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电信机房节能减耗工作开展的探讨
www.comcw.cn 2008-01-03 14:45 福建省电信公司厦门分公司网络维护中心 蒋文革

引言:在厦门电信分公司各级领导的重视、关心、支持下,相关维护人员认真贯彻节能减耗工作的“持续、改进、全面、高效”目标,通力协作和艰苦努力,对电信公司机房电源、空调设备运行,积极开展节能减耗节能测试分析工作;并采取相应的节能减耗措施,于日常的运行、维护中全面地实施、有序地推进。节能减耗工作的深入开展,可促进企业降低运营成本,不断提高电信网络运行的效率和效益中,提高企业的竞争力。

一、空调的节能测试分析工作
      日常维护的过程中,经研究、分析、讨论,空调耗电几占机房用电量的一半以上,所以主要在机房空调方面,加大节能测试分析工作力度。
1、更新年限长工况差旧机的节能分析
      以湖里二楼机房为例,机房存在新旧空调并用的情况,既有新近安装投入使用的,也有使用长达10年已超期在用的旧空调,在相同环境中运行,对空调新旧机耗电量的情况进行测试、比较、分析。
      测试方法:根据机房空调机使用年限的具体情况,在湖里二楼机房设定空调制冷温度在24℃时,新旧空调机分别单独接上三相(20A)电度表,每台空调耗电量读数测试。

(表一)机房三台空调机的工况比较

      说明:1、选择对空调机耗电量影响因素(系统压力、铜管长度、外机面向位置)同样的三台机作比较。 
               2、 大金FVY125制冷量-三菱PDF-504制冷量=1300W大金多具有制冷量 
                     大金FVY125制冷量-三菱PSH-5G制冷量=800W大金多具有制冷量 
                     大金FVY125额定功率-三菱PDF-504额定功率=110W大金多耗额定功率 
                     大金FVY125额定功率-三菱PSH-5G额定功率=50W大金多耗额定功率 
               理论上制冷量与耗电量成正比,即制冷量多、耗电量也多。

 (表二)机房三台空调机的耗电量比较

      说明:1、采用三相(20A)电度表分别接入空调电流,直接的读数即为空调的耗电量。 
               2、 每日平均耗电量=(总耗电量÷测试时长)×24小时 
               3、每年平均耗量量=每日平均耗电量×240天,由于空调机测试时间为9月份,气温较高,空调压缩机工作的时间较长,考虑到空调机在冬季气温低时,压缩机工作时间会减少,故按8个月240天计算耗电量,更能体现实际情况。 
      表中体现: 
            三菱PDF-504每年耗电-大金FVY125每年平均耗电量=1548度多耗电量 
            三菱PHS-5G每年耗电-大金FVY125每年平均耗电量=7718度多耗电量
      从表(二)的耗电量比较中,很明显的是理论上制冷量大、耗电量多,但在对空调机耗电量的测试比较,制冷量,耗电量却不一定多,特别是大金FVY125空调机反而耗电量小;耗电量的大小与空调机使用年限成正比关系,表中的数据可以看出,使用年限越长、耗电量越大,是以空调机在额定制冷量、额定功率与实际空调机工作测得数据的比较,说明了空调机使用过程中的耗电费用的逐年增加。从新旧空调机实际测量耗电量和耗电费用的比较,旧机需每年多支出耗电费用从一千一百多元至五千五百元左右。
2、关闭部分空调的节能分析
      该项测试是对有2台或2台以上空调,关闭部分空调后制冷量仍足够的机房,通过比较不同空调数量工作的各种状况下,统计空调用电量和空调压缩机工作时间。测试工作选取了湖明丽景模块局。如下表(三)是湖明丽景关闭部分空调的测试数据: 

表(三) 湖明丽景关闭部分空调时的用电量比较表

    说明:1、直流电压:54.0V 直流电流:75A(单模块电流为25A) 空调额定功率:3匹 2760W 
               2、直流日用电估算:  直流电压 * 直流电流 / 功率转换效率(82%) * 24小时  (约为118.5度) 
               3、空调日用电估算:  日用电量 - 直流日用电估算 
               4、空调年用电估算:  空调日用电估算 * 365天 
               5、压缩机工作时长比例: 空调日用电估算 / 空调额定功率 / 24小时 
               6、开2台空调每日估算增加用电量9.8度,每年增加用电量3577度。 
               7、空调每年增加用电量是假设天气状况不变的条件下的测算值,实际使用通过开启1台和2台空调两种情况进行测试。测试日期内的气温为19-30℃,变化不大,基本上是晴转多云的天气,空调温度设定为25℃。
      从表中数据可看出,该机房面积约为75m2,直流负载75A,在环境温度不超过30℃的情况下,开启1台3匹的空调,压缩机的平均工作时间比例也只有30%(也就是压缩机工作3分钟,停机7分钟),属于正常的工作状态,单台空调的制冷量已经足够。开启2台空调时,每天增加9.8度的电量。按照该种天气和机房环境估算,1年将增加3577度的电量,以每度电0.72元计算,增加费用2575.44元。若采用2台空调轮流工作的方式,即可减少电费支出,又可延长空调压缩机的使用寿命。
3、空调不同设定温度的节能分析
      一般人都知道,空调设定温度越低,耗电量越大。如下表(四)是乌石埔模块局的2台空调设定温度分别在25℃、22℃、18℃、16℃时(该4个设定温度测试日期的天气状况比较接近),机房日用电量、设备日用电量(基本不变)和空调日用电量的统计。16℃时的空调用电量是25℃的1.9倍,压缩机工作时间比例达到84%,白天高温期几乎不停运转。

      说明:1、直流电压: 54.0V 直流电流:85A(单模块电流为42.5A)  
                    空调额定功率:3匹 2760W(开2台)
               2、 直流日用电估算: 直流电压 * 直流电流 / 功率转换效率(92%) * 24小时  (约为119.7度)
               3、空调每年增加用电量是假设天气状况不变的条件下的测算值,实际使用中因气温、雨天或晴天、湿度等天气的变化而有些偏差。
      随着空调设定温度的减少,压缩机工作时间比例不断增加,室外温度在21-32℃的环境下,该局空调设定温度每下降1℃,压缩机工作时间比例平均增加4.5个百分点。
      从以上空调不同设定温度时的用电量和压缩机工作时间比例分析,空调工作温度与空调的用电量和压缩机工作时间关系非常大,设定合适的工作温度,不但能明显节约电费支出,对降低空调压缩机故障率、延长其寿命的意义重大,是节能减耗工作的重要方面。
4、改进空调送风回路的节能分析
      洪文三楼PSC3机房刚开始启用时,直流电流为580A,配有3台海洛斯280A机房专用空调,每台空调的制冷量是12匹。由于朗讯5ESS交换机的机架结构不利于设备散热,虽然在冬季,即使3台海洛斯空调全开不停的运转,设备还是发热严重,机房温度也一直无法降下来,不得已再增加3台临时的分体空调对各列机架之间送冷风,才基本将设备温度降下来。
      随后对该机房的1#和3#海洛斯空调的送风回路进行改进,增加风道,风口对着机架上方,使冷空气直从机架上方进入机架对电路板散热,减少冷量的损耗。通过改进,设备散热效果明显改进,机房整体温度也下降,临时使用的分体空调也已撤除。由表中数据可以看出,1#和3#空调有安装送风风道,压缩机工作循环是开机5分40秒,停机7分钟,工作时间比例为44.8%;2#空调的设定温度虽然比其他2台要高,但没有安装送风风道,压缩机在不停的运转。按照测试时期的天气和机房状况来估算,2#空调的日用电量高出其他任一台152度,年用电量高出55480度,按每度0.72元计算,电费多支出39945.6元。

      说明:测试时间: 5.13 13:30    测试时气温: 29℃
               空调型号: 海洛斯280A(12匹)   交流三相电压为: 415V、416V、416V。   
               1台空调工作时电流: 27.2A   27.5A  28.7A 
               2台空调工作时电流: 41.5A   41.7A  42.1A
               3台空调工作时电流: 58.5A   57.7A  59.4A
      可见,空调送风风路是否畅通,对空调制冷效果的影响很大,特别是机房大、设备多、以及机架散热设计不是很好的设备,设计良好的空调分路送风显得尤其重要。
二、开关电源的节能测试分析工作
      在日常的维护中,也知道开关电源工作电流不能太小。工作电流太小,则效率低,增加损耗。因此,维护中都有适当调整开关电源工作模块的数量,尽量减少低电流工作的模块。以下在湖里局对开关电源整流模块进行不同负载时的损耗进行测试,如下表(六):

      说明:1、直流电压:54.0V     交流电压:383V 383V 384V
               2、直流功率计算: 直流功率 = 直流电压 * 直流电流
               3、交流功率计算: 交流功率 = 交流电压 * 交流电流 * 电流转换系数(1.732) * 功率因数(0.90)
               4、直流转换效率: 功率转换效率 = 直流功率 / 交流功率
               5、年用电量估算: 年用电量 = 交流功率 * 24 * 365
      从表(六)中可以看出,随着模块负载电流的下降,模块的功率转换效率明显下降,功率转换效率越低,模块损耗越大。以负载电流与功率转换效率的比较,模块电流在50A以上,效率变换不大;模块电流在30A到50A之间的效率变化比较明显;模块电流低于40A时,转换效率降到90%。
      可见,提高整流模块的工作电流,是电源节能的一项重要措施。但是,模块大电流工作时的故障率高,出于设备安全运行和蓄电池充电预备容量的需要,整流模块工作需要一定的冗余量,不可能都是大电流工作。
三、交流电电容无功补偿的节能测试分析工作
      改善并提高设备用电的功率因素(即无功功率补偿)是节能减耗工作的一大举措,因此针对文化宫机房设备运行的现状,采取切投电容屏无功功率补偿的措施,进行节电的测试分析。
      文化宫用电主要为电信机房、邮政营业厅及其它附属楼用电。
      主要的配电、用电设备:电力变压器SC3-630kVA两台,电容屏GGD-300/450,及高低压配电设备若干;一楼有1套FC-2400相控电源设备,三楼FC-400相控电源设备和5500系列开关电源设备各1套,50多台空调机及相应的其他用电设施。

      从表(七)中可看出,电容屏的投入补偿,将使得电感性的相控电源设备、空调机的负载电流明显降低: 
                    一楼相控电源电流对比减少10A、 
                    三楼相控电源电流对比减少10A、 
                    机房空调电量对比减少40A,
      合计——整座大楼用电可减少60A。
      那么,每天减少的用电量:60A×380V×1.732×0.92×24÷1000=871.93KWH 
           即每天减少的耗电费:871.93KWH×0.72元/KWH=627.79元
      因此,投入电容屏进行无功功率补偿,提高功率因素,可降低功率损耗,节约用电。
四、节能减耗措施的实施运用
1、减少模块工作数量,降低模块空载、轻载损耗的节能措施。
      开关电源的工作电流的大小会影响电能的损耗,即模块的工作电流太小,则模块的功率转换效率低,模块的损耗增加。同样的,模块工作电流在满载和轻载时,模块的功率转换效率也不一样,即重载转换效率高,轻载转换效率低。在日常维护时根据负载变化改变加减模块,并根据计划定期全面检查、调整工作模块数量。并完成相关机房相控整流设备的改造,提高工作效率,实现降耗目的。
2、改进空调送回风路、机房空间隔断的节能措施
      空调送回风路的畅通,对空调制冷效果的影响很大。特别是机房大、设备多以及机架设备散热设计不是很好的设备,通过对送回风路进行改进,风道及风口对着机架上方,使冷空气直接从机架上方进入机架对电路板直接散热,减少冷量的损耗;以及机房空间隔断,减少空调的供冷体积,对设备有效降温,能够减少空调运行时间,降低制冷耗电;同时针对机房大面积玻璃西照,加装一层磨砂钢化玻璃隔热,取得初步效益。
3、交流电功率补偿的节能措施
      对无功功率进行补偿,提高功率因数,提高变压器的工作效率;一旦功率因数达不到规定要求,即无功功率超过匹配度数,供电部门将对有功电度加收50%的电费;因此检修或更换所有配电电容屏的电容器,并检查所有配电电容补偿屏,使电容屏能够对无功功率进行有效的补偿,提高功率因数,减少不必支出的电费的浪费。
4、空调温度设定的节能措施
      空调设定的温度越低,压缩机的工作时间越长,耗电量就越大。所以,将空调的制冷温度根据季节温度的变化及机房的情况设定,冬季重要机房空调温度设定25°C,模块局设定27°C;夏季则重要机房空调温度设定23°C,模块局设定25°C,以做到节电的目的。
 5、优化配置及对使用年限长的旧机调整更新的节能措施
      使用年限越长,耗电量越大,平均旧机(三菱)每台每年要比新机(大金)多耗电费5500元,且在同样的单位耗电功率下制冷量也比较小,制冷效果明显会差多;同时,旧机的故障率要比新机高出3-5倍,维修费用高。因此对机房商用空调进行更换、拆移、调整的优化配置。中央空调运行使用效率和效益较低的大楼中央空调系统的退出停用,可减少中央空调机组运行的高耗电能。
6、中央空调机组进出水温差减小及新风定时开启的节能措施
      中央空调机组出水温度每升高一度,耗电量减少1~3%的情况,冬季将中央空调机组出水温度调高至7.5°C,起动温差2.5°C,减少制冷耗电;夏季将中央空调机组出水温度调至6.5°C,起动温差3.2°C,控制减少机组运行时间;以及新风根据需要的情况分别在上、下午定时开启1个半小时左右,以减少冷热空气的交换量。
7、关闭部分空调运行的节能措施
      空调的配置在不同季节、不同机房中会出现冗余量的现象,在冬季就会更加的凸显。因此,冬季在保证机房设备制冷需求的前提下,尽量减少空调的使用,共有30多台空调断电关机,减少空调不必要的耗电浪费。
五、节能减耗工作效益
      在部分局点做相关节能效果的测试、分析和实施,过程当中各局受各种因素影响,所获得的用电数据是动态变化的,给节能工作的精确分析统计带来一定的困难,故以点概面地测算成效较为笼统。并且节能减耗的工作涉及面很广,工作量巨大,因此所取得的效果必须要在长期的各项节能措施推行实施过程中,点点滴滴积累,较长的时间段里才能够真正体现出来。经过相关部门维护人员的积极配合、同心协力和艰苦努力;以及节能减耗措施的有效地组织实施,节能工作的深入开展,已取得明显的节能效益。 


   结束语
      节能是电信企业运营发展中的一个重要课题,降低运行维护成本,减小机房的电能损耗,有必要根据各电信机房设备的实际情况,对节能减耗工作作进一步的研究和探讨,并加以大力地开展。

 
【 责任编辑:郭智信 】【打印】【关闭
 
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