通信機房的節(jié)能技術(shù)

通信機房的節(jié)能技術(shù)

1節(jié)能減排工作是中國當(dāng)前的一個工作任務(wù)中國是世界上人均能源總量最低的國家之一，也是世界上最大的能源消耗率最高的國家之一。單位面積的產(chǎn)量是日本的兩倍，美國的兩倍。中國的許多城市經(jīng)常受到電網(wǎng)的限制。據(jù)估算,中國能源效率每提高1個百分點,其直接的經(jīng)濟效益將達130億元。節(jié)能是21世紀中國重要的戰(zhàn)略舉措,正日益受到政府和社會的重視。中國國務(wù)院總理溫家寶做政府工作報告時提出,2006年開始的“十一五”期間(2006年至2010年)使單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右,主要污染物排放總量減少10%,“十一五”期間中國的年節(jié)能率要達到4.4%。這是能耗指標首次與經(jīng)濟增長、物價、就業(yè)和國際收支并列成為中國的宏觀調(diào)控目標。節(jié)能減排是當(dāng)前我國經(jīng)濟社會發(fā)展的一項緊迫任務(wù),是關(guān)系我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、造福子孫后代的一件大事,也是關(guān)系全球環(huán)境的一件大事。2007年,國務(wù)院專門印發(fā)了《節(jié)能減排綜合性工作方案》,進一步明確了節(jié)能減排的目標任務(wù)、總體要求,以及今后一個時期的工作重點和主要措施。節(jié)能減排工作已經(jīng)成為當(dāng)前各地區(qū)、各部門重中之重的一項工作。響應(yīng)國家關(guān)于建設(shè)節(jié)約型社會的號召,在通信網(wǎng)絡(luò)運營生產(chǎn)工作中大力加強節(jié)能降耗,是當(dāng)前通信運營商的一項重要工作。2節(jié)能減排技術(shù)根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點和能源消耗的構(gòu)成,通信運營企業(yè)的耗能主要是用電,電能的消耗可以分為生產(chǎn)用電、營業(yè)用電和辦公用電等。如表1所示。在一定程度上可以說,電能消耗主要包括日常運作用電和通信網(wǎng)絡(luò)用電兩部分。通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能工作主要在通信機房,在通信機房中的電能主要在3方面,如圖1所示。(1)通信設(shè)備的用電;從數(shù)據(jù)統(tǒng)計中可以得知,通信設(shè)備用電大概占了總用電量的40%~50%左右。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)部門應(yīng)該充分考慮通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的在節(jié)能降耗方面的需求。一方面,目前通信網(wǎng)絡(luò)在用設(shè)備新舊交錯,從耗電來看也是參差不齊,通過通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計,選擇高效節(jié)能的產(chǎn)品、技術(shù),更換效率低下的在網(wǎng)設(shè)備、合理調(diào)整用電負荷,能夠非常有效地達到節(jié)能的效果。另一方面,需要采用投資設(shè)備更新改造的方法,用節(jié)能的新型設(shè)備替換下耗電大的老舊設(shè)備,否則這部分用電是必須保證且不能節(jié)省的。受網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和建設(shè)等諸多因素的制約,通過設(shè)備改造來達到節(jié)能減排的目標需要綜合考慮。例如,一般不會僅僅因為在用的交換設(shè)備耗電比較大,不考慮其他因素就要求企業(yè)大量進行設(shè)備更換,選擇更加節(jié)能和先進的設(shè)備。(2)電源系統(tǒng)用電:包括通信電源系統(tǒng)設(shè)備本身進行電能轉(zhuǎn)換過程的損耗,接近總用電量的10%。(3)機房環(huán)境用電:包括機房照明、空調(diào)制冷和制熱。其中照明及其它用電占總用電量的10%左右,空調(diào)用電超過了總用電量的40%以上。通過使用空調(diào)設(shè)備,可以控制通信機房的環(huán)境,如溫度、濕度、潔凈度、新風(fēng)量等,保障了通信設(shè)備的正常運行。空調(diào)系統(tǒng)是通信機房的主要耗能設(shè)備,從實際情況來看,機房環(huán)境節(jié)能是大有潛力的。因此,作為通信網(wǎng)絡(luò)運營部門,考慮更多的是從機房環(huán)境著手,主要考慮機房空調(diào)設(shè)備的節(jié)能技術(shù),合理處理好機房環(huán)境保障和節(jié)能的關(guān)系。從某種意義來說,節(jié)能降耗有兩種方法和思路。一種是“挖潛節(jié)流”,即通過一定的管理辦法和技術(shù)手段,提高效率,減少能耗,將原來所耗費資源的富裕量節(jié)省下來。例如;機房空調(diào)的自適應(yīng)控制技術(shù)、中央空調(diào)變頻控制技術(shù)等,都是從節(jié)流的角度去考慮的。另一種是“開源拓流”,就是引入新的可利用能源。例如機房新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)、機房熱交換節(jié)能系統(tǒng)、風(fēng)力及光伏供電系統(tǒng)等,都是從開源的方向去發(fā)展的。3通信機箱的節(jié)能技術(shù)特點3.1有廣泛的使用條件首先,節(jié)能是一個系統(tǒng)工程,需要綜合性地全面考慮。不能簡單地評估和選擇某一種節(jié)能方法或者節(jié)能措施,而要因地制宜,根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和條件可能,合理選擇節(jié)能方法和技術(shù)。節(jié)能措施必須因地制宜,不能生搬硬套。例如,我們國家區(qū)域遼闊,各地地理環(huán)境差異很大。機房新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)、機房熱交換節(jié)能系統(tǒng)和乙二醇節(jié)能系統(tǒng)都是能夠很好利用室外冷空氣資源作為冷源,替代空調(diào)制冷而減少能耗的有效方法,在我國北方和低溫季節(jié)使用效果很好,有廣泛的使用條件。但在南方卻因為室內(nèi)外溫差較小,可利用率低,沒有太大的效果。再比如空調(diào)節(jié)能,如果一個機房所配置的空調(diào)不足,全部設(shè)備開起來也不能滿足要求,就根本談不上空調(diào)的節(jié)能。其次,節(jié)能是一項長期性的工作,必須持續(xù)堅持,不能片面地追求短期利益和效果。同時,應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況,選擇合適的節(jié)能技術(shù)。應(yīng)該先進行試點并詳細測試,重點是節(jié)能的效果和可能產(chǎn)生的負面影響,取得經(jīng)驗后再逐步推廣。3.2關(guān)注和評估節(jié)能技術(shù)可能帶來的負面影響節(jié)能工作應(yīng)以確保通信生產(chǎn)安全和設(shè)備使用壽命為前提。提供滿足要求的機房環(huán)境,確保通信設(shè)備安全供電和通信網(wǎng)絡(luò)暢通,是通信運營的基本要求。節(jié)能不能以犧牲通信網(wǎng)絡(luò)的安全作為代價,更不能影響通信生產(chǎn)安全。要關(guān)注和評估各種節(jié)能技術(shù)可能帶來的負面影響,并努力使之降到最低。提倡通過合理調(diào)整設(shè)備工況實現(xiàn)節(jié)能目標,不能因為節(jié)能而影響機房設(shè)備的運行安全,破壞機房的環(huán)境。3.3“挖潛節(jié)”技術(shù)能節(jié)約小在一定的程度上,“開源拓流”是無限的,要設(shè)法盡可能充分地利用室外冷源、太陽能等取之不盡、用之不竭的可再生能源,以節(jié)省有限的不可再生資源,這里面可以有巨大的發(fā)展空間?！巴跐摴?jié)流”是有限的,節(jié)能只能把一些原來富余的冷量、電量、水量、燃料節(jié)約下來,而不能把正常生產(chǎn)該消耗的能量也節(jié)省掉。所謂的節(jié)流,節(jié)約的是富裕的那部分。就是剔除了必須消耗的能量之外,富裕的能源可以節(jié)約多少。而這部分的能源,并不僅是某一種技術(shù)能節(jié)約多少,它還取決于本身富裕量有多少。所以,不能籠統(tǒng)地說,某一種節(jié)能技術(shù)能節(jié)約多少,而只能說,這種技術(shù)運用在某一個場合、某一個局站、某一個設(shè)備上能節(jié)約多少。只能根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)氐母辉Ｄ芰?考慮能夠節(jié)約的效果。3.4節(jié)能技術(shù)的內(nèi)容節(jié)能實際上有兩種效果,一種是節(jié)約資源,另一種是節(jié)約金錢。從某種角度來說,節(jié)約是節(jié)約資源,但不一定可以節(jié)約金錢,不能混為一談。節(jié)能技術(shù)應(yīng)用要增加或改造一定數(shù)量設(shè)備,或者要增加維護工作量及管理工作量。在開展節(jié)能工作的時候,所投入的成本有時會比節(jié)約的資金更多,所以單從節(jié)約資源的角度來說,節(jié)能是非常有意義的,但從經(jīng)濟的角度來說,不一定可以達到節(jié)省的效果。應(yīng)在對節(jié)能項目是否做到既節(jié)約能源又降低運營成本進行跟蹤測試,進行經(jīng)濟效益分析并做出綜合評估之后,才能最終確定節(jié)能效果。4優(yōu)化能耗評估體系如何驗證節(jié)能技術(shù)的成效,評估節(jié)能降耗的效果,是直接影響節(jié)能工作開展的關(guān)鍵。國家專門發(fā)出了《節(jié)能項目節(jié)能量審核指南》(詳見參考資料),對此做出了具體指導(dǎo)。要正確評估節(jié)能降耗的效益,首先要做好能耗特別是用電量的基礎(chǔ)計量工作:要采取必要的投入,例如增加計量電表特別是智能型電表或帶遠程抄表功能的電表;對動力與環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備或開發(fā)用電量的采集和統(tǒng)計分析功能等,確保能夠準確采集到各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能,可以參考綠網(wǎng)聯(lián)盟(GreenGrid)技術(shù)委員會關(guān)于機房能耗評估體系中對數(shù)據(jù)中心能量效率闡述的PUE(能源使用效率)機房能耗評估體系來進行整體評估審核。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備能源使用效率PUE的定義如下:PUE=全部設(shè)備能耗/主設(shè)備能耗式(4-1)主設(shè)備能耗包括直接提供通信網(wǎng)絡(luò)能力的設(shè)備。例如交換設(shè)備、傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備等設(shè)備的能耗。在數(shù)據(jù)中心中,這部分能耗包括所有相關(guān)的IT設(shè)備的負荷,如計算設(shè)備、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,也包括輔助設(shè)備如KVM轉(zhuǎn)換器、監(jiān)視器和工作站(筆記本或者其他用來監(jiān)視或控制數(shù)據(jù)中心的設(shè)備)等。全部設(shè)備能耗包括以下所有支持通信網(wǎng)絡(luò)運行的設(shè)備:(1)供電設(shè)施如UPS、開關(guān)柜、發(fā)電機、PDU、電池、向外傳送能源過程中的損耗部分。(2)制冷系統(tǒng)設(shè)施如冷水機組、機房精密空調(diào)(CRAC)、直接擴散空氣處理器(DX)、泵和冷卻塔。(3)主設(shè)備(4)UPS在低負荷下運轉(zhuǎn)時造成的能源效率降低(5)其他因素如數(shù)據(jù)中心的照明等對于機房空調(diào)的節(jié)能降耗,目前使用較為普遍的有幾種定性的比較評估方法:(1)節(jié)能改造前后COP(制冷效率)值的測量比較;(2)利用同一工況的雙區(qū)域進行時功能效果比較(一區(qū)域改,另一區(qū)域不改)(3)在穩(wěn)定負荷下,用掛表的方式對全年同期電費(電量)比較(4)通過等時間間隔通斷累計,進行節(jié)能技術(shù)投入與不投入的比較。對于其它節(jié)能降耗措施,也可以參考上述評估方法進行。由于節(jié)能技術(shù)的屬地化特性,決定了節(jié)能降耗的效果必須依賴現(xiàn)場的環(huán)境條件,很難通過實驗室的仿真來進行測試。若在現(xiàn)場做評估,由于實際環(huán)境的差異,又難以通過精確比較進行定量的節(jié)能效