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通信機(jī)房空調(diào)優(yōu)化節(jié)能方案探討
[論文關(guān)鍵詞]機(jī)房；節(jié)能；空調(diào)[論文摘要]文章結(jié)合目前通信機(jī)房空調(diào)設(shè)備產(chǎn)品存在的問題及空調(diào)資源的合理優(yōu)化和合理配置，對(duì)通信機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力進(jìn)行分析，涵蓋空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能及資源優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容，從四個(gè)方面來闡述空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能手段，并提出各種手段的可執(zhí)行方式和具體措施。
在我國目前高速發(fā)展的同時(shí)降低能源消耗是今后必須實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康發(fā)展的重要保障。對(duì)通信行業(yè)而言，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)保的戰(zhàn)略目標(biāo)，其中的一個(gè)重要著眼點(diǎn)就是要大力推動(dòng)以節(jié)能降耗為重點(diǎn)的設(shè)備更新和技術(shù)改造，加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的工藝、設(shè)備和產(chǎn)品。根據(jù)通信部門多年來的數(shù)據(jù)分析，通信行業(yè)的運(yùn)營主要是電耗成本，而在電耗成本中，機(jī)房空調(diào)的電耗約占總電耗50％以上�？梢哉f降低空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用，能有效降低電信行業(yè)的運(yùn)營成本。
本文結(jié)合目前通信機(jī)房空調(diào)設(shè)備產(chǎn)品存在的問題及空調(diào)資源的合理優(yōu)化和合理配置對(duì)通信機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力進(jìn)行分析，涵蓋空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能及資源優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容，從四個(gè)方面來分別闡述空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能手段，并提出各種手段的可執(zhí)行方式和具體措施。
一、機(jī)房空調(diào)氣流組織的科學(xué)化
機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)系統(tǒng)氣流組織的科學(xué)化是合理解決機(jī)房要求的必要條件，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能效應(yīng)的有效途徑。機(jī)房?jī)?nèi)的氣流組織應(yīng)包括機(jī)房大環(huán)境的氣流組織和通信機(jī)柜內(nèi)部的氣流組織，所以機(jī)房空調(diào)氣流組織的科學(xué)化解決方案應(yīng)立足這兩方面予以考慮。
(一)機(jī)房送風(fēng)方式應(yīng)優(yōu)先考慮地板下送風(fēng)
目前通信機(jī)房規(guī)劃大多數(shù)采用上走線上送風(fēng)方式，而專用空調(diào)上送風(fēng)方式主要采用風(fēng)帽直接吹送和風(fēng)管送風(fēng)兩種常見方式，但這兩種送風(fēng)方式由于造成機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)送風(fēng)斷面過大，且系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能較差，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)系統(tǒng)總風(fēng)量的高效、合理的分配。特別是一些發(fā)熱量較大的數(shù)據(jù)、交換機(jī)房，由于機(jī)房?jī)?nèi)負(fù)荷較大且分布不均勻，易造成局部發(fā)熱源集中區(qū)域的局部分配的送風(fēng)量不足，熱量不能及時(shí)散發(fā)而造成局部過熱現(xiàn)象。且上送風(fēng)方式由于在整個(gè)機(jī)房空間內(nèi)冷、熱氣流混合交叉現(xiàn)象嚴(yán)重，制冷效率偏低。
為解決目前機(jī)房?jī)?nèi)存在的局部過熱問題，并使機(jī)房?jī)?nèi)氣流組織的合理高效從而實(shí)現(xiàn)較好的節(jié)能效果，建議通信機(jī)房在層高滿足的條件下優(yōu)先采用地板下送風(fēng)方式。根據(jù)實(shí)際工程案例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，下送風(fēng)方式比上送風(fēng)方式普遍可節(jié)約20％左右的運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)能效應(yīng)顯著。
地板下送風(fēng)方案在工程應(yīng)用中，要達(dá)到理想的效果，應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)：(I)地板下只準(zhǔn)通風(fēng)，嚴(yán)禁布放線纜(消防用線纜除外)；(2)架空層下有效凈空高度一般應(yīng)控制在350～500mm范圍內(nèi)；(3)送風(fēng)距離易小于15m。若送風(fēng)距離超過15m，可以考慮兩側(cè)安裝空調(diào)送風(fēng)或地板下安裝風(fēng)管進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送；(4)地板架空層下的水泥樓面應(yīng)鋪設(shè)不燃燒制造的隔熱保溫層和保護(hù)層，防止樓層水泥面或下層天花板結(jié)露。
(二)機(jī)柜內(nèi)氣流組織合理化
機(jī)柜內(nèi)部安裝的設(shè)備產(chǎn)生的熱量能否及時(shí)散發(fā)到周圍的環(huán)境中，一方面要求機(jī)房大環(huán)境有良好的氣流組織和適宜的環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度等)，另外一方面要求通信機(jī)柜具備良好的散熱工藝。
通信機(jī)柜的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)充分考慮散熱工藝的要求，否則會(huì)造成熱量在機(jī)柜內(nèi)部堆積而無法及時(shí)散發(fā)到周圍的環(huán)境中去，從而影響通信設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成通信設(shè)備故障率明顯增加。目前一些通信機(jī)柜的結(jié)構(gòu)形式在散熱工藝上存在一些缺陷，可能存在的問題主要包括：(1)機(jī)柜前后門開孔率不足，有些在前柜門位置還設(shè)置有防塵網(wǎng)，造成冷氣進(jìn)入阻力過大；(2)有些機(jī)房通信機(jī)柜內(nèi)部堆放的設(shè)備過于密集，氣流流道過于狹窄，內(nèi)部氣流循環(huán)不通暢；(3)柜內(nèi)氣流組織不合理，冷、熱氣流混合現(xiàn)象明顯；(4)一些散熱量大的通信設(shè)備機(jī)柜缺少風(fēng)扇強(qiáng)制排風(fēng)，僅靠機(jī)柜內(nèi)部自然排風(fēng)散熱效果較差。
針對(duì)上述目前一些通信機(jī)柜內(nèi)部存在的一系列問題，必須在機(jī)柜前期結(jié)構(gòu)研發(fā)階段對(duì)一些環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理：應(yīng)增加通信機(jī)柜的柜門開孔率，內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式尋求更合理的流道設(shè)計(jì)，散熱量大的機(jī)柜應(yīng)考慮強(qiáng)制排風(fēng)，進(jìn)風(fēng)量應(yīng)可以根據(jù)柜內(nèi)設(shè)備安裝情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
根據(jù)國內(nèi)外一些工程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些設(shè)備散熱量較大且采用上送風(fēng)的機(jī)房，可以考慮采用開放型貨架式機(jī)柜。通信設(shè)備均擱置在完全敞開式的托架平臺(tái)上，設(shè)備散發(fā)的熱量可以迅速地釋放到周圍環(huán)境中，散熱效果得到極大改善，當(dāng)然這種開放式機(jī)柜也會(huì)對(duì)設(shè)備安裝帶來一些問題。
二、水冷替代風(fēng)冷或采用雙冷源機(jī)組
目前通信機(jī)房空調(diào)大多數(shù)采用風(fēng)冷型專用空調(diào)機(jī)組，這種風(fēng)冷型機(jī)組均為單元式機(jī)組，具有安裝靈活、可靠安全的優(yōu)點(diǎn)，但也存在性能系數(shù)較低、運(yùn)行性能不穩(wěn)定、受室外環(huán)境溫度變化波動(dòng)較大、室內(nèi)外機(jī)組安裝管線較短、室外機(jī)組占用大量面積的缺點(diǎn)。
從節(jié)能角度考慮，由于水冷效率明顯高于風(fēng)冷，水冷機(jī)組性能系數(shù)高于風(fēng)冷機(jī)組，在通信機(jī)房中推廣水冷型專用空調(diào)機(jī)組具有一定程度的節(jié)電降耗價(jià)值，特別是在一些中、大型項(xiàng)目上不但節(jié)能效益顯著，而且可以減少空調(diào)設(shè)備的。
在中、大型項(xiàng)目中無論采用冷凍水型或冷卻水型機(jī)組，均能實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)能降耗、減少的目的，且由于水冷型機(jī)組沒有風(fēng)冷型機(jī)組室外機(jī)占用大量安裝位置的問題，提高了利用率。但由于水冷型系統(tǒng)中安裝的設(shè)備及閥門等部件較多，系統(tǒng)單點(diǎn)故障點(diǎn)較多，系統(tǒng)在安全可靠性要求上存在隱患。從提高系統(tǒng)的安全可靠性角度出發(fā)，在機(jī)房項(xiàng)目中推薦采用雙冷源機(jī)組。
雙冷源機(jī)組常見的主要是風(fēng)冷+冷凍水型或風(fēng)冷+冷卻水型兩種機(jī)組。在大多數(shù)季節(jié)中系統(tǒng)主要啟用節(jié)能的水冷系統(tǒng)，而在不滿足水冷型機(jī)組運(yùn)行的季節(jié)或系統(tǒng)發(fā)生故障及檢修維護(hù)時(shí)才啟用風(fēng)冷系統(tǒng)。采用雙冷源機(jī)組雖然會(huì)增加項(xiàng)目的初投資費(fèi)用，但系統(tǒng)安全可靠性較高，且運(yùn)營可以大大降低。
三、直接利用室外自然冷源
在冬季及室外焓值低于室內(nèi)焓值的過渡季節(jié)時(shí)，從室外引入新風(fēng)作為冷源對(duì)機(jī)房溫度進(jìn)行降溫處理，是降低機(jī)房空調(diào)設(shè)備運(yùn)行能耗的一種有效措施。
根據(jù)各地氣象條件特點(diǎn)，在這些季節(jié)可以直接利用室外豐富的自然冷源對(duì)機(jī)房環(huán)境降溫，從而可以大大縮短專用空調(diào)機(jī)組的壓縮機(jī)的全年運(yùn)行時(shí)問。這樣不但節(jié)約了大量的電能，同時(shí)也延長了空調(diào)機(jī)的使用壽命，減少了空調(diào)機(jī)組的維護(hù)工作量，降低了維護(hù)成本。
目前根據(jù)這一節(jié)能原理開發(fā)了不少機(jī)房節(jié)能 空調(diào)產(chǎn)品，我們重點(diǎn)推薦兩種在技術(shù)上較為成熟，并且在實(shí)際工程有過應(yīng)用、產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品予以介紹。
(一)FCX系列節(jié)能空調(diào)
原理：把室外新風(fēng)過濾后直接引入節(jié)能空調(diào)，在機(jī)組內(nèi)新風(fēng)同室內(nèi)回風(fēng)充分混合后送人濕膜加濕器加濕，然后由送風(fēng)機(jī)將處理后的空氣送入室內(nèi)。引入室外新風(fēng)會(huì)降低室內(nèi)空氣的含濕量，通過濕膜加濕器加濕后，提高室內(nèi)空氣的含濕量。同時(shí)，室內(nèi)空氣通過濕膜后溫度會(huì)降低5℃左右。
特點(diǎn)：新風(fēng)直接引入型節(jié)能空調(diào)機(jī)組沒有傳熱損失，運(yùn)行效率高。
全年運(yùn)行時(shí)間長，在室外環(huán)境溫度低于12℃時(shí)，可完全替代機(jī)房空調(diào)壓縮機(jī)制冷，節(jié)能效果十分顯著。同時(shí)機(jī)組配置的濕膜加濕器可以替代機(jī)房空調(diào)的加濕器，節(jié)約大量能源。
FCX系列分體節(jié)能空調(diào)
FCX-A機(jī)組：大風(fēng)量新風(fēng)混風(fēng)型節(jié)能空調(diào)機(jī)組，室外新風(fēng)過濾后直接進(jìn)入節(jié)能空調(diào)，控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)外溫度由變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)控制引入的新風(fēng)量，保證送風(fēng)溫度在機(jī)房溫度的露點(diǎn)溫度以上，然后由送風(fēng)機(jī)將處理后的空氣送入室內(nèi)。
FCX-B機(jī)組：大風(fēng)量高余壓濕膜加濕器，與FCX-A機(jī)組配合使用。引入室外新風(fēng)會(huì)降低室內(nèi)空氣的含濕量，室內(nèi)空氣通過濕膜加濕器加濕后，提高室內(nèi)空氣的含濕量。同時(shí)，室內(nèi)空氣通過濕膜后溫度會(huì)降低5℃左右。FCX-A機(jī)組也在機(jī)房?jī)?nèi)獨(dú)立使用替代空調(diào)加濕器。
特點(diǎn)：新風(fēng)直接引入型節(jié)能空調(diào)機(jī)組沒有傳熱損失，運(yùn)行效率高，全年運(yùn)行時(shí)間長。
在室外環(huán)境溫度低于12℃時(shí)，可完全替代機(jī)房空調(diào)壓縮機(jī)制冷，節(jié)能效果十分顯著。同時(shí)機(jī)組配置的濕膜加濕器可以替代機(jī)房空調(diào)的加濕器，節(jié)約大量能源。
(二)FCR系列機(jī)房節(jié)能空調(diào)
原理：采用板式顯熱換熱器為核心部件，室內(nèi)、外空氣在換熱芯體內(nèi)進(jìn)行能量交換。室外新風(fēng)引入顯熱交換器，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行冷卻降溫處理，然后排出室外；被冷卻后的室內(nèi)空氣再送回室內(nèi)，達(dá)到為機(jī)房降溫的目的。
特點(diǎn)：室外空氣引入換熱芯體，與室內(nèi)空氣熱交換后排除室外，可以保證機(jī)房的潔凈度和濕度不受影響。板式顯熱換熱器的材質(zhì)為耐腐蝕親水鋁箔，采用特殊工藝加工而成。換熱通道面積大風(fēng)阻小，具有換熱效率高、使用壽命長和維護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
四、確定合理的機(jī)房環(huán)境溫度
目前機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境參數(shù)根據(jù)相關(guān)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，溫度一般控制在24℃±2℃，濕度50％±5％左右，而一般通信設(shè)備元器件正常的工作溫度范圍較大，上限一般在35℃～40℃左右。當(dāng)然設(shè)計(jì)規(guī)范中要求的環(huán)境溫度值相對(duì)偏低，是考慮到由于氣流組織不合理、冷熱氣流混合交叉、局部風(fēng)量分配不足等因素造成機(jī)房環(huán)境溫度與通信機(jī)柜內(nèi)部的溫度有一定程度的溫度梯度差值。這種情況就造成了為了保證機(jī)柜內(nèi)部的通信設(shè)備散熱效果良好，必須保證機(jī)房過道環(huán)境溫度較低，空調(diào)設(shè)備保持在送風(fēng)出口和回風(fēng)溫度較低的工況下運(yùn)行，從而使空調(diào)設(shè)備制冷系數(shù)降低，能耗損失較大。
減少這部分能耗損失，必須減少機(jī)房環(huán)境和機(jī)柜內(nèi)部之間的溫度梯度差。而要實(shí)現(xiàn)這一目的，必須改善機(jī)房大環(huán)境和通信機(jī)柜內(nèi)部的氣體流組織，特別是通信機(jī)柜的結(jié)構(gòu)形式要具備良好的散熱工藝。若機(jī)房氣流組織更為科學(xué)合理、通信機(jī)柜散熱工藝有較大改善，特別是采用開放型貨架式機(jī)柜，可以大大減少機(jī)柜內(nèi)、外的溫度梯度差值。在這種情況下，可以適當(dāng)提高機(jī)房環(huán)境溫度的要求，從而可以提高空調(diào)送、回風(fēng)溫度，通過調(diào)整空調(diào)設(shè)備運(yùn)行工況的方式提高制冷系數(shù)，降低空調(diào)設(shè)備運(yùn)行能耗。
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