基于動環空調輪詢、遙調設定節能控制策略研究

陳大裕，盧運運，高小婷，黎 娜，甘順水

（1.中國移動通信集團 廣西有限公司梧州分公司網絡運營中心，廣西 梧州 543002；2.中國移動通信集團 廣西有限公司網絡運營中心，廣西 南寧 530028）

0 引 言

隨著通信機房IT設備高密度的集成化，設備散熱及機房散熱量日漸趨高的現象開始受到了動環維護人員的強烈關注。

查閱文獻，根據ASHRAE的白皮書《ASHRAE TC 9.9 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》（第13頁），從20 ℃提高到27 ℃的時候，功耗增加約3%，可以大概按平均升高1 ℃，功耗增加0.5%計算。

電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）值已經成為國際上比較通行的數據中心電力使用效率的衡量指標。PUE 值是指數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一個數據中心的綠色化程度越高[1]。

在匯聚機房耗電模型中，主要分為兩類，主設備和空調用電，其中空調耗電約占總用電的30%～45%。因不同專業涉及不同的工作，動環專業負責機房的動力環境維護，通過對智能空調的運行條件進行優化，減少空調的耗電量，在“降本增效”工作中能發揮顯著作用。因匯聚機房分布比較分散，難以統一集中管控，導致能耗居高不下，主要體現在：

（1）空調長時間處于運行狀態，在環境溫度較低情況下產生不必要的耗電；

（2）空調（維護或施工）被人為調整設定低溫，離開遺忘恢復，增加耗電；

（3）空調老化，老化后的空調為達到預設冷量會額外耗費更多電能。

同時，對公司管理運營也存在以下幾個痛點：

（1）機房能耗無指標考核，三費系統對于電費指導未能反映機房真實情況，投入產出比計算能力數據支撐不足；

（2）用電量數據分析不足，無分項計量，用電量未能反應主設備、空調用電量，無法進行系統分析；

（3）前期設計規劃標準化弱，工藝規劃設計未標準化，需建立常態運營制。

1 項目研究目標

（1）匯聚機房已接入動環監控系統，通過動環監控系統輪詢機房智能空調回風溫度和制冷溫度設定值，針對空調回風溫度低于25 ℃和智能空調的溫度設定值進行對比,如均低于27 ℃啟動干預，通過動環監控系統遠程遙調制度溫度設定至27 ℃（溫度高告警閥值≥30 ℃），見圖1 方案模型。

（2）避免空調冷量的浪費，根據智能電表標準化告警PUE預警進行判斷，如PUE>2（一步一步調整目標至1.5或以下），分析機房熱負荷平面分布，如某臺空調長期回風溫度低于設定值，初步判斷該區域為低發熱區域，通過動環監控系統遠程遙控關停機的人為干預[2]。

（3）智能電表PUE計算在動環監控系統的設備模板實現及輸出告警，并進行告警標準化，智能電表各回路定義及工程安裝進行規范標準化。

（4）接入動環監控系統的智能空調設備運行數據輪詢和批量遙調功能的實現、自動化程序開發。

（5）空調機組隨季度變化溫度能耗數據記錄和分析。

2 項目實施方案

在中國移動通信集團集采中技術規范要求空調必須具備接入動環及具備五遙功能，進行節能方案測試前，先進行動環監控系統接入的智能設備空調遠程遙控、遙調、遙測、遙信測試，做好通過動環監控系統來遠程操作的準備工作[3]。

（1）確保動環監控系統能夠對空調的啟停進行實時控制，并且能夠監測到空調的各種運行狀態，可以利用空調自帶的遠程控制功能實現，也可以在空調與動環之間加裝繼電器來實現對空調的“啟停”控制[4]。

（2）確保動環監控系統輸出智能設備運行數據的準確性及輸出報表，并同時進行批量遠程操作測試并實現。

（3）測量機房總電量、主設備的四回路智能電表，并接入動環，實現PUE算法的計算，推動動環智能電表的告警標準化，有效告警測試。

空調初始、遙調后運行能耗測試記錄如表1所示。

表1 運行能耗測試記錄表

在對現網站點運行的能耗（未修改設定溫度值前，遙調設定溫度后）的智能電表記錄的數據從動環監控系統導出日用電量，并計算空調的用電量,持續導出動環運行數據跟蹤分析的執行能耗對比[5]。

綜合分析空調制冷能耗數據，遙調空調設定溫度值后，機房升溫后節能的效果很明顯，空調用電量均明顯下降，PUE電源使用效率提升明顯。

（1）按實際應用（不考慮主設備負荷增長比例），每站月平均節約能耗375 kW·h,年節約能耗4 500 kW·h，折算費用2 835元。

（2）PUE電源使用效率提升，站均降幅達到10%，從1.73降至1.55,平均每站下降0.18。

（3）用電效率提升,直流負載1A月用電量從5月的64 kW·h下降至47 kW·h,和計算的43.2 kW接近；（注：直流1A負載月用電計算43.2kW·h=54（直流電壓V）×1（負載A）/0.9（電源轉換效率）×24（小時）×30（月）/1 000（W換算kW））。

（4）分析典型傳輸機房熱負荷平面分布可知，機房存在冷熱區，負荷低的區域空調回風溫度一直維持較低的水平，而熱區空調回風溫度持續在制冷溫度設計值1 ℃左右。

3 項目效益評估

梧州匯聚機房目前規模為70個，總能耗減少31.5萬kW·h，折算少繳電費約20萬元，有效降低了運維成本電費的支出。如應用在業務機房、無線機房規模達500站左右，對應的節約能耗可通過數據計算出，但如應用在其他運營商、全區、全國對應行業機房使用，數以百萬的站點進行推廣，經濟效益很可觀。

引入能源利用效率PUE衡量指標，表示一個機房的綠色化程度越高，企業競爭力進一步提升。

4 結 論

本項目適用于有空調、主設備的運營商或服務器托管的機房。廣西移動有限公司已完成對動環監控系統的智能電表設備的信號進行計算PUE值和增加“PUE預警”的告警省內標準化，如計算的PUE值達到設定值，通過告警平臺向維護人員發出預警信息。如引入成果需對動環接入的智能電表是否四回路電表、各回路接入的監控點是否規范進行檢查，動環監控系統引用智能設備對應的設備模版即可實現PUE指標輸出、預警。