邵正忠

（中國(guó)電信股份有限公司 南京分公司，江蘇 南京 210008）

0 引 言

隨著國(guó)家“雙碳”政策的推進(jìn)，為了進(jìn)一步提高機(jī)房能效水平，對(duì)于通信機(jī)房空調(diào)開展了一系列的節(jié)能技改[1]。重點(diǎn)研究如何評(píng)估節(jié)能技改效果，從而指導(dǎo)節(jié)能技改方案的選擇。

1 準(zhǔn)備工作

節(jié)能技改前要測(cè)試一段時(shí)間，節(jié)能技改后再測(cè)試一段時(shí)間，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

1.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)

靜態(tài)數(shù)據(jù)主要記錄機(jī)房面積、建筑形式、空調(diào)形式、空調(diào)規(guī)格、空調(diào)數(shù)量以及送風(fēng)方式等。機(jī)房靜態(tài)數(shù)據(jù)包括序號(hào)、機(jī)房名稱、面積、層高以及窗戶是否封堵等。建筑形式包括磚混、活動(dòng)板房等?？照{(diào)形式包括水冷卻水系統(tǒng)中央空調(diào)、風(fēng)冷卻水系統(tǒng)中央空調(diào)、風(fēng)冷卻氣系統(tǒng)中央空調(diào)以及風(fēng)冷專用空調(diào)等?？照{(diào)形式包括房間空調(diào)、列間空調(diào)、背板空調(diào)等?？照{(diào)規(guī)格包括序號(hào)、機(jī)組廠家、機(jī)組種類、機(jī)組型號(hào)、主用/備用額定制冷量、實(shí)際制冷量、送風(fēng)形式、空調(diào)是否變頻以及風(fēng)速是否可調(diào)等。送風(fēng)方式包括風(fēng)管上送風(fēng)、風(fēng)帽上送風(fēng)、柜內(nèi)精確送風(fēng)、地板下送風(fēng)、封閉冷通道列間送風(fēng)以及封閉熱通道列間送風(fēng)等[2]。

1.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要記錄測(cè)試時(shí)間、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、負(fù)載大小、空調(diào)耗電量以及通信設(shè)備耗電量等。測(cè)試日逐時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)包括日期、時(shí)間、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度以及通信設(shè)備功率等。具體測(cè)試動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括日期、平均溫度、平均濕度、機(jī)房溫度設(shè)置值、通信設(shè)備平均功率、空調(diào)用電量、通信設(shè)備用電量、總用電量以及電源使用效率（Power Usage- Effectiveness，PUE）值等[3]。為了便于分析，對(duì)技改前后各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)象用相應(yīng)符號(hào)表示，如表1所示。之外，節(jié)電率用Rps表示。

表1 技改前后數(shù)據(jù)對(duì)象

2 評(píng)估方法

2.1 電量直接比較法

電量直接比較法直接對(duì)技改前、后的空調(diào)用電量進(jìn)行比較，計(jì)算節(jié)電率。如果技改前后日平均溫度、日通信設(shè)備平均功率基本無變化，可以采用此方法進(jìn)行評(píng)估。

節(jié)電率=（技改前空調(diào)用電量-技改后空調(diào)用電量）/技改前空調(diào)用電量=1-技改后空調(diào)用電量/技改前空調(diào)用電量。若Tem0=Tem1、Tset0=Tset1、Pit0=Pit1、Wit0=Wit1，則Rps=1-Wairc1/Wairc0

2.2 電量折算法

電量折算法將技改前的空調(diào)用電量折算成與技改后同負(fù)載水平下的空調(diào)用電量，再與技改后的空調(diào)用電量進(jìn)行比較，計(jì)算節(jié)電率[4]。假定空調(diào)用電量與通信設(shè)備用電量成正比關(guān)系，如果技改前后時(shí)間段日平均溫度變化不大、通信設(shè)備平均功率變化較大，可以采用此方法進(jìn)行評(píng)估。

技改前折算空調(diào)用電量=技改前空調(diào)用電量×（技改后通信設(shè)備用電量/技改前通信設(shè)備用電量），節(jié)電率=（技改前折算空調(diào)用電量-技改后空調(diào)用電量）/技改前折算空調(diào)用電量=1-技改后空調(diào)用電量/技改前折算空調(diào)用電量。若Tem0=Tem1、Tset0=Tset1，則Rps=1-(Wairc1×Wit0)/(Wairc0×Wit1)。

2.3 電量歸一法

電量歸一法將技改前后的負(fù)載均等效為1，計(jì)算技改前后的等效空調(diào)用電量即空調(diào)因子，通過比較技改前后的空調(diào)因子，計(jì)算節(jié)電率。如果技改前后日平均溫度變化不大、通信設(shè)備平均功率變化較大，可以采用此方法進(jìn)行評(píng)估[5]。

技改前空調(diào)因子GLE0=技改前空調(diào)用電量/技改前通信設(shè)備用電量，技改后空調(diào)因子GLE1=技改后空調(diào)用電量/技改后通信設(shè)備用電量，節(jié)電率=（技改前空調(diào)因子-技改后空調(diào)因子）/技改前空調(diào)因子=1-技改后空調(diào)因子/技改前空調(diào)因子。若Tem0=Tem1、Tset0=Tset1，則Rps=1-GLE1/GLE0。

通過整合可以發(fā)現(xiàn)，Rps=1-GLE1/GLE0=1-(Wairc1×Wit0)/(Wairc0×Wit1)，此方法與電量折算法計(jì)算結(jié)果一致。

2.4 溫度校正電量直接比較法

溫度校正電量直接比較法將測(cè)試數(shù)據(jù)全部折算為同一溫度情況，再對(duì)折算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算節(jié)電率。如果技改前后日平均溫度有較大變化、通信設(shè)備平均功率變化不大，可以采用此方法進(jìn)行評(píng)估。

（1）獲取不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)格式

（2）計(jì)算單位溫度下空調(diào)用電量變化率。選取技改前或技改后數(shù)據(jù)中溫度相差較大的兩行數(shù)據(jù)，即若T0與T3差值較大，則以T0作為基準(zhǔn)溫度，計(jì)算空調(diào)用電量變化率Rat。

溫度變化ΔT=T3-T0，空調(diào)用電量變化ΔWairc=Wairc3-Wairc0，單位溫度空調(diào)用電量變化ΔWairc/ΔT=(Wairc3-Wairc0)/(T3-T0)，單位溫度空調(diào)用電量變化率Rat=(ΔWairc/ΔT)/Wairc0。

（3）選定技改前后統(tǒng)一折算的基準(zhǔn)溫度T'，作為技改前或技改后的基準(zhǔn)溫度。

（4）計(jì)算技改前同等溫度下的折算空調(diào)用電量。根據(jù)單位溫度空調(diào)用電量變化率，將技改前不同溫度下的空調(diào)用電量數(shù)據(jù)折算成同一溫度下的數(shù)據(jù)，折算后的數(shù)據(jù)如表3所示。其中Waric'00=Waric00[1+Rat(T'-T00)]，其余類同。

表3 技改前不同溫度下的折算數(shù)據(jù)

計(jì)算技改前折算空調(diào)用電量平均值，即Waric'0=(Waric'00+Waric'01+…)/n，其中n為折算空調(diào)用電量個(gè)數(shù)。

（5）計(jì)算技改后在同等溫度下的折算空調(diào)用電量。根據(jù)單位溫度空調(diào)用電量變化率，將技改后不同溫度下的空調(diào)用電量數(shù)據(jù)折算成同一溫度下的數(shù)據(jù)，折算后數(shù)據(jù)如表4所示。其中Waric'10=Waric10[1+Rat(T'-T10)]，其余類同。

表4 技改后不同溫度下的折算數(shù)據(jù)

（6）計(jì)算技改后折算空調(diào)用電量平均值，即Waric'1=(Waric'10+Waric'11+…)/n，其中n為折算空調(diào)用電量個(gè)數(shù)。

（7）根據(jù)折算空調(diào)用電量計(jì)算節(jié)電率。節(jié)電率=（技改前折算空調(diào)用電量平均值-技改后折算空調(diào)用電量平均值）/技改前折算空調(diào)用電量平均值=1-技改后折算空調(diào)用電量平均值/技改前折算空調(diào)用電量平均值，即Rps=(Waric'0-Waric'1)/Waric'0=1-Waric'1/Waric'0。

2.5 溫度校正電量折算法

溫度校正電量折算法將測(cè)試數(shù)據(jù)全部折算為同一溫度、同一負(fù)載情況，再對(duì)折算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算節(jié)電率。如果技改前后日平均溫度有較大變化、通信設(shè)備平均功率有較大變化，可以采用此方法進(jìn)行評(píng)估。

（1）獲取不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)，如表5所示。

表5 不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)

（2）第一次按溫度對(duì)空調(diào)用電量進(jìn)行折算。計(jì)算單位溫度下空調(diào)用電量變化率，選取技改前或技改后數(shù)據(jù)中溫度相差較大的兩行數(shù)據(jù)，即若T0與T3差值較大，則以T0作為基準(zhǔn)溫度，計(jì)算單位溫度空調(diào)用電量變化率Rat=(ΔWairc/ΔT)/Wairc0。選定技改前后統(tǒng)一折算基準(zhǔn)溫度T'，作為技改前或技改后的基準(zhǔn)溫度。根據(jù)單位溫度空調(diào)用電量變化率，將技改前后不同溫度下的空調(diào)用電量數(shù)據(jù)折算成同一溫度下的數(shù)據(jù)，如表6所示。其中Waric'00=Waric00[1+Rat(T'-T00)]，其余類同。

表6 同等溫度折算后的空調(diào)用電量

（3）第二次按通信設(shè)備用電量對(duì)空調(diào)用電量進(jìn)行折算。技改前按溫度及通信設(shè)備折算空調(diào)用電量=技改前溫度折算空調(diào)用電量×（技改后通信設(shè)備用電量/技改前通信設(shè)備用電量），即Waric''0=Waric'0(Wit1/Wit0)，結(jié)果如表7所示。

表7 按通信設(shè)備用電量折算后的空調(diào)用電量

（4）根據(jù)折算后的空調(diào)用電量計(jì)算節(jié)電率。節(jié)電率=（技改前按溫度及通信設(shè)備折算空調(diào)用電量-技改后按溫度及通信設(shè)備折算空調(diào)用電量）/技改前按溫度及通信設(shè)備折算空調(diào)用電量=1-技改后按溫度及通信設(shè)備折算空調(diào)用電量/技改前按溫度及通信設(shè)備折算空調(diào)用電量，即Rps=1-Waric''1/Waric''0。

2.6 溫度校正電量歸一法

溫度校正歸一法將空調(diào)用電量測(cè)試數(shù)據(jù)先采用歸一法進(jìn)行等效，得出不同溫度下的等效空調(diào)用電量，再全部折算為同一溫度情況數(shù)據(jù)，并對(duì)折算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算出節(jié)電率。如果技改前后日平均溫度有較大變化、通信設(shè)備平均功率有較大變化，可以采用此方法進(jìn)行評(píng)估。

（1）獲取不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)，如表8所示。

表8 不同溫度下的測(cè)試數(shù)據(jù)

（2）計(jì)算空調(diào)因子?？照{(diào)因子=空調(diào)用電量/通信設(shè)備用電量，計(jì)算結(jié)果如表9所示。

表9 不同溫度下的空調(diào)因子

（3）選定技改前后統(tǒng)一折算溫度。選定技改前后統(tǒng)一折算的溫度T'，作為技改前或技改后的基準(zhǔn)溫度。

（4）計(jì)算單位溫度下空調(diào)因子變化率。選取技改前或后數(shù)據(jù)中溫度相差較大的兩行數(shù)據(jù)，即若發(fā)現(xiàn)T0與T4差值較大，則以T0作為基準(zhǔn)溫度，計(jì)算空調(diào)因子變化率Raft。

溫度變化ΔT=T4-T0，空調(diào)因子變化(ΔGLF=GLF4-GLF0，單位溫度空調(diào)因子變化ΔGLF/ΔT=(GLF4-GLF0)/(T4-T0)，單位溫度空調(diào)因子變化率Raft=(ΔGLF/ΔT)/GLF0。

（5）計(jì)算技改前或技改后在同等溫度下的折算空調(diào)因子。根據(jù)已有技改前或技改后各項(xiàng)平均值，計(jì)算空調(diào)因子平均值，即GLF0=Waric0/Wit0。根據(jù)單位溫度下的空調(diào)因子變化率將技改前或技改后的平均空調(diào)因子折算成基準(zhǔn)溫度下的數(shù)據(jù)，即GLF0'=GLF0[1+Raft(T'-T0)]。

折算后的數(shù)據(jù)如表10所示。

表10 不同溫度下的折算數(shù)據(jù)

（6）根據(jù)折算空調(diào)因子計(jì)算節(jié)電率。節(jié)電率=（技改前折算空調(diào)因子平均值-技改后折算空調(diào)因子平均值）/技改前折算空調(diào)因子平均值=1-技改后折算空調(diào)因子平均值/技改前折算空調(diào)因子平均值，即Rps=(GLF0'-GLF1')/GLF0'=1-GLF0'/GLF1'。

2.7 平均PUE法

平均PUE法利用技改前后的平均PUE測(cè)算節(jié)電量，是一種長(zhǎng)周期評(píng)估方法，評(píng)估周期以年為單位，能夠忽略溫度及負(fù)載的變化。利用該方法計(jì)算時(shí)，節(jié)電率=（技改前平均PUE-技改后平均PUE）/（技改前平均PUE-1）

2.8 方法對(duì)比

以上方法適用于風(fēng)冷系統(tǒng)空調(diào)節(jié)電率的計(jì)算，環(huán)境溫度應(yīng)取環(huán)境干球溫度，此時(shí)可不考慮濕度。對(duì)于水冷系統(tǒng)空調(diào)節(jié)電率的計(jì)算，應(yīng)將環(huán)境干球溫度換算成環(huán)境濕球溫度，其他方法同上。此外，不同機(jī)房單位溫度下的空調(diào)用電量變化率、空調(diào)因子變化率均有所不同。以上各種方法總結(jié)如表11所示。

表11 方法總結(jié)

3 案例分析

某機(jī)房技改前后測(cè)試數(shù)據(jù)如表12所示。

表12 某機(jī)房技改前后測(cè)試數(shù)據(jù)

3.1 根據(jù)不同方法計(jì)算節(jié)電率

（1）電量直接比較法。采用技改前和技改后的空調(diào)用電量平均值進(jìn)行比較，節(jié)電率=1-技改后空調(diào)用電量/技改前空調(diào)用電量=（1-4 111.3/4 635.1）×100%≈11.3%。

（2）電量折算法。技改前折算空調(diào)用電量=技改前空調(diào)用電量×（技改后通信設(shè)備用電量/技改前通信設(shè)備用電量）=4 635.1×(8 897.8/9 599.4)≈4 296.3，具體折算數(shù)據(jù)如表13所示。

表13 空調(diào)用電量折算結(jié)果

根據(jù)表13，節(jié)電率=1-技改后空調(diào)用電量 /技改前折算空調(diào)用電量 =（1-4 111.3/4 96.3）×100%≈4.3%。

（3）電量歸一法。引入空調(diào)因子，空調(diào)因子=空調(diào)用電量/通信設(shè)備用電量，具體數(shù)據(jù)如表14所示。

根據(jù)表14，節(jié)電率=1-技改后空調(diào)因子/技改前空調(diào)因子=（1-0.462/0.483）×100%≈4.3%。

表14 空調(diào)因子計(jì)算結(jié)果

（4）溫度校正電量直接比較法。查看表12發(fā)現(xiàn)第2行與第3行溫差比較大，可以據(jù)此計(jì)算單位溫度下的空調(diào)用電量變化率。基準(zhǔn)溫度T'=5.0 ℃，單位溫度空調(diào)用電量變化率Rat=(ΔWairc/ΔT)/Wairc0[(4 839.6-4 380.8)/(13.5-5.0)]/4 380.8×100%≈1.23%。根據(jù)溫度系數(shù)調(diào)整測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果如表15所示。

表15 溫度校正后的空調(diào)用電量數(shù)據(jù)

根據(jù)表15，節(jié)電率=1-技改后折算空調(diào)用電量平均值/技改前折算空調(diào)用電量平均值=（1-4 160.4/4 312.2）×100% ≈ 3.5%。

（5）溫度校正電量折算法。采用與溫度校正電量直接比較法相同的方式獲取溫度校正后的空調(diào)用電量數(shù)據(jù)，如表16所示。

表16 溫度校正后的空調(diào)用電量數(shù)據(jù)

按通信設(shè)備用電量折算空調(diào)用電量，結(jié)果如表17所示。

表17 按通信設(shè)備用電量折算空調(diào)用電量

根據(jù)表17，節(jié)電率=1-技改后通信設(shè)備折算空調(diào)用電量/技改前通信設(shè)備折算空調(diào)用電量=（1-4 160.4/3 997.03）×100% ≈ -4.1%

（6）溫度校正歸一法。計(jì)算空調(diào)因子，結(jié)果如表18所示。

表18 空調(diào)因子計(jì)算結(jié)果

查看表18發(fā)現(xiàn)第2行與第3行溫度相差較大，可以據(jù)此計(jì)算單位溫度下的空調(diào)因子變化率。基準(zhǔn)溫度T'=5.0 ℃，單位溫度空調(diào)因子變化率R=(ΔGLF/ΔT)/GLF0[(0.502-0.459)/(13.5-5)]/0.459×100%≈1.1%。根據(jù)溫度系數(shù)調(diào)整測(cè)試數(shù)據(jù)如表19所示。

表19 溫度校正后空調(diào)因子數(shù)據(jù)

根據(jù)表19，節(jié)電率=1-技改后折算空調(diào)因子平均值/技改前折算空調(diào)因子平均值=（1-0.467/0.454）×100%

（7）平均PUE法。采用該方法時(shí)，節(jié)電率=（技改前平均PUE-技改后平均PUE）/（技改前平均PUE-1）=(1.483-1.462)/(1.483-1)×100%≈4.3%。

3.2 對(duì)比分析

匯總上述各評(píng)估方法得到的結(jié)果，如表20所示。

表20 不同評(píng)估方法結(jié)果

由于本案例溫度變化較大且負(fù)載在技改前后變化也較大，因此采用溫度校正電量折算法或溫度校正歸一法比較符合實(shí)際情況。

4 結(jié) 論

綜上所述，本文提出了6種評(píng)估方法并分別分析了其實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)技改前后平均溫度變化不大、通信設(shè)備平均功率變化不大時(shí)，可以選用電量直接比較法；當(dāng)技改前后日平均溫度變化不大、通信設(shè)備平均功率變化較大時(shí)，可以選用電量折算法、電量歸一法；當(dāng)技改前后日平均溫度變化較大、通信設(shè)備平均功率變化不大時(shí)，可以選用溫度校正電量直接比較法；當(dāng)技改前后日平均溫度變化較大、通信設(shè)備平均功率變化較大時(shí)，可以選用溫度校正電量折算法、溫度校正電量歸一法；當(dāng)評(píng)估周期較長(zhǎng)或以年為單位時(shí)，可以選用平均PUE法。需要注意的是，每種評(píng)估方法的適用場(chǎng)景和評(píng)估結(jié)果均不同，應(yīng)根據(jù)節(jié)能項(xiàng)目所在場(chǎng)景選擇合適的評(píng)估方法。