摘要：如何進(jìn)行通信機(jī)房空調(diào)的節(jié)能，是通信電源專業(yè)面臨的一個(gè)十分現(xiàn)實(shí)的課題。本文論述了一種新型的節(jié)能方案——冷凝器噴淋降溫節(jié)能技術(shù)，并介紹了該方案在中國(guó)聯(lián)通太原分公司第二通信樞紐大樓的改造實(shí)踐及節(jié)能成果。

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(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)，建設(shè)節(jié)能型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的宏偉目標(biāo)，是構(gòu)建和諧社會(huì)的重要基礎(chǔ)保障。目前，中國(guó)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(jìn)步，用高新技術(shù)和先進(jìn)適用的技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)的能耗系統(tǒng)。

對(duì)于通信企業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)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(yùn)營(yíng)成本。通信行業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本主要是電耗成本，根據(jù)多年來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在電耗成本中，機(jī)房空調(diào)的電耗約占總電耗的50％，可以說(shuō)降低機(jī)房空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用，可以有效地降低通信企業(yè)的運(yùn)營(yíng)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(zhǎng)，電費(fèi)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(tuán)公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)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(duì)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(jī)房環(huán)境符合運(yùn)行要求的前提下，最大限度地節(jié)約能源消耗。

通信機(jī)房的節(jié)能技術(shù)非常豐富，針對(duì)不同的機(jī)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(jī)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(jī)變頻技術(shù)、新風(fēng)節(jié)能、送風(fēng)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(duì)太原聯(lián)通通信大樓實(shí)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(lái)越高。惡劣的散熱條件使得大中型風(fēng)冷式冷凝機(jī)組的散熱能力越來(lái)越不能滿足空調(diào)設(shè)備的出廠設(shè)計(jì)要求(一般空調(diào)室外夏季設(shè)計(jì)溫度為35℃，如今全球氣候在最炎熱夏季可達(dá)干球溫度的50％以上，空調(diào)室外冷凝器的散熱面積和通風(fēng)量明顯偏小1。現(xiàn)以中國(guó)聯(lián)通太原分公司第二樞紐大樓為例，由于室外機(jī)全部放于樓體西側(cè)，與當(dāng)?shù)叵募炯撅L(fēng)向相逆，通風(fēng)不暢。容易形成氣流短路，影響了冷凝器散熱效率，當(dāng)夏季室外氣溫達(dá)到30℃時(shí)，室外平臺(tái)中的空氣溫度將超過(guò)50％以上，一旦大氣氣溫上升至35℃，機(jī)房專用空調(diào)普遍出現(xiàn)高壓警報(bào)而當(dāng)機(jī)，嚴(yán)重影響機(jī)房溫度的穩(wěn)定性。要想空調(diào)達(dá)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(jī)房電子設(shè)備允許的范圍內(nèi)，盡量把機(jī)房溫度設(shè)高，該方法雖然可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，但是對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)昂貴的設(shè)備可能會(huì)帶來(lái)負(fù)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(fēng)冷式冷凝機(jī)組冷凝器的降溫都是采用風(fēng)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(shí)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(huì)隨著大氣溫度的上升而提升很高，直至發(fā)生高壓警報(bào)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(jī)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(fēng)冷式冷凝機(jī)組軟化水自動(dòng)噴淋降溫裝置改造方案，是太原聯(lián)通分公司動(dòng)力維護(hù)中心聯(lián)合社會(huì)專業(yè)研發(fā)安裝機(jī)構(gòu)共同改造完成的項(xiàng)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(fēng)量的前提下，增設(shè)自動(dòng)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(lái)承擔(dān)，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(chǔ)水箱、增壓機(jī)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(chǔ)水箱的入水口，儲(chǔ)水箱的出水口與提高軟化水壓力的增壓機(jī)構(gòu)相連接，該增壓機(jī)構(gòu)經(jīng)控制閥與置于空調(diào)機(jī)組冷凝器下方的霧化噴頭相連接。

系統(tǒng)將水進(jìn)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(jìn)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(guò)外界空氣傳導(dǎo)散熱，另一部分是通過(guò)霧化的水滴汽化吸熱)，散熱效率提高。通過(guò)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(jìn)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(guò)程是物態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，在滿足同樣的散熱量條件下，霧化水滴通過(guò)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(jì)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(wú)刷電機(jī)，它的轉(zhuǎn)速達(dá)到上萬(wàn)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(guò)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(dāng)其在空中揮發(fā)成水蒸氣時(shí)，吸收的熱量是水溫上升1℃時(shí)吸收熱量的536倍。因此當(dāng)水霧變成水蒸氣時(shí)，其周圍空氣溫度也迅速下降。這樣會(huì)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(fēng)扇收入冷凝器時(shí)，首先遇到高溫的翅片，蒸發(fā)時(shí)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(jī)電流減小，使機(jī)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(dá)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(jī)房專用空調(diào)的能耗。啟動(dòng)該系統(tǒng)后，機(jī)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(dá)10度之多。節(jié)能效率約為20％。若冷凝器壓力超過(guò)16kg時(shí)才開始噴霧，能減少噴霧時(shí)間節(jié)省用水量。經(jīng)過(guò)調(diào)試，每臺(tái)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(fèi)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(shí)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(jī)房的實(shí)際情況，對(duì)太原聯(lián)通第二樞紐樓13層IDC機(jī)房進(jìn)行空調(diào)噴淋改造，并掛表測(cè)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(xiàng)電度表；在3#機(jī)冷凝器 上加裝噴淋裝置、P77壓力控制器。當(dāng)冷凝器壓力達(dá)到18bar時(shí)，壓力開關(guān)閉合，噴淋裝置開始噴水，風(fēng)機(jī)隨之啟動(dòng)。當(dāng)壓力下降至＜15bar時(shí)，壓力開關(guān)打開，噴淋裝置關(guān)閉，風(fēng)機(jī)停機(jī)。

2.1.2測(cè)試結(jié)果

2.1.3節(jié)能效果

正常使用時(shí)間段，2#空調(diào)在對(duì)照測(cè)試時(shí)間內(nèi)用電866.8度，每24h用電460.55度，采取節(jié)能措施時(shí)間段，2#空調(diào)在對(duì)照測(cè)試時(shí)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(gè)比例，3#機(jī)如不采取節(jié)能措施，在采取節(jié)能措施時(shí)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(gè)月計(jì)算.每年可節(jié)電13507.2度，每度電按1元計(jì)算，每年節(jié)省費(fèi)用13507.2元；每天用水2t，一年用水360t，每噸水按4元計(jì)算，每年需交水費(fèi)1440元；每年節(jié)約費(fèi)用13507.2-1440=12067.2元。噴淋裝置的投資預(yù)算1萬(wàn)元，使用壽命按8年計(jì)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(fèi)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(duì)太原聯(lián)通第二樞紐13層IDC機(jī)房進(jìn)行噴淋改造。在機(jī)房溫度、濕度不變的情況下，分2次對(duì)該機(jī)房的HIROSS 660A、HIROSSQ190A上送風(fēng)機(jī)房空調(diào)做了噴霧節(jié)能實(shí)驗(yàn)，并掛表記錄，得出了準(zhǔn)確的節(jié)能數(shù)據(jù)。

2.2.2測(cè)試結(jié)果

測(cè)試地點(diǎn)1：二樞紐13層IDC機(jī)房。

設(shè)備型號(hào)：HIROSS660A機(jī)房空調(diào)3#機(jī)加裝噴霧裝置。

從測(cè)量記錄計(jì)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(hù)人員對(duì)空調(diào)進(jìn)行了手動(dòng)強(qiáng)制運(yùn)行試驗(yàn)，期間進(jìn)行了開、關(guān)噴霧試驗(yàn)。從測(cè)試記錄可知。在手動(dòng)強(qiáng)制運(yùn)行1臺(tái)空調(diào)的2臺(tái)壓縮機(jī)的情形下，同一臺(tái)空調(diào)開、關(guān)噴霧相比，開啟噴霧每小時(shí)約節(jié)電4.2度。

2.2.3節(jié)能效果

采取節(jié)能措施后每24h節(jié)電(51.17+93.48)÷2=72.325度。噴霧節(jié)能一年按使用6個(gè)月計(jì)算，每年可節(jié)電72.325度×182天=13163.15度，每度電按0.8元計(jì)算，每年節(jié)省費(fèi)用0.8×13163.15=10530.52元；每天用水0.086t，一年用水0.086t×182天=15.65t，每噸水按5元計(jì)算，每年需交水費(fèi)78.26元；每年節(jié)約費(fèi)用10530.52-78.26=10452.26元。

每臺(tái)空調(diào)安裝噴霧裝置的投資預(yù)算約10000元，使用壽命按8年計(jì)算，每年的投資投資額為：10000元÷8年=1250元；進(jìn)行噴霧改造后每臺(tái)空調(diào)每年凈節(jié)省費(fèi)用：10542.26元-1250元=9202.26元。