摘要:本文提出了机房空调作为节能重点的必要性,主要阐述了通信机房利用新风冷源节能的各种方法,重点对直接引入式新风节能进行了分析和介绍,对新风节能技术的推广利用进行了论述,展望了今后新风节能技术的发展方向。 |
能源是发展国民经济、改善人民生活的重要基础。目前我国能源形势相当严峻,节能减排领域的工作任务相当艰巨,在今后的长时期内也将难以缓解,有关统计数据显示,我国单位GDP能源消耗比发达国家高2.4倍。
对于机房节能,其根本在于IT设备本身,IT设备每减少1kW的功率,整个机房将减少2.74kW的总输入功率。就目前的具体情况来看,机房空调,虽然制冷系数会在3.0~4.5之间,其耗电量理应为设备发热功耗的1/3~1/4,但由于风机等常行部件的恒定功耗不遵循制冷系数,祛湿和加湿需要大量功耗的原因,在很多机房里,空调的功耗都已经接近于通信设备的功耗。因此将节能重点放在空调上,是一个正确的选择。
对空调而言,利用室外新风作为冷源,可以做到季节性不开或少开空调,因此其前景应该是非常乐观的。
2气候特点与利用新风的可行性
新风作为冷源,是大自然赐予我们的,不需要人为干预。但由于我国地域辽阔,气候多样,在秋、冬、春季时间比较长的地方,尤为适用。
下表为我国一些主要城市的气象数据:
表1全国主要城市历史最高最低气温纪录
城市
|
最高气温℃
|
最低气温℃
|
城市
|
最高气温℃
|
最低气温℃
|
北京
|
41.5
|
-27.4
|
上海
|
40.2
|
-12.1
|
哈尔滨
|
39.2
|
-38.1
|
杭州
|
40.8
|
-12.7
|
长春
|
38.1
|
-36.5
|
南京
|
43.0
|
-14.0
|
沈阳
|
38.3
|
-32.1
|
宁波
|
39.4
|
-10.0
|
呼和浩特
|
36.9
|
-32.8
|
武汉
|
44.5
|
-18.0
|
乌鲁木齐
|
42.1
|
-41.5
|
重庆
|
44.0
|
-3.8
|
石家庄
|
42.9
|
-19.8
|
长沙
|
40.3
|
-10.3
|
唐山
|
40.1
|
-23.0
|
成都
|
43.7
|
-5.9
|
西安
|
42.9
|
-20.6
|
广州
|
39.1
|
0.0
|
济南
|
40.9
|
-19.7
|
深圳
|
38.7
|
0.2
|
大连
|
35.3
|
-20.1
|
福州
|
42.3
|
-1.2
|
天津
|
39.9
|
-22.9
|
温州
|
41.3
|
-4.5
|
青岛
|
35.4
|
-16.0
|
海口
|
40.5
|
2.8
|
拉萨
|
28.0
|
-16.5
|
昆明
|
31.5
|
-5.4
|
由上表可以看出,我国的气候类型可以大致分为3类,以北京为代表的北方地区,其特点为冬季时间长,气温很低,湿度低;以上海为代表的长江中下游地区,其特点是季节明显,秋、冬、春季长,湿度高,气候相对温和;以广州为代表的南方地区,气候常年较热,低气温的时间短,但相对湿润。
就气候特点而言,笔者认为,在北方,是冷资源十分丰富的地区,可以充分利用新风冷源,但由于极端气温较低,不适合直接引入机房利用。在长江中下游地区,由于其新风有大量时间处在0~18℃的最佳利用段里,且相对湿度较高,除了空气污染较严重的地方,新风是比较适合直接引入室内的。而在南方地区,则应根据当地的气候条件,慎重决定是否采用新风技术,其判别门限条件为年气温低于18℃的累计时间应不小于3500小时,如达不到此条件,新风系统能使用的时间很短,投资回报就很难保证,建议不使用新风。
3新风节能的利用方式
新风——即室外空气,具物质性和能量性。我们取新风,就是想利用其优良的物质性和能量性,例如在舒适性空调中,用新风一般是取其中的氧气供人呼吸,而在节能中,是将其作为冷源。但空气中也有不良的成分,其中的灰尘就是有害物,我们必须将它去除,还有空气中的水分过多或过少(一般是过少),也是在利用新风时的一个重要问题。因此在采用新风节能时,如何趋利避害,就必须通过技术手段解决这些问题。
机房中利用风作为载体带走设备的发热量,分为闭式循环或开式循环2种模式。传统的专用空调制冷方式,采取的是闭式循环,在保持机房适当正压的情况下,灰尘不会从室外进入室内,水分一般也只在室内循环,加湿量不大。一旦采用开式循环,把空气从室外引入机房,灰尘会随之侵入,加湿的水分会随排风一去不复返。这是两种模式最本质的区别。
因此利用室外空气节能,我们最先想到的是闭式循环,取新风冷量,而隔绝灰尘和水分的交换,即只存在热交换而没有质交换的间接利用。经常采用的技术有全热交换器,热管换热技术等方法,把室内的热量排到室外,也可以认为是将室外的冷量导入室内。利用这种方法,关键是换热的性能,换热性能好,设备体积小且换热量大,反之亦反。同时,换热性能好,对室内外的温差要求就低;换热性能不良,对室内外的温差要求就高,在同样的气象条件下,系统的可用度就小。目前间接利用新风冷源的方法,大多还是小型或中型的系统。
将新风经过处理直接引入机房,是最直接利用新风冷量的方法。虽然这种方法会有除尘和加湿量大等难题,但由于系统简单,便于实现,且冷量随风量增大而增大,最大的系统可以做到几十万立方米/小时的风量,有很大的可用价值,因此很多地方的机房都已经开始尝试这种方式,并有推广的趋势。