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【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)通信 能耗 節(jié)能技術(shù)
現(xiàn)在,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了普及化的發(fā)展,通信技術(shù)已經(jīng)成為了推動我國各行各業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè),網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的不斷完善、機房的不斷增加,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)會消耗大量的電力資源,現(xiàn)在,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全天不斷地為人們提供服務(wù),各個通信部門為了能夠減少能耗,都進行大量的理論探究,并在理論的基礎(chǔ)上進行實踐,主要是減少空調(diào)耗電,研發(fā)出變頻技術(shù)等,通過信息化建設(shè)和管理,能夠在一定程度上起到節(jié)能減排的效果,節(jié)約資源。
1 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗分析
1.1 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電形式分析
在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行供電的時候,一般采用的是PSTN技術(shù),這項技術(shù)是使用交換機,運用直流電,從而實現(xiàn)實時的通信,這種供電方式需要進行電話通信,所以,在進行通信的時候是不能中斷網(wǎng)絡(luò)的,所以,為了能夠提高交換機房通信的可靠性,主電源要通過分別的接口分布到各個機器上,運用寬帶接收設(shè)備,將路由器和服務(wù)器連接在一起,運用UPS直流電的供電方法。
1.2 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主要能耗
現(xiàn)在,通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在使用的過程中,要完成新舊的交替使用,其中主要有編程數(shù)控設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備、ATM設(shè)備等,這些設(shè)備都是智能化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,都是運用光纖進行傳輸?shù)?,都要借助服?wù)器和路由器的使用。
交換機房使用的主要是一般的PSTN設(shè)備,通過NGN完成數(shù)據(jù)的傳遞,程序的交換設(shè)備沒有較高的集成功能,而且設(shè)備的數(shù)量眾多,在機房內(nèi)占據(jù)很大的面積,而且對機房的要求比較高,需要消耗很多的電能。在機房中,運用的是DDN設(shè)備,運用寬帶接收器,通過管理IP的方式,在數(shù)據(jù)機房中,一般采用的是交流電的方式,如果交流電能夠?qū)⒎?wù)器的芯片進行轉(zhuǎn)化,那么就能夠?qū)崿F(xiàn)多次交流,這樣也會產(chǎn)生很大的能耗。
1.3 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的節(jié)能方法
通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在進行節(jié)能的時候,一般先考慮使用能耗低的設(shè)備,然后,將設(shè)備的用電負荷進行調(diào)整,滿足用戶的需要即可,可以使用高效節(jié)能的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,運用設(shè)備電能調(diào)查的方法,發(fā)現(xiàn)那些運行效率低且能耗大的設(shè)備,對這些設(shè)備進行升級,減小設(shè)備的面積,盡量使設(shè)備都成為小型化的設(shè)備,相對于以前的設(shè)備而言,低能耗的設(shè)備主要有交換設(shè)備、通信基站設(shè)備等,在進行數(shù)據(jù)交換的時候,可以選擇通信設(shè)備替換大型的電路交換設(shè)備,這樣可以在一定程度上提高數(shù)據(jù)的融合能力,而且會使通信設(shè)備的面積減小,能夠減小機房的占地面積,節(jié)省機房的空間,而且能夠在一定程度上延長設(shè)備的使用年限,提高設(shè)備的性能和工作參數(shù),達到節(jié)能的效果。
2 通信電源系統(tǒng)的能耗分析
2.1 通信電源系統(tǒng)的運行流程
電力系統(tǒng)處理能夠使用交流電之外,還可以使用直流電,這樣就能夠為網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備提供直接的基礎(chǔ)電力,現(xiàn)在,通信基礎(chǔ)電源不再是集中式的供電方式,其可以根據(jù)用戶的要求進行分散式的供電,從而能夠節(jié)省電能,而且能夠提高供電的可靠性,不會因為局部的故障而導(dǎo)致整個通信系統(tǒng)不能正常使用。在對通信系統(tǒng)供電的時候,采取分散化的供電方式,在一定程度上能夠?qū)χ绷麟娖鸬椒稚⒌哪康?,將相同種類的電壓運用幾個不同的供電系統(tǒng),實現(xiàn)了分散化的供電模式。
2.2 通信電源的主要電力消耗分析
通信電源系統(tǒng)在供電時存在一定的缺陷,主要存在蓄電池供電能力不足的問題,很多蓄電池都發(fā)生了老化的問題,而且集中監(jiān)控也存在很大的問題,而且,開關(guān)電源存在問題,設(shè)備的質(zhì)量存在很大的隱患,只能夠通過脈沖電流實現(xiàn)電能的供給,在供電的時候,有大量的高次諧波,因此,電能會因此被消耗掉,使供電系統(tǒng)發(fā)生紊亂的問題,使整個設(shè)備都發(fā)生燒壞的問題,電機不能正常的運行。
2.3 通信電源系統(tǒng)的節(jié)能方法
電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般使用的是分散化供電的方法,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源,使直流電供應(yīng)的電力能夠符合實際通信所用的電量,直流供電的線路比較短,能夠減少在電力輸送過程中消耗的電能,而且電源的截面小,能夠節(jié)省材料,直流電供電的施工難度不大,不會產(chǎn)生大量的直流消耗,而且采用分散化的供電方法,能夠起到節(jié)能的效果,只需要對機房進行供電,其他設(shè)備都可以帶動使用,改變了傳統(tǒng)的集中式供電的方法,通信電源系統(tǒng)運營諧波的治理方法,能夠在一定程度上降低電力供應(yīng)的干擾,能夠在一旦你個程度上完善電源對電力系統(tǒng)的負荷,能夠節(jié)省額定電量,提高電源的使用效率,在對通信設(shè)計的時候,可以根據(jù)用戶的需要,運用UPS、變壓器等,選擇最經(jīng)濟的供電方式。
3 結(jié)語
目前,我國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了長遠的發(fā)展,人們的生活和生產(chǎn)都離不開網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)可以為人們提供不間斷的服務(wù),在方便了人們工作和生活的同時,大量的能耗問題產(chǎn)生,因此,對網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)能降耗問題的研究具有重要的意義,在使用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時候,可以使用高效節(jié)能的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,運用設(shè)備電能調(diào)查的方法,發(fā)現(xiàn)那些運行效率低且能耗大的設(shè)備,對這些設(shè)備進行升級,減小設(shè)備的面積,盡量使設(shè)備都成為小型化的設(shè)備。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:通信機房;空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)
中圖分類號:TE08 文獻標識碼: A
引言
節(jié)能降耗、降低成本是一項持續(xù)性工作,是提高企業(yè)效益的重要途徑。通信企業(yè)通過因地制宜地采用節(jié)電技術(shù),有效控制能耗管理,避免電能無效損耗,建設(shè)節(jié)能型通信網(wǎng)絡(luò),從而促進通信網(wǎng)絡(luò)的高效運行與可持續(xù)發(fā)展,降低資本投入和運營開支,為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
一、當前通信機房能耗現(xiàn)狀分析
隨著通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長,通信局站已發(fā)展到幾十萬,能源消耗巨大,嚴重影響到通信業(yè)務(wù)的經(jīng)濟效益和發(fā)展。根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點及能源消耗構(gòu)成,通信機房能耗主要包括電耗、油耗和耗材,而電耗分為生產(chǎn)用電、營業(yè)用電、生活用電及辦公用電,占總能耗的80%。其中,生產(chǎn)用電主要包括通信機房和基站各類通信設(shè)備、空調(diào)、照明等電能消耗;辦公用電包括辦公室各類電器、照明以及辦公大樓的電梯等電能消耗;營業(yè)用電包括電信營業(yè)場所各類電源、設(shè)備和照明等電能消耗;而生活用電主要包括辦公室或生產(chǎn)區(qū)域交流配電引出的生活用電等電能消耗。從總體上來講,通信公司的電能消耗主要分為日常行政辦公用電、通信網(wǎng)絡(luò)運營用電兩部分,但網(wǎng)絡(luò)運用用電占總用電的比重較大,主要集中在通信機房內(nèi),包括通信設(shè)備用電、機房環(huán)境用電等,如交換設(shè)備、無線設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、通信電源設(shè)備、蓄電池、機房空調(diào)、傳輸設(shè)備等機房主設(shè)備和配套設(shè)備。然而,面對當前通信機房存在通信設(shè)備能耗高、技術(shù)陳舊、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理、通信電源設(shè)備缺少智能化監(jiān)控的問題。因此,為了減少大量不必要的能源耗費,滿足國家的節(jié)能基本政策,在通信機房中采用先進的節(jié)能減排技術(shù)是通信公司節(jié)能減排的必然選擇。
二、環(huán)境氣流分布更加合理
機房內(nèi)的環(huán)境氣流分布更加合理是解決機房環(huán)境通風不暢的必備條件和關(guān)鍵因素,同時也能達到較好的節(jié)能效果。氣流在房間內(nèi)應(yīng)當包括機房大環(huán)境的氣流組織和通信空調(diào)設(shè)備內(nèi)部的氣流組織,所以機房內(nèi)空氣氣流科學分布應(yīng)當首先被予以考慮。
1、通過地板送風使房間內(nèi)的空氣流動
目前,大多數(shù)的通信機房內(nèi)規(guī)定使用傳統(tǒng)的線上送風的方式,而專用空調(diào)采用發(fā)動機罩和管道運輸兩種方式將空氣送入室內(nèi)。但它們都存在一定的缺點和不足。尤其是一些較大的空調(diào)裝備,因為房間分布不均的問題,以及其產(chǎn)生的負荷較大,很容易引起空氣流動的地方熱源集中,熱量不能及時散發(fā)而導(dǎo)致局部過熱。
為了解決目前通信機房內(nèi)的設(shè)備部分地方溫度過熱,冷熱空氣交替不均的問題,也為了使房間內(nèi)的空氣流動更加合理高效,以達到更好的節(jié)能效果,建議優(yōu)先考慮通過地板送風使房間內(nèi)的空氣流動。同時,地板下送風的方式比空中送風的方式一般可以節(jié)省約20%的運行成本,并且具備更加良好的節(jié)能效果。
2、改裝設(shè)備使之能夠較好的通風
為了讓空調(diào)裝置產(chǎn)生的熱量能夠及時有效的排放到空氣中,不僅要求機房具備良好的的通風環(huán)境和適當?shù)臐穸?、溫度等環(huán)境參數(shù),另一方面也要求改裝設(shè)備能夠較好的通風。由于通風不暢,也會影響機房空調(diào)的內(nèi)部裝置產(chǎn)生的熱量能否及時地散發(fā)到周圍環(huán)境中,從而會很大程度地影響空調(diào)設(shè)備的正常運行,嚴重時更會增加空調(diào)設(shè)備的故障率和報廢率。
存在的缺點和障礙:(1)機柜前后門開孔率較少,有的前門的位置也設(shè)置有空氣過濾器,使冷空氣進入阻力過大;(2)某些設(shè)備機柜堆疊過于密集,空氣流動通道太窄,內(nèi)部空氣循環(huán)不暢通;(3)空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部氣流無法暢通,嚴重影響了其使用壽命和散熱效果;(4)很多空調(diào)設(shè)備無法安裝風扇或其他散熱方式,因此在很多時候采取強制散熱的方式,也在一定程度上嚴重影響了空調(diào)設(shè)備的使用壽命。
而針對這些空調(diào)設(shè)備中存在的問題,必須在空調(diào)設(shè)備的前期研發(fā)階段對這些設(shè)備進行前期優(yōu)化處理:首先,應(yīng)增加空調(diào)設(shè)備的柜門開孔數(shù),以加快空氣氣流的流通。同時,也應(yīng)該在空調(diào)設(shè)備中安裝一些其他相應(yīng)的散熱方式在關(guān)鍵時候使用,以取代強制散熱,延長空調(diào)設(shè)備的使用壽命。
三、工程案例
以河北北部地市某數(shù)據(jù)機房空調(diào)智能雙循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用為例:該機房共安裝4臺機房專用空調(diào)(2臺制冷量100kW 空調(diào),2臺制冷量50kW 空調(diào)設(shè)備,機房總顯冷量300kW ),本次對2臺制冷量100kW 空調(diào)機組進行智能雙循環(huán)系統(tǒng)改造。智能雙循環(huán)系統(tǒng)改造如圖1所示。
圖1 智能雙循環(huán)系統(tǒng)改造示意
在每臺空調(diào)的壓縮機系統(tǒng)上并接節(jié)能泵(泵的功率0.55kW ;制冷量100kW 空調(diào)為雙壓縮機系統(tǒng),單個壓縮機的功率12.5kW ),改造后兩臺空調(diào)分別按照改造前(將泵循環(huán)屏蔽,由雙壓縮機運行制冷)運行和改造后(開啟智能雙循環(huán)系統(tǒng)模式運行)方式,各運行24h進行測試,分別記錄改造機組在節(jié)能改造前和節(jié)能改造后的平均單位電量和日平均溫度。采用多次測量方式計算平均數(shù)值,弱化天氣氣溫變化對測試產(chǎn)生的影響,使試測試結(jié)果更客觀準確。測試詳細數(shù)據(jù)見表1。
表1 機房空調(diào)智能雙循環(huán)系統(tǒng)改造前后測試數(shù)據(jù)
1、數(shù)據(jù)分析
根據(jù)改造前(將泵循環(huán)屏蔽,壓 縮 機 運 行 運 行 模 式 ) 和 改 造 后(壓縮機制冷和泵循環(huán)制冷兩種模式智能控制運行模式)測量數(shù)據(jù)對比分析得知,機房空調(diào)智能雙循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)在室外溫度為- 15~- 10℃時,平均節(jié)能率約為59% ,室外溫度- 5~0℃時,平均節(jié)能率約為36% ,室外溫度為0~5℃時,平均節(jié)能率約為21% ??梢?,應(yīng)用機房空調(diào)智能雙循環(huán)系統(tǒng)技術(shù),室外溫度越低,節(jié)能效果越明顯;隨著室外溫度升高,泵循環(huán)制冷模式運行時間逐漸減少,節(jié)能效果逐漸減弱。節(jié)能率與室外溫度對比如圖2所示。
圖2 節(jié)能率與室外溫度對比
2、成本分析
根據(jù)以上統(tǒng)計數(shù)據(jù),當室外環(huán)境溫度達到5℃或以下, 智能雙循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能模塊具備啟動條件,節(jié)能效果在20% 左右。室外溫度越低,節(jié)能率越大。以河北地區(qū)單臺制冷量100kW 空調(diào)為例,當室外環(huán)境溫度達到5℃時,空調(diào)每小時節(jié)省電為(14.2-11.22)kW ×1h=2.98kW ?h;河北全年氣溫低于5℃以下時間約為2481h,時間占全年總時間百分比約為28.32% ,單臺空調(diào)全年可節(jié)省耗電約為2.98kW ?h×2481h=7393kW ?h。按每度電1.12元計算,單臺空調(diào)可節(jié)約電費7393kW ?h×1.12元/kW ?h=8280元。全省共34個機房樓,每個機房樓按10臺空調(diào)計算,全省全年可節(jié)省電費8280元×34×10≈281萬元。在河北北部寒冷地區(qū)如承德、張家口、秦皇島等冬季寒冷地區(qū),節(jié)能改造后空調(diào)可在一年中的1月、2月、3月、11月、12月以及4月和10月一部分時間運行時節(jié)能,節(jié)能運行時間近6個月。其中12- 2月三個月室外平均氣溫在5℃以下,節(jié)能效果更加明顯。全國主要城市全年室外氣溫低于5℃的時間統(tǒng)計見表2。
表2 全國主要城市全年室外氣溫低于5℃的時間統(tǒng)計
經(jīng)過試驗證明,北方地區(qū)冬季和過渡季自然冷源應(yīng)用時間較長,普通機房空調(diào)改造成智能雙循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)后,能夠充分利用室外自然冷源,節(jié)能效果顯著。全年室外氣溫低于5℃的時間在2500h左右的地區(qū),節(jié)能率根據(jù)不同地區(qū)氣候情況的差異在20% ~60% 。
結(jié)束語
對于如何加強機房內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化,需要相關(guān)人員更多的思考和研究。要想真正的實現(xiàn)機房內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化,需要相關(guān)人員認真研究和思考,以充分發(fā)揮機房內(nèi)空氣氣流的循環(huán),加強空調(diào)設(shè)備的散熱效果,以達到較為滿意的節(jié)能效果。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:動力與環(huán)境設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)安全 運維成本
中圖分類號:TP393.08 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)07-0171-01
1、引言
隨著通信行業(yè)市場化的演進,各通信運營商都更看重企業(yè)效益。網(wǎng)絡(luò)運維成本重要方面的動力環(huán)境設(shè)備運維支出,已經(jīng)成為各級領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注的重點。如何在保障通信的前提下降低運維成本是擺在動力運維專業(yè)人員面前的課題。
2、動力與環(huán)境系統(tǒng)面臨的尷尬
動力系統(tǒng)為專業(yè)設(shè)備提供合乎標準的電源,環(huán)境系統(tǒng)為各個專業(yè)設(shè)備提供合適的運行環(huán)境,不論是動力系統(tǒng)還是環(huán)境系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡(luò)的安全運行都起著至關(guān)重要的作用。目前情況下,建設(shè)項目設(shè)計中,忽略原有電源附負載情況、只建設(shè)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),不考慮環(huán)境系統(tǒng)或者環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的情況時有發(fā)生。設(shè)備數(shù)量不斷擴張,運維成本卻在逐漸緊縮;人員緊張,維護量大,救火式維護仍然存在。
3、尋找網(wǎng)絡(luò)安全與運維成本的天平
在節(jié)能降耗、向網(wǎng)絡(luò)要效益的今天,在網(wǎng)絡(luò)不斷擴張、人員不斷優(yōu)化的今天,如何把握網(wǎng)絡(luò)安全與運維成本的平衡,是動力專業(yè)關(guān)注的重點。
3.1 安全問題與措施
作為通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備動力保障的電源系統(tǒng)安全問題以及作為環(huán)境調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)安全問題來自于系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外,在工程規(guī)劃設(shè)計建設(shè)階段安全問題考慮是否周詳是非常重要;基于安全和成本之間的矛盾需要在規(guī)劃建設(shè)階段充分考慮找到一個平衡控制點,既要在產(chǎn)品品牌質(zhì)量、系統(tǒng)備份、安全隱患和維護風險上權(quán)衡,又要在前期投資、后期維護成本上權(quán)衡。在運行維護階段發(fā)現(xiàn)并改正缺陷(或者說是網(wǎng)絡(luò)安全問題)的成本是設(shè)計階段的100倍以上影響電源系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)安全的系統(tǒng)外因素包括:(1)由于工程規(guī)劃設(shè)計的疏忽遺留給系統(tǒng)的缺陷;(2)產(chǎn)品廠家QC保證出現(xiàn)紕漏;(3)國家電力電網(wǎng)可靠穩(wěn)定性能;(4)雷電氣候的干擾;(5)外部氣溫的高低;(6)機房運行環(huán)境的影響等。
在實際運行中電源系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)容易出現(xiàn)的會造成后果嚴重的安全問題可以枚舉如下:(1)開關(guān)電源出現(xiàn)模塊通信不良,導(dǎo)致模塊閉鎖沒有輸出。這種安全問題容易發(fā)生在綜合局機房中,并將造成核心通信設(shè)備如掉電的特大事故;(2)由于避雷器件不穩(wěn)定,出現(xiàn)避雷器燒毀故障,出現(xiàn)明火。(3)電源模塊對地短路擊穿鐵板,引起明火的嚴重故障,由于控制電路不完善,空開不能及時分斷,此類故障對于無人值守的基站來說是重大安全隱患,隨時都有可能引起基站火災(zāi)。(4)開關(guān)電源的性能和參數(shù)的設(shè)置直接影響到蓄電池的壽命。(5)電池內(nèi)熱部散熱不及時導(dǎo)致熱失控,此時電池的溫度會發(fā)生累積,電池溫度不斷上升,導(dǎo)致電池槽等變形,電池性能下降,壽命縮短。(6)電池體內(nèi)質(zhì)量問題導(dǎo)致電池容量不足。(7)電池自然失水、老化也是電池壽命降低的一個主要原因。(8)發(fā)電機維護不良,造成停電時無法啟動。通過對開關(guān)電源參數(shù)設(shè)置的優(yōu)化,改善機房溫度以及建立科學維護管理模式和有效的發(fā)電調(diào)度指揮系統(tǒng)和流程,延長蓄電池的使用壽命,盡可能減少基站中斷,確保網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定,同時也大大節(jié)約基站運維成本。
3.2 動力運維成本管控
對于通信機房來說,主要的負載是業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。動力部門為之配置通信電源、高低壓配電柜、電力變壓器、柴油發(fā)電機組、蓄電池、空調(diào)、連接線等,這些設(shè)備成本與維護費用可認為是動力運維部門的投入,為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的電量就是動力維護部門的貢獻。動力運維成本是為保障供電所購買的設(shè)備成本、安裝及及維護費用,產(chǎn)出為千瓦時,因而可以計算出每有效電度成本:
X=C/p
式中:X:每有效電度成本,單位是“元/KWH”,比值越高,產(chǎn)出一度有效電度成本越高;C:成本,包括購買并安裝設(shè)備的成本、電費、維修費、人員工時費、資源占用費用等;
p:動力部門輸出的千瓦時,亦即下游部門的凈收益。
多局站每有效電度成本計算方法:
X=ΣCi/Σpi
其中成本C中的電費為繳納給電力部門的電費,不僅僅包含動力設(shè)備輸出的千瓦時,還包含損耗。計量時可參考下面的公式:
P1=p+Q
式中:P1:電力公司計量的耗電量,單位為度;p:動力運維部門輸出的有效電度,亦即下游部門的凈收益,單位為KWH;Q:電能變換設(shè)備的損耗+空調(diào)耗能+線路損耗+電池自放電損耗+其它損耗。
在p相同的情況下,P1越小,說明動力系統(tǒng)效率越高。由此可以得到動力系統(tǒng)效率指標:η=p/P1×100%
式中,η是動力系統(tǒng)效率。
3.3 平衡點的選擇
關(guān)鍵詞:冷凝器;噴淋降溫;節(jié)能;應(yīng)用
節(jié)約能源是中國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項戰(zhàn)略任務(wù),建設(shè)節(jié)能型社會,促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,是實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的宏偉目標,是構(gòu)建和諧社會的重要基礎(chǔ)保障。目前,中國的能源利用效率很低,單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的2.4倍,是日本的8.7倍。節(jié)約能源必須依靠技術(shù)進步,用高新技術(shù)和先進適用的技術(shù)來改造傳統(tǒng)的能耗系統(tǒng)。
對于通信企業(yè)來說,機房空調(diào)是保障通信設(shè)備及電源設(shè)備正常工作的重要設(shè)備,而空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗已成為通信企業(yè)主要運營成本。通信行業(yè)的運營成本主要是電耗成本,根據(jù)多年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù),在電耗成本中,機房空調(diào)的電耗約占總電耗的50%,可以說降低機房空調(diào)的運行費用,可以有效地降低通信企業(yè)的運營成本。隨著太原聯(lián)通分公司的快速發(fā)展,業(yè)務(wù)量的迅猛增加,能源的消耗量也在急劇增長,電費的支出也在逐年加大,節(jié)能降耗已經(jīng)迫在眉睫。根據(jù)聯(lián)通集團公司的長遠戰(zhàn)略規(guī)劃,結(jié)合太原市分公司要求精確化管理和應(yīng)對企業(yè)轉(zhuǎn)型的需要,電源專業(yè)應(yīng)在保障用電安全和機房環(huán)境符合運行要求的前提下,最大限度地節(jié)約能源消耗。
通信機房的節(jié)能技術(shù)非常豐富,針對不同的機房環(huán)境及特定情況,理論界提出了諸多節(jié)能方法:使用高效空調(diào)、機房溫濕度設(shè)定值節(jié)能控制、更換制冷劑添加耐磨劑、壓縮機變頻技術(shù)、新風節(jié)能、送風節(jié)能、設(shè)置水噴淋裝置、冷凝熱回收利用等。文章主要探討了針對太原聯(lián)通通信大樓實際情況的冷凝器噴淋降溫節(jié)能技術(shù)。
隨著地球大氣層溫室效應(yīng)的不斷加劇。夏季室外氣溫越來越高。惡劣的散熱條件使得大中型風冷式冷凝機組的散熱能力越來越不能滿足空調(diào)設(shè)備的出廠設(shè)計要求(一般空調(diào)室外夏季設(shè)計溫度為35℃,如今全球氣候在最炎熱夏季可達干球溫度的50%以上,空調(diào)室外冷凝器的散熱面積和通風量明顯偏小1?,F(xiàn)以中國聯(lián)通太原分公司第二樞紐大樓為例,由于室外機全部放于樓體西側(cè),與當?shù)叵募炯撅L向相逆,通風不暢。容易形成氣流短路,影響了冷凝器散熱效率,當夏季室外氣溫達到30℃時,室外平臺中的空氣溫度將超過50%以上,一旦大氣氣溫上升至35℃,機房專用空調(diào)普遍出現(xiàn)高壓警報而當機,嚴重影響機房溫度的穩(wěn)定性。要想空調(diào)達到節(jié)能,在空調(diào)設(shè)備選定后。有兩種基本途徑可以獲得。一種方法是在機房電子設(shè)備允許的范圍內(nèi),盡量把機房溫度設(shè)高,該方法雖然可以達到節(jié)能降耗的目的,但是對機房內(nèi)昂貴的設(shè)備可能會帶來負面影響;而另一種方法是設(shè)法降低冷凝器的冷凝溫度值,目前,現(xiàn)有的大中型風冷式冷凝機組冷凝器的降溫都是采用風冷方式,如果不采取其他輔助降溫措施的話,其在夏日工作時已不能滿足需要。為了保證熱量從制冷劑傳遞給外界空氣,冷凝溫度會隨著大氣溫度的上升而提升很高,直至發(fā)生高壓警報為止,其結(jié)果是直接影響制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量,加大壓縮機的功耗。
1 冷凝器噴淋降溫節(jié)能系統(tǒng)的技術(shù)原理
太原聯(lián)通風冷式冷凝機組軟化水自動噴淋降溫裝置改造方案,是太原聯(lián)通分公司動力維護中心聯(lián)合社會專業(yè)研發(fā)安裝機構(gòu)共同改造完成的項目,該降溫節(jié)能裝置的目的是提供一種在不改變冷凝器的散熱面積及風量的前提下,增設(shè)自動噴淋降溫裝置,使得冷凝器的散熱量由冷卻空氣和水兩部分媒介來承擔,相應(yīng)降低了冷凝器向冷卻空氣的散熱量,它包括軟水器、儲水箱、增壓機構(gòu)、控制閥和霧化噴頭等裝置,軟水器一端與水源相連接,另一端連接儲水箱的入水口,儲水箱的出水口與提高軟化水壓力的增壓機構(gòu)相連接,該增壓機構(gòu)經(jīng)控制閥與置于空調(diào)機組冷凝器下方的霧化噴頭相連接。
系統(tǒng)將水進行增壓后采用霧化處理,把軟化水直接噴灑在冷凝器翅片上進行汽化吸熱,使得冷凝器的整體散熱量增大(冷凝器的整體散熱量包括以下兩部分:一部分是通過外界空氣傳導(dǎo)散熱,另一部分是通過霧化的水滴汽化吸熱),散熱效率提高。通過將噴淋水增壓,再經(jīng)霧化噴頭產(chǎn)生霧化水滴,微小的水滴被冷卻空氣帶到冷凝器的翅片表面,它一旦接觸到熱翅片后。將進行汽化吸熱,最終轉(zhuǎn)變成水蒸氣。水所發(fā)生的汽化吸熱過程是物態(tài)的轉(zhuǎn)變過程,在滿足同樣的散熱量條件下,霧化水滴通過物態(tài)相變所耗水量比液態(tài)水直接噴射在翅片上產(chǎn)生熱傳導(dǎo)所需水量要少得多。舉例計算:水的比潛熱約為2450kJ/kg,而冷卻水噴射到翅片后若不發(fā)生相變,溫升最多只有10℃,即每千克冷卻水只能帶走421kJ的熱量,所以理論上霧化噴淋的耗水量只是直接水噴淋冷卻的1/60。
此系統(tǒng)目前使用的噴霧直流無刷電機,它的轉(zhuǎn)速達到上萬轉(zhuǎn),使用壽命在50000h以上,它能把水滴霧化成1/500的小水霧,這樣一滴水的接觸面積就能增加500倍。通常一滴水在溫度不超過100%的冷凝器上不可能全部變蒸氣,但是經(jīng)霧化后水滴的體積變1/500,接觸面增加了,蒸發(fā)速度就加快了,所以霧化后的一滴水比霧化前的一滴水熱交換起碼增加500倍。將水噴成霧狀后,在冷凝器外圈約20%—30%的水霧在空氣中快速蒸發(fā)成水蒸氣,當其在空中揮發(fā)成水蒸氣時,吸收的熱量是水溫上升1℃時吸收熱量的536倍。因此當水霧變成水蒸氣時,其周圍空氣溫度也迅速下降。這樣會使冷凝器散熱效果更好。其次,剩余的70%—80%的水霧經(jīng)冷凝器風扇收入冷凝器時,首先遇到高溫的翅片,蒸發(fā)時將部分熱量帶走,在冷凝器內(nèi)部又將管道上的熱量吸走,促使冷凝器內(nèi)氟利昂加快液化,從而使管道內(nèi)壓力減輕,壓縮機電流減小,使機房空調(diào)的制冷效果明顯提高。
該節(jié)能裝置只需花少量的水就能達到很大的節(jié)能效果,加裝冷凝器水噴淋裝置后,可以很好地控制系統(tǒng)壓力,降低機房專用空調(diào)的能耗。啟動該系統(tǒng)后,機房專用空調(diào)的室外冷凝壓力可以從原先的23kgf/cm3—24kgf/cm2降低至18kgf/cm2—19kgf/cm2,下降4kgf/cm2—5ksf/cm2,既冷凝溫度從60℃降低至50%達10度之多。節(jié)能效率約為20%。若冷凝器壓力超過16kg時才開始噴霧,能減少噴霧時間節(jié)省用水量。經(jīng)過調(diào)試,每臺空調(diào)的耗水量保持在100L/d以內(nèi),這樣,用于噴霧的水的費用每天控制在了0.5元以內(nèi)。
2 冷凝器噴淋降溫節(jié)能系統(tǒng)實施及節(jié)能效果
2.1第一次節(jié)能改造
2.1.1改造措施
根據(jù)機房的實際情況,對太原聯(lián)通第二樞紐樓13層IDC機房進行空調(diào)噴淋改造,并掛表測試。具體措施如下:在2#、3#空調(diào)電源線上加裝40倍交流互感器、三項電度表;在3#機冷凝器 上加裝噴淋裝置、P77壓力控制器。當冷凝器壓力達到18bar時,壓力開關(guān)閉合,噴淋裝置開始噴水,風機隨之啟動。當壓力下降至<15bar時,壓力開關(guān)打開,噴淋裝置關(guān)閉,風機停機。
2.1.2測試結(jié)果
2.1.3節(jié)能效果
正常使用時間段,2#空調(diào)在對照測試時間內(nèi)用電866.8度,每24h用電460.55度,采取節(jié)能措施時間段,2#空調(diào)在對照測試時間內(nèi)用電552.4度,每24h用電5199度;可以看出,由于氣溫的升高,空調(diào)用電量也隨之加大。按照這個比例,3#機如不采取節(jié)能措施,在采取節(jié)能措施時間段用電量應(yīng)該為:368.95×(519.9÷460.55×100%)=416.5度;由此算出:采取節(jié)能措施后每24h節(jié)電:4165-341A6=75.04度;節(jié)電率:75.04÷416.5×100%=18%。
改造前3#空調(diào)用電量416.5度/天,改造后降至341.46度/天,每天節(jié)電75.04度,一年按使用6個月計算.每年可節(jié)電13507.2度,每度電按1元計算,每年節(jié)省費用13507.2元;每天用水2t,一年用水360t,每噸水按4元計算,每年需交水費1440元;每年節(jié)約費用13507.2-1440=12067.2元。噴淋裝置的投資預(yù)算1萬元,使用壽命按8年計算,每年的投資投資額為:10000元÷8年=1250元,改造后每年凈節(jié)省費用:12067.2元-1250元=10817.2元。
2.2第二次節(jié)能改造
2.2.1改造措施
2008年5月29日—6月19日、7月8日—7月18日,對太原聯(lián)通第二樞紐13層IDC機房進行噴淋改造。在機房溫度、濕度不變的情況下,分2次對該機房的HIROSS 660A、HIROSSQ190A上送風機房空調(diào)做了噴霧節(jié)能實驗,并掛表記錄,得出了準確的節(jié)能數(shù)據(jù)。
2.2.2測試結(jié)果
測試地點1:二樞紐13層IDC機房。
設(shè)備型號:HIROSS660A機房空調(diào)3#機加裝噴霧裝置。
從測量記錄計算得出,從2008年5月29日到6月5日7天內(nèi),啟用噴霧裝置空調(diào)日平均用電量為241.63度;從6月5日到6月19日14天內(nèi),空調(diào)正常工作日平均用電量為292.8度,用電量相差51.17度,節(jié)電率為17.48%;從7月14日—7月18日4天內(nèi),啟用噴霧裝置空調(diào)日平均用電量為344.47度;從7月8日到7月14日6天內(nèi),空調(diào)正常工作日平均用電量為437.95度,用電量相差93.48度,節(jié)電率為21.34%。此外,維護人員對空調(diào)進行了手動強制運行試驗,期間進行了開、關(guān)噴霧試驗。從測試記錄可知。在手動強制運行1臺空調(diào)的2臺壓縮機的情形下,同一臺空調(diào)開、關(guān)噴霧相比,開啟噴霧每小時約節(jié)電4.2度。
2.2.3節(jié)能效果
關(guān)鍵詞:電力節(jié)能;電能損耗;節(jié)能;電力節(jié)能產(chǎn)品
電力節(jié)能包括輸電網(wǎng)節(jié)能和配電網(wǎng)節(jié)能。輸電網(wǎng)節(jié)能主要是通過提升輸電電壓,降低輸電電流,減少線損和線路壓降,提高現(xiàn)有輸電線路的電能輸送能力,以達到節(jié)能降耗的目的。城市配電網(wǎng)更是電力系統(tǒng)能量損耗的主體部分,實現(xiàn)配電網(wǎng)的節(jié)能降耗對供電企業(yè)提高經(jīng)濟效益,實現(xiàn)目標利潤起著舉足輕重的作用[1]。
1電力系統(tǒng)電能損耗
在電力系統(tǒng)供配電環(huán)節(jié),電能損耗主要體現(xiàn)在以下幾個方面。(1)線路損耗:當前我國經(jīng)濟發(fā)展速度較快,而配電線路改造相對滯后,線路供電半徑較長,輸電線截面積小,這就導(dǎo)致線路損耗加大,同時線路壓降過大,供電線路末端電壓變低,直接影響用戶用電。(2)變壓器無功損耗:變壓器屬于一級能耗設(shè)備,變壓器通過電磁感應(yīng)變壓,屬于感性無功電力負載。在整個電網(wǎng)系統(tǒng)的無功損耗中,變壓設(shè)備占比約為35%,而輸電線路占比則低于5%。(3)電力負載的無功損耗:在工業(yè)生產(chǎn)中,所使用的負荷大多數(shù)為感性負荷,少數(shù)為阻性負荷,這就導(dǎo)致在配電網(wǎng)中存在大量的無功。無功的存在導(dǎo)致了線損增加,電源利用率低下,直接造成能源和資源的浪費。(4)非線性負荷的諧波損耗:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,大功率非線性負荷在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致電網(wǎng)中諧波損耗大量增加。諧波含量的增加不但給系統(tǒng)增加諧波損耗,同時還會對其他用電設(shè)備造成影響。(5)用電設(shè)備中負荷突變的影響:用電設(shè)備中的一些突變負荷,造成配電網(wǎng)負載功率大幅變化,同時系統(tǒng)電壓隨之波動,也會對系統(tǒng)用電造成一定影響。無功損耗也會發(fā)生較大變化。
2配電網(wǎng)節(jié)能降耗的主要措施
2.1合理調(diào)節(jié)配置變壓設(shè)備對變壓設(shè)備進行合理配置,合理保留裕量,使變壓器容量在保障使用的情況,提高負載率。既可以節(jié)約電能,又可以節(jié)省配電容量。2.2補償系統(tǒng)中的無功功率通過合理加裝無功補償設(shè)備,消除系統(tǒng)無功。補償無功不但可以降低無功功率造成的系統(tǒng)損耗,同時可以降低變壓器輸出功率,變相達到增容的效果,提高了變壓器的使用效率。2.3平衡三相負荷從變壓器來看,三相不平衡會增加變壓器損耗。只有在三相平衡的情況下,變壓器損耗降到最小。同時三相不平衡也會增加線路損耗,發(fā)生嚴重不平衡的情況下,高壓線路損耗大約會提升12.5%。2.4加裝電能質(zhì)量治理設(shè)備通過加裝電能質(zhì)量治理設(shè)備,不但能夠降低諧波對線路造成能量損耗,而且能夠消除諧波電壓對其他供用電設(shè)備造成的安全隱患,保障系統(tǒng)安全運行。2.5采用節(jié)能設(shè)備盡量采用高效節(jié)能產(chǎn)品,降低設(shè)備本身損耗。例如:變頻技術(shù)的運用,使異步電動機在運行過程中的功率因數(shù)能達到0.9以上。2.6合理進行網(wǎng)絡(luò)布局在負荷功率穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,將電源配置在負載中間,減少出線分支,這樣可以減少線路損耗。2.7合理安排用電時間在條件允許的情況下,盡量避開用電高峰用電。
3主要節(jié)能產(chǎn)品
當前市場上電力方面的節(jié)能產(chǎn)品很多,按功能分為無功補償和電能質(zhì)量治理類產(chǎn)品,還有一些是儲能類產(chǎn)品。3.1有源電力濾波器(APF:Activepowerfilter)一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置,它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進行快速跟蹤補償,之所以稱為有源,是相對于無源LC濾波器,只能被動吸收固定頻率與大小的諧波而言,APF可以通過采樣負載電流并進行各次諧波和無功的分離,控制并主動輸出電流的大小、頻率和相位,并且快速響應(yīng),抵消負載中相應(yīng)電流,實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功和不平衡。3.2靜止無功發(fā)生器(SVG:StaticVarGenerator)又稱靜止同步補償器。SVG是通過電力電子器件IGBT和相應(yīng)控制電路,對系統(tǒng)檢測到的無功功率進行抵消,即:系統(tǒng)產(chǎn)生多大的無功功率,SVG就產(chǎn)生多大的無功功率,但這個無功是與系統(tǒng)無功反相的,將系統(tǒng)無功抵消。SVG產(chǎn)品主要分為中高壓和低壓SVG。主要適用場合:凡是安裝有低壓變壓器的地方及大型用電設(shè)備旁邊都應(yīng)該配備無功補償裝置,特別是那些功率因數(shù)較低的工礦企業(yè)、居民區(qū)均應(yīng)安裝。3.3電能質(zhì)量綜合優(yōu)化裝置(MEC)一種多目標電能質(zhì)量綜合控制與優(yōu)化裝置。檢測并分析負載、電網(wǎng)、多目標電能質(zhì)量綜合控制與優(yōu)化裝置的各項電能質(zhì)量指標,統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制主電路實現(xiàn)電能質(zhì)量控制與優(yōu)化。3.4其他無源濾波和無功補償產(chǎn)品例如:FC(開關(guān)投切無源LC濾波器);TSF(晶閘管投切LC濾波器);TSC(晶閘管投切電容補償裝置)等。目前技術(shù)已過時,但產(chǎn)品成本較低,可以與有源濾波裝置混合使用,既能保證效果,又可降低產(chǎn)品成本。統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)、靜止串聯(lián)同步補償裝置(SSSC)以及固態(tài)切換開關(guān)(SSTS)等產(chǎn)品,均為柔性輸電產(chǎn)品,對提升電能輸送能力和電能質(zhì)量有一定作用。但此類產(chǎn)品多為串聯(lián)設(shè)備,安裝維護比較復(fù)雜,建議作為公司非主流予以關(guān)注。3.5儲能設(shè)備當前供電公司推行峰谷平電價。如果在峰谷電價時段將電能進行存儲,在用電高峰時段使用,對電力系統(tǒng)來講可以減輕供電高峰的壓力,對用戶也可以通過峰谷差價減少費用。
4當前節(jié)能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
(1)國外知名的節(jié)能電力設(shè)備生產(chǎn)廠家有ABB、施耐德、西門子等。這幾家均為國際知名電氣設(shè)備供應(yīng)商,其產(chǎn)品涵蓋領(lǐng)域很廣。這些企業(yè)研發(fā)節(jié)能技術(shù)相對比較早,技術(shù)和產(chǎn)品也比較成熟,產(chǎn)品售價相對國內(nèi)也比較昂貴。(2)國內(nèi)知名生產(chǎn)廠家有鞍山榮信、蘇州和順、盛弘電氣等。上述企業(yè)從事電力節(jié)能產(chǎn)品都比較早,技術(shù)實力很強,規(guī)模較大,均為已上市或準備上市公司,并且大多數(shù)以前從事電容器無功補償和無源濾波器的設(shè)計和生產(chǎn),技術(shù)上具有傳承性。5對節(jié)能板塊發(fā)展的建議節(jié)約電費是用戶最容易感受到的“節(jié)能”。具體實施就是通過企業(yè)電費情況調(diào)研,以發(fā)現(xiàn)企業(yè)是否存在無功罰款(按供電部門規(guī)定,月平均功率因數(shù)低于0.9,要對用戶在收取電費的同時處以罰款;同時,對月平均功率因數(shù)高于0.95的用戶要給予獎勵)。這類用戶應(yīng)進行無功補償治理。節(jié)能產(chǎn)品的發(fā)展完善與其他板塊的發(fā)展也是相關(guān)的。例如:數(shù)據(jù)采集,全面的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù),不但能為節(jié)能數(shù)據(jù)分析、出具節(jié)能方案提供數(shù)據(jù)依據(jù),也可以更加方便直觀看到治理后的效果。
參考文獻
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