基于新风系统的通信机房节能降耗技术研究

魏三强

（宿州职业技术学院，安徽 宿州234000）

基于新风系统的通信机房节能降耗技术研究

魏三强

（宿州职业技术学院，安徽 宿州234000）

基于新风系统的通信机房空调节能降耗技术，采用多种手段对通信机房空调系统进行全方位的节能降耗改造，通过对不同节能特性产品的有效整合，在智能自动控制系统的合理调度下能取得最佳节能降耗效果，提高企业的经济效益．该系统具有良好的市场应用前景．

通信机房；新风系统；节能降耗

随着通信企业的运营网络与用户的不断扩大，企业设备运行耗电的支出已经占其总支出费用相当大的比例．根据调查了解，在精密空调机房中，仅精密空调运行耗电就占其耗电总量的40%以上；而在为数众多的局（站）（机房／模块局／接入网站点／一体化机房）中，其空调用电基本上占其企业用电的45%左右．如何有效地节能，降低空调电费开支，这是当今通信运营商们需要面对的一个课题［1］．

通信机房对于温湿度和空气洁净度等指标都有强制要求．机房内电源设备、传输设备、交换设备和数据设备等都是发热体，要保持机房内一定的工作环境温度，主要靠空调设备来实现．我国幅员辽阔，气候特征多样，采用单一的节能技术并不具有广泛的适用性，目前已知的技术都有一定的优缺点，这就需要采用多种手段对通信机房空调系统进行全方位的节能降耗改造，通过对不同节能特性产品的有效整合，在智能自动控制系统的合理调度下取得最佳节能降耗效果［2］．

1 新风系统的工作原理

1．1 新风系统的基本原理

通信机房内温度的升高，主要是因为通信设备每天24h不间断地运行发热所致．如果一年四季都用空调来保持机房内温度恒定（用空调降温，温度恒定在25℃左右），则会造成很大的电能浪费．由于冬、春、秋三季早晚时段室外温度低，因此可通过热传递来降低机房内的温度，从而避免电能无谓的浪费．

新风系统的基本原理是利用空气的对流进行热交换，如图1所示．根据机房内温度的分布规律（机房内上方温度高，下方温度低，大型机房内上方和下方的温度之差在3℃以上），可将进风口设在机房低处（但要注意防破坏和防水处理），由离心风机引入机房外部（经过过滤的）较低温度的空气，出风口设在机房高处，以排出室内最高温度处的热量．此方法可大幅度地降低用电量，减少企业的营运成本，同时延长机房空调的使用寿命［3］．

1．2 新风系统的控制原理

在智能机房通风节能控制器中，可以设置系统的风机停止温度、风机启动温度、空调停止温度、空调启动温度、风机强制启动温度和室内外温度差等参数．系统可以实时检测室内外温湿度，控制风机与空调的联动工作．当室外温湿度有一项满足不了降低室内温湿度（机房对湿度的要求范围较大，可基本不考虑）的要求时，可通过控制器启动机房空调，从而既保证了设备的安全运行，又达到了节能的效果．系统控制原理图如图2所示［4］．

1．3 新风系统的工作过程

（1）温度控制过程．当通信机房内部温度上升至设定的需要散热的温度时，智能控制器自动进行机房内、外温度的比较，确认机房外部温度低于机房要求温度，进、出风机组件将自动打开风门，利用离心风机引入机房外部（经过过滤的）较低温度的空气，并排出机房内部的热空气而达到降温的目的；经过一段时间的通风散热后，当通信机房内部温度下降到其设定的温度时，进、出风机组件将自动关闭风门和风机组，有效阻断内外空气的对流．若经过一段时间的通风散热，机房内部温度仍在继续上升，当温度上升至设定的空调启动温度时，进、出风机组将自动关闭，同时自动启动空调器，由空调系统控温在25℃；经过一段时间的空调制冷，当机房内部温度下降至设定的空调关闭温度时，智能控制器自动关闭空调器，启动通风，工作过程循环．

（2）湿度控制过程．在遇空气湿度较大的气象条件下（如大雾或大雨天气），随着通风时间的延长，通信机房内部的湿度值会逐渐升高，若机房内部的湿度值达到其设定的上限值时，进风机、出风机组件将自动关闭风门和风机组．随着机房内部设备不断产生大量的热量，使得机房内部湿度逐渐下降．此时，若机房内部的温度没有达到空调的启动温度，则进风机、出风机组件自动打开风门和风机组，进行通风散热；若机房内部的温度值达到了空调启动温度，智能控制器将自动启动空调制冷．由于空调的制冷，机房内部温湿度都将逐渐下降，当机房内部温度下降至设定的空调关闭温度时，智能控制器自动关闭空调，工作过程循环．

（3）紧急通风过程．如果通信机房的空调因故障而不能制冷，当通信机房内部温度上升至设定的高温报警温度时，智能通风系统会自动紧急通风散热，保证机房温度不会超高，同时自动关闭空调；当通信机房内部温度达到其设定的所需最低温度时，进风机、出风机组件自动关闭，有效阻断内外空气的对流［5］．

2 机房空调节能降耗技术方案的设计原则

（1）先进性原则．系统设计方案首先保证技术方面的先进性，即从机械原理、空气动力学、电子通信控制和传输等方面，最大程度地实现通信机房的节能降耗．在智能控制主机的调度下，通过下送冷风与上排热风的结构，送、回风口设计在每列发热设备间的通道位置，实现送、回风通道直接对着发热源，从而使空气流向效能提高；采用大面积可换洗、抽拉式粗效过滤及中效过滤双重除尘结构，以减少维护周期和滤网脏堵，实现更换方便、过滤效果好之目的．

（2）可靠性原则．系统设计在保证节能的前提下，力求系统简单化．

（3）经济合理性原则．系统设计充分考虑性能价格比，在保证节能的前题下，尽量降低系统的成本．根据机房的实际情况，可在室外阳台上安装柜式进风机、出风机，在进、出风机组外安装防盗窗．同时外风口安装防雨百叶窗，设置金属网架结构，可防止老鼠等小动物撕咬过滤网或进入机房内．

（4）易操作、易维护原则．系统设计充分考虑现场和操作实际，最大限度地减少现场操作；同时充分考虑系统维护的简便易行．采用初效与中效滤清相结合的大面积整体抽拉式滤网结构，方便过滤网的拆卸和清洗．在使用系统时，将需要的参数在智能控制主机面板窗口上设置完毕后，就不需要再做其他操作，控制系统能完全自控整个温控系统的运行［3］．

3 适用分析

3．1 气候环境

本系统设计适用于中国中北部城市的通信机房．系统利用室内外的温度差来降低能耗，若室外温度较高，则达不到本设计的要求．

3．2 机房内系统的安装

机房北（东）部的实际温度一般低于机房南（西）部，若实际条件允许，最好把进风口安装在机房北（东）部，出风口安装在机房南（西）部；同时也要考虑室外空气的洁净度，若机房靠近马路或其他微粒源时，最好把进风口设置在马路或其他微粒源的对面．

3．3 定量估算

根据通信机房的发热情况和机房以前配置空调的总功率，机房在引进新风的时候，要求进风量略大于出风量，形成正压，保证洁净；进风温度低，出风温度高，以冷风进、热风出散热．根据通风工程和空气动力学原理，测算通风设备的相关参数如下：

空气平衡时进风风量约等于排风量：Gj＝Gp；机房设备的总散热量Q＝P×η（P为机房总功耗，P＝U×I，η为设备耗能发热系数）；

空气比热容Cp＝1．4；

空气质量＝流量×密度；

假设进风温度为22℃，排风温度为28℃，机房内平均温度约为25℃，查得空气密度ρ＝1．293 kg／m3，由ΣQd＝ΣQs得：Cp×Tp×Lp×ρp（Tj为进风温度，Tp为排风温度，ρj为进风密度，ρp为排风密度，Lj是进风体积，Lp是排风体积）；

设定Lj＝Lp＝L（L是通风量），得L＝U×I×η÷（Cp×Tp×ρp－Cp×Tj×ρj）．

如果通信机房进风温度为22℃，排风温度为28℃，机房内平均温度约为25℃，取η＝0．6，可据此估算此机房总功耗，确定机房进风机、出风机的通风量等参数［6］．

3．4 所用设备和适用说明

（1）控制器．产品名称：机房智能节能控制器；电源：DC48V；功率：10 W；需采用直流控制器，以备停电时维护人员也能对控制器进行控制．

（2）进风机和出风机．产品名称：机房进风机组、出风机组；要求噪音：小于60 d B；电源电压：220 V；功率：≤0．75 k W；过滤精度初效：G3≥83%（初阻力＝30 Pa）；中效：F5≥95%（中阻力＝55 Pa）；终阻力＝200 Pa；耐热：100℃．

由于本系统是利用室外的空气来降低室内的温度，只适用于室外温度较低和室外湿度合适的场合．若机房空调功率为5 k W，按照理论计算，该机房空调可节约电大概为3．5度／h．

3．5 保养与维护

通风进风口由于长期运行，会有微粒吸附在表面处，应定期（3个月）清洗1次初效滤网，半年清洗1次中效滤网，以保证充足的通风量和热交换效率．设备维护应定期巡检，原则上随滤网清洗一并检查，排除故障和隐患．

4 结 语

在我国大部分地区，一年中有大部分时间室外温度都在25℃以下，这个温度完全能够满足室内通信设备工作环境的要求．因此，利用自然通风原理来达到通信机房降温的目的，既环保节能，又能延长空调使用寿命，并能提高企业的经济效益．该系统具有良好的市场应用前景．

［1］熊帅，汤广发，杨光，等．辐射冷吊顶／独立新风系统的技术研究与可行性分析［J］．制冷与空调，2006，6（4）：34－38．

［2］梁文斌．浅议通信机房节能降耗技术［J］．江苏通信技术，2007，23（4）：18－22．

［3］叶江平．基站智能空调通风管路系统的设计和实践［J］．电信技术，2008，（8）：35－36．

［4］邓晨冕，秦红．通信机房空调系统节能技术［J］．广东工业大学学报，2009，26（4）：45－49，53．

［5］李志宇．合理线缆布局构建绿色机房［J］．通信世界，2008（15）：44．

［6］胡汉辉，谭青．移动基站智能通风系统的设计［J］．机电工程，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

安徽省教育厅自然科学研究重点项目（KJ2010A020）

魏三强（1980－），男，安徽宿州人，讲师，硕士．