通信機(jī)房節(jié)能研究

李 鵬

（中國(guó)鐵通集團(tuán)有限公司技術(shù)與計(jì)劃部，北京100044）

當(dāng)前，節(jié)能已成為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，國(guó)家“十二五”規(guī)劃中明確提出了 “未來(lái)五年實(shí)現(xiàn)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低16%，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放降低17%”的目標(biāo)。在通信領(lǐng)域，則面臨著通過(guò)節(jié)能減排減少運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的外在及內(nèi)在要求。在通信領(lǐng)域能源消耗中，通信機(jī)房數(shù)量眾多，能耗占比大，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，通信機(jī)房能耗約占整個(gè)通信能耗的70%以上，而從費(fèi)用上，也占到整個(gè)正常運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的30%左右，因此，如何建設(shè)綠色通信機(jī)房已成為通信領(lǐng)域節(jié)能工作的焦點(diǎn)和重點(diǎn)。

1 通信機(jī)房節(jié)能存在問(wèn)題

通過(guò)對(duì)大量現(xiàn)有通信機(jī)房用電現(xiàn)狀的調(diào)查情況可以看出，當(dāng)前通信機(jī)房節(jié)能主要存在以下問(wèn)題：

1）在管理節(jié)能方面普遍存在著機(jī)房空調(diào)溫度設(shè)置過(guò)低、機(jī)房照明不節(jié)能、現(xiàn)有設(shè)備利用率不高、能耗數(shù)據(jù)臺(tái)賬不完善、相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不精確、沒(méi)有節(jié)能管理制度及有相應(yīng)獎(jiǎng)罰措施等情況。

2）在技術(shù)節(jié)能方面存在著老舊設(shè)備比例大、耗電率高；動(dòng)力電源、制冷系統(tǒng)老化，發(fā)電及制冷效率低；機(jī)房?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)布局不合理、冷卻利用效果不佳；節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用較少等情況。

3）在結(jié)構(gòu)節(jié)能方面仍存在著現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備向數(shù)字化、IP化、全光化方向轉(zhuǎn)變進(jìn)程慢等情況。

2 通信機(jī)房能耗構(gòu)成

要對(duì)通信機(jī)房進(jìn)行節(jié)能，首先需要清楚通信機(jī)房的能耗構(gòu)成，做到有的放矢。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，通信機(jī)房電力能耗情況大致有如下比例：通信設(shè)備及IT設(shè)備耗能約占機(jī)房總能耗的40%左右，空調(diào)系統(tǒng)耗能約占45%，電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等其他耗能約占15%。隨著通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和新技術(shù)的不斷應(yīng)用，特別是當(dāng)前“云計(jì)算”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)”等的快速發(fā)展，通信機(jī)房的能耗呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，如果能夠?qū)νㄐ艡C(jī)房各個(gè)耗能部分采取有效的節(jié)能措施，將會(huì)帶來(lái)極大的節(jié)能效果。

3 通信機(jī)房管理節(jié)能

相對(duì)于其它節(jié)能途徑，管理節(jié)能是基礎(chǔ)，它能夠以無(wú)成本或低成本的方式達(dá)到長(zhǎng)期的節(jié)能效果。管理節(jié)能的重點(diǎn)在于：重視開(kāi)展通信機(jī)房節(jié)能滾動(dòng)規(guī)劃工作，從制度建設(shè)、機(jī)構(gòu)設(shè)置、投資計(jì)劃等方面作出系統(tǒng)性安排，將通信機(jī)房節(jié)能與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和投資活動(dòng)同步規(guī)劃、同步實(shí)施；建立并完善通信機(jī)房節(jié)能規(guī)章制度及規(guī)范體系；建設(shè)通信機(jī)房能耗日常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加大能耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)力度；開(kāi)展綠色機(jī)房分級(jí)評(píng)估認(rèn)證，細(xì)化考核獎(jiǎng)懲指標(biāo)，分級(jí)落實(shí)節(jié)能責(zé)任。在具體落實(shí)時(shí)，還應(yīng)該注意以下細(xì)節(jié)：

（1）管理節(jié)能要以數(shù)據(jù)評(píng)估為基礎(chǔ)，通過(guò)能效指標(biāo)PUE測(cè)算出通信機(jī)房的節(jié)能效率，用以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。PUE＝Ptotal／Pmain，其中，Ptotal代表通信機(jī)房總能耗；Pmain代表通信機(jī)房通信設(shè)備能耗，PUE是一個(gè)比率，基準(zhǔn)是2，越接近1表明能效水平越好。

（2）要合理設(shè)定通信機(jī)房溫度、濕度值？。通信機(jī)房空調(diào)的溫度設(shè)置不能過(guò)低，一般在攝氏24℃至26℃之間。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，通信機(jī)房空調(diào)設(shè)置溫度每調(diào)高1℃，可以節(jié)能約5%左右，在冷熱相對(duì)均衡的條件下，通過(guò)放寬機(jī)房溫度范圍，可以大大減少空調(diào)的耗電。在溫度優(yōu)先的前提下，還可放寬濕度控制標(biāo)準(zhǔn)，夏季通過(guò)提高室內(nèi)相對(duì)濕度值減少空調(diào)除濕時(shí)間；冬季機(jī)房通過(guò)降低室內(nèi)相對(duì)濕度值減少空調(diào)加濕時(shí)間，此外，根據(jù)條件，還可以考慮關(guān)閉空調(diào)加濕和加熱功能。在調(diào)整機(jī)房溫濕度時(shí)，必須注意不能對(duì)通信機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的可靠性、使用壽命等產(chǎn)生不良影響。

（3）通信機(jī)房照明應(yīng)采用節(jié)能設(shè)備。將通信機(jī)房傳統(tǒng)燈具更換為高效照明節(jié)能型燈具，如電子節(jié)能燈等。

（4）在滿足通信機(jī)房制冷量情況下，關(guān)閉備用空調(diào)，節(jié)約風(fēng)機(jī)工作能量；加強(qiáng)空調(diào)機(jī)組的維護(hù)工作，認(rèn)真檢查制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，確保制冷系統(tǒng)不滲漏液、制冷液充足，并及時(shí)清理附著在空調(diào)室外機(jī)組上的各種雜物以及改善影響其散熱的周?chē)h(huán)境，提升壓縮機(jī)制冷效率；進(jìn)出通信機(jī)房應(yīng)隨手關(guān)門(mén)，避免冷氣外泄，造成空調(diào)能耗加大，影響制冷效果；在無(wú)人值守通信機(jī)房完成工作離開(kāi)時(shí)隨手關(guān)閉照明燈。

4 通信機(jī)房技術(shù)節(jié)能

有了管理節(jié)能作為基礎(chǔ)，技術(shù)節(jié)能就成為通信機(jī)房節(jié)能的關(guān)鍵。

4.1 通信設(shè)備節(jié)能

對(duì)于超期使用造成效率下降、能耗大幅提升的通信設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，富余設(shè)備直接下電，不斷提高現(xiàn)有設(shè)備的利用率以降低能耗。在采購(gòu)新的通信設(shè)備時(shí)，必須考慮節(jié)能功效，優(yōu)先采用低能耗設(shè)備。應(yīng)采用電源供應(yīng)器輸出轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80%以上的服務(wù)器設(shè)備，同時(shí)采用軟件智能關(guān)斷技術(shù)等軟件方式實(shí)現(xiàn)功耗下降，達(dá)到節(jié)能效果。

4.2 制冷設(shè)備節(jié)能

采用變頻空調(diào)系統(tǒng)。目前在通信機(jī)房空中，主要有中央空調(diào)水系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能方式和機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)壓縮機(jī)變頻方式兩種變頻節(jié)能技術(shù)。通過(guò)變頻空調(diào)系統(tǒng)，可以根據(jù)室內(nèi)的溫度和氣流狀況條件調(diào)節(jié)送風(fēng)量，一方面降低空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)損耗，另一方面提高空調(diào)系統(tǒng)低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的能效。

采用空調(diào)系統(tǒng)智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制。監(jiān)測(cè)通信機(jī)房主設(shè)備實(shí)時(shí)散熱量、冷量分布、風(fēng)量擴(kuò)張循環(huán)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷量，精確控制空調(diào)開(kāi)啟與關(guān)閉的數(shù)量，使空調(diào)始終處于合理的最佳工作狀態(tài)，節(jié)約空調(diào)能源消耗，延長(zhǎng)空調(diào)壓縮機(jī)使用壽命。

采用自然冷源新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能。利用通信機(jī)房室外自然環(huán)境作為冷源，當(dāng)室外空氣溫度比室內(nèi)低一定程度時(shí)，將機(jī)房外部冷空氣直接引入，把機(jī)房?jī)?nèi)部熱空氣直接排出，或者室外空氣不直接進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)空氣通過(guò)換熱冷卻后再被送回室內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)通信機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的自然降溫，減少了空調(diào)的使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)散熱，達(dá)到降低機(jī)房?jī)?nèi)部溫度、節(jié)約電能的效果。

4.3 電源設(shè)備節(jié)能

通信電源設(shè)備節(jié)能的重點(diǎn)是采用節(jié)能型設(shè)備（如：模塊化UPS、高壓直流供電系統(tǒng)等），降低設(shè)備運(yùn)行損耗，逐步淘汰低效率電源設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更高的設(shè)備效率。對(duì)于具備智能休眠功能整流模塊的高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，積極啟動(dòng)整流模塊的休眠功能，對(duì)于不具備智能休眠功能整流模塊的高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，優(yōu)化配置每套系統(tǒng)的模塊數(shù)量，提升電源系統(tǒng)帶載率，降低系統(tǒng)輸入功率，提高電源系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。采用整組蓄電池中落后電池的修復(fù)技術(shù)，提高整組蓄電池的使用壽命，降低蓄電池的更換頻度，間接減少發(fā)電機(jī)發(fā)電的次數(shù)和時(shí)間，節(jié)約燃油費(fèi)用。

4.4 機(jī)房建筑節(jié)能

建設(shè)年代較早的一些通信機(jī)房由于未考慮機(jī)房建筑節(jié)能，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱損失較大，機(jī)房和辦公用房混用，窗墻比例偏大，這些因素都增加了空調(diào)負(fù)荷，因此，有必要對(duì)新建機(jī)房加強(qiáng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)既有通信機(jī)房進(jìn)行改造。機(jī)房墻體及屋面保溫節(jié)能應(yīng)符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189－2005）的要求，當(dāng)不滿足要求時(shí)，通過(guò)在機(jī)房四周墻面及屋面上增設(shè)保溫層及隔熱措施的方法，加強(qiáng)墻體、屋面的保溫隔熱性能，防止熱橋產(chǎn)生。提高機(jī)房門(mén)窗的保溫隔熱性能，采取有效的遮陽(yáng)設(shè)施。通信機(jī)房若采用下送風(fēng)空調(diào)方式時(shí)，防靜電活動(dòng)地板下及沿墻面、柱面均需作封閉防塵處理，保證通信機(jī)房的送風(fēng)效果及潔凈度；若采用上送風(fēng)空調(diào)方式時(shí)，通信機(jī)房地面采用防靜電水磨石、防靜電半硬質(zhì)塑料、防靜電地板氈、防靜電自流平等方式。

4.5 機(jī)房空調(diào)氣流優(yōu)化節(jié)能

隨著通信設(shè)備集成度的日益提高，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的功率密度越來(lái)越高，耗電量平均3～4 kW／機(jī)架的情況變得越來(lái)越常見(jiàn)，設(shè)備的發(fā)熱量也越來(lái)越大。目前多數(shù)通信機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)機(jī)組采用傳統(tǒng)的“先冷環(huán)境再冷設(shè)備”的送風(fēng)方式，不僅不能適應(yīng)大功率機(jī)房的需求，難以避免機(jī)房?jī)?nèi)局部過(guò)熱的存在，而且也造成空調(diào)系統(tǒng)并未達(dá)到滿負(fù)載狀態(tài)，浪費(fèi)大量電能的情況，因此，有必要在“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”的原則下，根據(jù)不同設(shè)備發(fā)熱量的需求，對(duì)通信機(jī)房氣流管理進(jìn)行合理規(guī)劃。采用冷／熱通道隔離、合理選擇送風(fēng)方式和大功耗設(shè)備布局優(yōu)化等方式避免機(jī)房熱區(qū)帶來(lái)的安全隱患、實(shí)現(xiàn)機(jī)房冷量的合理分配、提高通信機(jī)房的冷卻效率，節(jié)省電能。

（1）冷／熱通道隔離。應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸機(jī)架和水平前后通風(fēng)的架構(gòu)，機(jī)架布局遵循“面對(duì)面、背對(duì)背”的原則，相鄰兩列設(shè)備的吸風(fēng)面（正面）安裝在冷通道上，排風(fēng)面（背面）安裝在熱通道上，實(shí)現(xiàn)分隔冷熱氣流。機(jī)架之間或者機(jī)架內(nèi)部如果存在未使用的空間，應(yīng)該在正面垂直位置設(shè)置隔離擋板，保證冷熱通道的隔離，通過(guò)冷／熱通道隔離方式可以有效地改善通信機(jī)房?jī)?nèi)的氣流組織。

（2）合理選擇送風(fēng)方式。通信機(jī)房的送風(fēng)方式應(yīng)通過(guò)對(duì)機(jī)房裝機(jī)率、機(jī)架功耗、維護(hù)難易程度、投資等幾方面比較后選擇合適的送風(fēng)方式：對(duì)于支撐機(jī)房及數(shù)據(jù)機(jī)房宜采用機(jī)柜自帶冷風(fēng)通道的架空地板下送風(fēng)方式，機(jī)柜采用自帶冷風(fēng)通道方式的定制機(jī)柜，冷風(fēng)經(jīng)架空地板下部，并通過(guò)送風(fēng)通道直接進(jìn)入機(jī)柜，機(jī)柜間的通道上均采用密封性能良好的地板。若單側(cè)送風(fēng)距離大于15 m或機(jī)房為高功率密度時(shí)，可在在機(jī)房中設(shè)置回風(fēng)吊頂或在熱通道上設(shè)置回風(fēng)管，空調(diào)回風(fēng)口對(duì)應(yīng)機(jī)柜熱通道，機(jī)柜排出的熱風(fēng)通過(guò)回風(fēng)吊頂或回風(fēng)管進(jìn)入空調(diào)，避免冷熱氣流混合。如無(wú)條件做回風(fēng)吊頂或風(fēng)管時(shí)，可采取提高空調(diào)送風(fēng)風(fēng)壓或設(shè)置強(qiáng)制排風(fēng)單元等措施。對(duì)于交換機(jī)房宜采用架空地板下送風(fēng)方式。在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置架空地板，地板高度隨機(jī)房?jī)?nèi)單機(jī)柜功耗的不同而變化，并選用下送風(fēng)方式的機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)，為避免樓板結(jié)露，機(jī)房地面需保溫處理。機(jī)柜按照冷熱通道間隔的方式布置，空調(diào)冷風(fēng)在架空地板下通過(guò)冷通道上設(shè)置的開(kāi)孔地板（送風(fēng)口）和機(jī)柜前門(mén)進(jìn)入機(jī)柜內(nèi)，空調(diào)回風(fēng)口盡量設(shè)置在熱通道上，依靠空調(diào)回風(fēng)壓力將機(jī)柜排出的熱風(fēng)吸回。對(duì)于傳輸機(jī)房及電力機(jī)房宜采用風(fēng)管上送風(fēng)方式。機(jī)柜按照冷熱通道間隔的方式布置，選用上送風(fēng)方式的機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)，布置上送風(fēng)風(fēng)管，空調(diào)送風(fēng)口對(duì)應(yīng)機(jī)柜冷通道，回風(fēng)口盡量設(shè)置在熱通道上，依靠空調(diào)回風(fēng)壓力將機(jī)柜排出的熱風(fēng)吸回。

5 通信機(jī)房結(jié)構(gòu)節(jié)能

管理節(jié)能是基礎(chǔ)，技術(shù)節(jié)能是關(guān)鍵，而結(jié)構(gòu)節(jié)能則是節(jié)能挖潛的重點(diǎn)。結(jié)構(gòu)節(jié)能就是要通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)改造和發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)等手段實(shí)現(xiàn)更大程度的節(jié)能。

當(dāng)前，通信網(wǎng)絡(luò)正加速向IP化、全光化、寬帶化、融合化的下一代通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。對(duì)于傳統(tǒng)電纜網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)光進(jìn)銅退改造，可以縮短工程建設(shè)工期、便于維護(hù)管理、減少材料及能源消耗；對(duì)于傳統(tǒng)語(yǔ)音交換網(wǎng)絡(luò)，特別是在固話網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)萎縮、網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備利用率下降的現(xiàn)狀下，通過(guò)對(duì)固網(wǎng)設(shè)備改造、整合和縮容并向軟交換、IMS網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，可以大大節(jié)約機(jī)房面積、有效提高設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的利用效率、節(jié)能潛力巨大。

隨著傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)向ICT業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型，各種ICT信息化應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)逐步超越傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)成為重點(diǎn)業(yè)務(wù)，由此帶來(lái)的耗電等能源消耗則呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。針對(duì)這種情況，要積極采用云計(jì)算、虛擬化等先進(jìn)技術(shù)對(duì)分散在各處的各種信息化基礎(chǔ)設(shè)施，如網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施、IT硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)中心機(jī)房等進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，采用優(yōu)化布局、集中建設(shè)、能耗集中管理等手段，最終達(dá)到資源共享、節(jié)能減排、降本增效、提高資源利用率的目的。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，通信機(jī)房節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)性工程，需要我們?cè)诠芾砉?jié)能、技術(shù)節(jié)能及結(jié)構(gòu)節(jié)能等方面統(tǒng)籌考慮、扎實(shí)推進(jìn)、持之以恒。通過(guò)通信機(jī)房節(jié)能，切實(shí)將節(jié)能融入日常工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐步建立起以能源管理為核心的管理體系，努力提高能源利用效率，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，為加快資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

［1］解相吾.通信動(dòng)力設(shè)備與維護(hù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2012.

［2］YD／T5003－2005電信專(zhuān)用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范［S］..中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，2005.

［3］YD／T1821－2008.通信中心機(jī)房環(huán)境條件要求［S］.中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，2008.

［4］GB50019－2003.采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2003.