节能的必要性和可行性
目前电力能源短缺现象日益突出，节能降耗已经成为全社会普遍关注的热点问题。“十一五”规划《纲要》中提出“十一五”期间我国要实现单位GDP能耗下降20％的目标。这成为考核各级政府工作成绩的重要指标。国家相继出台了《中华人民共和国节约能源法》、《节约用电管理办法》、《国务院办公厅关于开展资源节约活动的通知》等相关政策法规，鼓励各用电企业采用好的方式加大节能技术改造。
通信行业的高电能消耗引起各方关注。目前电信运营商机房空调大多被设置为“强制制冷，25℃”或者是“自动，28℃启动”的工作模式，部分机房的空调甚至是全年开启，电能浪费现象较为普遍和严重。据在某城市调查的数据，通信局站一台3P的空调平均每天耗电为36.1度，一年将近耗电13176度。一个地市级通信运营商建设的各类通信局站动辄上千个，空调使用数量上千台，因此一个地市级运营商仅空调一年耗电就至少有1000万度以上。由此看出，无论是从降低电信企业自身的运营成本，还是站在全社会责任的角度来讲，电信运营企业开展节能降耗工作已是刻不容缓。
据统计，空调能耗一般占通信机房能耗的20%～45%，有的甚至高达60%以上。因此，在保证通信设备正常运行的前提下，节能首先要从空调这个耗能大户抓起。以下介绍的几种节能方案中，大部分即针对空调所进行。
新风节能系统
系统原理
新风节能系统是采用智能控制技术和温湿度传感技术，结合气体学和热学原理，合理利用机房室内外温差形成热交换，依靠大量的通风有效地将机房内的热量迅速向外迁移，从而达到有效降低机房内部温度的目的。当室外温度较低时，关闭空调，通过新风节能系统将室外冷空气经过滤后引入机房内对设备散热。当室外温度高于要求值时，系统控制启动空调运行。通过减少空调的工作时间达到节能目的。机房空调配置的功率一般在2kW～5kW，而新风节能系统功率仅为100W左右，两者相比节能效果非常显著。
系统组成
新风节能系统一般由以下几个主要单元构成：
1）进风单元：由高性能轴流风机、过滤网系统、百叶窗、防雨罩等部分组成。
2）出风单元：由高性能电机、高强度风页、滤网、防雨罩等部分组成。
3）主控制器：由中央控制单元、继电器组、控制接口、通信接口、扩展接口、键盘、LCD显示屏等部分组成。
4）空调控制盒：由接触器组、光电隔离保护器组等部分组成。
适用条件
以江苏地区的气候条件为例，新风节能系统可在3～6月份和10～11月份发挥其强大的节能功能，在室外26℃以下可以完全控制空调系统，停止空调的运行，将室内温度控制在30℃以下，该系统的能耗只有空调能耗的1%～5%，节能效果相当显著。在7～9月份的高温环境下，该系统可以在夜间室外温度低于28℃时，使空调停歇下来，从而起到了节能和延长空调使用寿命的功效。该系统在全年使用中，能够节省机房空调能耗的40%～60%（根据不同机房环境而定）。
使用中应注意的问题
1）由于引入室外新鲜空气，虽经过滤，难免会引入灰尘，导致机房洁净度下降，影响通信设备的运行安全。因此，一般建议将新风节能系统部署在普通接入机房、移动通信基站等，而对于洁净度要求较高的通信枢纽楼、中心交换局等大型机房，不建议使用本系统。
2）原本封闭的机房由于需要引进新风而开了两个小窗口，使机房防火安全等级下降。因此进/出风口应采用防火阀技术。防火调节阀平时处于常开状态，发生火灾时，熔断器动作使阀门关闭，以切断空气流通，防止火势蔓延。
热交换器节能系统
基本原理
热交换器在完全隔离内外空气的前提下，利用外界冷源，对内部环境进行冷却，达到减少空调运行时间以实现节能的目的。两组风机，分别抽吸外部的冷空气（外循环）和内部的热空气（内循环），冷、热空气在热交换芯体中进行热量交换，通过热交换芯体膜片，内部热空气放出热量，温度降低，降温后的冷空气从机柜上方吹出。外部冷空气在芯体处通过膜片吸收内部空气的热量，温度升高，被加热的外部空气被直接送出机房外。
系统组成
该系统核心部件就是热交换芯体，它的换热效率直接决定了系统的节能效果。芯体一般采用交叉式空气热交换器，换热器由若干换热膜片构成完全隔离的通道，外界气体和内部气体就在各自通道内通过膜片进行换热。金属基体膜片经过特殊的表面处理，换热效率高，耐腐蚀。换热通道通流面积大，风速高，普通粉尘无法在通道内停留，维护周期长。
与新风节能系统的比较
热交换器节能系统与新风节能系统基本原理相似，两者主要的区别在于：热交换器系统实现的是室内外冷热空气的热量交换，气体并不相互混合；而新风节能系统是将室外冷空气经过滤后与室内空气相混合。
由此带来的好处是：机房保持密闭，室内空气洁净度不下降。但热交换器的弊端也是显而易见的，即它的热交换效率相对较低，节能效果不如新风系统显著。
空调变频改造
普通的机房空调，无论机房内设备的热负荷如何变化，其压缩机的输出功率均恒定不变，不能动态地根据冷（热）负荷的变化精确调整其输出功率，这样既浪费了大量的电能，又缩短了压缩机的使用寿命。
使用变频节能装置后，有两点好处：一是利用变频器的软启动功能使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减小了对电网的冲击和对供电容量的要求。二是由于变频器内部滤波电容的作用，提高了功率因数，从而减少了无功损耗。
自适应控制空调节能系统
基本原理
对机房专用空调进行“自适应控制”是指：
1）由过去空调运行参数的“手动设定”改为由计算机监控系统“自动设定”。系统自动跟踪昼夜、季节、地区的温湿度的变化而自动控制空调合理的工作状态，使空调做到按需工作。
2）原来每台空调只有一个回风口温湿度监测点，现在改为整个机房范围内多个监测点实时监测，提高温湿度动态数据监测精度。
3）原来机房内虽然配备多台空调，但每台空调是“单兵作战”方式，现为整个机房专用空调组群“团队作战”形式，提高机组群的工作效率，实现优化组合、精确管理、节约能源。
核心技术
自适应控制空调节能系统主要包括以下几项关键技术：
1）模糊控制技术：自动跟踪昼夜、季节、室外、室内环境温湿度值的变化，计算出机房内各“区域”的目标温湿度值及相互关系。
2）PID技术：动态调整空调的设定温度、湿度、修正等数值，根据空调设备的实时运行状况，配以智能化的控制算法软件，优化压缩机运行周期，平衡空调设备供冷量与目标温度之间的关系。
3）计算机温度模拟技术：自动计算机房不同的工作状况、空调冷量分布、风量扩张循环等综合数据。获得优化冷量利用效率，排列出空调优先资格顺序。达到冷量效率最大化，节约能源之目的。动态跟踪并计算空调在外部不同季节环境温度与室内目标温度的关系和空调当前的富余容量，精确控制“N+1”、“N+0”、“N-1”台空调数量的开启与关闭，使空调始终处于合理的最佳工作状态，有效实现了机房整体环境恒温恒湿，体现主用设备的安全环境、节约空调能源消耗、延长空调压缩机使用寿命的优点。
适用场合
自适应控制空调节能系统抛弃了空调原有的控制系统，通过外加一套更为科学、先进、合理的控制系统，达到了节能降耗的目的。该系统比较适合各类通信枢纽、中心交换局等大型机房。空调富余容量越大，机房密封性能越好，节电率越高。
空调节能添加剂
长期运行的空调系统存在的问题
空调系统是一个密闭的循环系统，主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四个部件构成。空调经过长期、连续、高速运行后，会产生以下几个问题：
1）油泡：液态状的制冷剂和冷冻油的混合物在蒸发器内蒸发时产生油泡，油泡不载冷，降低了系统热传递效率。
2）油膜：空调系统长期运行，组件内部会产生大量沉积油膜（油膜是因冷冻油的凝结产生），油膜的导热系数是铜的1%，大大降低了系统的热传递效率。
3）磨损：压缩机长时间高速运转工作，导致衰耗过大，降低密封效果，从而成倍增加耗电量，同时缩短了压缩机使用寿命。
4）腐蚀：制冷系统使用时间的增加，系统内部的冷冻油发生氧化变质，使系统衰耗增加，使用寿命缩短。
以上四个问题带来的后果就是：热传递效率降低，压缩机衰耗过大，空调能效下降快。用户可以感知的结果就是空调效果变差、耗电增加、设备寿命缩短。
空调节能添加剂
空调节能添加剂的主要成分和作用：
1）表层活化剂：起抑制油泡和清除油膜的作用
2）抗磨剂、调节剂：主要是抗磨损
3）防腐剂、氧化抑制剂：它的作用是抗氧化、抗腐蚀
在添加空调节能添加剂以后，对于旧空调，可以起到提高能效、节约能源和保养的作用。而对于新空调，则起到保养、延缓老化的作用。
谐波抑制、功率因数补偿
电网质量分析
通过对大量通信局站用电参数的分析，发现普遍存在以下问题：三相电压、三相电流分布不平衡；负载的功率因数偏低；大量非线性负载的投入产生大量高次谐波。
这既无端浪费了大量电能又减少了设备的使用寿命，多数用电设备工作效率偏低，电能使用效率不理想，电力品质较差。
节电器工作原理
通过在配电系统的低压侧安装谐波抑制器、功率因数补偿装置，使系统提高电能的利用效率，对电网中的浪涌、干扰、功率因数、谐波进行抑制或优化处理，改善系统阻抗，从而帮助提升低压侧电能使用效率。
节电器应根据内外部用电条件的变化，自动跟随、自动适应，使系统的用电能效达到最佳状态。同时改善非线性负载对电力质量的破坏，达到向用户提供纯净电力的目的，使用户系统中存在的电力负效应及损失降低到最低程度。另外还重点针对三次谐波进行抑制，以达到迅速捕捉和抑制及吸收发生期、残留期的瞬时浪涌和谐波的目的。在节电的同时，也起到了延长设备的使用寿命、降低设备的故障率的作用。
其它节能方法
提高空调温度设定值
在确保通信设备运行安全的前提下，适当提高空调温度设定值，其节能效果也是非常可观的。这样的节能，不需要对现有机房作任何改造，投资为零，与其他节能方法相比，经济效益是最好的。以南京某交换局的实测数据为例，仅将空调温度设定值提高了1度，一个月下来的统计结果表明，电费支出降低了10%以上。
因此，在日常维护工作中，在满足设备正常运行的条件下，为节约能源，应科学合理地确定通信机房的温湿度范围。若空调制冷时，应尽量靠近温湿度要求的上限；若空调制热时，则应尽量靠近温湿度要求的下限。
提高机房保温隔热性能
在通信机房建设时应努力提高机房密封性和保温性能。包括：采用密封性较好的防盗门；用实砖封死所有窗户；各类进出线孔洞用防火泥封严；对外墙、楼板作保温隔热处理。
应该讲，前面所列出的各类节能办法，前提都是要有一个好的、密封保温的机房，否则不可能达到一个较理想的节能效果。机房是一切节能措施的基础条件。
改变机房空调用电属性
这一点，事实上不能算作一个节能办法，因为它并没有降低能耗，但对于电信运营企业而言，它却可以降低电费支出。
对于通信机房专用空调的用电性质（算作动力还是照明），在国家电力相关条例中，并没有明确规定。但供电部门从自身利益角度出发，一般还是将机房空调作为照明用电来计费。因此，如果将机房空调改接在动力用电回路上，这样一个中等规模的交换局一年即可轻轻松松节省几十万元电费。而这样的节能也是不需要投资一分钱，节能效果非常显著。
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各种节能措施各有利弊，各自适用于不同的场合。如果根据机房的现场条件，选择几种适合该机房条件的节能方法，并将这几种方法有机地结合在一起，从机房本身的保温隔热，到配电系统的谐波抑制、功率因数补偿，再到减少空调机组运行时间和能耗等几个方面多管齐下，以达到最完美的节能效果。
最后还要强调一点，任何节能改造必须注意两点问题：一是节能要以保证通信运行安全为前提，二是要考虑节能的投资效益，一般投资回收期应控制在2～3年以内比较合适。
(人民邮电报)
