通信電源節能技術范文

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【關鍵詞】數據中心 電源系統 節能

21世紀，互聯網時代背景下，數據中心在政府、銀行等領域得到了廣泛推廣和應用，在提高數據集成化處理等方面發揮著積極作用。數據中心運行建立在電源系統基礎之上，設備用電負荷高達數千瓦。在環保節能理念下，降低數據中心能耗成為當前其發展亟待解決的問題之一。

1 數據中心電源系統能耗現狀

互聯網數據中心電源系統，是一個綜合性、全面性供配電系統。該系統主要負責解決計算機設備供電、用電問題，且要兼顧其他設備供用電需求。通常來說，該系統是由電源系統、輔助及配套設備構成。

我國某運營商調研數據顯示，數據中心能耗呈現增長趨勢，尤其是一些IDC業務較好的大城市，數據中心能耗占比非常大，如上海數據中心能耗比例為25%，而北京超過50%。另外，很多規模較大的數據中心機房仍然采用的是傳統能耗較高的UPS系統，單機負載量介于10%～30%之間，多數集中在20%，產生了極大的能源消耗?？梢姅祿行碾娫聪到y能耗較大，運營商在盡量更新節能減排產品時，要加大研究力度，將綠色、節能理念滲透至數據中心電源系統建設中，以此來實現節能降耗目標。

2 數據中心電源系統節能設計

數據中心電源系統節能設計是一項系統性、復雜性工程，在實踐應用中，可以從如下幾個方面入手：

2.1 評價指標

二十世紀初，能量使用概率概念首次提出，即PUE。隨著數據中心建設日益深化，PUE概念受到了廣泛關注，在數據中心中的應用能夠幫助我們掌握當前能源消耗情況，并進行針對性調整。一般來說，數據中心節能的關鍵在于IT主設備負載效率、空調系統及供配電系統三個方面。因此在電源系統節能設計過程中要圍繞著這三個方面進行。

2.2 數據中心電源系統結構

目前，常用數據中心多采用大規模服務器、小型機，網絡運行安全性與電源系統穩定性存在密切聯系，對于電源系統安全性提出了更高要求。而計算機中心服務器等設備用電特性等要進行設計，比對不同方案優劣勢，選擇最佳方案，從而為數據中心電源系統運行奠定堅實的基礎，促進計算機中心能夠穩定、有序運行。因此結合相關規范來看，本文將電子信息系統劃分為三個等級，即A、B、C三級，并將數據中心電源系統劃分為交流供電與高壓直流供電兩種。

2.3 高壓直流系統

現代技術快速發展，新技術、新產品層出不窮，HVDC電源供電效率得到顯著提升，為數據中心節能設計帶來了更多發展機遇。HVDC供電具有無可比擬的優勢，其電池能夠直接與服務器輸入端相連，不需要添加任何逆變設備的處理，實現不間斷供電目標。同時，在擴容方面，較傳統模式更具便利性，后續維護簡便。該項技術的應用，在很大程度上提高了模塊功率密度，且整機效率也得到了顯著改善。通過在實踐中應用的比較，引入HVDC供電模式能夠有效降低PUE指標，促進數據中心供電朝著綠色化、現代化方向轉變。當市電直供時，系統僅是線路系統與配電損耗，系統效率有了較大的提升。如2016年，上海、北京及天津等電力公司用電客戶系統停電時間都在1小時以內，可考慮均在99.9%以上，同時我國江蘇省等其他地區停電時間在2小時以內，系統運行效率為99%。

2.4 優化空調系統

除了對高壓直流系統進行改造，還要加強對空調系統綜合節能的調整和優化，以此來提高空調運行有效性。在實踐中，可以采取如下措施實現節能目標。如針對大型數據中心，可以設置集中式冷凍水型恒溫恒濕空調，架空地板精確下送風，充分利用自然風，提高對資源的優化配置和利用率，以此來減少能源過度消耗。同時，還要合理設定機房溫濕度、分區精確供冷，以此來實現節能目標。在系統節能改造中，要充分考慮相關影響因素，如針對部分空調，可以去掉加濕功能，以此來消除空調在加濕過程中產生的過多能耗，提高系統使用針對性和科學性。盡可能考慮應用自適應控制系統，根據數據中心機房負荷變化趨勢與特點，自動安排空調數量，以此來達到節能目標。隨著技術不斷發展，要及時更新和改造數據中心上送風口，提高節能有效性。

2.5 模塊交流電系統

為了有效突破傳統UPS系統存在的負載率低等弊端和問題，在節能改造過程中可以引入模塊化概念，將其應用于UPS設計生產領域，對交流電系統整體性能予以優化。通常而言，模塊化UPS系統有機架、UPS功率模塊等構成，與直接供電系統存在相似之處，能夠實現冗余，兼顧多臺設備運行需求，且具有較強的靈活性，能夠根據實際負載量，堅持針對性原則配置合理的電源容量，使得系統效率及可靠性等均能夠得到一定程度的提升，減少對能源的過度消耗。

3 結論

根據上文所述，全球變暖趨勢愈演愈烈，綠色節能理念逐漸深入人心，新型、高效綠色電源將成為未來社會各領域發展的主流趨勢。數據中心作為智慧城市建設的重要基礎和前提，且處于不間斷運行狀態當中，其能耗非常龐大，如果不加以處理，勢必會對城市發展產生過多的負擔。因此新時期，將綠色理念滲透至數據中心電源系統中勢在必行。在實踐中，我們不僅要優化空調系統，且可以采用模塊化方式調整交流電系統，不斷降低數據中心對能源的消耗，從而推動數據中心持續發展。

參考文獻

[1]孫海峰.基于自然冷源的數據中心制冷系統節能潛力的分析[J].發電與空調，2016（04）：69-73.

[2]史海疆.數據中心供配電系統節能技術探討訪中國電源工業協會副理事長王其英[J].電氣應用，2015（06）：6-8.

[3]尹災.大型數據中心空調系統節能分析及方法研究[J].郵電設計技術，2015（01）：16-21.

[4]郭引祥，張尊嚴.大型數據中心UPS電源系統選型配置研究[J].陜西電力，2014（04）：57-60.

[5]陳波.數據中心工程中暖通系統節能措施的分析與研究[J].建筑節能，2013（05）：25-27.

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在本文中，筆者從通信網絡能耗的特征及其所需的環境入手，就當前通信設備、基站及電源的能耗狀況進行總結，從而綜合分析能耗分布，進而指出有效的節能措施。依托于此，筆者提出構建通信機房節能改造方案與基站節能方案。這些方案對于我國通信企業的節能現狀改良具有很強的現實意義。通信企業應加大能耗方面的管理與控制工作，綜合運用多種信息化技術，結合自身的實際狀況，逐步構建起節能型的通信網絡，只有這樣才能夠實現其自身的可持續發展，有效降低運營成本。

關鍵詞：

通信網絡；網絡能耗；節能技術

目前，我國各項信息化建設工作正穩步開展，通信產業已經成為我國最為重要的支柱性產業之一，對國民經濟發展與人們的日常生活都有著重要的影響。隨著通信網絡的不斷拓展，其所消耗的能源量也不斷上升。盡管其對于單位GDP能耗來講并不算高，然而總量卻非常龐大。在我國，通信網絡所消耗的重要能源為電力及燃油等，這之中電力為主要消耗能源，高達87%，年消耗量約為200億KW•h。2007年，僅中國電信一家耗電量就超過60億KW•h，這些電能主要被用于維持各種設備的運作，其中通信設備的耗電量達到50%，機房空調的耗電量則達到40%，其他電量被用于照明與環境監控等。中國移動的耗電狀況也與之相似，其電能也是主要被用于通信設備與機房空調。隨著我國信息化水平的提升，我國通信網絡規模不斷擴大，位居全球首位。對于通信運營企業來說，其在能源方面的支出成本也不斷增多，達到總成本的3%。為了有效地降低運營成本，通信企業紛紛加大能耗方面的研究與投入，積極開展各項實踐工作，如針對機房空調與通信設備能源消耗方面提出變頻節能、新風節能、新型制冷劑等節能技術。與此同時，其不斷提高信息化水平，實現現代化的節能管理。在新一輪電信重組方案下，通信企業間的競爭將陷入白熱化階段，通信企業要想在激烈的市場競爭下獲得經濟效益就必須有效地控制能耗成本。所以，通信企業必須要構建節能型的組織結構，樹立起綠色建網的新型理念，做好節能減排工作，最大限度地降低能耗，從而實現自身的可持續發展。盡管通信行業的科技含量非常高，其能源消耗量卻非常龐大。通信行業的快速發展能夠滿足社會的通信服務需求，對促進經濟增長與提高人們生活水平具有重要意義。隨著用戶數量的不斷增加，通信網絡的規模不斷拓展，其耗能量也逐步上升。對于通信企業來說，通信設備與機房空調的耗能量最大。整個通信網絡要想穩定運作，就必須保證機房內的溫度與濕度合適，這一點必須要靠機房空調來實現。而機房空調的數量與配置狀況是由通信設備來決定的。因此，在降低能源的過程中應從通信設備能耗入手。

1通信網絡設備的能耗狀況及節能策略

1.1通信網絡設備的耗能狀況。對于傳統的PSTN來說，其最為關鍵的設備為程控交換設備。因為在運作的過程中要實現實時通信，所以程控交換設備的電力供應必須穩定，不可以中斷。為了提高機房內電源的穩定，可以分別設計獨立的路徑。主電源經過不同的獨立路徑最終達到各個機架，所有的機架都能夠獲得兩路電源。在數據通信方面，最關鍵的設備為寬帶交換設備?？梢圆捎弥绷鞴╇姺绞剑?48v）來滿足ATM/FR的運作需要。在整個IP網絡中，服務器與路由器均為關鍵設備，可以增加UPS設備，從而確保其穩定運作。隨著科技水平的不斷提升，通信網絡內的各種設備也不斷更新。目前，這些設備大多處于新舊交替的階段。傳統PSTN與NGN設備為交換機房的主要設備類型。這之中，傳統的PSNT程控交換設備集成度不高，其往往數量龐大，對空間的需求量非常大，且對環境也有著非常高的要求，能耗量非常大。DNN設備、IP網服務器、寬帶交換機等為數據機房內的主要設備。多數數據機房的服務器都是交流供電的，交流、直流變換次數比較多，每次變換都會損失一定的能量。

1.2通信網絡設備的節能策略。在實現通信網絡設備節能的過程中可以從兩大方面入手，首先是在選擇網元設備的過程中應盡量選擇那些能耗低的、環境要求低的節能設備；其次針對用電負荷應加以適度調整。具體措施包括如下幾點：一是積極開展設備普查工作，及時對那些能耗量大的設備進行更新，大力推廣小型節能設備，從而逐步實現通信網絡設備的高效節能。二是加大軟交換設備的應用率，減少設備占地空間，減少能耗；三是設置設備運作的合理參數，確保其工作狀態最佳。

2通信電源系統的能耗狀況及節能策略

2.1通信電源系統的能耗狀況。以往的通信供電都是采用集中供電的方式，目前其已經逐步實現了分散化的供電方式，提高了網絡運作的穩定性，并有效地降低了能耗。分散式的供電方式使得每個設備都能夠獲得兩個或兩個以上的獨立供電。即便是某一供電系統出現問題，也可以從另一供電系統獲得電力，通信系統能夠正常運作。供電方式缺乏科學性、蓄電池老化嚴重、集中監控不到位是通信電源系統中存在的主要問題。所以系統中的開關電源與UPS設備會出現很多諧波，使得電能質量變差，損耗增多，并引發保護裝置失效、無法啟動后備發動機等嚴重后果。

2.2通信電源系統的節能策略。在供電方面開展節能降耗能夠促使直流供電所與現實通信負荷接近，降低損耗，實現節能，降低成本。分散式的供電方式對用電環境的要求有所降低，在諧波治理技術的應用下，其能夠降低UPS導致的交流諧波失真情況。低諧波輸入可以有效地改善電源給電網帶來的負載狀況，避免其他設備產生的諧波干擾。與此同時，其還能夠有效地降低設備額定容量，使得電源能夠被有效利用。在對通信工程進行設計的時候就應該充分考慮電源系統的節能狀況，選擇多種經濟而節能的設備。

3通信基站的能耗狀況及節能策略

3.1通信基站的能耗狀況。隨著用戶數量的不斷增加，通信基站的數量也相應增多，基站耗電量也逐步加大。以中國移動公司為例，其通信基站的耗電量達到總量的73%。通信基站所涉及到的用電設備非常多，涵蓋主設備、電源設備、空調與傳輸設備等。

3.2通信基站的節能策略。通信企業在建設基站的時候應采用最少的基站來實現通信面積的覆蓋，同時控制單個基站的耗電量。具體操作可以從如下幾點進行：一是對無線網絡進行優化設計。在滿足通信需求的同時，盡可能減少基站的數量；二是根據實際狀況選擇合適的節能技術，使得基站內空調的工作時間能夠降低，借助自然冷空氣來實現機房內的溫度調節；三是加大太陽能、風能等供電系統的應用；四是加大發射功率控制系統的應用力度。

4通信機房空調的能耗狀況及節能策略

4.1通信機房空調的能耗狀況。通信機房內的各種設備決定了通信機房的環境要求。通信機房內的很多設備都是有集成電路與電容等多種電子元器件所構成的，在運作的時候，一部分電能被消耗，一部分電能被轉化成為熱量。這些電子元器件要想穩定運作并擁有較長使用壽命必須要及時消除其產生的熱量。每當其所處的溫度增加10℃的時候，其壽命會減低50%，計算機的可靠性也會大幅度下降。由于機房內設備眾多，產生的熱量非常大，因此必須借助空調調節溫度。所以，基本上所有的通信機房空調都是24小時全年運作的，消耗的電能非常多。

4.2通信機房空調的節能策略。一是選擇變頻、新型制冷劑與技術；二是構建其冷熱分離的通道，這樣能夠促進氣流的有效流動，加快散熱。在當前的機電節能領域中，變頻技術被應用地十分廣泛，在其作用下，我們不需要多次開啟設備來調節溫度，其不僅能降低損耗，還能夠提高效能。新風節能技術是借助自然條件來應用的，當室外溫度低于室內溫度時，可以借助室外的自然新風來降低室內的溫度，從而達到調節溫度的目的。

參考文獻：

[1]王珺.無線傳感器網絡能量有效性的研究[D].南京大學,2012.

[2]喻鵬.無線通信網的節能管理機制[D].北京郵電大學,2013.

[3]肖瀟,陶曉明,陸建華.基于高能效無線接入網的綠色無線通信關鍵技術研究[J].電信科學,2011,11:75-83.

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【關鍵詞】通信電源;節能降耗;移動通信

1.開關電源和UPS節能技術

高頻開關電源技術經過多年的經驗積累，高能源效率的產品不斷創新，新一代通信用高效整流模塊具有高效率、高可靠性及綠色節能等顯著特性。高效開關電源系統的功率因數校正采用無整流橋技術，交流輸入電流諧波失真小于5%；DC/DC轉換電路采用先進的拓撲電路，寬負載范圍內實現軟開關技術，轉換效率高；直流輸出整流采用同步整流技術，降低損耗的同時提高了效率；負載率在20%-80%時模塊效率高達%%。

IGBT整流型UPS融入了“節能環?！钡木G色設計理念，其主要特點有:實現整流技術與濾波技術的無縫結合，系統效率達到95%；可采用節能模式運行，應用于并機系統，效率提升到99%；在UPS并聯系統或雙總線系統中，當UPS負載率較低時，UPS系統可以采用休眠技術提高負載率，使UPS運行在高效率區間。UPS技術無需額外濾波裝置便能使輸入電流諧波失真在5%以下，完全消除UPS對電網的回饋諧波污染，在提高電網效率的同時，減少電纜發熱，降低系統的運行成本。

開關電源整流模塊休眠技術是指根據負載電流大小，與系統的實配模塊數量和容量相比較，通過智能軟開關技術，自動調整工作整流模塊的數量，使部分模塊處于休眠狀態，把整流模塊調整到最佳負載率下工作，從而降低系統的帶載損耗和空載損耗，實現節能目的?，F網運行的大部分開關電源設備可通過軟件升級、更換控制芯片或更換監控模塊的方式完成節能改造。

2.電源系統諧波治理技術

諧波治理技術降低了電源系統的電流與電壓畸變，提升了系統功率因素，降低了系統功率損耗達2.4%；提升了變壓器、電纜及主要開關的可用容量，杜絕了柴油發電機組可能出現的震蕩現象，降低了電源系統設備投資，消除了電源系統的隱患。

分析諧波對配電系統內各設備的影響，建議對諧波危害嚴重的局房進行諧波治理。通過定量計算分析，對局房系統內部分較大諧波源進行諧波治理后，變壓器出線處及油機出線處電壓總諧波畸變率小于3%，電流總諧波畸變率小于5%。由于濾波器本身為耗能設備，考慮節省投資及電能損耗，當系統諧波含量達到上述目標后，剩下的部分諧波源則無需進行治理。建議采用并聯有源濾波器的方法分散治理各個較大諧波源(如UPS諧波源、開關電源諧波源)，從而有效減小諧波對通信電源系統的污染。對于部分局房也可采用并聯無源濾波器或集中治理的方法。

3.端子蓄電池節能技術

前置端子蓄電池的基本原理和結構與2V蓄電池相似，不同之處是前置端子蓄電池把6個相同容量的2V蓄電池單體串接后安放在具有6個電池槽的電池外殼內。由12V/200A·h組成的48V系統，不管是生產用料，還是包裝、安裝用料等方面都比由2 V/200A·h組成的48V系統大大降低，同時電池的回收成本也會相應降低。

蓄電池分區溫控系統是將蓄電池安裝在獨立的空間內，并進行單獨的溫度控制，可提高機房主設備和電源設備的工作溫度，從而降低站點能耗。系統建成后可為蓄電池提供15℃-25℃的工作環境，基站設備的工作溫度從25℃提高至40℃。目前，蓄電池局部溫度調節的措施主要有地埋保溫箱、壓縮機恒溫箱和半導體恒溫箱。

防止負極不可逆硫酸鹽化最簡單的方法是及時充電和不要過放電。蓄電池一旦發生了不可逆硫酸鹽化，如能及時處理尚能挽救。一般的處理方法是將電解液的濃度調低，用比正常充電電流小一半或更低的電流進行充電，然后放電再充電，如此反復數次達到應有的容量以后，重新調整電解液濃度及液面高度。

脈沖修復也可恢復電磁容量，主要有在線式修復和離線式修復兩種方式。在線式修復所需要的能源很少，修復周期較長(產生修復效果一般要一兩個月以上)，但是由于除硫器常年并聯在電池極柱兩端，可以漸進地達到除硫的效果。對于沒有硫化的電池，除硫器可以抑制電池的硫化。離線式修復可以產生快速的脈沖，脈沖電流相對比較大，產生脈沖的頻率比較高，脈沖占空比比較大。這種修復儀主要是用來修復硫化比較嚴重的蓄電池。

4.高壓直流供電技術

經過多次交直流轉化，UPS的電源轉換效率很低。如果考慮到UPS可靠性較低，需要采用冗余并機系統備份，系統本身的復雜性致使能源效率不斷降低。UPS供電系統工作在低負載狀態(低于40%)下時，其轉換效率在UPS單系統效率的80%以下。如果改為高壓直流系統供電，開關電源系統側減少一次DC/AC變換，IT設備側減少一次AC/DC變換，可以大大提高系統的可靠性。

單系統高壓直流供電的電源轉換效率可提高到76%，而且由于高壓直流供電系統的可靠性大大提高，不需要采用冗余并機系統，因此，比起冗余并機的UPS系統，高壓直流供電系統的實際轉換效率要提高18%以上。

5.風扇智能調速技術

智能調速主要是系統監控模塊利用溫度傳感，收集工作中的環境、板卡和主要電路的實時溫度，并根據既定的策略，調扇模塊的供電電壓，使之運行在合理的轉速。

統計表明，現網設備80%以上的時間工作在風扇低速運行的狀態，通過風扇智能調速能夠節省50%-70%散熱功耗?，F網不支持風扇智能調速的設備可通過升級軟件并同時更換新風扇盒來實現此功能。

6.冷熱電三聯供技術

燃氣冷熱電三聯供系統是指以天然氣為主要燃料帶動燃氣發電設備(燃氣輪機、燃氣內燃機等)運行，產生的電力滿足用戶的電力需求，同時系統排出的廢熱通過余熱回收利用設備(余熱鍋爐、吸收式制冷機組等)向用戶供熱、供冷。

通常大型發電廠的發電效率為35%-55%，如果扣除廠用電和線損率，終端的利用效率最高能達到47%。作為一種分布式能源形式，燃氣冷熱電三聯供系統可以避免上述損失，其終端用戶的能源利用效率最高可達到90%。發展該系統以及其他分布式能源系統可以大幅度提高社會能源利用效率，大量節省了一次能源(市電)。通過發電機配套余熱嗅化銼吸收式制冷機產生7℃的冷水供機房專用空調，減少機房空調電耗，這也是三聯供給系統與其他發電機組最大的不同。

移動機房樓全年具有比較穩定的發熱量和耗電量，且用電負荷相對穩定，適宜采用冷熱電三聯供系統。

7.基站太陽能利用技術

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【關鍵詞】節能減排；精確送風；按需送風；智能化；網格化

1、概述

節能減排是國務院“十二五”規劃中的重要發展戰略，也是對各個行業、尤其是高科技行業的期望和要求。在電信業，2011年底工業和信息化部的通信標準化協會牽頭起草的《通信電源及機房環境節能技術指南》應運而生，規定了接下來一段時間內，通信電源和機房環境節能的總體要求。

有專家測算，在數據機房的電力消耗中，IT設備、機房制冷和電源設備分別為5：4：1的關系，即服務器、存儲、交換機的電力消耗占總能源消耗的50%，而機房制冷電力消耗占40%，UPS等電源設備耗電占10%。還有更為精確的測算指出：在通信機房能耗組成中，通信設備能耗占53%，空調能耗占37% 。

針對機房制冷電力這40%左右的電力消耗，業內諸多運營商與廠商通過精確送風系統的建制實踐，取得了諸多節能經驗、經濟效益，以及豐厚的研究成果：從初期的中央空調集中送風，到管道式精確送風，再到獨立腔體精確送風，直至今天采取溫度采集器、風量調節閥、熱交換、濕幕新風等諸多技術手段，力圖在保障IT設備、電源設備穩定運行的前提下，進一步降低制冷能耗，實現節能減排。

此時，精確送風系統的發展走到了一個十字路口：機房在實現了管道式、乃至獨立腔體的上送風或下送風之后，精確送風系統的下一步發展向何處去？在已充分貫徹了“先冷設備、再冷環境”、“避免冷熱氣流短路”、“無局部熱島”的設計原則之后，進一步提升能耗利用率、進一步提升節能效果的設計原則是什么？

本文力圖通過對精確送風發展脈絡的梳理，結合運營商精確送風系統的建制實踐經驗，對機房精確送風的下一步發展方向——智能網格化發展，進行探索和論證。

2、精確送風系統的發展沿革

回顧機房空調系統的發展歷程，可以分為以下三個主要階段：

1)中央空調集中送風

在數據機房的建設初期，尚沒有明確的精確送風概念。機房制冷同普通辦公空間制冷一樣，均是采用最基本的中央空調集中送風，送風通道與回風通道與普通辦公空間的設置也基本相同，只是在溫度設定、送風風量等方面，根據機房功耗大小和溫度要求，與普通辦公空間執行了不同的設定策略。

因此，這一階段的機房制冷尚不能稱之為精確送風，仍屬于粗獷式的集中送風：送回風通道不獨立，冷熱氣流直接短路，常易出現局部熱島，因而制冷效果欠佳，用電量較大。

2)管道式精確送風

面對粗獷式集中送風的種種局限，業界提出了“先冷設備、再冷環境”、“避免冷熱氣流短路”、“無局部熱島”的設計原則。在這些設計原則的指導下，出現了第一代的精確送風：管道式精確送風。

無論是上送風管道式精確送風，還是下送風管道式精確送風，它都第一次將送風口延伸到機柜前面板，將回風口延伸至機柜后面板，從而實現了“先冷設備、再冷環境”。為實現送回風通道的獨立，在管道式精確送風階段，就提出了機柜面對面、背對背的排布方式，在一定程度上減少了冷熱氣流的短路。

革新的機柜排布方式，配合管道式精確送風，提升了設備的制冷效果，也在一定程度上降低了制冷設備的能耗。

3)獨立腔體精確送風

在管道式精確送風的長期實踐過程中，逐漸發現：冷熱氣流仍不時出現短路，機柜內部仍有部分區域容易出現局部熱島。經過研究發現：這是由于送回風通道仍未完全獨立造成的，換句話說，管道式精確送風并未將“先冷設備、再冷環境”、“避免冷熱氣流短路”的設計原則貫徹到極致。

在這個背景下，越來越多的數據機房將已經延伸至機柜前面板的送風通道，與機柜進行了更緊密的密和：構建送風腔，使送風通道與環境完全隔絕，從而完全實現了送回風通道的獨立、避免了冷熱氣流的短路和局部熱島，真正做到了“先冷設備、再冷環境”。

發展至此，“先冷設備、再冷環境”、“避免冷熱氣流短路”、“無局部熱島”的設計原則已基本應用到極致，精確送風系統的下一步發展應何去何從？

3、精確送風系統的智能網格化發展

3.1設計原則

就在此時，節能減排被國務院提為“十二五”規劃中的重要發展戰略，在政府工作報告中反復提及，這為精確送風系統的下一步發展引領了方向，提供了思路。

在當前機房精確送風的實踐中，我們時常遇到這樣的困惑：

1)在一個投入使用不久的新建機房，因考慮到未來擴容需要，共建制了十排機柜，并為十排機柜都安裝了精確送風系統。目前只有五排機柜內有設備，但精確送風系統一旦開啟，十排機柜都進行了送風制冷，能耗浪費甚是可惜。是否有辦法根據設備的排布，靈活控制送風的區域呢？

2)在另一排布滿設備的機柜組內，第一個機柜與第二個機柜相比，因功能不同、硬件配置不同，發熱量相差很大。為保障設備安全穩定運行，精確送風系統只能以發熱量最大機柜的需求設定溫度和風量，其他機柜過多的送風量只能按部就班地回到了回風通道，浪費極大。是否有辦法根據機柜不同的發熱量，給不同機柜送出不同的風量呢？

3)在同一個機柜內，因前臺業務在不同時段繁忙程度不同，機柜內的后臺設備在不同時段的能耗也相差很大。同樣，為保障設備安全穩定運行，精確送風系統只能以最繁忙時段的需求設定溫度和風量，其他時段過多的送風量造成了一定的浪費。是否有辦法根據機柜不同的發熱量，在不同時段給同一機柜送出不同的風量呢？

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關鍵詞：數據中心（IDC）；制冷；發電；可行性分析

中圖分類號：TU831.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0052-02

1 數據中心（IDC）節能技術的應用背景

1.1 數據中心（IDC）能耗現狀

IDC作為互聯網行業的支撐平臺，其技術的創新能力的強弱直接關系到互聯網行業未來的發展。當前我們國家對IDC提出了綠色節能環保的概念，如何打造綠色IDC，節能是關鍵。IDC在能耗使用方面制冷設備是占到了45%，IT設備占到了30%的耗能，供配電系統是24%，照明和其他的設備占到了1%的份額。可以看出制冷設備的能耗占用比是最大的，減少制冷的能耗我們就離綠色IDC就近了一步。

目前，數據中心都擁有大量服務器，網絡設備，通訊設備，耗能巨大，一個數據中心一年的耗電量有時可以達到上百萬千瓦，數據中心設備工作時發出大量熱量，需要大功率制冷系統維持環境適宜溫度。長期以來多采用空調制冷系統和自然冷卻配合實施，所有的熱量均屬于搬出數據中心“扔到大氣層”，自然環境中了，不同的地方往往只是盡可能采用更低成本的手段實現“扔”熱量的辦法，數據中心本身是高耗電系統，用大功率制冷系統制冷，綜合耗電量更高。

設備對耗電和散熱的要求也在不斷增加。2000～2010年設備每年熱密度的增長率將是7%（如磁帶庫）到28%（如通信設備）之間。現代電子設備由大規模集成電路構成，其中的半導體PN結的導通特性和溫度息息相關的。溫度會影響其擴散電流、傳導電流、結間勢壘等參數，進而影響導通、截止角、溫飄系數，使性能參數改變。一般電子器件溫度適應范圍：民用級-15～85℃，軍工級-55～165℃。數據設備長期運行在高溫之下，會造成設備過早老化、設備運行失常、停止工作等危害。

1.2 數據中心（IDC）節能技術發展現狀

現在IDC機房將空調房間考慮成一個完整的均勻空間，按現場最大需求量來考慮，采取集中制冷模式。在運營中，人們逐漸認識到按需制冷的必要和集中制冷的弊端，這一技術將成為制冷系統未來發展方向。何謂“按需制冷”，按需制冷可以理解為按房間各部分熱源的即時需要供冷，將冷媒送到最貼近熱源的地方，也就是將制冷方式從房間級制冷轉變為機柜級制冷，這正是機房制冷的發展趨勢。

數據中心機房是以對信息化服務提供技術支撐和數據支撐為目的，確保電子信息系統設備安全、穩定運行，以及提供氣象、軍事、通信、科研等信息服務的基礎環境，實現數據設備的集中存放和運行的場所。目前，國內外均將數據設備集中放置于數據中心機房中，此房間的經濟價值、意義、能耗的密度均很高。摩爾定律揭示，集成電路上可容納的晶體管數目，每隔18～24個月便會增加一倍。而數據設備的發展正是符合這條定律一直向高容量、高性能化發展。

現有用熱泵，將機房空調冷卻水中熱能回收利用，產生熱水，供采暖，生活生產。數據中心每一萬千瓦的耗能，回收得到的熱水可以供10萬平米的住宅采暖，現實中很多情況下回收的大量熱水無法得到利用，已有的低溫熱源發電技術多是在利用熱泵回收熱量，產生80℃以上的高溫熱水后，采用低溫發電機組轉化為電能，發電效率很低，熱能轉換為電能的效率只有1～5%，沒有使用價值，因此，研究一種節能的數據中心熱泵液態空氣制冷發電裝置非常必要。

2 應用于數據中心（IDC）的熱泵制冷發電裝置

2.1 工作原理及方法

本作品設計了一種數據中心液態工質制冷發電裝置及工作方法，其中的一種數據中心液態空氣工質制冷發電裝置，包括：超低溫儲液罐，高壓超低溫液體泵，高壓超低溫管路，射流引流器，低溫換熱器，低溫高壓氣管路，氣體混合引流器，由液體擴張段，中溫換熱器，氣體收縮段組成的升溫增壓補熵換熱器，常溫工作氣體管路，汽輪機輸入閥，工作氣路，汽輪機，發電機，乏汽氣路，汽輪機輸出閥，檢修短路氣閥及引流回氣管路。本創新產品可以降低制冷機組采購成本，降低備用發電機采購成本，通過減免數據中心制冷機組耗電，低溫發電機組發電自用等方式可以使得數據中心的耗電量大幅降低。

該裝置分為四大部分：壓縮機熱泵回收裝置、氣體混合引流放大器、射流凝氣泵和高壓空氣汽輪機發電組。將氣體氣化混合放大與汽輪機組合進行發電增效降溫效果。

圖1中1、超低溫儲液罐；2、高壓超低溫液體泵；3、高壓超低溫管路；4、射流引流器；5、低溫換熱器；6、低溫高壓氣管路；7、氣體混合引流器；8、氣體擴張段；9、中溫換熱器；10、氣體收縮段；11、常溫工作氣體管路；12、氣輪機輸入閥；13、工作氣路；14、氣輪機；15、發電機；16、乏氣氣路；17、氣輪機輸出閥；18、回氣管路；19、制冷回水輸入管路；20、中低溫換熱器連接管路；21、制冷回水輸出管路；22、余氣排放口；23、液態空氣加注口；24、檢修短路管路；25、檢修短路氣閥；26、引流回氣管路。

2.2 工作流程

（1）高壓超低溫液體泵把超低溫儲液罐中的液態空氣抽出，以30MPa以上的壓力輸送。

（2）高壓超低溫的液體通過高壓超低溫管路到達射流引流器，吸入從引流回氣管路輸送來的氣態空氣，混合后形成較低溫度的液氣混合物。

（3）30MPa以上的高壓的較低溫汽液管路進入到低溫換熱器，和中低溫換熱器連接管路輸入到低溫換熱器的回水進行換熱，液態空氣的高壓氣液混合物吸熱氣化，形成高壓低溫氣體，然后再通過低溫高壓氣管路進入到氣w混合引流器。

（4）在氣體混合引流器，少量高壓氣流帶動10～100倍大量低壓乏汽氣流一起流動，熱量，壓力混合交流，成為較低壓力較大氣流量的氣流，這個氣流氣壓在1MPa到5MPa之間。

（5）較低壓力的，較大氣流量的氣流進入到氣體擴張段、中溫換熱器、氣體收縮段組成的升溫增壓補熵換熱器，在氣體擴張段，由于容器橫截面積增加，氣流壓力減小，流速減小，溫度降低，更有利于吸收熱量：進入下一個循環的初步增壓的工作氣體在中溫換熱器部分，和由制冷回水輸入管路輸入的溫度在18-25攝氏度的制冷回水繼續升溫、升壓、補熵：然后制冷回水通過中低溫換熱器連接管路輸入到低溫換熱器和從射流引流器輸入的高壓超低溫的氣體進行換熱，再通過制冷回水輸出管路輸出4-18攝氏度的制冷水。

（6）氣體到氣體收縮段后，容器橫截面積減小，壓力、溫度上升，形成更高溫度的氣體：該氣體一小部分通過引流回氣管路被射流引流器吸入，與超低溫高壓液態空氣混合后得到利用，另外大部分將通過常溫工作氣體管路、氣輪機輸入閥及工作氣路進入到氣輪機做功輸出，并通過共軸輸出，帶動發電機發電。

（7）氣輪機排出的低溫低壓氣體經過乏氣氣路、氣輪機輸出閥及回氣管路輸入到氣體混合引流器，然后再重復進入到氣流擴張段、中溫換熱器、氣體收縮段組成的升溫增壓補熵換熱器。

3 數據中心制冷方式對比

3.1 具有自然冷卻的冷水機組

數據中心通常都需要常年不間斷供冷，常規的制冷系統，室外溫度即使是低于或遠低于其循環冷凍水溫的情況下冷水機組也需要照常運行。自然冷卻（Freecooling）機組與常規冷水機組最大的區別在于它帶有獨特的風冷自然冷卻換熱器，其運行優先利用天然環境的低溫空氣冷卻循環冷凍水，可以實現無壓縮機運行制冷，顯著節省壓縮機的電耗。

3.2 熱回收技術利用

在常規設計中，供暖需要鍋爐或熱泵解決，需要消耗大量的能源。新的熱回收技術，免費利用制冷機組在制冷時候向環境中排放的冷凝熱來加熱供暖系統，從而不需要鍋爐或熱泵系統。在冬季需要供暖時，系統回收冷凝熱來實現，多余的冷凝熱仍舊排放到環境中去。由于實現制冷機組的冷熱聯供，綜合能效比達到9～10，這是其他任何冷機效率所無法比擬的。采用這種熱回收技術，一個數據中心的上萬平方米的辦公、運維和宿舍都可以實現免費供暖。

3.3 高效磁懸浮變頻離心冷水機組

磁懸浮離心壓縮機代表了當今最先進的壓縮機技術趨勢。變頻驅動的高效磁懸浮無油離心式壓縮機采用磁懸浮軸承技術，高性能脈寬調制（PWM）永磁同步電動機，其轉速隨負荷變化而自動調節，確保機組在各工況下始終處于最佳運行狀態，使機組在滿負荷及部分負荷時均能高效運行。內置變頻器，使壓縮機在部分負荷下實現變速運行，電動機轉速和進口導葉優化控制，從而實現部分負荷時高效運行，全新的軟起動功能，降低機組起動電流至2A，減少對電網沖擊。

參考文獻

[1]侯福平.通信機房空調系統節能技術探討[J].通信電源與機房空調的安全節能，2006（6）：20-21.