新风节能系统的适用——机房新风系统要求

2015-12-03 16:54:36 431

  新风节能系统作为一种运维节能手段,凭借其高节能率、低成本投入受到运维人员的青睐,但是并不是在任何机房(基站)都适用这种节能系统,它也受到一定因素的制约。

  一般来说,通信机房设备对环境空气的要求是恒温恒湿、洁净度高,也就是说除了降温外,还包括升温、加湿、除湿等要求(但最主要、最耗电的要求还是降温)。为了实现通信机房环境空气的保障,传统上都是要采用机房专用精密空调进行制冷降温,不但投资大,而且每年消耗的电能也非常可观。据初步统计,一般通信机房内40%以上的电能是由空调设备消耗的。若能利用自然新风对通信机房进行制冷,无疑是一种理想、便捷、高效的节能方式。但是新风节能系统并不是万能的,它的使用还受到很多因素的影响。

  使用门槛高

  新风系统在室外空气温度低于某个门限值时,从室外吸进一定量的冷空气可以满足机房设备降温的需求,此时只需要运行新风系统的进、出风的风扇,不需要运行空调设备,由于新风系统的风扇电功率比空调电功率小得多,因此实现了节能的目的。在室外空气温度大于门限值或由于其他客观原因导致室外空气不能利用时,仍需要空调进行机房设备的制冷降温。

  自然新风节能系统起到有效节能作用的最关键前提条件是一年内当地有较大时间比例空气温度低于新风系统可以满足机房设备降温要求的门限值(通常为21℃),但在我国南方沿海地区,气温普遍比较高,不少地方一年内空气温度低于新风系统可以满足机房设备降温要求的门限值的时间不足50%,很难起到自然新风节能的效果。

  四大环境制约使用

  灰尘大的环境

  对于以大颗粒灰尘为主的环境,比如常见有沙漠、裸露土壤类灰尘,从理论上说,因为颗粒大,很容易经由初效、中高效滤网过滤掉,只要经常换滤网即可,但实际使用时却困难重重,因为经常更换滤网会带来很大的维护工作量。比较好的解决方法是实现更换滤网自动化,探测滤网污脏度智能化,还可以在滤网用完时发出告警信号,这样可以大大减少维护更换滤网的工作量,也能减少因为滤网过度肮脏引发滤网过滤失效、进入机房空气灰尘增加的漏洞。

  对于以细微颗粒灰尘为主的环境,比如常见有水泥厂、火力发电厂、化工厂的排放粉尘类以及高空沙尘暴类尘土,因为灰尘颗粒细,即使使用中高、高效滤网也无法彻底滤除。若要进一步增加滤网层数和网孔密度,将大大增加风阻,导致进风效率大大降低。这些极细颗粒经过几年后在机房内沉积下来,电路板上灰尘浓度增加到一定程度,就会引起电路板绝缘下降,设备故障提高的问题。所以对于这种环境,可以检测灰尘程度和风力强度,自动做出关闭新风系统风口的操作。

  从通信机房环境标准GF014-95《通信机房环境条件》来看,对于B级机房,直径大于0.5um的灰尘粒子浓度≤3500粒/升,直径大于5um的灰尘粒子浓度≤30粒/升;对于C级机房,直径大于0.5um的灰尘粒子浓度≤18000粒/升,直径大于5um的灰尘粒子浓度≤300粒/升。由于机房环境标准中没有规定直径小于0.5um的极细颗粒灰尘粒子的浓度,导致在某些环境条件差或者新风系统产品质量差的地方出现了意想不到的不利情况。

  自然新风系统使用过程有一个比较严重的问题:由于通过高效滤网把直径大于0.5um的灰尘粒子排除在外面,但若室外大气中存在大量直径小于0.5um的灰尘粒子时,这些粒子还是会通过滤网进入机房内,如果考虑通信设备降温散热的需要,大量室外空气强行抽入机房内,这些极细颗粒的灰尘粒子就沉积在机房内,本质上大大增加了机房内极细颗粒灰尘粒子的浓度。

  腐蚀性气体严重的环境

  对于化工厂产生腐蚀性气体环境,大气中一般存在大量硫化氢、二氧化硫、硫酸类气体,把这样的气体大量抽进机房,对裸露金属产生腐蚀,严重影响通信设备的使用寿命。有些硫化氢气体含量高的地方,在使用自然新风节能系统后,已经出现了通信设备板卡故障率明显升高的不利局面。

  对于沿海海风环境,特别时海岛上,大气中一般存在大量氯化钠、氯化钾的金属盐离子,这些金属盐离子,除了对通信设备的裸露金属有严重腐蚀外,离子大量沉积在电路板上,由于其高度导电性,会对电路板的绝缘性造成一定的降低,也会增加板卡的故障率。

  大气温度过高或过低的环境

  一定的温度差是自然新风节能系统使用好的前提,按21℃作为自然新风节能系统可以运行的温度门限值,如果一年中大气温度超过21℃的时间累计(按小时间隔进行统计)超高50%的环境中,节能效率就会不大理想。在中国南方地区,一年内大气温度超过21℃的时间(按小时间隔进行统计)超高50%的环境中还是比较多的。为了让一时无法得到精确温度数据的地方初步估算本地区大气温度是否适应新风节能系统的推广使用,可以采用一种简易计算方法。

  全天最高温度小于21℃的日子,按24小时可用新风系统计算。全天最低温度大于25℃的日子,按0小时可用新风系统计算。

  全天最高温度在21℃以上的日子比较复杂,可以按线性内插法计算温度小于21℃的时间段(小时数)。比如大晴天,基本上可以按照大气温度小于21℃的温度范围与大于21℃度的温度范围之比例来计算;对于阴天或阴雨天则复杂得多,得按晴天方法所计算的温度范围比例上做一定修正:若最高温度靠近21℃,则按乘以1.5系数放大,若最低温度靠近21℃,则按除以1.5系数缩小。

  对于一个大气温度小于21℃的年累计时间小于50%的地方,使用自然新风节能系统没有经济效应,可以说弊大于利,不值得推广使用。对于一个大气温度小于21℃的年累计时间大于50%的地方,应该说有比较好的节能效果了,在室外气体条件满足其他各种安全前提下,可以适当应用。对于有的地方冬天室外温度在零下几十度时,过冷空气抽进机房内而机房空气温度在二十多度,也容易产生凝露现象,对通信设备极为不利,因此必须在新风机里将抽进的过冷空气与机房内温暖空气进行中和后,再抽进机房内,才可以继续使用自然新风系统,否则只能放弃这种温度条件下的节能过程了。

  大气湿度过高或过低的环境

  通信机房的相对湿度是一个环境保障指标,室外过湿的空气进来,会导致通信设备绝缘性能下降,因此即使室外空气温度合格,但相对湿度过大时,也应停止自然新风系统的运作,改由空调设备制冷。同样,在大雨、暴雨天气条件下,自然新风系统也应该停止运行。

  室外空气相对湿度过低时,空气抽进机房内增加机房的静电,下降洁净度,但可以通过水膜加湿方法进行把空气湿度增加一些,因此室外空气湿度过低时,只要其他环境条件适合,也可以运行自然新风系统。

  慎重选择

  由于在室外空气温湿度合适的情况下,自然新风系统的节能效率比其他新风节能方式要好一些,因此更有理论上的推广价值,但要保证室外空气能满足上述其他条件,则很多地方会限制自然新风节能的使用。单纯从节能效率来说,在一些大中型通信机房里采用自然新风节能会比较好,但从机房环境和设备安全的角度来说,则在接入网机房、模块局机房、移动基站机房这类站点做自然新风节能比较稳妥一些。从地区来说,西南地区、长江流域比较适合自然新风系统的应用,东北地区、华北地区也是可以考虑的应用范围。

  同时,目前市场上有很多厂商宣传新风节能系统节能率在50%~80%,这是通过不准确的测量方法测量出的数据,大家要慎重选择。