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【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)中心 電源系統(tǒng) 節(jié)能

21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)中心在政府、銀行等領(lǐng)域得到了廣泛推廣和應(yīng)用，在提高數(shù)據(jù)集成化處理等方面發(fā)揮著積極作用。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行建立在電源系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，設(shè)備用電負(fù)荷高達(dá)數(shù)千瓦。在環(huán)保節(jié)能理念下，降低數(shù)據(jù)中心能耗成為當(dāng)前其發(fā)展亟待解決的問(wèn)題之一。

1 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)，是一個(gè)綜合性、全面性供配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)解決計(jì)算機(jī)設(shè)備供電、用電問(wèn)題，且要兼顧其他設(shè)備供用電需求。通常來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)是由電源系統(tǒng)、輔助及配套設(shè)備構(gòu)成。

我國(guó)某運(yùn)營(yíng)商調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心能耗呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其是一些IDC業(yè)務(wù)較好的大城市，數(shù)據(jù)中心能耗占比非常大，如上海數(shù)據(jù)中心能耗比例為25%，而北京超過(guò)50%。另外，很多規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心機(jī)房仍然采用的是傳統(tǒng)能耗較高的UPS系統(tǒng)，單機(jī)負(fù)載量介于10%～30%之間，多數(shù)集中在20%，產(chǎn)生了極大的能源消耗?？梢?jiàn)數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)能耗較大，運(yùn)營(yíng)商在盡量更新節(jié)能減排產(chǎn)品時(shí)，要加大研究力度，將綠色、節(jié)能理念滲透至數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)建設(shè)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

2 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、復(fù)雜性工程，在實(shí)踐應(yīng)用中，可以從如下幾個(gè)方面入手：

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

二十世紀(jì)初，能量使用概率概念首次提出，即PUE。隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)日益深化，PUE概念受到了廣泛關(guān)注，在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用能夠幫助我們掌握當(dāng)前能源消耗情況，并進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心節(jié)能的關(guān)鍵在于IT主設(shè)備負(fù)載效率、空調(diào)系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)三個(gè)方面。因此在電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中要圍繞著這三個(gè)方面進(jìn)行。

2.2 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，常用數(shù)據(jù)中心多采用大規(guī)模服務(wù)器、小型機(jī)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全性與電源系統(tǒng)穩(wěn)定性存在密切聯(lián)系，對(duì)于電源系統(tǒng)安全性提出了更高要求。而計(jì)算機(jī)中心服務(wù)器等設(shè)備用電特性等要進(jìn)行設(shè)計(jì)，比對(duì)不同方案優(yōu)劣勢(shì)，選擇最佳方案，從而為數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)計(jì)算機(jī)中心能夠穩(wěn)定、有序運(yùn)行。因此結(jié)合相關(guān)規(guī)范來(lái)看，本文將電子信息系統(tǒng)劃分為三個(gè)等級(jí)，即A、B、C三級(jí)，并將數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)劃分為交流供電與高壓直流供電兩種。

2.3 高壓直流系統(tǒng)

現(xiàn)代技術(shù)快速發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，HVDC電源供電效率得到顯著提升，為數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)帶來(lái)了更多發(fā)展機(jī)遇。HVDC供電具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，其電池能夠直接與服務(wù)器輸入端相連，不需要添加任何逆變?cè)O(shè)備的處理，實(shí)現(xiàn)不間斷供電目標(biāo)。同時(shí)，在擴(kuò)容方面，較傳統(tǒng)模式更具便利性，后續(xù)維護(hù)簡(jiǎn)便。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了模塊功率密度，且整機(jī)效率也得到了顯著改善。通過(guò)在實(shí)踐中應(yīng)用的比較，引入HVDC供電模式能夠有效降低PUE指標(biāo)，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心供電朝著綠色化、現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)變。當(dāng)市電直供時(shí)，系統(tǒng)僅是線路系統(tǒng)與配電損耗，系統(tǒng)效率有了較大的提升。如2016年，上海、北京及天津等電力公司用電客戶系統(tǒng)停電時(shí)間都在1小時(shí)以內(nèi)，可考慮均在99.9%以上，同時(shí)我國(guó)江蘇省等其他地區(qū)停電時(shí)間在2小時(shí)以內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行效率為99%。

2.4 優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)

除了對(duì)高壓直流系統(tǒng)進(jìn)行改造，還要加強(qiáng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)綜合節(jié)能的調(diào)整和優(yōu)化，以此來(lái)提高空調(diào)運(yùn)行有效性。在實(shí)踐中，可以采取如下措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。如針對(duì)大型數(shù)據(jù)中心，可以設(shè)置集中式冷凍水型恒溫恒濕空調(diào)，架空地板精確下送風(fēng)，充分利用自然風(fēng)，提高對(duì)資源的優(yōu)化配置和利用率，以此來(lái)減少能源過(guò)度消耗。同時(shí)，還要合理設(shè)定機(jī)房溫濕度、分區(qū)精確供冷，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。在系統(tǒng)節(jié)能改造中，要充分考慮相關(guān)影響因素，如針對(duì)部分空調(diào)，可以去掉加濕功能，以此來(lái)消除空調(diào)在加濕過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)多能耗，提高系統(tǒng)使用針對(duì)性和科學(xué)性。盡可能考慮應(yīng)用自適應(yīng)控制系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房負(fù)荷變化趨勢(shì)與特點(diǎn)，自動(dòng)安排空調(diào)數(shù)量，以此來(lái)達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，要及時(shí)更新和改造數(shù)據(jù)中心上送風(fēng)口，提高節(jié)能有效性。

2.5 模塊交流電系統(tǒng)

為了有效突破傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)存在的負(fù)載率低等弊端和問(wèn)題，在節(jié)能改造過(guò)程中可以引入模塊化概念，將其應(yīng)用于UPS設(shè)計(jì)生產(chǎn)領(lǐng)域，對(duì)交流電系統(tǒng)整體性能予以優(yōu)化。通常而言，模塊化UPS系統(tǒng)有機(jī)架、UPS功率模塊等構(gòu)成，與直接供電系統(tǒng)存在相似之處，能夠?qū)崿F(xiàn)冗余，兼顧多臺(tái)設(shè)備運(yùn)行需求，且具有較強(qiáng)的靈活性，能夠根據(jù)實(shí)際負(fù)載量，堅(jiān)持針對(duì)性原則配置合理的電源容量，使得系統(tǒng)效率及可靠性等均能夠得到一定程度的提升，減少對(duì)能源的過(guò)度消耗。

3 結(jié)論

根據(jù)上文所述，全球變暖趨勢(shì)愈演愈烈，綠色節(jié)能理念逐漸深入人心，新型、高效綠色電源將成為未來(lái)社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢(shì)。數(shù)據(jù)中心作為智慧城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)和前提，且處于不間斷運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中，其能耗非常龐大，如果不加以處理，勢(shì)必會(huì)對(duì)城市發(fā)展產(chǎn)生過(guò)多的負(fù)擔(dān)。因此新時(shí)期，將綠色理念滲透至數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)中勢(shì)在必行。在實(shí)踐中，我們不僅要優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)，且可以采用模塊化方式調(diào)整交流電系統(tǒng)，不斷降低數(shù)據(jù)中心對(duì)能源的消耗，從而推動(dòng)數(shù)據(jù)中心持續(xù)發(fā)展。

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篇2

在本文中，筆者從通信網(wǎng)絡(luò)能耗的特征及其所需的環(huán)境入手，就當(dāng)前通信設(shè)備、基站及電源的能耗狀況進(jìn)行總結(jié)，從而綜合分析能耗分布，進(jìn)而指出有效的節(jié)能措施。依托于此，筆者提出構(gòu)建通信機(jī)房節(jié)能改造方案與基站節(jié)能方案。這些方案對(duì)于我國(guó)通信企業(yè)的節(jié)能現(xiàn)狀改良具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。通信企業(yè)應(yīng)加大能耗方面的管理與控制工作，綜合運(yùn)用多種信息化技術(shù)，結(jié)合自身的實(shí)際狀況，逐步構(gòu)建起節(jié)能型的通信網(wǎng)絡(luò)，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)其自身的可持續(xù)發(fā)展，有效降低運(yùn)營(yíng)成本。

關(guān)鍵詞：

通信網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)能耗；節(jié)能技術(shù)

目前，我國(guó)各項(xiàng)信息化建設(shè)工作正穩(wěn)步開(kāi)展，通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)最為重要的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們的日常生活都有著重要的影響。隨著通信網(wǎng)絡(luò)的不斷拓展，其所消耗的能源量也不斷上升。盡管其對(duì)于單位GDP能耗來(lái)講并不算高，然而總量卻非常龐大。在我國(guó)，通信網(wǎng)絡(luò)所消耗的重要能源為電力及燃油等，這之中電力為主要消耗能源，高達(dá)87%，年消耗量約為200億KW•h。2007年，僅中國(guó)電信一家耗電量就超過(guò)60億KW•h，這些電能主要被用于維持各種設(shè)備的運(yùn)作，其中通信設(shè)備的耗電量達(dá)到50%，機(jī)房空調(diào)的耗電量則達(dá)到40%，其他電量被用于照明與環(huán)境監(jiān)控等。中國(guó)移動(dòng)的耗電狀況也與之相似，其電能也是主要被用于通信設(shè)備與機(jī)房空調(diào)。隨著我國(guó)信息化水平的提升，我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，位居全球首位。對(duì)于通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，其在能源方面的支出成本也不斷增多，達(dá)到總成本的3%。為了有效地降低運(yùn)營(yíng)成本，通信企業(yè)紛紛加大能耗方面的研究與投入，積極開(kāi)展各項(xiàng)實(shí)踐工作，如針對(duì)機(jī)房空調(diào)與通信設(shè)備能源消耗方面提出變頻節(jié)能、新風(fēng)節(jié)能、新型制冷劑等節(jié)能技術(shù)。與此同時(shí)，其不斷提高信息化水平，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的節(jié)能管理。在新一輪電信重組方案下，通信企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)將陷入白熱化階段，通信企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下獲得經(jīng)濟(jì)效益就必須有效地控制能耗成本。所以，通信企業(yè)必須要構(gòu)建節(jié)能型的組織結(jié)構(gòu)，樹(shù)立起綠色建網(wǎng)的新型理念，做好節(jié)能減排工作，最大限度地降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。盡管通信行業(yè)的科技含量非常高，其能源消耗量卻非常龐大。通信行業(yè)的快速發(fā)展能夠滿足社會(huì)的通信服務(wù)需求，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與提高人們生活水平具有重要意義。隨著用戶數(shù)量的不斷增加，通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷拓展，其耗能量也逐步上升。對(duì)于通信企業(yè)來(lái)說(shuō)，通信設(shè)備與機(jī)房空調(diào)的耗能量最大。整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)要想穩(wěn)定運(yùn)作，就必須保證機(jī)房?jī)?nèi)的溫度與濕度合適，這一點(diǎn)必須要靠機(jī)房空調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而機(jī)房空調(diào)的數(shù)量與配置狀況是由通信設(shè)備來(lái)決定的。因此，在降低能源的過(guò)程中應(yīng)從通信設(shè)備能耗入手。

1通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗狀況及節(jié)能策略

1.1通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的耗能狀況。對(duì)于傳統(tǒng)的PSTN來(lái)說(shuō)，其最為關(guān)鍵的設(shè)備為程控交換設(shè)備。因?yàn)樵谶\(yùn)作的過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，所以程控交換設(shè)備的電力供應(yīng)必須穩(wěn)定，不可以中斷。為了提高機(jī)房?jī)?nèi)電源的穩(wěn)定，可以分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的路徑。主電源經(jīng)過(guò)不同的獨(dú)立路徑最終達(dá)到各個(gè)機(jī)架，所有的機(jī)架都能夠獲得兩路電源。在數(shù)據(jù)通信方面，最關(guān)鍵的設(shè)備為寬帶交換設(shè)備?？梢圆捎弥绷鞴╇姺绞剑?48v）來(lái)滿足ATM/FR的運(yùn)作需要。在整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器與路由器均為關(guān)鍵設(shè)備，可以增加UPS設(shè)備，從而確保其穩(wěn)定運(yùn)作。隨著科技水平的不斷提升，通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各種設(shè)備也不斷更新。目前，這些設(shè)備大多處于新舊交替的階段。傳統(tǒng)PSTN與NGN設(shè)備為交換機(jī)房的主要設(shè)備類(lèi)型。這之中，傳統(tǒng)的PSNT程控交換設(shè)備集成度不高，其往往數(shù)量龐大，對(duì)空間的需求量非常大，且對(duì)環(huán)境也有著非常高的要求，能耗量非常大。DNN設(shè)備、IP網(wǎng)服務(wù)器、寬帶交換機(jī)等為數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的主要設(shè)備。多數(shù)數(shù)據(jù)機(jī)房的服務(wù)器都是交流供電的，交流、直流變換次數(shù)比較多，每次變換都會(huì)損失一定的能量。

1.2通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的節(jié)能策略。在實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)能的過(guò)程中可以從兩大方面入手，首先是在選擇網(wǎng)元設(shè)備的過(guò)程中應(yīng)盡量選擇那些能耗低的、環(huán)境要求低的節(jié)能設(shè)備；其次針對(duì)用電負(fù)荷應(yīng)加以適度調(diào)整。具體措施包括如下幾點(diǎn)：一是積極開(kāi)展設(shè)備普查工作，及時(shí)對(duì)那些能耗量大的設(shè)備進(jìn)行更新，大力推廣小型節(jié)能設(shè)備，從而逐步實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高效節(jié)能。二是加大軟交換設(shè)備的應(yīng)用率，減少設(shè)備占地空間，減少能耗；三是設(shè)置設(shè)備運(yùn)作的合理參數(shù)，確保其工作狀態(tài)最佳。

2通信電源系統(tǒng)的能耗狀況及節(jié)能策略

2.1通信電源系統(tǒng)的能耗狀況。以往的通信供電都是采用集中供電的方式，目前其已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了分散化的供電方式，提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作的穩(wěn)定性，并有效地降低了能耗。分散式的供電方式使得每個(gè)設(shè)備都能夠獲得兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立供電。即便是某一供電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，也可以從另一供電系統(tǒng)獲得電力，通信系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作。供電方式缺乏科學(xué)性、蓄電池老化嚴(yán)重、集中監(jiān)控不到位是通信電源系統(tǒng)中存在的主要問(wèn)題。所以系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)電源與UPS設(shè)備會(huì)出現(xiàn)很多諧波，使得電能質(zhì)量變差，損耗增多，并引發(fā)保護(hù)裝置失效、無(wú)法啟動(dòng)后備發(fā)動(dòng)機(jī)等嚴(yán)重后果。

2.2通信電源系統(tǒng)的節(jié)能策略。在供電方面開(kāi)展節(jié)能降耗能夠促使直流供電所與現(xiàn)實(shí)通信負(fù)荷接近，降低損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，降低成本。分散式的供電方式對(duì)用電環(huán)境的要求有所降低，在諧波治理技術(shù)的應(yīng)用下，其能夠降低UPS導(dǎo)致的交流諧波失真情況。低諧波輸入可以有效地改善電源給電網(wǎng)帶來(lái)的負(fù)載狀況，避免其他設(shè)備產(chǎn)生的諧波干擾。與此同時(shí)，其還能夠有效地降低設(shè)備額定容量，使得電源能夠被有效利用。在對(duì)通信工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就應(yīng)該充分考慮電源系統(tǒng)的節(jié)能狀況，選擇多種經(jīng)濟(jì)而節(jié)能的設(shè)備。

3通信基站的能耗狀況及節(jié)能策略

3.1通信基站的能耗狀況。隨著用戶數(shù)量的不斷增加，通信基站的數(shù)量也相應(yīng)增多，基站耗電量也逐步加大。以中國(guó)移動(dòng)公司為例，其通信基站的耗電量達(dá)到總量的73%。通信基站所涉及到的用電設(shè)備非常多，涵蓋主設(shè)備、電源設(shè)備、空調(diào)與傳輸設(shè)備等。

3.2通信基站的節(jié)能策略。通信企業(yè)在建設(shè)基站的時(shí)候應(yīng)采用最少的基站來(lái)實(shí)現(xiàn)通信面積的覆蓋，同時(shí)控制單個(gè)基站的耗電量。具體操作可以從如下幾點(diǎn)進(jìn)行：一是對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在滿足通信需求的同時(shí)，盡可能減少基站的數(shù)量；二是根據(jù)實(shí)際狀況選擇合適的節(jié)能技術(shù)，使得基站內(nèi)空調(diào)的工作時(shí)間能夠降低，借助自然冷空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)的溫度調(diào)節(jié)；三是加大太陽(yáng)能、風(fēng)能等供電系統(tǒng)的應(yīng)用；四是加大發(fā)射功率控制系統(tǒng)的應(yīng)用力度。

4通信機(jī)房空調(diào)的能耗狀況及節(jié)能策略

4.1通信機(jī)房空調(diào)的能耗狀況。通信機(jī)房?jī)?nèi)的各種設(shè)備決定了通信機(jī)房的環(huán)境要求。通信機(jī)房?jī)?nèi)的很多設(shè)備都是有集成電路與電容等多種電子元器件所構(gòu)成的，在運(yùn)作的時(shí)候，一部分電能被消耗，一部分電能被轉(zhuǎn)化成為熱量。這些電子元器件要想穩(wěn)定運(yùn)作并擁有較長(zhǎng)使用壽命必須要及時(shí)消除其產(chǎn)生的熱量。每當(dāng)其所處的溫度增加10℃的時(shí)候，其壽命會(huì)減低50%，計(jì)算機(jī)的可靠性也會(huì)大幅度下降。由于機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備眾多，產(chǎn)生的熱量非常大，因此必須借助空調(diào)調(diào)節(jié)溫度。所以，基本上所有的通信機(jī)房空調(diào)都是24小時(shí)全年運(yùn)作的，消耗的電能非常多。

4.2通信機(jī)房空調(diào)的節(jié)能策略。一是選擇變頻、新型制冷劑與技術(shù)；二是構(gòu)建其冷熱分離的通道，這樣能夠促進(jìn)氣流的有效流動(dòng)，加快散熱。在當(dāng)前的機(jī)電節(jié)能領(lǐng)域中，變頻技術(shù)被應(yīng)用地十分廣泛，在其作用下，我們不需要多次開(kāi)啟設(shè)備來(lái)調(diào)節(jié)溫度，其不僅能降低損耗，還能夠提高效能。新風(fēng)節(jié)能技術(shù)是借助自然條件來(lái)應(yīng)用的，當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，可以借助室外的自然新風(fēng)來(lái)降低室內(nèi)的溫度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】通信電源;節(jié)能降耗;移動(dòng)通信

1.開(kāi)關(guān)電源和UPS節(jié)能技術(shù)

高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，高能源效率的產(chǎn)品不斷創(chuàng)新，新一代通信用高效整流模塊具有高效率、高可靠性及綠色節(jié)能等顯著特性。高效開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的功率因數(shù)校正采用無(wú)整流橋技術(shù)，交流輸入電流諧波失真小于5%；DC/DC轉(zhuǎn)換電路采用先進(jìn)的拓?fù)潆娐?，寬?fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率高；直流輸出整流采用同步整流技術(shù)，降低損耗的同時(shí)提高了效率；負(fù)載率在20%-80%時(shí)模塊效率高達(dá)%%。

IGBT整流型UPS融入了“節(jié)能環(huán)?！钡木G色設(shè)計(jì)理念，其主要特點(diǎn)有:實(shí)現(xiàn)整流技術(shù)與濾波技術(shù)的無(wú)縫結(jié)合，系統(tǒng)效率達(dá)到95%；可采用節(jié)能模式運(yùn)行，應(yīng)用于并機(jī)系統(tǒng)，效率提升到99%；在UPS并聯(lián)系統(tǒng)或雙總線系統(tǒng)中，當(dāng)UPS負(fù)載率較低時(shí)，UPS系統(tǒng)可以采用休眠技術(shù)提高負(fù)載率，使UPS運(yùn)行在高效率區(qū)間。UPS技術(shù)無(wú)需額外濾波裝置便能使輸入電流諧波失真在5%以下，完全消除UPS對(duì)電網(wǎng)的回饋諧波污染，在提高電網(wǎng)效率的同時(shí)，減少電纜發(fā)熱，降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

開(kāi)關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)是指根據(jù)負(fù)載電流大小，與系統(tǒng)的實(shí)配模塊數(shù)量和容量相比較，通過(guò)智能軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，自動(dòng)調(diào)整工作整流模塊的數(shù)量，使部分模塊處于休眠狀態(tài)，把整流模塊調(diào)整到最佳負(fù)載率下工作，從而降低系統(tǒng)的帶載損耗和空載損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的?，F(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的大部分開(kāi)關(guān)電源設(shè)備可通過(guò)軟件升級(jí)、更換控制芯片或更換監(jiān)控模塊的方式完成節(jié)能改造。

2.電源系統(tǒng)諧波治理技術(shù)

諧波治理技術(shù)降低了電源系統(tǒng)的電流與電壓畸變，提升了系統(tǒng)功率因素，降低了系統(tǒng)功率損耗達(dá)2.4%；提升了變壓器、電纜及主要開(kāi)關(guān)的可用容量，杜絕了柴油發(fā)電機(jī)組可能出現(xiàn)的震蕩現(xiàn)象，降低了電源系統(tǒng)設(shè)備投資，消除了電源系統(tǒng)的隱患。

分析諧波對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的影響，建議對(duì)諧波危害嚴(yán)重的局房進(jìn)行諧波治理。通過(guò)定量計(jì)算分析，對(duì)局房系統(tǒng)內(nèi)部分較大諧波源進(jìn)行諧波治理后，變壓器出線處及油機(jī)出線處電壓總諧波畸變率小于3%，電流總諧波畸變率小于5%。由于濾波器本身為耗能設(shè)備，考慮節(jié)省投資及電能損耗，當(dāng)系統(tǒng)諧波含量達(dá)到上述目標(biāo)后，剩下的部分諧波源則無(wú)需進(jìn)行治理。建議采用并聯(lián)有源濾波器的方法分散治理各個(gè)較大諧波源(如UPS諧波源、開(kāi)關(guān)電源諧波源)，從而有效減小諧波對(duì)通信電源系統(tǒng)的污染。對(duì)于部分局房也可采用并聯(lián)無(wú)源濾波器或集中治理的方法。

3.端子蓄電池節(jié)能技術(shù)

前置端子蓄電池的基本原理和結(jié)構(gòu)與2V蓄電池相似，不同之處是前置端子蓄電池把6個(gè)相同容量的2V蓄電池單體串接后安放在具有6個(gè)電池槽的電池外殼內(nèi)。由12V/200A·h組成的48V系統(tǒng)，不管是生產(chǎn)用料，還是包裝、安裝用料等方面都比由2 V/200A·h組成的48V系統(tǒng)大大降低，同時(shí)電池的回收成本也會(huì)相應(yīng)降低。

蓄電池分區(qū)溫控系統(tǒng)是將蓄電池安裝在獨(dú)立的空間內(nèi)，并進(jìn)行單獨(dú)的溫度控制，可提高機(jī)房主設(shè)備和電源設(shè)備的工作溫度，從而降低站點(diǎn)能耗。系統(tǒng)建成后可為蓄電池提供15℃-25℃的工作環(huán)境，基站設(shè)備的工作溫度從25℃提高至40℃。目前，蓄電池局部溫度調(diào)節(jié)的措施主要有地埋保溫箱、壓縮機(jī)恒溫箱和半導(dǎo)體恒溫箱。

防止負(fù)極不可逆硫酸鹽化最簡(jiǎn)單的方法是及時(shí)充電和不要過(guò)放電。蓄電池一旦發(fā)生了不可逆硫酸鹽化，如能及時(shí)處理尚能挽救。一般的處理方法是將電解液的濃度調(diào)低，用比正常充電電流小一半或更低的電流進(jìn)行充電，然后放電再充電，如此反復(fù)數(shù)次達(dá)到應(yīng)有的容量以后，重新調(diào)整電解液濃度及液面高度。

脈沖修復(fù)也可恢復(fù)電磁容量，主要有在線式修復(fù)和離線式修復(fù)兩種方式。在線式修復(fù)所需要的能源很少，修復(fù)周期較長(zhǎng)(產(chǎn)生修復(fù)效果一般要一兩個(gè)月以上)，但是由于除硫器常年并聯(lián)在電池極柱兩端，可以漸進(jìn)地達(dá)到除硫的效果。對(duì)于沒(méi)有硫化的電池，除硫器可以抑制電池的硫化。離線式修復(fù)可以產(chǎn)生快速的脈沖，脈沖電流相對(duì)比較大，產(chǎn)生脈沖的頻率比較高，脈沖占空比比較大。這種修復(fù)儀主要是用來(lái)修復(fù)硫化比較嚴(yán)重的蓄電池。

4.高壓直流供電技術(shù)

經(jīng)過(guò)多次交直流轉(zhuǎn)化，UPS的電源轉(zhuǎn)換效率很低。如果考慮到UPS可靠性較低，需要采用冗余并機(jī)系統(tǒng)備份，系統(tǒng)本身的復(fù)雜性致使能源效率不斷降低。UPS供電系統(tǒng)工作在低負(fù)載狀態(tài)(低于40%)下時(shí)，其轉(zhuǎn)換效率在UPS單系統(tǒng)效率的80%以下。如果改為高壓直流系統(tǒng)供電，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)側(cè)減少一次DC/AC變換，IT設(shè)備側(cè)減少一次AC/DC變換，可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。

單系統(tǒng)高壓直流供電的電源轉(zhuǎn)換效率可提高到76%，而且由于高壓直流供電系統(tǒng)的可靠性大大提高，不需要采用冗余并機(jī)系統(tǒng)，因此，比起冗余并機(jī)的UPS系統(tǒng)，高壓直流供電系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率要提高18%以上。

5.風(fēng)扇智能調(diào)速技術(shù)

智能調(diào)速主要是系統(tǒng)監(jiān)控模塊利用溫度傳感，收集工作中的環(huán)境、板卡和主要電路的實(shí)時(shí)溫度，并根據(jù)既定的策略，調(diào)扇模塊的供電電壓，使之運(yùn)行在合理的轉(zhuǎn)速。

統(tǒng)計(jì)表明，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備80%以上的時(shí)間工作在風(fēng)扇低速運(yùn)行的狀態(tài)，通過(guò)風(fēng)扇智能調(diào)速能夠節(jié)省50%-70%散熱功耗?，F(xiàn)網(wǎng)不支持風(fēng)扇智能調(diào)速的設(shè)備可通過(guò)升級(jí)軟件并同時(shí)更換新風(fēng)扇盒來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。

6.冷熱電三聯(lián)供技術(shù)

燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)是指以天然氣為主要燃料帶動(dòng)燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備(燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等)運(yùn)行，產(chǎn)生的電力滿足用戶的電力需求，同時(shí)系統(tǒng)排出的廢熱通過(guò)余熱回收利用設(shè)備(余熱鍋爐、吸收式制冷機(jī)組等)向用戶供熱、供冷。

通常大型發(fā)電廠的發(fā)電效率為35%-55%，如果扣除廠用電和線損率，終端的利用效率最高能達(dá)到47%。作為一種分布式能源形式，燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)可以避免上述損失，其終端用戶的能源利用效率最高可達(dá)到90%。發(fā)展該系統(tǒng)以及其他分布式能源系統(tǒng)可以大幅度提高社會(huì)能源利用效率，大量節(jié)省了一次能源(市電)。通過(guò)發(fā)電機(jī)配套余熱嗅化銼吸收式制冷機(jī)產(chǎn)生7℃的冷水供機(jī)房專用空調(diào)，減少機(jī)房空調(diào)電耗，這也是三聯(lián)供給系統(tǒng)與其他發(fā)電機(jī)組最大的不同。

移動(dòng)機(jī)房樓全年具有比較穩(wěn)定的發(fā)熱量和耗電量，且用電負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，適宜采用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)。

7.基站太陽(yáng)能利用技術(shù)

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【關(guān)鍵詞】節(jié)能減排；精確送風(fēng)；按需送風(fēng)；智能化；網(wǎng)格化

1、概述

節(jié)能減排是國(guó)務(wù)院“十二五”規(guī)劃中的重要發(fā)展戰(zhàn)略，也是對(duì)各個(gè)行業(yè)、尤其是高科技行業(yè)的期望和要求。在電信業(yè)，2011年底工業(yè)和信息化部的通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)牽頭起草的《通信電源及機(jī)房環(huán)境節(jié)能技術(shù)指南》應(yīng)運(yùn)而生，規(guī)定了接下來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，通信電源和機(jī)房環(huán)境節(jié)能的總體要求。

有專家測(cè)算，在數(shù)據(jù)機(jī)房的電力消耗中，IT設(shè)備、機(jī)房制冷和電源設(shè)備分別為5：4：1的關(guān)系，即服務(wù)器、存儲(chǔ)、交換機(jī)的電力消耗占總能源消耗的50%，而機(jī)房制冷電力消耗占40%，UPS等電源設(shè)備耗電占10%。還有更為精確的測(cè)算指出：在通信機(jī)房能耗組成中，通信設(shè)備能耗占53%，空調(diào)能耗占37% 。

針對(duì)機(jī)房制冷電力這40%左右的電力消耗，業(yè)內(nèi)諸多運(yùn)營(yíng)商與廠商通過(guò)精確送風(fēng)系統(tǒng)的建制實(shí)踐，取得了諸多節(jié)能經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)效益，以及豐厚的研究成果：從初期的中央空調(diào)集中送風(fēng)，到管道式精確送風(fēng)，再到獨(dú)立腔體精確送風(fēng)，直至今天采取溫度采集器、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、熱交換、濕幕新風(fēng)等諸多技術(shù)手段，力圖在保障IT設(shè)備、電源設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，進(jìn)一步降低制冷能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

此時(shí)，精確送風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展走到了一個(gè)十字路口：機(jī)房在實(shí)現(xiàn)了管道式、乃至獨(dú)立腔體的上送風(fēng)或下送風(fēng)之后，精確送風(fēng)系統(tǒng)的下一步發(fā)展向何處去？在已充分貫徹了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”、“無(wú)局部熱島”的設(shè)計(jì)原則之后，進(jìn)一步提升能耗利用率、進(jìn)一步提升節(jié)能效果的設(shè)計(jì)原則是什么？

本文力圖通過(guò)對(duì)精確送風(fēng)發(fā)展脈絡(luò)的梳理，結(jié)合運(yùn)營(yíng)商精確送風(fēng)系統(tǒng)的建制實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)房精確送風(fēng)的下一步發(fā)展方向——智能網(wǎng)格化發(fā)展，進(jìn)行探索和論證。

2、精確送風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展沿革

回顧機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，可以分為以下三個(gè)主要階段：

1)中央空調(diào)集中送風(fēng)

在數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)初期，尚沒(méi)有明確的精確送風(fēng)概念。機(jī)房制冷同普通辦公空間制冷一樣，均是采用最基本的中央空調(diào)集中送風(fēng)，送風(fēng)通道與回風(fēng)通道與普通辦公空間的設(shè)置也基本相同，只是在溫度設(shè)定、送風(fēng)風(fēng)量等方面，根據(jù)機(jī)房功耗大小和溫度要求，與普通辦公空間執(zhí)行了不同的設(shè)定策略。

因此，這一階段的機(jī)房制冷尚不能稱之為精確送風(fēng)，仍屬于粗獷式的集中送風(fēng)：送回風(fēng)通道不獨(dú)立，冷熱氣流直接短路，常易出現(xiàn)局部熱島，因而制冷效果欠佳，用電量較大。

2)管道式精確送風(fēng)

面對(duì)粗獷式集中送風(fēng)的種種局限，業(yè)界提出了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”、“無(wú)局部熱島”的設(shè)計(jì)原則。在這些設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)下，出現(xiàn)了第一代的精確送風(fēng)：管道式精確送風(fēng)。

無(wú)論是上送風(fēng)管道式精確送風(fēng)，還是下送風(fēng)管道式精確送風(fēng)，它都第一次將送風(fēng)口延伸到機(jī)柜前面板，將回風(fēng)口延伸至機(jī)柜后面板，從而實(shí)現(xiàn)了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”。為實(shí)現(xiàn)送回風(fēng)通道的獨(dú)立，在管道式精確送風(fēng)階段，就提出了機(jī)柜面對(duì)面、背對(duì)背的排布方式，在一定程度上減少了冷熱氣流的短路。

革新的機(jī)柜排布方式，配合管道式精確送風(fēng)，提升了設(shè)備的制冷效果，也在一定程度上降低了制冷設(shè)備的能耗。

3)獨(dú)立腔體精確送風(fēng)

在管道式精確送風(fēng)的長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程中，逐漸發(fā)現(xiàn)：冷熱氣流仍不時(shí)出現(xiàn)短路，機(jī)柜內(nèi)部仍有部分區(qū)域容易出現(xiàn)局部熱島。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：這是由于送回風(fēng)通道仍未完全獨(dú)立造成的，換句話說(shuō)，管道式精確送風(fēng)并未將“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”的設(shè)計(jì)原則貫徹到極致。

在這個(gè)背景下，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)機(jī)房將已經(jīng)延伸至機(jī)柜前面板的送風(fēng)通道，與機(jī)柜進(jìn)行了更緊密的密和：構(gòu)建送風(fēng)腔，使送風(fēng)通道與環(huán)境完全隔絕，從而完全實(shí)現(xiàn)了送回風(fēng)通道的獨(dú)立、避免了冷熱氣流的短路和局部熱島，真正做到了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”。

發(fā)展至此，“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”、“無(wú)局部熱島”的設(shè)計(jì)原則已基本應(yīng)用到極致，精確送風(fēng)系統(tǒng)的下一步發(fā)展應(yīng)何去何從？

3、精確送風(fēng)系統(tǒng)的智能網(wǎng)格化發(fā)展

3.1設(shè)計(jì)原則

就在此時(shí)，節(jié)能減排被國(guó)務(wù)院提為“十二五”規(guī)劃中的重要發(fā)展戰(zhàn)略，在政府工作報(bào)告中反復(fù)提及，這為精確送風(fēng)系統(tǒng)的下一步發(fā)展引領(lǐng)了方向，提供了思路。

在當(dāng)前機(jī)房精確送風(fēng)的實(shí)踐中，我們時(shí)常遇到這樣的困惑：

1)在一個(gè)投入使用不久的新建機(jī)房，因考慮到未來(lái)擴(kuò)容需要，共建制了十排機(jī)柜，并為十排機(jī)柜都安裝了精確送風(fēng)系統(tǒng)。目前只有五排機(jī)柜內(nèi)有設(shè)備，但精確送風(fēng)系統(tǒng)一旦開(kāi)啟，十排機(jī)柜都進(jìn)行了送風(fēng)制冷，能耗浪費(fèi)甚是可惜。是否有辦法根據(jù)設(shè)備的排布，靈活控制送風(fēng)的區(qū)域呢？

2)在另一排布滿設(shè)備的機(jī)柜組內(nèi)，第一個(gè)機(jī)柜與第二個(gè)機(jī)柜相比，因功能不同、硬件配置不同，發(fā)熱量相差很大。為保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，精確送風(fēng)系統(tǒng)只能以發(fā)熱量最大機(jī)柜的需求設(shè)定溫度和風(fēng)量，其他機(jī)柜過(guò)多的送風(fēng)量只能按部就班地回到了回風(fēng)通道，浪費(fèi)極大。是否有辦法根據(jù)機(jī)柜不同的發(fā)熱量，給不同機(jī)柜送出不同的風(fēng)量呢？

3)在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)，因前臺(tái)業(yè)務(wù)在不同時(shí)段繁忙程度不同，機(jī)柜內(nèi)的后臺(tái)設(shè)備在不同時(shí)段的能耗也相差很大。同樣，為保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，精確送風(fēng)系統(tǒng)只能以最繁忙時(shí)段的需求設(shè)定溫度和風(fēng)量，其他時(shí)段過(guò)多的送風(fēng)量造成了一定的浪費(fèi)。是否有辦法根據(jù)機(jī)柜不同的發(fā)熱量，在不同時(shí)段給同一機(jī)柜送出不同的風(fēng)量呢？

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關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心（IDC）；制冷；發(fā)電；可行性分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TU831.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）08-0052-02

1 數(shù)據(jù)中心（IDC）節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用背景

1.1 數(shù)據(jù)中心（IDC）能耗現(xiàn)狀

IDC作為互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的支撐平臺(tái)，其技術(shù)的創(chuàng)新能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系到互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展。當(dāng)前我們國(guó)家對(duì)IDC提出了綠色節(jié)能環(huán)保的概念，如何打造綠色I(xiàn)DC，節(jié)能是關(guān)鍵。IDC在能耗使用方面制冷設(shè)備是占到了45%，IT設(shè)備占到了30%的耗能，供配電系統(tǒng)是24%，照明和其他的設(shè)備占到了1%的份額。可以看出制冷設(shè)備的能耗占用比是最大的，減少制冷的能耗我們就離綠色I(xiàn)DC就近了一步。

目前，數(shù)據(jù)中心都擁有大量服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通訊設(shè)備，耗能巨大，一個(gè)數(shù)據(jù)中心一年的耗電量有時(shí)可以達(dá)到上百萬(wàn)千瓦，數(shù)據(jù)中心設(shè)備工作時(shí)發(fā)出大量熱量，需要大功率制冷系統(tǒng)維持環(huán)境適宜溫度。長(zhǎng)期以來(lái)多采用空調(diào)制冷系統(tǒng)和自然冷卻配合實(shí)施，所有的熱量均屬于搬出數(shù)據(jù)中心“扔到大氣層”，自然環(huán)境中了，不同的地方往往只是盡可能采用更低成本的手段實(shí)現(xiàn)“扔”熱量的辦法，數(shù)據(jù)中心本身是高耗電系統(tǒng)，用大功率制冷系統(tǒng)制冷，綜合耗電量更高。

設(shè)備對(duì)耗電和散熱的要求也在不斷增加。2000～2010年設(shè)備每年熱密度的增長(zhǎng)率將是7%（如磁帶庫(kù)）到28%（如通信設(shè)備）之間。現(xiàn)代電子設(shè)備由大規(guī)模集成電路構(gòu)成，其中的半導(dǎo)體PN結(jié)的導(dǎo)通特性和溫度息息相關(guān)的。溫度會(huì)影響其擴(kuò)散電流、傳導(dǎo)電流、結(jié)間勢(shì)壘等參數(shù)，進(jìn)而影響導(dǎo)通、截止角、溫飄系數(shù)，使性能參數(shù)改變。一般電子器件溫度適應(yīng)范圍：民用級(jí)-15～85℃，軍工級(jí)-55～165℃。數(shù)據(jù)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫之下，會(huì)造成設(shè)備過(guò)早老化、設(shè)備運(yùn)行失常、停止工作等危害。

1.2 數(shù)據(jù)中心（IDC）節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在IDC機(jī)房將空調(diào)房間考慮成一個(gè)完整的均勻空間，按現(xiàn)場(chǎng)最大需求量來(lái)考慮，采取集中制冷模式。在運(yùn)營(yíng)中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到按需制冷的必要和集中制冷的弊端，這一技術(shù)將成為制冷系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向。何謂“按需制冷”，按需制冷可以理解為按房間各部分熱源的即時(shí)需要供冷，將冷媒送到最貼近熱源的地方，也就是將制冷方式從房間級(jí)制冷轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)柜級(jí)制冷，這正是機(jī)房制冷的發(fā)展趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房是以對(duì)信息化服務(wù)提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支撐為目的，確保電子信息系統(tǒng)設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，以及提供氣象、軍事、通信、科研等信息服務(wù)的基礎(chǔ)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)備的集中存放和運(yùn)行的場(chǎng)所。目前，國(guó)內(nèi)外均將數(shù)據(jù)設(shè)備集中放置于數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，此房間的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、意義、能耗的密度均很高。摩爾定律揭示，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，每隔18～24個(gè)月便會(huì)增加一倍。而數(shù)據(jù)設(shè)備的發(fā)展正是符合這條定律一直向高容量、高性能化發(fā)展。

現(xiàn)有用熱泵，將機(jī)房空調(diào)冷卻水中熱能回收利用，產(chǎn)生熱水，供采暖，生活生產(chǎn)。數(shù)據(jù)中心每一萬(wàn)千瓦的耗能，回收得到的熱水可以供10萬(wàn)平米的住宅采暖，現(xiàn)實(shí)中很多情況下回收的大量熱水無(wú)法得到利用，已有的低溫?zé)嵩窗l(fā)電技術(shù)多是在利用熱泵回收熱量，產(chǎn)生80℃以上的高溫?zé)崴?，采用低溫發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電效率很低，熱能轉(zhuǎn)換為電能的效率只有1～5%，沒(méi)有使用價(jià)值，因此，研究一種節(jié)能的數(shù)據(jù)中心熱泵液態(tài)空氣制冷發(fā)電裝置非常必要。

2 應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心（IDC）的熱泵制冷發(fā)電裝置

2.1 工作原理及方法

本作品設(shè)計(jì)了一種數(shù)據(jù)中心液態(tài)工質(zhì)制冷發(fā)電裝置及工作方法，其中的一種數(shù)據(jù)中心液態(tài)空氣工質(zhì)制冷發(fā)電裝置，包括：超低溫儲(chǔ)液罐，高壓超低溫液體泵，高壓超低溫管路，射流引流器，低溫?fù)Q熱器，低溫高壓氣管路，氣體混合引流器，由液體擴(kuò)張段，中溫?fù)Q熱器，氣體收縮段組成的升溫增壓補(bǔ)熵?fù)Q熱器，常溫工作氣體管路，汽輪機(jī)輸入閥，工作氣路，汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)，乏汽氣路，汽輪機(jī)輸出閥，檢修短路氣閥及引流回氣管路。本創(chuàng)新產(chǎn)品可以降低制冷機(jī)組采購(gòu)成本，降低備用發(fā)電機(jī)采購(gòu)成本，通過(guò)減免數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)組耗電，低溫發(fā)電機(jī)組發(fā)電自用等方式可以使得數(shù)據(jù)中心的耗電量大幅降低。

該裝置分為四大部分：壓縮機(jī)熱泵回收裝置、氣體混合引流放大器、射流凝氣泵和高壓空氣汽輪機(jī)發(fā)電組。將氣體氣化混合放大與汽輪機(jī)組合進(jìn)行發(fā)電增效降溫效果。

圖1中1、超低溫儲(chǔ)液罐；2、高壓超低溫液體泵；3、高壓超低溫管路；4、射流引流器；5、低溫?fù)Q熱器；6、低溫高壓氣管路；7、氣體混合引流器；8、氣體擴(kuò)張段；9、中溫?fù)Q熱器；10、氣體收縮段；11、常溫工作氣體管路；12、氣輪機(jī)輸入閥；13、工作氣路；14、氣輪機(jī)；15、發(fā)電機(jī)；16、乏氣氣路；17、氣輪機(jī)輸出閥；18、回氣管路；19、制冷回水輸入管路；20、中低溫?fù)Q熱器連接管路；21、制冷回水輸出管路；22、余氣排放口；23、液態(tài)空氣加注口；24、檢修短路管路；25、檢修短路氣閥；26、引流回氣管路。

2.2 工作流程

（1）高壓超低溫液體泵把超低溫儲(chǔ)液罐中的液態(tài)空氣抽出，以30MPa以上的壓力輸送。

（2）高壓超低溫的液體通過(guò)高壓超低溫管路到達(dá)射流引流器，吸入從引流回氣管路輸送來(lái)的氣態(tài)空氣，混合后形成較低溫度的液氣混合物。

（3）30MPa以上的高壓的較低溫汽液管路進(jìn)入到低溫?fù)Q熱器，和中低溫?fù)Q熱器連接管路輸入到低溫?fù)Q熱器的回水進(jìn)行換熱，液態(tài)空氣的高壓氣液混合物吸熱氣化，形成高壓低溫氣體，然后再通過(guò)低溫高壓氣管路進(jìn)入到氣w混合引流器。

（4）在氣體混合引流器，少量高壓氣流帶動(dòng)10～100倍大量低壓乏汽氣流一起流動(dòng)，熱量，壓力混合交流，成為較低壓力較大氣流量的氣流，這個(gè)氣流氣壓在1MPa到5MPa之間。

（5）較低壓力的，較大氣流量的氣流進(jìn)入到氣體擴(kuò)張段、中溫?fù)Q熱器、氣體收縮段組成的升溫增壓補(bǔ)熵?fù)Q熱器，在氣體擴(kuò)張段，由于容器橫截面積增加，氣流壓力減小，流速減小，溫度降低，更有利于吸收熱量：進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)的初步增壓的工作氣體在中溫?fù)Q熱器部分，和由制冷回水輸入管路輸入的溫度在18-25攝氏度的制冷回水繼續(xù)升溫、升壓、補(bǔ)熵：然后制冷回水通過(guò)中低溫?fù)Q熱器連接管路輸入到低溫?fù)Q熱器和從射流引流器輸入的高壓超低溫的氣體進(jìn)行換熱，再通過(guò)制冷回水輸出管路輸出4-18攝氏度的制冷水。

（6）氣體到氣體收縮段后，容器橫截面積減小，壓力、溫度上升，形成更高溫度的氣體：該氣體一小部分通過(guò)引流回氣管路被射流引流器吸入，與超低溫高壓液態(tài)空氣混合后得到利用，另外大部分將通過(guò)常溫工作氣體管路、氣輪機(jī)輸入閥及工作氣路進(jìn)入到氣輪機(jī)做功輸出，并通過(guò)共軸輸出，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

（7）氣輪機(jī)排出的低溫低壓氣體經(jīng)過(guò)乏氣氣路、氣輪機(jī)輸出閥及回氣管路輸入到氣體混合引流器，然后再重復(fù)進(jìn)入到氣流擴(kuò)張段、中溫?fù)Q熱器、氣體收縮段組成的升溫增壓補(bǔ)熵?fù)Q熱器。

3 數(shù)據(jù)中心制冷方式對(duì)比

3.1 具有自然冷卻的冷水機(jī)組

數(shù)據(jù)中心通常都需要常年不間斷供冷，常規(guī)的制冷系統(tǒng)，室外溫度即使是低于或遠(yuǎn)低于其循環(huán)冷凍水溫的情況下冷水機(jī)組也需要照常運(yùn)行。自然冷卻（Freecooling）機(jī)組與常規(guī)冷水機(jī)組最大的區(qū)別在于它帶有獨(dú)特的風(fēng)冷自然冷卻換熱器，其運(yùn)行優(yōu)先利用天然環(huán)境的低溫空氣冷卻循環(huán)冷凍水，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)壓縮機(jī)運(yùn)行制冷，顯著節(jié)省壓縮機(jī)的電耗。

3.2 熱回收技術(shù)利用

在常規(guī)設(shè)計(jì)中，供暖需要鍋爐或熱泵解決，需要消耗大量的能源。新的熱回收技術(shù)，免費(fèi)利用制冷機(jī)組在制冷時(shí)候向環(huán)境中排放的冷凝熱來(lái)加熱供暖系統(tǒng)，從而不需要鍋爐或熱泵系統(tǒng)。在冬季需要供暖時(shí)，系統(tǒng)回收冷凝熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，多余的冷凝熱仍舊排放到環(huán)境中去。由于實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)組的冷熱聯(lián)供，綜合能效比達(dá)到9～10，這是其他任何冷機(jī)效率所無(wú)法比擬的。采用這種熱回收技術(shù)，一個(gè)數(shù)據(jù)中心的上萬(wàn)平方米的辦公、運(yùn)維和宿舍都可以實(shí)現(xiàn)免費(fèi)供暖。

3.3 高效磁懸浮變頻離心冷水機(jī)組

磁懸浮離心壓縮機(jī)代表了當(dāng)今最先進(jìn)的壓縮機(jī)技術(shù)趨勢(shì)。變頻驅(qū)動(dòng)的高效磁懸浮無(wú)油離心式壓縮機(jī)采用磁懸浮軸承技術(shù)，高性能脈寬調(diào)制（PWM）永磁同步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保機(jī)組在各工況下始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，使機(jī)組在滿負(fù)荷及部分負(fù)荷時(shí)均能高效運(yùn)行。內(nèi)置變頻器，使壓縮機(jī)在部分負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)變速運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)口導(dǎo)葉優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)部分負(fù)荷時(shí)高效運(yùn)行，全新的軟起動(dòng)功能，降低機(jī)組起動(dòng)電流至2A，減少對(duì)電網(wǎng)沖擊。

參考文獻(xiàn)

[1]侯福平.通信機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)探討[J].通信電源與機(jī)房空調(diào)的安全節(jié)能，2006（6）：20-21.