关于通信机房基站采用水蒸发降温的最节能方案

关于通信机房基站采用水蒸发降温的最节能方案编制单位:福州普泽冷暖设备技术有限公司目录前言………………………………………………………………………………………………1第一节各类通信机房空调要求……………………………………………………………………2第二节各种降温措施的优缺点比较表……………………………………………………………3第三节针对一、二类机房的最佳降温技术方案…………………………………………………5第四节针对三类机房的最佳降温技术方案………………………………………………………8前言通信机房基站中，空调降温耗电往往会占到总耗电的50%以上，并且由于其使用昼夜不停，特别是一类中心机房，全年空调一般都需要制冷，哪怕外气温度已经非常低的时候。在当前节能环保形势非常严峻且已经上升为国策的前提下，在节能就是增加纯利润，就是提升企业形象及社会责任的理念下，各通信部门把节能减排作为重要指标开始付诸实施。然而，非常遗憾的是，由于机房基站降温专业性比较强，并且其不仅是一台设备就能够解决的问题，而是包含了方案及设备选择、系统集成、施工等环节，加之各通信公司往往并不具备真正熟悉空调专业的人员，节能公司提出的节能改造方案更是五花八门、节能率吹得神乎其神。一些通信公司草率的试点甚至推广，到最后发现不节能或者有负面影响而不得不闲置或放弃，不仅未达节能目的反而造成投资浪费。任何试图改造压缩冷媒系统，或者通过往冷媒中加入添加剂试图大幅提高能效等等节能措施，我们决不可寄予过高期望，那是全世界众多制冷专家包括开利、特灵、约克、格力、美的、海尔他们致力于攻关的技术，不可能短期内有大幅提高。本方案通过比较机房精密空调、普通分体空调柜机、热管空调、井水空调、蒸发式冷气机、冷却水加干式空调箱等用于机房基站的主要节能产品性能特点，得出在机房基站最节能的降温方案如下：1，对于三类基站对温湿度洁净度要求并不非常严格的场所，采用全新风水蒸发式冷气机单独使用，或者与空调联动使用，性价比及节能率最高。当然，由于湿帘吸水扩散的滞后性，水蒸发冷气机必须具备普通混合技术用于控制湿度。另外，联动控制器必须检测室外焓值或者湿球温度方能判断冷气机在该室外气候下降温效果以实现联动。2，对于一二类机房，由于洁净度要求高，并且湿度要求60%以内，蒸发式冷气机全年可运行时间大大减小。并且全新风冷气机如果试图对这么大风量进行过滤，不仅风机压头大功耗大，而且维护和成本会非常高。总之，这不是理想的节能措施。采用室外蒸发冷却制取冷却水，送往室内干式空调箱换热后实现循环，这才是一二类机房的最节能措施。其控制器在满足条件时会单独启用此系统而停用空调，即使空调使用时，此系统也可以同时作为机柜排出高温空气的预冷却而实现节能。3，对于由于经费不足，已经装有或者即将在一二类机房装设普通分体柜机的，鉴于这种空调会使室内干燥，容易产生静电，并且在此干燥工况分体空调效率较低，加之其循环风量只有机房专用空调的30%，所以室内温度不均匀。为此，只需花很小成本加装吊挂式水蒸发冷气机，即可加大三倍风量，同时恒定湿度于50-60%，两者结合可以完全取代机房空调。第一节各类通信机房空调要求1.1根据2009-YD5184-2009通信局(站)节能设计规范，各类通信机房温湿度要求如下表。1.2通信机房空调负荷特点：1）通信机房空调负荷大，一般占到机房总用电的50%。2）通信机房内没有散湿设备，空调负荷90%为显热负荷，如果没有加湿设施，湿度过低容易产生静电，对设备产生不利影响。3）通信机房发热设备多，一、二类机房面积又大，所以要求空调风量大，才能使室内空气充分流动起来，使温度均匀。4）普通分体空调柜机由于设计工况不同，所以用于机房会使能效大大降低，同时风量过小导致机房内温度不均匀，易使局部设备散热不良。但是普通空调柜机如果与可控出风湿度的水帘风机结合使用，则是一个非常完美的节省初投资措施，因为水帘风机在室内循环风工作的情况下，不仅将室内湿度增加至符合机房要求的湿度（如50-60%），消除了静电影响，同时湿度增加使机房空气状况符合了空调柜机的设计参数，空调柜机能效大大增加；另外水帘风机的大风量使室内温度均匀。因此，完全能够替代机房专用空调，并且其初投资呈数倍降低。5）机房专用空调针对了机房空调负荷特点设计，能效高，能恒温恒湿，但价格非常昂贵。所以对于新建一二类机房，完全应该用上述方法替代它。第二节各种降温措施的优缺点比较表通信机房降温措施中，主要有带压缩机的压缩式空调，如机房专用空调、普通空调柜机，中央空调如水冷柜机、风冷柜机等则相对较少使用；无压缩机的降温方式中，如新风水帘系统、井水或地埋管冷水降温、及冷却水干式空调箱降温系统，则因其极低的耗电，正日渐被重视及论证推广。以下是各种降温措施的优缺点比较表：项目机房空调柜式空调井水降温地埋管冷水降温新风水帘冷却水干式空调箱原理压缩式专用空调，恒温恒湿，大风量、显热比高，综合能效高。压缩式普通空调，无加湿功能。风量小，显热比小，综合能效较低。打井后抽取井水送入室内空调箱的表冷器内，冷却空气后回水注入另外回水井。将一定长度的水管埋入地下，冷水在地埋管内流动将地底冷量带出，在机房的空调表冷器内用以冷却机房。直接引入室外新风经湿帘降温加湿后进入机房内，出风经排风机或正压自然排出，完成换气后机房内得以降温。采用室外冷却塔，制取略高于大气湿球温度的冷却水，送入室内空调箱的表冷器内，冷却空气后回水至冷却塔。图例降温效果可达到一类机房26℃的要求。可达到一类机房26℃的要求。效果受以下因素影响：1、各地地下水温度。2、地下水水量。3、抽水及回灌是否平衡。4、抽水及回水井间距。5、机房负荷大时可能使该处地下水温度上升，冷量大减。效果受以下因素影响：1、地下地壤温度。2、地底土质。3、地埋管的传热及总面积。4、地埋管分布范围。5、机房负荷大时可能使该处土壤温度上升，冷量大减。降温效果决定于室外湿球温度，在南方夏季炎热时，降温会略超过30℃。降温效果决定于室外湿球温度，在南方夏季炎热时，降温会略超过32℃。水泵回风送风机房空调箱水泵机房送风回风空调箱地埋管新风送风出风极少量供水自来水、井水、雨水三种供水方式机房机房送风回风室外机具备恒温恒湿的室内机普通室内机室外机回风送风机房空调箱回风送风机房水泵冷却塔空气品质循环风，空气洁净度易保持。循环风，空气洁净度易保持。循环风，空气洁净度易保持。循环风，空气洁净度易保持。全新风，如欲保持洁净度，过滤器要经常更换，而且风机功率非常高。循环风，空气洁净度易保持。湿度湿度可控可设定湿度太小，太干燥湿度太小，太干燥湿度太小，太干燥湿度太大，有时会达90%以上，可控出风湿度上限的新风水帘机则可使湿度低于90%湿度太小，太干燥初投资概算2000元/米2300元/米2600元/米2800元/米2400元/米2600元/米2耗电概算1.5kw/10米21.0kw/10米20.5kw/10米20.5kw/10米20.1kw/10米20.4kw/10米2使用场合由于耗电及投资极大，所以仅限于对温湿度要求高的一、二类机房。可单独用于三类机房、当与可控湿度的水帘风机结合使用时，完全可以在高要求的一二类机房中，代替机房专用空调，从而大大降低投资同时能保持高能效。在大多数地区无法单独使用于一二类机房，可以满足三类机房，但由于三类机房面积小，所以没必要。在大多数地区无法单独使用于一二类机房，可以满足三类机房，但由于三类机房面积小，所以没必要。可单独用于三类机房，也可与空调柜机同时使用一二类机房（结合使用时每100米2仅需新风水帘机功率0.6kw，此种结合非常适合于新建机房，以大大降低初投资。无法单独使用于一二类机房，但与机房空调结合使用时，在春秋冬季绝大多数时间可用，与井水降温不同的是，气温越低降温效果越好。结论1、新建一二类机房，宜采用普通空调柜机，结合水帘机（循环风使用），此配置与机房专用空调相比，既保证了相同能效，又能恒温恒湿，重要的是大大降低初投资。2、新建一二类机房，或者已经使用的一二类机房，可以加装冷却水干式空调箱系统，在每年50-70%时间自动切换使用，使能耗减小约70%。3、新建或者已使用的三类机房，可以完全使用新风水帘机替代，能耗降低80%。4、除非当地地下水极充分且水温低，才可以采用井水或地埋管单独或者与机房结合使用于一二类机房。第三节针对一、二类机房的最佳降温技术方案3.1根据前述篇幅中分析比较，对于新建的一二类机房，应大力推荐采用普通空调柜机结合水帘风机使用，下表将以一个300米2机房为例，比较机房专用空调与普通空调柜机加水帘风机的性价比分析。方案内容机房专用空调空调柜机加水帘风机图例原理压缩机制冷、恒温恒湿、风量大、处理显热能力强。制冷及恒温由空调柜机完成，恒湿及大风量由水帘风机完成，新风水帘加湿至机房要求湿度，消除静电影响，同时将部分显热转化为潜热，使空调柜机制冷时保持高能效。配置机房空调20匹三台空调柜机10匹六台，水帘风机8000m3/h三台电功率三台计约48kw合计约52kw初投资三台计60万元合计约18万元温湿度控制恒温恒湿恒温恒湿循环风量约50000m3/h约50000m3/h稳定性专用空调、性能稳定普通空调柜机，发展已非常成熟稳定。结论1、两种空调从性能上几乎一样，而且均为成熟稳定技术。2、由于造价悬殊，所以完全应该选用空调柜机加水帘风机技术。3、由于后者价格低，完全可多选配一二台备用，则稳定性更高。3.2通过第二节分析可知一二类机房因其要求温度低，而且必须密闭运行（而新风的处理成本很高，况且因滤网易阻塞造成风量及降温不稳定），所以在南方地区必须采用内循环的压缩式空调，造成能耗非常高，特别是一年中大多数季节及时段外气湿球温度低于20℃时，空调仍在高负荷运行。因此，采用其他降温措施与压缩式空调实现自动切换运行，节能将是非常显著的。根据第二节比较表可知，采用压缩式空调与冷却水干式空调箱联动使用是一二类机房最佳节能措施。以下详细比较其节能效果，仍以300米2一二类机房为例。方案内容新建机房：空调柜机加水帘风机已使用机房：机房专用空调如左再加冷却水干式空调箱配置60匹压缩式60匹压缩式加8000m3/h空调箱四台、40m3/h水泵一个、40m3/h冷却塔一个电功率约50kw50kw加8kw运行电费全年50kw空调设备运行（但压缩机会根据负荷自动启停按75%估算）全年约50kw×24h×365天×75%=33.3万度。费用约33.3×0.75=25万元。1）、5-9月约5个月50kw空调设备运行，（压缩机自动启停，但因炎热季节故按85%估算，其中也有部分时段如夜间会自动切换至干式空调箱，所以按四个半月即135天估算）50kw×24h×135天×85%=14万度。2）、10月-4月切换至干式空调箱（到了冬季干式空调箱因温度达到设定会自动启停，所以按80%估算）8kw×24h×230天×80%=3.5万度3）、全年约14＋3.5=17.5万度费用约14.5×0.75=11万元增加投资新建机房采用空调柜机加水帘风机约18万元，已用机房使用机房专用空调的，原投资约60万元在左边基础上增加约20万元结论1、一二类机房在原有压缩式空调基础上，增设冷却水干式空调，全年节能率约56%。2、该套设施自动检测室外气候实现联动切换使用，增加投资约20万元，该投资回改期约17个月。3、能够取得极高节能率及经济效益。3.3此方案降温节能改造原理图3.4冷却水干式空调箱系统将依据每个机房尺寸及设备的具体位置，做出最合理的布局，同时尽量采用回风风管，将通信设备的顶部较高温空气直接抽至干式空调箱，以取得更高能效。3.5此方案的智能控制方式通信设备通信设备通信设备冷却塔机房空气流向冷却泵供回水管供回水管原机房空调20匹三台增设干式空调箱8000m3/h四台第四节针对三类机房的最佳降温技术方案4.1根据前述第三节分析比较可知，鉴于三类机房温度要求为30℃，湿度不超90%，况且对空气洁净度没有非常严格要求，所以采用新风水帘系统进行降温及过滤，完全能满足三类机房的要求。4.2新风水帘系统的降温效果4