基于动环空调轮询、遥调设定节能控制策略研究

陈大裕，卢运运，高小婷，黎 娜，甘顺水

（1.中国移动通信集团 广西有限公司梧州分公司网络运营中心，广西 梧州 543002；2.中国移动通信集团 广西有限公司网络运营中心，广西 南宁 530028）

0 引 言

随着通信机房IT设备高密度的集成化，设备散热及机房散热量日渐趋高的现象开始受到了动环维护人员的强烈关注。

查阅文献，根据ASHRAE的白皮书《ASHRAE TC 9.9 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》（第13页），从20 ℃提高到27 ℃的时候，功耗增加约3%，可以大概按平均升高1 ℃，功耗增加0.5%计算。

电源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。PUE 值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高[1]。

在汇聚机房耗电模型中，主要分为两类，主设备和空调用电，其中空调耗电约占总用电的30%～45%。因不同专业涉及不同的工作，动环专业负责机房的动力环境维护，通过对智能空调的运行条件进行优化，减少空调的耗电量，在“降本增效”工作中能发挥显著作用。因汇聚机房分布比较分散，难以统一集中管控，导致能耗居高不下，主要体现在：

（1）空调长时间处于运行状态，在环境温度较低情况下产生不必要的耗电；

（2）空调（维护或施工）被人为调整设定低温，离开遗忘恢复，增加耗电；

（3）空调老化，老化后的空调为达到预设冷量会额外耗费更多电能。

同时，对公司管理运营也存在以下几个痛点：

（1）机房能耗无指标考核，三费系统对于电费指导未能反映机房真实情况，投入产出比计算能力数据支撑不足；

（2）用电量数据分析不足，无分项计量，用电量未能反应主设备、空调用电量，无法进行系统分析；

（3）前期设计规划标准化弱，工艺规划设计未标准化，需建立常态运营制。

1 项目研究目标

（1）汇聚机房已接入动环监控系统，通过动环监控系统轮询机房智能空调回风温度和制冷温度设定值，针对空调回风温度低于25 ℃和智能空调的温度设定值进行对比,如均低于27 ℃启动干预，通过动环监控系统远程遥调制度温度设定至27 ℃（温度高告警阀值≥30 ℃），见图1 方案模型。

（2）避免空调冷量的浪费，根据智能电表标准化告警PUE预警进行判断，如PUE>2（一步一步调整目标至1.5或以下），分析机房热负荷平面分布，如某台空调长期回风温度低于设定值，初步判断该区域为低发热区域，通过动环监控系统远程遥控关停机的人为干预[2]。

（3）智能电表PUE计算在动环监控系统的设备模板实现及输出告警，并进行告警标准化，智能电表各回路定义及工程安装进行规范标准化。

（4）接入动环监控系统的智能空调设备运行数据轮询和批量遥调功能的实现、自动化程序开发。

（5）空调机组随季度变化温度能耗数据记录和分析。

2 项目实施方案

在中国移动通信集团集采中技术规范要求空调必须具备接入动环及具备五遥功能，进行节能方案测试前，先进行动环监控系统接入的智能设备空调远程遥控、遥调、遥测、遥信测试，做好通过动环监控系统来远程操作的准备工作[3]。

（1）确保动环监控系统能够对空调的启停进行实时控制，并且能够监测到空调的各种运行状态，可以利用空调自带的远程控制功能实现，也可以在空调与动环之间加装继电器来实现对空调的“启停”控制[4]。

（2）确保动环监控系统输出智能设备运行数据的准确性及输出报表，并同时进行批量远程操作测试并实现。

（3）测量机房总电量、主设备的四回路智能电表，并接入动环，实现PUE算法的计算，推动动环智能电表的告警标准化，有效告警测试。

空调初始、遥调后运行能耗测试记录如表1所示。

表1 运行能耗测试记录表

在对现网站点运行的能耗（未修改设定温度值前，遥调设定温度后）的智能电表记录的数据从动环监控系统导出日用电量，并计算空调的用电量,持续导出动环运行数据跟踪分析的执行能耗对比[5]。

综合分析空调制冷能耗数据，遥调空调设定温度值后，机房升温后节能的效果很明显，空调用电量均明显下降，PUE电源使用效率提升明显。

（1）按实际应用（不考虑主设备负荷增长比例），每站月平均节约能耗375 kW·h,年节约能耗4 500 kW·h，折算费用2 835元。

（2）PUE电源使用效率提升，站均降幅达到10%，从1.73降至1.55,平均每站下降0.18。

（3）用电效率提升,直流负载1A月用电量从5月的64 kW·h下降至47 kW·h,和计算的43.2 kW接近；（注：直流1A负载月用电计算43.2kW·h=54（直流电压V）×1（负载A）/0.9（电源转换效率）×24（小时）×30（月）/1 000（W换算kW））。

（4）分析典型传输机房热负荷平面分布可知，机房存在冷热区，负荷低的区域空调回风温度一直维持较低的水平，而热区空调回风温度持续在制冷温度设计值1 ℃左右。

3 项目效益评估

梧州汇聚机房目前规模为70个，总能耗减少31.5万kW·h，折算少缴电费约20万元，有效降低了运维成本电费的支出。如应用在业务机房、无线机房规模达500站左右，对应的节约能耗可通过数据计算出，但如应用在其他运营商、全区、全国对应行业机房使用，数以百万的站点进行推广，经济效益很可观。

引入能源利用效率PUE衡量指标，表示一个机房的绿色化程度越高，企业竞争力进一步提升。

4 结 论

本项目适用于有空调、主设备的运营商或服务器托管的机房。广西移动有限公司已完成对动环监控系统的智能电表设备的信号进行计算PUE值和增加“PUE预警”的告警省内标准化，如计算的PUE值达到设定值，通过告警平台向维护人员发出预警信息。如引入成果需对动环接入的智能电表是否四回路电表、各回路接入的监控点是否规范进行检查，动环监控系统引用智能设备对应的设备模版即可实现PUE指标输出、预警。