝P×η（P為機房總功耗，P＝U×I，η為設備耗能發熱系數）；

空氣比熱容Cp＝1．4；

空氣質量＝流量×密度；

假設進風溫度為22℃，排風溫度為28℃，機房內平均溫度約為25℃，查得空氣密度ρ＝1．293 kg／m3，由ΣQd＝ΣQs得：Cp×Tp×Lp×ρp（Tj為進風溫度，Tp為排風溫度，ρj為進風密度，ρp為排風密度，Lj是進風體積，Lp是排風體積）；

設定Lj＝Lp＝L（L是通風量），得L＝U×I×η÷（Cp×Tp×ρp－Cp×Tj×ρj）．

如果通信機房進風溫度為22℃，排風溫度為28℃，機房內平均溫度約為25℃，取η＝0．6，可據此估算此機房總功耗，確定機房進風機、出風機的通風量等參數［6］．

3．4 所用設備和適用說明

（1）控制器．產品名稱：機房智能節能控制器；電源：DC48V；功率：10 W；需采用直流控制器，以備停電時維護人員也能對控制器進行控制．

（2）進風機和出風機．產品名稱：機房進風機組、出風機組；要求噪音：小于60 d B；電源電壓：220 V；功率：≤0．75 k W；過濾精度初效：G3≥83%（初阻力＝30 Pa）；中效：F5≥95%（中阻力＝55 Pa）；終阻力＝200 Pa；耐熱：100℃．

由于本系統是利用室外的空氣來降低室內的溫度，只適用于室外溫度較低和室外濕度合適的場合．若機房空調功率為5 k W，按照理論計算，該機房空調可節約電大概為3．5度／h．

3．5 保養與維護

通風進風口由于長期運行，會有微粒吸附在表面處，應定期（3個月）清洗1次初效濾網，半年清洗1次中效濾網，以保證充足的通風量和熱交換效率．設備維護應定期巡檢，原則上隨濾網清洗一并檢查，排除故障和隱患．

4 結 語

在我國大部分地區，一年中有大部分時間室外溫度都在25℃以下，這個溫度完全能夠滿足室內通信設備工作環境的要求．因此，利用自然通風原理來達到通信機房降溫的目的，既環保節能，又能延長空調使用壽命，并能提高企業的經濟效益．該系統具有良好的市場應用前景．

［1］熊帥，湯廣發，楊光，等．輻射冷吊頂／獨立新風系統的技術研究與可行性分析［J］．制冷與空調，2006，6（4）：34－38．

［2］梁文斌．淺議通信機房節能降耗技術［J］．江蘇通信技術，2007，23（4）：18－22．

［3］葉江平．基站智能空調通風管路系統的設計和實踐［J］．電信技術，2008，（8）：35－36．

［4］鄧晨冕，秦紅．通信機房空調系統節能技術［J］．廣東工業大學學報，2009，26（4）：45－49，53．

［5］李志宇．合理線纜布局構建綠色機房［J］．通信世界，2008（15）：44．

［6］胡漢輝，譚青．移動基站智能通風系統的設計［J］．機電工程，2010，27（7）：18－20，60．

Research on Communication Computer Room Energy Saving Technology Which Based on Air System

WEI San－qiang
（Suzhou Vocational Technical College，Suzhou 23400，China）

Communication computer room air conditioning energy saving technology which based on the air system uses a variety of solve means to transformation a full range of saving energy of communication computer room air－conditioning system．It improves the economic efficiency of enterprises by integrating effectively products with different energy－saving characteristics，which achieves the best energy saving results under the rational management of intelligent automatic control system，and has good market prospect．

communication computer room；air system；energy saving

TN02

A

10．3969／j．issn．1671－6906．2011．02．011

1671－6906（2011）02－0040－03

2011－03－10

安徽省教育廳自然科學研究重點項目（KJ2010A020）

魏三強（1980－），男，安徽宿州人，講師，碩士．