通信机房空调优化节能
方案
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通信机房空调优化节能方案探讨
[论文关键词]通信机房;节能;空调
[论文摘要]文章结合目前通信机房空调设备产品存在的问题及空调
资源的合理优化和合理配置,对通信机房的空调系统节能潜力进行分
析,涵盖空调产品的节能及资源优化设计等内容,从四个方面来阐述空
调系统的节能手段,并提出各种手段的可执行方式和具体措施。
在我国目前经济高速发展的同时降低能源消耗是今后必须实现的目
标,是经济可持续健康发展的重要保障。对通信行业而言,实现资源节
约和环保的战略目标,其中的一个重要着眼点就是要大力推动以节能降
耗为重点的设备更新和技术改造,加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的
工艺、设备和产品。根据通信部门多年来的统计数据分析,通信行业的
运营成本主要是电耗成本,而在电耗成本中,机房空调的电耗约占总电
耗50%以上。可以说降低空调机组的运行费用,能有效降低电信行业
的运营成本。
本文结合目前通信机房空调设备产品存在的问题及空调资源的合理
优化和合理配置对通信机房的空调系统节能潜力进行分析,涵盖空调产
品的节能及资源优化设计等内容,从四个方面来分别阐述空调系统的节
能手段,并提出各种手段的可执行方式和具体措施。
一、机房空调气流组织的科学化
机房内空调系统气流组织的科学化是合理解决机房环境要求的必要
条件,也是实现节能效应的有效途径。机房内的气流组织应包括机房大
环境的气流组织和通信机柜内部的气流组织,所以机房空调气流组织的
科学化解决方案应立足这两方面予以考虑。
(一)机房送风方式应优先考虑地板下送风
目前通信机房规划大多数采用上走线上送风方式,而专用空调上送
风方式主要采用风帽直接吹送和风管送风两种常见方式,但这两种送风
方式由于造成机房内空调送风断面过大,且系统调节性能较差,不能实
现机房内系统总风量的高效、合理的分配。特别是一些发热量较大的数
据、交换机房,由于机房内负荷较大且分布不均匀,易造成局部发热源
集中区域的局部分配的送风量不足,热量不能及时散发而造成局部过热
现象。且上送风方式由于在整个机房空间内冷、热气流混合交叉现象严
重,制冷效率偏低。
为解决目前机房内存在的局部过热问题,并使机房内气流组织的合
理高效从而实现较好的节能效果,建议通信机房在层高满足的条件下优
先采用地板下送风方式。根据实际工程案例进行经济性分析,下送风方
式比上送风方式普遍可节约20%左右的运行费用,节能效应显著。
地板下送风方案在工程应用中,要达到理想的效果,应注意以下环
节:(I)地板下只准通风,严禁布放线缆(消防用线缆除外);(2)架空层下有效净空高度一般应控制在350~500mm范围内;(3)送风距离易小于15m。若送风距离超过15m,可以考虑两侧安装空调送风或地板下安装风管进行远距离输送;(4)地板架空层下的水泥楼面应铺设不燃烧材料
制造的隔热保温层和保护层,防止楼层水泥面或下层天花板结露。
(二)机柜内气流组织合理化
机柜内部安装的设备产生的热量能否及时散发到周围的环境中,一
方面要求机房大环境有良好的气流组织和适宜的环境参数(温度、湿度等),另外一方面要求通信机柜具备良好的散热工艺。
通信机柜的结构形式应充分考虑散热工艺的要求,否则会造成热量
在机柜内部堆积而无法及时散发到周围的环境中去,从而影响通信设备
的正常运行,严重时会造成通信设备故障率明显增加。目前一些通信机柜的结构形式在散热工艺上存在一些缺陷,可能存在的问题主要包括:
(1)机柜前后门开孔率不足,有些在前柜门位置还设置有防尘网,造成
冷气进入阻力过大;(2)有些机房通信机柜内部堆放的设备过于密集,
气流流道过于狭窄,内部气流循环不通畅;(3)柜内气流组织不合理,冷、热气流混合现象明显;(4)一些散热量大的通信设备机柜缺少风扇
强制排风,仅靠机柜内部自然排风散热效果较差。
针对上述目前一些通信机柜内部存在的一系列问题,必须在机柜前
期结构研发阶段对一些环节进行优化处理:应增加通信机柜的柜门开孔
率,内部结构形式寻求更合理的流道设计,散热量大的机柜应考虑强制
排风,进风量应可以根据柜内设备安装情况进行调节。
根据国内外一些工程的经验,对一些设备散热量较大且采用上送风
的机房,可以考虑采用开放型货架式机柜。通信设备均搁置在完全敞开
式的托架平台上,设备散发的热量可以迅速地释放到周围环境中,散热
效果得到极大改善,当然这种开放式机柜也会对设备安装管理带来一些
问题。
二、水冷替代风冷或采用双冷源机组
目前通信机房空调大多数采用风冷型专用空调机组,这种风冷型机
组均为单元式机组,具有安装灵活、可靠安全的优点,但也存在性能系数较低、运行性能不稳定、受室外环境温度变化波动较大、室内外机组
安装管线较短、室外机组占用大量建筑面积的缺点。
从节能角度考虑,由于水冷效率明显高于风冷,水冷机组性能系数
高于风冷机组,在通信机房中推广水冷型专用空调机组具有一定程度的
节电降耗价值,特别是在一些中、大型项目上不但节能效益显著,而且
可以减少空调设备的投资。
在中、大型项目中无论采用冷冻水型或冷却水型机组,均能实现一
定程度的节能降耗、减少投资的目的,且由于水冷型机组没有风冷型机
组室外机占用大量安装位置的问题,提高了建筑利用率。但由于水冷型
系统中安装的设备及阀门等部件较多,系统单点故障点较多,系统在安
全可靠性要求上存在隐患。从提高系统的安全可靠性角度出发,在通信
机房项目中推荐采用双冷源机组。
双冷源机组常见的主要是风冷+冷冻水型或风冷+冷却水型两种机组。在大多数季节中系统主要启用经济节能的水冷系统,而在不满足水
冷型机组运行的季节或系统发生故障及检修维护时才启用风冷系统。采用双冷源机组虽然会增加项目的初投资费用,但系统安全可靠性较高,
且运营成本可以大大降低。
三、直接利用室外自然冷源
在冬季及室外焓值低于室内焓值的过渡季节时,从室外引入新风作
为冷源对机房环境温度进行降温处理,是降低机房空调设备运行能耗的
一种有效措施。
根据各地气象条件特点,在这些季节可以直接利用室外丰富的自然
冷源对机房环境降温,从而可以大大缩短专用空调机组的压缩机的全年
运行时问。这样不但节约了大量的电能,同时也延长了空调机的使用寿
命,减少了空调机组的维护工作量,降低了维护成本。
目前根据这一节能原理开发了不少机房节能 空调产品,我们重点推荐两种在技术上较为成熟,并且在实际工程有过应用、产生了较好的
经济效益的产品予以介绍。
(一)FCX系列节能空调
原理:把室外新风过滤后直接引入节能空调,在机组内新风同室内
回风充分混合后送人湿膜加湿器加湿,然后由送风机将处理后的空气送
入室内。引入室外新风会降低室内空气的含湿量,通过湿膜加湿器加湿
后,提高室内空气的含湿量。同时,室内空气通过湿膜后温度会降低
5?左右。
特点:新风直接引入型节能空调机组没有传热损失,运行效率高。
全年运行时间长,在室外环境温度低于12?时,可完全替代机房空调压缩机制冷,节能效果十分显著。同时机组配置的湿膜加湿器可以
替代机房空调的加湿器,节约大量能源。
FCX系列分体节能空调
FCX-A机组:大风量新风混风型节能空调机组,室外新风过滤后直
接进入节能空调,控制系统根据室内外温度由变频调速风机控制引入的
新风量,保证送风温度在机房温度的露点温度以上,然后由送风机将处
理后的空气送入室内。
FCX-B机组:大风量高余压湿膜加湿器,与FCX-A机组配合使用。
引入室外新风会降低室内空气的含湿量,室内空气通过湿膜加湿器加湿
后,提高室内空气的含湿量。同时,室内空气通过湿膜后温度会降低
5?左右。FCX-A机组也在机房内独立使用替代空调加湿器。
特点:新风直接引入型节能空调机组没有传热损失,运行效率高,
全年运行时间长。
在室外环境温度低于12?时,可完全替代机房空调压缩机制冷,节能效果十分显著。同时机组配置的湿膜加湿器可以替代机房空调的加
湿器,节约大量能源。
(二)FCR系列机房节能空调
原理:采用板式显热换热器为核心部件,室内、外空气在换热芯体
内进行能量交换。室外新风引入显热交换器,对室内空气进行冷却降温
处理,然后排出室外;被冷却后的室内空气再送回室内,达到为机房降
温的目的。
特点:室外空气引入换热芯体,与室内空气热交换后排除室外,可
以保证机房的洁净度和湿度不受影响。板式显热换热器的材质为耐腐蚀
亲水铝箔,采用特殊工艺加工而成。换热通道面积大风阻小,具有换热
效率高、使用寿命长和维护简单的优点。
四、确定合理的机房环境温度
目前机房内的环境参数根据相关的
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
及标准要求,温度一般控制
在24??2?,湿度50%?5%左右,而一般通信设备电子元器件正常
的工作温度范围较大,上限一般在35?~40?左右。当然设计规范中
要求的环境温度值相对偏低,是考虑到由于气流组织不合理、冷热气流
混合交叉、局部风量分配不足等因素造成机房环境温度与通信机柜内部
的温度有一定程度的温度梯度差值。这种情况就造成了为了保证机柜内
部的通信设备散热效果良好,必须保证机房过道环境温度较低,空调设
备保持在送风出口和回风温度较低的工况下运行,从而使空调设备制冷
系数降低,能耗损失较大。
减少这部分能耗损失,必须减少机房环境和机柜内部之间的温度梯
度差。而要实现这一目的,必须改善机房大环境和通信机柜内部的气体
流组织,特别是通信机柜的结构形式要具备良好的散热工艺。若机房气
流组织更为科学合理、通信机柜散热工艺有较大改善,特别是采用开放
型货架式机柜,可以大大减少机柜内、外的温度梯度差值。在这种情况
下,可以适当提高机房环境温度的要求,从而可以提高空调送、回风温
度,通过调整空调设备运行工况的方式提高制冷系数,降低空调设备运
行能耗。
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