通信機房節(jié)能改造實施方案

1、通信機房節(jié)能改造實施方案通信機房節(jié)能改造實施方案作者：桑永禮 郵編：236000工作單位：中國移動集團安徽有限責(zé)任公司阜陽分公司運維部一、通信機房節(jié)能降耗背景當今世界，經(jīng)濟快速發(fā)展，必然伴隨著能源資源的大量開采、消耗及“三廢”排放， 因工業(yè)能源大量開采、消耗、“三廢”排放而導(dǎo)致的地質(zhì)、環(huán)境、氣候性災(zāi)難日趨頻繁、明顯，已經(jīng)嚴重威脅到人類社會的生存和發(fā)展，如何“實現(xiàn)節(jié)能減排，保護人類基本生存環(huán)境，維持人類社會的可持續(xù)發(fā)展”已成為當今人類社會共同面臨、而且是最急需解決的現(xiàn)實課題。黨和政府根據(jù)提高社會生產(chǎn)發(fā)展能效，全面建設(shè)更好、更快、長久持續(xù)發(fā)展國民經(jīng)濟 的原則，鮮明提出制定“節(jié)能減排，建設(shè)美好生態(tài)家

2、園”的基本國策。中國移動通信集團公司積極響應(yīng)黨和政府有關(guān)“節(jié)能減排，建設(shè)美好生態(tài)家園” 號召,積極履行社會職責(zé)，在全國范圍內(nèi)開展了以節(jié)能減排為主題的“綠色行動計劃”。通信機房，針對我們移動通信而言，包括局用核心機房、通信基站、傳輸匯聚點、干 線傳輸機房等。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，通信機房能耗占整個移動通信企業(yè)能耗的70%以上，從費用上來說，也占到整個移動通信企業(yè)正常運營費用的30%左右。因此，搞好通信機房節(jié)能降耗，可以以更優(yōu)異的成績響應(yīng)黨和政府的號召，更好履行 共建和諧社會的企業(yè)職責(zé)； 可以從根本上降低我們移動通信企業(yè)的整體運營成本，大幅增加移動通信企業(yè)的利潤收入，全面增強企業(yè)的核心競爭力，強勢應(yīng)對未來

3、業(yè)務(wù)競爭，對鞏固和加強我們企業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢，無疑極具戰(zhàn)略意義。二、通信機房能耗分析及節(jié)能重點方向分析通信機房節(jié)能，關(guān)鍵是要搞清楚通信機房能耗的組成，弄明白哪些能耗是必須的，那些能耗是不不必要的，并進一步分析哪些能耗是經(jīng)過管理措施、技術(shù)手段、工程措施可以降低的。我們，通信機房的能耗主要有兩大塊組成，通信設(shè)備能耗，通信機房空調(diào)設(shè)備能耗，這 兩塊要占到通信機房總能耗的95%以上。其他還有機房照明能耗、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備、消防系統(tǒng)設(shè)備的能耗等，但相對于通信設(shè)備能耗、通信機房空調(diào)設(shè)備能耗而言，基本上可以 忽略。通信機房節(jié)能降耗的前提是確保通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、設(shè)備正常、穩(wěn)定、安全運行?；谶@個前提，機房通信系統(tǒng)

4、設(shè)備、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的正常能耗，是保證通信網(wǎng)絡(luò)正常、安全運行所必須的，是不能降低的，相反，還需要更大程度保障。其他的，象機房照明功耗在整個通信機房能耗的比例很小，況且節(jié)能技術(shù)較為成熟、 簡單，機房照明在有人的時候需要，也不是全部都需要打開，在沒人的時候完全不需要照明，因此我們可以采用局部感 應(yīng)控制開關(guān)的方法，針對人員活動情狀來選擇性地進行局部照明或一般照明的開啟和關(guān)閉， 這樣很輕松就可以節(jié)省 80%- 98%的照明能耗。從以上分析可以看出，機房空調(diào)節(jié)能是目前唯一能想辦法且占很大的分量，值得我們?nèi)リP(guān)注和認真思考、攻關(guān)。三、通信機房空調(diào)能耗組成及節(jié)能措施論證3.1整體機房空調(diào)方向分析在機房空

5、調(diào)節(jié)能技術(shù)方面，從目前主要有 兩大主流方向。其一，是對機房空調(diào)壓縮機進行變頻改造；其二，通過工程、技術(shù)手段降低通信機房空調(diào)熱源性負荷。當然，通過通信機房空調(diào)安裝、施工方案的優(yōu)化，以及搞好維護工作，從而保證、改善 機房空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)運行環(huán)境條件，如冷凝器、蒸發(fā)器清潔，送風(fēng)濾網(wǎng)清潔、保障冷媒壓力正 常等，以便更好地發(fā)揮通信機房空調(diào)設(shè)備的本身的動態(tài)冷效比，在一定程度上減少通信機房空調(diào)設(shè)備能耗。不過這是我們維護、工程部門職責(zé)本身就要求應(yīng)該作好的工作，有相當細致的工程設(shè)計、維護、管理規(guī)定，我們在這兒就不再多探討分析了，呵呵。下面，我們針對兩大主流機房空調(diào)節(jié)能技術(shù)做一下具體分析：我們先看看第一個方向，進行機

6、房空調(diào)變頻改造。 機房空調(diào)變頻改造可以在一定程度上確實可以降低機房空調(diào)設(shè)備本身的能耗，但效果并不能說是很明顯(降耗比例據(jù)說可以達到4%- 7%最高不超過 8% ,且存在技改難度大、造價高、風(fēng)險大、產(chǎn)生諧波干擾等很多負面因素，需要增加諧波吸收、抵消設(shè)備來降低諧波影響。而諧波吸收、抵消設(shè)備也是要耗能、 發(fā)熱的，這在一定程度上進一步抵消了機房空調(diào)變頻改造的節(jié)能降耗能力，增加了我們運行維護工作的難度和成本?？傮w而言，通過“機房空調(diào)變頻改造”到底能不能降低通信機房能 耗，目前我們很難得出肯定的結(jié)論，所以說并不是特別值得提倡實施。第二個方向，就是通過工程、技術(shù)手段降低通信機房空調(diào)熱源性負荷。下面，我們就來

7、詳細分析探討一下，通信機房熱源的組成， 詳細分析探討哪些通信機房熱源可以降低、消除，以及降低通信機房熱負荷關(guān)鍵點。3.2通信機房熱源組成及通信機房空調(diào)降耗的關(guān)鍵點的確定降低通信機房熱負荷，首先我們要清楚通信機房熱量是如何形成的，具體有那些組成成分。并在此基礎(chǔ)上，來具體分析哪些是我們通過技術(shù)方法降低的。通信機房熱源，主要有：3. 2. 1通信系統(tǒng)設(shè)備正常工作時耗能散熱。這是一個持續(xù)存在，而且是一個無法回避、無法消除的熱源。我們通信機房之所以要 安裝機房空調(diào)，根本目的就是通過制冷，來抵消通信系統(tǒng)設(shè)備正常工作時耗能散熱，確保通信系統(tǒng)設(shè)備正常工作所需要的良好的環(huán)境溫度、濕度、潔凈度。一般來說，通信系統(tǒng)

8、設(shè)備正 常工作時耗能散熱，基本上是與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增擴成比例增加的，當然還與維護精細程度、網(wǎng)絡(luò)制式、設(shè)備類型有一定的關(guān)系。依據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù)可知，通信系統(tǒng)設(shè)備在正常工作時，其 輸入功率有85%上的能量要轉(zhuǎn)化成熱量散發(fā)的周圍空間，只有不到15%勺能量轉(zhuǎn)化為可供通信系統(tǒng)使用的通信數(shù)據(jù)、信號等。計算公式：Q=0.86KVA(KW)以基站為例，標準配置基站為直流 70A,電壓為54V,Q=0.86*54*70=3250(W)=3.3(KW)3. 2. 2 圍護結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱這個熱源的大小，與圍護結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱面積成正比，與通信機房室內(nèi)、外溫度差值成正 比，與圍護結(jié)構(gòu)的物理厚度成反比，還跟圍護結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)。圍護

9、結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱計算公式：Q=F* (T-To) * 入/M(WF :傳熱面積T :室外溫度 T o：室內(nèi)溫度入：圍護結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)M:圍護結(jié)構(gòu)厚度(材料不同，導(dǎo)熱系數(shù)不同，磚墻為0.87W/(M. C ),混凝土 0.79w/(M. C),聚乙烯泡沫為0.04W/(M. C)在夏季，當通信機房室外溫度高于室內(nèi)溫度時，通信機房室外熱量通過機房圍護結(jié)構(gòu) (房頂、墻壁、地板等)的傳導(dǎo)進入室內(nèi)，形成熱源。這個熱源是客觀存在的，但我們可以 通過針對性的工程、技術(shù)手段隔絕，從而減少和消除。據(jù)我們實際現(xiàn)場測試， 夏季機房室外墻壁表面向陽處平均可達 50 C左右，背陰處平均 可達38C左右，而我們移動通信機房室內(nèi)

10、按規(guī)范一般設(shè)定、保持在2224 C,兩者相差平均在1530C,平均為22.5 C ,為方便計算，取值23C。據(jù)我們實際掌握的資料，通信機房一般采用磚墻，新建核心機房一般采用空心磚砌墻，房頂為混凝土質(zhì)結(jié)構(gòu)。下面我們以基站機房為例，計算一下夏季平均傳導(dǎo)性熱源的大?。篞=4.5*3*4*0.87*23心2（四 面墻壁,磚質(zhì)）+4.5*4.5*0.79*23/0.2（屋 頂）=5402+1840=7241（W）=7.3KW在冬季，我們可以充分利用種導(dǎo)熱效應(yīng)，甚至采用通風(fēng)技術(shù)、設(shè)備進行主動通風(fēng)，以 加強散熱效果，來減少通信機房的熱負荷，從而降低或根本不需要通信機房制冷能耗。3. 2. 3壓縮機、風(fēng)機散熱

11、目前，大容量機房空調(diào)出于保證空調(diào)壓縮機本身良好運行的環(huán)境條件的考慮，一般采 用壓縮機室內(nèi)機內(nèi)置的設(shè)計方案。這樣設(shè)計方案從機房空調(diào)設(shè)備本身工作考慮，是一種比較成熟、優(yōu)秀的設(shè)計思路。但這種設(shè)計方案也也帶來了一個問題，那就是壓縮機制冷運行時， 壓縮機電機通過把電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動活塞、螺桿、離心機工作，實現(xiàn)制冷媒介壓縮、 流通，完成制冷媒介循環(huán)與冷量、熱量循環(huán)，從而實現(xiàn)調(diào)溫恒溫。在電機工作時，電能轉(zhuǎn)化 為機械能有一個功率轉(zhuǎn)換效率問題。這個效率雖說隨電機結(jié)構(gòu)、型號、負荷不同存在一定程度的差異，但一般都在 80%上下，而其余的能量則要通過機械摩擦、線圈發(fā)熱等形式轉(zhuǎn)化熱 量散發(fā)到周圍的機房空間中。這無疑

12、人為地在我們通信機房室內(nèi)增加了一個不小的熱源，增大了我們通信機房空調(diào)的制冷能耗。同理，機房空調(diào)以風(fēng)扇送風(fēng)的方式實現(xiàn)冷量的交換、輸送，出于制造、安裝施工的便 利以及加大冷量的交換、輸送效果等等因素的考慮，一般采用送風(fēng)機室內(nèi)配置的設(shè)計方案。 送風(fēng)機電機工作時，送風(fēng)電機通過把電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動送風(fēng)風(fēng)扇工作的過程中，也存在一個功率轉(zhuǎn)換效率問題。這個效率隨根據(jù)電機結(jié)構(gòu)、型號、負荷不同存在動態(tài)的差異，但 一般在40%- 80%范圍內(nèi)，而其余的電能要通過機械摩擦、線圈發(fā)熱等形式轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā) 到周圍機房空間。這又是人為地在我們通信機房制造了一個的熱源，也進一步增大了我們通信機房空調(diào)的制冷能耗。依據(jù)有關(guān)資

13、料，結(jié)合我們歷年來通信機房空調(diào)的實際使用、維護經(jīng)驗，經(jīng)過相關(guān)計算、評估（因篇幅所限，詳細計算、評估過程忽略），我們繪制了機房空調(diào)熱負荷分布比例圖，如冬季機房空調(diào)熱源構(gòu)成比例圖送風(fēng)1 0%47%壓縮機發(fā)熱13%-通信 設(shè)備 散熱 口圍護 結(jié)構(gòu) 導(dǎo)熱 二送風(fēng)除濕3%壓縮機發(fā)熱八、除濕通信設(shè)備散熱其他25%夏季機房空調(diào)熱源構(gòu)成比例圖從以上統(tǒng)計比較看，通過維護結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱，夏季占到機房熱源的比例將近47%壓縮機、風(fēng)機散熱占20%左右。前面我們說過，通信機房節(jié)能降耗的前提是確保通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、設(shè)備正常工作運行基于這個前提，機房通信系統(tǒng)設(shè)備、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的正常能耗，是保證通信網(wǎng)絡(luò)正常、安全運行所必須的，

14、是不能降低的，相反，還需要更大程度上加以保障。況且降低通信系統(tǒng)設(shè)備的能耗發(fā)熱，則要求選擇與更換單位業(yè)務(wù)能耗比例更低的通信系統(tǒng)設(shè)備，這牽扯到國家及行業(yè)政策的戰(zhàn)略導(dǎo)向問題；還有更大的問題是大規(guī)模更換現(xiàn)有通信系統(tǒng)設(shè)備，會導(dǎo)致更大的人力、物力、管理方面的投資，并且存在巨大的網(wǎng)絡(luò)、運營上的風(fēng)險，從目前而言，這是 我們?nèi)魏我粋€通信企業(yè)都無法決定的，也是我們?nèi)魏我粋€行業(yè)、任何一個通信企業(yè)承受不起的。因此，這個方向基本上可以排除。而壓縮機、風(fēng)機散熱，我們可以通過選用把壓縮機、送風(fēng)機外置方案設(shè)計，集成到室外 機的方法加以規(guī)避，這需要會同機房空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)廠家對機房空調(diào)設(shè)備重新進行設(shè)計改造， 以及要考慮壓縮機在室外

15、的工作環(huán)境條件保證等一系列問題，也不是我們的主要考慮方向。從以上分析論證，我們可以很明確的得出一個比較清晰的結(jié)論：通信機房空調(diào)設(shè)備節(jié)能降耗，我們可以考慮，并且可能有比較明成效的關(guān)鍵點就是：1）在夏季降低“當通信機房室外溫度高于室內(nèi)溫度時，通信機房室外熱量通過機房圍 護結(jié)構(gòu)（房頂、墻壁、地板等）的傳導(dǎo)進入室內(nèi)，形成熱源”導(dǎo)致的通信機房空調(diào)能耗；2）在冬季把通信機房設(shè)備散熱排出去，降低或根本消除冬季通信機房空調(diào)能耗。四、通信機房空調(diào)降耗具體方案根據(jù)以上結(jié)論，我們就可以很清楚我們需要解決的問題。下面我們具體探討確定具體實施方案：4. 1在夏季降低“當通信機房室外溫度高于室內(nèi)溫度時，通信機房室外熱量通

16、過機房 圍護結(jié)構(gòu)（房頂、墻壁、地板等）的傳導(dǎo)進入室內(nèi)，形成熱源”導(dǎo)致的通信機房空調(diào)能耗；根據(jù)導(dǎo)熱公式Q=F* (T-To) * 入/MF:傳熱面積T :室外溫度 T o：室內(nèi)溫度M:圍護結(jié)構(gòu)厚度?入：圍護結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱系數(shù)(材料不同，導(dǎo)熱系數(shù)不同，磚墻為0.87W/(M. C ),混凝土 0.79w/(M. C),聚乙烯泡沫為0.04W/(M. C)我們很容易有針對性的得降低“當通信機房室外溫度高于室內(nèi)溫度時，通信機房室外熱量通過機房圍護結(jié)構(gòu)(房頂、墻壁、地板等)的傳導(dǎo)進入室內(nèi)，形成熱源”導(dǎo)致的通信機 房空調(diào)能耗具體實施方案1) 一定程度增加圍護結(jié)構(gòu)(房頂、墻壁、地板等)的厚度，直接降低導(dǎo)入熱源

17、；2) 選用導(dǎo)熱系數(shù)更低的圍護結(jié)構(gòu)材料，在保證工程施工可行、不影響通信機房主體功 能的前提下，盡最大程度降低導(dǎo)入性熱源。4. 2在冬季把通信機房設(shè)備散熱排出去，降低或根本消除冬季通信機房空調(diào)能耗。在市場上有比較成熟的智能通風(fēng)換熱系統(tǒng)，我們可以比較容易選擇使用。通信機房通風(fēng)散熱量的大小，與通信機房室、內(nèi)外溫差成正比，與通風(fēng)量成正比，還與空氣性質(zhì)有關(guān)。我們也 可以采用替代方案為不采用強制通風(fēng)，只開設(shè)通風(fēng)口，夏季用隔熱框塊填充， 隔絕熱量傳導(dǎo)；冬季用過濾通風(fēng)框塊，利用自然空氣對流實現(xiàn)機房散熱。這樣效果可能差一些，但影響不是太大，而且可以避免因強制通風(fēng)產(chǎn)生的增加能耗。4. 3通信機房空調(diào)降耗具體實施方

18、案下面，就是我們針對通信基站設(shè)計的具體通信機房空調(diào)降耗比較可行的具體實施方案：1、增設(shè)智能通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)在有比較成熟的設(shè)備產(chǎn)品可以在充分滿足機房進風(fēng)潔凈度的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)冬季機房內(nèi)外的熱量交換，從而達到降低冬季機房空調(diào)能耗的目的。(替代方案為不采用強制通風(fēng)，只開設(shè)通風(fēng)口，夏季用隔熱框塊填充，隔絕熱量傳導(dǎo)；冬季用過濾通風(fēng) 模塊，利用自然空氣對流實現(xiàn)機房散熱)2、在機房內(nèi)距墻增建石膏板夾墻 ，在夾墻與原墻體間填充 20CM厚度的泡沫塑料，一方 面增加原有墻體厚度一倍，第二因為泡沫塑料具有良好的隔熱性能 ，根據(jù)有關(guān)資料，相同厚度 的泡沫塑料隔熱能力是磚墻的 2040倍。采取這種方案可以降低夏季傳導(dǎo)性熱源 90%以上。針對基站設(shè)計的具體通信機房空調(diào)降耗具體實施方案示意圖通信機房智能通風(fēng)節(jié)能改造示意圖設(shè)備機房送風(fēng)整體式通風(fēng)機室外空氣進入五、節(jié)能效益分析計算預(yù)計基站空調(diào)全年節(jié)能效果對比圖全年夏季冬季_節(jié)能改造前節(jié)能改造后L節(jié)能效果出風(fēng)?1、機房圍護結(jié)構(gòu)隔熱改造，在夏季有效阻隔通過圍護結(jié)構(gòu)的外界導(dǎo)熱，降低 夏季機房空調(diào)能耗；墻壁厚度增加1倍，維護材料導(dǎo)熱系數(shù)降低到原來混凝土墻壁的1/22,基本可隔絕90%左右的傳導(dǎo)性通信機房熱源，理論可降低夏季機房空調(diào)能耗 30% 40%;?2、機房增設(shè)智能通風(fēng)系統(tǒng)，在冬季有效實現(xiàn)機房內(nèi)設(shè)備散熱順利外導(dǎo)，降低 機房冬季制冷能耗；理論可降低冬季機房調(diào)能