通信機房風冷空調節能改造

吳正南

摘要：目前在通信運營商的能耗構成中，通信機房的能耗占主要地位，不同類型的通信機房的能耗占比相差較大。隨著運營商通信發展面向“全業務”，大型通信綜合樓宇和數據中心的建立，通信機房的用電能耗正在逐年遞增，其中通信機房空調用電能耗占較大比重。

關鍵詞：通信機房；風冷空調；節能改造

1導言

目前在通信運營商的能耗構成中，通信機房的能耗占主要地位，不同類型的通信機房的能耗占比相差較大。

2通信機房空調系統節能的意義

我國通信業發生了日新月異的變化，通信設備也得到了相應的改善，即快速向集成電路方向發展，但目前存在的唯一缺點就是機房設備在日常運行中其穩定性和安全性均會受到影響，究其原因主要是機房內的高溫環境造成的，而導致機房內的高溫原因是設備的電路集成化高和大功率電。電信企業中通信機房的耗電量與總耗電量相比，其占比約達到90%；通信機房的空調系統耗電量與機房耗電量相比，其占比可達到40%。因此，提高空調的節能技術來降低機房空調系統的能耗成為了亟需解決的問題。

3利用自然冷源

利用自然冷源的原理就是將室外的的自然環境設為冷源，就是當室外空氣的溫度降低到足夠低時（低于室內空氣溫度很多）進行通風，然后利用流動風帶走機房內的熱量，直至機房內部的溫度逐漸降低。這樣制冷的技術不僅可使空調的使用時間有效減少，還可實現節能的作用。現如今，可通過自然通風新風系統和熱交換新風系統以下兩種方法來實現利用自然冷源進行降溫：（1）自然通風新風系統：一方面，當室外的空氣溫度明顯低于室內的空氣溫度時，利用流動風將室外的冷空氣輸送至室內，達到降低室內溫度的作用；另一方面，當室外溫度沒有室內低時，可通過開空調的方式降低室內的溫度。而自然通風新風系統是需要引入室外的冷空氣進行室內降溫的，這種方法的缺點就是外界的環境極易影響機房內的環境，因此，目前接待解決的首要問題就是如何才能確保機房的溫濕度和潔凈度滿足通信設備的需求。（2）熱交換新風系統：一方面是只允許室外新風帶走室內的熱量，不允許室外空氣進入室內；另一方面是室內的空氣通過換熱冷卻繼續被送回室內。室內和室外的溫差極易影響新風系統的制冷效率。我國不同地區差異很大，因此熱交換新風系統的制冷節能效率必須要通過實踐進行驗證。

4使用新型制冷劑

現在市場上有一種制冷劑可達到節能環保的作用，即R4制冷劑，這是一種多元非共沸制冷劑，是由多種氟利昂按照固定比例均勻混合而形成的。這種制冷劑直接注入就可正常使用，既不需要改變設備原有的結構，也不需更換部件和潤滑油。在目前有些地方已進行了試運行，依據調查的資料顯示，R4制冷劑在實際中使用時，各種各樣的因素都會影響它的節能效果，這與理論上預期的制冷效果差異較大，因此還需對R4制冷劑在不同的條件和環境中進行持續實驗和測試，觀察設備運行的異常情況。此外，空調設備的工作狀況會受到不同制冷劑的影響，因此只有得到了空調設備廠商的認可，才能運用R4制冷劑替換現有的制冷劑，否則需謹慎使用R4制冷劑。

5風冷式冷凝空調系統改造方案

通信樞紐樓空調制冷需求是全年性的，即24（小時/天）×365天，如何保證空調系統安全運行同時有效降低制冷能耗成為節能減排工作的重中之重。對于水資源豐富的上海或其它水資源豐富地區，通信樞紐樓空調冷卻系統建議采用水冷式冷凝空調系統，充分合理利用水資源進行原有風冷式冷凝空調系統改良和優化，為已建或新建通信樞紐樓空調節能減排工作的落實，提供理論研究和改造參考。針對已建的風冷式冷凝空調系統，需要結合現場屋頂建造結構情況和承重條件，布置對應風冷式冷凝器的水冷式換熱器以及冷卻水塔系統。在每組風冷冷凝器后端串聯一套水冷換熱器，通過循環水泵將冷卻水從冷卻塔內輸送到水冷換熱器內，將空調系統的制冷劑進一步冷凝換熱，再將水循環到冷卻塔內，通過冷卻水塔降溫，再一次傳輸到水冷換熱器內。不僅可以增加空調系統的冷凝換熱量，而且有效降低空調的冷凝壓力和冷凝風機的工作負荷。改良方案系統圖如圖1所示。

具體實施方案如下。

（1）把原來的風冷冷凝器串聯殼管式換熱器，安裝在原風冷室外機的上方或下方。殼管式冷凝器按照風冷100%設計考慮。高壓的冷媒氣體通過殼管式換熱器與水進行充分的熱交換，冷媒由氣體變成氣液混合物。換熱量可以通過調節殼管式換熱器的閥門去調節，使得冷凝壓力保持在精密空調合適運行壓力范圍之內。使水系統正常運行情況下，風冷系統不運行，達到降噪的效果。（2）在樓頂承重條件許可情況下，增設冷卻塔，做好主備用，冷卻塔與水冷冷凝器之間采用銅管連接。冷卻塔設計為37℃/32℃進出水的換熱溫差。（3）增設循環水泵，做好主備用，使冷卻水能夠在水塔與換熱器之間完成換熱循環。施工前應考慮到通信大樓各層均為在用通信機房，精密空調不能全部停機改造，所以施工時先預安裝樓頂冷卻塔與各層的冷卻水管道、水冷換熱器、水泵、及電源線。待冷卻水路管道系統和冷卻水塔全部安裝完成，先對冷卻水系統進行測試，待水系統運行正常后再將冷媒管與水冷換熱器連接。施工期間按照通信機房為單位，逐臺割接逐臺并網，即連接一臺精密空調并調試成功并網后施工下一臺精密空調，以確保工程改造不影響機房設備的正常運行。（4）增設一套水系統自動制藥系統，能夠根據冷卻水塔水的清潔度指標進行自動投藥，以保證開式系統內冷卻水質，確保水冷換熱器運行正常。冷卻水系統示意圖如圖2所示。

6結語

綜上所述，在通信機房中，為了使用不同種類的節能技術達到節能減耗的目的，會相應地增加一些設備，當然還有可能會在原始設備的基礎上對其進行改造，但是此時也會相應的加大設備維護的工作量。因此，在實際中還需對不同種類的節能技術進行跟蹤和評估其節能項目的節能效率和運營成本，然后再確定使用節能項目的必要性。

參考文獻：

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