基于動(dòng)環(huán)空調(diào)輪詢、遙調(diào)設(shè)定節(jié)能控制策略研究

陳大裕，盧運(yùn)運(yùn)，高小婷，黎 娜，甘順?biāo)?/p>

（1.中國移動(dòng)通信集團(tuán) 廣西有限公司梧州分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心，廣西 梧州 543002；2.中國移動(dòng)通信集團(tuán) 廣西有限公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心，廣西 南寧 530028）

0 引 言

隨著通信機(jī)房IT設(shè)備高密度的集成化，設(shè)備散熱及機(jī)房散熱量日漸趨高的現(xiàn)象開始受到了動(dòng)環(huán)維護(hù)人員的強(qiáng)烈關(guān)注。

查閱文獻(xiàn)，根據(jù)ASHRAE的白皮書《ASHRAE TC 9.9 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》（第13頁），從20 ℃提高到27 ℃的時(shí)候，功耗增加約3%，可以大概按平均升高1 ℃，功耗增加0.5%計(jì)算。

電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）值已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)。PUE 值是指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高[1]。

在匯聚機(jī)房耗電模型中，主要分為兩類，主設(shè)備和空調(diào)用電，其中空調(diào)耗電約占總用電的30%～45%。因不同專業(yè)涉及不同的工作，動(dòng)環(huán)專業(yè)負(fù)責(zé)機(jī)房的動(dòng)力環(huán)境維護(hù)，通過對(duì)智能空調(diào)的運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化，減少空調(diào)的耗電量，在“降本增效”工作中能發(fā)揮顯著作用。因匯聚機(jī)房分布比較分散，難以統(tǒng)一集中管控，導(dǎo)致能耗居高不下，主要體現(xiàn)在：

（1）空調(diào)長時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，在環(huán)境溫度較低情況下產(chǎn)生不必要的耗電；

（2）空調(diào)（維護(hù)或施工）被人為調(diào)整設(shè)定低溫，離開遺忘恢復(fù)，增加耗電；

（3）空調(diào)老化，老化后的空調(diào)為達(dá)到預(yù)設(shè)冷量會(huì)額外耗費(fèi)更多電能。

同時(shí)，對(duì)公司管理運(yùn)營也存在以下幾個(gè)痛點(diǎn)：

（1）機(jī)房能耗無指標(biāo)考核，三費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于電費(fèi)指導(dǎo)未能反映機(jī)房真實(shí)情況，投入產(chǎn)出比計(jì)算能力數(shù)據(jù)支撐不足；

（2）用電量數(shù)據(jù)分析不足，無分項(xiàng)計(jì)量，用電量未能反應(yīng)主設(shè)備、空調(diào)用電量，無法進(jìn)行系統(tǒng)分析；

（3）前期設(shè)計(jì)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化弱，工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)未標(biāo)準(zhǔn)化，需建立常態(tài)運(yùn)營制。

1 項(xiàng)目研究目標(biāo)

（1）匯聚機(jī)房已接入動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)輪詢機(jī)房智能空調(diào)回風(fēng)溫度和制冷溫度設(shè)定值，針對(duì)空調(diào)回風(fēng)溫度低于25 ℃和智能空調(diào)的溫度設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比,如均低于27 ℃啟動(dòng)干預(yù)，通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙調(diào)制度溫度設(shè)定至27 ℃（溫度高告警閥值≥30 ℃），見圖1 方案模型。

（2）避免空調(diào)冷量的浪費(fèi)，根據(jù)智能電表標(biāo)準(zhǔn)化告警PUE預(yù)警進(jìn)行判斷，如PUE>2（一步一步調(diào)整目標(biāo)至1.5或以下），分析機(jī)房熱負(fù)荷平面分布，如某臺(tái)空調(diào)長期回風(fēng)溫度低于設(shè)定值，初步判斷該區(qū)域?yàn)榈桶l(fā)熱區(qū)域，通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控關(guān)停機(jī)的人為干預(yù)[2]。

（3）智能電表PUE計(jì)算在動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備模板實(shí)現(xiàn)及輸出告警，并進(jìn)行告警標(biāo)準(zhǔn)化，智能電表各回路定義及工程安裝進(jìn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。

（4）接入動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的智能空調(diào)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)輪詢和批量遙調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)、自動(dòng)化程序開發(fā)。

（5）空調(diào)機(jī)組隨季度變化溫度能耗數(shù)據(jù)記錄和分析。

2 項(xiàng)目實(shí)施方案

在中國移動(dòng)通信集團(tuán)集采中技術(shù)規(guī)范要求空調(diào)必須具備接入動(dòng)環(huán)及具備五遙功能，進(jìn)行節(jié)能方案測(cè)試前，先進(jìn)行動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)接入的智能設(shè)備空調(diào)遠(yuǎn)程遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信測(cè)試，做好通過動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)來遠(yuǎn)程操作的準(zhǔn)備工作[3]。

（1）確保動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)照{(diào)的啟停進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并且能夠監(jiān)測(cè)到空調(diào)的各種運(yùn)行狀態(tài)，可以利用空調(diào)自帶的遠(yuǎn)程控制功能實(shí)現(xiàn)，也可以在空調(diào)與動(dòng)環(huán)之間加裝繼電器來實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的“啟?！笨刂芠4]。

（2）確保動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)輸出智能設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及輸出報(bào)表，并同時(shí)進(jìn)行批量遠(yuǎn)程操作測(cè)試并實(shí)現(xiàn)。

（3）測(cè)量機(jī)房總電量、主設(shè)備的四回路智能電表，并接入動(dòng)環(huán)，實(shí)現(xiàn)PUE算法的計(jì)算，推動(dòng)動(dòng)環(huán)智能電表的告警標(biāo)準(zhǔn)化，有效告警測(cè)試。

空調(diào)初始、遙調(diào)后運(yùn)行能耗測(cè)試記錄如表1所示。

表1 運(yùn)行能耗測(cè)試記錄表

在對(duì)現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)運(yùn)行的能耗（未修改設(shè)定溫度值前，遙調(diào)設(shè)定溫度后）的智能電表記錄的數(shù)據(jù)從動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)導(dǎo)出日用電量，并計(jì)算空調(diào)的用電量,持續(xù)導(dǎo)出動(dòng)環(huán)運(yùn)行數(shù)據(jù)跟蹤分析的執(zhí)行能耗對(duì)比[5]。

綜合分析空調(diào)制冷能耗數(shù)據(jù)，遙調(diào)空調(diào)設(shè)定溫度值后，機(jī)房升溫后節(jié)能的效果很明顯，空調(diào)用電量均明顯下降，PUE電源使用效率提升明顯。

（1）按實(shí)際應(yīng)用（不考慮主設(shè)備負(fù)荷增長比例），每站月平均節(jié)約能耗375 kW·h,年節(jié)約能耗4 500 kW·h，折算費(fèi)用2 835元。

（2）PUE電源使用效率提升，站均降幅達(dá)到10%，從1.73降至1.55,平均每站下降0.18。

（3）用電效率提升,直流負(fù)載1A月用電量從5月的64 kW·h下降至47 kW·h,和計(jì)算的43.2 kW接近；（注：直流1A負(fù)載月用電計(jì)算43.2kW·h=54（直流電壓V）×1（負(fù)載A）/0.9（電源轉(zhuǎn)換效率）×24（小時(shí)）×30（月）/1 000（W換算kW））。

（4）分析典型傳輸機(jī)房熱負(fù)荷平面分布可知，機(jī)房存在冷熱區(qū)，負(fù)荷低的區(qū)域空調(diào)回風(fēng)溫度一直維持較低的水平，而熱區(qū)空調(diào)回風(fēng)溫度持續(xù)在制冷溫度設(shè)計(jì)值1 ℃左右。

3 項(xiàng)目效益評(píng)估

梧州匯聚機(jī)房目前規(guī)模為70個(gè)，總能耗減少31.5萬kW·h，折算少繳電費(fèi)約20萬元，有效降低了運(yùn)維成本電費(fèi)的支出。如應(yīng)用在業(yè)務(wù)機(jī)房、無線機(jī)房規(guī)模達(dá)500站左右，對(duì)應(yīng)的節(jié)約能耗可通過數(shù)據(jù)計(jì)算出，但如應(yīng)用在其他運(yùn)營商、全區(qū)、全國對(duì)應(yīng)行業(yè)機(jī)房使用，數(shù)以百萬的站點(diǎn)進(jìn)行推廣，經(jīng)濟(jì)效益很可觀。

引入能源利用效率PUE衡量指標(biāo)，表示一個(gè)機(jī)房的綠色化程度越高，企業(yè)競爭力進(jìn)一步提升。

4 結(jié) 論

本項(xiàng)目適用于有空調(diào)、主設(shè)備的運(yùn)營商或服務(wù)器托管的機(jī)房。廣西移動(dòng)有限公司已完成對(duì)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的智能電表設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算PUE值和增加“PUE預(yù)警”的告警省內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化，如計(jì)算的PUE值達(dá)到設(shè)定值，通過告警平臺(tái)向維護(hù)人員發(fā)出預(yù)警信息。如引入成果需對(duì)動(dòng)環(huán)接入的智能電表是否四回路電表、各回路接入的監(jiān)控點(diǎn)是否規(guī)范進(jìn)行檢查，動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)引用智能設(shè)備對(duì)應(yīng)的設(shè)備模版即可實(shí)現(xiàn)PUE指標(biāo)輸出、預(yù)警。