[摘要]“國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要”提出:“十一五”期末單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十五”期末降低20%左右,這一指標(biāo)是“十一五”規(guī)劃目標(biāo)中最重要的約束性指標(biāo)之一,也是我國(guó)“十一五”期間節(jié)能工作的奮斗目標(biāo)之一。同時(shí),據(jù)天津市企事業(yè)單位及政府機(jī)構(gòu)能源消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果反映,機(jī)房能耗總值占據(jù)上述單位總能耗的50%以上,可見(jiàn)加強(qiáng)機(jī)房節(jié)能,降低機(jī)房設(shè)備能耗對(duì)緩解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的能源和環(huán)境約束,完成“十一五”規(guī)劃目標(biāo)有著十分重要的意義。

[關(guān)鍵詞]機(jī)房節(jié)能 虛擬機(jī)技術(shù) 空調(diào)節(jié)能技術(shù)

1.概述

根據(jù)機(jī)房能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,機(jī)房能耗主要由三部分組成:機(jī)房主機(jī)能耗、機(jī)房空調(diào)能耗、其他能耗。其中其他能耗包括機(jī)房照明能耗、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控設(shè)備能耗及機(jī)房消防設(shè)備能耗等。而在能耗比例方面,前兩部分占據(jù)了總能耗的90%以上。同時(shí)由于動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)和機(jī)房消防設(shè)備對(duì)于機(jī)房的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用,其設(shè)備投入及能耗不可隨意降低,而機(jī)房照明設(shè)備的總用電量相對(duì)于前兩部分能耗可以忽略不計(jì),所以機(jī)房節(jié)能的核心部分應(yīng)該是機(jī)房主機(jī)節(jié)能和機(jī)房空調(diào)節(jié)能。

2.機(jī)房主機(jī)節(jié)能技術(shù)

由于成本及主機(jī)性能的限制,當(dāng)前的主機(jī)節(jié)能技術(shù)主要是通過(guò)采用虛擬機(jī)技術(shù),將以往在多個(gè)主機(jī)上運(yùn)行的系統(tǒng)和服務(wù)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的方式集中到少數(shù)的性能卓越的主機(jī)上,以達(dá)到減少主機(jī)能源消耗的目的。

通過(guò)虛擬機(jī)軟件(如VMWARE WORKSTATION),可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī),這些虛擬機(jī)可以像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作,可以對(duì)其安裝操作系統(tǒng)、軟件,進(jìn)行一切物理計(jì)算機(jī)能進(jìn)行的操作。而實(shí)際上,它只是運(yùn)行在你物理計(jì)算機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用程序,并不會(huì)占據(jù)額外的機(jī)房空間,也不會(huì)因?yàn)樽陨淼倪\(yùn)行帶來(lái)大量的能耗。并且,它對(duì)系統(tǒng)的安全性更有保證,因?yàn)楫?dāng)虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)崩潰時(shí),崩潰的只是虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng),而不是物理計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng),我們可以使用虛擬機(jī)的“Undo”(恢復(fù))功能,馬上恢復(fù)虛擬機(jī)到安裝軟件之前的狀態(tài)。

3.機(jī)房空調(diào)節(jié)能技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì),機(jī)房能耗占據(jù)一般通信機(jī)房的25%-45%,甚至更高能達(dá)到60%以上,所以針對(duì)機(jī)房空調(diào)的節(jié)能技術(shù)對(duì)機(jī)房整體能耗的降低具有十分重要的意義。而目前的主流空調(diào)節(jié)能技術(shù)主要有三種:新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)、熱交換節(jié)能系統(tǒng)和自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)。

3.1 新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)

新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)是采用智能控制技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),結(jié)合氣體學(xué)和熱學(xué)原理,合理利用機(jī)房室內(nèi)外溫差形成熱交換,依靠大量的通風(fēng)有效地將機(jī)房?jī)?nèi)的熱量迅速向外遷移,從而達(dá)到有效降低機(jī)房?jī)?nèi)部溫度的目的。

從地域上來(lái)說(shuō),新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)比較適合在一年中季節(jié)性或能晝夜溫差較大的地區(qū)。從冷源進(jìn)入機(jī)房方式來(lái)說(shuō),直接從室外引入自然新風(fēng)和通過(guò)熱交換器的新風(fēng)節(jié)能方式比較適應(yīng)于中小型新機(jī)房,特別是接入網(wǎng)點(diǎn)、移動(dòng)基站等小型機(jī)房;從中央空調(diào)冷氣管引入新風(fēng)的節(jié)能方式比較適應(yīng)中央空調(diào)制冷的大中型機(jī)房。另外,除了從節(jié)能的角度考慮外,新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)也有它的弊端,由于直接從外部引入新鮮空氣,在一些大氣污染嚴(yán)重的地方,很容易造成新風(fēng)系統(tǒng)的阻塞,帶來(lái)額外的運(yùn)維負(fù)擔(dān)和機(jī)房隱患。

3.2 熱交換器節(jié)能系統(tǒng)

熱交換器系統(tǒng)是指熱交換器在完全隔離內(nèi)外空氣的前提下,以室外的自然環(huán)境為冷源,當(dāng)室外空氣溫度低于室內(nèi)溫度一定程度時(shí),通過(guò)熱管換熱機(jī)組與機(jī)房?jī)?nèi)空氣進(jìn)行交換,把機(jī)房的熱量帶走,實(shí)現(xiàn)換熱不換氣,達(dá)到降低機(jī)房溫度,也保證機(jī)房?jī)?nèi)部空氣的潔凈度。兩組風(fēng)機(jī),分別抽吸外部的冷空氣(外循環(huán))和內(nèi)部的熱空氣(內(nèi)循環(huán)),冷、熱空氣在熱交換芯體中進(jìn)行熱量交換,通過(guò)熱交換芯體膜片,內(nèi)部熱空氣放出熱量,溫度降低,降溫后的冷空氣從機(jī)柜上方吹出。

熱交換器系統(tǒng)與新風(fēng)系統(tǒng)原理上比較類(lèi)似,都是利用外部的冷空氣降低室內(nèi)溫度,熱交換器系統(tǒng)能保證空氣的潔凈度,在一定程度上避免了新風(fēng)系統(tǒng)的弊端,但是,與此同時(shí),熱交換系統(tǒng)的制冷效率與新風(fēng)系統(tǒng)有很大的差距,只適用于制冷壓力較小,且室內(nèi)外溫差較大的環(huán)境,對(duì)于大型機(jī)房效果不明顯。

3.3 自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)

機(jī)房空調(diào)自適應(yīng)控制是指通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“自動(dòng)監(jiān)控”,對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)組進(jìn)行優(yōu)化組合、合理分配。根據(jù)外部溫濕度條件的變化,及時(shí)對(duì)空調(diào)設(shè)定進(jìn)行調(diào)整,保證空調(diào)組按需供能,達(dá)到節(jié)約能源的目的。

機(jī)房空調(diào)自適應(yīng)控制系統(tǒng)一種非智能空調(diào)的自適應(yīng)控制系統(tǒng),包括有監(jiān)控模塊、智能空調(diào)信息處理模塊、非智能空調(diào)控制模塊、空調(diào)狀態(tài)變送模塊、溫濕度采集模塊。溫濕度采集模塊實(shí)時(shí)采集機(jī)房溫度和濕度信號(hào)并將溫度和濕度信號(hào)傳送至智能空調(diào)信息處理模塊,智能空調(diào)信息處理模塊實(shí)時(shí)處理接收到的溫度和濕度信號(hào)并生成一控制信號(hào)至空調(diào)狀態(tài)變送模塊,空調(diào)狀態(tài)變送模塊通過(guò)接收到的控制信號(hào)控制機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.3.1 自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的核心技術(shù)

(1)模糊控制技術(shù):準(zhǔn)確跟蹤,及時(shí)反映室內(nèi)外的各種溫濕度變化情況,準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)各區(qū)域與外部環(huán)境溫濕度值之間的關(guān)系。

(2)PID技術(shù):根據(jù)環(huán)境變化,動(dòng)態(tài)調(diào)整空調(diào)的設(shè)定溫度、濕度、修正、模塊等數(shù)值,通過(guò)智能化的控制算法軟件,優(yōu)化壓縮機(jī)運(yùn)行周期,平衡空調(diào)設(shè)備供冷量與目標(biāo)溫濕度之間的關(guān)系。

(3)計(jì)算機(jī)溫度模擬技術(shù):根據(jù)機(jī)房不同的工況條件、空調(diào)冷量分布、風(fēng)量擴(kuò)張循環(huán)等綜合數(shù)據(jù)和原理,提高優(yōu)化冷量利用效率,排列出空調(diào)優(yōu)先資格順序。達(dá)到冷量效率最大化。精確控制“N+1”“N+0”、“N-1”臺(tái)空調(diào)數(shù)量的開(kāi)啟與關(guān)閉,使空調(diào)始終處于最佳工作狀態(tài)。

3.3.2 自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能途徑

(1)根據(jù)外部環(huán)境的變化作相應(yīng)調(diào)整:機(jī)房外部的溫濕度隨著季節(jié)、晝夜的變化會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,機(jī)房空調(diào)自適應(yīng)控制系統(tǒng)能根據(jù)外部環(huán)境的變化對(duì)機(jī)房空調(diào)的溫濕度設(shè)定值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,使壓縮機(jī)的工作壓力得到有效緩解,同時(shí)降低能源消耗量。

(2)根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)部實(shí)際溫濕度制冷:運(yùn)用模糊控制技術(shù),自適應(yīng)控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確跟蹤機(jī)房?jī)?nèi)部各個(gè)區(qū)域的實(shí)際溫濕度情況,從而對(duì)機(jī)房空調(diào)進(jìn)行相應(yīng)的溫濕度設(shè)定調(diào)整,真正做到“按需供冷”。

(3)對(duì)空調(diào)的工作模塊進(jìn)行自動(dòng)控制:機(jī)房?jī)?nèi)的發(fā)熱源不是均勻的,所以機(jī)房?jī)?nèi)部的溫濕度分布也不是均勻的,要真正做到機(jī)房?jī)?nèi)部的恒溫恒濕,不能讓所有的空調(diào)機(jī)組模塊同時(shí)工作,同一制冷量,這樣造成的結(jié)果必然導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)部溫濕度的不均衡。所以,通過(guò)自適應(yīng)系統(tǒng)的控制,自動(dòng)關(guān)閉和開(kāi)啟空調(diào)模塊,并對(duì)空調(diào)模塊的工作優(yōu)先級(jí)進(jìn)行合理的設(shè)定。

3.3.3 自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

該系統(tǒng)比較適合各類(lèi)通信樞紐、中心交換局等大型機(jī)房?？照{(diào)富余容量越大,機(jī)房密封性能越好,節(jié)電率越高。但是由于每個(gè)機(jī)房的工況存在各種差別,所以該節(jié)能技術(shù)的實(shí)施會(huì)存在周期長(zhǎng),初期投資大的不足。但一旦安裝完成以后,日常維護(hù)工作將變得簡(jiǎn)單方便。

3.4 其他空調(diào)節(jié)能技術(shù)

除了上述的空調(diào)節(jié)能技術(shù)以外,冷凝器增加水冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、節(jié)能型制冷劑與節(jié)能添加劑、空調(diào)冷水機(jī)組水化學(xué)處理節(jié)能技術(shù)、諧波治理技術(shù)等空調(diào)節(jié)能技術(shù)也正在研發(fā)推廣中,相信在將來(lái)會(huì)給機(jī)房節(jié)能工作帶來(lái)有力的促進(jìn)作用。

4.結(jié)語(yǔ)

機(jī)房節(jié)能是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的工作,我們應(yīng)以科學(xué)技術(shù)為導(dǎo)向,以提高能源利用率為目標(biāo),減少能源消耗,為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

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