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機房節(jié)能減排技術(shù)分析及應(yīng)用分析

肖奇良

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢設(shè)計院有限公司，廣東 汕頭 515041）

做好節(jié)能減排工作已被各大運營商提到一個十分重要的高度，而如何做好通信機房的節(jié)能減排工作將是一個關(guān)鍵因素。本文主要通過介紹目前通信機房主要的節(jié)能減排技術(shù)，結(jié)合目前機房運營的實際情況，對其應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

通信機房；節(jié)能減排；空調(diào)

據(jù)統(tǒng)計，我國通信業(yè)每年耗電量大約為200多億度，且后續(xù)壓力大。主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速，伴隨著能耗的急劇增加；（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)層出不窮，對網(wǎng)絡(luò)帶來更大壓力；（3）節(jié)能減排目標(biāo)提高，新增二氧化碳、氨氮、氮氧化物等約束性的控制指標(biāo)；（4）政府承諾到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，節(jié)能減排壓力巨大。因此，通信運營商在節(jié)能減排方面勢必任重而道遠(yuǎn)。

1 機房節(jié)能減排關(guān)鍵因素

通過對機房的耗電分析，筆者認(rèn)為要在機房實施節(jié)能減排措施，需要從以下三方面入手。

1.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)能

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)能是機房節(jié)能的基礎(chǔ)，采用低能耗主設(shè)備是最重要的機房節(jié)能措施。根據(jù)統(tǒng)計，設(shè)備每節(jié)約1W電能，可使整個系統(tǒng)節(jié)約用電超過2.5W。所以采用新型節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將在網(wǎng)絡(luò)運營中節(jié)約大量的能耗，這也必須各專業(yè)來共同協(xié)調(diào)努力，來推進(jìn)節(jié)能減排工作。本文不作重點介紹。

1.2 空調(diào)設(shè)備節(jié)能

通信機房由于需要保持相對穩(wěn)定的溫度和濕度，必須配置相應(yīng)的空調(diào)設(shè)備，以保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運行。根據(jù)統(tǒng)計，機房內(nèi)空調(diào)用電量占機房總用電量的45%以上，而采用高能效比空調(diào)設(shè)備是空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵。

1.3 供電設(shè)備節(jié)能

通信供電系統(tǒng)包括交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)等等，如何做好供電系統(tǒng)節(jié)能是機房節(jié)能不可缺的要素，而采用高效率的供電系統(tǒng)設(shè)備，提高系統(tǒng)工作效率，是供電系統(tǒng)節(jié)能關(guān)鍵要素。

2 空調(diào)設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)

2.1 空調(diào)智能通風(fēng)

空調(diào)智能通風(fēng)技術(shù)，即新風(fēng)空調(diào)一體機、新風(fēng)水簾，指當(dāng)外界溫度下降到能夠滿足室內(nèi)熱負(fù)荷要求時，通過微處理控制器使壓縮機停止工作，并自動開啟電動排氣閘，引入外部冷空氣進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境溫度的控制，以達(dá)到設(shè)計要求。此時，蒸發(fā)器風(fēng)扇工作，壓縮機及冷凝器風(fēng)扇處于停止工作狀態(tài)。因此，大大節(jié)省了能源。

2.2 空調(diào)精確送風(fēng)

目前機房空調(diào)主要有兩種送風(fēng)方式：上送風(fēng)、下送風(fēng)。而傳統(tǒng)的上送風(fēng)方式主要為“先冷卻環(huán)境，再冷卻設(shè)備”，這種送風(fēng)方式存在先天的缺陷，容易形成二次熱源和氣流組織短路現(xiàn)象。

隨著設(shè)備的功率密度越來越高，原有的粗獷式氣流組織已經(jīng)難以滿足設(shè)備冷卻的需求。上送風(fēng)機房機柜精確送風(fēng)技術(shù)是針對上送風(fēng)機房供熱效率低的問題而提出的一種節(jié)能降耗解決方案，其原理是通過改造送風(fēng)通道，形成全封閉的冷風(fēng)管道，將空調(diào)冷風(fēng)直接輸送到每個機柜，利用空調(diào)調(diào)整送風(fēng)的溫度和風(fēng)壓，在每個機柜建立風(fēng)道有針對性地送風(fēng)，對機柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行冷卻散熱的技術(shù)。精確送風(fēng)技術(shù)是典型的“先冷卻設(shè)備，再冷卻環(huán)境”的技術(shù)，該技術(shù)可為網(wǎng)絡(luò)運營空調(diào)方面節(jié)電20%-35%。

2.3 機房升溫+蓄電池恒溫柜

基站內(nèi)需要冷卻的對象主要是通信主設(shè)備、蓄電池、開關(guān)電源等，目前基站內(nèi)部溫度設(shè)定在25℃左右（主要考慮到電池的工作溫度），其他設(shè)備環(huán)境要求溫度可以提高到30℃ 甚至更高。

采用蓄電池恒溫柜為蓄電池提供一個適宜的局部溫度環(huán)境后，機房溫度主要是考慮主設(shè)備區(qū)域，至少可以設(shè)置到30℃，然后根據(jù)運行情況和需求逐步升高到35℃，從而減少空調(diào)運行時間，延長空調(diào)使用壽命，降低能耗（總平均節(jié)電率可達(dá)28%）和空調(diào)運營成本。

2.4 空調(diào)添加劑

空調(diào)設(shè)備經(jīng)過長時間運行，會產(chǎn)生油泡，油泡不載冷，降低了系統(tǒng)熱傳遞效率，會產(chǎn)生大量沉積油膜，導(dǎo)熱性能降低，磨損越來越嚴(yán)重，從而降低密封效果，耗電量增大。

空調(diào)添加劑主要包含表層活化劑、抗磨劑、調(diào)節(jié)劑、防腐劑、氧化抑制劑等，其中表層活化劑抑制油泡、清除油膜；抗磨劑、調(diào)節(jié)劑可以改善空調(diào)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的抗磨損性能；防腐劑、氧化抑制劑可以防腐蝕、抗氧化。

3 供電設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)

3.1 開關(guān)電源休眠技術(shù)

開關(guān)電源的輸入功率（即耗電）經(jīng)過開關(guān)電源之后分成三部分組成：空載損耗、帶載損耗、輸出功率。其中輸出功率是無法改變的，而開關(guān)電源休眠技術(shù)目的是通過降低讓整流模塊工作在高效區(qū)，從而降低空載損耗和帶載損耗。

3.2 240V高壓直流供電

現(xiàn)時IT設(shè)備（計算機及其外設(shè)）機內(nèi)電源普遍采用高頻開關(guān)電源技術(shù)。在市電的入口處都有一個整流橋電路，交流電壓通過整流橋，變成直流電壓。也就是說，IT設(shè)備內(nèi)部最終提供到元器件的都是直流電源，所以實際上可以直接使用直流電源輸出到原來的交流入口處直接接入設(shè)備供電，而不必對原設(shè)備進(jìn)行任何改動。從電子電路原理上分析，只要在設(shè)備電源的交流輸入端沒有串聯(lián)電容或電感式電感線圈的隔離，都可以通過直流電。正基于這個原理，現(xiàn)時的大部分IT設(shè)備是可以采用電壓等級的直流電源（DC240V）替代交流電源（AC220V）供電進(jìn)行工作的。

240V高壓直流供電系統(tǒng)較傳統(tǒng)UPS電源體現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢：（1）由于采用直流供電，可靠性高；（2）無需逆變，諧波含量低，線損低，工作效率高；（3）熱插拔，模塊化設(shè)計，可維護(hù)性好；（4）投資少，經(jīng)濟性好。

3.3 模塊化UPS

模塊化UPS在功率器件技術(shù)和制造工藝方面繼承了傳統(tǒng)UPS技術(shù)發(fā)展的成果，但在系統(tǒng)架構(gòu)方面，以多模塊并聯(lián)為基礎(chǔ)，不僅實現(xiàn)了系統(tǒng)模塊的熱插拔，而且更好地處理了系統(tǒng)模塊獨立運作、相互協(xié)作和平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的關(guān)系。

4通信運營企業(yè)節(jié)能減排應(yīng)用建議

空調(diào)設(shè)備節(jié)能方面，無線基站可積極推進(jìn)機房升溫+蓄電池恒溫柜技術(shù)，而對于發(fā)熱量較大的計算機/IDC機房可采用空調(diào)精確送風(fēng)技術(shù)，而空調(diào)添加劑、智能通風(fēng)（新風(fēng)空調(diào)一體機、新風(fēng)水簾）技術(shù)可以部分機房進(jìn)行試點。

供電設(shè)備節(jié)能方面，可以大力推廣開關(guān)電源休眠技術(shù)，采購整流模塊具有休眠功能的直流供電系統(tǒng)，在新建的計算機/ IDC機房積極采用240V高壓直流供電系統(tǒng)，對于需要改造更新的UPS系統(tǒng)采用模塊化UPS系統(tǒng)。

[1]YD/T 2378-2011，中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《通信用240V直流供電系統(tǒng)》[S]．

[2]YD/T 2165-2010，中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《通信用模塊化不間斷電源》[S]．

TE08

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