1、蒸发式冷气机在通讯领域应用的节能分析何华明 澳蓝（福建）实业有限公司 【摘要】本文从大量的工程实测数据中，分析总结出可用于预测节能效果的经验公式，以便于工程技 术人员参考。在此基础上， 计 算分析了全国各地区的 节 能效果。【关键词】蒸发式 温湿度 送风温差 洁净度 节能率 运行时间系数 净化过滤系数 Evaporative air-conditioning energy-saving analysis of application in the field of communicationHehuaming 【Abstract】In this paper，from a lot of engi
2、neering measurement data, concluded the empirical formula that can be used to predict the energy-saving effect, and give reference for engineering and technical personnel. On this basis, calculated and analysis energy saving effect.of national regions【Key word】Evaporation Temperature and humidity Su
3、pply air temperature difference Cleanliness energy-saving rate Running time coefficient Purifying filtration coefficient 引言随着通信行业的高速发展，通信业节能减排问题也日趋严峻。2009 年我国通信行业耗电量达到 290 亿度，其中通信基站耗电量占 45%。我国通信网络目前有上万台主交换设备，近百万个基站，空调耗电量超过 100 亿度以上。目前，中国电信发布了中国电信节能技术与应用蓝皮书，中国移动启动了以节能减排为核心的绿色行动计划，签署了节能自愿协议，中国联通也发布了节能
4、减排指导意见。三家电信运营企业都从加强技术改造入手，对现网老旧设备进行了更新改造，众多的设备厂商和科研机构与电信企业联手，共同研发节能环保通信设备，帮助电信行业大幅度降低设备能耗。澳蓝公司充分把握住这难得的机遇，2009 年就和福建联通结成战略伙伴关系，为联通提供新一代节能蒸发式冷气机专用系统，并取得了初步的成功。2010 年又和其他通讯运营商合作，在全国范围内开展节能试点工作。从运行的实际数据分析，其节能是显著的。基于这些丰富的实测数据，笔者尝试通过整理分析，总结出可预测节能效果的经验公式或结论。在取得当地气象条件的情况下，就能有助于预测或指导某个地区、某个时段的节能效果，减少盲目性。一、节
5、能设备性能参数为了后面的计算分析，这里有必要把试点用的机房专用设备的参数简单表列如表 1。 表 1 名称 型号风量（m 3/h）全压（Pa）功率（W）电压蒸发式冷气机AZL18-LS（X）18TB18000 190 1500 220V-50Hz轴流式排风机 SF5-4R 10000 170 750 220V-50Hz图 1 通讯机房专用设备二、通讯设备室内设计参数参照 2008 年 11 月 1 日国内实施的通信中心机房环境条件要求（YD/T1821-2008）的标准，明确将汇接局、关口局、智能网 SCP、传输设备机房、数据通信设备机房等本地网机房归为二类通信机房，普通基站归为三类通信机房，其
6、温度、相对湿度、洁净度的指标见表 2。 表 2三、试点案例设计说明1、机房机构：房子为框架结构，外墙基本为240mm 厚砖墙，墙内还有一层硅酸钙板隔热层，层高一般为 3.5m-4.0m。2、降温原理：蒸发式冷气机从室外抽取合适的新鲜空气，经冷却后送入室内，在吸收了通讯设备散发出来的热量后，由排风机排到室外，如此循环往复。3、温湿度和变频控制：室外室内均配置了温湿度控制器。室外温湿度控制器用于检测室外的空气状态，确定冷气机开机时机。室内温湿度控制器用于检测室内的空气状态，防止室内温湿度超标，控制器会根据信号调节冷气机的运行运行频率（变频） ，并在超标时报警，并切换到精密空调运行。4、洁净度控制：
7、以下试点案例并未按通信中心机房环境条件要求（YD/T1821-2008）的标准要求配置中高效过滤器，所以，洁净度并未得到有效控制。若按要求配置过滤装置，功率应增大1.41.6 倍。四、试点案例的节能实测数据1、福建省联通福州金山机房项目概况：机房面积 380m2，层高 4m，该机房原配置 3 台精密空调，每台空调制冷量为 46kW，功率为 15.6 kW。机房全年耗电 65.8 万度，其中空调耗电约 26.4 万度。经过节能改造后增加澳蓝蒸发式冷气机 5 套。实测数据： 表 3工 作 模 式 运 行 时 间平 均 室 外温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室 内温 湿 度耗 电 量精 密 空
8、调 系 统2009 年 1月10.5 ，74%RH13.527.0 , 31%RH15388 度蒸 发 式冷 气 系 统2009 年 3月13.4 ，75%RH11.4 , 93%RH27.5 , 34%RH1373 度节能结论：通过以上两种工作模式的实测数据，用下面公式（1）可以算出该机房的节能率为： 91%。节能率=节电量 /精密空调系统耗电量 （1）其中：节 电 量 =精 密 空 调 系 统 耗 电 量 -蒸 发 式 冷 气 系 统 耗 电 量 2、福建省联通龙岩莲花机房项目概况：该机房分 GSM 区和关口局区。GSM区配置 3 台精密空调，每台空调制冷量为 150kW，功率为 20kW
9、。关口局区配置 2 台精密空调，每台空调制冷量为 90kW，功率为 16kW。经过节能改造后增加澳蓝蒸发式冷气机 6 套。实测数据： 表 4工 作 模 式 运 行 时 间平 均 室 外温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室 内温 湿 度耗 电 量精 密 空调 系 统2008 年 9月26.2 ，78%RH14.327.0 , 75%RH49300 度蒸 发 式 2009 年 9 26.0 ， 23.4 , 27.8 , 23900 度冷 气 系 统 月 79%RH 96%RH 75%RH节能结论：通过以上两种工作模式的实测数据，用公式（1）可以算出该机房的节能率为： 51%。3、 河南省郑州
10、电信城东机房项目概况：河南省郑州电信城东机房面积约237，层高3.5m；原来配备共5台精密空调，各空调详细参数如下：制冷量：36.9kW，输入功率：11.1kW，数量4台；制冷量：44.8kW，输入功率：13.9kW，数量1台；机房精密空调，输入功率共58.3kW，制冷量共192.4kW。 经过节能改造后安装澳蓝蒸发式冷气机6套，于2010年5月份开始投入运行。实测数据： 表 5工 作 模 式 运 行 时 间平 均 室外 温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室内 温 湿 度耗 电 量精 密 空 调系 统2010-05-29 至2010-06-0824.2 ，62%RH13.627.0 , 6
11、2%RH5818 度蒸 发 式 冷气 系 统2010-06-09 至2010-06-1825.0 ，65%RH21.2 , 90%RH27.5 , 63%RH2328 度节能结论：通过以上两种工作模式的实测数据，用公式（1）可以算出该机房的节能率为： 60%。4、昆明移动 35 局机房项目概况：机房面积约350，层高6.0m；原来配备共4台精密空调。经过节能改造后安装澳蓝蒸发式冷气机2套。实测数据： 表 6工 作 模 式 运 行 时 间平 均 室外 温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室内 温 湿 度耗 电 量精 密 空调 系 统2010-04-06 至2010-04-1621.5 ，43.
12、8%RH14.023.9 , 30.2%RH6933 度蒸 发 式冷 气 系 统2010-03-26 至2010-04-0617.2 ，58.1%RH13.9 , 87%RH21.9 , 52%RH3073 度节能结论：通过以上两种工作模式的实测数据，用公式（1）可以算出该机房的节能率为： 59.7%。5、西藏电信西郊枢纽楼机房项目概况：机房共五层，分8个机房，共安装澳蓝蒸发式冷气机22套，测试评估了19套，具体分配如下：二楼1个NGN机房、三楼2个长途交换机房，安装9套节能系统；四楼1个传输机房，安装4套节能系统；五楼2个移动机房，安装6套节能系统。实测数据：五楼移动机房 表 7工 作 模
13、式 运 行 时 间平 均 室外 温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室内 温 湿 度耗 电 量精 密 空调 系 统2010-04-30 至2010-05-0214.3 ，30.6%RH9.920.3 ，23%RH2400 度蒸 发 式冷 气 系 统2010-05-02 至2010-05-0415.0 ，37.2%RH9.5 , 75%RH21.0 ，37.8%RH306 度四楼传输机房 表 8工 作 模 式 运 行 时 间平 均 室外 温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室内 温 湿 度耗 电 量精 密 空调 系 统2010-04-30 至2010-05-0214.8 ，33.2%RH10
14、.120.9 ，24%RH920 度蒸 发 式冷 气 系 统2010-05-02 至2010-05-0414.8 ，39.5%RH9.5 , 75%RH18.5 ，44.1%RH208 度二楼 NGN 机房和三楼长途交换机房 表 9工 作 模 式 运 行 时 间平 均 室外 温 湿 度平 均 送风 温 度平 均 室内 温 湿 度耗 电 量精 密 空调 系 统2010-04-30 至2010-05-0214.2 ，36.1%RH11.021.4 ，28.8%RH1260 度蒸 发 式冷 气 系 统2010-05-02 至2010-05-0415.2 ，38.0%RH9.6 , 75%RH20.8
15、 ，45.7%RH616 度节能结论：通过以上两种工作模式的实测数据，综合考虑整个机房的蒸发式冷气系统的耗电量，用公式（1）可以算出该机房的节能率为： 80%。五、节能要素分析从这些工程案例和笔者的实际经验来看，在排除因主客观原因导致的设计欠缺（比如设备选型太大，气流组织不合理等）和节能设备本身的节能能力（比如是否具有温湿度控制、节能电机和变频控制等）等因数外，节能的程度主要取决于室外温湿度参数、室内设定温度和适合冷气机运行的时间数。现就这些因数作一些简要说明。1、室内外空气的温湿度综合因数室外空气的温湿度合因数：从以上实测数据可以看出，节能的程度和室外空气的温湿度密切相关，更确切的说，应该是
16、指当地的湿球温度，湿球温度越低，送风温度就可以越低，就越节能。室内设定温度：室内温度设定值越高，适合冷气机运行的天数就越多，适用的地域范围就越广；和送风温度的差值就越大，所需风量就越小，就越节能。综合因数：综合以上两点因数，更确切的说，节能的程度应该是和送风温差 t 密切相关。送风温差：t=室内设定温度 t 内 -平均送风温度 t 送 （2 ）送风温差越大，就越节能。当送风温差发生变化时，冷气机的风量就跟着变化，其功率也相应变化，其关系为三次方的关系。2、适合冷气机运行的天数或小时数：从通信中心机房环境条件要求（YD/T1821-2008）的标准要求中知道，机房的相对湿度不能超过 80%，所以
17、在工程设计送风温度 t 送 后，对于凡是送风温度大于 t 送 ，且相对湿度大于 95%的天气或时段，是不应开启冷气机的，特别是在夏季。在 I-D 图上的表示如图 2。 图 2所以对蒸发型冷气机节能效果要做修正。若设计的送风温差为 3，那么平均湿球温度大于 24的天气，基本是属于不宜使用冷气机的时段。 但由于冷气机系统具备了蒸发式冷气机和精密空调自动联动控制功能, 即使在不适宜使用冷气机的天气, 特别是夏天 ,通过自动控制 ,也可以在部分时间里使用冷气机, 从而提高冷气机的节能效果. 所以为了修正这个因数,可以设定一个修正系数:k 天 =冷气机运行天数/机房需要冷却的总天数 (3)全年的 k 天
18、 可以按下面经验取值: 表 10室 内 设 定 温 度 夏 季 室 外 湿 球 温 度21 23 23 25 25 27 24 0.9 0.95 1.024 26 0.85 0.9 1.026 28 0.8 0.85 0.928 30 0.75 0.8 0.85 30 0.75 0.75 0.83、基本节能率的界定：从实测的数据发现，在以类似精密空调送风温差（精密空调的送风温度一般为 13 15 ，回风的设定温度为 24，所以其送风温差一般为 10）的工况下运行，蒸发式冷气机系统的节能率大约为 80%。我们以此来界定冷气机的基本节能率。4、净化过滤的功率因数：以上试点案例并未配置中高效过滤器，
19、所以若按要求配置好过滤装置，功率应增大 1.41.6 倍。相对的节能效果也会降低，所以系统若配有中高效过滤器，要对基本节能率进行修正，修正系数 k 功 可取 1.5。5、全年节能率 的经验计算公式：综合以上分析，可以给出全年节能率 的经验计算公式：=（80%/k 功 ）*(t/10 )1/3*k 天 焓 湿 图owgt( )d/k 80%RH 95 1n（4 ）六、公式的应用只要取得当地的气象参数，就可以预测某一城市或地区，某一年、某一月或某一天的节能效果，从而对设计和应用起到指导作用。现举个例子进行节能分析，例如分析下全国各地区的节能情况。1、 全国典型城市气象参数统计：根据我国主要城市室外
20、气象参数和全国各主要城市平均气温这些资料中所列出的气象参数统计如表 11。再依下表的数据比对得出室外气象参数类似区，以便取其中典型的城市进行节能计算。 表11省 份 城 市夏 季 室外 平 均每 年 不保 证 50h的 湿 球温 度 （ ）室 外 平 均温 度 低 于3（ ） 的月 份室 外 平均 相 对湿 度（ %RH）气 候 类 似地 区 说 明黑 龙 江 哈 尔 滨 23.9 1,2,3,11,12 74吉 林 长 春 24.0 1,2,3,11,12 74类 似 区 辽 宁 沈 阳 25.3 1,2,3,11,12 71 类 似 区 天 津 天 津 27.2 1,2,12 66河 北
21、石 家 庄 26.5 1,2,12 62北 京 北 京 26.5 1,2,12 59陕 西 西 安 26.6 1,2,12 67山 东 济 南 26.8 1,2,12 61河 南 郑 州 27.9 1,2,12 64类 似 区 四 川 成 都 26.7 0 83重 庆 重 庆 27.4 0 79广 西 桂 林 26.9 0 74类 似 区 上 海 上 海 28.3 0 78广 东 广 州 28.0 0 76浙 江 杭 州 28.6 0 79江 西 南 昌 28.0 0 74福 建 福 州 28.0 0 75湖 南 长 沙 28.0 0 76类 似 区 江 苏 南 京 28.5 1 76安 徽
22、合 肥 28.2 1 74湖 北 武 汉 28.2 1 78类 似 区 贵 州 贵 阳 22.7 0 77 类 似 区 山 西 太 原 23.3 1,2,11,12 70 类 似 区 甘 肃 兰 州 20.1 1,2,11,12 59 类 似 区 宁 夏 银 川 22.2 1,2,3,11,12 61内 蒙 古 呼 和 浩 特 20.8 1,2,3,11,12 60类 似 区 云 南 昆 明 19.7 0 67 类 似 区 新 疆 乌 鲁 木 齐 18.7 1,2,3,11,12 58青 海 西 宁 16.4 1,2,3,11,12 51类 似 区 西 藏 拉 萨 14.8 1,2,11,12
23、 43 类 似 区 2、类似区域典型城市一年中适合冷气机运行的平均送风温差计算：根据全国各主要城市平均气温先计算运行月的平均室外气温，再根据饱和效率 0.85 值推出类似区域典型城市送风温差。 表12送 风 温 差 t（ ）室 内 设 定 温 度区域类别代 表城 市适 宜冷 气机 运行 的室 外平 均温 度（ ）全 年 室外 平 均相 对 湿度（ %RH）表 查送 风温 度（ ） 25 2723 2521 23 长 春 15.4 74 13.4 12.6 10.6 8.6 沈 阳 17.5 71 15.2 10.8 8.8 6.6 北 京 16.4 59 13.2 12.8 10.8 8.8
24、成 都 16.2 83 14.9 11.1 9.1 7.1 福 州 19.6 75 17.5 8.5 6.5 4.5 南 京 16.5 76 14.4 11.6 9.6 7.6 贵 阳 15.2 77 13.5 12.5 9.5 7.5 太 原 15.8 70 14.2 11.8 8.8 6.6 兰 州 15.3 59 12.0 14.0 11.0 9.0呼 和浩 特15.1 60 11.8 14.2 11.2 9.2 昆 明 14.4 67 11.7 14.3 11.3 9.3乌 鲁木 齐16.5 58 12.8 13.2 10.2 8.2拉 萨 11.4 43 7.5 18.5 15.5
25、13.53、类似区域典型城市节能推测： 表 13不 配 置 中 高 效 过 滤 器 配 置 中 高 效 过 滤 器室 内 设 定 温 度区域类别城 市25 2723 2521 2325 2723 2521 23 长 春 86% 78% 68% 57% 52% 45% 沈 阳 82% 73% 59% 55% 48% 39% 北 京 78% 70% 61% 50% 47% 41% 成 都 75% 66% 57% 52% 44% 38% 福 州 64% 55% 46% 43% 37% 31% 南 京 71% 63% 55% 47% 42% 37% 贵 阳 86% 75% 65% 57% 50% 43
26、% 太 原 85% 73% 62% 57% 49% 41% 兰 州 90% 78% 70% 60% 52% 47%呼 和浩 特90% 78% 70% 60% 52% 47% 昆 明 90% 78% 70% 60% 52% 47%乌 鲁木 齐88% 77% 67% 59% 51% 45%拉 萨 96% 88% 80% 64% 59% 53%注：全年节能率 : =（80%/k 功 ）*(t/10) 1/3*k 天七、结论1、节能非常显著的地区为西藏、新疆、内蒙古、云南、甘肃等西部地区，节能率为 47%95%;2、节能较为显著的地区为东北、华北大部、西南大部等中西部地区，节能率为 40%85%;3、节能显著的地区为中东部和沿海地区，节能率为 30%65% 。八、参考文献1、黄翔，刘鸣，于向阳我国新疆地区蒸发冷却技术应用现状分析制冷与空调 2001(1):33-38 2、颜苏 芊，黄翔，文力等蒸发冷却技术在我国各区域适用性分析西安工程科技学院2003(2):1-7
