移動通信機房節(jié)能研究思考

【摘要】本文從機房能耗來源溫濕度潔凈度為源頭，就機房環(huán)境與通信設(shè)備兩個角度對機房節(jié)能進行了論述，提出了合理設(shè)置機房環(huán)境，采用新技術(shù)，優(yōu)化設(shè)備布局，進行機房科學管理，降低機房能耗的思路。對機房節(jié)能減排、機房布局規(guī)劃、機房工程管理、降低運營成本、提高企業(yè)服務質(zhì)量和競爭力等都具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】移動通信機房設(shè)備節(jié)能

一、引言

移動通信技術(shù)運用的不斷推陳出新，無線數(shù)據(jù)使用的便捷，智能終端推廣力度的加大促發(fā)了無線數(shù)據(jù)業(yè)務爆發(fā)式的高速增長。為了滿足通信業(yè)務發(fā)展需求，確保業(yè)務增長后容量滿足需要，通信質(zhì)量不劣化，各大運營商將不得不在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上進行充分的布局謀劃。鑒于無線通信工作方式的特殊性復雜性和高頻無線覆蓋范圍的有限性，移動無線頻率復用度將很高，相應的無線接入站點將不斷增加。在機房建設(shè)難度越來越大的外部環(huán)境下，分布式接入站點的不斷引入，將使得以原有接入機房為區(qū)域中心的機房和匯聚樞紐機房設(shè)備不斷增加。在機房環(huán)境不變的情況下，隨著通信設(shè)備特別是以數(shù)據(jù)和傳輸為用途的大功率高度集成化服務器設(shè)備增多，機房能耗控制及環(huán)境控制將成為運營商不可回避的現(xiàn)實問題。根據(jù)2010年以來，各大運營商相關(guān)能耗統(tǒng)計（主要是電能，未包括油料消耗，新能源如風能，太陽能等統(tǒng)計），總體能耗趨勢是逐年遞增的詳見下圖，其響應國家總體節(jié)能減排任務的壓力不小。

如何在確保設(shè)備用電不斷增加的同時，保障機房通信設(shè)備安全運行的條件下，提高機房用電效率，合理控制PUE值，減少浪費節(jié)約資源呢。本文將從機房環(huán)境，設(shè)備利用兩個角度多個緯度分別進行研究，以尋求一個合理實用可行的解決辦法。

二、機房環(huán)境

2.1環(huán)境總體要求

在確保通信系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行，技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保的前提下，通信機房一般要求選擇電力供給穩(wěn)定可靠，交通、通信便捷，自然環(huán)境清潔，遠離粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品，水災、火災隱患區(qū)域，強振源強噪聲源強電磁場干擾的場所建設(shè)機房。通信機房應具備有效的防雷接地系統(tǒng)，防靜電，防火防水防鼠患措施及滿足國家標準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等一系列相應機房等級的消防設(shè)施和安全措施。

2.2能耗環(huán)境因素分析

在所有滿足機房安全生產(chǎn)環(huán)境的要素中對能耗要求息息相關(guān)的指標主要涉及到三個因素：溫度，濕度，潔凈度。

備注：A級：直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤350粒/升；直徑大于5μm的灰塵粒子濃度≤3.0粒/升。

B級：直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤3500粒/升；直徑大于5μm的灰塵粒子濃度≤30粒/升。

C級：直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤18000粒/升；直徑大于5μm的灰塵粒子濃度≤300粒/升。

溫度是影響設(shè)備工作舒適度的重要因素之一，溫度過高設(shè)備易發(fā)熱宕機，溫度過低設(shè)備運作困難反而導致能耗增加。作為通信機房溫度變化主要源于機房熱源，它來自于設(shè)備自身散熱、建筑負荷、人體散熱。機房設(shè)備散熱主要是有源通信設(shè)備如傳輸數(shù)據(jù)服務器、交換無線設(shè)備、開關(guān)電源、通信監(jiān)控設(shè)備、機房照明及空調(diào)自身發(fā)熱，其發(fā)熱量相對穩(wěn)定；建筑負荷主要是房頂及墻面散熱、機房空間大小因素，隨機房物理位置、季節(jié)、氣候變化。人體散熱主要是人體自身發(fā)熱，因統(tǒng)計量小在機房溫度考慮中基本可忽略。

濕度是影響設(shè)備工作舒適度的又一重要因素，濕度過低易導致設(shè)備干燥產(chǎn)生靜電，濕度過高易讓設(shè)備受潮腐蝕損壞。其濕度受限于環(huán)境溫度的變化。

潔凈度是防止設(shè)備清潔度的重要指標，灰塵過多易導致設(shè)備積灰影響散熱增加能耗，同時易導致電子設(shè)備腐蝕短路損壞。

2.3能耗環(huán)境控制對策

根據(jù)通信機房溫濕度潔凈度要求及機房熱源分析，滿足各類機房設(shè)備運行良好的環(huán)境，目前對大型樞紐機房一般采用機房專用空調(diào)機組或精密空調(diào)進行環(huán)境控制，一般機房采用普通空調(diào)或新風系統(tǒng)進行環(huán)境控制。空調(diào)設(shè)備的冷卻方式有風冷、水冷等，風冷有上部迸風、下部進風、前進風后排風等，送風距離一般在10～20米范圍。但通信機房內(nèi)部設(shè)備屬于全年24小時不間斷高負荷運行，即使在冬季，也可能需要制冷。因此空調(diào)機在全年的大部分時間均須運行，某些情況下須全年運行，運行周期較長，空調(diào)耗能大。為此，我們建議多從物理降溫及環(huán)境設(shè)計方面予以考慮，降低能耗及資金需求。

首先，在機房局房站址及空調(diào)外機放置，通風口設(shè)置方位上注意選取機房座南朝北方位，避免陽光直射，減少墻面散熱量及外風熱量直接進入；空調(diào)外機置于屋頂時應做好陰涼遮蔽工作，避免陽光直射發(fā)熱。同時充分利用屋面墻面空間采用光伏技術(shù)，風能技術(shù)等解決機房部分用電需求。

其次，在送風方式上多采用地板下送風或精確送風上回風，在風道設(shè)計上采用熱通道/冷通道間隔布置方式，即：機柜面對面、背朝背布置，合理做好設(shè)備間隔要求及冷熱分區(qū)工作提高冷卻效率，降低能耗。避免機房潔凈度認識誤區(qū)，不要一味強調(diào)密封防塵。對機房環(huán)境要求更高發(fā)熱量更大的IDC數(shù)據(jù)機房應多采用EER≥3.0的高能效比機房空調(diào)；對環(huán)境要求較低發(fā)熱量較高的樞紐機房采用空調(diào)加新風系統(tǒng)混合降溫方式節(jié)能；對環(huán)境要求較低的小型機房如接入層機房，多才用室外新風方式如直排式節(jié)能或熱交換式節(jié)能。

最后，合理布置利用機房空間，避免設(shè)備放置特別是熱源設(shè)備過于集中，避免風道堵塞，合理分配空調(diào)冷風冷量，盡量做到“先冷設(shè)備，后冷環(huán)境”，減少無效功耗。

三、設(shè)備利用

作為機房熱源的通信設(shè)備，可從硬件角度采用IP化、小型化、采用PID技術(shù)，智能風扇技術(shù)，高效DC/DC電源模塊，板件內(nèi)置溫控芯片等一系列更高集成化的板件，采用ATAE刀片服務器；軟件角度采用PBT，Transmitting Diversity，AMR，High Receive Sensitivity等關(guān)鍵技術(shù)，軟件功控技術(shù)、端口閑時自動關(guān)斷技術(shù)等兩個方面實現(xiàn)占地減少，板件兼容性更強，板件類型數(shù)量減少，處理能力提升，功耗可管理可配置，機房設(shè)備總功耗下降。

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)良好的基礎(chǔ)上，合理進行設(shè)備布局也是機房節(jié)能的一大關(guān)鍵措施。應按照設(shè)備功能用途遵循傳輸設(shè)備靠近外緣光纜線路側(cè)，依次為傳輸使用需求較大的無線控制設(shè)備，數(shù)據(jù)設(shè)備，網(wǎng)管監(jiān)控設(shè)備，核心交換設(shè)備等由外及內(nèi)放置相應設(shè)備，使設(shè)備功能分區(qū)明晰減少線纜浪費便于維護。由于大型綜合機房一般是交換、傳輸、數(shù)據(jù)，無線設(shè)備同在一個樓層（機房），優(yōu)點是多專業(yè)設(shè)備同置一個樓層（機房）內(nèi)，設(shè)備之間的連接可方便進行，線纜節(jié)約。對此應統(tǒng)一規(guī)劃分區(qū)，最好一種類型的設(shè)備規(guī)劃為一個區(qū)，加強冷熱設(shè)備的分區(qū)管理，重視區(qū)域布局的合理設(shè)置，讓設(shè)備看起來整齊劃一的同時，減少空調(diào)降溫能耗。

在設(shè)備通信連接方面，當設(shè)備與成端配線架、DDF、ODF連接時，應從兩種設(shè)備就近的位置為起始點進行排列編號連接，編號較小的設(shè)備距離線路架柜最近，便于設(shè)備線纜布放的同時節(jié)約線材。同時應對線纜電纜進行規(guī)范化標準化標簽標識，表明去向及功能，方便維護與故障排查。不同專業(yè)通信設(shè)備進入機房都需要機柜進行安裝，為此我們還要重視設(shè)備機柜的標準化選用，合理規(guī)劃分配柜內(nèi)機框的裝載與機柜內(nèi)氣流分配，強化柜內(nèi)冷熱隔離，堵塞空位，阻止空流，降低機柜發(fā)熱。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及服務器運用，對于不同專業(yè)設(shè)備的監(jiān)控應建立統(tǒng)一平臺盡量集中使用，減少監(jiān)控終端配置及能耗；借助能量管理系統(tǒng)，利用科學方法實時掌握負載用電情況。在保證設(shè)備未正常運轉(zhuǎn)時關(guān)閉多余模塊、補償功率因數(shù)等實現(xiàn)節(jié)能；通過CFD模型，合理配置機房空調(diào)位置與數(shù)量，減少空調(diào)冗余能耗；合理規(guī)劃照明照度，采用LED節(jié)能照明技術(shù)等實現(xiàn)機房照明系統(tǒng)的動態(tài)節(jié)能管理。

四、節(jié)能思考

除了良好的設(shè)備控制及環(huán)境控制技術(shù)，加強機房節(jié)能的又一關(guān)鍵就是機房管理，“管理出效益”，我們要堅持不懈的做好：1.建立專門制度，加強對節(jié)能項目實施效果的定期檢查和考核，加強對員工的節(jié)能教育，遵守國家節(jié)能政策，養(yǎng)成良好的節(jié)能習慣。2.在保證機房環(huán)境指標的前提下，適當提高機房室內(nèi)溫度，盡量減少空調(diào)運行時間。定期對機房進行清理整治，停用、拆除不用的淘汰下網(wǎng)設(shè)備。3.加強新入網(wǎng)設(shè)備布局規(guī)劃，積極才用新技術(shù)新能源及低功耗設(shè)備，淘汰老舊及高功耗設(shè)備使用，嚴格機房進出制度，加強工程管理與隨工驗收，嚴控非標設(shè)備帶病入網(wǎng)。但是，我們在注重機房節(jié)能的過程中要避免單純“為節(jié)能而節(jié)能”思想，降低通信設(shè)備質(zhì)量要求，盲目增加改造資金投入，一蹴而就實現(xiàn)機房節(jié)能，正確處理好節(jié)能與資源節(jié)約的關(guān)系，避免產(chǎn)生新的資源浪費。

總之，在科學合理引進新技術(shù)新材料新能源對機房進行安全節(jié)能的不斷努力中，我們相信機房節(jié)能的效果及目標一定能實現(xiàn)。

參考文獻

[1]楊放春.《智能化現(xiàn)代通信網(wǎng)》[A].北京郵電大學出版社. 2000.33-70

[2] GB50174-2008.《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》[S].

[3]馮紅梅，劉蓉，沈念君.《通信機房空調(diào)常用節(jié)能技術(shù)及分析》[J].安徽建筑.2012.1.217-218