机房年节电百万不是梦投稿.docx

1、机房年节电百万不是梦投稿机房年节电百万不是梦中国电信沈阳分公司运维部翟玉杰摘要：走廊照明声控改造、办公照明人走灯灭、办公空调定时开闭；机房照明按功能细分为值班照明（应急照明）、工作照明；机房制冷采用新风节能；等多项措施，节能效果显著。关键词：机房节能 照明 新风众所周知，电力是通讯网络的唯一能源，它就象人的血液一样支持着通讯网络的运行，在通讯网络中，交换机房的耗能最大。以前由于工程建设的紧张和忙碌，我们无暇顾及网络运行的能耗；今天随着通讯市场竞争的加剧，提高网络运行质量、降低网络运营成本，节能降耗势在必行。根据YD5003-94 电信专用房屋设计规范、GF014-95 通信机房环境条件和TD/

2、T754-95 通信机房静电防护通则，电子计算机房设计规范中对于机房的相关要求：“交换设备要求环境温度：2125；湿度：4070%RH，主机房必须维持一定的正压”，我们从机房要求正压新风，联系多年来不断追求的改善机房空气质量的设想，勾画出采用净化空气置换来替代机房空调制冷的蓝图，并对目前机房空调的年制冷量和净化空气置换的年节能数据进行了分析计算（表4），结论是：采用净化空气置换不但一年能够节省空调电费46.6万元，而且还可以大大地延长机房空调的使用寿命、从根本上改善机房的空气质量和洁净度。机房照明的设计照度一般在150200Lx左右，从机房投入运行至今，所有灯具基本都在使用。当没有设备安装和设

3、备割接时，机房是否还需要灯火通明呢？经过一个阶段的试验证明：机房设备运行值班时，机房采用5070Lx照度就完全满足要求，即：平时只点亮机房照明灯具的三分之一。所以适当改造一下机房的照明系统，就可以节约三分之二的照明电费和照明灯具发热的制冷电费，一年合计为31.7万元（表6），同时还大大降低了机房照明灯具的维护费用,减少了事故隐患。采取机房净化空气置换和机房照明改造两项措施，一次性投资费用概算为118万元（表7），预计二年内不仅全部回收，而且还有盈余，这是功在当年，利在长远的绿色工程，也可以说是联通的三峡工程。如果一次性完成投资有困难，还可以采取滚雪球的办法，选择一两个机房作为试点，产生效益后逐

4、渐推广。机房净化空气置换和机房照明节能具有如下优点：（1）节省大量电费（2）彻底解决机房的空气污染（3）产生机房正压，提高机房的清洁度（4）提高机房环境的可靠性，节省维护费这是功在当年，利在当年的绿色三峡工程；是需要领导重视、体现管理水平和技术实力的重要项目；是专业技术手段和科学管理相结合的基础工程。改造机房的照明系统，就是把机房照明改造为普通照明和值班照明，增加机房消防指示、增加部分通道应急照明、增加声/光控辅助照明灯具。按照随用随开的原则，在机房设备安装、割接、维护时使用200Lx左右的普通照明即：最高照度；在平时使用70Lx左右的值班照明即：普通照明的三分之一。这样就可以节约三分之二的照

5、明电费和照明灯具发热的制冷电费，一年合计约为31.7万元。由于机房照明荧光灯和电子镇流器的正常使用寿命一般在一年半左右，所以大大降低了机房照明灯具的维护费用,减少了事故隐患。机房新风节能犹如我们家里虽然安装了空调，但是如果开窗户能够满足制冷要求，就停空调而开窗户。我们的机房一年四季几乎都在制冷，全部采用机房新风节能一年能够节省空调电费约56.3万元。由于电子元件、电缆、装修材料等散发的有害气体日积月累，机房空气逐渐恶化，滑翔机房就曾发生空气污染使人头昏、呕吐现象。1980年，世界卫生组织正式将此类因空调新风不足导致的疾病定名为病态建筑综合症（Sick Buiding Syndrome），俗称空

6、调病。1989年，美国国家标准ANSI/ASHRAE62-1989正式定义了可接受的空气品质，并规定了最小新风量，1994年11月15日，美国国会通过空气净化法。由此，保证空调房间的空气品质和新风供应问题，成为建筑师和空调设计师必须考虑的问题。有了机房新风系统，上述空气污染问题就迎刃而解。通信机房建筑规范要求机房建立正压。由于机房建筑不可避免的存在缝隙，门口等，室外灰尘、温差等随时可以侵入机房，春秋季节的季风对机房影响最大。目前机房空调的滤尘罩上都聚集着大量的机房灰尘，每三个月就必须处理一次。机房没有正压引起空气对流、渗透是机房环境的一大隐患。机房新风系统不仅能够节能，而且能够建立新风正压，防

7、止室外空气的对流、和渗透，大大提高机房的空气质量和洁净度。机房新风系统一年四季连续运转，新风量可根据室外气温自动调整 ，由于新风系统构造比较简单、可靠性高，所以维护上只要及时更换滤尘耗材就可以了。除三伏天外，多数时间我们还可以关闭一半机房空调，利用室外新风制冷，这样就大大提高了机房空调的可靠性和减少了机房空调的维护费。以北京亚都环境测控工程公司、北京环都人工环境科技有限公司、北京文思技术开发公司、南京五洲制冷（集团）公司、济南邦马空调有限公司为代表的健康节能空调换气机系列产品早已在通讯、计算机、银行、证劵等行业进行了大量应用，据不完全统计，其中通信行业有：中南海电信局、山西电信局、吉林长白电信

8、局、云南电信局、南京邮电股份有限公司、宁波电信局、山东潍坊电信局交换中心、网通西安分公司、网通成都分公司、重庆联通公司、伊春联通公司等单位。这些产品设计合理，具有结构紧凑、体积小、重量轻、噪音低的特点，运行安全、可靠、操作方便。内置热回收器，交换热回收率达到70左右，可减少设备投资和降低运行费用；并可有效清除室内的可吸入颗粒物、细菌及其它有毒元素，如氨、甲醛、二氧化碳等；同时为室内输入新鲜空气，解决了建筑中的空气污染问题，有效提高了室内空气品质。还可增加臭氧发生器、加湿功能。创新的变风量控制方案、变频调速设备，能够保证机组高效、经济地运行。采取机房净化空气置换和机房照明改造两项措施，沈阳联通机

9、房一年节约的电费合计为88.0万元,这只是比较保守的计算,加上机房其他的省电节能措施如:进行机房的密封性改进、办公区域的照明和空调采取人走断电、走廊采用声光控照明灯具、所有白炽灯改用节能荧光灯等等，一年节约电费一百万元是完全可能的。我市地处欧亚大陆东岸，中纬度地带，气候类型属于温带大陆性季风气候，受季风影响较大，四季分明。主要特点是：冬季寒冷，寒冷期长；春秋短促多风，回暖快，日照充足；夏季热而多雨，空气湿润；秋季短促，天高云淡，凉爽宜人。图1是沈阳市2002年5月至2003年4月的最高和最低气温变化曲线。图1：显而易见：沈阳全年的最低气温都在23以下，最高气温也只有5月初至10月初5个月的时间

10、超过25，而且夏季昼夜温差较大，如果我们把室外空气经过净化，作为冷源，进行机房空气置换，替代机房空调制冷，不是可以节约大量的空调制冷电费吗？为了便于分析计算，我们按照平均气温把全年的气温图分成九段如图2。图2：我们按照每个时间段的气温特点，进行分类，把气温数据接近的时间段进行合并，得出能够代表一年的气温数据如表1。表1：根据空气调节设计规范:室温允许波动范围为：2.0 C时，送风温差为36 C。考虑到机房环境温度要求232 C，最低气温为21 C，当室外气温低于17 C（23-6）时我们通过变频调节新风风量并且与室内空气混合办法，保证送风温差满足36 C要求。新风的节能比例计算：原则上只要室外

11、气温不高于232C标准，我们就可以完全采用新风取代机房空调制冷。夏季白天气温虽然较高，但是夜晚比较凉爽，而且夏季空气湿度大，焓值高。为了区别不同室外气温条件下的新风节能效果，我们采取以下保守计算条件：（1）最高气温在21（23-2）以下时，每日按照100%的时间比例计算新风节能；最低气温在23以上时忽略新风的节能效果。（2）最低气温在23以下、21以上时，依据每日的逐时温度与23之差，对应21时的100%新风节能比例，计算出全年重要段的新风节能比例，如表2，表中粉颜色的区域表示室外气温超过23的区域，把一天中每个时刻的新风节能比例累加，除以24得出每日新风节能的平均比例。为了计算机房空调的全年

12、的耗电量和节约电量，我们必须计算机房空调的负荷，机房空调的负荷主要来自两个方面，其一是机房内部产生的热量，它包括：（1）交换机、计算机等所有电气设备的发热量；（2）照明装置发热(显热)； （3）工作人员的发热(人员相对较少，可忽略)； （4）由于水分蒸发、凝结产生的热量(冬夏季抵消，忽略)。 其二是机房外部产生的热量，它包括： （1）传导热。通过建筑物本体侵入的热量，如从墙壁、屋顶、隔断和地面传入机房的热量(显热)； （2）放射热(也称辐射热)。由于太阳照射从玻璃窗直接进入房间的热量(显热)，它是不稳定传热；（3）对流产生的热量。从门窗和维护结构的缝隙透入的室外空气所产生的热量,它也是不稳定传

13、热。 上述冷/热负荷每天都在随机变化，计算起来比较复杂，由于我们要计算的是机房空调的全年度耗电量，上述的变化量大部分都可以进行日、月、季、年积分抵消，以平均值进行计算，所以我们简化计算机房空调的负荷如下：（1）维护结构的温差传热按照稳定传热计算：根据表2中的室外温度逐时变化系数表，我们不难看出，每天的高气温和低气温的时间积分可以互相抵消，所以，维护结构的传热量影响可以取日平均气温作为室外计算温度。（2）维护结构的不稳定传热包括辐射和对流两部分，机房虽然一般都不设透明玻璃窗，不处于顶楼，但是墙壁、门缝、气体灭火的通气窗以及开门所产生的对流热量交换还是较大；机房的外墙壁、外窗的日照辐射传热也是不容

14、忽略，为简化计算，我们把以上因素对机房的影响简化为室外空气附加温度。（3）维护结构的面积计算方法：直接外露部分取外墙的边长乘以机房层高。通向非空调房间的机房大门，由于散热量较大，按照直接外露面积计算。非直接外露部分取与非空调房间相邻机房外墙、伸缩缝外墙、非空调走廊的玻璃墙，邻接非标准空调房间顶棚的地面等等。维护结构的传热系数按照内抹灰的砖墙计算，一般比照一砖半厚度,传热系数K=1.56W/m2，国信大厦机房比照二壁砖厚度,传热系数K=1.27W/m2;二层铝合金窗的导热系数取：3.26 Wm2。（4）新风的潜热和加湿器功耗：由于夏季新风湿度较大，春秋季基本持平，冬季新风干燥，机房一年四季都需要

15、加湿，采用机房净化空气置换后，夏季和秋季基本不需要加湿，冬季引入新风后，需要增加湿量。为简化计算，不计加湿和潜热的功耗变化。（5）机房内交换机、计算机等所有电气设备的发热量，按照直流负荷100%计算，交流负荷功率因数0.7计算。（6）电源设备的发热量计算:UPS的标准效率为94%,开关电源的标准效率为92%, 考虑到实际工况变化,取UPS的计算效率为92%,开关电源的计算效率为90%。设备的发热功率为：Q=(P/）(1-)Q设备的发热量，单位：WP设备的输出功率，单位:W设备的效率，单位:%（7）机房照明灯具的发热量按照全部灯具点亮，灯具发热功率=灯管发热功率+镇流器发热功率。机房一般采用36

16、W细管荧光灯和与其匹配的电子镇流器,假定电子镇流器的功耗为2W，荧光灯的发热量:Q =（P+2 ） N=（36+2） N=38 NQ荧光灯的发热功率，单位：WP荧光灯的额定电功率，单位：WN荧光灯的数量，单位：只（8）维护结构的基本耗热量计算：QKF(t+t1-t2) a （W）t室外计算温度附加值K围护结构的导热系数(Wm2 )；F围护结构面积(m2)； t1机房内计算温度。取标准中心值23()；t2机房外的计算温度()。取表1中的沈阳市2002年6月至2003年4月间的各段日平均气温计算值。 a维护结构的温差修正系数：对于直接外露部分的维护结构取 1；对于非直接外露部分的维护结构，如：机房

17、与有窗户无空调且不供暖的房间相邻的隔墙、走廊隔断、伸缩缝外墙等等取0.7。（9）节约电费按照各2002年各机房的平均电价：0.63元/KWh计算。（10）机房空调的能效比：根据美国的标准能效比2.7W/W, （AIREDALE）亚德65D型机房空调的最高标准能效比为3.0W/W，考虑实际工况的变化,计算能效比为：2.5W/W 。我们在查阅了大量资料的基础上，分别对沈阳联通的五个机房进行了现场核对，取得了机房设备负荷，照明灯具数量等计算数据，如表3：机房电源和维护结构数据。根据上述的简化计算条件和计算公式，对表3进行分析计算，得出表4:机房空调制冷和空气置换节电数据,按照2002年沈阳联通各机房

18、的平均电价，折算一年节约电费562，920元。为了核对表4中的主要计算数据，我们抽查了滑翔机房空调的实际制冷数据，并与表4的机房日冷负荷计算数据进行核对，如表5：，具体内容如下：滑翔机房共有五台（AIREDALE）亚德65D型机房专用空调，根据2003年8月22日13时至2003年8月31日13时的机房空调压缩机工作时间数据和亚德65D型机房空调的额定制冷量56.2KW计算出实际制冷量为3613.7KWh；根据表4中滑翔机房02-7-1至02-8-31的冷负荷计算数据同期换算为3594.5KWh,总制冷量基本相符，另据各机房去年冬季空调制暖现象的调查，表4中的机房制暖时间与实际基本相符。所以表

19、4的计算数据基本上是可信的。机房照明节电的计算依据是各机房所安装的照明灯数量，机房投入运行以来这些灯具基本处于全天工作状态，由于机房建设的高潮已经趋于平稳，除了设备安装、割接需要较高照度以外，平时可以使用30%左右的照明灯具（包括应急照明灯具），滑翔机房通过一个阶段的试验，证明该措施是可行的（现部分机房已经开始关闭部分照明灯具）。机房照明按照随用随开，平时使用30%照明灯具的原则，这里不计穗港机房白天的照明节约电量，其余机房的照明节约电量按照全部照明灯具的三分之二、全天计算。照明灯具的节能包括两方面内容：一是关闭原来照明灯具所节约的电量；二是减少照明发热所节约的空调制冷电量。照明装置的发热量等

20、于其耗电量，其节约的空调制冷电量为发热量的2.5分之一。实际节约的照明电量为:W = Q（1+2.5）/2.5 =38N（1+2.5）/2.5 =53.2NW节约的照明电量，单位：WQ荧光灯的发热功率，单位：WN荧光灯的数量，单位：只如果机房认真采取节能措施并且改造照明系统，按照2002年沈阳联通各机房的平均电价，一年可节约电费317，220元，计算结果如表6：机房照明节电概算表。采用机房新风置换设备和照明系统改造投资概算如表7，投资项目照明部分包括灯具线路改造，增加控制开关和增加部分灯具以及改用节能灯具等。机房新风置换设备包括变频调风量设备、排风设备、相关风道和消噪音设备、以及智能控制设备等。投资估算依据是比照历年机房空调的工程费用。综上所述，交换机房的节能价值是十分可观的，对推广节能减排具有重要的意义。节能降耗不仅是省几个钱的问题，它直接关系到设备的工作环境，影响着网络的可靠性。节能降耗是没有止尽的，需要我们逐渐把单纯行政管理纳入到科学管理的轨道上，在技术上精益求精,管理上开源节流。表2：表3： 机房电源和维护结构数据表4： 机房空调制冷和净化空气置换节电数据表5：表6： 机房照明节电概算表7：