（中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司 通信處，西安 710000）

0 引言

通信機(jī)房在運(yùn)行期間，對溫度、濕度等要求非常高，為了控制通信機(jī)房中的溫度，通常會(huì)用到空調(diào)系統(tǒng)，不僅會(huì)消耗許多能源，還會(huì)對環(huán)境造成污染［1］。因此，為了改善這些問題，必須通過多種方法來改進(jìn)通信機(jī)房系統(tǒng)的節(jié)能，并完善通信機(jī)房設(shè)備的各項(xiàng)性能，通過一些先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，以便最大限度地提高節(jié)能降耗效果

1 通信機(jī)房的主要節(jié)能類型

1.1 IT 設(shè)備系統(tǒng)

IT 設(shè)備主要是指服務(wù)器、存儲(chǔ)等設(shè)備。服務(wù)器設(shè)備主要用到降頻技術(shù)、休眠技術(shù)等。降頻技術(shù)是一種調(diào)節(jié)處理器內(nèi)核工作頻率隨業(yè)務(wù)壓力變化而展開動(dòng)態(tài)調(diào)整的技術(shù)，如果負(fù)載較高，處理器的工作頻率就越高，消耗的能源也就越大；如果負(fù)載較低，處理器的工作頻率就越低，消耗的能源也就越小。休眠技術(shù)是一種在處理器空閑時(shí)，控制其中一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)核使其進(jìn)入休眠狀態(tài)的一種技術(shù)，通過休眠技術(shù)能夠進(jìn)一步減少通信機(jī)房中閑置服務(wù)器的能源消耗，它能夠和處理器降頻技術(shù)一起使用。

存儲(chǔ)設(shè)備主要用到磁盤利用率提高技術(shù)和分層存儲(chǔ)技術(shù)。磁盤利用率提高技術(shù)內(nèi)含自動(dòng)精簡配置技術(shù)和存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)等。自動(dòng)精簡配置技術(shù)主要指通過軟件方法，為用戶和應(yīng)用軟件分配更大容量的虛擬存儲(chǔ)容量，而不是實(shí)際的物理空間容量。該技術(shù)能夠降低存儲(chǔ)資源的預(yù)留空間，從而實(shí)現(xiàn)磁盤的高效利用；而存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)主要指通過多種設(shè)備的容量來創(chuàng)建一個(gè)虛擬化的存儲(chǔ)容量池，從而緩解每個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題。分層存儲(chǔ)技術(shù)指依據(jù)數(shù)據(jù)的重要程度、訪問頻率、儲(chǔ)存期限、儲(chǔ)存量和性能等指標(biāo)，把數(shù)據(jù)通過不同的存儲(chǔ)方式分別存儲(chǔ)在不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備中。

1.2 空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)包括空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)和空調(diào)送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)?？照{(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)又包括換熱器技術(shù)和智能新風(fēng)技術(shù)。換熱器技術(shù)主要指將室外的自然環(huán)境當(dāng)成冷源，在室外溫度比室內(nèi)溫度低于5～7 ℃的情況下，以熱交換的形式釋放機(jī)房內(nèi)的熱量，以降低機(jī)房內(nèi)部的溫度；智能新風(fēng)技術(shù)主要指使用智能控制來凈化、處理外部的冷空氣，然后引入機(jī)房制冷系統(tǒng)，從而釋放機(jī)房內(nèi)的熱空氣?？照{(diào)送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)主要指把傳統(tǒng)機(jī)房的送風(fēng)方式轉(zhuǎn)變成精確送風(fēng)方式，以進(jìn)一步調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)機(jī)房的溫度。

1.3 供電系統(tǒng)

第一種是高壓直流供電，主要通過380 V 直流供電技術(shù)來簡化供電結(jié)構(gòu)；第二種是模塊化不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS），主要指通過模塊化UPS 來增加UPS 的負(fù)載率，以便使其在高效運(yùn)行的基礎(chǔ)上，達(dá)到供電系統(tǒng)節(jié)能的目的。

2 通信機(jī)房的建設(shè)現(xiàn)狀

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國逐漸成為全球能源消耗量較大的國家之一，我國的資源和能源盡管非常充足，但是我國人口眾多，每個(gè)人的擁有量依舊無法緊跟國際平均水平［2］。在能源和資源方面，因?yàn)槿狈ο冗M(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使利用率相對較低，再加上人們的節(jié)能意識有待加強(qiáng)，造成了許多不必要的能源浪費(fèi)。因?yàn)橥ㄐ判袠I(yè)本身就需要消耗很多電能，更要高度重視節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用。目前，大部分通信運(yùn)營商機(jī)房空調(diào)都是以“強(qiáng)制制冷25 ℃”或者是“自動(dòng)28 ℃啟動(dòng)”的模式進(jìn)行運(yùn)行，部分空調(diào)系統(tǒng)甚至整年都在運(yùn)行，極大增加了不必要的能源消耗，不僅會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)阻礙通信行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。根據(jù)調(diào)查表明，一個(gè)地市級通信運(yùn)營商通常會(huì)建設(shè)上千個(gè)不同的通信局站，配置了數(shù)千臺(tái)空調(diào)，這些空調(diào)每年的電量消耗超過10 000 kW/h，在通信機(jī)房的總能耗中占了1/5～3/5，再加上其他運(yùn)營項(xiàng)目的電能消耗，導(dǎo)致總能耗量巨大，因此，通信機(jī)房的節(jié)能降耗工作已經(jīng)迫在眉睫。

3 通信機(jī)房節(jié)能降耗技術(shù)的實(shí)踐措施

3.1 新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)

新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是以智能控制技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)共同支撐的，在二者的共同作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)揚(yáng)長補(bǔ)短，同時(shí)基于氣體學(xué)和熱學(xué)的相關(guān)理論，能夠使通信機(jī)房室內(nèi)外的溫差效應(yīng)的應(yīng)用更加科學(xué)合理，從而有效發(fā)揮氣體熱交換的效果，這樣就能夠通過該系統(tǒng)徹底排出通信機(jī)房內(nèi)的所有熱量，從而不斷降低室內(nèi)溫度，達(dá)到節(jié)能降耗的目的［3］。然而該系統(tǒng)的運(yùn)行條件會(huì)受到一定的限制，必須要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行針對性的分析，在通信機(jī)房室外溫度較低時(shí)，必須馬上停止空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，減少不必要的電能消耗，同時(shí)還可在通信機(jī)房內(nèi)部引入經(jīng)過新風(fēng)系統(tǒng)凈化過的室外冷空氣，從而對設(shè)備發(fā)揮散熱效果，也能實(shí)現(xiàn)節(jié)能消耗。如果通信機(jī)房的室外溫度高于標(biāo)準(zhǔn)要求值，應(yīng)立即開啟空調(diào)系統(tǒng)來降低室內(nèi)溫度。通過這種分時(shí)間段的方式來控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，不僅能夠維持新風(fēng)節(jié)能空調(diào)的規(guī)律性間歇運(yùn)行，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。通常情況下，機(jī)房空調(diào)配置的功率在2 kW～5 kW，而新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)的功率僅有100 W 左右，可以發(fā)現(xiàn)運(yùn)用新風(fēng)節(jié)能空調(diào)能夠有效提高節(jié)能消耗效果。

在新風(fēng)節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，必須注意以下兩個(gè)方面。一方面，在通信機(jī)房內(nèi)部引入室外的新鮮空氣時(shí)，盡管做了凈化和過濾處理，但是經(jīng)常會(huì)形成大量的灰塵，需要花費(fèi)許多人力進(jìn)行清理，而且還很容易使通信設(shè)備出現(xiàn)故障而導(dǎo)致無法正常運(yùn)行。因此，最好不要在大型機(jī)房，如一些高層的通信樞紐樓和中央交換局等地方安裝新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)，應(yīng)安裝在一般的機(jī)房和移動(dòng)通信基站，從而提高通信質(zhì)量；另一方面，在原先封閉的機(jī)房內(nèi)重新安裝引風(fēng)窗口，會(huì)進(jìn)一步影響通信機(jī)房的消防安全性，因此應(yīng)在進(jìn)風(fēng)口或者出風(fēng)口安裝防火閥，并且一直打開，以便在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，熔斷器能夠自動(dòng)關(guān)閉閥門，使空氣無法流通，從而阻斷火勢的蔓延。

3.2 熱交換器節(jié)能系統(tǒng)

通過熱交換節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行空調(diào)節(jié)能減排，其工作原理是徹底和內(nèi)外空氣隔離，利用室外的冷源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部環(huán)境的冷卻效果，從而縮短空調(diào)的開啟時(shí)長來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。熱交換芯體作為該系統(tǒng)的關(guān)鍵零件，如果其具備較高的工作效率，那么就能夠極大地提高整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能效果。熱交換芯體在空氣熱傳感器中的運(yùn)行主要是換熱器通過多個(gè)換熱膜片形成徹底隔離的通道，通過交叉式的空氣熱交換器來增加換熱通道中熱空氣的流通范圍，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)風(fēng)速值也可以達(dá)標(biāo)，以便將通道內(nèi)形成的垃圾和粉塵清理干凈，從而增加空調(diào)系統(tǒng)的壽命，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。熱交換器節(jié)能系統(tǒng)在某些方面類似于新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)的工作原理，當(dāng)然也有不同之處。比如，熱交換器系統(tǒng)實(shí)施的是室內(nèi)外冷熱空氣的熱量交換，是把兩種氣體各自展開處理的，而新風(fēng)節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)是過濾室外冷空氣后和室內(nèi)空氣同時(shí)進(jìn)行處理的，因此這兩種的運(yùn)行效果也有一定的差異。熱交換器系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以維持機(jī)房的密閉狀態(tài)，空調(diào)的運(yùn)行不會(huì)帶來灰塵和垃圾，但是比起新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)的熱交換效率較低。

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

自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的核心技術(shù)通常包括以下方面。首先是模糊控制技術(shù)。該技術(shù)系統(tǒng)能夠針對早晚、氣候、室內(nèi)外環(huán)境溫濕度值的變化情況，自動(dòng)分析出通信機(jī)房中的標(biāo)準(zhǔn)溫濕度值。其次是比例積分微分（Proportion Integration Differentiation，PID）技術(shù)。該技術(shù)能夠針對空調(diào)設(shè)備的開啟狀態(tài)，在智能化控制算法軟件的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行周期進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，并確保空調(diào)設(shè)備供冷量和標(biāo)準(zhǔn)溫度值之間的平衡。最后是計(jì)算機(jī)溫度模擬技術(shù)。該技術(shù)能夠結(jié)合通信機(jī)房中的具體運(yùn)行狀態(tài)、空調(diào)冷量分布情況、風(fēng)量擴(kuò)張循環(huán)狀況等，不斷優(yōu)化冷量配置效率。自適應(yīng)控制空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的所有的運(yùn)行參數(shù)都是通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)生成的，和以往的手動(dòng)設(shè)定完全不同，不僅運(yùn)行效率極高，而且該系統(tǒng)還能夠自動(dòng)根據(jù)早晚、氣候、當(dāng)?shù)販貪穸鹊木唧w情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的開啟和關(guān)閉，以便在不需要空調(diào)時(shí)能夠自動(dòng)停止運(yùn)行，從而時(shí)刻進(jìn)行節(jié)能降耗。同時(shí)增設(shè)多個(gè)回風(fēng)口溫濕度監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠使溫濕度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測更加精確。該系統(tǒng)還徹底打破了以往多個(gè)設(shè)備一個(gè)一個(gè)運(yùn)行的方式，逐漸轉(zhuǎn)變成了多個(gè)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的方式，運(yùn)行效率大大提高，也實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

3.4 使用空調(diào)節(jié)能添加劑

在特殊情況下還可以使用空調(diào)節(jié)能添加劑，該方法也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗。由于空調(diào)系統(tǒng)是在封閉的環(huán)境中進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行的，在長期、高速的運(yùn)行過程中，空調(diào)的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器難免會(huì)出現(xiàn)各種故障和問題，比如形成油泡、油膜、內(nèi)部構(gòu)件磨損和零件腐蝕等。一般情況下，空調(diào)內(nèi)液態(tài)狀的制冷劑遇到冷凍油，在蒸發(fā)作用下就會(huì)形成油泡，因?yàn)橛团莶惠d冷，會(huì)使熱傳遞的效率越來越低。再加上空調(diào)運(yùn)行時(shí)間過長，各個(gè)零件中的冷凍油凝結(jié)就會(huì)形成許多沉積油膜，這些油膜的導(dǎo)熱系數(shù)是銅的1/100，在極大程度上降低了空調(diào)系統(tǒng)的熱傳遞效率。而且隨著空調(diào)內(nèi)壓縮機(jī)長時(shí)間、高速的運(yùn)作，造成的損耗非常大，密封效果會(huì)慢慢降低，使用壽命也會(huì)縮短，同時(shí)還會(huì)引起空調(diào)內(nèi)部冷凍油的持續(xù)氧化，進(jìn)一步加大電能消耗量。而空調(diào)節(jié)能添加劑不僅可以有效改善這些問題，還能對空調(diào)發(fā)揮保養(yǎng)效果，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

4 結(jié)語

在通信機(jī)房中應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)至關(guān)重要，最關(guān)鍵的在于降低通信機(jī)房的空調(diào)能源消耗。由于每一種節(jié)能技術(shù)都有利有弊，必須在具體的區(qū)域、具體的環(huán)境和具體的機(jī)房條件，選擇最合理的節(jié)能方式，才能最大限度地提高節(jié)能降耗效率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。