[摘要] 前言：通信机房的设备发热量非常大，而且考虑到隔热、隔湿及清净度的要求，机房往往
前言：通信机房的设备发热量非常大，而且考虑到隔热、隔湿及清净度的要求，机房往往是全封闭的，机房建筑围护结构的保温性也很好，因此，即使冬季，机房也需供冷。在春秋、冬季，机房外环境温度相对比较低，甚至低于机房内温度。因此，机房空调的节能存在很大的空间。本文就合理利用室外天然冷源的方法、原理作一些探讨。
一、节能技术
1.1 直接引进室外新风
当室外空气低于室内空气温度时，就可以用室外冷空气直接来消除室内的热负荷。该节能技术多用于移动基站，比较常见的有两种形式：空调机加通风系统和节能一体机。
1.1.1 空调机加通风系统
该系统主要由空调机、通风系统(进风和排风)、智能控制器等组成。智能通风系统在自动情况下，如果室内温度小于所设的下限值，关空调，关风机。如果室内温度大于所设上限值，强制开空调，关风机。室内温度大于下限值，小于上限值，室外湿度小于80％ ，室外温度比室内温度低，而且要温度大于所设的温差值，则开风机，关闭空调。这样利用室内外温差，充分利用自然资源，调节室内温度，达到节电节能目的。
1.1.2 一体式基站节能空调机
一体式基站节能空调机是将压缩机制冷系统和通风系统整合在一个机柜内的空调设备，具有结构紧凑、使用维护方便等特点。根据室外环境温度的不同，这种带自然冷却功能的机组有三种不同的运行模式，即：全部机械制冷；混合制冷；全部自然冷却。
节能一体工作模式如图1所示。
a) 全部机械制冷模式如图1(a)所示：当室外温度比较高时，机组处于全部机械冷却模式，压缩机工作，室内全部热负荷由压缩机制冷来承担。例如：室内温度设定为25℃ ，温度死区为1℃ ，制冷偏差为2℃。当室温达到27.5℃时，压缩机开始启动，室温降到25.5 oC时，压缩机停止工作。
b) 混合制冷模式：当室外温度比室内温度低(2～6)℃时，引进的室外新风只能承担部分室内部分热负荷。此时，机械制冷和新风自然冷却交替运行。例如：室内温度设定为25℃ ，温度死区为1℃ ，制冷偏差为2℃。当室温为25.5℃时风门开始动作，室温达到26.5℃ 时，风门全开，直到室温达到27.5℃ ，风门关闭，压缩机开启，室温温降低到26.5℃时，压缩机停止，风门开到最大。按此规律，风门和压缩机交替运行。
c)全部自然冷却模式如图1(b)所示：当室内外温差比较大，室外新风完全可以消除室内的全部热负荷，仅通过风门的调节就可以控制室内温度，压缩机不需要启动。此时，机组在全部自然冷却模式下运行。例如：室内温度设定为25℃ ，温度死区为1℃ ，制冷偏差为2℃ 。当室温为25.5℃时风门开始动作，室温达到26.5℃ 时，风门全开，室温基本稳定在25.5℃ ～26.5℃之间。
1.2 热交换新风系统
1.2.1 热管换热器
机房(基站)用热管换热系统是由热管换热器、风扇和控制器等组成，如图2所示。
当室外温度低于2O℃ 时，室内温度高于25℃ ，热管换热器开始工作。室内空气通过热管蒸发段时，热管内的工质蒸发吸收流经空气的热量，空气温度降低后回到室内，蒸发后的工质上升到冷凝段。当室外空气流经热管冷凝段时，热管内的工质冷凝放出热量，空气吸收热量后再排出室外。如此不断循环，达到制冷的目的。与压缩机制冷相比，热管换热器所需的功率极小，节能效果明显。
1.2.2 显热交换器
空气换热器的本体由换热芯体、室内外侧风机和控制器三个主要部分构成。
其工作原理是室内外空气同时逆向通过换热芯体，但彼此不接触，室内温度相对较高的空气把热量传递给温度较低的室外空气后，温度得以降低，然后又回到室内，室外空气吸收室内空气放出的热量后排出室外。如此循环不断，实现将室内热量传到室外的目的。一般机房(基站)内湿负荷很小，只需显热交换即可，因此，换热芯体为铝片。显热交换器的结构基本同热管换热器，只是芯体不同。
1.2.3 乙二醇换热器
乙二醇节能系统工作过程是：当室内温度高于设定温度值，控制系统发出信号给水泵，水泵开始运转，室外风机通电，再由室外温度传感器反馈信号，如果室外散热器盘管温度高于设置温度，风机启动，低于设置温度，风机停止运转；当室内温度低于设置温度，控制系统发出信号，水泵停止工作，室外风机断电，以此来保证室内的恒定温度。当春秋季节，白天室外温度过高，乙二醇系统不能满足室内温度要求，空调压缩机系统启动，来保证室内恒定温度；如果室内温度低于原设备设定点，压缩机停止工作，乙二醇系统开始启动，来保持室内恒定温度，以达到省电的目的。
1.2.4 自由节能机组
在标准型乙二醇冷机房空调上增加1只三通流量调节阀和1套室内乙二醇自然冷却换交换盘管就组成了自由节能机房机组。该类机组具有3种运行模式：全部机械制冷、混合制冷、全部自然冷却。下面介绍一下3种模式的原理。机组主要结构如图3所示。
a)全部机械制冷模式：室外气温较高(15℃ 以上)时，机组处于全部机械制冷工作模式，三通阀AC接口连通，B接口关闭，乙二醇不经过自然冷却盘管，直接进入室内乙二醇冷凝器，冷量全部由压缩式制冷系统提供。
b)部分自然冷却模式：当被干式冷却器冷却后的水温较低(比室内温度低2 oC以上)时，三通阀AB连通，C位置关断，冷却水首先经过自然冷却盘管对室内空气进行预冷，压缩机根据室内负荷在必要时起动，因此这种情况为部分自然冷却模式。
c)全部自然冷却模式：在全部自然冷却模式时，三通阀AB连通，C位置关断，全部制冷负荷由自然冷却热交换器盘管提供，不需要开压缩式制冷系统。在此工作模式下，当室外气温较低时，不需要开压缩机制冷，节能效果非常好。
1.3 电子膨胀阀技术
机房空调一年四季都需要制冷，一般风冷机房专用空调的冷凝器按35℃ 进风的情况下设计，一年中大部份时间室外气温是低于35℃的。有的地区往往远远低于这一温度值。随着室外温度的降低，冷凝温度也随着降低。此时压缩机的输入功率也大大降低，机组的能效比就会提高。传统的热力膨胀阀的调节范围有限。当冷凝压力降到一定的时候，制冷系统就不能正常工作。电子膨胀阀用步进电机驱动，调节范围广。当室外冷凝压力降低到很低(比如：1 100 kPa)时，低压还能维持在正常的范围内。有试验表明用电子膨胀阀调节的机组能效比可达到4.0(图4)，机组全年节能最高可达30%。
1.4 变频技术
电频率不能改变，传统的定频空调的压缩机转速基本不变，是依靠压缩机不断地“开、停”来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。机房专用空调压缩机变频技术通过变频器来改变压缩机供电频率，调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的。空调在每次开始启动时，先以最大功率、最大风量进行制热或制冷，迅速接近所设定的温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态下运转，仅以所需的功率维持设定的温度，这样不但温度稳定，还避免了压缩机频繁地开停所造成的对寿命的衰减，而且耗电量大大下降，实现了高效节能。
二、结语
通信机房节能方式多种多样，各有其特点。直接引入新风效率最高，但是新风净化的问题是难点，直接引进新风适合在空气相对比较洁净的地区。热交换新风系统效率比直接引进新风要低，而且使用的环境温度要求比较低，但是不影响机房内的洁净度。电子膨胀阀技术只需将原有热力膨胀阀更换，再配上冷凝风机调速器即可，系统很简单，很适合对现有机房专用空调的节能改造。目前，变频压缩机单机容量还是比较小。一般只能用在较小的机房或基站，另外，变频器对通信电源低压配电系统的谐波干扰以及通信设备的电磁干扰不容忽视。
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