魏三強(qiáng)

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 宿州234000）

基于新風(fēng)系統(tǒng)的通信機(jī)房節(jié)能降耗技術(shù)研究

魏三強(qiáng)

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 宿州234000）

基于新風(fēng)系統(tǒng)的通信機(jī)房空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)，采用多種手段對(duì)通信機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的節(jié)能降耗改造，通過(guò)對(duì)不同節(jié)能特性產(chǎn)品的有效整合，在智能自動(dòng)控制系統(tǒng)的合理調(diào)度下能取得最佳節(jié)能降耗效果，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益．該系統(tǒng)具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景．

通信機(jī)房；新風(fēng)系統(tǒng)；節(jié)能降耗

隨著通信企業(yè)的運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)與用戶的不斷擴(kuò)大，企業(yè)設(shè)備運(yùn)行耗電的支出已經(jīng)占其總支出費(fèi)用相當(dāng)大的比例．根據(jù)調(diào)查了解，在精密空調(diào)機(jī)房中，僅精密空調(diào)運(yùn)行耗電就占其耗電總量的40%以上；而在為數(shù)眾多的局（站）（機(jī)房／模塊局／接入網(wǎng)站點(diǎn)／一體化機(jī)房）中，其空調(diào)用電基本上占其企業(yè)用電的45%左右．如何有效地節(jié)能，降低空調(diào)電費(fèi)開(kāi)支，這是當(dāng)今通信運(yùn)營(yíng)商們需要面對(duì)的一個(gè)課題［1］．

通信機(jī)房對(duì)于溫濕度和空氣潔凈度等指標(biāo)都有強(qiáng)制要求．機(jī)房?jī)?nèi)電源設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備等都是發(fā)熱體，要保持機(jī)房?jī)?nèi)一定的工作環(huán)境溫度，主要靠空調(diào)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)．我國(guó)幅員遼闊，氣候特征多樣，采用單一的節(jié)能技術(shù)并不具有廣泛的適用性，目前已知的技術(shù)都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，這就需要采用多種手段對(duì)通信機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的節(jié)能降耗改造，通過(guò)對(duì)不同節(jié)能特性產(chǎn)品的有效整合，在智能自動(dòng)控制系統(tǒng)的合理調(diào)度下取得最佳節(jié)能降耗效果［2］．

1 新風(fēng)系統(tǒng)的工作原理

1．1 新風(fēng)系統(tǒng)的基本原理

通信機(jī)房?jī)?nèi)溫度的升高，主要是因?yàn)橥ㄐ旁O(shè)備每天24h不間斷地運(yùn)行發(fā)熱所致．如果一年四季都用空調(diào)來(lái)保持機(jī)房?jī)?nèi)溫度恒定（用空調(diào)降溫，溫度恒定在25℃左右），則會(huì)造成很大的電能浪費(fèi)．由于冬、春、秋三季早晚時(shí)段室外溫度低，因此可通過(guò)熱傳遞來(lái)降低機(jī)房?jī)?nèi)的溫度，從而避免電能無(wú)謂的浪費(fèi)．

新風(fēng)系統(tǒng)的基本原理是利用空氣的對(duì)流進(jìn)行熱交換，如圖1所示．根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)溫度的分布規(guī)律（機(jī)房?jī)?nèi)上方溫度高，下方溫度低，大型機(jī)房?jī)?nèi)上方和下方的溫度之差在3℃以上），可將進(jìn)風(fēng)口設(shè)在機(jī)房低處（但要注意防破壞和防水處理），由離心風(fēng)機(jī)引入機(jī)房外部（經(jīng)過(guò)過(guò)濾的）較低溫度的空氣，出風(fēng)口設(shè)在機(jī)房高處，以排出室內(nèi)最高溫度處的熱量．此方法可大幅度地降低用電量，減少企業(yè)的營(yíng)運(yùn)成本，同時(shí)延長(zhǎng)機(jī)房空調(diào)的使用壽命［3］．

1．2 新風(fēng)系統(tǒng)的控制原理

在智能機(jī)房通風(fēng)節(jié)能控制器中，可以設(shè)置系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)停止溫度、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度、空調(diào)停止溫度、空調(diào)啟動(dòng)溫度、風(fēng)機(jī)強(qiáng)制啟動(dòng)溫度和室內(nèi)外溫度差等參數(shù)．系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)外溫濕度，控制風(fēng)機(jī)與空調(diào)的聯(lián)動(dòng)工作．當(dāng)室外溫濕度有一項(xiàng)滿足不了降低室內(nèi)溫濕度（機(jī)房對(duì)濕度的要求范圍較大，可基本不考慮）的要求時(shí)，可通過(guò)控制器啟動(dòng)機(jī)房空調(diào)，從而既保證了設(shè)備的安全運(yùn)行，又達(dá)到了節(jié)能的效果．系統(tǒng)控制原理圖如圖2所示［4］．

1．3 新風(fēng)系統(tǒng)的工作過(guò)程

（1）溫度控制過(guò)程．當(dāng)通信機(jī)房?jī)?nèi)部溫度上升至設(shè)定的需要散熱的溫度時(shí)，智能控制器自動(dòng)進(jìn)行機(jī)房?jī)?nèi)、外溫度的比較，確認(rèn)機(jī)房外部溫度低于機(jī)房要求溫度，進(jìn)、出風(fēng)機(jī)組件將自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)門(mén)，利用離心風(fēng)機(jī)引入機(jī)房外部（經(jīng)過(guò)過(guò)濾的）較低溫度的空氣，并排出機(jī)房?jī)?nèi)部的熱空氣而達(dá)到降溫的目的；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的通風(fēng)散熱后，當(dāng)通信機(jī)房?jī)?nèi)部溫度下降到其設(shè)定的溫度時(shí)，進(jìn)、出風(fēng)機(jī)組件將自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)門(mén)和風(fēng)機(jī)組，有效阻斷內(nèi)外空氣的對(duì)流．若經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的通風(fēng)散熱，機(jī)房?jī)?nèi)部溫度仍在繼續(xù)上升，當(dāng)溫度上升至設(shè)定的空調(diào)啟動(dòng)溫度時(shí)，進(jìn)、出風(fēng)機(jī)組將自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)器，由空調(diào)系統(tǒng)控溫在25℃；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的空調(diào)制冷，當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)部溫度下降至設(shè)定的空調(diào)關(guān)閉溫度時(shí)，智能控制器自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)器，啟動(dòng)通風(fēng)，工作過(guò)程循環(huán)．

（2）濕度控制過(guò)程．在遇空氣濕度較大的氣象條件下（如大霧或大雨天氣），隨著通風(fēng)時(shí)間的延長(zhǎng)，通信機(jī)房?jī)?nèi)部的濕度值會(huì)逐漸升高，若機(jī)房?jī)?nèi)部的濕度值達(dá)到其設(shè)定的上限值時(shí)，進(jìn)風(fēng)機(jī)、出風(fēng)機(jī)組件將自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)門(mén)和風(fēng)機(jī)組．隨著機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備不斷產(chǎn)生大量的熱量，使得機(jī)房?jī)?nèi)部濕度逐漸下降．此時(shí)，若機(jī)房?jī)?nèi)部的溫度沒(méi)有達(dá)到空調(diào)的啟動(dòng)溫度，則進(jìn)風(fēng)機(jī)、出風(fēng)機(jī)組件自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)門(mén)和風(fēng)機(jī)組，進(jìn)行通風(fēng)散熱；若機(jī)房?jī)?nèi)部的溫度值達(dá)到了空調(diào)啟動(dòng)溫度，智能控制器將自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)制冷．由于空調(diào)的制冷，機(jī)房?jī)?nèi)部溫濕度都將逐漸下降，當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)部溫度下降至設(shè)定的空調(diào)關(guān)閉溫度時(shí)，智能控制器自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)，工作過(guò)程循環(huán)．

（3）緊急通風(fēng)過(guò)程．如果通信機(jī)房的空調(diào)因故障而不能制冷，當(dāng)通信機(jī)房?jī)?nèi)部溫度上升至設(shè)定的高溫報(bào)警溫度時(shí)，智能通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)緊急通風(fēng)散熱，保證機(jī)房溫度不會(huì)超高，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)通信機(jī)房?jī)?nèi)部溫度達(dá)到其設(shè)定的所需最低溫度時(shí)，進(jìn)風(fēng)機(jī)、出風(fēng)機(jī)組件自動(dòng)關(guān)閉，有效阻斷內(nèi)外空氣的對(duì)流［5］．

2 機(jī)房空調(diào)節(jié)能降耗技術(shù)方案的設(shè)計(jì)原則

（1）先進(jìn)性原則．系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案首先保證技術(shù)方面的先進(jìn)性，即從機(jī)械原理、空氣動(dòng)力學(xué)、電子通信控制和傳輸?shù)确矫?，最大程度地?shí)現(xiàn)通信機(jī)房的節(jié)能降耗．在智能控制主機(jī)的調(diào)度下，通過(guò)下送冷風(fēng)與上排熱風(fēng)的結(jié)構(gòu)，送、回風(fēng)口設(shè)計(jì)在每列發(fā)熱設(shè)備間的通道位置，實(shí)現(xiàn)送、回風(fēng)通道直接對(duì)著發(fā)熱源，從而使空氣流向效能提高；采用大面積可換洗、抽拉式粗效過(guò)濾及中效過(guò)濾雙重除塵結(jié)構(gòu)，以減少維護(hù)周期和濾網(wǎng)臟堵，實(shí)現(xiàn)更換方便、過(guò)濾效果好之目的．

（2）可靠性原則．系統(tǒng)設(shè)計(jì)在保證節(jié)能的前提下，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單化．

（3）經(jīng)濟(jì)合理性原則．系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮性能價(jià)格比，在保證節(jié)能的前題下，盡量降低系統(tǒng)的成本．根據(jù)機(jī)房的實(shí)際情況，可在室外陽(yáng)臺(tái)上安裝柜式進(jìn)風(fēng)機(jī)、出風(fēng)機(jī)，在進(jìn)、出風(fēng)機(jī)組外安裝防盜窗．同時(shí)外風(fēng)口安裝防雨百葉窗，設(shè)置金屬網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可防止老鼠等小動(dòng)物撕咬過(guò)濾網(wǎng)或進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)．

（4）易操作、易維護(hù)原則．系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)和操作實(shí)際，最大限度地減少現(xiàn)場(chǎng)操作；同時(shí)充分考慮系統(tǒng)維護(hù)的簡(jiǎn)便易行．采用初效與中效濾清相結(jié)合的大面積整體抽拉式濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，方便過(guò)濾網(wǎng)的拆卸和清洗．在使用系統(tǒng)時(shí)，將需要的參數(shù)在智能控制主機(jī)面板窗口上設(shè)置完畢后，就不需要再做其他操作，控制系統(tǒng)能完全自控整個(gè)溫控系統(tǒng)的運(yùn)行［3］．

3 適用分析

3．1 氣候環(huán)境

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)適用于中國(guó)中北部城市的通信機(jī)房．系統(tǒng)利用室內(nèi)外的溫度差來(lái)降低能耗，若室外溫度較高，則達(dá)不到本設(shè)計(jì)的要求．

3．2 機(jī)房?jī)?nèi)系統(tǒng)的安裝

機(jī)房北（東）部的實(shí)際溫度一般低于機(jī)房南（西）部，若實(shí)際條件允許，最好把進(jìn)風(fēng)口安裝在機(jī)房北（東）部，出風(fēng)口安裝在機(jī)房南（西）部；同時(shí)也要考慮室外空氣的潔凈度，若機(jī)房靠近馬路或其他微粒源時(shí)，最好把進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在馬路或其他微粒源的對(duì)面．

3．3 定量估算

根據(jù)通信機(jī)房的發(fā)熱情況和機(jī)房以前配置空調(diào)的總功率，機(jī)房在引進(jìn)新風(fēng)的時(shí)候，要求進(jìn)風(fēng)量略大于出風(fēng)量，形成正壓，保證潔凈；進(jìn)風(fēng)溫度低，出風(fēng)溫度高，以冷風(fēng)進(jìn)、熱風(fēng)出散熱．根據(jù)通風(fēng)工程和空氣動(dòng)力學(xué)原理，測(cè)算通風(fēng)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)如下：

空氣平衡時(shí)進(jìn)風(fēng)風(fēng)量約等于排風(fēng)量：Gj＝Gp；機(jī)房設(shè)備的總散熱量Q＝P×η（P為機(jī)房總功耗，P＝U×I，η為設(shè)備耗能發(fā)熱系數(shù)）；

空氣比熱容Cp＝1．4；

空氣質(zhì)量＝流量×密度；

假設(shè)進(jìn)風(fēng)溫度為22℃，排風(fēng)溫度為28℃，機(jī)房?jī)?nèi)平均溫度約為25℃，查得空氣密度ρ＝1．293 kg／m3，由ΣQd＝ΣQs得：Cp×Tp×Lp×ρp（Tj為進(jìn)風(fēng)溫度，Tp為排風(fēng)溫度，ρj為進(jìn)風(fēng)密度，ρp為排風(fēng)密度，Lj是進(jìn)風(fēng)體積，Lp是排風(fēng)體積）；

設(shè)定Lj＝Lp＝L（L是通風(fēng)量），得L＝U×I×η÷（Cp×Tp×ρp－Cp×Tj×ρj）．

如果通信機(jī)房進(jìn)風(fēng)溫度為22℃，排風(fēng)溫度為28℃，機(jī)房?jī)?nèi)平均溫度約為25℃，取η＝0．6，可據(jù)此估算此機(jī)房總功耗，確定機(jī)房進(jìn)風(fēng)機(jī)、出風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量等參數(shù)［6］．

3．4 所用設(shè)備和適用說(shuō)明

（1）控制器．產(chǎn)品名稱：機(jī)房智能節(jié)能控制器；電源：DC48V；功率：10 W；需采用直流控制器，以備停電時(shí)維護(hù)人員也能對(duì)控制器進(jìn)行控制．

（2）進(jìn)風(fēng)機(jī)和出風(fēng)機(jī)．產(chǎn)品名稱：機(jī)房進(jìn)風(fēng)機(jī)組、出風(fēng)機(jī)組；要求噪音：小于60 d B；電源電壓：220 V；功率：≤0．75 k W；過(guò)濾精度初效：G3≥83%（初阻力＝30 Pa）；中效：F5≥95%（中阻力＝55 Pa）；終阻力＝200 Pa；耐熱：100℃．

由于本系統(tǒng)是利用室外的空氣來(lái)降低室內(nèi)的溫度，只適用于室外溫度較低和室外濕度合適的場(chǎng)合．若機(jī)房空調(diào)功率為5 k W，按照理論計(jì)算，該機(jī)房空調(diào)可節(jié)約電大概為3．5度／h．

3．5 保養(yǎng)與維護(hù)

通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口由于長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)有微粒吸附在表面處，應(yīng)定期（3個(gè)月）清洗1次初效濾網(wǎng)，半年清洗1次中效濾網(wǎng)，以保證充足的通風(fēng)量和熱交換效率．設(shè)備維護(hù)應(yīng)定期巡檢，原則上隨濾網(wǎng)清洗一并檢查，排除故障和隱患．

4 結(jié) 語(yǔ)

在我國(guó)大部分地區(qū)，一年中有大部分時(shí)間室外溫度都在25℃以下，這個(gè)溫度完全能夠滿足室內(nèi)通信設(shè)備工作環(huán)境的要求．因此，利用自然通風(fēng)原理來(lái)達(dá)到通信機(jī)房降溫的目的，既環(huán)保節(jié)能，又能延長(zhǎng)空調(diào)使用壽命，并能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益．該系統(tǒng)具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景．

［1］熊帥，湯廣發(fā)，楊光，等．輻射冷吊頂／獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)研究與可行性分析［J］．制冷與空調(diào)，2006，6（4）：34－38．

［2］梁文斌．淺議通信機(jī)房節(jié)能降耗技術(shù)［J］．江蘇通信技術(shù)，2007，23（4）：18－22．

［3］葉江平．基站智能空調(diào)通風(fēng)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐［J］．電信技術(shù)，2008，（8）：35－36．

［4］鄧晨冕，秦紅．通信機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)［J］．廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，26（4）：45－49，53．

［5］李志宇．合理線纜布局構(gòu)建綠色機(jī)房［J］．通信世界，2008（15）：44．

［6］胡漢輝，譚青．移動(dòng)基站智能通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．機(jī)電工程，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

安徽省教育廳自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2010A020）

魏三強(qiáng)（1980－），男，安徽宿州人，講師，碩士．