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各类型电讯机房屋的节能技术改造

设备人2018-06-27 22:43:45


现在节能减排的理念和行动已深入国民经济的各个领域中,各种类型的机电运营工程的节能意识从战略高度由被动变为主动。但是在具体的生产运营活动中发现,实施了许多节能技术的电讯智能运营机房并不节能,由于既有的机房节能首要的也是建筑节能,因为电讯机房本身就是整体建筑的一部分。电讯机房设备要节能,建筑物本身更需要节能,从现实出发分析在节能减排的技措不足,从系统思考对机房进行节能改造达到满足自动化的需要。 


1. 系统节能的节能理念 

  

1.1 系统节能是建筑节能的基础: 房屋建筑是一个复杂的系统工程,如果只依靠大量节能技术的使用,其结果有时候实际能源消耗并没有降低,在许多情况下实际能源消耗反而提高了。究其原因:建筑物是一个有机的整体,节能是属于建筑各专业模块被整合到配置合理及应用协调的整体层面上良性属性。节能建筑的构造及设计过程需要把系统中各个专业模块的技术. 设备充分融合,重新组合做出全新的系统知识体系才能建成一个工程。靠专业模块节能技术的组合而不充分融合的思维是设计,构造不出节能建筑的; 建筑的本质是一个耗散结构系统,耗散结构系统中耗能的过程是有效能通过传递链能量耗损流动的过程。这个过程节能的核心是: 花最小代价实现跟踪负荷的过程。 

  

1.2 既有建筑节能的误区: 传统建筑节能陷入在按专业模块片面思考. 堆砌和叠加的一个误区中。虽然专业节能的技术和节能方法较多,在本质上建筑节能整体层面至少90%以上的称作智能建筑是不节能的。从现在来看现在缺乏的不是技术,而是系统节能理论及应用实践。事实上现在的末专业工程师接触其它专业的渠道并不多,这就造成了设计人员缺少系统专业原理知识,遇到问题习惯于用本专业摸块来看待和处理整体问题。设计人员一般在本专业了解熟悉,但是对于系统中不熟悉或了解不深的专业却是无从下手,对专业摸块之间关联的关注多限于表面硬连接,而对于系统性能有重要性的则是软连接,表现的观注度很少。所以对于建筑节能,只靠技术堆积的观念形成并不奇怪,它是建筑节能长期处于专业模块片面思考,堆积和叠加误区的必然表现。 

  

1.3 系统节能理论容易应用在工程中: 系统节能理论都是可以体现在设计,施工中方便应用。完全改变了传统的以还原论为依托的堆积节能方式。 

  

智能建筑本身就是一个有机的整体,所以应该以系统思考的理念去审视现有智能建筑系统存在的问题。按照系统科学原理还是为了达到某种目的,整和相互关联要素组成的有机整体。系统的功能是组成系统要素相互关联方式决定的特定系统结构,整体在环境发生关联时表现的属性。智能建筑是将结构. 系统. 服务运营及其相互联系全面综合,达到最佳组合所获取高效率,高功能与高舒适性建筑。其建筑物本身就是一个有机的整体,因此,解决智能建筑的节能还是要依靠其它行业系统,用系统思考理念推广智能建筑才是有效的方法。 

  

1.4 节能建筑首先在观念上的转变: 要彻底改变现在运行的所谓智能建筑约90%以上是不节能的现实,观念上的转变是重要的,把智能建筑按专业模块片面思考系统,集成的传统认识转变到有机系统整体系统集成观念上。由于建筑节能专业涉及面很广,普遍存在问题单从技术层面是不可能全面解决的,这样容易陷入具体的专业技术细节上,而看不到其它存在的问题上,科学的最终目标是理解整体,看清现在来解决整体存在的现实问题。 

  

1.5 通讯机电房屋节能设计理念的转变:设计处于整体工程的主导地位,也是关键环节。在建设和改造机电房的设计中,必须按照一体化整合设计理念,处理好节能与改造的问题。由于此类机房是一个集建筑. 各种设备为一体的有机体,在进行整体考虑前,要树立能量是有序的. 流动的整体理念,在流动中节能才能达到理想效果。同时由于通讯机电机房对环境的要求比较高,在传统理念中对这类房屋密闭性越好. 使用节能技术越多越好,这样才能达到防尘效果,认为设备运行良好则达标。从系统节能理念上分析,这其实是一个误导,既消耗了大量的能耗,又达不到节能目的,这样是不明智的。 


2. 智能型房屋建设中的节能

 

2.1 建筑墙体节能: 现在建筑节能比较成熟的技术主要是建筑外墙外保温为主。采取外墙外保温系统虽然可以有效提高墙体热工性能,但是使用的年限比较短,一般只有25年左右; 由于有机类保温材料易燃存在着火灾隐患。自保温墙体技术因自身热工指标能够达到国家现行节能建筑的要求,具有同建筑物同寿命安全性也好的优势。此外,采用建筑隔热保温涂料对墙体节能同样发挥作用,如建筑隔热保温面漆可反射约80%以上的辐射,结合高反射面漆,隔热效率可达55%以上。 

  

2.2 建筑外门窗节能: 玻璃是建筑得热与失热的集中部位,外窗的能耗约占围护结构总能耗的40%以上。因此增强外窗的保温隔热性能,是围护结构节能的重点。在设计中尽量减少门窗的面积,提高门窗的保温隔热性能及气密性,减少空气渗透量,合理设置遮阳设施。现在建筑上使用比较好的门窗产品是断桥式节能窗,复合材料节能窗,中空玻璃门窗及多层中空玻璃门窗,热辐射Low-E中空玻璃门窗等。 

  

2.3 建筑屋面节能: 如倒置式屋面就是把传统屋面结构中的保温层与防水层颠倒设置,把憎水性保温材料放在防水层的上面,降低了费用结构也更简单化。屋面绿化:种植屋面是以绿化植物为主要覆盖物,配以植物生存所需要的种植土层,以及种植屋面所需要的耐根穿刺层、蓄排水层、防水层、保温层等所共同组成的整个屋面系统。城市建筑实行屋面绿化,可以大幅度降低建筑能耗、减少温室气体的排放,同时增加城市绿化面积、美化城市、改善城市的气候环境。屋面蓄水:就是在刚性防水屋面上蓄一层深度大于300mm的水,利用蒸发时带走大量水层中的热量,大量消耗晒到屋面的太阳辐射热,从而有效地减弱了屋面的传热量和降低屋面温度,是改善屋面热工性能的有效途径之一。 

  

2.4 建筑电气节能: 供配电系统的节能: 使供配电系统整体分布合理,努力减少线路损耗;对供配电系统的构成进行技术经济分析;选用低损耗节能型的变压器;注重提高设备运行的负荷率,尽可能使变压器及电动机类电气设备等处在经济运行状态;部分对供配电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器,在确保供电质量的同时起到节能的作用;采用低耗无噪音节能型接触器;尽可能使三相负荷平衡;提高用电设备的功率因数,合理进行无功补偿;采取抑制和消除谐波的措施等。照明系统节能:照明监控实现的方式有两种,一种方式是通过建筑监控系统实现区域控制、定时通断、中央监控等功能,另一种方式是通过独立设置的智能照明控制系统采用“预设置”、“合成照度控制”、“人员检测控制”等多种方式,对不同时间不同区域的灯光进行开关及照度控制。照明监控系统节能的潜力在于更好地与照明设计相结合,以绿色照明为标准,选用高发光效能的光源、绿色光源和高效率的灯具,合理、正确地选用照明控制方式,使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方案来准确运作,最大限度地节约能源。 

  

2.5 空调系统节能: 在建筑能耗中,用于暖通空调系统的能耗占建筑总能耗的30%~40%,通信电机房尤其如此。在选择机房的能耗中,主要的消耗是来自于IT设备能耗、制冷系统能耗、电源和照明设备的能耗。根据调查在数据中心,单纯用在IT设备及服务器、存储上的电力输入只占总消耗的30%,而空调的能耗甚至已经占到了机房电能消耗的一半以上,这说明空调、服务器、关键电源都是耗能大户。 

  

随着暖通空调的广泛应用,其能耗必将进一步增大。对暖通空调系统采取节能措施,不仅可以大大缓解电力紧张状况,同时,对于降低不可再生资源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展等都有着重要的意义。目前建筑领域暖通空调主要技术有变频空调器、变风量中央空调系统、变水量系统、变制冷剂流量空调系统(VRV)、冷(热)回收技术、冰蓄冷空调、热泵技术等。 

  

同时,在实践中探索了一种可解决方法,即中央集中空调(或变频空调)与新风排风(变频调速风机)系统相结合的技术手段来实现精细化的精确送风,无论对驻站式通信机房还是移动式通信机房,尤其是对于通信数据中心节能降耗有很大实用价值。它的核心节能理念就是有效改变机房的气流组织。气流组织是机房中的关键配风手段,通过改善基站和机房内的气流组织,使环境内部的温度分布均匀,满足高温在上、低温在下的温度自然分布规律,使冷量的利用率提高,达道使机房气流组织有序循环,避免冷热气流混合,这种送风方式比上送风空调提高2℃~3℃送回风温差,所需送风量小,可节能15%左右。 

  

把机房制冷风系统工程采用设备下进风式设计,即将送风管道铺设在机房静电地板上,直接将出风口接至设备下端固定支架上,与设备形成温度由低到高的垂直散热体系,由机房室内综合温控器控制,当室内温度A高于所设定的设备最佳工作温度且低于室外温度B时,温控器通过延时继电气控制新风风机开启、空调系统不工作,将室外低温空气经过滤尘网通过送风管道先与设备进行热交换;高温空气经过排风口排出机房,达到温度平衡后,延时继电器断电,风机系统停止工作;当室内温度A高于所设定的设备最佳工作温度且高于室外温度B时,启动空调系统制冷、新风系统不工作,当温度达到设备最佳工作温度后,延时继电器断电,空调系统停止工作。这里,引入了一个基准温度――设备最佳工作温度20℃~25℃,两个变量――通信机房室内温度A与室外温度B。同时,在空调与新风管道汇接处,加装活动风量分隔板及防尘滤网口,便于维护人员经常更换滤网以解决防尘问题。节能的目的是最大限度地消耗可再生资源,以减少对不可再生资源的消耗。 


3. 机电设备在制造中的节能起主导作用 

  

3.1 设备制造厂家要承担节能的社会责任: 机电通信企业的节能包括核心设备节能、配套设施节能和科学地回收设备,还有施行节能减排的技术创新。因此,机电通信设备制造厂应有社会责任,不断推出创新的节能减排产品,从电路设计、OS软件、芯片到电源实现绿色环保,帮助运营厂大幅度降低设备功耗。 

  

3.2 产品设计要合理布局电器元件:制造厂家在机电通信产品设计初期,应考虑综合布局,使用更高集成度的芯片,以减少散热风扇的使用数量,大幅度降低设备的能源消耗;产品应采用先进的智能OS软件架构设计,除了全面支持数据网络运行所需的各种业务,要加入整机节能管理,使之在设备运行时提供更优的能耗管理,对未使用的单板或端口自动或手动保持在低功耗状态,从而减少能源消耗、降低产品运行时所产生的热能,并延长设施的生命周期。制造商对产品的外观设计应做到最优和最小,占用更少的安装空间,减少对机房面积的需求,以大大节省机房建设成本。设备的包装应采用可再生材料。 

  

3.3 采用先进技术:在硬件单版的设计上制造商应使用高集成器件,以有效地降低单板的能源消耗;对单板上所有器件进行合理布局,使单板的散热与设备整体的散热风道最大程度地融合和匹配,减少设备自身散热所需用到的风扇数量,降低散热风扇的能源消耗;采用高效率开关电源,减少电源本身带来的功率损耗。 

  

智能OS软件架构主要包括业务功能动态调节和设备器件动态调节。业务功能可以通过多种方式对很多不常用的业务功能实现动态调整,使得各线卡CPU、NP等主要的能耗器件具备动态调节能力,从而降低设备功耗。在网设备每天约有1/3的时间负荷非常小,此时很多器件的利用率、功耗、散热都很低,设备使用期间动态调节通过软件手动配置的自动检测能够将设备负荷小的功耗降低,如关闭部分器件部分功能、调节器件运行频率、控制器件进入热待机、降低风扇速率等多种方式降低功耗。 

  

制造商要通过分布在机框内部的温度监控系统,实时监控系统温度,并根据监控结果动态调整风扇转速,避免风扇一直满负荷工作,从而降低功耗。还要实时监测单板和端口的事业情况,对未使用的单板或端口启动切换到待机模式,从而减少能源消耗并降低产品运行时所产生的热能,还可以延长设备的生命周期;闲置单板可通过配置保持在低功耗状态,闲置端口可置于电源关断状态。 

  

3.4 产品严格执行标准化环保控制: 制造厂家要在设计之初从选用环保原材料到PCB单板的生产、架构设计、制造工艺等各个方面都严格执行ROHS标准:选标准型中,首先采用低功耗环保器,加入了器件的功耗、器件中环保标准要求,严格规定器件必须实现无铅、铬等标准,对能满足应用需求的器件,选择的首要条件之一是低功耗和环保;包装材料可再生、可回收、可重用的基本原则;对于报废产品及时回收、处理,可再生部分经拆卸后,零部件重新使用,节省了新材料,同时也减少环境污染。 


4. 建设好智能型节能机房

  

4.1 运营商要有社会责任:机电信业不仅要做好自身的节能减排工作,还要发挥信息技术的优势,以信息化手段为其他行业的节能减排工作服务。节能减排不仅是电信业不可推卸的社会责任,同时还可以帮助电信业降低自身成本,获得更多的市场机会。要从战略高度建立节能减排的理念和措施: 设备运行最主要的节能工作是节约电能(电耗在总能耗中的比重超过80%),不断上涨的运营成本压力迫使运营商的节能已由被动变为主动,从实际运营以及社会责任的角度出发,把节能减排作为一种切实的通过运营效率的手段。因此,运营商已从战略管理的高度实施节能减排,在运营维护管理的过程中,从明确目标、责任分解、举措落实和资源保障等方面包装节能减排工作的顺利开展。节能减排工作从粗放式管理向精细化经营转变,要实现对基础数据的分析和总结,对能耗进行量化的制约。 

  

4.2 节能要遵循技术要求:机电通信机房节能又如下四点技术要求应该遵循:(1)节能的系统性:节能是一个系统工程,需要综合性地全面考虑。要因地制宜,根据当地的实际情况和条件,合理选择合适的节能方法和节能技术。节能是一项长期性的工作,必须持续坚持。结合当地的实际情况,选择合适的节能技术,先进行试点并详细测试,重点是节能效果和可能城市的负面影响,取得经验后在逐步推广。(2)节能的安全性。节能工作应以确保通信生产安全和设备使用寿命为前提。基恩能够不能以牺牲通信网络的安全为代价,更不能影响通信生产安全。运营商要关注和评估各种节能技术可能带来的负面影响,并努力使之降到最低。 

  

4.3 节能的有效性。一般说来,“开源拓流”是无限的,如尽可能充分利用室外冷源、太阳能等可再生能源,以节省有限的不可再生资源。而“挖潜节流”是有限的,节能只能把一些原来富余的冷量、电量、水量、燃料节约下来,而不能把正常生产该消耗的能量也节省掉。 

  

4.4 节能的经济性。节能实际上是两种效果,一为节约资源,另一为节约金钱。节能技术的应用要增加或改造一定数量设备,或者要增加维护工作量及管理工作量。应在对节能项目是否能做到既节约能源又降低运营成本进行跟踪测试,进行经济效益分析并作出综合评估之后,才能最终确定节能效果。 

  

4.5 及时进行设备改造:要适时更新改造设备,如采用无主从自适应并联技术能够充分满足企业改造升级的需要,并通过计算TCO、TBU、PUE等多维的参数,以找到更新改造的平衡点。对陈旧耗电大设备的及时更新换代,通过技术创新实现节能降耗。 


综上浅要分析可知,节能型通信机房是一个有机的整体系统工程,各个学科相互之间既独立又互为联系,只有从系统节能的整体理念思考问题,才能从根本上解决节能减排所面临的现实问题,只有解决了节能减排存在的实际问题,才是符合当前国家政策所允许的。 

   

参考文献 

[1] 智能建筑设计标准[S]. GB/T50314-2006. 

[2] 公共建筑节能设计标准[S]. GB50189-2005. 

[3] 王娜,沈国民。智能建筑概论[M].北京:中国建筑工业出版社,2010. 

[4] 曹琦 建筑节能的误区[J].电子与智能建筑,2010(11):15~16. 


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