節(jié)能減排工作是我國的國家戰(zhàn)略任務。機房空調(diào)是通信行業(yè)的耗能大戶，節(jié)能減排有巨大挖掘潛力。本文介紹了針對基站及機房的幾種不同空調(diào)節(jié)能解決方案，并探討了每種節(jié)能方案的原理、實際應用條件和節(jié)能價值。分析有助于幫助通信運營商根據(jù)自身實際情況選擇合適的節(jié)能方案，推動節(jié)能減排工作進展。

1、引言

眾所周知，能源是經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎，也是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，通信行業(yè)內(nèi)雖然每個單體基站其所消耗的電能和產(chǎn)生的二氧化碳相比于鋼鐵和冶金等高耗能產(chǎn)業(yè)微乎其微，但是隨著我E130建設速度的不斷加快、數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的不斷增長，基站數(shù)量及中大型數(shù)據(jù)機房比例也逐漸上升。以中國移動為例，在一年多內(nèi)完成基站建設總量幾乎超過了過去10年建設量的總和。如此飛速的增長自然帶來了嚴峻的能耗問題。

為了降低數(shù)量龐大的通信基站、機房的能耗，通信運營商紛紛積極投入到尋找節(jié)能新辦法的行動中，而對于基站、機房環(huán)境來說，空調(diào)的耗電量占據(jù)了接近50％，是除主設各外能耗的最大部分，如何提高空調(diào)系統(tǒng)的利用率是實現(xiàn)節(jié)能的重點。因此，本文著重針對基站、機房空調(diào)節(jié)能的多種方法做—探討。

2、基站空調(diào)節(jié)能方案——新風技術

對于通信運營商來說，大量的基站能耗占了總能耗的很大比重，而傳統(tǒng)基站中用于制冷的空調(diào)系統(tǒng)能耗又占了基站能耗的近50％，對于此類站點采用新風技術、引入室外新風可減少空調(diào)的使用頻率，達到節(jié)能降耗的目的。

新風技術應用并不是一個新的課題，其應用相對簡單，投入小、節(jié)能效果明顯，在很多基站已經(jīng)有應用，但新風技術應如何安全、科學應用還可更進一步進行探討。

首先，新風方案的應用地點不應該是非常偏遠的站點，因為新風多少都會將外界的塵土、雜質(zhì)帶入基站內(nèi)，配合室內(nèi)的過濾網(wǎng)，塵土可以被大部分過濾，此時過濾網(wǎng)就需要定期的更換、清洗，并且，也需要定期對基站內(nèi)的潔凈度、腐蝕程度進行*估，從而判斷如何調(diào)整新風功能開啟時間。


圖1基站能耗分布示意圖

其次，新風技術不應該是僅僅簡單的將室外冷風引入基站，而是必須在安全引入的基礎上實現(xiàn)新風節(jié)能，這樣的節(jié)能效果才是最終要達到的。因此，新風的功能性需要進一步探討，至少需實現(xiàn)如下功能：

（1）根據(jù)房間負荷自動判斷、切換新風及空調(diào)開啟。新風開啟的溫度不是一成不變的，應該是跟基站內(nèi)熱負荷相對應的，小的熱負荷可以對應較高的新風開啟溫度，實現(xiàn)最大的節(jié)能效果。

（2）能判斷室外濕度，高濕時切斷新風。室外環(huán)境相對濕度較高、空氣含濕量較多時應關閉新風，防止室外過多的水分隨空氣進入到室內(nèi)，否則房間內(nèi)空氣濕度過大，容易產(chǎn)生凝露，造成器件腐蝕、短路、擊穿等故障。

（3）新風正壓送風設計，防止灰塵進入。新風進入機房的方式應該是正壓送入，在室內(nèi)形成一個相對室外的正壓環(huán)境，這樣房間人的潔凈度可最大程度得到保證。


圖2具有新風功能的空調(diào)示意圖

綜上所述，新風功能在應用中還需要注意很多地方，需要根據(jù)實際情況進行選擇、調(diào)整，因此僅僅采用通新風的方式是不科學的，機房運行的前提下是安全，只有圍繞著安所進行的節(jié)能措施才是具有實際意義的。

3、基站空調(diào)節(jié)能方案——休眠技術

機房空調(diào)運行時具有三種基本狀態(tài)，分別是冷狀態(tài)、送風狀態(tài)、停機狀態(tài)。對于機房環(huán)境來說，本質(zhì)上只需要其提供冷量，所以僅僅制冷狀態(tài)是必需的。但對于空調(diào)來說，當機房環(huán)境溫度達到設定值時，制冷狀態(tài)結束，空調(diào)轉(zhuǎn)為送風狀態(tài)。此時機組的壓縮機已經(jīng)停機運行，即不輸出冷量，但為了采集室內(nèi)溫濕度信息，空調(diào)的室內(nèi)風機還是繼續(xù)運行，此時對于機房環(huán)境來說，這種狀態(tài)無關制冷，某種意義上講是在耗能狀態(tài)。因此，如何將空調(diào)在不需要提供量的時候直接轉(zhuǎn)為停機狀態(tài)是實現(xiàn)節(jié)能的一個方向，此技術可稱為整機休眠技術。

休眠技術的節(jié)能出發(fā)點是節(jié)省空調(diào)不制令時風機的功率，要實現(xiàn)風機節(jié)能必須保證空調(diào)在不開風機的情況上能采集到環(huán)境溫濕度信息，因此，可以采用外置遠程傳感器的方法為解決這個問題，可以將外置的傳感器放置到機房內(nèi)主設備出風口處或者發(fā)熱設備附近，一旦此處達到設定值則空調(diào)開始整機休眠，風機節(jié)能開始；一旦此處溫度超過設定值，則空調(diào)開啟，輸出冷量。通過以上設計，空調(diào)達到節(jié)能效果。


圖3 整體休眠功能實現(xiàn)示意圖

此方案由于僅通過收集局部環(huán)境的溫度為控制空調(diào)工作狀態(tài)，因此其應用時需要注意局部區(qū)域設置不能過多，且適用于負載變化較大的場所。因此，此方案針對基站環(huán)境中較為適用。可調(diào)協(xié)1-2個控制區(qū)域來實現(xiàn)，其節(jié)能性平均可達到20%以上，效果明顯。

4、機房空調(diào)節(jié)能方案—制冷劑循環(huán)技術

在常規(guī)機房空調(diào)能耗中，壓縮面能耗是主要部分，可占到近80%的比例。如何在保證壓縮機安全、穩(wěn)定運行的前提下，盡可能的降低壓縮機能耗成為行業(yè)追逐的目標。因此，降低機房能耗要從降低空調(diào)能耗著手，而降低空調(diào)能耗關鍵是降低壓縮機能耗。


圖4 空調(diào)系統(tǒng)能耗分布示意圖

目前機房冷卻系統(tǒng)的問題在冬季或者春秋季時間，一方面到外溫度很低，另一方面機房內(nèi)設備依然散發(fā)大量妲，無法排至室外，導致空調(diào)依然要正常運行，空調(diào)能耗依然居高不下。如果能充分利用室外自然冷源，則無需開啟壓縮機，空調(diào)能耗就會大大降低。為了利用室外自然冷源，一種方式是直接引入新風，對機房進行冷卻，但是這種空調(diào)只能應用于潔凈工要求不高的場合，如通信基站等，不適合大規(guī)模應用；另一種方式則是開啟特質(zhì)的制冷劑泵，驅(qū)動制劑液體在室內(nèi)外換熱進行循環(huán)換熱，在冷凝器中與室外冷空氣換熱，器，實現(xiàn)對機房的供冷。


圖5制冷劑循環(huán)枝術

顯然，第二種制冷劑循環(huán)技術解決了機房在密閉環(huán)境下如何利用室外自然冷源的問題，并且在同一套系統(tǒng)中實現(xiàn)了機械制冷和制冷劑循環(huán)制冷的雙重功能，即簡單又可靠，節(jié)能效果也非常明顯，經(jīng)過實際測試，在室外環(huán)境0℃時其節(jié)能效果已經(jīng)達到近40％，對于冬季較寒冷的我國大部分地區(qū)均值得推廣。

5、機房空調(diào)節(jié)能方案高集成、高功率密度機房設計

隨著通信行業(yè)的飛速發(fā)展，主設各廠家也在積極開發(fā)先進技術以達到主設各更高能效、更低成本的目的。因此越來越多的主設各向著高集成、高功率、高效率的方向發(fā)展。刀片服務器、四核CPU等等新一代的產(chǎn)品也紛紛大量應用，那么這些新技術給我們帶來的新思路就是機房設計也可以遵循高集咸、高功率密度的方向進行，這種設計會降低機房的平均功耗、減小資本投入，應該說是新一代節(jié)能機房設計的關鍵。我們從以下案例進行分析：

案例⒈傳統(tǒng)機房設計方式。采用傳統(tǒng)機房設計方式時，一個用電367 kW的機房需3 KW的機柜約120個，占地500m2.

案例⒉高功率密度機房設計方式。采用高功率密度機房設計方式時，采用高集成的主設各，將原有部分機柜進行合并為12 kW/RACK，這樣機柜的總體數(shù)量可減少為約60個，占地面積減小約65％。


圖6 兩種設計方案對比

通過以上兩種設計方案對比，可以發(fā)現(xiàn)，采用高功率密度方案設計時，機房的面積減小了，房間的環(huán)境熱負荷也隨之減小，因此空調(diào)的數(shù)量也就減少了，從而達到了最基本的節(jié)能設計。結合以上設計，再采用特定的供冷方式，可以將大面積供冷的無謂耗散也降低到最低，達到更進一步的綜合節(jié)能，可以說在未來的大型機房設計中，高功率密度機房設計會成為主流的設計形式，其高效、低耗的特性注定是機房節(jié)能的關鍵路徑。

6、結論

通過以上論述，分析了幾種基站、機房節(jié)能的方向，這幾種節(jié)能的方式容易實現(xiàn)，可操作性強，并且效果明顯，便于追蹤比較，可以通過試點進行實際的對比驗證，在科學、客觀的基礎上再進行實施，從而推進節(jié)能減排工作的進行。